KR101348489B1 - Sludge treatment method for hydrolysis acceleration - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬러지 가수분해 전에 고주파 유전 가열을 이용한 슬러지 처리 방법에 관한 것으로, 특히 유기성 슬러지를 효율적으로 분해하기 위해 상기 유입 슬러지의 전처리인 물리적 처리, 화학적 처리, 생물화학적 처리, 복합 처리 등을 행하고, 가수분해 처리 전 열원 자체를 스팀으로 가열하는 종래의 방식이 아닌 고주파 유전 가열 또는 마이크로 웨이브 또는 마그네트론 중 하나를 이용하여 열을 가하여 소화효율 증가, 소화 가스 발생을 증가시켜 슬러지를 최소화할 수 있는 가수분해를 촉진하기 위한 슬러지 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sludge treatment method using high-frequency dielectric heating prior to sludge hydrolysis, in particular, in order to efficiently decompose organic sludge, physical treatment, chemical treatment, biochemical treatment, complex treatment, etc., which are pretreatments of the inflow sludge, are performed. Hydrolysis that can minimize sludge by increasing digestion efficiency and increasing digestion gas by applying heat using high-frequency dielectric heating or microwave or magnetron rather than the conventional method of heating the heat source itself with steam before the hydrolysis treatment. It relates to a sludge treatment method for promoting the.
최근 산업의 발달 및 도시화에 따라 환경에 대해 많은 관심을 가지게 되었다. 또한, 산업폐수를 포함하여 삶의 질 향상에 따라 하수 슬러지(폐수, 음식물 등) 발생량이 증가하여 슬러지 처리가 세계적으로 많은 관심사가 되었다. 산업의 발달과 도시화에 비례하여 발생하는 부산물인 상기 하수 또는 산업 폐수 슬러지를 줄이기 위해 여러 가지 방법이 사용되고 있고, 각 나라 마다 환경보호를 위해 각종 규제가 생겨나 국가적으로 이를 처리하는데 상당한 어려움에 직면하게 되었다. 상기 하수 또는 산업 폐수를 줄이기 위해 1차적으로는 무엇보다도 산업 및 생활 폐수를 줄이는 것이 우선이지만, 아직까지는 가정을 포함한 산업계 전반의 환경에 대한 인식부족으로 별다른 효과를 보지는 못했다. 따라서 우리나라도 세계적 추세에 부응하여 가정 및 산업 폐수에 대한 규제를 더욱 강화하고 있는 실정이다. 또한, 국제적 협약에 따라 2012년부터 슬러지 폐기물의 해양투기가 금지되어 공장에서 배출되는 슬러지를 가능하면 줄여야 하고, 또한, 가정으로부터 배출되는 음식물 쓰레기를 줄이고자 2013년부터는 전국적으로 음식물 쓰레기 종량제를 시행하게 되었다. Recently, with the development and urbanization of the industry, much attention has been paid to the environment. In addition, sewage sludge (wastewater, food, etc.) has increased with the improvement of quality of life, including industrial wastewater, and sludge treatment has become a global concern. Various methods are used to reduce the sewage or industrial wastewater sludge, which is a by-product generated in proportion to industrial development and urbanization, and various countries have created various regulations to protect the environment, and have faced considerable difficulties in dealing with it nationally. . In order to reduce the sewage or industrial wastewater, the first of all is to reduce the industrial and domestic wastewater, but so far, there has been no effect due to the lack of awareness of the environment of the entire industry including the home. Therefore, Korea is also tightening regulations on household and industrial wastewater in response to global trends. In addition, international dumping of sludge wastes has been banned since 2012, and the sludge discharged from factories should be reduced as much as possible. In addition, from 2013, to reduce food waste from households, a nationwide food waste quota system will be implemented. It became.
통상 가정이나 산업 현장 등에서 발생하는 폐수를 처리하는데 있어서는 폐수 처리장이 이용된다. 상기 폐수 처리장에서는 슬러지를 응집하여 처리하게 되는데 일반적으로 슬러지는 1차적으로 응집, 탈수, 건조 등의 물리적 방법과 2차적으로 미생물을 이용한 생물화학적 방법을 통해 처리되고 있다. Usually, wastewater treatment plants are used to treat wastewater generated at home or industrial sites. In the wastewater treatment plant, sludge is treated by flocculation. In general, sludge is first treated through physical methods such as flocculation, dehydration, and drying, and secondly, biochemical methods using microorganisms.
