KR102345126B1 - equipment for sludge treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬러지 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기, 산업 폐수, 생활 하수 등을 포함하는 슬러지를 발효 및 건조시켜서 함수율을 감소시키고, 건조된 슬러지를 비료로 재활용할 수 있도록 하는 슬러지 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sludge treatment apparatus, and more particularly, fermenting and drying sludge containing food waste, industrial wastewater, domestic sewage, etc. to reduce the moisture content, and to recycle the dried sludge as fertilizer. It's about the device.
일반적으로 하수 처리 과정에서는 음식물 쓰레기 등에서 유래한 유기물 고형분이 많이 포함되어 있고, 이러한 고형분과 물이 혼합된 처리대상물을 슬러지라고 부른다. 하수 슬러지는 하수 처리 과정에서 물을 배출시킨 상태로 분리되는데, 이러한 탈수과정을 거친 후에도 함유율이 70~90%에 달하게 된다. 이러한 슬러지는 하수 처리 과정 뿐 아니라 축산분뇨 배출물, 산업폐기 배출물 등에서도 발생하여 처리에 어려움을 겪고 있다.In general, in a sewage treatment process, a large amount of organic solids derived from food waste are included, and the object to be treated in which these solids and water are mixed is called sludge. Sewage sludge is separated in a state of discharging water during the sewage treatment process, and even after this dewatering process, the content reaches 70-90%. Such sludge is generated not only in the sewage treatment process but also in livestock excreta and industrial waste, so it is difficult to treat.
슬러지는 탈수 과정을 겪은 후에도 함수율이 높고, 다양한 종류의 유기물을 포함하고 있기 때문에 쉽게 부패되고, 부패과정에서 주변에 악취를 풍기는 등 환경에 나쁜 영향을 미친다. 슬러지의 부패를 방지하기 위해 가장 간단히 사용될 수 있는 방법은 외부 에너지를 사용하여 슬러지를 건조시키는 방법이다. 이에 관한 선행문헌으로는 한국공개특허 제2017-0087013호가 있다. 상기 선행문헌은 슬러지와 오일을 1:0.5 내지 1:1.5의 질량비로 혼합하는 단계와, 상기 혼합물을 직렬방식의 다단의 증발기로 투입하여 스팀을 이용하여 수분을 감소시키는 단계와, 수분이 감소된 혼합물을 원심 분리하여 오일을 1차 분리하는 단계를 포함하며, 상기 다단의 증발기 중 적어도 하나는 감압상태로 운전되며, 선행 증발기의 운전온도는 후행 증발기 운전온도보다 낮고, 상기 오일의 끓는점은 상기 수분감소 단계에서 공급되는 스팀 온도보다 30℃ 내지 80℃ 높은 것을 특징으로 하는 슬러지 처리방법에 관하여 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌에 제시된 슬러지 처리방법은 슬러지 처리 과정에서 증발기 등의 동작에 과도한 외부 에너지가 포함되고, 이러한 외부 에너지의 사용과정에서 2차적인 환경오염이 발생할 수 있어서 바람직하지는 않다.Even after dehydration, sludge has a high water content and contains various kinds of organic matter, so it easily decomposes and has a bad effect on the environment, such as giving off a bad odor during the decay process. The simplest method to prevent sludge from decay is to use external energy to dry the sludge. As a prior literature on this, there is Korean Patent Application Laid-Open No. 2017-0087013. The prior literature discloses a step of mixing sludge and oil in a mass ratio of 1:0.5 to 1:1.5, and a step of reducing moisture by using steam by introducing the mixture into a series-type multi-stage evaporator; and centrifuging the mixture to first separate oil, wherein at least one of the multi-stage evaporators is operated under reduced pressure, the operating temperature of the preceding evaporator is lower than the operating temperature of the subsequent evaporator, and the boiling point of the oil is the moisture Disclosed is a sludge treatment method characterized in that 30 ° C. to 80 ° C. higher than the steam temperature supplied in the reduction step. However, the sludge treatment method presented in the prior literature is not preferable because excessive external energy is included in the operation of the evaporator in the sludge treatment process, and secondary environmental pollution may occur in the process of using such external energy.
