KR102231778B1 - Sewage sludge treatment method and system using SMR method - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a method and system for treating sewage sludge by applying a reduction scheme, that is, SMR scheme, in which organic sludge generated in a sewage treatment plant is separated and the separated sludge is decomposed into microorganisms and destroyed. According to the present invention, it is possible to efficiently separate organic matter from sewage sludge by adsorbing organic matter to a solvent and floating. In addition, by finally decomposing the separated organic sludge into water and carbon dioxide by microbial fermentation, the organic sludge itself can be reduced and eliminated. Therefore, by applying the SMR scheme as described above, it is possible to significantly reduce the use of harmful chemicals used in conventional sewage treatment, as well as minimize the recovery facility and recovery process according to the use of the drug, thereby reducing costs.

Description

SMR 공법을 적용한 하수 슬러지의 처리 방법 및 그 시스템{Sewage sludge treatment method and system using SMR method}Sewage sludge treatment method and system using SMR method {Sewage sludge treatment method and system using SMR method}

본 발명은 하수처리장에서 발생하는 유기성 슬러지를 분리(Separation)하고, 분리된 슬러지를 미생물(Microorganism)로 분해하여 소멸시키는 감량(Reduction) 방식, 즉 SMR 공법을 적용한 하수 슬러지의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. The present invention is a reduction method in which organic sludge generated in a sewage treatment plant is separated, and the separated sludge is decomposed by microorganisms, that is, a method of treating sewage sludge using the SMR method and its system. About.

더욱 상세하게는, 하수 처리 공정 중 호기조, 침전조, 농축조, 및 저류조 중 어느 한 공정을 마친 하수 슬러지에 SMR 공법을 적용하여 하수에 함유되어 있는 유기성 슬러지를 효율적으로 분리하고, 분리된 유기성 슬러지를 미생물 처리에 의해 퇴비화하거나 물과 이산화탄소로 분해시켜, 유기성 슬러지 자체를 저감 및/또는 소멸시키는 방식의 하수 슬러지의 처리 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. More specifically, the SMR method is applied to the sewage sludge that has completed any one of the aerobic tank, sedimentation tank, concentration tank, and storage tank in the sewage treatment process to efficiently separate the organic sludge contained in the sewage and remove the separated organic sludge by microorganisms. The present invention relates to a method and system for treating sewage sludge by composting by treatment or decomposing into water and carbon dioxide to reduce and/or eliminate organic sludge itself.

최근 하수 슬러지의 해양투기가 전면 금지 등 환경오염을 일으키는 하수 슬러지의 무단 방류나 투기가 금지됨에 따라 하수 슬러지를 효율적으로 처리할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다. In recent years, the development of a technology capable of efficiently treating sewage sludge is required as the unauthorized discharge or dumping of sewage sludge causing environmental pollution, such as a total ban on dumping of sewage sludge at sea, is prohibited.

기존에는 고분자 응집제를 이용하여 하수에 포함된 유기성 슬러지를 물과 함께 덩어리로 응집 및 침전시킨다. 이러한 처리방법에 따르면 비중이 12 정도의 슬러지 덩어리로 분리 및 회수된다. Conventionally, a polymer coagulant is used to coagulate and precipitate organic sludge contained in sewage as a lump together with water. According to this treatment method, the specific gravity is separated and recovered into a mass of sludge of about 12.

그러나, 이와 같이 유기물을 응집시켜 분리한 하수 슬러지 덩어리는 원심분리기로 기계적 탈수 공정을 거쳐도 여전히 80% 이상의 수분을 포함하고 있어서 감량화가 충분하지 않다. 감량화가 되지 않은 주된 이유는 입자군(microfloc)이 크기가 150 um 미만인 유기성 슬러지의 입자군들 사이에서의 모세관 현상에 의해 서로 결착이 이루어짐에 따라 미생물 외부의 최외각수가 쉽게 탈수되지 못하기 때문이다. However, the mass of sewage sludge separated by agglomeration of organic matter as described above still contains more than 80% moisture even after undergoing a mechanical dehydration process with a centrifugal separator, so reduction in weight is not sufficient. The main reason for not reducing the amount is that the outermost water outside the microorganisms is not easily dehydrated as the microfloc is bound to each other due to capillary phenomenon between the particle groups of organic sludge with a size of less than 150 um. .

또한, 상기와 같이 응집 및 분리된 유기성 슬러지를 기계적 공법으로 탈수한 이후에도 재활용 또는 매립처리에 적합한 함수율 기준을 맞추기 위해 열처리 및 건조 소각 등의 2차 처리가 필요하다는 문제가 있다. In addition, there is a problem that secondary treatments such as heat treatment and dry incineration are required in order to meet the moisture content standards suitable for recycling or landfill treatment even after dehydration of the agglomerated and separated organic sludge by a mechanical method as described above.

이에 따라, 하수 슬러지 내 함유되어 있는 유기성 슬러지 자체를 감량 및 소멸시키기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다. Accordingly, there is a need to develop a technology for reducing and eliminating the organic sludge itself contained in sewage sludge.

대한민국 등록특허 제10-1954139호Korean Patent Registration No. 10-1954139 대한민국 등록특허 제10-1553073호Korean Patent Registration No. 10-1553073

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, SMR 공법을 적용한 하수 슬러지의 처리 방법 및 그 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method and a system for treating sewage sludge to which the SMR method is applied in order to solve the above problems.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하수 또는 물 속에 비극성의 알케인(Alkane)계 용매를 투입하여, 상기 용매에 유기물을 부착시켜, 하수 또는 물 속에 존재하는 유기성 슬러지를 부상방식으로 분리하는, 유기성 슬러지 분리 단계(S110); 상기 분리된 유기성 슬러지로부터 유기물과 부착된 알케인계 용매를 회수하는, 용매 회수 단계(S120); 상기 용매가 회수되고 남은 유기물을 미생물로 발효 및 건조시키는, 유기물 분해 단계(S130) 및 상기 유기물 분해 단계(S130)에서 발생한 최종 분해산물인 물과 이산화탄소를 하수로 배출시키거나 촉매 장치를 이용하여 대기중으로 배출시키는, 분해물 배출 단계(S140)를 포함하는, 하수 슬러지의 처리 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is to separate the organic sludge existing in the sewage or water by introducing a non-polar alkane-based solvent into sewage or water to attach organic matter to the solvent, Organic sludge separation step (S110); A solvent recovery step (S120) of recovering an organic matter and an alkane-based solvent attached to the separated organic sludge; Water and carbon dioxide, which are final decomposition products generated in the organic matter decomposition step (S130) and the organic matter decomposition step (S130), in which the organic matter remaining after the solvent is recovered is fermented and dried with microorganisms, are discharged to sewage or waited by using a catalyst device. It provides a method for treating sewage sludge, including the step of discharging the decomposition product (S140), which is discharged to the inside.

본 발명은 또한, 알케인계 용매에 유기물을 흡착시켜, 하수 내 존재하는 유기물을 부상방식으로 최외각수와 분리하는 유기성 슬러지 분리조(100); 상기 분리된 유기성 슬러지 내 함유되어 있는 알케인계 용매를 회수하기 위한 용매 회수 장치(200); 상기 용매가 회수된 유기성 슬러지를 미생물로 처리하여 분해시키는 유기물 분해조(300); 및 상기 분해 후 발생된 분해물을 물과 이산화탄소로 전환시켜 대기 중으로 배출하기 위한 촉매 장치(400)를 포함하는, 하수 슬러지의 처리 시스템을 제공한다. The present invention also includes an organic sludge separation tank 100 for adsorbing organic substances in an alkane-based solvent to separate organic substances present in sewage from the outermost water in a floating manner; A solvent recovery device 200 for recovering an alkane-based solvent contained in the separated organic sludge; An organic material decomposition tank 300 for decomposing the organic sludge from which the solvent is recovered by treating it with microorganisms; And a catalyst device 400 for converting the decomposed product generated after the decomposition into water and carbon dioxide and discharging it into the atmosphere.