예로 가정의 생활 폐수는 1차 침전지와 2차 침전지를 거쳐 처리되는데, 상기 1차 침전지를 거친 생 슬러지와 상기 2차 침전지를 거친 잉여 슬러지가 혼합되어 농축되고 상기 농축된 슬러지를 소화시킨다. 다음에 소화된 슬러지를 약품 등과 혼합하여 응집하고, 탈수 후 케익화 하여 해양으로 투기하거나 매립하거나 다시 소각되어 처리하고 있는 실정이다. 그러나 위에서 상술한 바와 같이 국가적으로 환경보호 차원에서 각종 규제가 생겨나 슬러지 처리에 많은 고심을 하고 있다. For example, domestic household wastewater is treated through a primary sedimentation basin and a secondary sedimentation basin. The raw sludge that has passed through the primary sedimentation basin and the surplus sludge that has passed through the secondary sedimentation basin are mixed and concentrated to digest the concentrated sludge. Next, the digested sludge is mixed with chemicals, aggregated, dehydrated, caked, dumped into the ocean, landfilled, or incinerated again. However, as mentioned above, various regulations have been created in the national environment to protect the sludge.
따라서 슬러지 처리 방법도 다양화되고 복잡해 지고 있어 결국은 슬러지 처리비용이 증가할 것으로 예상된다. 상기 슬러지 처리 비용을 줄이기 위해서는 원천적으로 슬러지 량을 줄이는 것이 가장 좋은 방법이 되지만 배출되는 슬러지 량을 줄임과 함께 슬러지 처리 비용을 줄이기 위해 서는 슬러지 처리 공정 중 하나의 공정인 혐기성 처리 공정에서 메탄 가스를 발생하여 이용하면 된다. 즉, 산소가 없는 곳에서 발생하는 혐기성 소화의 처리 공정에서 발생하는 메탄 가스를 가능하면 많이 발생하게 하여 상기 메탄 가스를 다시 에너지원으로 사용하여 에너지 절감에 기여하는 한편 소화 슬러지의 고형물의 함량을 감소시켜 탈수성을 향상시키고 가능하면 탈수 케익의 발생량을 줄여 전체적인 슬러지 폐기물 처리 비용을 감소시키는 것이 우선적으로 고려해야할 부분 중 하나가 되었다.Therefore, sludge treatment methods are also diversified and complicated, so sludge treatment costs are expected to increase. In order to reduce the cost of sludge treatment, it is best to reduce the amount of sludge at the source, but to reduce the amount of sludge discharged and to reduce the cost of sludge, methane gas is generated in the anaerobic treatment process, which is one of the sludge treatment processes. It can be used. That is, methane gas generated in the anaerobic digestion process generated in the absence of oxygen is generated as much as possible, and the methane gas is used again as an energy source, contributing to energy saving and reducing the solids content of the digested sludge. One of the first considerations is to reduce the overall sludge waste disposal costs by improving the dewatering performance and possibly reducing the amount of dewatering cakes produced.
통상 발생한 슬러지를 처리하는 과정 중 하나인 혐기성 소화는 유입 슬러지 전처리 후 가수분해, 산 분해, 메탄 발생 등으로 공정이 진행된다. 이 과정 중에 전처리공정 및 가수 분해 단계가 메탄 발생량 및 반응 속도를 좌우하므로 따라서, 가수 분해의 최대의 효과를 얻는 것이 슬러지 처리 비용을 줄이는 방법과 밀접한 관계가 있다. Anaerobic digestion, which is one of the processes of sludge treatment, is performed by hydrolysis, acid decomposition, methane generation, etc. after influent sludge pretreatment. Since the pretreatment process and hydrolysis step in this process determine the amount of methane generated and the reaction rate, therefore, obtaining the maximum effect of hydrolysis is closely related to the method of reducing the sludge treatment cost.
또한, 슬러지 처리시 슬러지의 세포막 벽 파괴, 세포의 생물학적 반응 촉진, 생분해성 향상 등을 이루기 위해서는 가수분해 전의 유입 슬러지의 전처리 공정이 가장 중요한 공정으로, 가수분해를 효과적으로 수행하기 위해 농축기를 거쳐 농축하여 일정량의 수분을 제거하면 더욱 효과적이다. 종래의 유기성 슬러지 처리 방법에 있어서 유입 슬러지의 전처리 공정인 가수분해는 유기 슬러지와 세포 사이에서 형성된 중합체를 화학적으로 분해하는 공정으로서 열원으로서 스팀을 이용하는데, 상기 스팀을 발생하기 위해서는 보일러를 가동하여야 하고 보일러 가동을 위해서는 연료를 투입해야 하므로 비용이 추가된다. In addition, the pretreatment process of influent sludge before hydrolysis is the most important process to achieve destruction of cell wall of sludge, promotion of biological reaction of cells, and improvement of biodegradability during sludge treatment. Removing a certain amount of water is more effective. In the conventional organic sludge treatment method, hydrolysis, which is a pretreatment process of inflow sludge, uses steam as a heat source to chemically decompose a polymer formed between organic sludge and cells, and a boiler must be operated to generate the steam. Costs are added because the boiler must be fueled to operate.
