KR200417043Y1 - 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한활성슬러지의 감량화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화장치에 관한 것으로, 그 목적은 활성슬러지법에서 발생되는 잉여슬러지 감량시 발생되는 방류수 수질 악화 및 무기물의 축적을 최소화한 안정적이고 효율적인 슬러지 감량화장치를 제공하는 데 있다.

본 고안에 따르면, 기존 소각이나 매립 등의 슬러지 처리장치에 비하여 경제적인 처리를 수행할 수 있다. 또한 탈질화 및 난분해성 유기물의 분해가 가능한 전기분해에 의하여 처리되므로 전체적인 처리공정의 안정화를 꾀할 수 있으며 방류 기준 이하의 완벽한 수질 정화를 달성할 수 있다. 또한 중온혐기소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 혐기소화조 및 고온호기소화조에서 필요로 하는 온도를 제공할 수 있다. 그리고, 생물학적 처리공정에서 발생한 잉여 슬러지는 자가발열 호열성 호기소화조를 통하여 퇴비화가 가능하며 잉여 슬러지 처리로 인한 시설이나 비용이 절약될 수 있다.

고온 호기소화조, 자가발열 호열성 호기소화, 전기분해, 슬러지감량, 잉여슬러지, 중온혐기소화조

Description

고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화장치{Organic waste sludge volume reduction apparatus using by combined thermophilic aerobic and mesophilic anaerobic digestion and electro-destruction system}

도 1은 본 고안에 따른 고온호기소화, 중온혐기소화 및 전기분해를 이용한 잉여활성슬러지의 감량화가 이루어지는 폐수처리방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고,

도 2는 본 고안에 의한 혐기소화조 시스템을 나타낸 개략도이고,

도 3 및 도 4는 종래기술에 따른 하수처리 시스템을 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 유량 조정조 (2) : 1차침전조

(3) : 폭기조 (4) : 2차침전조

(5) : 1차농축기 (5') : 2차농축기

(6) : 고온호기소화조 (7) : 중온혐기소화조

(8) : 전기분해조 (9) : 탈수기

(51) : 제1차열교환기 (52) : 제2차열교환기

(53) : 제3차열교환기 (54) : 가스엔진발전기

(55) : 온수보일러

본 고안은 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수처리장이나 생물학적 폐수처리장에서 발생하는 잉여슬러지를 자가발열 호열성 고온호기소화조(ATAD)와 중온혐기소화조 그리고 전기분해조를 이용하여 최소 설비와 경제적인 비용으로 효율적으로 처리할 수 있는 잉여슬러지 감량화장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기성 오염물질과 질소, 인을 함유한 하수는 수중의 용존산소를 고갈시켜 수중생태계를 파괴시키고 호수와 저수지의 물을 부영양화시켜 수자원의 이용을 저해시키는 요인으로 작용하고 있다.

따라서, 하천의 수질오염을 방지하기 위하여 하. 폐수 내에 함유된 오염물질 및 영양염류 성분이 하천 등의 수역으로 유입되기 전에 제거되어야 한다.

이를 제거하기 위한 하. 폐수 처리시설의 처리공법으로 경제성면에서 우수한 생물학적 처리방법이 많이 적용되는데, 생물학적 처리방법 중에서 활성슬러지법과 고도처리와 같은 미생물을 이용한 유기물의 제거가 이루어지고 있으나, 유기물 제 거과정에서 증식된 미생물들이 폐 슬러지로서 발생하게 된다.

상기 유기물 제거과정에서 발생된 슬러지의 처리 및 처분과정을 살펴보면 1차 침전조와 2차 침전조에서 발생한 슬러지 및 분뇨, 축분, 음식물 폐액이 농축조에 모이게 되며, 농축된 슬러지는 중온혐기소화조로 이송되고, 상기 중온혐기소화조에서 35℃ 정도의 중온으로 소화 후의 소화조 상등액은 활성슬러지 공정의 폭기조로 재이송되고, 남은 고형물 슬러지는 탈수효율을 높이기 위해서 화학제를 주입하여 적정수분 이하로 탈수하고 이때 발생된 탈수케익은 최종 처분을 위해 운송차량에 의하여 외부의 매립시설이나 소각시설 또는 해양투기에 의해 처분되는 것이 일반적이다.

또한 최근 들어 매립시설에서 슬러지류의 직매립 금지에 따라 건설폐기물 등 다른 폐기물과 혼합하여 수분함량을 낮춘 후, 매립지 복토제로 사용하는 등 임시방편적으로 처분되고 있는 상태로서, 국토면적이 협소한 국내의 경우 매립지의 용량부족이 가속화되고 있으며, 부가적으로 매립시설에서 유출되는 침출수의 처리를 위하여 복잡한 수처리 공정이 요구된다.

