KR20010067402A

KR20010067402A - 고온에서 호기적으로 분해된 생고체를 컨디셔닝 및탈수시키는 방법

Info

Publication number: KR20010067402A
Application number: KR1020000077801A
Authority: KR
Inventors: 머씨수드히르엔.; 홀브룩알.데이비드; 노박존티.; 홍순난
Original assignee: 추후제출; 크루거 인코포레이티드
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2001-07-12
Also published as: GB2360767B; GB0029654D0; IL139712A0; US6685834B1; GB2360767A; AU7162300A

Abstract

본 발명은, 탈수시키기 이전에 철 또는 알루미늄 염의 형태의 양이온 금속과 양이온성 중합체를 슬러지와 혼합하여 슬러지를 처리하는 방법에 관한 것이다. 철 또는 알루미늄 염을 첨가함으로써, 허용가능한 정도의 탈수에 필요한 중합체의 양이 크게 감소되어, 탈수 공정에 드는 비용이 크게 감소된다. 본 발명의 방법은, 양이온 금속과 중합체가 첨가되기 이전에 분해된 슬러지를 메조필 통기 공정을 거치게 함으로써 더 강화된다.

Description

고온에서 호기적으로 분해된 생고체를 컨디셔닝 및 탈수시키는 방법 {METHOD FOR CONDITIONING AND DEWATERING THERMOPHILIC AEROBICALLY DIGESTED BIOSOLIDS}

본 발명은 폐수(wastewater) 처리 시스템에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 본 발명은, 슬러지의 탈수 효율을 향상시키고, 경제적으로 운송가능한 비교적 깨끗한 탈수된 슬러지를 생산하기 위해, 분해된 슬러지 (digested sludge)를 예비 처리하는 공정을 포함하는 방법에 관한 것이다.

활성 슬러지 시스템(activated sludge system)은, 특정의 질소- 및 인-함유 화합물의 농도를 크게 감소시키고 폐수 내의 BOD 값을 일반적으로 줄이기 위해, 폐수 처리에 있어서 전세계적으로 널리 사용되고 있다 {참조: 미합중국 특허 Re.32,429 및 4,874,519 - 본 출원서에서는 이들의 개시 내용을 참조한 것으로 표시되어 있음}.

여기에서 언급하고 있는 유형의 활성 슬러지 시스템에서는, 가공하지않은(raw) 폐수 유입물 스트림을 수용한 후 일련의 처리 단계들을 통상적으로 거치게 된다. 대개, 이러한 처리 단계는 호기성, 혐기성 및/또는 저산소 (anoxic) 상태에서 이루어지는 공정들을 포함한다. 이러한 처리 단계가 종료하게 되면, 처리된 폐수 스트림은 최종 말단 청정기(clarifier) 단계로 보내지는 데, 이 단계에서는 잔류하는 고체 슬러지 입자 물질이 폐수와 물리적으로 분리되어 제거된다. 이렇게 얻은 정제 유출물은 호수 또는 개울로 방출되고, 상기 최종 청정기에 의해 분리된 슬러지의 일부분은 활성 슬러지 시스템의 헤드(head) 부위로 복귀되어 재활용된다. 대개, "쓰레기 활성-슬러지 (waste activated sludge, WAS)"로 종종 일컬어지는 잔류 또는 비-재활용 슬러지 부분은 영농 자원 (예를 들면, 비료 또는 객토제) 으로서 상기 최종 청정기로부터 배출된다.

그러나, 영농 비료로 방출되기 이전에 우선적으로, 상기 폐수 처리 공정에서 생성되는 WAS 및 기타의 슬러지로부터 모든 오염 물질은 제거되거나 분리되어야 한다. 따라서, 통상의 활성 슬러지 시스템 또는 공정에서는, 상기한 쓰레기 물질 스트림의 WAS 성분 및 기타의 슬러지가 분해기 (digester)로 보내지는 데, 이 분해기에서 다양한 병원체 및 유기물질 또는 휘발성 성분을 제거함으로써 슬러지가 추가로 처리 및 세척된다.