본 발명의 하수 슬러지의 처리 방법 및 그 시스템에 따르면, 용매에 유기물을 흡착하여 부유 및 부상시킴으로써, 하수 슬러지로부터 유기물의 효율적인 분리가 가능하다. 또한, 상기 분리시킨 유기성 슬러지를 미생물 발효에 의해 물과 이산화탄소로 최종 분해시킴으로써, 유기성 슬러지 자체를 저감 및 소멸시킬 수 있다. According to the method and system for treating sewage sludge of the present invention, organic matter is adsorbed to a solvent to float and float, thereby enabling efficient separation of organic matter from sewage sludge. In addition, by finally decomposing the separated organic sludge into water and carbon dioxide by microbial fermentation, the organic sludge itself can be reduced and destroyed.

또한, 상기와 같은 SMR 공법을 적용함으로써, 종래 하수 처리에 사용되는 유해한 화학약품의 사용을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 약품 사용에 따른 회수 시설 및 회수 공정 등을 최소화할 수 있어, 비용의 절감 효과가 크다. In addition, by applying the SMR method as described above, the use of harmful chemicals used for conventional sewage treatment can be remarkably reduced, as well as minimizing the recovery facility and recovery process due to the use of chemicals, thereby reducing cost. Is big.

도 1은 본 발명에 따른 SMR 공법을 적용한 하수 슬러지 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 SMR 공법을 적용한 하수 슬러지 처리 시스템을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 종래 일반적인 하수 슬러지 처리 시스템을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 알케인계 용매에 유기물이 선택적으로 흡착된 상태를 나타낸 모식도이다.
1 is a flow chart showing a sewage sludge treatment method to which the SMR method according to the present invention is applied.
2 is a flowchart showing a sewage sludge treatment system to which the SMR method according to the present invention is applied.
3 is a flow chart showing a conventional general sewage sludge treatment system.
4 is a schematic diagram showing a state in which organic matters are selectively adsorbed to an alkane-based solvent according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SMR 공법을 적용한 하수 슬러지의 처리 방법 및 그 시스템에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a method and a system for treating sewage sludge using the SMR method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서는, 본 발명에 따른 SMR 공법을 적용한 하수 슬러지의 처리 방법에 대해 단계별로 살펴보도록 하겠다.Hereinafter, a step-by-step look at a method of treating sewage sludge to which the SMR method according to the present invention is applied.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SMR 공법을 적용한 하수 슬러지의 처리 방법에 대한 순서도이다. 1 is a flow chart for a method of treating sewage sludge using the SMR method according to an embodiment of the present invention.

도 1과 같이, 본 발명에 따른 하수 슬러지 처리 방법은, 하수 또는 물 속에 비극성의 알케인(Alkane)계 용매를 투입하여, 상기 용매에 유기물을 부착시켜, 하수 또는 물 속에 존재하는 유기성 슬러지를 부상방식으로 분리하는, 유기성 슬러지 분리 단계(S110); 상기 분리된 유기성 슬러지로부터 유기물과 부착된 알케인계 용매를 회수하는, 용매 회수 단계(S120); 상기 용매가 회수되고 남은 유기물을 미생물로 발효 및 건조시키는, 유기물 분해 단계(S130) 및 상기 유기물 분해 단계(S130)에서 발생한 최종 분해산물인 물과 이산화탄소를 하수로 배출시키거나 촉매 장치를 이용하여 대기중으로 배출시키는, 분해물 배출 단계(S140)를 포함한다. As shown in Figure 1, the sewage sludge treatment method according to the present invention, by injecting a non-polar alkane-based solvent into sewage or water, and attaching organic matter to the solvent, to float the organic sludge present in the sewage or water. Separating in a manner, organic sludge separation step (S110); A solvent recovery step (S120) of recovering an organic matter and an alkane-based solvent attached to the separated organic sludge; Water and carbon dioxide, which are final decomposition products generated in the organic matter decomposition step (S130) and the organic matter decomposition step (S130), in which the organic matter remaining after the solvent is recovered is fermented and dried with microorganisms, are discharged to sewage or waited by using a catalyst device. It includes a step of discharging the decomposition product (S140) to be discharged to the inside.

여기서, 상기 "유기성 슬러지"라 함은, 음식물 쓰레기, 하·폐수의 슬러지, 우유 슬러지와 같은 농·축산물의 가공 폐기물, 식품 폐기물, 도축 폐기물, 축산 분뇨 등과 같은 다양한 유기물 폐기물을 의미한다. Here, the "organic sludge" refers to various organic wastes such as food waste, sludge of sewage and wastewater, processing waste of agricultural and livestock products such as milk sludge, food waste, slaughter waste, livestock manure, and the like.

위와 같은 본 발명에 따르면, 하수(물), 각종 유기물(미생물 및 유기성 슬러지)은 물론 그 외 일부의 무기물 및 중금속 등을 포함하는 하수 슬러지에 비극성의 알케인계 용매를 투입하여 유기물을 효율적으로 분리 및 추출 가능할 뿐 아니라, 추출된 유기물을 미생물로 처리하여 퇴비화하거나 상기 유기물을 물과 이산화탄소로 분해하여 소멸시킬 수 있다. According to the present invention as described above, a non-polar alkanes-based solvent is added to sewage sludge including sewage (water), various organic substances (microbial and organic sludge) as well as some other inorganic substances and heavy metals to efficiently separate organic substances and In addition to being extractable, the extracted organic matter may be treated with microorganisms to compost, or the organic matter may be decomposed into water and carbon dioxide to be destroyed.

각 단계에 대하여 설명하면, 상기 유기성 슬러지 분리 단계(S110)는 하수 슬러지에 존재하는 유기물들을 분리하기 위하여, 상기 하수 슬러지에 알케인계 용매를 투입시킨다. 도 3과 같이, 알케인계 용매는 유기물과 만나 유기물을 흡착한다. 그리고 하수 슬러지 내 존재하는 물(최외각수)보다 낮은 비중에 의해 상층으로 부유하게 되는데 이때 흡착된 유기물과 함께 부유되는 것이다. 이에 따라, 하수 내 존재하는 유기물을 부상시켜 분리할 수 있다. 최외각수는 하수 슬러지 중 유기물 사이에 잔존하는 물을 의미한다. In the description of each step, in the organic sludge separation step (S110), an alkanes-based solvent is introduced into the sewage sludge in order to separate organic substances present in the sewage sludge. As shown in FIG. 3, the alkanes-based solvent meets the organic matter and adsorbs the organic matter. And it floats to the upper layer by a lower specific gravity than the water (outermost water) existing in the sewage sludge, and at this time, it floats together with the adsorbed organic matter. Accordingly, organic matter present in the sewage can be floated and separated. The outermost water refers to the water remaining among organic matter in sewage sludge.

