KR101954139B1 - Method for treatment sludge of sewage using alkane solvent - Google Patents

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KR101954139B1
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Abstract

The present invention relates to a method for treating sewage sludge by a solvent extraction method. In particular, the present invention relates to a method for treating sewage sludge using an alkane-based solvent which significantly reduces the water content of the sewage sludge by using an alkane-based solvent which is liquid and nonpolar at atmospheric pressure and at room temperature.

Description

알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법{METHOD FOR TREATMENT SLUDGE OF SEWAGE USING ALKANE SOLVENT}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sewage sludge treatment method using an alkane-based solvent,

본 발명은 용매 추출법에 의한 하수 슬러지 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기압, 상온 하에서 액체 상태이고 비극성인 알케인 계열 용매를 이용하여 하수 슬러지의 함수율을 월등히 낮추는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sewage sludge treatment method using a solvent extraction method, and more particularly, to a sewage sludge treatment method using an alkane-based solvent that significantly reduces the water content of sewage sludge by using an alkane- And a method of processing the same.

최근 하수 슬러지의 해양투기가 전면 금지 등 환경오염을 일으키는 하수 슬러지의 무단 방류나 투기가 금지됨에 따라 하수 슬러지를 효율적으로 처리할 수 있는 기술 개발되고 있다.Recently, there has been developed a technology that can treat sewage sludge efficiently because the unauthorized discharge or speculation of sewage sludge causing environmental pollution such as prohibition of marine dumping of the sewage sludge is prohibited.

기존에는 고분자 응집제를 이용하여 하수에 포함된 유기성 슬러지나 미생물과 같은 유기물을 물과 함께 덩어리로 응집 및 침전시킨다. 이러한 처리방법에 따르면 비중이 12 정도의 슬러지 덩어리로 분리 및 회수된다.Conventionally, organic aggregates such as organic sludge and microorganisms contained in wastewater are aggregated and precipitated in a lump together with water by using a polymer flocculant. According to this treatment method, the specific gravity is separated and recovered into a sludge mass of about 12.

그러나 위와 같이 미생물을 포함한 유기물을 응집시켜 분리한 하수 슬러지 덩어리는 원심분리기로 기계적 탈수 공정을 거쳐도 여전히 80% 이상의 수분을 포함하고 있어서 감량화가 충분하지 않다.However, since the above-mentioned sewage sludge agglomerated by organic matter including microorganisms is subjected to a mechanical dehydration process by centrifugal separator, it still contains more than 80% moisture, so that the weight reduction is not sufficient.

감량화가 되지 않은 첫 번째 이유는 입자군(microfloc)이 크기가 150um 미만인 유기성 슬러지의 입자군들 사이에서의 모세관 현상에 의해 서로 결착이 이루어짐에 따라 미생물 외부의 최외각수가 쉽게 탈수되지 못하기 때문이다.The first reason for not being reduced is that the outermost number of microorganisms outside the microorganism can not be easily dehydrated as the microfloc is bound to each other by the capillary phenomenon between groups of organic sludge particles having a size of less than 150 μm .

나아가 감량화가 되지 않는 두 번째 이유는 하수에 존재하고 있는 미생물이 파괴되지 않기 때문인데, 미생물 내부에 존재하고 있는 결정수(체내수)는 응집 처리 후의 하수 슬러지에 잔존하는 전체 물의 약 40%를 차지한다.Furthermore, the second reason for the lack of weight reduction is that the microorganisms present in the sewage are not destroyed, and the crystal water (water in the body) existing in the microorganisms accounts for about 40% of the total water remaining in the sewage sludge after the flocculation treatment do.

따라서, 기존에는 이상과 같이 응집 및 분리된 하수 슬러지를 기계적 공법으로 탈수한 이후에도 재활용 또는 매립처리에 적합한 함수율 기준을 맞추기 위해 열처리 및 건조 소각 등의 2차 처리가 필요한 문제가 있다.Therefore, there is a problem in that a secondary treatment such as heat treatment and dry incineration is necessary in order to meet the water content standard suitable for recycling or landfill treatment after dehydration of sewage sludge coagulated and separated as described above by a mechanical method.

이에 한국공개특허 제2015-0056429호, 한국공개특허 제2015-0056472호 및 한국공개특허 제2015-0056473호 등에서는 탄화수소계 유기용매를 이용하여 하수 슬러지의 유기물을 추출 및 분리하여 함수율을 더욱 낮추고 있다.In Korean Patent Laid-Open Nos. 2015-0056429, 2015-0056472, and 2015-0056473, the organic matter of the sewage sludge is extracted and separated using a hydrocarbon-based organic solvent to further lower the water content .

탄화수소계 유기용매를 하수 슬러지에 투입하면 유기 슬러지와 미생물이 유기용매로 이동하여 부착 및 추출된다. 따라서, 유기 슬러지 사이의 최외각수 및 미생물 파괴로 인한 미생물 내부의 결정수 추출 효과가 있다.When a hydrocarbon-based organic solvent is added to the sewage sludge, the organic sludge and the microorganism migrate to the organic solvent and are attached and extracted. Therefore, there is an effect of extracting crystal water in the microorganism due to the outermost number of organic sludge and microbial destruction.

그러나, 이상과 같이 종래에 이용되던 탄화수소계 유기용매는 대기압 상온에서 고체 상태이기 때문에 투입시 유기 슬러지 전체로 고르게 확산이 어려우며, 그에 따라 용매 추출 효과가 낮아 전체 함수율을 낮추는데 한계가 있다.However, since the hydrocarbon organic solvent used conventionally is in a solid state at room temperature and atmospheric pressure, it is difficult to evenly diffuse the organic sludge into the whole of the sludge during the addition, and thus the solvent extraction effect is low, which limits the overall water content.

또한, 종래 이용되던 탄화수소계 유기용매는 비교적 탄소고리(carbon chain)의 길이가 길어서 유동학적으로 불리함은 물론, 하수 슬러지내 존재하는 미세 크기의 유기물에 대한 선택적 흡착율이 낮다.In addition, conventionally used hydrocarbon-based organic solvents have a relatively long carbon chain and thus are not only disadvantageous in terms of rheology, but also have a low selective adsorption rate on the fine organic matters present in the sewage sludge.

또한, 종래 이용되던 탄화수소계 유기용매 중 일부는 물보다 비중이 작기는 하지만 충분하지 않기 때문에 유기물들이 흡착된 후 물 위로 부유하여 분리되는 부상능력이 떨어지고, 체류시간(R/T) 시간이 길어지는 문제가 있다.Some of the conventional hydrocarbon-based organic solvents have a specific gravity smaller than that of water but are not sufficient. Therefore, the floatability in which the organic substances are adsorbed and floated over the water is deteriorated, and the residence time (R / T) there is a problem.