특히, 상기한 분해 공정에서는, 상기한 처리 공정을 사용하여 다양한 수준의 위생 상태가 얻어진다. 예를 들면, 소정의 폐수 처리 시설에서는, 슬러지 생성물이 농토 또는 위생적인 대지에 방출될 수 있기 때문에, 수득되는 슬러지 생성물은 매우 청결하여야 한다. 이렇게 분해된 슬러지 물질은 종종 A 등급의 슬러지라고불리어진다. 반면, A 등급의 슬러지 보다는 덜 깨끗한 기타의 슬러지도 있다는 것을 명심해야 한다. 최근에 널리 사용되고 있는 분해기 중의 한 종류는, 자열 고온 호기성 분해 시스템 (autothermal thermophilic aerobic digestion system, ATAD)이다. 이 방법에서는, 유입되는 쓰레기 활성-슬러지를 기계적으로 충진(thickening)시키는 과정을 거친 후, 최종적으로 ATAD 시스템에 공급하여 처리하기 위해서 저장 탱크내에 저장한다. 대개, ATAD 시스템은 1 내지 3개의 순차적으로 연결된 반응기로 이루어져 있는 데, 이들 반응기내에서 슬러지의 호기성 분해 공정이 수행된다.

일반적으로, 최종 슬러지 생성물의 상대적인 함수량은 최종적인 용도 또는 방출 방법에 따라 달라진다. 대개, ATAD 공정 이후의 저장 탱크에 저장된 슬러지 물질은 다량의 물을 함유하고 있어서, 도로변 급수용(roadside watering)으로 종종 사용된다. 그러나, 슬러지 생성물이 비료 또는 객토제 (soil additive)로 사용되는 경우, 상기 처리 시설에서 영농 지역으로 쓰레기 물질을 이동시키는 것과 관련된 비용을 감소시키기 위해, 슬러지 생성물의 물 함량을 감소시키는 것이 바람직하다. 대개, 물 함량의 감소는 좀 더 농축된 최종 슬러지 생성물을 수득하기 위해, ATAD 공정 이후의 탈수 공정을 통해 이루어진다. 탈수 공정을 거친 후, 농축된 슬러지 생성물은, 효과적으로 이송될 수 있고 영농지에서 비료로 사용될 수 있으며, 또는 고체 쓰레기 처리장에 안전하게 방출할 수 있는 습기찬 토양을 균일하게 한다.

현재, 분해된 슬러지 또는 처리된 생고체(biosolid) 물질의 탈수는, 기계적인 수단 (예를 들면, 원심 분리)을 사용하여 이루어진다. 대개, 중합체 부가제를 이러한 원심 분리 탈수 장치와 함께 사용하여, 상기 현탁 생고체의 응집(flocculation)을 용이 및 신속하게 한다. 상기 처리된 폐수 용액의 고체 또는 입자 성분은 일반적으로 음이온성을 가지는 반면에 중합체 부가제는 다가의 양이온 특성을 가지는 결과, 상기 중합체 부가제는 원하는 응집 효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 일단 다가의 양이온 중합체 분자가 상기 처리된 폐수 용액에 주입되면, 이들 중합체 분자는 대개 인접한 여러 음이온성 생고체 입자들과 결합하여, 효과적으로 슬러지의 생고체 성분들이 서로 응집하여 물리적으로 더 큰 입자를 이룬다. 일반적으로, 원심 분리 탈수 기법을 사용하는 경우, 이렇게 응집된 큰 입자들은 폐수 용액으로부터 분리하기가 더 용이하다. 또한, 상기 중합체 부가제와 슬러지와의 결합이 갖는 추가적인 잇점은, 수득되는 응집물로부터 일반적으로 물이 빠져나가므로 상기한 탈수 공정이 촉진된다는 점이다.

자연 상태의 통상적인 폐수에는 소량의 수많은 다가의 양이온 (예를 들면, Ca⁺²및 Mg⁺²)이 함유되어 있는데, 이러한 양이온은 상기한 중합체 합성 부가제와 동일한 응집 효과를 가지는 경향이 있다. 그러나, 상기한 폐수에는 대개 소량의 1가 양이온 (예를 들면, 암모니아 질소 NH₄ ⁺¹)이 존재하는 데, 이들은 음이온성 생고체 입자에 존재하는 결합 부위에 대해 상기한 다가의 양이온과 경쟁을 하는 경향이 있다. 이러한 1가의 양이온은 다수의 생고체 입자들과 동시에 효과적으로 결합할 수 없기 때문에, 생고체 물질의 응집을 촉진하지는 못한다. 따라서, 폐수 용액내의 1가 양이온의 존재는, 전체적인 효율 및 응집성 중합체 부가제의 효능을 감소시키는 경향이 있다.

