KR101615615B1 - Preparing Method of Struvite for Chemicals Reduction - Google Patents
Preparing Method of Struvite for Chemicals Reduction Download PDFInfo
- Publication number
- KR101615615B1 KR101615615B1 KR1020150142019A KR20150142019A KR101615615B1 KR 101615615 B1 KR101615615 B1 KR 101615615B1 KR 1020150142019 A KR1020150142019 A KR 1020150142019A KR 20150142019 A KR20150142019 A KR 20150142019A KR 101615615 B1 KR101615615 B1 KR 101615615B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- struvite
- transferring
- storage tank
- liquid
- inline mixer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
- C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
-
- B01F5/0602—
-
- B01F5/18—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5209—Regulation methods for flocculation or precipitation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- B01F2215/0052—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F2001/5218—Crystallization
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
Abstract
Description
본 발명은 스트루바이트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속운전이 가능한 약품절감형 스트루바이트의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a struvite, and more particularly, to a method for manufacturing a drug-saving stru bite capable of continuous operation.
고갈되어 가고 있는 자원인 인광석으로부터 얻어지는 인은 생물학적으로 질소(N), 칼륨(K)과 함께 식물성장에 필요한 기본 요소이다.Phosphorus from phosphorus, a resource that is becoming depleted, is biologically essential for plant growth along with nitrogen (N) and potassium (K).
인은 현재까지 알려진 대체 자원이 존재하지 않기 때문에 폐기물에서의 인자원 회수를 위한 많은 연구가 진행 중에 있으며, 그와 더불어 인의 수요를 줄이기 위한 많은 노력들이 진행 중에 있다.Since there are no known alternative resources to date, much research is underway on the recovery of waste from waste, and a lot of efforts are underway to reduce the demand for phosphorus.
인을 전량 수입하고 있는 국내 사정과 인광석 자원이 부족한 최근의 국제적 상황에 비추어 볼 때 우리나라도 폐기되는 인을 회수하고 재활용하는 기술을 개발 보급하는 것이 필수적이다. In light of the recent international situation in which phosphorus resources are lacking and the domestic circumstances of importing phosphorus, it is essential for Korea to develop and disseminate the technology to recover and recycle the discarded phosphorus.
국내에서 일반적으로 인을 회수하는 방법은 하·폐수를 화학적으로 처리시키고, 침전된 인삼염을 고형화시키는 것이지만, 얻어진 슬러지 중의 불순물, 수분함량, 유기물질 등으로 인해 재이용하기에는 부적합한 경우가 많아 대부분 매립하고 있다.In general, the method of recovering phosphorus in Korea is to chemically treat the bottom and wastewater and solidify the precipitated ginseng salt. However, since the sludge obtained is not suitable for reuse due to impurities, moisture content, organic substances, etc., have.
인을 제거하고 회수하기 위한 기술로는 화학적 침전(Chemical precipitation), 생물학적 제거(Biological removal), 결정화(Crystallization), 이온 교환법(Ion exchange) 등이 있는 것으로 알려져 있으나, 이들 방법들은 인을 단순 제거하는 기술로서 회수·재활용 측면에서는 적합하지 않은 기술이다. 인을 비료 등으로 활용하기 위해서는 인 화합물을 스트루바이트(Struvite) 형태로 침전시키는 방법과 생물학적 공정 부산물에 여러 가지 공정 또는 첨가물을 적용하여 비료로 사용 가능한 형태로 제조하는 방법이 있다. Techniques for removing and recovering phosphorus are known to include chemical precipitation, biological removal, crystallization, and ion exchange, but these methods require simple removal of phosphorus It is a technology that is not suitable for recovery and recycling. In order to utilize phosphorus as a fertilizer or the like, there is a method of precipitating a phosphorus compound into a struvite form and a method of producing a fertilizer usable form by applying various processes or additives to a biological processing by-product.
이 중 스트루바이트(MgNH4PO4·6H2O)는 하·폐수처리장에서 가장 좋은 형태로 회수 가능한 마그네슘-암모늄-인산염 형태의 물질로 인뿐만 아니라 질소도 포함하고 있으므로, 비료(Slow release fertilizer)로 활용하기에는 매우 적당하여 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 스트루바이트는 일반적으로 구아나이트(Guanite) 또는 마그네슘 암모늄 포스페이트(Magnesium ammonium phosphate; MAP)라고 알려져 있으며, NH4 +, PO4 3- 및 Mg2+가 등몰비로 결합된 결정체로 각 성분이 등몰비로 존재하고 pH가 9.5 이상일 때 빠르게 생성된다.Of these, struvite (MgNH 4 PO 4 · 6H 2 O) is a magnesium-ammonium-phosphate type material that can be recovered in the best form at the wastewater treatment plant. It also contains nitrogen as well as fertilizer (Slow release fertilizer ), And is being actively studied all over the world. Struvite is generally known as guanite or magnesium ammonium phosphate (MAP) and is a crystal in which NH 4 + , PO 4 3- and Mg 2+ are bonded in an equimolar ratio, Molar ratio and is produced rapidly when the pH is 9.5 or higher.