한편, 본 발명은 유기성 슬러지 분리 단계(S110) 이전에 전처리 단계(S110-P)를 더 포함할 수 있다. 전처리 단계(S110-P)에서는 알케인계 용매(이하, '용매'라 함) 및 하수 슬러지를 그 처리에 최적화된 시스템 적정값으로 유지시키기 위해 농도 검출단계, 투입량 검출단계, 농도 조절단계 및 교반단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, the present invention may further include a pretreatment step (S110-P) before the organic sludge separation step (S110). In the pretreatment step (S110-P), a concentration detection step, an input amount detection step, a concentration control step and a stirring step in order to maintain the alkanes-based solvent (hereinafter referred to as'solvent') and the sewage sludge at an appropriate system value optimized for the treatment. It may include.

상기 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. 하수 슬러지의 MLSS 농도를 시스템 적정 값으로 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. 예컨대 하수 슬러지의 MLSS 농도는 10,000[ppm] 미만인 것이 바람직한데, 만약 하수 슬러지의 MLSS 농도가 10,000[ppm]을 초과하는 경우 투입 원료인 하수 슬러지의 유기물과 알케인계 용매의 선택적 흡착이 어렵다. In the concentration detection step, the mixed liquor suspended solid (MLSS) concentration, which is the average concentration of the mixed liquor suspended solids in the sewage sludge, is detected, and in the input amount detection step, the input amount of the introduced solvent is determined according to the detected MLSS concentration. It is very important to keep the MLSS concentration of sewage sludge at the appropriate system value, and it is necessary to optimize the MLSS concentration, such as preventing complete combustion on the outside and incomplete combustion inside when burning solid fuel in an incinerator. For example, it is preferable that the MLSS concentration of sewage sludge is less than 10,000 [ppm]. If the MLSS concentration of sewage sludge exceeds 10,000 [ppm], it is difficult to selectively adsorb organic matter and alkanes-based solvents of sewage sludge as input raw materials.

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. 예컨대, 하수 슬러지의 MLSS 농도가 10,000[ppm]를 초과하는 경우 10,000[ppm] 미만이 되도록 물을 추가하여 희석시킨다. 시스템 적정값 유지를 위해 투입되는 물은 바람직하게는 유기성 슬러지 분리 단계(S110)에서 분리된 최외각수 및/또는 유기물 농축단계(S120)에서 분리된 결정수를 재활용한다. Next, in the concentration control step, when the MLSS concentration of the sewage sludge does not satisfy the system appropriate value, the ratio of water to organic matter is adjusted so that the MLSS concentration of the sewage sludge is maintained at the appropriate system value. For example, when the MLSS concentration of sewage sludge exceeds 10,000 [ppm], water is added and diluted to less than 10,000 [ppm]. The water input to maintain an appropriate system value preferably recycles the outermost water separated in the organic sludge separation step (S110) and/or the crystal water separated in the organic matter concentration step (S120).

다음, 교반단계에는 하수 슬러지에 포함된 협잡물을 제거하고 아울러 각종 센서가 부착된 교반기 내에서 하수 슬러지를 균일하게 교반을 진행한다. 여기서 협잡물은 용매에 의해 추출되지 않는 고형 물질 등을 의미한다. Next, in the stirring step, impurities contained in the sewage sludge are removed, and the sewage sludge is uniformly stirred in a stirrer equipped with various sensors. Here, contaminants mean solid substances that are not extracted by a 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, the sewage sludge input to the pretreatment step (S110-P) is preferably supplied from a sewage treatment plant. To this end, the system to which the present invention can be applied may be linked (or connected in parallel) with a sewage treatment plant facility.

다시, 유기성 슬러지 분리 단계(S110)로 돌아가 설명하면, 유기성 슬러지 분리 단계(S110)에서는 하수 슬러지에 알케인계 용매를 투입시켜 유기성 슬러지를 부상 방식으로 분리한다. 이때 용매는 비중이 1보다 낮아, 분리조 내에서 흡착된 유기물과 함께 물의 상층으로 부상함에 따라 물과 분리되는 원리이다. 즉, 분리조 내에서 유기 슬러지와 미생물이 흡착된 용매는 상측에 부유하고 물은 하측으로 분리된다. 분리조에서 하층에 분리된 물은 상기한 최외각수를 의미하는 것으로, 본 발명은 입자군(microfloc)이 크기가 150 um 미만인 유기성 슬러지의 입자군들 사이에 잔존하던 물을 분리한 것이다. 상기 최외각수는 산-염기 상호작용력(acid-base interaction force)을 가지는 극성 물질이기 때문에 물 입자들이 강한 인력으로 작용하는 경우에도 종래의 기계적 탈수공법에서는 분리가 어렵던 최외각수의 분리를 가능하게 한다. 유기성 슬러지 분리 단계(S110)에서 분리된 최외각수는 일 예로 물 저장탱크에 저장되었다가 전처리 단계(S110-P)에 공정수로서 공급되거나, 혹은 유기물이 분리된 처리수로서 하수 처리장으로 배출된다. 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 공정수로서 사용이 가능하다.Again, returning to the organic sludge separation step (S110), in the organic sludge separation step (S110), an alkane-based solvent is added to the sewage sludge to separate the organic sludge by a flotation method. At this time, the specific gravity of the solvent is lower than 1, and it is the principle that the solvent is separated from water as it rises to the upper layer of water along with the organic matter adsorbed in the separation tank. That is, the solvent in which organic sludge and microorganisms are adsorbed in the separation tank floats on the upper side and water is separated to the lower side. The water separated in the lower layer in the separation tank refers to the outermost water, and the present invention separates the water remaining between the particle groups of the organic sludge having a microfloc of less than 150 um. Since the outermost water is a polar material having an acid-base interaction force, it is possible to separate the outermost water, which was difficult to separate in the conventional mechanical dehydration method even when water particles act as a strong attraction. do. The outermost water separated in the organic sludge separation step (S110) is stored in a water storage tank, for example, and then supplied as process water to the pretreatment step (S110-P), or discharged to a sewage treatment plant as treated water from which organic matter is separated. . At this time, the outermost water does not change the water balance in the sewage treatment plant because there is no change in pH or properties compared to the state contained in the first sewage sludge, and can be used as process water to be recycled in the pretreatment step (S110-P). .

한편, 유기성 슬러지 분리 단계(S110)에서 하수 슬러지에 투입되는 비극성의 알케인계 용매는 대기압 및 상온에서 액체 상태로 존재하는 것이 바람직하다. 용매가 대기압 및 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. On the other hand, it is preferable that the non-polar alkane-based solvent added to the sewage sludge in the organic sludge separation step (S110) is present in a liquid state at atmospheric pressure and room temperature. When the solvent is liquid at atmospheric pressure and room temperature, it has excellent rheological properties in which the liquid solvent is diffused and uniformly dispersed between the sewage sludge, which is a medium, and thus has a very excellent solvent extraction effect compared to the case where the solvent is a solid.

상기 용매는 비중이 1보다 작은 알케인계 용매라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 화학식 CnH2n+2 에서 n=5~17 인 것일 수 있다. 상기 화학식 CnH2n+2 에서 n=1~4 인 것은 대기압 및 상온에서 기체 상태로 존재하기 때문에 하수 슬러지에 주입하기 어려운 문제가 발생하거나 용매 추출이 이루어지지 않고 대기 중으로 확산되는 등 공정이 복잡해진다. 또한, 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. The solvent is not particularly limited as long as it is an alkanes-based solvent having a specific gravity of less than 1, but may preferably be n=5 to 17 in the formula C n H 2n+2. In the formula C n H 2n+2 , n = 1 to 4 exist in a gaseous state at atmospheric pressure and room temperature, so the process is complicated, such as a problem that is difficult to inject into the sewage sludge or the solvent is not extracted and diffused into the atmosphere. It becomes. In addition, since n=18 or more exists in a solid state at atmospheric pressure and room temperature, there is a problem that the rheological properties of diffusion and uniform dispersion between sewage sludge are rapidly deteriorated, and the molecular weight is large and the length of the carbon ring is excessively long.