또한 상기 슬러지를 소각하기 위해서는 탈수된 슬러지의 수분함량을 20 ∼ 30% 정도로 낮추어야 하고 슬러지의 열량이 부족함에 따라 추가적인 보조연료가 소요되며, 소각시 발생되는 대기오염원을 제거시키기 위해 대규모 집진시설 또는 악취제거 시설이 소요되는 등 많은 문제가 있다.

또한, 유기성 슬러지는 퇴비화법에 의하여 자원화하여 농경지에 살포하는 토 양환원과 관련된 연구가 진행되고 있으나, 슬러지 자체의 탄소원과 열량부족으로 전량퇴비화가 아닌 부분퇴비화 또는 톱밥, 분뇨나 음식물 쓰레기 등의 기타 물질과 혼합후 퇴비화하고 있는 실정이다.

특히 산업단지 내 하수처리시설에서 발생되는 슬러지의 경우는 슬러지내에 함유된 중금속과 같은 유독물질에 의한 영향이 규명되어야 한다.

또한 슬러지에 고형화제를 혼합하여 중금속과 같은 유해물질의 용출을 최소화하여 고형화된 물질을 재이용하는 고형화방법 등이 이용되고 있다.

해양투기 방법의 경우 단순 투기방법으로서 현재로서는 가장 저렴한 방법이나 연근해의 오염과 런던 국제 협약에 의해 국내의 농수산부는 단계적으로 해양투기를 금지시킬 예정이다.

따라서 궁극적인 슬러지 저감방안이 수립되어야 하며 효과적인 재이용 방안의 부재에 따라 계속적인 처리 및 처분방안이 강구되어야 한다.

보다 상세히 상기와 같은 종래 잉여슬러지를 감량하는 방법을 살펴보면, 호기성소화, 혐기성소화 등 미생물 처리에 의한 슬러지 감량화 기술이 있는데 설치면적이 크고 처리수질의 악화 및 무기물질의 축적을 유발하는 단점이 있다.

또한 오존과 같은 산화제를 이용하여 슬러지를 파괴하여 폭기조로 재순환시켜 잉여슬러지를 감량화하는 기술이 있는데, 처리수질의 악화와 무기물질의 축적이 문제로 남아 있다.

또한 미생물 증식을 억제하는 미생물 제제를 투입하여 슬러지를 감량하는 기 술도 있으나 약품비등 경제성과 안정적인 처리효율 면에서 해결해야할 문제가 남아있다.

또한 볼밀을 이용한 기계적인 처리에 의한 슬러지 감량화 기술이 외국에서 일부 적용되어 운전되고 있으나 고가의 운전비와 반류수의 부하가 크고 처리수질의 악화가 문제로 지적되고 있다.

또한 상기와 같은 중온혐기소화조에서 슬러지 처리시 발생하는 가스를 처리하는 방법이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 3,4는 종래기술에 따른 하수 슬러지 처리 시스템을 나타낸 개략도로서, 일반적으로 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지를 처리하는 종래의 방법은, 하수 슬러지를 농축조에서 농축시키고, 농축된 슬러지를 중온 혐기소화조에서 처리하여 메탄 및 이산화탄소를 발생시키고, 고형물을 탈수하여 케이크로 만드는 공정으로 되어 있다.

도 3에 도시된 종래 방법은 혐기소화조의 가온 방식이 보일러를 사용하여 스팀(steam) 또는 열수를 이용하여 가온하는 방식이므로 발생한 가스(Biogas)의 대부분을 보일러에서 연소하여 스팀(steam) 또는 열수를 생산하고 스팀(steam) 또는 열수의 대부분을 혐기 소화조 가온에 사용하므로 발전에 의한 전기에너지 회수가 어려운 상태이고 처리효율이 저조하여 가스(Biogas)생성량이 대부분 0.4 m3/kgVS제거.로서 비교적 작아 혹한기에는 추가로 외부에서 별도의 에너지(연료, 천연가스) 연소열이 필요하다.

도 4에 도시된 종래 방법은 최근에 시도되는 방법으로서 도 3의 보일러 대신 발전기를 도입하여 전기를 생산하고 발전 폐열을 소화조 가온에 사용하는 방법이다.

하지만 상기와 같은 발전 폐열만으로는 열량이 부족하여 별도의 외부 가온 열이 필요하다.