응집성 중합체 부가제의 사용과 관련된 또 다른 결점으로는, 폐수 용액내에 본래 함유되어 있는 단백질 및 다당류 화합물의 존재와 폐수 용액의 COD가 포함된다. 이러한 자연 발생적인 유기 화합물들은 상기한 응집 중합체와 서로 반응하는 경향이 있어서, 상기한 응집 중합체의 응집 효과를 효과적으로 중화하거나 크게 감소시킨다.

분명한 점은, 응집 중합체의 효능과 경쟁하거나 또는 이를 감소시키는 상기한 여러 요소들의 효과를 감소 또는 최소화시킴으로써 상기한 탈수 공정의 경제성을 전체적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 응집 중합체 부가제를 사용하는 탈수 공정과 특히 관련하여, 폐수 용액에서 통상적으로 발견되는 1가 양이온, 단백질 및 다당류 화합물의 경쟁 및 방해 효과를 감소시킬 수 있는 방법이 필요한 것이다.

본 발명은 고온에서 호기적으로 분해된 슬러지를 컨디셔닝(conditioning) 및 탈수(dewatering)시키는 방법에 관한 것이다. 탈수시키기 이전에, 철 또는 알루미늄 및 양이온성 중합체를 상기 분해된 슬러지와 혼합한다. 철 또는 알루미늄의 첨가로 인해, 목적하는 정도로 상기 슬러지를 탈수시키는 데에 필요로 하는 중합체의 양을 크게 감소시킴으로써, 탈수 공정의 전체 비용을 감소시킨다. 본 발명의 한 양태에서는, 염화 제2철 또는 알럼과 같은 염의 형태로서 철 또는 알루미늄을 첨가한다. 본 발명의 한 양태에서는, 분해된 슬러지를 철 또는 알루미늄으로 처리하기이전에 메조필 통기 공정(mesophilic aeration)을 거치게 한다. 슬러지를 통기시키게 되면, 슬러지 내에 존재하는 암모니아 질소가 질화되고, 슬러지 내의 단백질 농도가 감소된다는 것을 제안한 증거가 있다. 하기의 설명에 의해 명백해지는 바와 같이, 암모니아 질소 및 단백질은 허용되는 정도로 탈수시키기 위해 필요로하는 중합체의 양을 증가시키는 경향이 있다. 따라서, 암모니아 질소를 질화시키고 단백질의 농도를 줄임으로써, 슬러지의 탈수 특성이 강화된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 자열 고온 호기-분해된 슬러지(autothermal thermophilic aerobic digested sludge)를 탈수시키는 데에 필요한 양이온성 중합체의 양을 감소시키는 슬러지의 컨디셔닝 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 슬러지를 컨디셔닝하여 탈수 능력을 향상시키기 위한 기본적인 공정을 보여주는 개요도이다.

수많은 슬러지 분해 공정이 있다. 이러한 것들 중에 "자열 고온 호기성 분해 (ATAD) 방법"으로 불리우는 공정이 있다. 6 내지 12일 동안의 체류 기간 (detention time)을 갖는 ATAD 공정에서는, 생고체 (biosolid)가 50 내지 70℃의 고온에서 안정화된다. 상기 공정에서는, 산소를 사용하여 고온에서 휘발성 고체의 분해 및 병원체 감소를 촉진한다. 일반적으로, ATAD 공정은, 분해 과정에서 생고체 내부에서 유래하는 미생물의 대사에 의해 열이 발생하기 때문에, 자열(autothermal) 반응이다.

ATAD 공정에서는, 온도 및 체류 기간의 조합 ( ℃×일 또는 ℃ - 1일 생성물)을 사용하여 휘발성 고체의 감소 및 병원체 파괴 여부를 측정하여 왔다. 미합중국 환경 보호국에서는, 38%의 휘발성 고체를 파괴하는 데에 400℃-1일생성물(day product)의 사용을 권장하여 왔다. 그러나, 병원체를 파괴하기 위해서는 이보다 낮은 ℃-1일 생성물(day product)에서 이루어질 수 있다는 점을 주목하여야 한다. 따라서, 보다 높은 ℃ - 1일 생성물을 사용하게 되면, 보다 안전한 슬러지, 즉 병원체 농도가 크게 감소한 보다 안정한 슬러지를 수득할 수 있다는 점이 일반적으로 받아들여지고 있다.