상기 슬러지를 가수분해하는데 사용하는 열원으로서 사용하는 스팀의 단점은 원하는 온도를 얻기 위해 연료를 이용하여 지속적으로 가열하여야하고 슬러지에 열 가열 시, 스팀 열 특성상 슬러지 내 외부에 균일하게 분포되는 것이 아니라, 겉에서부터 열이 가해져 분해에 효율적이지 못하고, 무엇보다도 스팀을 발생하기 위해 보일러를 설치하고 연료도 투입해야 하므로 슬러지 처리 설비 비용이 추가되어 전체적인 슬러지 폐기물처리 비용이 증가한다는 것이다. The disadvantage of using steam as a heat source used to hydrolyze the sludge is that it must be continuously heated with fuel to obtain a desired temperature, and when heated to sludge, it is not uniformly distributed in and out of the sludge due to steam thermal characteristics. Heat from the outside is not efficient for decomposition and, above all, boiler installations and fuels are required to generate steam, which adds to the cost of the sludge treatment plant, thereby increasing the overall sludge waste disposal cost.
통상 유입 슬러지 내에는 혐기성 미생물이 이용 가능한 유기물들이 미생물들의 세포막과 세포벽에 의해서 차단되어 있고, 플록 사이의 간극 수, 내부 수, 부착 수, 결합수 등이 안정화된 상태로 존재하여 가수분해 단계의 장해요인으로 작용하고 있다. 그러나 대부분의 현재까지의 유입 슬러지는 미생물의 세포벽을 파괴하는 슬러지의 전처리 없이 1 단식 또는 2 단식 혐기성 소화 공정으로 운영되어 긴 처리 시간, 낮은 처리 효율, 불안정한 공정, 유기물 제거율이 낮아서 슬러지 폐기물의 발생이 증가하므로 폐기물 처리 비용이 증가하고, 또한, 메탄 발생 량이 낮아 효과적인 에너지 절감 및 운전 비용 줄이기가 어렵다는 문제점이 있다.Normally, organic materials that can use anaerobic microorganisms are blocked in the inlet sludge by cell membranes and cell walls of microorganisms. It acts as a factor. However, most of the inflow sludges to date are operated by single or two-stage anaerobic digestion process without pretreatment of sludge which destroys the cell wall of microorganisms, resulting in long treatment time, low processing efficiency, unstable process, and low organic removal rate, resulting in sludge waste generation. The increase in waste treatment costs increases, and also, there is a problem that it is difficult to reduce the effective energy saving and operating costs because the amount of methane generated.
또한, 많은 슬러지를 가수분해하기 위해 열원으로서 스팀을 사용하는데 상기 스팀을 발생하기 위해 보일러에 연료를 지속적으로 공급해야 하므로 보일러 설치 비용 외에도 슬러지 량에 비례하여 많은 연료비가 들어가야 한다는 문제점이 있다.In addition, since steam is used as a heat source to hydrolyze a lot of sludge, fuel must be supplied in proportion to the amount of sludge in addition to the boiler installation cost because fuel must be continuously supplied to the boiler to generate the steam.
상기 슬러지 처리 비용을 줄이기 위한 노력의 결과로서, 스팀으로 열을 가하는 것보다 전기적인 에너지인 고주파 유전 가열을 이용하는 것이 비용이나 취급시 더욱 효과적인 가열 방법이라는 것을 인식하게 되었다. As a result of efforts to reduce the sludge treatment costs, it has been recognized that using high frequency dielectric heating, which is electrical energy, rather than heating with steam, is a more cost effective method of heating or handling.
상기 문제점을 해결하기 위하여 상술과 같이 슬러지 량을 줄이기 위해서는 유입 슬러지의 전처리를 효율적으로 수행하는 것이 우선적으로 해결되어야 하는 데, 본 발명은 슬러지를 효율적으로 분해하여 슬러지 소화효율 증가 및 바이오 발생량 증대, 슬러지 발생량을 줄여 슬러지 처리 비용을 줄이는 것이 목적이며, 상기 목적을 달성하기 위해, 최초 침전지 및 최종 침전지로부터 유입되는 슬러지를 원심분리기 등의 농축기를 이용해 슬러지의 함수율을 최대한 낮추어 적정한 농도로 농축한 후, 소화조에서 최대한 소화가스를 많이 만들어 이용하고 나머지 슬러지는 탈수 케익으로 만들어 매립하거나 연소시켜 최소화하는 것이 관건이다. In order to solve the above problems, in order to reduce the amount of sludge as described above, it is necessary to solve the preliminary treatment of the influent sludge firstly, and the present invention efficiently decomposes the sludge to increase the sludge digestion efficiency and increase the amount of bio-generated sludge. The purpose is to reduce the amount of sludge treatment by reducing the amount generated, and in order to achieve the above object, the sludge introduced from the first settling basin and the final settling basin is concentrated to an appropriate concentration by lowering the water content of the sludge as much as possible using a concentrator such as a centrifuge, and then digesting tanks. The key is to make as much digestion gas as possible and to minimize the remaining sludge by making it into dehydrated cakes.