통상적으로 현장에서 스트루바이트 결정화 반응을 위한 pH 조절제 및 Mg원의 약품 투입량은 현장 근무자들의 직관(육안관찰 및 경험)에 따라 수동으로 조절하고 있으며, 이에 따라 유입원수 특성변화에 적절한 대처가 이루어지지 않아 과다한 양의 약품을 투입하고 있다.Normally, the pH regulator for the struvite crystallization and the amount of the Mg source are manually controlled according to the intuition (visual observation and experience) of the field workers, I am putting too much medicine.
한국등록특허 제1304396호는 폐활성 슬러지의 포스포러스 및 마그네슘을 스트립하는 프로세스와 스트루바이트 생산 시스템을 개시하였고, 한국공개특허 제2015-0065329호는 마그네슘 연료전지를 이용한 축산 폐수의 처리 및 스트루바이트의 제조방법을 개시하였다.Korean Patent No. 1304396 discloses a process for stripping phosphorus and magnesium and a struvite production system for waste activated sludge, Korean Laid-Open Patent Application No. 2015-0065329 discloses a process for treating livestock wastewater using magnesium fuel cells, A method of manufacturing a bite is disclosed.
하지만, 상기 기술들은 스트루바이트의 연속생산이 불가능하고, 처리효율의 변동폭 및 설비규모가 크며, 운전비가 높다는 문제점이 있었다.However, the above-mentioned techniques have been disadvantageous in that the continuous production of struvite is impossible, the fluctuation of the treatment efficiency and the facility scale are large, and the operation ratio is high.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 노력한 결과, (a) 부유물질 제거장치로 소화 슬러지의 부유물질을 제거하면 스트루바이트의 생성효율을 증대시킬 수 있고, (b) pH 및 인산염(Phosphate) 측정센서와 인라인 믹서를 이용하여 약품을 실시간 자동제어하면, 약품 사용량을 절감하면서, 연속적으로 스트루바이트의 결정화 반응을 촉진시킬 수 있으며, (c) 액상/고상 분리막(Separator)이 구비되어 있는 액상-고상 2상 유동층 원추형 반응기를 스트루바이트 생성 침전조로 이용할 경우 미세 스트루바이트 입자의 유출을 최소화하면서 스트루바이트 입자의 결정 크기를 증대시켜, 연속적으로 스트루바이트를 효율적으로 제조할 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.As a result of efforts to solve the above problems, the present inventors have found that (a) removing stagnant substances of digested sludge with a floating material removing device can increase the production efficiency of struvite, and (b) ) It is possible to continuously accelerate the crystallization reaction of struvite while realizing automatic control of chemicals by using measurement sensor and inline mixer in real time while reducing the amount of chemical used, and (c) equipped with a liquid / solid separator When a liquid-solid two-phase fluidized-bed conical reactor is used as a struvite-generating settler, the crystal size of the struvite particles can be increased while minimizing the outflow of the microstruvite particles, and the struvite can be efficiently produced continuously And the present invention was completed.
본 발명의 목적은 인 자원 고갈 문제 해결을 위하여 고효율 인 처리 및 회수 통합공정을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a highly efficient processing and recovery integrated process for solving resource exhaustion problems.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 소화조 내의 소화 슬러지(Digested sludge)를 부유물질 제거장치로 처리하여 부유물질을 제거한 후, 탈수 여과액 저장탱크로 이송시키는 단계; (b) 상기 탈수 여과액 저장탱크에 저장된 탈수 여과액을 인라인 믹서로 이송시키고, pH 조절제 및 약품을 첨가한 후 고속혼화를 통하여 결정화시키는 단계; (c) 결정화 반응물을 스트루바이트 생성 침전조로 이송시키고, 스트루바이트 컴플렉스를 생성하는 단계; 및 (d) 생성된 스트루바이트 컴플렉스를 수압(Hydrocyclone)형 고액분리기로 이송시키고, 스트루바이트 결정을 분리 및 회수하는 단계를 포함하는 연속운전을 통한 스트루바이트의 제조방법을 제공한다.(A) digested sludge in a digestion tank is treated with a floating material removal device to remove suspended substances, and then transferred to a dehydrated filtrate storage tank; (b) transferring the dehydrated filtrate stored in the dehydrated filtrate storage tank to an inline mixer, adding a pH adjusting agent and a drug, and crystallizing the dehydrated filtrate through a high-speed mixing; (c) transferring the crystallization reagent to a struvite production settler and producing a StruBite complex; And (d) transferring the resulting Strumite complex to a Hydrocyclone type solid-liquid separator, and separating and recovering the Struvite crystal.