슬러지를 처리하는 또 다른 방법은 발효 처리를 통해 슬러지에 포함된 유기물들을 분해하고 건조하는 방법이다. 발효 처리를 이용한 슬러지 처리 방법은 친환경적이고, 발효과정에서 미생물에 의해 분해된 산물을 비료 등으로 재활용할 수 있다는 장점을 가진다. 발효를 통해 슬러지를 처리하는 기술에 대한 선행문헌으로는 한국등록특허 제1803895호가 있다. 상기 선행문헌은 투입되는 슬러지를 발효할 수 있는 제1 슬러지 발효공간(112)이 형성된 제1 발효조(110), 상기 제1 발효조(110)의 하부에 구비되어 상기 제1 슬러지 발효공간(112)으로 공기를 공급하는 제1 하부 공기공급장치(120), 상기제1 발효조(110)의 상부에 구비되어 상기 제1 슬러지 발효공간(112)으로 공기를 공급하는 상부 공기공급장치(130) 및 상기 제1 발효조(110)의 중심부에 횡방향으로 설치되고, 중앙 공기공급장치(146, 148)가 구비되어, 상기 중앙 공기공급장치(146, 148)를 통해 상기 제1 슬러지 발효공간(112)으로 공기를 공급하며, 투입되는 슬러지를 교반시키는 제1 교반장치(140)를 포함하는 제1 발효장치(100); 및 상기 제1 발효장치(100)를 거친 슬러지가 투입되어 발효될 수 있는 제2 슬러지 발효공간(212)이 형성된 제2 발효조(210), 상기 제2 발효조(210)의 하부에 구비되어 상기 제2 슬러지 발효공간(212)으로 공기를 공급하는 제2하부 공기공급장치(220) 및 상기 제2 발효조(210)의 중심부에 횡방향으로 설치되고, 투입되는 슬러지를 교반시키는 제2 교반장치(240)를 포함하는 제2 발효장치(200);를 포함하는 슬러지 발효장치에 대하여 개시하고 있다. Another method for treating sludge is to decompose and dry organic matter contained in the sludge through fermentation. The sludge treatment method using fermentation treatment is environmentally friendly and has the advantage that the product decomposed by microorganisms in the fermentation process can be recycled as fertilizer or the like. As a prior document on a technology for treating sludge through fermentation, there is Korean Patent Registration No. 1803895. The prior literature discloses a first fermenter 110 in which a first sludge fermentation space 112 capable of fermenting the input sludge is formed, and is provided in the lower portion of the first fermenter 110 and the first sludge fermentation space 112. The first lower air supply device 120 for supplying air to the It is installed in the transverse direction at the center of the first fermenter 110 and provided with central air supply devices 146 and 148, to the first sludge fermentation space 112 through the central air supply devices 146 and 148. A
슬러지의 발효과정에서는 호기성 미생물이 이용되는 것이 일반적이고, 이러한 호기성 미생물에 의한 발효과정은 처리 대상물에 포함된 산소의 양에 의해 발효 속도 및 대사경로가 달라지게 된다. 그러나 상기 선행문헌인 한국등록특허 제1803895호에 개시된 슬러지 처리장치에는 슬러지에 용해되는 산소의 양을 정밀하게 제어할 수 없는 단점을 가지고 있다. 따라서 발효과정에서의 산소 용존량을 정밀하게 제어할 수 있는 슬러지 처리장치의 개발 필요성이 높다.In the fermentation process of sludge, aerobic microorganisms are generally used, and in the fermentation process by such aerobic microorganisms, the fermentation rate and metabolic pathway are changed by the amount of oxygen contained in the treatment object. However, the sludge treatment apparatus disclosed in Korea Patent Registration No. 1803895, which is the preceding document, has a disadvantage in that the amount of oxygen dissolved in the sludge cannot be precisely controlled. Therefore, there is a high need for the development of a sludge treatment device that can precisely control the amount of dissolved oxygen in the fermentation process.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 슬러지의 발효과정에서 호기성 미생물이 필요로 하는 산소의 양을 다양한 시간적 단계에서 제어할 수 있는 슬러지 처리장치를 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a sludge treatment apparatus capable of controlling the amount of oxygen required by aerobic microorganisms in various time steps in the fermentation process of the sludge.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 폐수 슬러지를 발효 및 건조시키기 위한 슬러지 처리장치로서, 슬러지를 일시 저장하는 슬러지 저장부와, 상기 슬러지 저장부에 슬러지를 공급받아 미생물로 발효시키는 슬러지 발효부와, 상기 슬러지 발효부에 투입되는 미생물을 저장하는 미생물 저장부와, 상기 슬러지 발효부에서 생성되는 스컴에서 냄새를 제거하기 위한 스컴 처리부와, 상기 슬러지 발효부에서 발효된 슬러지를 공급받아 수분을 제거하기 위한 건조부를 포함하고, 상기 슬러지 발효부는 발효가 진행되는 소정의 공간을 제공하는 발효탱크, 상기 발효탱크의 상부에 형성된 슬러지 투입관, 상기 발효탱크의 상부에 형성된 스컴 배출관, 상기 발효탱크의 하부에 형성된 하부 교반기, 상기 발효탱크의 하부에 형성된 공기 주입관 및 상기 발효탱크의 하부에 형성된 발효물 배출관을 포함하고, 상기 발효탱크의 측부에는 상기 공기 주입관에서 주입된 공기방울의 상승을 일시적으로 억제하기 위한 공기방울 유도판이 형성된 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 장치를 제공한다.The present invention provides a sludge treatment apparatus for fermenting and drying wastewater sludge in order to achieve the above object. , a microorganism storage unit for storing microorganisms input to the sludge fermentation unit, a scum treatment unit for removing odor from the scum generated in the sludge fermentation unit, and the sludge fermented in the sludge fermentation unit to receive and remove moisture for the sludge fermentation unit, a fermentation tank providing a predetermined space for fermentation, a sludge input pipe formed on the upper part of the fermentation tank, a scum discharge pipe formed on the upper part of the fermentation tank, and a lower part of the fermentation tank It includes a lower stirrer formed, an air injection tube formed in the lower portion of the fermentation tank, and a fermentation product discharge tube formed in the lower portion of the fermentation tank, and the side of the fermentation tank temporarily suppresses the rise of air bubbles injected from the air injection tube It provides a sludge treatment device, characterized in that the air bubble guide plate is formed for
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 발효탱크는 수평방향 단면이 직사각형이고, 상기 공기방울 유도판은 상기 발효탱크의 양측에서 하부 방향으로 기울어지면서 발효탱크의 중앙부로 연장된 복수개의 판으로 이루어질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fermentation tank has a rectangular cross section in the horizontal direction, and the bubble guide plate is inclined downward from both sides of the fermentation tank and may be made of a plurality of plates extending to the center of the fermentation tank. have.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 공기방울 유도판은 상부 방향으로 기울어지도록 기울기가 전환될 수 있도록 기울기가 제어될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the inclination of the air bubble guide plate can be controlled so that the inclination can be switched to be inclined in the upward direction.