한국공개특허 제2015-0056429호Korean Patent Publication No. 2015-0056429 한국공개특허 제2015-0056472호Korean Patent Publication No. 2015-0056472 한국공개특허 제2015-0056473호Korean Patent Publication No. 2015-0056473

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용매 추출법에 의해 하수 슬러지를 처리함에 있어서 대기압 및 상온 하에서 액체 상태이고 비극성인 알케인 계열 용매를 이용하여 하수 슬러지의 함수율을 월등히 낮추는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법을 제공하고자 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide an alkane- And to provide a method for treating sewage sludge using a solvent.

이를 위해, 본 발명에 따른 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법은 물, 미생물 및 유기 슬러지를 포함하는 하수 슬러지에서 유기물을 추출 및 처리함에 있어서, 상기 하수 슬러지에 비극성의 알케인(Alkane) 계열 용매를 투입하여 상기 용매에 부착된 미생물 및 유기 슬러지를 상기 미생물의 외부에 존재하는 최외각수와 분리하는 유기물 분리단계와; 비극성의 상기 용매를 상기 미생물의 내부로 확산시켜 팽압에 의한 미생물의 세포막 파괴를 유도하고, 세포막 파괴에 의해 미생물 내부에 잔존하던 결정수를 외부로 유출시켜 분리하는 유기물 농축단계; 및 상기 미생물 및 유기 슬러지에 부착되어 있던 용매를 분리하여 회수하는 용매 회수단계;를 포함하되, 상기 유기물 분리단계에서 투입되는 용매는 상기 알케인 계열 용매 중 대기압 및 상온에서 액체 상태로 존재하는 용매인 것을 특징으로 한다.To this end, the method for treating sewage sludge using an alkane-based solvent according to the present invention is characterized in that, in the extraction and treatment of organic matter in sewage sludge including water, microorganisms and organic sludge, Separating the microorganism and the organic sludge attached to the solvent from the outermost water present in the microorganism by injecting a solvent; An organic substance concentration step of diffusing the non-polar solvent into the inside of the microorganism to induce destruction of the microbial cell membrane due to the expansion of the microbial cell, and separating out the crystal water remaining in the microorganism by cell membrane destruction; And a solvent recovery step of separating and recovering the solvent adhered to the microorganism and the organic sludge, wherein the solvent introduced in the organic matter separation step is a solvent which is present in a liquid state at atmospheric pressure and at room temperature in the alkane- .

이때, 상기 용매는 알케인(CnH2n+2) 중 n=5이며 비중이 1보다 작은 N-PENTANE 이거나 상기 N-PENTANE의 이성질체인 ISO-PENTANE 또는 NEO-PENTANE이며, 상기 용매에 부착된 미생물 및 유기 슬러지는 비중이 1보다 작은 용매에 의해 물의 상측으로 부유하여 물과 분리되는 것이 바람직하다.Wherein the solvent is N-PENTANE in which n = 5 and a specific gravity of less than 1 in the alkane (C n H 2n + 2 ), ISO-PENTANE or NEO-PENTANE which is an isomer of the N-pentane, It is preferable that the microorganism and the organic sludge are separated from water by floating on the upper side of the water by a solvent having a specific gravity smaller than 1.

또한, 상기 용매 회수단계는 탈액기를 이용하여 상기 미생물 및 유기 슬러지에 부착되어 있던 액체 상태의 용매를 분리하여 회수하는 액체 용매 회수단계를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the solvent recovery step preferably includes a liquid solvent recovery step of separating and recovering the liquid state solvent attached to the microorganism and the organic sludge by using a de-liquor.

또한, 상기 용매 회수단계는 기화 활성조를 이용하여 상기 액체 용매가 기화된 기체 용매를 회수하여 액체 용매로 응축시키는 기체 용매 회수단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The solvent recovery step may further include a gaseous solvent recovery step of recovering the gaseous solvent vaporized by using the vaporization activated tank and condensing the vaporized gaseous solvent into a liquid solvent.

또한, 상기 용매 투입을 위한 전처리 단계를 더 포함하되, 상기 전처리 단계는 상기 하수 슬러지에 대한 혼합액 평균 부유물 농도인 MLSS(mixed liquor suspended solid) 농도를 검출하는 농도 검출단계; 및 상기 검출된 MLSS 농도에 따라 상기 투입되는 용매의 투입량을 결정하는 투입량 검출단계;를 포함하는 것이 바람직하다.Further, the method may further include a pretreatment step for injecting the solvent, wherein the pretreatment step comprises: a concentration detecting step of detecting a mixed liquor suspended solid (MLSS) concentration, which is an average suspended solids concentration of the mixed liquid with respect to the sewage sludge; And an input amount detecting step of determining an input amount of the introduced solvent according to the detected MLSS concentration.

또한, 상기 전처리 단계는 상기 하수 슬러지의 MLSS 농도를 5,000[ppm] 미만으로 희석하는 농도 조절단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the pretreatment step may further include a concentration adjusting step of diluting the MLSS concentration of the sewage sludge to less than 5,000 [ppm].

또한, 상기 유기물 분리단계에서 분리된 최외각수 또는 상기 유기물 농축단계에서 분리된 결정수 중 어느 하나 이상은 상기 하수 슬러지의 MLSS 농도를 시스템 적정값으로 유지시키도록 상기 하수 슬러지로 재투입되는 것이 바람직하다.It is preferable that at least one of the outermost water separated in the organic material separation step or the crystal water separated in the organic matter concentration step is recycled to the sewage sludge so as to maintain the MLSS concentration of the sewage sludge at a system optimum value Do.

또한, 상기 전처리 단계는 상기 하수 슬러지에 포함된 협잡물을 제거하고 교반기로 하수 슬러지를 균일하게 교반하는 교반단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The pretreatment step may further include a stirring step of removing contaminants contained in the sewage sludge and uniformly stirring the sewage sludge with a stirrer.

또한, 상기 유기물 분리단계에서 투입되는 상기 하수 슬러지는 하수 처리장에 순차로 설치되어 있는 화학적 처리조, 호기조, 침전조, 농축조 및 탈수장치 중 상기 호기조 또는 침전조에서 처리를 마친 하수 슬러지인 것이 바람직하다.Preferably, the sewage sludge introduced in the organic material separation step is sewage sludge treated in the aerobic tank or the sedimentation tank among the chemical treatment tank, the oxic tank, the sedimentation tank, the concentration tank, and the dewatering device which are sequentially installed in the sewage treatment plant.

이상과 같은 본 발명은 유기물이 선택적으로 흡착된 용매를 부유시켜 물과의 분리가 이루어지는 용매 추출법으로 하수 슬러지를 처리한다. 특히 용매는 대기압, 상온 하에서 액체 상태이고 비극성인 알케인 계열 용매를 이용한다.As described above, the present invention treats sewage sludge by a solvent extraction method in which an organic matter is selectively adsorbed and suspended in water. In particular, the solvent is an alkane-based solvent which is liquid at atmospheric pressure and at room temperature and is nonpolar.