이를 위해 슬러지 처리의 중요 공정인 가수분해 처리 전 사용하는 열원을 보일러를 가열하여 발생하는 스팀 대신 고주파 유전 가열 또는 마이크로웨이브 또는 마그네트론 중 하나를 이용하여 전기적으로 열을 발생하게 하여 유입 슬러지를 전체적으로 균등하게 가열하고 그 결과 미생물의 세포막, 벽과 슬러지 내 수분 중 결합 강도가 가장 큰 내부 수, 플록 사이의 간극 수 등이 배출되어 슬러지의 혐기성 미생물을 효과적으로 섭취할 수 있도록 가용화 하고, 탈수 케익을 최소화할 수 있도록 한다. For this purpose, the heat source used before the hydrolysis treatment, which is an important process of sludge treatment, generates heat electrically by using high-frequency dielectric heating or microwave or magnetron instead of steam generated by heating the boiler so that the inflow sludge is evenly distributed. As a result, the cell membrane of the microorganism, the internal water having the largest bond strength among the water in the wall and the sludge, the gap water between the flocs, etc. are discharged, so that the sludge can be effectively ingested for anaerobic microorganisms, and the dehydration cake can be minimized. Make sure
예를 들어, 열원으로서 스팀 대신 고주파 유전가열 방법을 이용하면, 가수 분해 및 소화 공정의 소화 효율이 더 향상되며 탈수성도 향상되고 탈수 후, 슬러지 폐기물 배출량도 줄어 소화 가스 배출도 증가시키고, 최종적으로 탈수 케익을 줄여, 보다 효과적인 슬러지 처리 방법을 제공하는 것이 가능한 것이다.For example, using high-frequency dielectric heating instead of steam as a heat source improves the digestion efficiency of the hydrolysis and extinguishing processes, improves dehydration, reduces sludge waste emissions and increases digestive gas emissions, and finally dewatering. It is possible to reduce the cake and provide a more effective sludge treatment method.
따라서 본 발명에 따른 슬러지 처리 방법은 슬러지를 유입하는 슬러지 유입단계와, 상기 슬러지 유입단계에서 유입된 슬러지를 1차 침전시키는 최초 침전지 단계와, 상기 최초 침전지 단계에서 1차 침전된 슬러지를 생화학적 단계로 보내 처리 후 슬러지를 2차 침전시키는 최종 침전지 단계와, 상기 최초 침전지 단계로부터 발생한 생 슬러지와 상기 최종 침전지 단계로부터 발생한 방류 후 남은 잉여 슬러지를 거르는 스크린 단계와, 상기 스크린 단계로부터 걸러진 슬러지를 농축하는 농축 단계와 상기 농축 단계를 통과한 농축 슬러지를 가수분해하는 가수분해 단계와, 상기 열 가수 분해 후 소화가스를 배출하고 나머지는 탈수하여 탈수 케익으로 만드는 단계를 포함하며, 상기 가수분해 단계는 고주파 유전 가열 또는 마이크로파 또는 마그네트론 중 하나를 이용하여 열을 발생하여 온도 분포를 균등하게 슬러지에 가열하여 열효율을 높이고 가수분해를 촉진함으로써 가열 시간 및 소화기간 단축하고 슬러지 량을 줄이는 것을 특징으로 한다.Therefore, the sludge treatment method according to the present invention is a sludge inflow stage for introducing sludge, an initial settling stage for precipitating sludge introduced in the sludge inflow stage, and a biochemical stage for sludge first precipitated in the initial settling stage. To the final settling stage for the second settling of the sludge after treatment, the screening step for filtering the raw sludge from the initial settling stage and the surplus sludge remaining after discharge from the final settling stage, and condensing the sludge filtered from the screening stage. A hydrolysis step of hydrolyzing the concentrated sludge passed through the concentration step and the concentration step, and discharging the digestion gas after the thermal hydrolysis and dehydrating the rest to make a dehydrated cake, wherein the hydrolysis step includes a high frequency oil field Heating or microwave or magnetron By using me generate heat to increase the thermal efficiency by uniformly heating the sludge, the temperature distribution shorten the heating time and the digestion period by facilitating the hydrolysis and is characterized in that to reduce the amount of sludge.