따라서 아직까지 잉영슬러지 처리에 따른 문제 발생 없이 슬러지를 감량화 하는 기술은 전무한 상태이며, 현재 고효율의 슬러지 감량화 기술을 상용화하기 위하여 전기분해를 이용하는 방법, 고온호기소화를 이용하는 방법 초음파를 이용하는 방법 등 여러 가지 방법이 시도되고 있다. 그러나 아직 방류수 수질 악화, 무기물의 축적 등 아직 풀어야할 문제들이 산재해 있는 실정이다.

또한 중온혐기소화조에서 슬러지 처리시 발생하는 가스를 재활용하여 가온하는 시스템 역시 풀어야할 문제들이 산재해 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 활성슬러지법에서 발생되는 잉여슬러지 감량시 발생되는 방류수 수질 악화 및 무기물의 축적을 최소화한 안정적이고 효율적인 슬러지 감량화장치를 제공하는 데 있다.

또한 중온혐기소화조로부터 발생된 가스(Biogas)를 이용하여 혐기소화조 및 고온호기소화조에 공급되는 슬러지의 온도를 승온시키는 방법 및 장치를 포함한 슬러지 감량화장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 고안은 슬러지 감량화 장치에 있어서,

유입폐수를 저장하여 유량, 농도를 조정하는 유량조정조와;

상기 유량조정조와 연결된 이송관을 통해 공급된 폐수 중에 포함된 부유성물질을 침전에 의해 고액분리하여 슬러지는 이송관을 통하여 1차 농축기에 유입하고 처리수는 이송관을 통하여 폭기조에 유입하는 1차침전조와;

상기 1차침전조에서 이송관을 통하여 유입된 폐수 중의 유기물을 활성슬러지에서 산화 분해하는 폭기조와;

상기 폭기조와 연결된 이송관을 통해 공급된 산화 분해 처리된 활성슬러지와 처리수를 고액 분리하여 처리수는 방류하고 침전슬러지는 2차 농축기로 보내고 일부는 반송용 이송관을 통해 폭기조로 반송하는 2차침전조와;

상기 1차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 1차슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 1차농축기와;

상기 2차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 잉여활성슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 2차농축기와;

상기 2차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 잉여활성슬러지를 고온호열성 호기미생물을 이용하여 가용화하는 고온호기소화조와;

상기 1차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 1차슬러지 및 고온호기조를 거쳐 가용화된 슬러지를 혐기소화하여 메탄가스 생산 및 슬러지를 감량하는 중온혐기소화조와;

상기 중온혐기소화조와 이송관으로 연결되어 잉여슬러지 중 일부를 탈수하여 케익으로 만들어 배출하는 탈수기와;

상기 중온혐기소화조와 연결된 이송관을 통해 공급된 혐기슬러지의 암모니아 및 난분해성 유기물을 전기산화시켜, 유량조정조로 이송관을 통해 반송하여 공급하는 전기분해조로 구성된 슬러지 감량화 장치를 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안의 장치는 고온 호기성 소화를 이용하여 잉여슬러지의 가용화 및 난분해성물질의 분해가 이루어지고 추가적으로 소화반응에 따른 발열에 의해 병원균 사멸과 악취 저감 등의 효과가 있으며 폐수 중 중금속이 포함되어 있지 않은 경우 고온 호기성소화가 완료된 소화슬러지는 양질의 비료로 사용이 가능하다.

이하 본 고안의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 고온호기소화와 전기분해를 이용한 잉여활성슬러지의 감량화가 이루어지는 폐수처리방법을 처리단계에 따라 간략하게 나타낸 공정도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 폐수는 유량 조정조에 저장되어 유입농도가 일정하도록 공급하고 유량 조정조(1)는 유입 유량을 고려하여 충분한 용량으로 설계한다.

고온호기소화조(6)와 중온혐기소화조(7) 그리고 전기분해조(8)에 의해 산화된 잉여슬러지는 유량조정조(1)에 반송된다.

유량조정조(1)에 유입된 폐수와 산화된 잉여슬러지는 1차침전조(2)를 거쳐 펌프(도시 생략)에 의해 폭기조(3)에 공급된다.

공급된 폐수와 산화된 잉여슬러지에 포함되어 있는 유기물을 폭기조(3)에서 미생물로 분해하여 탄산가스와 물로 분해하고 일부는 세포합성에 사용된다.

폭기조(3)에서 처리된 폐수는 미생물 플록과 함께 2차침전조(4)에 유입되어 고액분리 된다.

2차침전조(4)에서 분리된 슬러지는 일부는 폭기조(3)에 반송되고 잉여로 발생된 슬러지는 2차 농축기(5')에 유입되어 고농도로 농축된다.