따라서, n=5~17 이면 특별히 제한되지 않으나, 본 발명에 따르면 n=5 인 알케인 용매를 사용하였을 때, 하수 슬러지 내 유기물과의 선택적 흡착 특성이 가장 우수한 관계로, n=5 인 알케인 용매를 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 n=5인 알케인 용매는 예컨대, 펜테인(n-pentane), 아이소펜테인(Isopentane), 네오펜탄(Neopentane) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 들 수 있다. 특히 펜테인 및 아이소펜테인의 경우 액체 상태의 알케인 중 가장 적은 분자량을 가지고, 비중이 0.6~0.7로 작아서 유기물과 선택적 흡착 후 부상 능력이 가장 우수하다. 즉, 짧은 체류기간(R/T) 내에 유기물을 부상 및 분리할 수 있게 한다. Therefore, it is not particularly limited if n=5 to 17, but according to the present invention, when an alkanes solvent of n=5 is used, the selective adsorption property with organic matter in the sewage sludge is the most excellent, so that the alkanes of n=5 It is more preferable to use a solvent. The alkane solvent of n=5 may include, for example, any one or more selected from n-pentane, isopentane, neopentane, and mixtures thereof. In particular, pentane and isopentein have the lowest molecular weight among liquid alkanes and have a small specific gravity of 0.6 to 0.7, so they have the best flotation ability after selective adsorption with organic matter. That is, it is possible to float and separate organic matter within a short residence period (R/T).

상기 유기성 슬러지 분리 단계(S110)를 통해 분리된 유기성 슬러지는 슬러지 내 존재하는 알케인 용매를 회수하기 위한 용매 회수 단계(S120)가 진행된다. 용매 회수 단계(S120)는 하수 슬러지로부터 분리된 유기물이 흡착되어 있는 용매를 회수하여 재사용할 수 있도록 한다. 회수되는 용매는 액체상 및 그로부터 기화된 기체상의 것이 있으므로, 상기 용매 회수 단계(S120)는 액체 용매 회수 단계와 기체 용매 회수 단계를 포함할 수 있다.The organic sludge separated through the organic sludge separation step (S110) is subjected to a solvent recovery step (S120) for recovering the alkane solvent present in the sludge. In the solvent recovery step (S120), the solvent in which the organic matter separated from the sewage sludge is adsorbed is recovered and reused. Since the recovered solvent is in a liquid phase and a gaseous phase vaporized therefrom, the solvent recovery step S120 may include a liquid solvent recovery step and a gaseous solvent recovery step.

액체 용매 회수 단계에서는 탈액기를 이용하여 유기성 슬러지에 부착되어 있던 액체 상태의 용매를 분리하여 회수한다. 탈액기는 진공 탈액기, 압력 탈액기 및 원심력 탈액기 등 다양한 것이 사용될 수 있다. 또한, 기체 용매 회수 단계에서는 액체 상태의 용매를 이용하여 하수 슬러지로부터 유기성 슬러지를 분리하는 도중 액체 용매의 표면이나 공기중에 기화되어 있는 기체 용매를 회수한다. 기체 용매의 회수를 위해 기화 활성조 내에서 압축 공기를 활용하여 기체 용매의 엔트로피를 증가시키고, 포집된 기체 용매는 응축기로 보내져 액화(응축)된 후, 기화 활성조에 설치된 공기 사이클론 장치 등으로 공급한다. 상기 용매 회수 단계에서 회수된 액체 또는 기체 상태의 용매는 용매 저장탱크에 저장되고, 저장된 용매는 앞서 설명한 전처리 단계(S110-P)로 공급되거나, 경우에 따라서는 유기성 슬러지 분리 단계(S110)로 바로 공급될 수도 있다.In the liquid solvent recovery step, the liquid solvent adhered to the organic sludge is separated and recovered using a dehydrator. A vacuum deaerator, a pressure deaerator, and a centrifugal deaerator may be used as the deaerator. In addition, in the gaseous solvent recovery step, while the organic sludge is separated from the sewage sludge using a liquid solvent, the gaseous solvent vaporized on the surface of the liquid solvent or in the air is recovered. To recover the gaseous solvent, the entropy of the gaseous solvent is increased by utilizing compressed air in the vaporization activator, and the collected gaseous solvent is sent to the condenser to be liquefied (condensed), and then supplied to an air cyclone device installed in the vaporization activator. . The liquid or gaseous solvent recovered in the solvent recovery step is stored in a solvent storage tank, and the stored solvent is supplied to the pretreatment step (S110-P) described above, or in some cases, directly to the organic sludge separation step (S110). May be supplied.

이와 같은, 용매 회수 단계(S120)를 거친 유기성 슬러지는 이어서 미생물에 의해 발효 및 건조되는 유기물 분해 단계(S130)가 진행된다. 이때 투입되는 미생물은 통성 미생물이나 호기성 미생물이면 어느 것이나 제한되지 않고 사용할 수 있다. 바람직하게는 바실러스 속(Bacillus sp.) 균주일 수 있으며, 예를 들면, 바실러스 세레우스(Bacilus cereus), 바실러스 튜링겐시스(Bacilus thuringiensis), 바실러스 서브틸리스(Bacilus subtlis) 및 이들의 혼합 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종을 들 수 있다.The organic sludge that has passed through the solvent recovery step (S120) is then fermented and dried by microorganisms to decompose organic matter (S130). At this time, the introduced microorganism may be used without limitation, as long as it is a breathable microorganism or an aerobic microorganism. Preferably it may be a Bacillus sp. strain, for example, Bacilus cereus, Bacilus thuringiensis, Bacilus subtlis, and a mixed strain thereof. Any one selected from the group consisting of may be mentioned.

아울러, 상기 미생물 분해 단계(S130)는 유기물에 상기 열거한 바실러스 속 균주를 투입하여 발효 및 건조시킴으로써 유기물의 감량화가 본격적으로 진행된다. 이때 상기 발효 및 건조 조건은 미생물을 투입한 후, -1 내지 80 ℃ 온도에서 10 내지 120 시간 동안 방치하여 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 투입되는 미생물의 종류에 따라 그 조건은 상이할 수 있다. 본 발명에서는 바실러스 균주의 증식을 가장 활성화시킬 수 있는 30 내지 70 ℃ 온도에서 10 내지 120 시간 동안 수행되는 것이 더 바람직하다.In addition, in the microbial decomposition step (S130), the reduction of organic matter is in earnest by fermenting and drying the strains of the genus Bacillus listed above in the organic matter. At this time, the fermentation and drying conditions are preferably carried out by leaving the microorganisms at a temperature of -1 to 80° C. for 10 to 120 hours after adding the microorganisms, but the conditions are not limited thereto, and the conditions are different depending on the type of microorganisms to be introduced. can do. In the present invention, it is more preferable to carry out for 10 to 120 hours at a temperature of 30 to 70 ℃ that can most activate the proliferation of the Bacillus strain.