본 발명에 있어서, 상기 탈수 여과액 저장탱크에는 탈수 여과액의 pH 및 인산염(phosphate)을 측정할 수 있는 센서가 설치되어 인라인 믹서에 투여하는 pH 조절제 및 약품의 양이 실시간으로 자동제어 되어 기존대비 약품 사용량이 절감되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, a sensor capable of measuring the pH and phosphate of the dehydrated filtrate is provided in the dehydrated filtrate storage tank, and the amount of the pH adjuster and the drug to be administered to the inline mixer is automatically controlled in real time, And the use amount of the medicine is reduced.
본 발명에 있어서, 상기 pH 조절제는 NaOH이고, 상기 약품은 염화마그네슘(MgCl2)인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the pH adjusting agent is NaOH, and the drug is magnesium chloride (MgCl 2 ).
본 발명에 있어서, 상기 인라인 믹서는 탈수 여과액 저장탱크와 스트루바이트 생성침전조 사이에 연결된 슬러지 이송배관 내에 설치되어 유입수와 약품의 고속혼화에 의한 스트루바이트 결정 형성을 촉진하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the inline mixer is installed in a sludge transfer pipe connected between a dehydration filtrate storage tank and a struvite generation sedimentation tank, thereby promoting the formation of struvite crystals by high-speed mixing of influent and chemicals.
본 발명에 있어서, 상기 인라인 믹서는 구동모터 구동에 의해 정역회전하는 회전축 중심에 pH 조절제 및 약품을 공급하기 위한 중공이 형성되어 있고, 회전축 외면에는 다수의 교반날개가 등간격으로 부착되어 있으며, 교반날개와 교반날개 사이에는 공급된 pH 조절제 및 약품이 고속분사될 수 있도록 약품 분사구가 형성되며, 슬러지 이송배관과 회전축은 축방향으로 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the inline mixer is provided with a hollow for supplying a pH adjusting agent and a medicament to the center of the rotating shaft rotating normally and reversely by drive motor driving, a plurality of stirring blades are attached to the outer surface of the rotating shaft at equal intervals, A pH adjusting agent and a chemical spray opening are formed between the wing and the stirring wing so that the chemical can be injected at a high speed, and the sludge transferring pipe and the rotating shaft are perpendicular to each other in the axial direction.
본 발명에 있어서, 상기 스트루바이트 생성 침전조는 액상-고상 2상 유동층 원추형 반응기로서, 상부에는 미세 스트루바이트 입자의 유출을 최소화하기 위한 액상/고상 분리막(Separator)이 구비되어 있고, 하부에는 인라인 믹서에서 생성된 결정화 반응물이 유입되는 결정화 반응물 유입관이 위치하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the struvite generation settling tank is a liquid-solid two-phase fluidized bed conical reactor, and a liquid / solid separator for minimizing the outflow of fine struvite particles is provided on the upper portion, And a crystallization reactant inlet pipe through which the crystallization reactant generated in the mixer flows is located.
본 발명에 있어서, 상기 수압(Hydrocyclone)형 고액분리기에서는 비중 1.6 이상의 스트루바이트 결정을 분리 및 회수하는 것을 특징으로 한다.In the hydrocyclone type solid-liquid separator according to the present invention, the struvite crystal having a specific gravity of 1.6 or more is separated and recovered.
본 발명에 따른 스트루바이트의 제조방법을 이용할 경우, 인으로부터 유래되는 부영양화 발생을 억제하고, 토양의 산성화를 유발하는 화학비료를 대체할 수 있는 환경적인 효과가 있다. 또한, 대체 인광석을 확보함으로서, 해외 의존도가 높은 인광석 수입물량을 감소시켜, 국가 산업경제에 기여하는 경제적인 효과가 있다. When the method for producing struvite according to the present invention is used, there is an environmental effect that can suppress the occurrence of eutrophication derived from phosphorus and replace chemical fertilizers that cause soil acidification. In addition, by securing alternate phosphate, it is economically effective to contribute to the national industrial economy by reducing the amount of phosphorus imports that are highly dependent on foreign countries.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약품저감형 스트루바이트의 제조공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 믹서의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 인라인 믹서를 구성하는 교반날개의 형상에 따른 교반결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트루바이트 생성 침전조의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상/고상 분리막의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수압(hydrocyclone)형 고액분리기의 구성도이다.1 is a manufacturing process diagram of a drug-reduced struvite according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an inline mixer according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows the result of stirring according to the shape of a stirring blade constituting the inline mixer of the present invention.