따라서, 사이즈가 작은 유기물 사이의 모세관 현상에도 불구하고 용매에 유기물이 흡착되어 물과 분리되고, 액체 상태의 용매에 의해 하수 슬러지 사이로 유동 및 확장하여 추출 반응이 일어난다.Therefore, despite the capillary phenomenon between the small size organic matter, the organic matter is adsorbed on the solvent and separated from the water, and the extraction reaction is caused by flowing and expanding between the sewage sludge by the liquid state solvent.

또한, 비극성 용매가 미생물의 세포막을 구성하는 인지질 이중층을 단순확산을 통해 투과되고, 미생물 내부로 확산된 용매의 팽압에 의해 미생물의 세포막이 파괴되면서 미생물 내부의 물까지 분리 및 제거하게 된다.In addition, the nonpolar solvent permeates the phospholipid bilayer constituting the cell membrane of the microorganism through simple diffusion, and the cell membrane of the microorganism is destroyed by the expansion of the solvent diffused into the microorganism, thereby separating and removing the water inside the microorganism.

도 1은 본 발명에 따른 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명이 적용 가능한 하수 슬러지 처리 시스템을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 용매에 유기물이 선택적으로 흡착된 상태를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따라 처리된 처리수 및 슬러지 분체의 특성표이다.
1 is a flowchart illustrating a method for treating sewage sludge using an alkane-based solvent according to the present invention.
2 is a view showing a sewage sludge treatment system to which the present invention is applicable.
3 is a view showing a state in which an organic material is selectively adsorbed on the solvent of the present invention.
4 is a characteristic table of treated water and sludge powder treated according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for treating sewage sludge using an alkane-based solvent according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법은 유기물 분리단계(S110)와, 유기물 농축단계(S120) 및 용매 회수단계(S130)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the method for treating sewage sludge using an alkane-based solvent according to a preferred embodiment of the present invention includes an organic matter separation step (S 110), an organic matter concentration step (S 120), and a solvent recovery step (S 130).

이때 용매 회수단계(S130)는 액체 용매 회수단계(S131)에 더해 기체 용매 회수단계(S132)를 포함할 수 있으며, 바람직하게 유기물 분리단계(S110) 이전에 전처리 단계(S110-P)를 더 포함한다.The solvent recovery step S130 may include a gas solvent recovery step S132 in addition to the liquid solvent recovery step S131 and preferably further includes a preprocessing step S110-P before the organic material separation step S110 do.

위와 같은 본 발명은 물, 미생물 및 유기 슬러지는 물론 그 외 일부의 무기물 및 중금속 등을 포함하는 하수 슬러지(혹은 슬러리)에 비극성의 알케인 계열 용매를 투입하여 미생물 및 유기 슬러지와 같은 유기물을 추출 및 처리한다.As described above, the non-polar alkane-based solvent is introduced into sewage sludge (or slurry) containing water, microorganisms, organic sludge as well as other inorganic substances and heavy metals, and the like to extract and remove organic matter such as microorganisms and organic sludge. .

이때, 유기물 분리단계(S110)에서는 알케인 계열 용매에 유기물이 흡착 후 부유됨에 따라 하수 슬러지에 포함된 최외각수와 유기물이 분리된다. 최외각수는 하수 슬러지 중 유기물 사이에 잔존하는 물을 의미한다.At this time, in the organic material separation step (S110), as the organic matter is adsorbed to the alkane-based solvent, the outermost water contained in the sewage sludge is separated from the organic matter. The outermost number means the water that remains between the organic materials in the sewage sludge.

유기물 농축단계(S120)에서는 비극성인 알케인 계열 용매가 미생물 내부로 단순확산 됨에 따라 팽압에 의해 미생물의 세포막이 파괴되고 미생물 내부에 잔존하던 결정수(체내수)가 외부로 유출되면서 결정수와 유기물이 분리된다.In the organic substance concentration step (S120), as the non-polar alkane-based solvent is simply diffused into the microorganism, the cell membrane of the microorganism is destroyed by the expansion pressure and the crystal water (water in the body) remaining in the microorganism flows out, Respectively.

용매 회수단계(S130)에서는 물(최외각수 및 결정수)로부터 분리된 유기물에 흡착되어 있는 용매를 회수하여 이를 재사용할 수 있도록 한다. 회수되는 용매는 후술하는 바와 같이 액체상 및 그로부터 기화된 기체상의 것이 있다.In the solvent recovery step (S130), the solvent adsorbed on the organic substances separated from the water (the outermost water number and the crystal water number) is collected and reused. The recovered solvent may be a liquid phase and a gas phase vaporized therefrom as described later.

이하, 위와 같은 본 발명에 대해 전처리 단계부터 좀더 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail from the pre-processing step.

먼저, 전처리 단계(S110-P)에서는 알케인 계열 용매(이하, '용매'라 함) 및 하수 슬러지를 그 처리에 최적화된 시스템 적정값으로 유지시킨다. 이를 위해 농도 검출단계, 투입량 검출단계, 농도 조절단계 및 교반단계를 포함한다.First, in the pretreatment step S110-P, an alkane-based solvent (hereinafter referred to as "solvent") and sewage sludge are maintained at system optimum values optimized for the treatment. To this end, it includes a concentration detecting step, an input amount detecting step, a concentration adjusting step and a stirring step.

이때, 농도 검출단계에서는 하수 슬러지에 대한 혼합액 평균 부유물 농도인 MLSS(mixed liquor suspended solid) 농도를 검출하고, 투입량 검출단계에서는 위와 같이 검출된 MLSS 농도에 따라 투입되는 용매의 투입량을 결정한다.At this time, in the concentration detecting step, MLSS (mixed liquor suspended solid) concentration, which is an average suspended suspension concentration of sewage sludge, is detected. In the input amount detecting step, the amount of the solvent to be injected is determined according to the MLSS concentration detected as described above.

하수 슬러지의 MLSS 농도를 시스템 적정값으로 유지시키는 것은 매우 중요한데 마치 소각로에서 고체 연료를 태울 때 겉만 완전 연소가 되고 내부는 불완전 연소가 되는 것을 방지하는 것과 같이 MLSS 농도를 최적화시킬 필요가 있다.It is very important to maintain the MLSS concentration of the sewage sludge at the system proper value, as it is necessary to optimize the MLSS concentration, such as when the solid fuel is burned in an incinerator, it is completely combusted and the inside is prevented from incomplete combustion.