본 발명이 또 다른 구현예에 따르면, 상기 발효탱크의 상부에 형성된 상부 교반기를 더 포함하고, 상기 하부 교반기는 발효탱크의 상부 방향으로 슬러지 처리액을 이동시키고, 상기 상부 교반기는 발효탱크의 하부 방향으로 슬러지 처리액을 이동시킬 수 있다.According to another embodiment of the present invention, it further comprises an upper stirrer formed on the upper portion of the fermentation tank, wherein the lower stirrer moves the sludge treatment liquid in the upper direction of the fermentation tank, and the upper stirrer is in the lower direction of the fermentation tank to move the sludge treatment liquid.
본 발명이 또 다른 구현예에 따르면, 상기 하부 교반기가 회전하는 동안에는 상기 공기방울 유도판이 아래쪽으로 기울어지고, 상기 상부 교반기가 회전하는 동안에는 상기 공기방울 유도판이 위쪽으로 기울어지도록 제어될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, while the lower stirrer rotates, the bubble guide plate is inclined downward, and while the upper stirrer rotates, the air bubble guide plate can be controlled to tilt upward.
본 발명의 슬러지 처리장치는 발효와 건조 단계를 순차적으로 적용하여 함유율이 최대 85%인 슬러지를 처리할 수 있고, 이 경우에 처리 후의 슬러지의 무게를 최초 대비 85%까지 감소시킬 수 있다.The sludge treatment apparatus of the present invention can treat sludge having a content rate of up to 85% by sequentially applying the fermentation and drying steps, and in this case, the weight of the sludge after treatment can be reduced by 85% compared to the original.
또 본 발명의 슬러지 처리장치는 발효탱크에 공기방울 유도판을 적용하여 슬러지 처리액에 분산되어 존재하는 공기방울의 체류 시간을 극대화할 수 있다.In addition, the sludge treatment apparatus of the present invention can maximize the residence time of the air bubbles dispersed in the sludge treatment liquid by applying an air bubble guide plate to the fermentation tank.
또 본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 공기방울 유도판은 기울기를 자유롭게 제어할 수 있으므로, 발효에 용존 산소량이 상대적으로 많이 요구되는 발효단계와 상대적으로 적게 요구되는 발효단계에서의 용존 산소량을 시계열적 범위에서 자유롭게 제어할 수 있다.In addition, since the bubble guide plate applied to the sludge treatment apparatus of the present invention can freely control the inclination, the amount of dissolved oxygen in the fermentation step requiring a relatively large amount of dissolved oxygen for fermentation and the fermentation step in which a relatively small amount of dissolved oxygen is required for fermentation are time-sequentially controlled. The range can be freely controlled.
또 본 발명의 슬러지 처리장치는 상부와 하부에 각각 교반기가 설치되어 있으므로, 상기 교반기의 작동 여부와 공기방울 유도판의 기울기 제어를 연동하여 발효 단계별로 용존 산소량의 변화를 유도할 수 있다.In addition, since the sludge treatment apparatus of the present invention has a stirrer installed at the upper and lower portions, respectively, it is possible to induce a change in the dissolved oxygen amount in each fermentation step by interlocking the operation of the stirrer and the inclination control of the bubble guide plate.
도 1은 본 발명의 슬러지 처리장치의 각 구성과 결합관계를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 발효탱크의 기본 구성을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 발효탱크에 설치되는 공기방울 유도판의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시한 슬러지 처리장치에서 공기방울 유도판의 기울기가 제어되는 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시한 공기방울 유도판의 제어방법에 의한 공기방울의 이동 경로를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 상부와 하부에 교반기가 설치된 발효탱크에서 교반기와 공기방울 유도판의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따라 공기방울 유도판이 발효탱크의 양측에서 서로 다른 기울기로 제어되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따라 공기방울 유도판이 나선형으로 설치된 발효탱크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 schematically shows each configuration and coupling relationship of the sludge treatment apparatus of the present invention.
Figure 2 shows the basic configuration of a fermentation tank applied to the sludge treatment apparatus of the present invention.
Figure 3 shows an embodiment of the bubble guide plate installed in the fermentation tank applied to the sludge treatment apparatus of the present invention.
4 shows an example in which the inclination of the air bubble guide plate is controlled in the sludge treatment apparatus shown in FIG.
Figure 5 schematically shows the movement path of the air bubble by the control method of the air bubble guide plate shown in FIG.
6 is a view for explaining a method of controlling the stirrer and the bubble guide plate in the fermentation tank installed with the agitator at the upper and lower parts.