4 is a configuration diagram of a struvite generation settling tank according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of a liquid / solid phase separation membrane according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a hydrocyclone type solid-liquid separator according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the accompanying drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may vary depending on the intention of the user, the operator, or the precedent. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약품저감형 스트루바이트의 제조공정도이다.1 is a manufacturing process diagram of a drug-reduced struvite according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속운전을 통한 스트루바이트의 제조방법은 (a) 소화조(100) 내의 소화 슬러지를 부유물질 제거장치(200)로 처리하여 부유물질을 제거한 후, 탈수 여과액 저장탱크(300)로 이송시키는 단계; (b) 상기 탈수 여과액 저장탱크(300)에 저장된 탈수 여과액을 인라인 믹서(500)로 이송시키고, pH 조절제 및 약품을 첨가한 후 고속혼화를 통하여 결정화시키는 단계; (c) 결정화 반응물을 스트루바이트 생성 침전조(600)로 이송시키고, 스트루바이트 컴플렉스를 생성하는 단계; 및 (d) 생성된 스트루바이트 컴플렉스를 수압(Hydrocyclone)형 고액분리기(700)로 이송시키고, 스트루바이트 결정을 분리 및 회수하는 단계를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method of manufacturing struvite by continuous operation according to the present invention comprises the steps of (a) treating digested sludge in a
일반적으로 소화조(100) 내의 소화 슬러지에는 부유물질이 존재하는데, 이러한 부유물질은 스트루바이트 결정화 생성반응의 효율을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 발명에서는 부유물질 제거장치(200)로 소화 슬러지의 부유물질을 제거하고, 이를 탈수 여과액 저장탱크(300)로 이송시키는 것을 특징으로 한다.Generally, there is a suspended material in the digested sludge in the
부유물질 제거장치(200)는 부유물질을 제거할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용이 가능하지만, 막 표면에 생성된 강한 난류로 오염물질의 침적을 억제함으로써 flux 및 농축율(회수율)을 향상시킬 수 있는 와류 발생형 고농축 분리막을 이용하는 것이 바람직하다.Although the floating
부유물질 제거장치(200)를 통하여 부유물질이 제거된 탈수 여과액은 탈수 여과액 저장탱크(300)로 이송되는데, 탈수 여과액 저장탱크(300)에는 탈수 여과액의 pH 및 인산염(Phosphate)을 실시간으로 측정할 수 있는 센서(420, 430)가 설치되어 유입원수의 특성변화에 따라 인라인 믹서(500)에 투여하는 pH 조절제 및 약품의 양을 실시간으로 자동 제어함에 따라 투입하는 약품의 사용량을 절감 할 수 있다.The dehydrated filtrate from which the suspended matters have been removed through the suspended
즉, 탈수 여과액 저장탱크(300)의 상부에 설치된 pH 센서(420) 및 인산염 센서(430)에서 측정된 결과를 토대로 제어부(미도시)에서 인라인 믹서(500)로 투입되는 pH 조절제 및 약품의 양을 스트루바이트 결정화 반응이 최적으로 이루어질 수 있도록 조절한다. 예를 들어 상기 제어부는 탈수 여과액의 pH 및 인산염의 측정 수치를 바탕으로 인라인 믹서(500) 내에 있는 탈수 여과액의 pH가 8~10.5, Mg:N:P의 몰비가 1~1.5:1:1이 되도록 pH 조절제 및 약품의 투입량을 조절할 수 있다. That is, the pH adjusting agent and the chemicals (not shown) that are input to the
본 발명에 있어서, pH를 조절할 수 있고, 마그네슘의 농도를 조절할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 각각 pH 조절제 및 약품으로 사용이 가능하다. 상기 pH 조절제로는 NaOH, 상기 약품으로는 염화마그네슘(MgCl2)을 예시할 수 있다. In the present invention, it is possible to use the pH adjusting agent and the pharmaceutical agent, respectively, without particular limitation, as long as the pH can be adjusted and the magnesium concentration can be controlled. Examples of the pH adjuster include NaOH and magnesium chloride (MgCl 2 ).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 믹서(500)의 구성도이고, 도 3은 인라인 믹서를 구성하는 교반날개(530)의 형상에 따른 교반결과이다.FIG. 2 is a configuration diagram of an