한편, 상기 미생물 분해 단계(S130)를 거치는 과정 동안, 미생물에 의해 유기물이 분해되어 암모니아 성분의 유해가스를 발생시 킬 수 있다. 이에 따라, 상기 가스를 최종 분해산물인 물과 이산화탄소로 전환한 후 배출하기 위하여, 촉매 장치의 처리를 거쳐 배출시키는, 분해물 배출 단계(S140)가 진행된다. 이때 상기 촉매 장치는 암모니아 등의 유해 성분을 흡착하여 배출 시 발생하는 악취 등을 제거하는 역할을 한다. On the other hand, during the process of going through the microbial decomposition step (S130), organic matters are decomposed by microorganisms to generate harmful gases of ammonia components. Accordingly, in order to convert the gas into water and carbon dioxide, which are final decomposition products, and then discharge it, the decomposition product discharge step (S140) of discharging the gas through the treatment of the catalytic device proceeds. At this time, the catalyst device serves to remove odors generated during discharge by adsorbing harmful components such as ammonia.

이로써, 본 발명은 전술한 일련의 과정, 즉 SMR 공법을 통해, 상기 유기성 슬러지를 분리 및 분해하여 유기성 슬러지의 저감화를 가능하게 한다. Accordingly, the present invention enables the reduction of organic sludge by separating and decomposing the organic sludge through the above-described series of processes, that is, the SMR method.

아울러, 본 발명은 상기 SMR 공법을 적용 가능한 하수 슬러지의 처리 시스템을 제공한다. In addition, the present invention provides a sewage sludge treatment system to which the SMR method is applicable.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SMR 공법을 적용한 하수 슬러지의 처리 시스템에 대한 흐름도이다. 도 2와 같이, 본 발명의 따른 하수 슬러지 처리 시스템은, 알케인계 용매에 유기물을 흡착시켜, 하수 내 존재하는 유기물을 부상방식으로 최외각수와 분리하는 유기성 슬러지 분리조(100); 상기 분리된 유기성 슬러지 내 함유되어 있는 알케인계 용매를 회수하기 위한 용매 회수 장치(200); 상기 용매가 회수된 유기성 슬러지를 미생물로 처리하여 분해시키는 유기물 분해조(300); 및 상기 분해 후 발생된 분해물을 물과 이산화탄소로 전환시켜 대기 중으로 배출하기 위한 촉매 장치(400)를 포함한다. 2 is a flowchart of a sewage sludge treatment system to which the SMR method according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 2, the sewage sludge treatment system according to the present invention comprises: an organic sludge separation tank 100 for separating organic matter present in the sewage from the outermost water in a flotation manner by adsorbing organic matter to an alkanes-based solvent; A solvent recovery device 200 for recovering an alkane-based solvent contained in the separated organic sludge; An organic material decomposition tank 300 for decomposing the organic sludge from which the solvent is recovered by treating it with microorganisms; And a catalytic device 400 for converting the decomposition product generated after the decomposition into water and carbon dioxide and discharging it into the atmosphere.

각 구성 장치에 대하여 설명하면, 상기 유기성 슬러지 분리조(100)는 하수 슬러지에 존재하는 유기물들을 분리하기 위하여, 상기 하수 슬러지에 알케인계 용매를 투입시킨다. 알케인계 용매는 유기물과 만나 유기물을 흡착한 후, 하수 슬러지 내 존재하는 물(최외각수)보다 낮은 비중에 의해 상층으로 부유하게 되는데 이때 흡착된 유기물과 함께 부유되는 것이다. 이에 따라, 하수 슬러지에 포함된 유기물을 부상방식으로 최외각수와 분리할 수 있다. 최외각수는 하수 슬러지 중 유기물 사이에 잔존하는 물을 의미한다. When describing each component, the organic sludge separation tank 100 introduces an alkanes-based solvent into the sewage sludge in order to separate organic substances present in the sewage sludge. Alkane-based solvents encounter organic matter and adsorb organic matter, and then float to the upper layer by a lower specific gravity than water (outermost water) existing in the sewage sludge, and at this time, it is suspended together with the adsorbed organic matter. Accordingly, organic matter contained in the sewage sludge can be separated from the outermost water by a flotation method. The outermost water refers to the water remaining among organic matter in sewage sludge.

한편, 본 발명은 유기성 슬러지 분리조(100) 이전에 전처리 단계(S110-P)를 더 포함할 수 있다. 전처리 단계(S110-P)에서는 알케인계 용매(이하, '용매'라 함) 및 하수 슬러지를 그 처리에 최적화된 시스템 적정값으로 유지시키기 위해 농도 검출장치, 투입량 검출장치, 농도 조절장치 및 교반장치를 포함할 수 있다. Meanwhile, the present invention may further include a pretreatment step (S110-P) before the organic sludge separation tank 100. In the pretreatment step (S110-P), a concentration detection device, an input amount detection device, a concentration control device, and a stirring device in order to maintain the alkane-based solvent (hereinafter referred to as'solvent') and the sewage sludge at an appropriate system value optimized for the treatment. It may include.

유기성 슬러지 분리조(100)에서는 하수 슬러지에 알케인계 용매를 투입시켜 유기성 슬러지를 부상 방식으로 분리한다. 이때 용매는 비중이 1보다 낮아, 유기성 슬러지 분리조(100) 내에서 흡착된 유기물과 함께 물의 상층으로 부상함에 따라 물과 분리되는 원리이다. 즉, 유기성 슬러지 분리조(100) 내에서 유기성 슬러지와 미생물이 흡착된 용매는 상측에 부유하고 물은 하측으로 분리된다. 유기성 슬러지 분리조(100) 내에서 하층에 분리된 물은 상기한 최외각수를 의미하는 것으로, 본 발명은 입자군(microfloc)이 크기가 150 um 미만인 유기성 슬러지의 입자군들 사이에 잔존하던 물을 분리한 것이다. 상기 최외각수는 산-염기 상호작용력(acid-base interaction force)을 가지는 극성 물질이기 때문에 물 입자들이 강한 인력으로 작용하는 경우에도 종래의 기계적 탈수공법에서는 분리가 어렵던 최외각수의 분리를 가능하게 한다. 유기성 슬러지 분리조(100)에서 분리된 최외각수는 일 예로 물 저장탱크에 저장되었다가 전처리 단계(S110-P)에 공정수로서 공급되거나, 혹은 유기물이 분리된 처리수로서 하수 처리장으로 배출된다. 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 공정수로서 사용이 가능하다.In the organic sludge separation tank 100, an alkanes-based solvent is added to the sewage sludge to separate the organic sludge by a flotation method. At this time, the solvent has a specific gravity lower than 1, which is a principle that the solvent is separated from water as it rises to the upper layer of water along with the organic matter adsorbed in the organic sludge separation tank 100. That is, in the organic sludge separation tank 100, a solvent adsorbed with organic sludge and microorganisms floats on the upper side and water is separated to the lower side. The water separated in the lower layer in the organic sludge separation tank 100 refers to the outermost water, and the present invention is the water remaining between the particle groups of the organic sludge having a microfloc size of less than 150 um. Is separated. Since the outermost water is a polar material having an acid-base interaction force, it is possible to separate the outermost water, which was difficult to separate in the conventional mechanical dehydration method even when water particles act as a strong attraction. do. The outermost water separated in the organic sludge separation tank 100 is stored in a water storage tank, for example, and then supplied as process water to the pretreatment step (S110-P), or discharged to a sewage treatment plant as treated water from which organic matter is separated. . At this time, the outermost water does not change the water balance in the sewage treatment plant because there is no change in pH or properties compared to the state contained in the first sewage sludge, and can be used as process water to be recycled in the pretreatment step (S110-P). .