예컨대 하수 슬러지의 MLSS 농도는 5,000[ppm] 미만인 것이 바람직한데, 만약 하수 슬러지의 MLSS 농도가 5,000[ppm]을 초과하는 경우 투입 원료인 하수 슬러지의 유기물과 알케인 계열 용매의 선택적 흡착이 어렵다.For example, it is preferable that the MLSS concentration of the sewage sludge is less than 5,000 [ppm]. If the MLSS concentration of the sewage sludge exceeds 5,000 [ppm], it is difficult to selectively adsorb the organic material and the alkane-based solvent of the sewage sludge as an input raw material.

다음, 농도 조절단계에서는 하수 슬러지의 MLSS 농도가 시스템 적정값을 만족하지 못하는 경우 유기물 대비 물의 비율을 조절하여 다시 하수 슬러지의 MLSS 농도가 시스템 적정값으로 유지되게 한다.Next, when the MLSS concentration of the sewage sludge does not satisfy the system optimum value, the MLSS concentration of the sewage sludge is adjusted to the appropriate value by controlling the ratio of the water to the organic matter.

예컨대, 하수 슬러지의 MLSS 농도가 5,000[ppm]를 초과하는 경우 5,000[ppm] 미만이 되도록 물을 추가하여 희석시킨다. 시스템 적정값 유지를 위해 투입되는 물은 바람직하게는 유기물 분리단계(S110)에서 분리된 최외각수 및/또는 유기물 농축단계(S120)에서 분리된 결정수를 재활용한다.For example, if the MLSS concentration of sewage sludge exceeds 5,000 [ppm], water is added to dilute to less than 5,000 [ppm]. The water to be supplied for maintaining the system proper value preferably recycles the outermost water number separated in the organic matter separation step (S110) and / or the number of crystals separated in the organic matter concentration step (S120).

다음, 교반단계에는 하수 슬러지에 포함된 협잡물을 제거하고 아울러 각종 센서가 부착된 교반기 내에서 하수 슬러지를 균일하게 교반한다. 여기서 협잡물은 용매에 의해 추출되지 않는 고형 물질 등을 의미한다. Next, in the stirring step, the contaminants contained in the sewage sludge are removed, and the sewage sludge is uniformly stirred in an agitator equipped with various sensors. Here, the impurity means a solid material or the like which is not extracted by the solvent.

이상과 같이 전처리 단계(S110-P)에 투입되는 하수 슬러지는 하수 처리장으로부터 공급되는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명이 적용 가능한 시스템은 하수 처리장 설비와 연동(혹은 병렬 연결)될 수 있다.As described above, it is preferable that the sewage sludge charged in the pre-treatment step (S110-P) is supplied from the sewage treatment plant. To this end, the system to which the present invention is applicable may be interlocked (or parallel connected) to the sewage treatment facility.

도 2와 같이, 하수 처리장에는 통상적으로 화학적 처리조(10), 호기조(20), 침전조(30), 농축조(40) 및 탈수장치(50)를 기본 설비로 구축하고 있는데, 본 발명은 이들 설비 중 호기조(20) 또는 침전조(30)에서 처리를 마친 하수 슬러지를 전처리하고 후술하는 유기물 분리단계(S110)로 투입할 수 있다.As shown in FIG. 2, the chemical treatment tank 10, the oxic tank 20, the settling tank 30, the thickener tank 40 and the dewatering device 50 are basically constructed in the sewage treatment plant. The treated sewage sludge in the aerobic tank 20 or the sedimentation tank 30 can be pretreated and introduced into an organic material separation step (S110) described later.

호기조(20)는 화학적 처리조(10)에서 화학 처리를 마친 하수 슬러지를 생물학적으로 처리한다. 이러한 호기조(20)는 포기조라고도 하는데 활성 슬러지법으로 하수를 처리할 때 미생물을 이용하여 유기물을 처리하도록 공기(폭기)가 공급된다.The aerobic tank 20 biologically treats the chemically treated sewage sludge in the chemical treatment tank 10. The aerobic tank 20 is also referred to as aeration tank, and air (aeration) is supplied to treat the organic matter using microorganisms when the activated sludge process is performed.

또한 호기조(20)는 후속의 침전조(30)로부터 반송 슬러지를 제공받고 나머지 잉여 슬러지는 농축조(40)로 공급한다. 잉여 슬러지는 호기조(20)에서 미생물 생태계 유지를 위해 필요한 영양분(탄소성분)으로 사용되는 반송 슬러지를 제외한 하수 슬러지이다.The aerobic tank 20 is supplied with the conveying sludge from the subsequent sedimentation tank 30, and the remaining excess sludge is supplied to the concentration tank 40. The surplus sludge is sewage sludge except for the conveying sludge used as the nutrient (carbon component) necessary for maintaining the microbial ecosystem in the aerobic tank 20.

이때 본 발명이 호기조(20)로부터 하수 슬러지를 공급받는 경우 통상 호기조(20)의 하수 슬러지는 MLSS 농도가 5,000[ppm] 미만이므로 하수 슬러지의 농도 조절없이 바로 협잡물 제거 및 교반 작업만을 한 후 투입된다. 물론 MLSS 농도가 5,000[ppm] 초과된 것이면 공정수를 추가하여 MLSS 농도를 낮출 수도 있다.In this case, when the sewage sludge is supplied from the aerobic tank 20, the sewage sludge of the aerobic tank 20 is injected after the removal and agitation of the sewage sludge without adjusting the concentration of the sewage sludge because the MLSS concentration is less than 5,000 [ppm] . Of course, if the MLSS concentration exceeds 5,000 [ppm], the MLSS concentration can be lowered by adding the number of steps.

호기조(20)의 MLSS 농도는 하수 처리장에 설치된 MLSS 농도계를 이용하여 감시할 수 있다. MLSS 농도계는 일 예로 초음파 감쇠법과 포락선 신호를 이용한 에너지 평균값을 이용할 수 있으며, 이는 하수 처리장의 각 설비를 감시하기도 한다.The MLSS concentration of the oxic tank 20 can be monitored using an MLSS concentration meter installed in the sewage treatment plant. For example, the MLSS densitometer can use energy averaging using ultrasonic attenuation and envelope signals, which monitors each facility in the sewage treatment plant.

반면, 침전조(30)에서의 하수 슬러지는 통상 MLSS 농도가 20,000[ppm] 이상이므로 상술한 바와 같이 공정수(즉, 최외각수 및/또는 결정수)를 투입하여 희석하고, 이를 통해 MLSS 농도를 5,000[ppm] 미만으로 조절 후 사용한다.On the other hand, since the sewage sludge in the sedimentation tank 30 normally has an MLSS concentration of 20,000 [ppm] or higher, the number of processings (that is, the outermost number and / or the number of crystals) It should be adjusted to less than 5,000 [ppm].