도 2에 도시된 바와 같이, 인라인 믹서(500)는 관내에 발생하는 와류를 이용하여 약품을 혼화시키기 위한 것으로서, 탈수 여과액이 일정 압력으로 이송되는 관 내부에서 특정 형상의 교반날개(530)가 고속 회전하는 구간에 약품을 분사하여 일정 압력의 유체를 난류유체로 변환시키면서 연속 혼합시켜주는 장치이다. 스트루바이트 결정화 반응에서 교반강도가 클수록 교반시간은 짧게, 교반강도가 작을수록 교반시간은 길게 유지해야 하는데, 인라인 믹서(500)는 기존 응집교반기보다 교반강도가 크기 때문에 스트루바이트 결정화 반응을 향상시킬 수 있다. As shown in FIG. 2, the
인라인 믹서(500)는 구동모터(510), 상기 구동모터(510)와 연결되어 회전되는 회전축(520), 상기 회전축(520)의 외면에 부착된 다수의 교반날개(530), 상기 교반날개(530) 사이에 약품 분사를 위해 형성된 약품 분사구(540)을 포함한다.The
인라인 믹서(500)는 탈수 여과액 저장탱크(300)와 스트루바이트 생성침전조(600) 사이에 연결된 슬러지 이송배관 내에 설치되며, 회전축(520)의 약품 분사구(540)을 통하여 pH 조절제 및 약품이 강하게 분사됨과 동시에 회전축이 고속으로 회전하여 충분한 혼합 에너지(Mixng energy)를 전달할 수 있다.The
인라인 믹서(500)는 구동모터(510)의 구동에 의해 정역회전하는 회전축(520) 중심에 pH 조절제 및 약품을 공급하기 위한 중공이 형성되어 있고, 회전축(520) 외면에는 다수의 교반날개(530)가 등간격으로 부착되어 있으며, 교반날개(530)와 교반날개(530) 사이에는 공급된 pH 조절제 및 약품이 고속분사될 수 있도록 약품 분사구(540)이 형성되며, 슬러지(탈수여과액) 이송배관과 회전축(520)은 축방향으로 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.The
도 3에 도시된 바와 같이 교반날개(530)의 형성에 따라 슬러지의 교반 효율이 달라질 수 있다. As shown in FIG. 3, the stirring efficiency of the sludge may be varied depending on the formation of the stirring
상기 구동모터(510)는 인버터에 의해 가변조정이 가능하며, 유량 또는 농도에 따라 교반날개(530)가 약 1,000~4,000 rpm으로 고속 회전할 수 있다.The driving
pH 조절제가 보관되어 있는 pH 조절제 저장부(400) 및 약품이 보관되어 있는 약품 저장부(410)에는 인라인 믹서(500)로 각각 pH 조절제 및 약품을 공급할 수 있도록 이송배관이 연결되어 있는데, 상기 이송배관은 인라인 믹서 구동모터(510) 반대 방향의 접속구에 연결되어 회전축(520) 중공으로 펌프압에 의해 pH 조절제 및 약품이 공급되며, 약품 분사구(540)은 단면적이 약품 공급배관의 단면적보다 작고 이형설계되어 중공 내부에 만충되도록 설계되어 배관 전면으로 고속분사가 가능하다. 고속분사되는 pH 조절제 및 약품은 고속회전하는 교반날개(530)에 의해 탈수 여과액과 강하게 교반반응하게 되어 스트루바이트 결정이 형성된다. A pH control
인라인 믹서(500)에서 형성된 결정화 반응물은 스트루바이트 생성 침전조(600)로 이송된 후, 스트루바이트 컴플렉스로 생성된다. The crystallization reactant formed in the in-
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트루바이트 생성 침전조(600)의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a struvite
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스트루바이트 생성 침전조(600)는 액상-고상 2상 유동층 원추형 반응기로서, 상부에는 미세 스트루바이트 입자의 유출을 최소화하기 위한 액상/고상 분리막(Separator)(620)이 구비되어 있고, 하부에는 인라인 믹서에서 생성된 결정화 반응물이 유입되는 결정화 반응물 유입구(640)가 위치하는 것을 특징으로 한다. 4, the struvite
반응기 상부로 결정화 반응물을 투입하여 중력침강을 적용하게 되면 수면 가까이에 존재하는 입자가 작고 가벼운 부유물질 등에 의하여 스트루바이트의 생성 및 인회수 효율이 저감되지만, 결정화 반응물이 하부로 유입되면, 미세 스트루바이트 입자가 유동층에 의하여 상부로 이동되면서 입자의 결정크기가 증대된 후 다시 하부로 침전되어 회수할 수 있으므로 스트루바이트 컴플렉스의 생성 및 회수를 한 반응기 내에서 동시에 효율적으로 수행할 수 있다.When gravity sedimentation is applied by injecting the crystallization reaction material to the upper part of the reactor, the generation of struvite and the efficiency of swirling water are reduced due to a small and light floating material near the water surface. However, when the crystallization reaction material flows into the lower part, Since the truvite particles are moved upward by the fluidized bed and the crystal size of the particles is increased, the particles can be precipitated to the bottom and recovered. Thus, the production and recovery of the struvite complex can be efficiently performed simultaneously in the reactor.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 액상/고상 분리막(separator)(620)은 삿갓 형태로 되어 있고, 보다 상세히 중간에는 유동액의 측류 흐름을 원활하게 하기 위하여 SUS, 폴리에틸렌 등의 재질로 구성되어 있으며, 바깥 부분은 스트루바이트 결정체가 유출되는 것을 방지하면서 유동액은 빠져나갈 수 있는 메쉬망으로 구성되어 있어 부유하는 미세 스트루바이트 입자가 침전조 외부로 유출되는 것을 최소화 할 수 있다.As shown in FIG. 5, the liquid /