보다 높은 ℃ - 1일 슬러지 생성물이 보다 안전한 슬러지를 제공하는 반면, 이러한 높은 ℃ - 1일 생성물은 슬러지의 탈수 능력에 부정적인 영향을 끼치는 것으로 이해되고 있다. 요약하면, ATAD 분해 시스템의 ℃ - 1일 생성물과 바람직한 탈수를 위해 필요로 하는 중합체의 필요량 간에는 큰 관련성이 있다는 것을 여러 실험 결과에서 보여주고 있다. 즉, ATAD 반응기 내의 ℃ - 1일 생성물이 커질수록, 허용가능한 컨디셔닝을 위해 필요로 하는 중합체의 양은 더 많아진다.

컨디셔닝되지 않은 ATAD 슬러지에 대해 상대적으로 중합체에 대한 필요량이 크게 되면, ATAD 공정의 특성으로 인해 발생할 수 있는 슬러지내에서 발견되는 높은 농도의 COD를 초래할 수 있다. ATAD 공정에서 볼 수 있는 COD의 높은 수준을 설명하는 몇몇 이론들 중에는, 박테리아가 상기 화합물의 분해에 필요한 효소를 생산하지 못한 결과라는 이론 또는 고온에서 상기 화합물이 스스로 변성된다는 이론 등이 있다. 대개, COD는 유기성 거대분자, 즉 단백질 및 다당류 화합물로 이루어져 있다. 슬러지에서 발견되는 단백질 및 다당류 화합물은 음이온성, 즉 (-) 이온성인 것으로 알려져 있다. 단백질 및 다당류 화합물이 음이온을 띄고 있기 때문에, 응집 및 탈수 반응을 용이하게 하기 위해 통상적으로 첨가되는 양이온성 중합체와 결합하거나 이를 유인하는 경향이 있다. 따라서, 이러한 단백질 및 다당류 화합물과 양이온성 중합체간의 결합으로 인해, 중합체가 ATAD 슬러지를 효과적으로 탈수시키지 못한다.

이러한 점과 관련하여, 본 발명의 방법은 ATAD 슬러지를 탈수시키는 데에 있어서 COD, 단백질 및 다당류 화합물이 끼치는 악영향을 최소화하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명에서는 COD, 단백질 및 다당류 화합물을 중화시키거나 슬러지 용액으로부터 제거하는 컨디셔닝 방법(conditioning process)을 찾는 데에 중점을 두었다. 일련의 테스트 결과, 금속염과 양이온성 중합체를 함께 사용하여 효과적으로 ATAD 슬러지를 컨디셔닝하여 효과적인 비용으로 효과적으로 탈수시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 기본적으로, 철 또는 알루미늄을 사용하게 되면, COD, 단백질 및 다당류 화합물의 일부가 용액으로 부터 방출되므로써 양이온성 중합체의 효능을 감소시키지 않는다는 점이 밝혀졌다.

한 테스트에 의하면, 염화 제2철(ferric chloride)을 철 0.10 (lb)/ 건조 고체(dry solid)(lb)의 속도로 슬러지에 첨가하였다. 이 테스트의 결과는 하기 표 1에 요약되어 있다.

염화 제2철을 첨가한 경우 및 첨가하지 않은 경우에 있어서, 허용가능한 응집에 필요한 중합체의 필요량 및 COD 농도

표본의 위치	중합체 필요량(철 비-존재)(lb/건조 톤)	중합체 필요량(철 존재)(lb/건조 톤)	초기 COD (mg/l)	여과물 COD (철 존재) (mg/l)
ATAD 반응기 1	16	--	7100	--
ATAD 반응기 2	39	--	8400	--
ATAD 반응기 3	108	26	8600	4000
저장 탱크 1	96	6	3700	1100
저장 탱크 2	66	2	3500	850

상기 표 1에서는, ATAD 반응기 1에서 ATAD 반응기 3으로 갈수록 중합체의 필요량이 증가함을 보여주는 반면, ATAD 반응기 3에서 저장 탱크 2로 갈수록 중합체의 수요는 감소함을 보여준다. 이 점을 통해, 온도가 상승함에 따라 중합체의 수요가 증가하는 반면, 온도가 하강함에 따라 중합체의 수요가 감소함을 간단히 알 수 있다. 이와 유사하게, 온도 및 ATAD 반응기내에서의 체류 기간이 상승함에 따라 COD 농도는 증가하고, 슬러지가 저장 탱크에 도달하여 이를 통과하면 감소한다.