위와 같이 본 발명이 적용 가능한 시스템을 종전의 하수 처리장 설비에 연동하도록 설치하거나 병렬로 설치하면, 호기조(20)나 침전조(30)에 후속으로 설치된 농축조(40) 및 탈수장치(50)는 가동을 중단하거나 불필요하게 할 수 있다. 나아가 신규로 하수 처리장을 설치하는 경우라면 농축조(40)나 탈수장치(50)를 생략할 수 있다.When the system to which the present invention can be applied as described above is interlocked with or installed in parallel with the existing sewage treatment plant facility, the thickening tank 40 and the dehydrating apparatus 50 installed in the aerobic tank 20 or the settling tank 30, It can be stopped or unnecessary. Further, in the case of installing a new sewage treatment plant, the concentration tank 40 and the dewatering device 50 can be omitted.

한편, 도 1로 다시 돌아가, 유기물 분리단계(S110)에서는 하수 슬러지에 비극성의 알케인(Alkane) 계열의 용매를 투입하여 용매에 부착된 미생물 및 유기 슬러지를 미생물의 외부에 존재하는 최외각수와 분리한다.1, a non-polar Alkane-based solvent is introduced into the sewage sludge in the organic material separation step (S110), and the microorganisms and organic sludge attached to the solvent are introduced into the outermost number of microorganisms Separate.

예컨대, 전처리 단계(S110-P)를 통해 시스템 적정값이 유지된 하수 슬러지와 용매를 인라인 믹서로 혼합 후 분리조로 투입하면, 분리조에서는 도 3과 같이 유기물이 용매에 선택적으로 흡착된다. 유기물은 유기 슬러지 및 미생물을 포함한다.For example, when the sewage sludge and the solvent in which the system proper value is maintained through the preprocessing step (S110-P) are mixed with the in-line mixer and then introduced into the separation tank, the organic material is selectively adsorbed to the solvent as shown in FIG. Organic matter includes organic sludge and microorganisms.

후술하겠지만 비중이 1보다 작은 용매는 분리조 내에서 유기물과 함께 물의 상층으로 부상함에 따라 물과 분리된다. 즉, 분리조 내에서 유기 슬러지와 미생물이 흡착된 용매는 상측에 부유하고 물은 하측에 분리된다.As will be described later, a solvent having a specific gravity of less than 1 is separated from water as it floats on top of the water together with organic matter in the separation tank. That is, the solvent in which the organic sludge and microorganisms are adsorbed in the separation tank floats on the upper side and the water is separated on the lower side.

분리조에서 하층에 분리된 물은 상기한 최외각수를 의미하는 것으로 미생물 내부의 결정수(체내수)와 구분되며, 본 발명은 입자군(microfloc)이 크기가 150um 미만인 유기성 슬러지의 입자군들 사이에 잔존하던 물을 분리한다.The water separated in the lower layer in the separation tank means the above-mentioned outermost number and is distinguished from the number of crystals (internal water) in the microorganism. In the present invention, particles of organic sludge having a microfloc size of less than 150um And the water remaining between them is separated.

또한, 최외각수는 산-염기 상호작용력(acid-base interaction force)를 가지는 극성 물질이기 때문에 물 입자들이 강한 인력을 작용하는 경우에도 종래의 기계적 탈수공법에서는 분리가 어렵던 최외각수의 분리를 가능하게 한다.In addition, since the outermost number is a polar substance having an acid-base interaction force, even when water particles act on a strong attraction force, it is possible to separate the outermost number of water, which was difficult to separate in the conventional mechanical dewatering method .

이와 같이 유기물 분리단계(S110)에서 분리된 최외각수는 일 예로 물 저장탱크에 저장(S111)되었다가 전처리 단계(S110-P)에 공정수로서 공급되거나, 혹은 유기물이 분리된 처리수로써 하수 처리장으로 배출된다.As described above, the outermost water number separated in the organic matter separation step (S110) is stored in the water storage tank (S111) and then supplied to the pre-processing step (S110-P) And discharged to the treatment plant.

이때, 최외각수는 최초 하수 슬러지에 포함된 상태와 비교하여 PH나 성상 변화가 없기 때문에 하수 처리장 내 물 밸런스를 변화시키지 않으며, 전처리 단계(S110-P) 등에 재활용하는 공정수로써 사용이 가능하다.At this time, the outermost water number is not changed in the sewage treatment plant because there is no PH or property change compared with the state contained in the first sewage sludge, and it can be used as a process water to be recycled to the pretreatment step (S110-P) .

한편, 이상과 같이 유기물 분리단계(S110)에서 하수 슬러지와 함께 투입되는 비극성의 알케인 계열 용매는 알케인 계열 중 대기압 및 상온에서 액체 상태로 존재하는 알케인계 용매인 것이 바람직하다.As described above, the non-polar alkane-based solvent to be introduced together with the sewage sludge in the organic material separation step (S110) is preferably an alkene-based solvent that exists in a liquid state at atmospheric pressure and at room temperature among alkane series.

용매가 대기압 상온에서 액체인 경우 액체 상태의 용매가 매질인 하수 슬러지 사이에서 확산 및 균일하게 분산되는 유동학적 특성이 뛰어나서 용매가 고체인 경우에 비해 매우 뛰어난 용매 추출 효과가 있다.When the solvent is liquid at room temperature and atmospheric pressure, it has excellent rheological properties such that the liquid state solvent diffuses and uniformly disperses among the sewage sludge which is the medium. Therefore, the solvent extraction effect is remarkably superior to that when the solvent is solid.

알케인(CnH2n+2) 중 n=1 ~ n=4인 것은 대기압 및 상온에서 기체 상태로 존재하기 때문에 하수 슬러지에 주입하기 어려운 문제가 발생하거나 용매 추출이 이루어지지 않고 대기 중으로 확산되는 등 공정이 복잡해진다.Among the alkane (C n H 2n + 2 ), n = 1 to n = 4 exist in a gaseous state at atmospheric pressure and at room temperature, so that it is difficult to inject into the sewage sludge or diffuses into the atmosphere without solvent extraction And so on.

또한, 알케인 중 n=18 이상인 것은 대기압 및 상온에서 고체 상태로 존재하므로 하수 슬러지 사이에서 확산 및 균일하게 분산되는 유동학적 특성이 급격하게 떨어지는 문제가 있으며, 분자량이 크고 탄소고리의 길이도 과도하게 길다.In the alkane having n = 18 or more, since it exists in a solid state at atmospheric pressure and room temperature, there is a problem that the rheological characteristic of diffusion and homogeneous dispersion between sewage sludge drops sharply, and the molecular weight is large and the length of the carbon ring is excessively long.

따라서, 본 발명은 알케인 중 n=5 ~ n=17 사이인 것을 시스템에 적용함으로써, 대기압 및 상온에서 액체 상태로 존재하는 용매를 이용하여 하수 슬러지에 포함된 유기물 추출 효과를 극대화시킨다.Therefore, the present invention maximizes the effect of extracting organic substances contained in sewage sludge by using a solvent existing in a liquid state at atmospheric pressure and at room temperature by applying the system that n = 5 to n = 17 in alkane.