또한, 본 발명의 상기 고주파 유전 가열은 1MHz 내지 300MHz의 주파수를 이용하고 마이크로웨이브 주파수는 300MHz 내지 300GHz, 마그네트론은 915MHz±25 내지 2145MHz±50의 주파수를 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the high frequency dielectric heating of the present invention uses a frequency of 1MHz to 300MHz, the microwave frequency is 300MHz to 300GHz, the magnetron is characterized by using a frequency of 915MHz ± 25 to 2145MHz ± 50.
또한, 본 발명의 상기 가수분해 단계에서 고주파 유전 가열, 마이크로 웨이브, 마그네트론의 열원의 온도, 시간은 각각 50 내지 200℃, 10초 내지 300초인 것을 특징으로 한다.In the hydrolysis step of the present invention, the high frequency dielectric heating, the microwave, the temperature of the heat source of the magnetron, the time is 50 to 200 ℃, characterized in that 10 to 300 seconds, respectively.
또한, 본 발명의 상기 가수분해 단계에서 고주파 유전가열, 마이크로 웨이브, 마그네트론의 열원의 압력은 1 내지 30KG/CM2인 것을 특징으로 한다.In addition, the pressure of the heat source of the high frequency dielectric heating, microwave, magnetron in the hydrolysis step of the present invention is characterized in that 1 to 30KG / CM 2 .
본 발명의 슬러지 처리 방법은 가수분해 공정에서 가열시 온도 분포가 슬러지에 전체적으로 균일하게 전달되어 열효율이 높고 가수분해가 촉진되어 이에 따라 가열 시간이 단축되고 결국은 슬러지 처리 비용이 감소하는 효과가 있다.In the sludge treatment method of the present invention, the temperature distribution during heating in the hydrolysis process is uniformly transmitted to the sludge as a whole, so that the thermal efficiency is high and the hydrolysis is promoted, thereby reducing the heating time and eventually reducing the sludge treatment cost.
도 1은 종래의 일반적인 슬러지 처리 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 슬러지 처리 공정을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional general sludge treatment process.
2 is a view showing a sludge treatment process according to the present invention.
이하 도면을 참조로 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.The present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 종래의 슬러지 처리 공정을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional sludge treatment process.
도 1에 도시된 바와 같이 간단하게 설명하면 공정상에서 슬러지가 유입되면 최초 침전지 단계(S11)에서 생 슬러지가 생성되어, 스크린 단계(S16)와 농축 단계(S17,S18)를 거쳐서 소화 단계(S20)로 유입된다. 잉여 슬러지는 최종 침전지에서 인발하여 농축 단계(S17)를 거쳐 가용화 설비 (가수분해 단계(S19))로 진행하여 슬러지 전처리 후 소화조 단계(S20)로 투입되어 소화가스를 생산하고 나머지는 탈수 단계(S21)를 거쳐 탈수 케익으로 만들어 소각하거나 땅에 매립한다. 1, when sludge is introduced in the process, fresh sludge is generated in the initial settling step S11, and the digestion step S20 is performed through the screen step S16 and the concentration steps S17 and S18. Flows into. The excess sludge is drawn from the final sedimentation basin and proceeds to a solubilization facility (hydrolysis step (S19)) via a concentration step (S17), which is fed to the digester step (S20) after sludge pretreatment to produce digested gas and the rest is dewatering step (S21). ) To make dehydrated cakes, incinerated or landfilled.
상세히 설명하면 슬러지가 유입되어 최초 침전지 단계(S12)에 유입되면 침전되는 생 슬러지를 제외한 슬러지를 생화학적 처리 단계(S13)에서 처리하고 이를 최종 침전지 단계(S14)로 보내 잉여 슬러지를 제외한 나머지는 방류 단계(S15)로 보내고 상기 최종 침전지단계(S14)로부터 발생한 잉여 슬러지는 농축 단계(S17)를 거쳐 가용화 설비를 통해 가수분해하는 처리공정을 거치게 되는데 이때 가수분해 단계(S19)에서 열원으로서 스팀을 이용하게 된다. 그러나 보일러로부터 발생한 스팀 열은 슬러지 자체를 겉표면부터 가열하기 때문에 슬러지 자체가 균일한 온도분포를 나타내지 않고 가열되어 가수분해를 효율적으로 수행할 수 없어 열원으로서는 그다지 효율적이지 못했다. In detail, when sludge is introduced and introduced into the initial settling stage (S12), the sludge except for the raw sludge which is settled is treated in the biochemical treatment step (S13) and sent to the final settling stage (S14) to discharge the rest except the excess sludge. The excess sludge sent to step (S15) and the resulting sludge from the final settling step (S14) is subjected to a treatment step of hydrolysis through a solubilization facility through a concentration step (S17), wherein the hydrolysis step (S19) using steam as a heat source Done. However, since the steam heat generated from the boiler heats the sludge itself from the outer surface, the sludge itself is heated without showing a uniform temperature distribution, so that hydrolysis cannot be efficiently performed, which is not very efficient as a heat source.