7 is a view for explaining that the bubble guide plate is controlled at different inclinations from both sides of the fermentation tank according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the structure of a fermentation tank in which an air bubble guide plate is spirally installed according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 폐수 슬러지를 발효 및 건조시키기 위한 슬러지 처리장치로서, 슬러지를 일시 저장하는 슬러지 저장부와, 상기 슬러지 저장부에 슬러지를 공급받아 미생물로 발효시키는 슬러지 발효부와, 상기 슬러지 발효부에 투입되는 미생물을 저장하는 미생물 저장부와, 상기 슬러지 발효부에서 생성되는 스컴에서 냄새를 제거하기 위한 스컴 처리부와, 상기 슬러지 발효부에서 발효된 슬러지를 공급받아 수분을 제거하기 위한 건조부를 포함하고, 상기 슬러지 발효부는 발효가 진행되는 소정의 공간을 제공하는 발효탱크, 상기 발효탱크의 상부에 형성된 슬러지 투입관, 상기 발효탱크의 상부에 형성된 스컴 배출관, 상기 발효탱크의 하부에 형성된 하부 교반기, 상기 발효탱크의 하부에 형성된 공기 주입관 및 상기 발효탱크의 하부에 형성된 발효물 배출관을 포함하고, 상기 발효탱크의 측부에는 상기 공기 주입관에서 주입된 공기방울의 상승을 일시적으로 억제하기 위한 공기방울 유도판이 형성된 것을 특징으로 한다.The present invention is a sludge treatment device for fermenting and drying wastewater sludge, a sludge storage unit for temporarily storing the sludge, a sludge fermentation unit receiving sludge supplied to the sludge storage unit and fermenting it with microorganisms, and input to the sludge fermentation unit A microbial storage unit for storing microorganisms to be used, a scum processing unit for removing odor from the scum generated in the sludge fermentation unit, and a drying unit for receiving the sludge fermented by the sludge fermentation unit and removing moisture, wherein the The sludge fermentation unit includes a fermentation tank providing a predetermined space for fermentation, a sludge input tube formed on the upper portion of the fermentation tank, a scum discharge tube formed on the upper portion of the fermentation tank, a lower stirrer formed on the lower portion of the fermentation tank, and the fermentation tank It includes an air injection tube formed in the lower part of the fermentation tank and a fermentation product discharge tube formed in the lower portion of the fermentation tank, and an air bubble guide plate is formed on the side of the fermentation tank to temporarily suppress the rise of air bubbles injected from the air injection tube. characterized in that
본 발명의 슬러지 처리장치는 슬러지를 호기성 미생물로 발효시키고 건조시켜 처리하는 것을 특징으로 한다. 이때 호기성 미생물에 의한 발효과정은 슬러지 처리액에 포함된 용존 산소량에 발효속도와 대사경로가 영향을 받게 된다. 따라서 효율적이고 빠른 발효의 진행을 위해서는 발효 과정에서 슬러지 처리액에 포함되는 용존 산소량을 넓은 범위에서 빠르게 제어할 필요성이 있고, 이 경우 발효의 속도를 크게 증가시킬 수 있다.The sludge treatment apparatus of the present invention is characterized in that the sludge is fermented with an aerobic microorganism, dried, and treated. At this time, in the fermentation process by aerobic microorganisms, the fermentation rate and metabolic pathway are affected by the amount of dissolved oxygen contained in the sludge treatment liquid. Therefore, for efficient and fast fermentation, it is necessary to quickly control the amount of dissolved oxygen contained in the sludge treatment liquid in a wide range during the fermentation process, and in this case, it is possible to significantly increase the fermentation rate.
본 발명의 슬러지 처리장치는 발효탱크 내부의 슬러지 처리액에 주입되는 공기방울이 용액에 잔존하는 시간을 제어하기 위하여 다양한 구조의 공기방울 유도판을 적용하고 교반기의 작동과 공기방울 유도판의 기울기를 연동하여 제어할 수 있는 특징을 가지고 있다.The sludge treatment apparatus of the present invention applies an air bubble guide plate of various structures to control the time that air bubbles injected into the sludge treatment liquid inside the fermentation tank remain in the solution, and interlocks the operation of the stirrer and the inclination of the air bubble guide plate It has controllable features.
아래에서 도면을 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 슬러지 처리장치의 각 구성과 결합관계를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 슬러지 처리장치(100)는 슬러지 저장부(10), 슬러지 발효부(20), 미생물 저장부(30), 건조부(40), 스컴 처리부(50) 및 비료화 처리부(60)를 포함한다. 슬러지 저장부(10)는 다양한 유기물이 포함된 슬러지를 공급받아서 슬러지 발효부(20)로 공급하기 위하여 임시적으로 슬러지를 저장하는 수단이다. 슬러지 저장부에는 슬러지 유입부와 배출부를 포함하고 있고, 슬러지 발효부(20)와는 밸브를 포함하는 연결관으로 결합될 수 있다. 슬러지 발효부(20)는 미생물로 슬러지를 발효시키는 공간을 제공하고, 미생물 저장부(30)와는 밸브 및 연결관을 통해 연결되고, 밸브의 제어에 의하여 필요한 시기에 미생물 저장부(30)에 저장된 미생물을 슬러지 발효부(20)로 주입할 수 있다. 건조부(40)는 슬러지 발효부(20)에서 발효가 완료된 슬러지를 제공받아서 히터를 이용하여 남은 수분을 제거하는 수단이고, 건조부와 슬러지 발효부는 밸브와 연결관으로 연결된다. 스컴 처리부(50)는 발효과정에서 발생하는 스컴과 건조과정에서 발생하는 악취성 가스를 제거하여 외부로 배출하는 수단으로서, 소각을 위한 화염 또는 화학적 분해를 위한 오존 처리 수단 등을 포함할 수 있다. 스컴 처리부(50)는 슬러지 발효부(20) 및 건조부(40)와 연결될 수 있다.1 schematically shows each configuration and coupling relationship of the sludge treatment apparatus of the present invention. 1, the
아래에서는 본 발명의 특징적 구성을 포함하는 슬러지 발효부에 관한 구성과 효과를 보다 상세히 설명한다.Below, the configuration and effects of the sludge fermentation unit including the characteristic configuration of the present invention will be described in more detail.