특히, 용매는 알케인 중 n=5이며 비중이 1보다 작은 N-PENTANE 이거나 상기 N-PENTANE의 이성질체인 ISO-PENTANE 또는 NEO-PENTANE인 것이 바람직하다. 구체적으로 N-PENTANE은 비중이 0.6~0.7이다.Particularly, it is preferable that the solvent is N-PENTANE having a specific gravity of n = 5 and a specific gravity of less than 1 or an ISO-PENTANE or NEO-PENTANE which is an isomer of N-PENTANE. Specifically, the specific gravity of N-PENTANE is 0.6 to 0.7.

결국 본 발명은 대기압 및 상온에서 액체 상태로 존재하는 알케인 계열 용매 중 탄소고리가 가장 짧고 단순하여 하수 슬러지내 유기물과의 선택적 흡착 특성이 가장 뛰어난 N-PENTANE이나 그 이성질체를 이용하여 유기물을 추출 및 분리한다.As a result, the present invention provides a method of extracting and purifying an organic substance using N-PENTANE or an isomer thereof, which has the shortest carbon ring in an alkane-based solvent present in a liquid state at atmospheric pressure and at room temperature and has the best selective adsorption characteristic with organic matters in sewage sludge Separate.

나아가, N-PENTANE 및 이성질체는 액체 상태의 알케인 중 가장 적은 분자량을 가지고 비중이 0.6 ~ 0.7로 작아서 유기물과의 선택적 흡착 후 부상 능력이 가장 우수하여 짧은 체류기간(R/T) 내에 유기물을 부상 및 분리할 수 있게 한다.Furthermore, N-PENTANE and its isomers have the smallest molecular weight among alkanes in liquid state, and their specific gravity is as small as 0.6 to 0.7. Therefore, N-PENTANE and isomers have the best floatation ability after selective adsorption with organic substances, And detachable.

다음, 유기물 농축단계(S120)는 비극성의 용매를 미생물의 내부로 확산시켜 팽압에 의한 미생물의 세포막 파괴를 유도하고, 세포막 파괴에 의해 미생물 내부에 잔존하던 결정수를 외부로 유출시켜 분리한다.Next, the organic substance concentration step (S120) diffuses the non-polar solvent into the inside of the microorganism to induce destruction of the microorganism cell membrane due to the expansion, and separates the crystal water remaining inside the microorganism by the cell membrane destruction.

예컨대, 분리조에서 유기물 분리단계(S110)를 거침에 따라 최외각수가 분리된 미생물, 유기 슬러지 및 용매로 구성된 슬러지는 농축조로 보내지고, 농축조 내에서 결정수를 분리하기 위한 단계가 진행된다.For example, the sludge composed of the microorganism, the organic sludge, and the solvent from which the outermost water number is separated is sent to the concentration tank through the organic material separation step (S110) in the separation tank, and a step for separating the crystal water is performed in the concentration tank.

종래 개발된 기계적 탈수공법(예: 원심 탈수나 각종 필터공법)에 의하면 하수 슬러지의 수분 함량이 80%를 넘어서고, 그 중에서 미생물 내부의 결정수는 40%를 차지한다.According to the conventional mechanical dewatering method (for example, centrifugal dehydration or various filter methods), the water content of the sewage sludge exceeds 80%, and the number of crystals in the microorganism accounts for 40%.

그런데, 기계적 탈수공법이 가지는 에너지(driving force)만으로는 미생물의 내부에 잔존하는 결정수를 제거하는 것이 어렵고, 결정수가 미생물들에 각각 소량씩 분포하기 때문에 기계적으로 분리하는 것은 현실적으로 불가능하다.However, it is difficult to remove the crystal water remaining in the interior of the microorganism by only the driving force of the mechanical dehydration method, and it is practically impossible to separate mechanically because the crystal water is distributed in small amounts in the microorganisms.

이에 본 발명은 세포막 내로 단순확산이 용이한 비극성의 알케인 계열 용매를 이용한다. 특히 상온에서 액체 상태이며 탄소 고리가 가장 짧은 n=5의 N-PENTANE 및 그 이성질체를 이용한다.Accordingly, the present invention uses a non-polar alkane-based solvent that is easily diffused into the cell membrane. Particularly, N-PENTANE and its isomers of n = 5, which are liquid at room temperature and have the shortest carbon ring, are used.

따라서, 본 발명은 비극성이고, 상온에서 액체이며, 탄소고리가 짧은 용매를 이용하여 인지질 이중층으로 구성된 미생물의 세포막을 통과하여 단순확산이 이루어지며 그에 따라 발생한 팽압으로 미생물의 세포막을 파괴한다.Accordingly, the present invention provides a simple diffusion through a cell membrane of a microorganism composed of a phospholipid bilayer using a solvent having a non-polar, liquid state at room temperature and a short carbon ring, thereby destroying the cell membrane of the microorganism by the generated pressure.

세포막이 파괴된 미생물은 그 내부에 존재하던 결정수(체내수)가 용매와 분리되고, 용매보다 비중이 큰 결정수는 하부로 가라앉으며, 용매에 흡착된 유기물은 용매와 함께 상측에 부유하여 결정수와 분리된다.The microorganisms in which the cell membrane is destroyed are separated from the solvent in the crystal water (water in the body) present therein, and the crystalline water having a specific gravity larger than that of the solvent sinks to the bottom. The organic matter adsorbed on the solvent floats on the upper side together with the solvent And is separated from the crystal number.

이와 같이 유기물 농축단계(S120)에서 분리된 결정수는 일 예로 물 저장탱크에 저장(S121)되었다가 전처리 단계(S110-P)에 공정수로서 공급되거나, 혹은 유기물이 분리된 처리수로써 하수 처리장으로 배출된다. 결정수가 빠져나간 슬러지는 농축 상태가 된다.The number of crystals separated in the organic substance concentration step S120 is stored in a water storage tank (S121) and then supplied to the pretreatment step S110-P as process water. Alternatively, . The sludge that has passed out of the water of crystallization becomes concentrated.

상술한 바와 같이 결정수 역시 최초 하수 슬러지에 포함된 상태와 비교하여 PH나 성상 변화가 없기 때문에 하수 처리장 내 물 밸런스를 변화시키지 않으며, 전처리 단계(S110-P) 등에 재활용하는 공정수로써 사용이 가능하다.As described above, the number of crystals can be used as the number of steps to be recycled to the pretreatment step (S110-P) or the like without changing the water balance in the sewage treatment plant because there is no PH or property change compared with the state contained in the first sewage sludge Do.

다음, 용매 회수단계(S130)에서는 이상과 같은 전처리 단계(S110-P)에서 하수 슬러지와 함께 투입된 후 유기물 분리단계(S110) 및 유기물 농축단계(S120)를 거친 용매를 분리하여 회수한다.Next, in the solvent recovery step (S130), the solvent passed through the sewage sludge in the pre-treatment step (S110-P) and separated through the organic material separation step (S110) and the organic material concentration step (S120) is separated and recovered.