상기 액상/고상 분리막의 중심부와 메쉬망은 연결부(610)를 통하여 결합되어 있으며, 상기 액상/고상 분리막(620)은 용접, 고리결합 등의 결합방식으로 스트루바이트 생성 침전조의 상부에 고정될 수 있다.The middle portion of the liquid / solid separation membrane and the mesh network are connected to each other through a
스트루바이트 생성 침전조(600)에서 생성된 스트루바이트는 수중의 각종 유기물 및 입자상 물질과 함께 침전되어 스트루바이트 컴플렉스를 형성하게 되므로, 비료 또는 사료제품으로 스트루바이트를 이용하기 위해서는 적절한 분리·회수공정이 필수적이다. The struvite produced in the struvite
따라서, 본 발명에서는 스트루바이트 생성 침전조(600)에서 생성된 스트루바이트 컴플렉스를 수압(Hydrocyclone)형 고액분리기(700)로 이송시킨 후, 스트루바이트 결정으로 분리 및 회수한다. Therefore, in the present invention, the Struvite complex generated in the StruByte producing
본 발명의 수압형 고액분리기(700)는 비중 1.6 이상의 스트루바이트 결정을 분리 및 회수하는 것을 특징으로 한다.The hydraulic fluid-solid-
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 원통부(Cylindrical section)(720)와 원추부(Conical section)(710)로 구성되어 있는 통상적인 수압형 고액분리기를 이용할 수 있다.As shown in FIG. 6, in the present invention, a conventional hydraulic type solid-liquid separator composed of a
수압형 고액분리기의 원리는 살펴보면, 스트루바이트 컴플렉스를 포함한 유체는 압력에 의해 원통부 위쪽에 위치한 유입구(760)를 통해 접선방향으로 유입되며, 유체가 유입구로 들어옴에 따라 Cyclone 안쪽에서 유체의 강한 회전이 시작되고, 이에 따라 외측벽을 향한 스트루바이트 컴플렉스의 이동을 가속시키는 원심력이 발생하여 스트루바이트 컴플렉스는 원통부와 원추부를 통해서 나선형태로 하향 이동하게 된다.The principle of the hydraulic liquid-solid separator is that the fluid including the StruBite complex is tangentially introduced through the
입자가 큰 스트루바이트 컴플렉스의 경우 cyclone 내벽과 부딪혀서 입자가 가진 관성력을 잃고 원추부의 벽을 따라 흐르면서 하부 배출구(750)를 통해서 배출되며, 아주 미세한 입자의 일부는 가운데로 이동하여 물과 함께 상부 배출구(730)를 통해서 밖으로 배출된다.In the case of a large Struvite complex, the particles collide with the inner wall of the cyclone to lose the inertia force of the particles and flow along the wall of the conical part through the
수압형 고액분리기(700) 내부의 흐름 내에 있는 입자에는 기본적으로 중력, 원심력 그리고 항력(Drag force)의 세 가지 힘이 작용하는데, 중력에 의한 영향은 무시할 만큼 작기 때문에 원심력과 항력의 두 가지 힘에 의하여 영향을 받는다. 이러한 원심력은 원주방향으로 작용하기 때문에 입자가 안쪽으로 흐르는 것을 방해하고, 원심력에 의해 내벽으로 이동한 입자들은 내벽과 부딪히면서 관성력을 잃고 하부 배출구를 통해 분리 배출될 수 있다. 만일 입자에 작용하는 원심력이 항력보다 클 경우, 입자는 원을 그리며 하향 이동하여 하부 배출구로 배출되고, 반대로 항력이 더 클 경우 입자는 안쪽으로 이동하여 상부 배출구를 통해 배출된다.Gravity, centrifugal force and drag force are mainly applied to the particles in the flow inside the hydraulic liquid-
수압형 고액분리기(700)에서 분리된 스트루바이트 결정은 그대로 회수될 수 있으나, 보다 용이한 회수를 위하여 스트루바이트 호퍼(800)로 이송되는 단계를 추가적으로 수행할 수 있으며, 필요에 따라 회수된 스트루바이트를 건조시키는 단계를 추가로 수행할 수 있다. Although the struvite crystals separated in the hydraulic type solid-
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 연속운전을 통하여 제조된 스트루바이트는 친환경 비료원으로 활용될 수 있다. As described above, the struvite produced through the continuous operation according to the present invention can be utilized as an environmentally friendly fertilizer source.