농축된 잉여 슬러지는 고온호기소화조(6)로 공급하고 고온호기소화조(6)에 장착되어있는 스크류형 폭기기(도시생략) 또는 블로워(도시생략)를 이용하여 산소공급과 혼합을 해주면 고온 미생물에 의해 자가 발열한다. 이 고온호기소화조는 보온설비를 하고 50~70℃로 온도가 유지되도록 하여 유입된 잉여슬러지가 가용화 되어 유기물 농도를 감소시켜 주고 병원균을 살균시킨다.

가용화된 잉여슬러지는 분해되면서 세포내에 함유하고 있던 유기물질과 질소, 인 성분을 방출하게 되는데 이때 발생된 질소성분과 난분해성 유기물질을 전기분해조에서 전기분해시킨 후 다시 유량조정조(1)로 반송 후 폭기조(3)에 유입시킨다.

또한 상기 중온혐기소화조(7)에서 발생한 메탄가스는 분리되어 포집되며, 포 집된 메탄가스는 가스 이송관을 통하여 처리장이나 외부에 열에너지원으로 사용할 수 있으며 가스엔진발전기를 가동시켜 전기에너지로 사용할 수 있다.

도 2는 본 고안에 의한 혐기소화조시스템을 나타낸 개략도로서, 이를 상세히 설명하면, 도 1에 따른 시스템에서 이송관으로 연결되는 1, 2차농축기, 고온호기소화조, 중온혐기소화조 연결 구성시,

이송관을 통해 중온혐기소화조(7)로 공급되는 1차농축기(5)로부터의 1차슬러지를 열교환시키도록 설치된 제1차열교환기(51)와;

이송관을 통해 고온호기소화조(6)로 연결되는 2차농축기(5')로부터의 2차 슬러지를 열교환시키도록 순차적으로 설치된 제2차열교환기(52) 및 제3차열교환기(53)와;

상기 제2차열교환기(52) 및 제3차열교환기(53)를 거친 2차슬러지를 1차농축기로부터 이송되는 이송관에 공급하는 고온호기소화조(6)와;

중온혐기소화조(7)에서 발생된 바이오가스를 이용해 가스엔진발전기에서 전기를 생산하고, 가스엔진발전기의 배기가스 중의 열을 이용하여 온수보일러(55)에서 온수를 생산하고 생산된 온수를 제1차열교환기(51)로 보내 1차 슬러지에 열을 공급 후, 다시 온수보일러(55)로 유입하도록 하며, 발전시 발생되는 가스엔진발전기 냉각수의 발전폐열을 제3차열교환기(53)로 공급하여, 상기 2차 슬러지 처리시스템의 제2차열교환기로부터 유출되는 2차슬러지를 열교환시킨 후 다시 유입하는 가스엔진발전기(54)를 더 포함하여 구성하였다.

이와 같은 장치 구성의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

통상의 하수 중에 혼합되어 있는 입자상 물질로 형성된 1차슬러지를 농축시키도록 1차농축기(5)로 유입하고, 농축 후 제1차 열교환기(51)에 열교환 후 중온혐기소화조(7)로 유입하고,

잉여활성슬러지로 이루어진 2차 슬러지와 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 농축시키도록 2차농축기(5')로 유입하며, 농축 후 제2차 열교환기(52) 및 제3차 열교환기(53)를 거치면서 열교환하여 2차슬러지 온도가 50℃온도범위가 되도록 열을 취득한 후 2차슬러지에 포함된 고온 미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온호기소화조(5)를 통과시키고, 이후 다시 제2차열교환기(52)를 통과시키면서, 2차농축기(5')를 통과한 2차슬러지와 열교환 후 상기 1차농축기(5)를 통과한 1차슬러지와 혼합하도록 구성하고,

상기 중온혐기소화조(7)로부터 발생되는 바이오가스는 가스엔진발전기(54)로 이송하여 전기를 생산하도록 하며, 상기 가스엔진발전기(54) 발전시 발생한 폐열은 상기 제3차열교환기(53)로 보내어 2차슬러지에 열을 공급하도록 하며, 가스엔진발전기(54)로부터 발생된 배기가스의 폐열은 온수보일러(55)에 의해 회수되어 1차열교환기(51)에 공급하고, 1,2차슬러지에 열을 공급 후 다시 온수보일러(55)로 돌아가도록 구성된다.

또한, 기존의 가스교반 형식의 중온혐기소화조를 자가발열 고온호기소화조로 개조하여 사용할 경우는 기존의 가스 교반시설에 루츠블로워(Root's blower), 콤프레서(Compressor), 이젝터(Ejector) 등을 사용하여 자가발열 고온호기소화조(6)에 서 고온 호기미생물이 필요로 하는 산소의 공급과 교반이 이루어지도록 한 것이다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예이다.