도 2는 본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 발효탱크의 기본 구성을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 슬러지 발효장치(200)는 발효탱크(201), 상기 발효탱크의 내부 온도를 제어하기 위한 히터(202), 상기 발효탱크에 슬러지를 주입하기 위한 슬러지 투입관(203), 상기 발효탱크의 하부에 설치된 하부 교반기(204), 상기 발효탱크에 저장된 슬러지 처리액에 공기를 주입하기 위하여 하부에 설치된 공기 주입관(205), 발효가 완료된 슬러지를 외부로 배출하기 위한 발효물 배출관(206), 발효과정에서 발생하는 스컴을 외부로 배출하기 위한 스컴 배출관(207)을 포함한다. 슬러지 투입관(203), 스컴 배출관(207), 발효물 배출관(206) 및 공기 주입관(205)과 발효탱크 사이에는 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브(V1 ~ V5)가 설치되어 있다.Figure 2 shows the basic configuration of a fermentation tank applied to the sludge treatment apparatus of the present invention. 2, the
발효탱크(201)는 슬러지가 저장되고 발효가 진행되는 공간을 제공하고, 발효가 진행되는 동안 내부 공간에는 슬러지 처리액이 소정의 높이를 가지고 저장된다. 히터(202)는 발효탱크에 저장된 슬러지 처리액의 온도를 발효에 적당한 온도로 제어하기 위한 수단으로서 스팀이나 소형 열매체유를 이용하는 가열수단일 수 있고, 필요한 경우 단계적 또는 연속적으로 온도의 변화를 제어할 수 있다. 도면에서는 히터를 발효탱크의 측부에 도시하였지만, 히터는 발효탱크의 측부 또는 하부에 설치될 수 있고, 복수개로 구성될 수 있다. 하부 교반기(204)는 슬러지 처리액을 교반하여 미생물과 공기방울이 균일하게 섞이도록 하는 기능을 하고, 교반기는 모터와 감속기 같은 회전유도 수단과 유체 내부에서 회전하여 유체의 흐름을 유도하는 회전날개를 포함한다. 이때 회전날개는 유체를 회전축과 수직방향으로 밀어내기 위한 힘과 회전축과 평행한 방향으로 밀어내기 위한 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조는 일반적인 선풍기 날개와 같은 구조일 수 있고, 날개가 회전축 방향으로 소정의 각도로 기울어진 구조일 수 있으며, 이 경우에 교반기는 회전축을 중심으로 방사선 방향으로 유체를 밀어낼 수 있다. 공기 주입관(205)은 발효탱크 내부에 저장된 슬러지 처리액(300)으로 공기방울을 주입하기 위한 수단으로서, 에어 컴프레서와 같은 기체 압축수단과, 공기가 잘게 부서진 상태로 주입되게 하기 위한 버블러 또는 이젝터와 같은 추가적인 구성을 포함할 수 있다. The
도 3은 본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 발효탱크에 설치되는 공기방울 유도판의 일 구현예를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 슬러지 발효장치(100)는 도 2에 도시된 구성을 모두 포함하고, 추가로 공기방울 유도판(211a, 211b)을 더 포함한다. 이때 발효탱크는 수평방향 단면이 직사각형인 직육면체 형상의 벽을 포함한다. 발효탱크의 양측 벽에는 공기방울 유도판(211a, 211b)이 발효탱크의 하부 방향으로 기울어지면서 발효탱크의 중앙부로 연장되어 있다. 이렇게 기울어져 설치된 공기방울 유도판(211a, 211b)은 공기방울이 공기방울 유도판과 발효탱크 벽 사이에서 일정 시간 동안 머물도록 하여 슬러지 처리액(300)에 산소가 용해되는 시간을 증가시키는 기능을 하게 된다. 이때, 공기방울 유도판(211a, 211b)은 기울기가 아래쪽으로 기울어진 형태로 설치될 수 있지만, 발효탱크 측벽과 공기방울 유도판(211a, 211b) 사이에 형성된 경첩과 구동부에 의해 기울기를 반전시킬 수 있다. 발효탱크 측벽과 공기 방울 유도판 사이에는 아래쪽으로 고분자 필름을 부착하여 공기방울이 그 사이로 통과하는 것을 방지할 수 있다. 공기방울 유도판은 발효탱크의 폭 대비 0.1 내지 0.3배의 길이로 중앙부 방향으로 연장될 수 있고, 공기방울 유도판의 기울기 조절은 수평을 기준으로 -30도에서 +30도의 범위로 제어될 수 있다. 공기방울 유도판의 연장방향 길이와 기울기 각도는 교반되는 슬러지 처리액의 교반 효율성과 공기방울이 벽과 공기방울 유도판 사이에 일시적으로 머무르는 시간을 고려한 수치범위이다. 하부 교반기(204)는 발효탱크(201)의 하부 중앙부에 설치되고, 공기 주입관(208a, 208b)은 상기 하부 교반기(204)의 양측으로 대칭된 위치에 형성되어 있다. 공기 주입관(208a, 208b)은 밸브(V5)를 통해 에어 컴프레서(220)로 연결된다. Figure 3 shows an embodiment of the bubble guide plate installed in the fermentation tank applied to the sludge treatment apparatus of the present invention. Referring to FIG. 3 , the
도 4는 도 3에 도시한 슬러지 처리장치에서 공기방울 유도판의 기울기가 제어되는 일 예를 도시한 것이다. 도 4의 (가)를 참조하면, 공기방울 유도판(211a, 211b)은 양측에서 아래쪽으로 기울어진 형태로 제어될 수 있고, (나)를 참조하면 공기방울 유도판(211a, 211b)은 양측에서 동시에 위쪽으로 기울어진 형태로 제어될 수 있다. 