한편, 일반적으로는 최초 침전지를 통해 발생한 생 슬러지를 스크린 단계(S16)에서 거르고 슬러지를 농축 단계(S18)에서 농축하게 된다. 상기 농축된 슬러지와 농축 단계(S17)를 통과한 슬러지를 가수분해하여 소화조에 넣고 미생물 발효 등에 의해 소화가스를 생산하여 설비에 이용한다거나 외부의 저장 탱크로 저장하여 산업상 연료로서 이용하게 된다. 이때 소화조를 통과하면서 소화가스를 제외한 나머지 슬러지는 탈수 과정을 거쳐 탈수 케익으로 만들어 다시 소화하거나 땅에 묻는 방식으로 처리하였다. 그러나 위에서 상술한 바와 같이 가수분해 공정에서 스팀을 열원으로 사용하므로 효율적인 처리 방법이 되지는 못했다.On the other hand, in general, the raw sludge generated through the initial settler is filtered in the screen step (S16) and the sludge is concentrated in the concentration step (S18). The concentrated sludge and the sludge passed through the concentration step (S17) are hydrolyzed and put into a digester to produce digested gas by microbial fermentation, or used in a facility or stored in an external storage tank to be used as an industrial fuel. At this time, the remaining sludge except the digestive gas while passing through the digester was made through a dehydration process to make a dehydrated cake to be digested or buried in the ground. However, since the steam is used as a heat source in the hydrolysis process as described above, it has not been an efficient treatment method.
도 2는 본 발명에 따른 유입 슬러지 처리 방법을 도시하는 도면이다.2 is a view showing an inflow sludge treatment method according to the present invention.
본 발명에 따른 처리 방법은 도 1의 방법과 유사하지만 열원으로서 고주파 유전 가열을 이용한 처리 방법으로서, 스팀을 이용하지 않고 비교적 설비가 간단한 고주파 유전 가열 또는 마이크로 웨이브 또는 마그네트론 중 하나를 이용하여 유입 슬러지의 전처리에 이용하기 위한 방법으로서, 고주파 발진 부분, 가열 챔버 부분, 콘트롤 판넬 부분, 전원 공급 부분, 냉각 장치 부분으로 구성되어 슬러지 처리를 효과적으로 하는 슬러지 처리 방법이다.The treatment method according to the present invention is similar to the method of FIG. 1, but is a treatment method using high frequency dielectric heating as a heat source, and is characterized by the use of high frequency dielectric heating or microwave or magnetron, which is relatively simple to install without steam, As a method for use in pretreatment, it is a sludge treatment method which consists of a high frequency oscillation part, a heating chamber part, a control panel part, a power supply part, and a cooling device part, and makes sludge processing effective.
처리 과정을 살펴보면, 가장 먼저 슬러지 유입단계(S31)로 진행하는데, 상기 슬러지 유입 단계(S31)에서는 대부분의 수분을 포함하는 가정의 하폐수, 축산폐수, 음식물 폐수 및 공장에서 발생하는 폐수 슬러지를 저장탱크를 설치한 하나의 장소로 유입하여, 이곳에 슬러지를 저장하게 된다. 다음에 1차적으로 침전하는 최초 침전지 단계(S32)에서는 생 슬러지를 인발하고 미생물을 이용하여 생화학적으로 처리하는 단계인 생화학적 처리 단계(S33)를 거쳐 2차 침전 단계인 최종 침전지 단계(S34)로 진행한다. 상기 최종 침전지 단계(S34)에서는 잉여 슬러지를 인발한 후 나머지는 수질기준에 맞게 방류 단계(S35)로 방류하고 상기 최종 침전 단계(S34)로부터 나온 잉여 슬러지와 최초 침전지 단계(S32)로부터 나온 생 슬러지를 혼합하여 스크린 단계(S36)로 진행한다. 상기 스크린 단계(S36)에서는 잉여 슬러지와 생 슬러지를 거르게 된다. 상기 스크린 단계(S36)를 통과한 슬러지는 농축 단계(S37)를 거쳐 가수분해 단계(S38)로 진행한다. 상기 가수분해 단계(S38)에서는 가용화 설비로 가수분해를 촉진하게 하는데 이때 가용화 설비의 열원을 고주파 유전가열 또는 마그네트론 또는 마이크로파 중 하나를 이용하여 슬러지에 열을 가한다. 상기 가수분해 단계(S38) 통과 후 소화단계(S39), 탈수 단계(S40)를 거쳐 슬러지를 처리하게 된다.Looking at the treatment process, first proceeds to the sludge inflow stage (S31), the sludge inflow stage (S31) storage tanks for domestic wastewater, livestock wastewater, food wastewater and factory wastewater sludge containing most of the water storage tank Inflow to one place where installed, will store the sludge here. In the first settling step (S32), which is the first settling step, the final settling step (S34), which is a second settling step, is passed through a biochemical treatment step (S33), which is a step of drawing raw sludge and biochemical treatment using microorganisms. Proceed to In the final settling step (S34), after drawing the excess sludge, the rest is discharged to the discharge step (S35) in accordance with the water quality standards, and the raw sludge from the final settling step (S32) and surplus sludge from the final settling step (S32) To proceed to the screen step (S36). In the screen step S36, excess sludge and fresh sludge are filtered out. The sludge passed through the screen step (S36) proceeds to the hydrolysis step (S38) through the concentration step (S37). In the hydrolysis step (S38) to promote the hydrolysis to the solubilization equipment, the heat source of the solubilization equipment is heated to the sludge using either high frequency dielectric heating or magnetron or microwave. After passing through the hydrolysis step (S38), the sludge is treated through a digestion step (S39) and a dehydration step (S40).