상기에서 기술한 바와 같이, 염화 제2철의 첨가로 인해 중합체의 필요량이 급격히 감소하였다. 이러한 중합체 수요는 66 내지 97% 감소되었고, 초기의 COD 농도와 비교하여 여과물의 COD는 53% 내지 75% 감소하였다. 염화 제2철의 첨가로 인해, 상기 유기물이 응집되어 용액으로부터 제거되었다. 염화 제2철 대신에 알럼(alum)을 초기 컨디셔너(conditioner)로 사용한 경우에도, 이와 유사하게 중합체의 필요량이 감소하였다. 게다가, 염화 제1철 (ferrous chloride)을 사용한 경우에도 이와 유사한 결과를 얻은 것으로 테스트 결과 밝혀졌다.

도 1을 참조하면, 슬러지는 ATAD 분해기로 보내지는 것으로 도시되어 있다. 상기한 바와 같이, ATAD 분해기 내의 슬러지는 50 내지 70℃에서 약 6 내지 12일 동안 자열 고온 호기성 분해 공정을 거치게 된다. 이러한 ATAD 분해 공정은 하나 이상의 반응기 내에서 수행될 수 있다.

일단 슬러지가 분해되고 나면, 메조필 통기 장치(mesophilic aerator)로 보내져서, 그 곳에서 메조필 통기 공정이 이루어 진다. 통상적으로, 본 공정은 약 10 내지 15일간의 체류 기간을 가지며, 약 20 내지 40℃에서 수행된다. 통상적으로, 공기는 메조필 통기 장치로 직접 주입되거나, 기본적으로 내부 혼합기(internal mixer)에서 생성된다. 요약하면, 분해된 슬러지는 계속 통기되고, 슬러지 내에 함유되어 있는 암모니아 질소는 질화된다. 기본적으로, 암모니아 질소 (NH₄)는 질산염 또는 아질산염으로 전환된다. 암모니아 질소는 1가 양이온이므로, 허용가능한 정도의 탈수를 위해 필요로 하는 중합체의 양을 증가시키는 경향이 있다. 따라서, 암모니아 질소를 질화시킴으로써, 전체 중합체의 수요량을 추가로 감소시킬수 있다. 게다가, 분해 및 통기 공정 이후에 기타의 다른 잇점을 제공할 수 있다. 분해 공정 이후의 호기성 처리 공정은 그 자체로서 COD 성분 (특히, COD의 단백질 성분)의 분해를 가져오는 것으로 이해된다. 여기서 말하는 "허용가능한 정도의 탈수"란, 95% 이상의 생고체가 포획되고 케이크 고체 (cake solid)에서의 고체의 함량이 15 중량% 이상인 것을 의미한다.

도 1에 예시되어 있는 본 발명의 한 양태에서, ATAD 분해기 이후의 저장 탱크는 메조필 통기 장치이다. 그러나, 본 발명의 방법에서는 ATAD 분해기 이후에 배치된 하나 이상의 혐기성 저장 탱크도 포함할 수 있다는 점을 명심하여야 한다.

어떤 경우에라도, 슬러지가 메조필 통기 공정 또는 기타의 냉방 처리 공정을 거친 후, 금속염을 첨가하여 양이온성 중합체와 함께 슬러지와 혼합된다. 상기한바와 같이, 금속염은 철 염 또는 알루미늄 염 (예를 들면, 염화 제2철 및 알럼) 중의 하나이다. 중합체의 사용과 관련하여, 슬러지를 탈수시키는 데에 사용할 수 있는 중합체는 매우 많다. 많은 경우, 고분자량의 양이온성 중합체가 바람직하다. 본 발명의 탈수 공정에 사용할 수 있는 중합체로는 Nalco 9909 또는 Nalco PL250 이다. 컨디셔닝 생성물, 금속염 및 양이온성 중합체의 사용량은 사용되는 용도에 따라 달라진다. 첨가하는 금속염의 양은 철 또는 알루미늄 약 0.02 내지 0.20(lb)/고체(lb) 에 상응하는 양인 것으로 생각된다. 반면에, 중합체의 공급 속도는 통상적으로 15 내지 25(lb)/건조 고체(톤)이다. 도 1에 기재된 바와 같이, 금속염 및 중합체는 통기 공정 이후에 첨가되나, 컨디셔닝된 슬러지를 탈수 스테이션에 보내는 펌프 이전에 첨가된다. 그러나, 슬러지에 주입하는 중합체의 양을 분할하여, 약 50%의 중합체는 펌프 이전에 첨가되고 나머지 50%의 중합체는 펌프 이후에 첨가되도록 하는 것이 효과적이라는 것이 밝혀졌다.