이러한 용매 회수단계(S130)는 액체 상태의 용매를 회수하는 액체 용매 회수단계(S131)를 포함한다. 나아가 바람직한 실시예로써 액체 용매의 회수에 더해 기체 용매를 회수하는 기체 용매 회수단계(S132)를 포함한다.The solvent recovery step (S130) includes a liquid solvent recovery step (S131) for recovering the liquid state solvent. Further, as a preferred embodiment, it includes a gas solvent recovery step (S132) in which the gas solvent is recovered in addition to the recovery of the liquid solvent.

이때, 액체 용매 회수단계(S131)에서는 탈액기를 이용하여 미생물 및 유기 슬러지에 부착되어 있던 액체 상태의 용매를 분리하여 회수한다. 탈액기는 진공 탈액기, 압력 탈액기 및 원심력 탈액기 등 다양한 것이 사용될 수 있다.At this time, in the liquid solvent recovery step (S131), the liquid state solvent attached to the microorganism and the organic sludge is separated and recovered by using a dehydrator. A variety of de-liquor may be used, such as a vacuum desorber, a pressure desorber, and a centrifugal desorber.

액체 용매 회수단계(S131)에서 회수된 액체 상태의 용매는 용매 저장탱크에 저장(S131a)되고, 저장된 용매는 위에서 설명한 전처리 단계(S110-P)로 공급된다. 물론 경우에 따라서는 유기물 분리단계(S110)로 바로 공급될 수도 있다.The liquid solvent recovered in the liquid solvent recovery step S131 is stored in the solvent storage tank (S131a), and the stored solvent is supplied to the pretreatment step S110-P described above. In some cases, it may be directly supplied to the organic material separation step S110.

다음, 기체 용매 회수단계(S132)에서는 액체 상태의 용매를 이용하여 하수 슬러지를 용매 추출법으로 처리하는 도중 액체 용매의 표면이나 공기중에 기화되어 있는 기체 용매를 회수한다.Next, in the gaseous solvent recovery step (S132), the surface of the liquid solvent or the gaseous solvent vaporized in the air is recovered during the treatment of the sewage sludge with the solvent extraction method using the liquid state solvent.

기체 용매의 회수를 위해 기화 활성조 내에서 압축 공기를 활용하여 기체 용매의 엔트로피를 증가시키고, 포집된 기체 용매는 응축기로 보내져 액화(응축)(S132a)된다. 압축 공기는 기화 활성조에 설치된 공기 사이클론 장치 등으로 공급한다.In order to recover the gaseous solvent, entropy of the gaseous solvent is increased by using compressed air in the vaporization activated tank, and the collected gaseous solvent is sent to the condenser to condense (S132a). The compressed air is supplied to an air cyclone apparatus or the like installed in the vapor activation tank.

기체 용매 회수단계(S132)에서 회수 및 응축된 액체 용매 역시 용매 저장탱크에 저장되고, 저장된 용매는 위에서 설명한 전처리 단계(S110-P)로 공급된다. 물론 경우에 따라서는 유기물 분리단계(S110)로 바로 공급될 수도 있다.The recovered and condensed liquid solvent in the gaseous solvent recovery step (S132) is also stored in the solvent storage tank, and the stored solvent is supplied to the pretreatment step S110-P described above. In some cases, it may be directly supplied to the organic material separation step S110.

특히, 기체 용매의 포집 효율을 극대화시키기 위해 기화 활성조 및 주변 장치는 외부 환경과 격리된 폐쇄 회로(closed circuit)를 구성할 수 있으며, 바람직하게는 이전 공정 모두 폐쇄 회로로 구성한다.Particularly, in order to maximize the collection efficiency of the gaseous solvent, the vaporization active tank and the peripheral device can constitute a closed circuit isolated from the external environment, and preferably, the previous process is constituted by a closed circuit.

이상과 같이 종래 하수 처리장에서 발생되는 하수 슬러지를 본 발명에 적용하면 감량화 기술(기계적 탈수 기술 및 열적 건조 기술 등), 재활용 기술 및 매립 기술 등을 하나로 통합하는 장점이 있다.As described above, when the sewage sludge generated in the conventional sewage treatment plant is applied to the present invention, there is an advantage that the reduction technology (mechanical dehydration technology, thermal drying technology, etc.), the recycling technology and the embedding technology are integrated into one.

또한, 종래 하수 처리장에서 기계적 탈수 공정을 거쳐 배출되는 하수 슬러지에는 약 80%의 수분을 포함하는데, 본 발명은 그에 더해 추가로 78%의 감량화가 가능하여 높은 열량을 갖는 대체 에너지로 사용할 수 있게 한다.In addition, the sewage sludge discharged through the mechanical dewatering process at the conventional sewage treatment plant contains about 80% moisture. In addition, the present invention can further reduce the amount of 78%, thereby enabling it to be used as alternative energy having a high calorific value .

또한, 종래에는 하수 처리장에서 발생하는 하수 슬러지를 기계적 공법으로 감량화하더라도 여전히 많은 수분을 포함하고 있기 때문에 추가로 열처리 및 건조 소각 공정이 필요한데, 본 발명은 이러한 공정을 생략할 수 있게 한다.Further, even if the sewage sludge generated in the sewage treatment plant is reduced by the mechanical method in the related art, since it still contains a lot of water, further heat treatment and dry incineration process are required, so that the present invention can omit such a process.

나아가, 도 4와 같이 본 발명에 의하면 BOD, COD, SS, TOC 및 전기전도도가 개선된 처리수를 배출하게 된다. 특히 최외각수 및 결정수가 제거되어 10% 미만의 수분 함량을 가지는 슬러지 분체를 생성한다.Further, as shown in FIG. 4, according to the present invention, BOD, COD, SS, TOC and treated water with improved electrical conductivity are discharged. In particular, the outermost water and crystalline water are removed to produce a sludge powder having a moisture content of less than 10%.

10% 미만의 수분만을 함유한 슬러지 분체는 약 3,876[Kcal/Kg]의 열량을 제공하므로, 하수 슬러지 처리를 마친 슬러지 분체를 매립할 필요가 없게 하고, 이를 재생 에너지로 사용할 수 있게 한다.The sludge powder containing less than 10% of water provides a heat quantity of about 3,876 [Kcal / Kg], thereby making it unnecessary to fill the sewage sludge treated sludge powder and use it as renewable energy.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. The specific embodiments of the present invention have been described above. It is to be understood, however, that the spirit and scope of the invention are not limited to these specific embodiments, but that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention, If you are a person, you will understand.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, The invention is only defined by the scope of the claims.