예를 들어 열원으로서 이용되는 고주파 유전 가열은 교번 전기장 가운데에 유전체를 놓고 가열시키는 방법으로서, 상기 유전 가열은 유전체에 전기장을 가하면 분극이 생기는데, 슬러지에 포함된 물과 같은 유극성 분자에서는 전기장을 가하면 전기장 방향으로 극을 가지런히 정렬하는 방향 편극이 발생하는 성질을 가지게 된다. 통상 가수분해시 사용하는 고주파 유전 가열은 교번 전기장인 경우는 전기장의 방향이 계속 바뀌기 때문에 분자가 회전하는데 주위 분자와 점성저항에 견디기 위해서 열에너지가 발생하고, 이 때문에 교번 전기장이 지닌 에너지가 열에너지로 바뀌고 유전체의 온도가 오르며 가열되는 현상을 이용하는 방식을 유전가열이라 하는데 이러한 방식을 이용하여 열을 발생하여 사용하는 것을 말한다.For example, high-frequency dielectric heating, used as a heat source, is a method in which a dielectric is placed in the middle of an alternating electric field and heated. The dielectric heating causes polarization when an electric field is applied to the dielectric. In polar molecules such as water in sludge, an electric field is applied. Directional polarization that aligns the poles in the electric field direction occurs. In the case of high frequency dielectric heating, which is usually used for hydrolysis, the direction of the electric field is continuously changed in the case of alternating electric fields. As the molecules rotate, thermal energy is generated to withstand the surrounding molecules and viscous resistance, which causes the energy of the alternating electric field to be converted into thermal energy. The method of using the phenomenon in which the temperature of the dielectric rises and heats is called dielectric heating. This means generating heat using this method.
또한, 열원으로서, 마이크로파를 이용하기도 하는데 마이크로파는 1mm 에서 30cm의 파장으로 전자 장치에 의해 발생하는데, 파장이 1mm 부터 1m 사이로서, 비교적 짧으므로 빛과 유사한 성질이 있으며 살균력이 강하고 식물이나 물에 잘 흡수되어 열을 발생한다. 이러한 성질을 이용한 장치가 전자레인지인데, 본원에서 열원으로서 마이크로파를 사용하기도 한다.In addition, as a heat source, microwaves are used. Microwaves are generated by an electronic device with a wavelength of 1mm to 30cm. The wavelength is between 1mm and 1m, and is relatively short. It is absorbed and generates heat. Microwave ovens are devices that use this property. Microwaves are also used here as heat sources.
또 다른 열원으로서, 마그네트론을 이용하기도 하는데 마그네트론은 초고주파 발진관으로서 고압 전기를 가하여 초고주파를 발생시키므로 장치 설비 자체가 간단하며 취급이 쉬울 뿐 아니라 열효율이 가장 좋은 것으로 알려져 있다. 따라서 가수분해 시 스팀 대신 열원으로서 초고주파 발진관을 이용하여 열을 발생하여 사용하는 것이다.As another heat source, a magnetron is also used. The magnetron is an ultra-high frequency oscillation tube that generates high frequency by applying high voltage electricity, so that the device is not only simple and easy to handle, but also has the best thermal efficiency. Therefore, during hydrolysis, heat is generated and used by using a microwave generator as a heat source instead of steam.