이와 같이 공기방울 유도판의 기울기를 제어하는 것은 슬러지 처리액에 공급되는 공기방울이 처리액 내부에서 머무는 시간을 단계적으로 조절하기 위함이고, 양측의 공기방울 유도판은 동일한 시간대에 동일한 기울기를 가지도록 제어될 수 있다.4 shows an example in which the inclination of the air bubble guide plate is controlled in the sludge treatment apparatus shown in FIG. Referring to (a) of Figure 4, the air bubble guide plates (211a, 211b) can be controlled in a downwardly inclined form from both sides, referring to (b), the air bubble guide plates (211a, 211b) are both sides At the same time, it can be controlled in an upwardly inclined form. Controlling the inclination of the bubble guide plate in this way is to step-by-step control of the time the air bubbles supplied to the sludge treatment liquid stay inside the treatment liquid, and the air bubble guide plates on both sides are controlled to have the same inclination at the same time period. can be
도 5는 도 4에 도시한 공기방울 유도판의 제어방법에 의한 공기방울의 이동 경로를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 5의 (가)를 참조하면, 공기방울 유도판(211a, 211b)이 모두 아래쪽으로 기울어진 상태에서 하부 교반기(204)가 회전하면 공기 주입관(208a, 208b)로 주입된 공기방울은 발효탱크(201)의 중앙 하부에서 방사상으로 위쪽으로 분산되어 이동한다. 위쪽으로 상승한 유체의 흐름은 발효탱크의 측부에서 아래쪽을 하강하는 반대 흐름을 형성하며 공기방울 유도판 주변에는 와류가 형성되기도 하지만, 도면에서는 주요한 흐름만을 화살표로 도시하였다. 이때, 공기방울 유도판(211a, 211b)의 하부로 공기방울이 유입되고, 유입된 공기방울은 부력에 의해 상승하여 공기방울 유도판과 발효탱크 벽면 사이의 공간에 갇혀 머무르게 된다(검은색 공기방울로 표시함). 이와 같이 상기 공간에 머물게 되는 공기방울은 슬러지 처리액에 용해되는 시간이 확보되어서 용존 산소량을 증가시킬 수 있다. 이어서, 도 5의 (나)를 참조하면, 하부 교반기(204)가 작동하는 동안에 공기방울 유도판(211a, 211b)이 위쪽으로 기울어진 형태로 위치가 제어되면 공기방울 유도판과 발효탱크 사이의 공간에 머무르던 공기방울은 부력과 유체흐름을 따라 상승하면서 수면 위로 방출된다. 이와 같이 교반이 이루어지는 동안에 공기방울 유도판을 주기적으로 상승 및 하강시키는 것은 공기방울이 슬러지 처리액 내부에 지나치게 오랫동안 머무르는 것을 방지하는 기능을 한다. 동일한 영역에 공기방울이 지나치게 오랫동안 머무르면 주변 영역의 슬러지 처리액에서 이루어지는 산소의 용해가 포화되기 때문에, 주기적으로 공기방울의 위치를 변화시키는 것이 유리하다. 도 5에서 설명한 발효탱크의 발효 유도 과정은 "슬러지 처리액의 공급 - 히터의 작동 - 하부 교반기의 작동 중 공기방울 유도판의 상승과 하강 반복"의 과정으로 이루어질 수 있다. 공기방울 유도판의 상승과 하강 주기는 15 ~ 30초 간격인 것이 바람직하다. 주기가 이보다 짧으면 공기방울 유도판의 잦은 작동에 의해 장비의 내구성이 나빠지고, 이보다 길면 공기방울 유도판에 의한 공기방울 머무름 효과가 지나치게 낮아진다.Figure 5 schematically shows the movement path of the air bubble by the control method of the air bubble guide plate shown in FIG. Referring to (a) of Figure 5, when the
본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 발효탱크에는 하부 교반기와 함께 상부 교반기를 추가로 설치하는 것이 가능하다. 상부 교반기는 슬러지 처리액의 교반이 상부와 하부에서 함께(또는 단계적으로) 이루어지도록 하는 기능과 함께 공기방울의 이동경로를 보다 효율적으로 제어할 수 있는 기능을 한다. It is possible to additionally install an upper stirrer together with a lower stirrer in the fermentation tank applied to the sludge treatment apparatus of the present invention. The upper agitator functions to more effectively control the movement path of the air bubbles together with the function of allowing the agitation of the sludge treatment liquid to be performed together (or in stages) at the upper and lower portions.
도 6은 상부와 하부에 교반기가 설치된 발효탱크에서 교반기와 공기방울 유도판의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (가)를 참조하면, 상부 교반기(204')가 작동하면(이때 하부 교반기는 작동하지 않음) 슬러지 처리액(300)에 형성되는 유체의 흐름은 아래쪽으로 방사상으로 형성되고, 아래쪽으로 내려온 유체는 발효탱크의 측부 방향으로 상승하면서 국부적인 와류가 형성된다. 다만, 도면에서는 반대방향의 유체 흐름과 와류에 대한 화살표 표시를 생략하였다. 상부 교반기(204')가 작동하는 동안 공기방울 유도판(211a, 211b)은 모두 아래쪽으로 기울어진 형태를 유지하고, 이때 공기 주입관(208a, 208b)을 통해 주입된 공기방울은 발효탱크의 중앙부의 유체흐름과 반대 흐름을 통해 발효탱크 측부로 이동한다. 이와 같이 이동된 공기방울들은 공기방울 유도판 하부의 경사를 따라 공기방울 유도판과 발효탱크 측벽 사이의 공간으로 유입되고, 유입된 공기는 부력에 의해 상승하면서 위쪽으로 막힌 공간에서 공기방울이 일정시간 동안 머물게 된다(검은색 공기방울로 표시함). 이어서, 도 6의 (나)를 참조하면, 상부 교반기(204')의 작동이 멈추면 하부 교반기(204)의 작동이 시작되고, 이때 공기방울 유도판(211a, 211b)이 상승한다. 이때, 하부 교반기(204)의 작동에 의해 발효탱크 중앙부에는 상승하는 흐름이 발생하고 이 흐름을 따라 막힌 공간에 머물던 공기방울이 위쪽으로 상승할 수 있다. 