한편, 유기성 슬러지 분리조(100)에서 하수 슬러지에 투입되는 비극성의 알케인계 용매는 대기압 및 상온에서 액체 상태로 존재하는 것이 바람직하다. 용매가 대기압 및 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. On the other hand, it is preferable that the non-polar alkane-based solvent introduced into the sewage sludge in the organic sludge separation tank 100 is present in a liquid state at atmospheric pressure and room temperature. When the solvent is liquid at atmospheric pressure and room temperature, it has excellent rheological properties in which the liquid solvent is diffused and uniformly dispersed between the sewage sludge, which is a medium, and thus has a very excellent solvent extraction effect compared to the case where the solvent is a solid.

상기 용매는 비중이 1보다 작은 알케인계 용매라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 화학식 CnH2n+2 에서 n=5~17 인 것일 수 있다. 상기 화학식 CnH2n+2 에서 n=1~4 인 것은 대기압 및 상온에서 기체 상태로 존재하기 때문에 하수 슬러지에 주입하기 어려운 문제가 발생하거나 용매 추출이 이루어지지 않고 대기 중으로 확산되는 등 공정이 복잡해진다. 또한, 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. The solvent is not particularly limited as long as it is an alkanes-based solvent having a specific gravity of less than 1, but may preferably be n=5 to 17 in the formula C n H 2n+2. In the formula C n H 2n+2 , n = 1 to 4 exist in a gaseous state at atmospheric pressure and room temperature, so the process is complicated, such as a problem that is difficult to inject into the sewage sludge or the solvent is not extracted and diffused into the atmosphere. It becomes. In addition, since n=18 or more exists in a solid state at atmospheric pressure and room temperature, there is a problem that the rheological properties of diffusion and uniform dispersion between sewage sludge are rapidly deteriorated, and the molecular weight is large and the length of the carbon ring is excessively long.

따라서, n=5~17 이면 특별히 제한되지 않으나, 본 발명에 따르면 n=5 인 알케인 용매를 사용하였을 때, 하수 슬러지 내 유기물과의 선택적 흡착 특성이 가장 우수한 관계로, n=5 인 알케인 용매를 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 n=5인 알케인 용매는 예컨대, 펜테인(n-pentane), 아이소펜테인(Isopentane), 네오펜탄(Neopentane) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 들 수 있다. 특히 펜테인 및 아이소펜테인의 경우 액체 상태의 알케인 중 가장 적은 분자량을 가지고, 비중이 0.6~0.7로 작아서 유기물과 선택적 흡착 후 부상 능력이 가장 우수하다. 즉, 짧은 체류기간(R/T) 내에 유기물을 부상 및 분리할 수 있게 한다. Therefore, it is not particularly limited if n=5 to 17, but according to the present invention, when an alkanes solvent of n=5 is used, the selective adsorption property with organic matter in the sewage sludge is the most excellent, so that the alkanes of n=5 It is more preferable to use a solvent. The alkane solvent of n=5 may include, for example, any one or more selected from n-pentane, isopentane, neopentane, and mixtures thereof. In particular, pentane and isopentein have the lowest molecular weight among liquid alkanes and have a small specific gravity of 0.6 to 0.7, so they have the best flotation ability after selective adsorption with organic matter. That is, it is possible to float and separate organic matter within a short residence period (R/T).

상기 유기성 슬러지 분리조(100)를 통해 분리된 유기성 슬러지는 슬러지 내 존재하는 알케인 용매를 회수하기 위한 용매 회수 장치(200)로 투입된다. 용매 회수 장치(200)는 하수 슬러지로부터 분리된 유기물이 흡착되어 있는 용매를 회수하여 재사용할 수 있도록 한다. 회수되는 용매는 액체상 및 그로부터 기화된 기체상의 것이 있으므로, 상기 용매 회수 장치(200)는 액체 용매 회수 장치와 기체 용매 회수 장치를 포함할 수 있다.The organic sludge separated through the organic sludge separation tank 100 is introduced into a solvent recovery device 200 for recovering an alkanes solvent present in the sludge. The solvent recovery device 200 recovers and reuses a solvent in which organic matter separated from sewage sludge is adsorbed. Since the recovered solvent is in a liquid phase and gaseous vaporized therefrom, the solvent recovery device 200 may include a liquid solvent recovery device and a gas solvent recovery device.

액체 용매 회수 장치로는 탈액기를 이용하여 유기성 슬러지에 부착되어 있던 액체 상태의 용매를 분리하여 회수한다. 탈액기는 진공 탈액기, 압력 탈액기 및 원심력 탈액기 등 다양한 것이 사용될 수 있다. 또한, 기체 용매 회수 장치에서는 액체 상태의 용매를 이용하여 하수 슬러지로부터 유기성 슬러지를 분리하는 도중 액체 용매의 표면이나 공기중에 기화되어 있는 기체 용매를 회수한다. 기체 용매의 회수를 위해 기화 활성조 내에서 압축 공기를 활용하여 기체 용매의 엔트로피를 증가시키고, 포집된 기체 용매는 응축기로 보내져 액화(응축)된 후, 기화 활성조에 설치된 공기 사이클론 장치 등으로 공급한다. 상기 용매 회수 장치에서 회수된 액체 또는 기체 상태의 용매는 용매 저장탱크에 저장되고, 저장된 용매는 앞서 설명한 전처리 단계(S110-P)로 공급되거나, 경우에 따라서는 유기성 슬러지 분리조(100)로 바로 공급될 수도 있다.As a liquid solvent recovery device, a liquid solvent adhering to the organic sludge is separated and recovered using a dehydrator. A vacuum deaerator, a pressure deaerator, and a centrifugal deaerator may be used as the deaerator. In addition, in the gaseous solvent recovery apparatus, the gaseous solvent vaporized in the air or the surface of the liquid solvent is recovered while the organic sludge is separated from the sewage sludge using a liquid solvent. To recover the gaseous solvent, the entropy of the gaseous solvent is increased by utilizing compressed air in the vaporization activator, and the collected gaseous solvent is sent to the condenser to be liquefied (condensed), and then supplied to an air cyclone device installed in the vaporization activator. . The liquid or gaseous solvent recovered from the solvent recovery device is stored in a solvent storage tank, and the stored solvent is supplied to the pretreatment step (S110-P) described above, or in some cases, directly to the organic sludge separation tank 100. May be supplied.

이와 같은, 용매 회수 장치(200)를 거친 유기성 슬러지는 이어서 미생물에 의해 발효 및 건조되는 유기물 분해조(300)로 투입된다. 이때 투입되는 미생물은 통성 미생물이나 호기성 미생물이면 어느 것이나 제한되지 않고 사용할 수 있다. 바람직하게는 바실러스 속(Bacillus sp.) 균주일 수 있으며, 예를 들면 바실러스 세레우스(Bacilus cereus), 바실러스 튜링겐시스(Bacilus thuringiensis), 바실러스 서브틸리스(Bacilus subtlis) 및 이들의 혼합 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종을 들 수 있다.The organic sludge passed through the solvent recovery device 200 is then introduced into the organic matter decomposition tank 300, which is fermented and dried by microorganisms. At this time, the introduced microorganism may be used without limitation, as long as it is a breathable microorganism or an aerobic microorganism. Preferably it may be a Bacillus sp. strain, for example, Bacilus cereus, Bacilus thuringiensis, Bacilus subtlis, and a mixed strain thereof. Any one selected from the group can be mentioned.