하기의 표 2에서는, 본 발명의 탈수 공정을 사용하는 3개의 별개의 폐수 처리 시설에 대한 데이터 및 컨디셔닝 파라미터를 보여주고 있다.

	시설 1	시설 2	시설 3
유입류 (MGD)	4.2	1.8	1.3
활성 슬러지 방법HRT (시간)SRT (일)	플러그 흐름(plug flow)88-12	산화 디치(oxidation ditch)2420-30	산화 디치1815-20
동작중인 ATAD 반응기의 수HRT (일)반응기의 평균 온도 (℃)반응기 1반응기 2반응기 3	36-8354558	11056----	218-205645--
분해후 저장HRT(일)	호기성25	혐기성30	혐기성15
탈수 방법	원심 분리	벨트 필터 프레스	벨트 필터 프레스
슬러지 공급 속도 (gpm)고체 공급 농도 (%)고체 공급 속도 (건조 톤/시간)	642.90.46	1252.90.84	5830.44
응집제 공급 (gpm)중합체 공급 속도 (gpm)	0.1135	0.364.1	0.150.42
응집제 공급 (철 lb/고체 lb)중합체 공급 속도 (lb/건조 톤)	0.0422	0.0220	0.0619
응집제 비용 ($/건조 톤)중합체 비용 ($/건조 톤)총 비용 ($/건조 톤)	9.7549.5059.25	5.8039.6045.40	12.7031.0043.70

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 시설 1은 3개의 ATAD 반응기 및 분해후 호기성 저장 탱크를 포함하고 있다. 시설 1에서는, 알럼 (응집제) 및 양이온성 중합체를 이용한다. 알럼의 경우, 이와 균등한 철의 공급 속도는 철 0.04(lb)/고체 (lb)이다. 표 2에서와 같이, 알럼 및 중합체 비용에 기초한 전체 탈수 비용은 $59.25/고체의 건조 톤 이었다.

시설 2에서는, 단일의 ATAD 반응기 및 혐기성 저장 탱크를 포함한다. 이 경우에는, 응집제로서 공급되는 금속염은 염화 제1철이다. 염화 제1철의 공급 속도는0.02(lb)/고체(lb) 이다. 응집제 및 중합체의 전체 비용은 $45.40/고체 건조 톤이었다.

시설 3에서는 2개의 ATAD 반응기 및 혐기성 저장 탱크를 사용한다. 응집제로서 공급되는 금속염은 염화 제2철이다. 염화 제2철을 철 0.06(lb)/고체(lb)의 속도로 슬러지와 혼합한다. 응집제와 중합체의 총 비용은 $43.70/고체 건조 톤이었다.

상기 설명으로부터, 본 발명은 ATAD 슬러지에 대한 탈수 효능을 크게 향상시킨다는 것을 알 수 있다. 염화 제2철 또는 알럼과 같은 금속염을 혼합함으로써, COD와 특히 단백질 및 다당류 화합물이 슬러지 용액으로부터 제거됨으로써, 첨가되는 하나 이상의 양이온성 중합체의 탈수 성능에 부정적인 영향을 끼치지 않게 된다. 결국, ATAD 슬러지를 탈수시키는 데에 드는 비용이 크게 감소된다.