이와 같이 상부 교반기와 하부 교반기를 함께 이용하고, 교반기의 작동에 따라 공기방울 유도판의 기울기를 함께 제어하면 공기방울이 슬러지 처리액 내부에 머무는 시간을 보다 효과적으로 제어할 수 있고, 효율적인 발효를 유도할 수 있다. 공기방울 유도판의 상승과 하강 주기는 15 ~ 30초 간격인 것이 바람직하다. 주기가 이보다 짧으면 공기방울 유도판의 잦은 작동에 의해 장비의 내구성이 나빠지고, 이보다 길면 공기방울 유도판에 의한 공기방울 머무름 효과가 지나치게 낮아진다.6 is a view for explaining a control method of the stirrer and the bubble guide plate in the fermentation tank installed with the agitator at the upper and lower parts. Referring to FIG. 6(A), when the upper agitator 204' operates (at this time, the lower agitator does not operate), the flow of the fluid formed in the
본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 발효탱크는 서로 다른 방향의 기울기로 제어되는 공기방울 유도판을 포함할 수도 있다. 이와 같이 공기방울 유도판이 서로 다른 방향이 기울기로 제어되는 경우에는 2개의 공기 주입관(208a, 208b)이 교번하여 작동하도록 하는 것이 유리하다. The fermentation tank applied to the sludge treatment apparatus of the present invention may include an air bubble guide plate that is controlled with inclinations in different directions. In this way, when the air bubble guide plate is controlled in different directions with a slope, it is advantageous to alternately operate the two
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따라 공기방울 유도판의 발효탱크의 양측에서 서로 다른 기울기로 제어되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (가)를 참조하면, 왼쪽의 공기방울 유도판(211b)이 아래쪽으로 기울어지고 오른쪽의 공기방울 유도판(211a)이 위쪽으로 기울어지게 제어된 상태에서는 왼쪽의 공기 주입관(208b)을 통해 공기를 주입하고 오른쪽의 공기 주입관(208a)은 닫힌 상태를 유지할 수 있다. 이렇게 제어하기 위해서는 각각의 공기 주입관에 별도의 밸브를 설치하고 제어할 필요성이 있다. 이 상태에서는 공기방울이 상대적으로 발효탱크의 왼쪽에 많이 분포하게 되고 아래쪽으로 경사진 공기방울 유도판의 하부에 효과적으로 머물 수 있다. 도 7의 (나)를 참조하면, 왼쪽의 공기 주입관(208b)이 닫히고 오른쪽의 공기 주입관(208a)이 열린 상태로 변화되면, 왼쪽의 공기방울 유도판(211b)이 상승하고 오른쪽의 공기방울 유도판(211a)이 하강하게 된다. 발효가 진행되는 동안에 (가)와 (나)의 상태로 지속적으로 변화될 수 있다. 공기방울 유도판의 상승과 하강 주기는 30 ~ 1분 간격인 것이 바람직하다. 주기가 이보다 길거나 짧으면 와류의 형성으로 좌우 공기방울 유도판 영역에 공기방울이 머무는 효과가 지나치게 적어질 수 있다.7 is a view for explaining that the control at different inclination from both sides of the fermentation tank of the bubble guide plate according to an embodiment of the present invention. Referring to (a) of Figure 7, the left air bubble guide plate (211b) is inclined downward and in the state in which the right air bubble guide plate (211a) is controlled to tilt upward, the left air injection pipe (208b) Air is injected through and the
본 발명의 슬러지 처리장치에 적용되는 발효탱크에는 나선형 방향으로 형성된 공기방울 유도판을 적용하는 것이 가능하다. 이를 위해서 발효탱크는 수직방향 단면이 원형일 수 있고, 공기방울 유도판은 발효탱크의 측면에서 중앙부 방향으로 소정의 폭을 가지면서 연장되고, 공기방울 유도판은 원기둥 형태인 발효탱크 측면을 따라 나선형으로 위쪽으로 연장될 수 있다. 이때 공기방울 유도판은 아래쪽을 기울어진 형태로 설치될 수 있다. 아래에서 도 7과 도 8을 이용하여 이를 보다 상세히 설명한다.It is possible to apply an air bubble guide plate formed in a spiral direction to the fermentation tank applied to the sludge treatment apparatus of the present invention. To this end, the fermentation tank may have a circular cross section in the vertical direction, the bubble guide plate extends from the side of the fermentation tank to the central part while having a predetermined width, and the bubble guide plate spirals along the side of the fermentation tank in the form of a column can be extended upwards. At this time, the air bubble guide plate may be installed in a downwardly inclined form. Hereinafter, this will be described in more detail with reference to FIGS. 7 and 8 .