아울러, 유기물 분해조(300)에 상기 열거한 바실러스 속 균주를 투입하여 발효 및 건조시킴으로써 유기물의 감량화가 본격적으로 진행된다. 이때 상기 발효 및 건조 조건은 미생물을 투입한 후, -1 내지 80 ℃ 온도에서 10 내지 120 시간 동안 방치하여 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 투입되는 미생물의 종류에 따라 그 조건은 상이할 수 있다. 본 발명에서는 바실러스 균주의 증식을 가장 활성화시킬 수 있는 30 내지 70 ℃ 온도에서 10 내지 120 시간 동안 수행되는 것이 더 바람직하다.In addition, by fermenting and drying the above-listed Bacillus strains in the organic matter decomposition tank 300, the reduction of organic matter is in earnest. At this time, the fermentation and drying conditions are preferably carried out by leaving the microorganisms at a temperature of -1 to 80° C. for 10 to 120 hours after adding the microorganisms, but the conditions are not limited thereto, and the conditions are different depending on the type of microorganisms to be introduced. can do. In the present invention, it is more preferable to carry out for 10 to 120 hours at a temperature of 30 to 70 ℃ that can most activate the proliferation of the Bacillus strain.

한편, 상기 유기물 분해조(300)에서 유기물 분해 과정을 거치는 동안, 상기 미생물에 의해 유기물이 분해되어 암모니아 성분의 유해가스를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 가스를 최종 분해산물인 물과 이산화탄소로 전환한 후 배출하기 위하여, 촉매 장치의 처리를 거쳐 배출시키는, 분해물 배출 단계(S140)가 진행된다. 이때 상기 촉매 장치는 암모니아 등의 유해 성분을 흡착하여 배출 시 발생하는 악취 등을 제거하는 역할을 한다. On the other hand, during the organic matter decomposition process in the organic matter decomposition tank 300, the organic matter is decomposed by the microorganism to generate harmful gas of ammonia component. Accordingly, in order to convert the gas into water and carbon dioxide, which are final decomposition products, and then discharge it, the decomposition product discharge step (S140) of discharging the gas through the treatment of the catalytic device proceeds. At this time, the catalyst device serves to remove odors generated during discharge by adsorbing harmful components such as ammonia.

도 3과 같이, 종래 하수 처리장에는 통상적으로 화학적 처리조(10), 호기조(20), 침전조(30), 농축조(40), 저류조(50) 및 탈수장치(60)를 기본 설비로 구축하고 있으며, 이들의 공정이 순차적으로 진행된다. As shown in FIG. 3, in a conventional sewage treatment plant, a chemical treatment tank 10, an aerobic tank 20, a settling tank 30, a concentration tank 40, a storage tank 50, and a dewatering device 60 are typically built as basic facilities. , These processes proceed sequentially.

각 공정에 대해 살펴보면, 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. 또한, 상기 호기조(20)에서 배출된 처리수를 침전조(30)시켜 처리한다. 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 슬러지를 의미한다. 또한, 상기 농축조(40)에서 배출된 처리수의 과다 유입을 조절하기 위해 저류조(50)에서 저류시킨다. Looking at each process, the aerobic tank 20 biologically treats the sewage sludge that has been chemically treated in the chemical treatment tank 10. This aerobic tank 20 is also referred to as an aeration tank, and when treating sewage by the activated sludge method, air (aeration) is supplied to treat organic matter using microorganisms. In addition, the treated water discharged from the aerobic tank 20 is treated by a settling tank 30. The aerobic tank 20 receives the returned sludge from the subsequent settling tank 30, and the remaining excess sludge is supplied to the thickening tank 40. Excess sludge refers to sewage sludge excluding return sludge used as nutrients (carbon components) necessary for maintaining the microbial ecosystem in the aerobic tank 20. In addition, in order to control the excessive inflow of the treated water discharged from the concentration tank 40, it is stored in the storage tank 50.

이와 같이, 종래 하수 슬러지가 화학적 처리조(10)로 유입되어 처리를 마친 후, 호기조(20), 침전조(30), 농축조(40) 및 저류조(50)로 이어 순차적인 처리가 진행되는 것과는 달리, 본 발명은 도 2와 같이, 이들 설비 중 화학적 처리조(10)에서 처리된 슬러지가 호기조(20), 침전조(30), 농축조(40) 및 저류조(50) 중 어느 한 공정에서 처리된 후, 탈수장치(60)를 거치지 않고, 유기성 슬러지 분리조(100)에 투입할 수 있다. As described above, unlike the conventional sewage sludge flowing into the chemical treatment tank 10 to complete the treatment, followed by the aerobic tank 20, the settling tank 30, the thickening tank 40, and the storage tank 50, followed by sequential treatment. , As shown in FIG. 2, after the sludge treated in the chemical treatment tank 10 among these facilities is treated in any one of the aerobic tank 20, the settling tank 30, the thickening tank 40, and the storage tank 50, , It can be put into the organic sludge separation tank 100 without going through the dewatering device 60.

따라서, 본 발명이 적용 가능한 시스템을 종전의 하수 처리장 설비에 연동하도록 설치하거나 병렬로 설치하면, 호기조(20)나 침전조(30), 농축조(40) 또는 저류조(50)에 후속으로 설치된 탈수장치(60)는 가동을 중단하거나 불필요하게 된다. 나아가 신규로 하수 처리장을 설치하는 경우라면 탈수장치(50)를 생략할 수 있게 된다. Therefore, if the system to which the present invention can be applied is installed to be linked to the existing sewage treatment plant facilities or installed in parallel, a dewatering device subsequently installed in the aerobic tank 20, the sedimentation tank 30, the thickening tank 40, or the storage tank 50 ( 60) shut down or become unnecessary. Furthermore, if a new sewage treatment plant is installed, the dewatering device 50 can be omitted.

즉, 종래 하수 처리장에서 발생되는 하수 슬러지를 기계적 공법으로 감량화하여도 슬러지 내 많은 수분을 포함하고 있기 때문에 추가의 열처리 및 건조, 소각 공정이 필요하나, 본 발명에 따르면 탈수 후 별도의 감량화 공정(기계적 탈수 및 열적 건조 등), 화학약품 또는 기능성 소재 사용에 따른 재활용(회수) 공정 및 매립 공정 등을 하나의 공정으로 대체하여 생략 가능하게 함으로써, 공정을 대폭 간소화시킬 수 있다.That is, even if the sewage sludge generated in the conventional sewage treatment plant is reduced by a mechanical method, additional heat treatment, drying, and incineration processes are required because it contains a lot of moisture in the sludge, but according to the present invention, a separate reduction process after dehydration (mechanical Dehydration and thermal drying, etc.), recycling (recovery) process and landfill process according to the use of chemicals or functional materials can be omitted by replacing them with one process, thereby greatly simplifying the process.

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.In the above, specific embodiments of the present invention have been described above. However, the spirit and scope of the present invention are not limited to these specific embodiments, but various modifications and variations are possible within the scope of not changing the gist of the present invention. You will understand when you grow up.

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, the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, and should be understood as illustrative and non-limiting in all respects, The invention is only defined by the scope of the claims.