이상과 같이 스팀을 사용하는 것보다, 고주파 유전 가열 또는 마이크로파 또는 마그네트론을 이용한 방법으로 열을 발생하여 가수분해하여 슬러지 발생을 줄이고, 소화가스는 더 생산하고, 최종 탈수 단계에서 탈수 케익의 볼륨도 줄일 수 있어 전체적인 슬러지 처리 비용이 상당히 줄어들며, 종래에 사용하는 가용화 설비에 있어서, 스팀 방식보다 더욱 효율적이면서 효과적으로 슬러지 처리를 할 수 있는 것이다.Rather than using steam as described above, heat is generated by hydrolysis using high-frequency dielectric heating or microwave or magnetron to reduce sludge generation, produce more digested gas, and reduce the volume of dehydrated cake in the final dehydration step. As a result, the overall sludge treatment cost is considerably reduced, and in the conventionally used solubilization facility, the sludge treatment can be performed more efficiently and effectively than the steam method.
본 발명은 하수, 폐수, 음식물, 축분 등의 유입 슬러지를 가수분해하는 슬러지 처리방법에 이용될 수 있다.
The present invention can be used in a sludge treatment method for hydrolyzing inlet sludge such as sewage, wastewater, food, sorghum and the like.
Claims (4)
저장 탱크로 슬러지를 유입하는 슬러지 유입단계와,
상기 슬러지 유입단계에서 유입된 슬러지를 1차 침전시키는 최초 침전지 단계와,
상기 최초 침전지 단계에서 1차 침전된 슬러지를 생화학적 단계로 보내 처리 후 슬러지를 2차 침전시키는 최종 침전지 단계와,
상기 최초 침전지 단계로부터 발생한 생 슬러지와 상기 최종 침전지 단계로부터 발생한 방류 후 남은 잉여 슬러지를 거르는 스크린 단계와,
상기 스크린 단계로부터 걸러진 슬러지를 농축하는 농축 단계와 상기 농축 단계를 통과한 농축 슬러지를 가수분해하는 가수분해 단계와,
상기 가수 분해 후 소화가스를 배출하고 나머지는 탈수하여 탈수 케익으로 만드는 단계를 포함하며,
상기 가수분해 단계는 고주파 유전 가열 또는 마이크로파 또는 마그네트론 중 하나를 이용하여 열을 발생하여 온도 분포를 균등하게 슬러지에 가열하여 열효율을 높이고 가수분해를 촉진함으로써 가열 시간 및 소화기간 단축하고 슬러지 량을 줄이는 것을 특징으로 하는 가수분해 촉진을 위한 슬러지 처리 방법.In the sludge treatment method for promoting hydrolysis,
A sludge inflow step of introducing sludge into a storage tank,
An initial settling stage which first precipitates the sludge introduced in the sludge inflow stage,
A final settler stage in which the sludge precipitated in the first settler stage is sent to a biochemical stage and the second settled sludge after treatment;
A screening step for filtering the raw sludge generated from the initial settler stage and the surplus sludge remaining after discharge from the final settler stage;
A concentration step of concentrating the sludge filtered from the screen step and a hydrolysis step of hydrolyzing the concentrated sludge passed through the concentration step;
And discharging the digestion gas after the hydrolysis and dehydrating the rest into a dehydrated cake,
The hydrolysis step is to generate heat using either high frequency dielectric heating or microwave or magnetron to heat the temperature distribution to the sludge evenly to increase the thermal efficiency and promote hydrolysis to shorten the heating time and digestion period and to reduce the amount of sludge A sludge treatment method for promoting hydrolysis.
상기 고주파 유전 가열은 1MHz 내지 300MHz의 주파수를 이용하고 마이크로웨이브 주파수는 300MHz 내지 300GHz, 마그네트론은 915MHz±25 내지 2145MHz±50의 주파수를 이용하는 것을 특징으로 하는 가수분해 촉진을 위한 슬러지 처리 방법.The method of claim 1,
The high frequency dielectric heating uses a frequency of 1MHz to 300MHz, the microwave frequency of 300MHz to 300GHz, the magnetron uses a frequency of 915MHz ± 25 to 2145MHz ± 50 characterized in that the sludge treatment method for promoting hydrolysis.
상기 가수 분해 단계에서 고주파 유전 가열, 마이크로 웨이브, 마그네트론의 열원의 온도, 시간은 각각 50 내지 200℃, 10 내지 300초인 것을 특징으로 하는 가수분해 촉진을 위한 슬러지 처리 방법.The method of claim 1,
In the hydrolysis step, the high frequency dielectric heating, the temperature of the heat source of the microwave, the magnetron, the time is 50 to 200 ℃, 10 to 300 seconds, respectively, the sludge treatment method for hydrolysis promotion.
상기 가수 분해 단계에서 고주파 유전가열, 마이크로 웨이브, 마그네트론의 열원의 압력은 1 내지 30KG/CM2인 것을 특징으로 하는 가수 분해 촉진을 위한 슬러지 처리 방법.
The method of claim 1,
Sludge treatment method for promoting hydrolysis, characterized in that the pressure of the heat source of the high frequency dielectric heating, microwave, magnetron in the hydrolysis step is 1 to 30KG / CM 2 .
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