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따라 공기방울 유도판이 나선형으로 설치된 발효탱크의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 (나)를 참조하면, 발효탱크(201)는 원기둥 형태를 가지고, 측벽을 따라 나선형으로 공기방울 유도판(211c')이 형성되어 있다. 나선형 형태의 공기방울 유도판(211c')은 공기방울의 부력에 의해 상승하는 동안에 발효탱크의 측벽에 인접한 영역에서 나선형으로 이동하도록 하여 슬러지 처리액에 산소가 효율적으로 용해되도록 하는 기능을 한다. 도 8의 (가)를 참조하면, 공기방울 유도판(211c)은 아래쪽으로 기울어지면서 발효탱크의 중앙부 방향으로 연장된다. 이러한 공기방울 유도판의 기울기는 공기방울이 발효탱크 벽에 인접한 영역에서 구속되어 나선형으로 이동하는 것을 돕기 위함이다. 이때, 공기방울 유도판이 발효탱크의 중앙부 방향으로 연장되는 길이는 발효탱크 지름의 0.1 내지 0.3배일 수 있다. 이러한 구조의 공기방울 유도판은 기울기의 변화를 제어할 필요성이 없다는 장점을 가질 수 있다.8 is a view for explaining the structure of a fermentation tank in which an air bubble guide plate is spirally installed according to an embodiment of the present invention. Referring to (b) of Figure 8, the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 일 구현예를 이용하여 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명된 구현예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 구현예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The above description describes the technical idea of the present invention using one embodiment, and various modifications and variations are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 슬러지 처리장치 10: 슬러지 저장부
20: 슬러지 발효부 30: 미생물 저장부
40: 건조부 50: 스컴 처리부
60: 비료화 처리부
200: 슬러지 발효장치 201: 발효탱크
202: 히터 203: 슬러지 투입관
204: 하부 교반기 204': 상부 교반기
205: 공기 주입관 206: 발효물 배출관
207: 스컴 배출관 208a, 208b: 공기 주입관
211a, 211b, 211c, 211c': 공기방울 유도판
220: 에어 컴프레서 300: 슬러지 처리액
400: 공기방울 V1~V5: 밸브100: sludge treatment device 10: sludge storage unit
20: sludge fermentation unit 30: microorganism storage unit
40: drying unit 50: scum processing unit
60: fertilizer treatment unit
200: sludge fermentation device 201: fermentation tank
202: heater 203: sludge inlet pipe
204: lower stirrer 204': upper stirrer
205: air injection pipe 206: fermentation product discharge pipe
207:
211a, 211b, 211c, 211c': air bubble guide plate
220: air compressor 300: sludge treatment liquid
400: air bubble V1 to V5: valve
Claims (5)
슬러지를 일시 저장하는 슬러지 저장부;
상기 슬러지 저장부에 슬러지를 공급받아 미생물로 발효시키는 슬러지 발효부;
상기 슬러지 발효부에 투입되는 미생물을 저장하는 미생물 저장부;
상기 슬러지 발효부에서 발효된 슬러지를 공급받아 수분을 제거하기 위한 건조부; 및
상기 슬러지 발효부에서 생성되는 스컴과 상기 건조부에서 발생하는 악취성 가스를 제거하는 스컴 처리부를 포함하고,
상기 슬러지 발효부는 발효가 진행되는 소정의 공간을 제공하는 발효탱크, 상기 발효탱크의 상부에 형성된 슬러지 투입관, 상기 발효탱크의 상부에 형성된 스컴 배출관, 상기 발효탱크의 하부에 형성된 하부 교반기, 상기 발효탱크의 하부에 형성된 공기 주입관 및 상기 발효탱크의 하부에 형성된 발효물 배출관을 포함하고,
상기 발효탱크의 측부에는 상기 공기 주입관에서 주입된 공기방울의 상승을 일시적으로 억제하기 위한 공기방울 유도판이 형성되고,
상기 발효탱크는 수평방향 단면이 직사각형이고,
상기 공기방울 유도판은 상기 발효탱크의 양측에서 하부 방향으로 기울어지면서 발효탱크의 중앙부로 연장된 복수개의 판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬러지 처리 장치.A sludge treatment apparatus for fermenting and drying wastewater sludge,
a sludge storage unit for temporarily storing the sludge;
a sludge fermentation unit that receives the sludge from the sludge storage unit and ferments it with microorganisms;
a microorganism storage unit for storing microorganisms input to the sludge fermentation unit;
a drying unit for receiving the fermented sludge from the sludge fermentation unit and removing moisture; and
A scum processing unit for removing scum generated in the sludge fermentation unit and odorous gas generated in the drying unit,
The sludge fermentation unit includes a fermentation tank providing a predetermined space for fermentation, a sludge input tube formed on the upper portion of the fermentation tank, a scum discharge tube formed on the upper portion of the fermentation tank, a lower stirrer formed on the lower portion of the fermentation tank, and the fermentation Comprising an air inlet pipe formed in the lower part of the tank and a fermentation product outlet pipe formed in the lower part of the fermentation tank,
An air bubble guide plate for temporarily suppressing the rise of air bubbles injected from the air injection pipe is formed on the side of the fermentation tank,
The fermentation tank has a rectangular cross section in the horizontal direction,
The bubble guide plate is a sludge treatment device, characterized in that consisting of a plurality of plates extending toward the center of the fermentation tank while inclined downward from both sides of the fermentation tank.
상기 공기방울 유도판은 상부 방향으로 기울어지도록 기울기가 전환될 수 있도록 기울기가 제어되는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리장치.The method of claim 1,
The air bubble guide plate is a sludge treatment apparatus, characterized in that the inclination is controlled so that the inclination can be converted to incline in the upward direction.
상기 발효탱크의 상부에 형성된 상부 교반기를 더 포함하고,
상기 하부 교반기는 발효탱크의 상부 방향으로 슬러지 처리액을 이동시키고, 상기 상부 교반기는 발효탱크의 하부 방향으로 슬러지 처리액을 이동시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리장치.4. The method of claim 3,
Further comprising an upper stirrer formed on the upper portion of the fermentation tank,
The lower agitator moves the sludge treatment liquid in the upper direction of the fermentation tank, and the upper stirrer moves the sludge treatment liquid in the lower direction of the fermentation tank.
상기 하부 교반기가 회전하는 동안에는 상기 공기방울 유도판이 아래쪽으로 기울어지고, 상기 상부 교반기가 회전하는 동안에는 상기 공기방울 유도판이 위쪽으로 기울어지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 슬러지 처리장치.5. The method of claim 4,
While the lower agitator rotates, the bubble guide plate tilts downward, and while the upper stirrer rotates, the air bubble guide plate is controlled to tilt upward.
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