10: 화학적 처리조
20: 호기조
30: 침전조
40: 농축조
50: 탈수장치
100: 용매 추출 시스템
10: chemical treatment tank
20: arousal trough
30: Settling tank
40: Enrichment tank
50: Dewatering device
100: solvent extraction system

Claims (9)

물, 미생물 및 유기 슬러지를 포함하는 하수 슬러지에서 유기물을 추출 및 처리하는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법에 있어서,
상기 하수 슬러지에 비극성의 알케인(Alkane) 계열 용매를 투입하여 상기 용매에 부착된 미생물 및 유기 슬러지를 상기 미생물의 외부에 존재하는 최외각수와 분리하는 유기물 분리단계(S110)와;
비극성의 상기 용매를 상기 미생물의 내부로 확산시켜 팽압에 의한 미생물의 세포막 파괴를 유도하고, 세포막 파괴에 의해 미생물 내부에 잔존하던 결정수를 외부로 유출시켜 분리하는 유기물 농축단계(S120); 및
상기 미생물 및 유기 슬러지에 부착되어 있던 용매를 분리하여 회수하는 용매 회수단계(S130);를 포함하되,
상기 유기물 분리단계(S110)에서 투입되는 용매는 상기 알케인 계열 용매 중 대기압 및 상온에서 액체 상태로 존재하는 용매이고,
상기 유기물 분리단계(S110)에서 투입되는 상기 하수 슬러지는 하수 처리장에 순차로 설치되어 있는 화학적 처리조(10), 호기조(20), 침전조(30), 농축조(40) 및 탈수장치(50) 중 상기 호기조(20) 또는 침전조(30)에서 처리를 마친 하수 슬러지이고,
상기 용매 투입을 위한 전처리 단계(S110-P)를 더 포함하되, 상기 전처리 단계(S110-P)는 상기 호기조(20) 또는 침전조(30)에서 공급되는 하수 슬러지에 대한 혼합액 평균 부유물 농도인 MLSS(mixed liquor suspended solid) 농도를 검출하는 농도 검출단계; 및 상기 검출된 MLSS 농도에 따라 상기 투입되는 용매의 투입량을 결정하는 투입량 검출단계;를 포함하며,
상기 유기물 분리단계(S110)에서 분리된 최외각수 또는 상기 유기물 농축단계(S120)에서 분리된 결정수 중 어느 하나 이상은 상기 하수 슬러지의 MLSS 농도를 시스템 적정값으로 유지시키도록 상기 하수 슬러지로 재투입되는 것을 특징으로 하는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법.
A sewage sludge treatment method using an alkane-based solvent for extracting and treating organic matter from sewage sludge containing water, microorganisms and organic sludge,
An organic matter separation step (S110) of injecting a non-polar Alkane-based solvent into the sewage sludge to separate the microorganisms adhered to the solvent and the organic sludge from the outermost water present in the microorganism;
An organic substance concentration step (S120) of diffusing the non-polar solvent into the inside of the microorganism to induce destruction of the microbial cell membrane due to the expansion of the microbial cell and separating out the crystal water remaining in the microorganism by the cell membrane destruction; And
And a solvent recovery step (S130) for separating and recovering the solvent attached to the microorganism and the organic sludge,
The solvent introduced in the organic substance separation step (S110) is a solvent present in the alkane-based solvent at atmospheric pressure and at room temperature in a liquid state,
The sewage sludge introduced in the organic matter separation step S110 is introduced into the chemical treatment tank 10, the oxic tank 20, the settling tank 30, the concentration tank 40 and the dehydrating apparatus 50 The sewage sludge is treated in the aerobic tank (20) or the settling tank (30)
The pretreatment step S110-P further comprises a pretreatment step S110-P for introducing the solvent, wherein the pretreatment step S110-P is a step of purifying the mixed suspension of the sewage sludge supplied from the aerobic tank 20 or the sedimentation tank 30, a mixed liquor suspended solids concentration; And an input amount detecting step of determining an input amount of the introduced solvent according to the detected MLSS concentration,
At least one of the outermost water separated in the organic matter separation step (S110) or the crystal water separated in the organic matter concentration step (S120) may be added to the sewage sludge so as to maintain the MLSS concentration of the sewage sludge at a system optimum value. Wherein the sludge is introduced into the sludge tank.
제1항에 있어서,
상기 용매는,
알케인(CnH2n+2) 중 n=5이며 비중이 1보다 작은 N-PENTANE 이거나 상기 N-PENTANE의 이성질체인 ISO-PENTANE 또는 NEO-PENTANE이며,
상기 용매에 부착된 미생물 및 유기 슬러지는 비중이 1보다 작은 용매에 의해 물의 상측으로 부유하여 물과 분리되는 것을 특징으로 하는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법.
The method according to claim 1,
The solvent may be,
N-PENTANE in which n = 5 and a specific gravity of less than 1 in the alkane (C n H 2n + 2 ), ISO-PENTANE or NEO-PENTANE which is an isomer of N-PENTANE,
Wherein the microorganism and the organic sludge adhered to the solvent are separated from water by floating on the upper side of the water by a solvent having a specific gravity of less than 1. The method for treating sewage sludge using an alkane-based solvent according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 용매 회수단계(S130)는,
탈액기를 이용하여 상기 미생물 및 유기 슬러지에 부착되어 있던 액체 상태의 용매를 분리하여 회수하는 액체 용매 회수단계(S131)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법.
The method according to claim 1,
The solvent recovery step (S130)
And a liquid solvent recovery step (S131) for separating and recovering the liquid state solvent adhered to the microorganism and the organic sludge by using a dewatering machine.
제3항에 있어서,
상기 용매 회수단계(S130)는,
기화 활성조를 이용하여 상기 액체 용매가 기화된 기체 용매를 회수하여 액체 용매로 응축시키는 기체 용매 회수단계(S132)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법.
The method of claim 3,
The solvent recovery step (S130)
Further comprising a gaseous solvent recovery step (S132) of recovering the gaseous solvent vaporized by the liquid solvent using the vaporization activated tank and condensing the vaporized gaseous solvent with a liquid solvent (S132).
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전처리 단계(S110-P)는,
상기 하수 슬러지의 MLSS 농도를 5,000[ppm] 미만으로 희석하는 농도 조절단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법.
The method according to claim 1,
The preprocessing step (S110-P)
Further comprising a concentration adjusting step of diluting the MLSS concentration of the sewage sludge to less than 5,000 [ppm].
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전처리 단계(S110-P)는,
상기 하수 슬러지에 포함된 협잡물을 제거하고 교반기로 하수 슬러지를 균일하게 교반하는 교반단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알케인 계열 용매를 이용한 하수 슬러지 처리 방법.
The method according to claim 1,
The preprocessing step (S110-P)
And removing the contaminants contained in the sewage sludge and uniformly stirring the sewage sludge with an agitator. The method for treating sewage sludge using an alkane-based solvent according to claim 1,
삭제delete
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