즉, 스트루바이트는 서서히 분해되는 크리스탈 비료로서, 연간 1~2회 정도 시비만으로 작물의 생육 유지가 가능하므로 노동력을 절감할 수 있고, 과시비 시에도 식물에 대한 독성이 없으며, 물에 대한 용해도가 낮으므로 우기에 유실되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한 토양의 산성화를 방지할 수 있으며, 기타 화학 산업 및 사료 산업에 활용될 수 있는 큰 잠재력이 있다.StruBite is a slowly decomposing crystal fertilizer that can maintain the growth of crops with only one or two applications per year and thus can save labor, It is advantageous in that it is prevented from being lost in the rainy season. It also prevents acidification of the soil and has great potential to be used in other chemical and feed industries.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is understandable. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
100: 소화조
200: 부유물질 제거장치
300: 탈수 여과액 저장탱크
400: pH 조절제 저장부
410: 약품 저장부
420: pH 센서
430: 인산염(phosphate) 센서
500: 인라인 믹서
510: 구동모터
520: 회전축
530: 교반날개
540: 약품 분사구
600: 스트루바이트 생성 침전조
610: 연결부
620: 액상/고상 분리막
640: 결정화 반응물 유입구
700: 수압(hydrocyclone)형 고액분리기
710: 원추부
720: 원통부
730: 상부 배출구
750: 하부 배출구
760: 유입구
800: 스트루바이트 호퍼100: digester
200: Floating material removal device
300: dehydrated filtrate storage tank
400: pH adjusting agent storage part
410: drug store
420: pH sensor
430: Phosphorus sensor
500: Inline Mixer
510: drive motor
520:
530: stirring wing
540: Spray nozzle
600: Struvite production sedimentation tank
610:
620: liquid / solid membrane
640: Crystallization reactant inlet
700: Hydrocyclone type solid-liquid separator
710:
720:
730: upper outlet
750: Lower outlet
760: Inlet
800: StruBite hopper
Claims (7)
(b) 상기 탈수 여과액 저장탱크에 저장된 탈수 여과액을 인라인 믹서로 이송시키고, pH 조절제 및 약품을 첨가한 후 고속혼화를 통하여 결정화시키는 단계;
(c) 결정화 반응물을 스트루바이트 생성 침전조로 이송시키고, 스트루바이트 컴플렉스를 생성하는 단계; 및
(d) 생성된 스트루바이트 컴플렉스를 수압형 고액분리기로 이송시키고, 스트루바이트 결정을 분리 및 회수하는 단계를 포함하는 연속운전을 통한 스트루바이트의 제조방법에 있어서,
상기 탈수 여과액 저장탱크에는 탈수 여과액의 pH 및 인산염(Phosphate)을 측정할 수 있는 센서가 설치되어 인라인 믹서에 투여하는 pH 조절제 및 약품의 양이 실시간으로 자동제어되고,
상기 스트루바이트 생성 침전조는 액상-고상 2상 유동층 원추형 반응기로서, 상부에는 미세 스트루바이트 입자의 유출을 최소화하기 위한 액상/고상 분리막(separator)이 구비되어 있고, 상기 액상/고상 분리막(separator)은 삿갓 형태로써, 뾰족하게 위로 솟은 중앙은 유동액의 측류 흐름을 원활하게 하기 위하여 SUS 또는 폴리에틸렌의 재질로 구성되어 있으며, 둘레는 스트루바이트 결정체가 유출되는 것을 방지하면서 유동액은 빠져나갈 수 있는 메쉬망으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스트루바이트의 제조방법.
(a) treating a digested sludge in a digestion tank with a floating substance removal device to remove suspended substances, and then transferring the suspended substance to a dehydrated filtrate storage tank;
(b) transferring the dehydrated filtrate stored in the dehydrated filtrate storage tank to an inline mixer, adding a pH adjusting agent and a drug, and crystallizing the dehydrated filtrate through a high-speed mixing;
(c) transferring the crystallization reagent to a struvite production settler and producing a StruBite complex; And
(d) transferring the generated Strumite complex to a hydraulic liquid-solid separator, and separating and recovering struvite crystals, the method comprising the steps of:
The dehydrated filtrate storage tank is provided with a sensor capable of measuring the pH and phosphate of the dehydrated filtrate, so that the amount of the pH adjuster and the chemical to be administered to the inline mixer is automatically controlled in real time,
The struvite generation settler is a liquid-solid two-phase fluidized-bed conical reactor having a liquid / solid separator for minimizing the outflow of fine struvite particles, The center of which is pointed upwardly and is made of SUS or polyethylene in order to facilitate the sidestream flow of the fluid, and the circumference of the sludge is formed in a manner such that the fluid can escape while preventing the outflow of the struvite crystal And a mesh network.
The method according to claim 1, wherein the pH adjusting agent is sodium hydroxide (NaOH), and the agent is magnesium chloride (MgCl 2 ).
2. The method of claim 1, wherein the inline mixer is installed in a sludge transfer pipe connected between a dehydrating filtrate storage tank and a struvite generation settling tank.