10: 화학적 처리조 20: 호기조
30: 침전조 40: 농축조
50: 저류조 60: 탈수 장치
100: 유기성 슬러지 분리조 200: 용매 회수장치
300: 유기물 분해조 400: 촉매 장치
10: chemical treatment tank 20: aerobic tank
30: settling tank 40: concentration tank
50: storage tank 60: dewatering device
100: organic sludge separation tank 200: solvent recovery device
300: organic matter decomposition tank 400: catalyst device

Claims (15)

하수 또는 물 속에 비극성의 알케인(Alkane)계 용매를 투입하여, 상기 용매에 유기물을 부착시켜, 하수 또는 물 속에 존재하는 유기성 슬러지를 부상방식으로 최외각수와 분리하는, 유기성 슬러지 분리 단계(S110);
상기 분리된 유기성 슬러지로부터 유기물과 부착된 알케인계 용매를 회수하는, 용매 회수 단계(S120);
상기 용매가 회수되고 남은 유기물을 미생물로 발효 및 건조시키는, 유기물 분해 단계(S130) 및
상기 유기물 분해 단계(S130)에서 발생한 분해산물을 촉매 장치를 이용하여 최종분해산물인 물과 이산화탄소로 전환시킨 후 대기중으로 배출시키는, 분해물 배출 단계(S140)를 포함하고,
상기 유기물 분해 단계(S130)에서는 유기물에 바실러스 튜링겐시스(Bacilus thuringiensis) 균주를 투입하여, -1 내지 80 ℃ 온도에서 10 내지 120 시간 동안 발효 및 건조를 수행함으로써, 상기 유기물을 최종분해산물로 전환시키는 것을 특징으로 하는 하수 슬러지의 처리 방법.
Separating organic sludge from the outermost water in a floating method by introducing a non-polar alkane-based solvent into sewage or water, attaching organic matter to the solvent, and separating organic sludge existing in sewage or water from the outermost water (S110) );
A solvent recovery step (S120) of recovering an organic matter and an alkane-based solvent attached to the separated organic sludge;
The organic matter decomposition step (S130) of fermenting and drying the organic matter remaining after the solvent is recovered with microorganisms, and
Including a decomposition product discharging step (S140) of converting the decomposition product generated in the organic matter decomposition step (S130) into water and carbon dioxide as final decomposition products using a catalytic device and then discharging it to the atmosphere,
In the organic matter decomposition step (S130), a Bacilus thuringiensis strain is added to the organic matter, and fermentation and drying are performed at a temperature of -1 to 80° C. for 10 to 120 hours, thereby converting the organic matter into a final decomposition product. Treatment method of sewage sludge, characterized in that to let.
제1항에 있어서,
상기 유기성 슬러지 분리 단계(S110)에 투입되는 알케인계 용매는 화학식 CnH2n+2 에서 n=5~17 을 만족하는 것인, 하수 슬러지의 처리 방법.
The method of claim 1,
The organic sludge separation step (S110) is an alkanes-based solvent that satisfies n=5 to 17 in the formula C n H 2n+2, a method of treating sewage sludge.
제2항에 있어서,
상기 알케인계 용매는 n=5인 펜테인(n-pentane), 아이소펜테인(Isopentane), 네오펜탄(Neopentane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종인 것인, 하수 슬러지의 처리 방법.
The method of claim 2,
The alkanes-based solvent is any one selected from the group consisting of n=5 pentane, isopentane, neopentane, and mixtures thereof.
제1항에 있어서,
상기 용매 회수 단계(S120)는 탈액기를 이용하여 상기 유기물에 부착된 용매를 분리하는 것인, 하수 슬러지의 처리 방법.
The method of claim 1,
The solvent recovery step (S120) is to separate the solvent attached to the organic material using a dehydrator, a method of treating sewage sludge.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 알케인계 용매에 유기물을 흡착시켜, 하수 내 존재하는 유기물을 부상방식으로 최외각수와 분리하는 유기성 슬러지 분리조(100);
상기 분리된 유기성 슬러지 내 함유되어 있는 알케인계 용매를 회수하기 위한 용매 회수 장치(200);
상기 용매가 회수된 유기성 슬러지를 미생물로 처리하여 분해시키는 유기물 분해조(300); 및
상기 분해 후 발생된 분해물을 물과 이산화탄소로 전환시켜 대기 중으로 배출하기 위한 촉매 장치(400)를 포함하고,
상기 유기성 슬러지 분리조(100)에 투입되는 하수 슬러지는 하수 처리장에 순차적으로 설치되어 있는 화학적 처리조(10), 호기조(20), 침전조(30), 농축조(40), 저류조(50) 및 탈수장치(60) 중 상기 화학적 처리조(10)에서 처리된 후, 호기조(20), 침전조(30), 농축조(40), 저류조(50) 중 어느 한 공정을 거쳐 처리되고,
상기 유기물 분해조(300)에서는 분해조에 바실러스 튜링겐시스(Bacilus thuringiensis) 균주를 투입하여, -1 내지 80 ℃ 온도에서 10 내지 120 시간 동안 발효 및 건조를 수행함으로써, 상기 유기성 슬러지를 물과 이산화탄소로 전환시키는 것을 특징으로 하는 하수 슬러지의 처리 시스템.
An organic sludge separating tank 100 for adsorbing organic substances in an alkane-based solvent and separating organic substances present in sewage from the outermost water in a floating method;
A solvent recovery device 200 for recovering an alkane-based solvent contained in the separated organic sludge;
An organic material decomposition tank 300 for decomposing the organic sludge from which the solvent is recovered by treating it with microorganisms; And
A catalyst device 400 for converting the decomposition product generated after the decomposition into water and carbon dioxide and discharging it into the atmosphere,
Sewage sludge introduced into the organic sludge separation tank 100 is a chemical treatment tank 10, aerobic tank 20, a settling tank 30, a concentration tank 40, a storage tank 50 and dewatering which are sequentially installed in a sewage treatment plant. After being treated in the chemical treatment tank 10 of the apparatus 60, it is treated through any one of the aerobic tank 20, the precipitation tank 30, the concentration tank 40, and the storage tank 50,
In the organic matter decomposition tank 300, a Bacilus thuringiensis strain is added to the decomposition tank, and fermentation and drying are performed at a temperature of -1 to 80° C. for 10 to 120 hours, thereby converting the organic sludge into water and carbon dioxide. Sewage sludge treatment system, characterized in that the conversion.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 유기성 슬러지 분리조(100)에 투입되는 알케인계 용매는 화학식 CnH2n+2 에서 n=5~17 을 만족하는 것인, 하수 슬러지의 처리 시스템.
The method of claim 8,
The alkane-based solvent introduced into the organic sludge separation tank 100 satisfies n=5 to 17 in the formula C n H 2n+2, a sewage sludge treatment system.
제10항에 있어서,
상기 알케인계 용매는 화학식 CnH2n+2 에서 n=5인 펜테인(n-pentane), 아이소펜테인(Isopentane), 네오펜탄(Neopentane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종인 것인, 하수 슬러지의 처리 시스템.
The method of claim 10,
The alkanes-based solvent is any one selected from the group consisting of n=5 in the formula C n H 2n+2, pentane, isopentane, neopentane, and mixtures thereof. Phosphorus, sewage sludge treatment system.
제8항에 있어서,
상기 용매 회수 장치(200)는 상기 유기물에 흡착된 용매를 분리기 위하여 탈액기를 이용하여 용매를 회수하는 것인, 하수 슬러지의 처리 시스템.
The method of claim 8,
The solvent recovery device 200 is to recover the solvent by using a dehydrator to separate the solvent adsorbed on the organic matter, sewage sludge treatment system.
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