Claims

a) 슬러지를 자열 고온 호기성 분해기에 주입하여 슬러지를 분해시키는 단계;

b) 수득한 분해 슬러지를 컨디셔닝 부위에 주입한 후, 철 및 알루미늄으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 양이온 금속을 상기의 분해 슬러지와 혼합시키는 단계;

c) 응집 및 탈수를 촉진시키기 위해, 상기의 분해 슬러지를 하나 이상의 양이온성 중합체와 혼합시키는 단계; 및

d) 상기의 컨디셔닝된 슬러지를 탈수 스테이션에 보내어 탈수시키는 단계를 포함하는 슬러지의 분해 및 탈수 방법.
제1항에 있어서, 상기 자열 고온 호기성 분해 공정에서, 양이온성 중합체와 결합하여 양이온성 중합체의 응집 효능을 감소시키는 경향이 있는 높은 농도의 단백질 및 다당류 화합물을 포함하는 분해된 슬러지를 생산하는 경향이 있고; 양이온 금속이 이러한 단백질 및 다당류 화합물을 용액으로부터 제거하여 탈수 공정에 미치는 악영향을 감소시키는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 자열 고온 호기성 분해기와 탈수 스테이션 사이에 암모니아 질소를 질화시키기 위한 메조필 공정을 삽입하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 슬러지에 첨가되는 양이온 금속이 염화 제2철인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 슬러지에 첨가되는 양이온 금속이 알럼인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 슬러지에 첨가되는 양이온 금속이 염화 제1철인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 분해된 슬러지를 메조필 통기 공정으로 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 슬러지에 첨가되는 양이온 금속이 염화 제2철 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
a) 슬러지를 자열 고온 호기성 분해기(ATAD)에 주입하여 슬러지를 ATAD 분해시키는 단계;

b) 수득한 ATAD-분해된 슬러지를 메조필 통기 장치로 보내, 메조필 통기 공정을 수행하는 단계;

c) ATAD 슬러지를 메조필 통기 공정을 거치게 한 후, 염화 제2철, 염화 제1철 및 알럼으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 금속염과 상기의 ATAD 슬러지를 혼합시키는 단계;

d) 양이온성 중합체를 상기 슬러지와 혼합하는 단계 {여기서, 상기 금속염은 양이온성 중합체와 함께 컨디셔닝된 슬러지를 형성한다}; 및

e) 컨디셔닝된 슬러지를 탈수 스테이션으로 보내 탈수시키는 단계를 포함하는 슬러지의 분해, 컨디셔닝 및 탈수 방법.
제9항에 있어서, 메조필 통기 장치에서 슬러지내에 존재하는 암모니아 질소를 질화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, ATAD 분해 공정을 통해 일정 농도의 COD, 단백질 및 다당류 화합물을 함유하는 분해된 슬러지가 생성되고; 수득된 ATAD-분해된 슬러지에 금속염을 첨가하게 되면, 용액내의 COD, 단백질 및 다당류 화합물의 농도가 감소되는 경향이 있는 것을 특징으로 하는 방법.
a) 슬러지를 자열 고온 호기성 분해 공정(ATAD)을 거치게 하고, 그 과정에서 단백질 및 다당류 화합물을 포함하는 일정 농도의 COD가 생성되는 단계;

b) 금속염을 슬러지와 혼합함으로써 수득한 ATAD-분해된 슬러지 및 COD를 처리하는 단계 {여기서, 금속염은 철 또는 알루미늄에 기초한 것이고, 금속염이 용액으로부터 일정량의 COD를 효과적으로 제거함으로써 슬러지의 허용가능한 정도의 탈수에 필요한 중합체의 양을 감소시킨다};

c) 응집 및 탈수를 촉진시키기 위해, 하나 이상의 양이온성 중합체와 상기 분해된 슬러지를 혼합하는 단계; 및

d) 상기 컨디셔닝된 슬러지를 탈수 스테이션에 보내어 탈수시키는 단계를 포함하는 슬러지의 분해, 컨디셔닝 및 탈수 방법.
제12항에 있어서, ATAD-분해된 슬러지를 통기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 슬러지를 통기시킨 후에 금속염을 상기 슬러지와 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 통기 공정은 메조필 통기 장치를 통해 이루어지고, ATAD-분해된 슬러지가 상기 통기 장치 내부에서 약 10 내지 15일간 약 20 내지 40℃에서 통기되는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 금속염은 염화 제2철, 염화 제1철 및 알럼으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 금속염을 철 또는 이의 균등물 약 0.02 내지 0.20 (lb)/건조 고체 (lb)의 속도로 슬러지와 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서, 중합체를 약 15 내지 25(lb)/건조 고체(톤)의 속도로 슬러지와 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.