The inline mixer according to claim 1, wherein the inline mixer has a hollow for supplying a pH adjusting agent and a medicament to the center of a rotating shaft rotating normally and reversely by drive motor driving, a plurality of stirring blades are attached to the outer surface of the rotating shaft at equal intervals, Wherein a pH adjusting agent and a chemical spray opening are formed between the stirring blade and the stirring blade so that the chemical can be sprayed at a high speed, and the sludge transferring pipe and the rotating shaft are perpendicular to each other in the axial direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150142019A KR101615615B1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Preparing Method of Struvite for Chemicals Reduction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150142019A KR101615615B1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Preparing Method of Struvite for Chemicals Reduction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101615615B1 true KR101615615B1 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=55914881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150142019A KR101615615B1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Preparing Method of Struvite for Chemicals Reduction |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101615615B1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107381762A (en) * | 2017-06-23 | 2017-11-24 | 嘉善毅诚增塑制品有限公司 | A kind of waste water reclaiming device in plasticizer production |
CN108218182A (en) * | 2018-03-05 | 2018-06-29 | 北京环球中科水务科技有限公司 | The dewatering of anaerobically digested sludge |
CN113526811A (en) * | 2021-08-10 | 2021-10-22 | 南通固润环保科技有限公司 | Municipal sewage treatment plant excess sludge treatment system |
WO2023068782A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | 씨제이제일제당 (주) | Method for treating high-concentration fermentation by-products generated in amino acid fermentation process |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1157748A (en) * | 1997-08-18 | 1999-03-02 | Kurita Water Ind Ltd | Method of removing phosphorus |
JP2004160343A (en) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Ebara Corp | Method and equipment for treating organic waste |
KR20060129452A (en) * | 2004-02-13 | 2006-12-15 | 더 유니버시티 오브 브리티쉬 콜롬비아 | Fluidized bed wastewater treatment |
KR101095872B1 (en) * | 2011-08-19 | 2011-12-20 | (주)건화 | In-line mixer unit for rapid mixing |
-
2015
- 2015-10-12 KR KR1020150142019A patent/KR101615615B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1157748A (en) * | 1997-08-18 | 1999-03-02 | Kurita Water Ind Ltd | Method of removing phosphorus |
JP2004160343A (en) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Ebara Corp | Method and equipment for treating organic waste |
KR20060129452A (en) * | 2004-02-13 | 2006-12-15 | 더 유니버시티 오브 브리티쉬 콜롬비아 | Fluidized bed wastewater treatment |
KR101095872B1 (en) * | 2011-08-19 | 2011-12-20 | (주)건화 | In-line mixer unit for rapid mixing |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107381762A (en) * | 2017-06-23 | 2017-11-24 | 嘉善毅诚增塑制品有限公司 | A kind of waste water reclaiming device in plasticizer production |
CN108218182A (en) * | 2018-03-05 | 2018-06-29 | 北京环球中科水务科技有限公司 | The dewatering of anaerobically digested sludge |
CN113526811A (en) * | 2021-08-10 | 2021-10-22 | 南通固润环保科技有限公司 | Municipal sewage treatment plant excess sludge treatment system |
WO2023068782A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | 씨제이제일제당 (주) | Method for treating high-concentration fermentation by-products generated in amino acid fermentation process |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101615615B1 (en) | Preparing Method of Struvite for Chemicals Reduction | |
CN1964921B (en) | Fluidized bed wastewater treatment reactor and handling method thereof | |
JP4748584B2 (en) | Method and apparatus for removing ions in liquid by crystallization method | |
Bowers et al. | Performance of cone-shaped fluidized bed struvite crystallizers in removing phosphorus from wastewater | |
CA2829113C (en) | Reactor for precipitating solutes from wastewater and associated methods | |
CN107915351B (en) | System for modular fluidized bed self crystallization handles high rigidity waste water | |
CN204125219U (en) | One carries out struvite resource utilization reaction unit to waste water nitrogen phosphorus | |
KR101462033B1 (en) | Sewage and wastewater treatment system with crystallization apparatus for phosphorus recovery | |
WO2017194997A1 (en) | Methods and apparatus for nutrient and water recovery from waste streams | |
CN105000585A (en) | Ardealite neutralizing and purifying processing technology | |
KR101417277B1 (en) | Device to cohere and to dispose of wastes water | |
CN107244726B (en) | Method and system for treating high ammonia nitrogen wastewater | |
EP3112320A1 (en) | Method and system for the crystallisation of struvite for recovering phosphates in wastewater | |
KR101864178B1 (en) | Phosphorus and nitrogen recovery system applied dual air flotation stages for crystal recovering apparatus and method to recover phosphorus and nitrogen using the same | |
CN105776611B (en) | It is not digested object and organic fertilizer base fluid preparation method in removal anaerobic digestion solution | |
JPS6242677B2 (en) | ||
JP6445393B2 (en) | Agricultural and forestry resources fertilizer volume reduction system | |
JPH10323677A (en) | Waste water treatment device | |
KR101907473B1 (en) | Seperator for recovery of phosphorus crystallization substance recovery | |
CN204125171U (en) | A kind of device waste water nitrogen phosphorus being carried out to the recovery of struvite resource utilization | |
US11220445B2 (en) | Process and apparatus for sized nutrient recovery from wastewater by elutriation | |
JP2000301166A (en) | Waste water treatment apparatus | |
CN208814897U (en) | A kind of device of sludge water hot filtrate recycling phosphate fertilizer | |
ES2737573B2 (en) | A reactor, system and procedure for treating liquid manure or digestates, especially suitable for treating slurry | |
CN107056383A (en) | A kind of high solid phase stability concentrates the preparation method of biogas slurry |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190313 Year of fee payment: 4 |