(실시예)

(표 1) 유입슬러지량 및 처리량

상기 표1에서 보는 바와 같은 유입슬러지를 본 고안에 따라 처리하면 상기 표에 나타난 바와 같이 혐기성소화조에서는 바이오가스가 발생되고, 또한 탈수기에서 탈수되어 슬러지 케익이 발생한다. 이러한 처리 과정을 도2를 참조하여 이하 설명한다.

통상의 하수 중에는 입자상 오염물질이 혼합되어 있으며, 약 0.8%의 TS(Total Solid)로 이루어진 1차슬러지를 1차농축기(5)로 통과시키며, 대략 50℃의 2차 슬러지에 포함된 고온 미생물이 자가 활성되도록 공기와 함께 자가발열 고온호기소화조(6)를 거쳐, 대략 60℃의 2차슬러지가 되어, 이러한 2차슬러지가 제2차 열교환기(52)를 통과시키면서, 2차농축기(5')를 통과한 대략 10℃범위의 2차슬러지를 대략 30℃의 2차 슬러지가 되도록 열을 취득하도록 하며, 상기 대략 10℃의 1차농축기(5)를 통과한 1차슬러지와 혼합하여, 대략 19℃의 혼합슬러지가 형성되도록 한다.

이때 각 슬러지의 TS 농도는 2.0 - 5.0% 가 되도록 농축한다.

이 혼합 슬러지는 필요에 따라 분뇨, 축분, 음식물 폐액을 혼합시킬 수 있다.

이 혼합 슬러지의 겨울철 온도는 대략 10℃ - 16℃이며 여름철에는 약 20℃ - 30℃이다.

이러한 혼합 슬러지는 가스엔진발전기(54)의 발전폐열(배기가스의 열, 냉각수의 열)에 의하여 대략 40℃로 온도 상승되며, 중온혐기소화조(7)로 유입된다.

자가발열 고온호기소화조(6)를 통과한 60℃의 액체상태의 슬러지는 2차슬러지 시스템의 제2열교환기(52)에 의하여 대략 40℃로 온도 감소되며, 가스엔진발전가(54)의 폐열을 2차슬러지의 제3차 열교환기(53)에 이송하여, 상기 제3열교환기(53)를 통과한 슬러지의 온도를 약 30℃에서 약 50℃로 상승시킨다.

상기 온도범위로 상승된 2차슬러지를 공기와 함께 자가발열 고온호기 소화조(6)로 이송되며, 자가발열 고온 호기소화조(6) 내에서는 고온미생물의 자가발열 작용에 의하여 온도가 상승되며, 대략 60℃의 액체상태로 유출되는 것이다.

상기 60℃의 액체상태인 슬러지는 제2차 열교환기(52)로 공급되어 약 40℃로 냉각되며, 1차농축기(5)를 통과한 1차슬러지와 상호 혼합하여, 약 10℃ 1차 슬러지인 2.0 - 5.0% TS의 하수슬러지 온도를 대략 19℃로 온도 상승시키는 것이다.

상기 중온혐기소화조(7)에서 혐기소화조 내부에 침적된 슬러지는 인발되어 탈수기(9)로 공급되어 탈수되며, 탈수된 슬러지 케익의 부피는 종전 혐기소화조에서 발생하는 케익량 보다 약 10 - 30% 작다.

유입 슬러지 중의 유기물이 혐기 분해되어 발생한 가스(Biogas)는 가스엔진발전기(54)에 도입되어 전기를 생산하게 된다.

상기 가스엔진발전기(54)의 전기 생산과정 중에서 외부로 버려지는 폐열은 온수보일러를 데워서 온수를 제1차 열교환기(51)로 이송하고, 1차 열교환기(51)에서 온도가 상승된 혼합된 1차 슬러지의 온도를 약 40℃로 상승시키는 것이다.

또한, 제3차 열교환기(53)로 이송되며, 제3차 열교환기(53)에서 온도가 상승된 혼합된 2차 슬러지의 온도를 약 50℃로 상승시키는 것이다.

이러한 온도범위는 자가발열 고온호기소화조(6) 내 고온 미생물의 신진대사와 자가발열에 최적의 온도조건을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 고안 처리방법에 따른 처리량과 기존 방식에 의한 처리량에 따른 대비는 다음 표 2와 같다.

표 2. 본 고안과 기존방식의 처리량 대비

상기 표 2로부터 본원 고안의 처리량이 기존 방식에 비해 현저하게 증진된 것임을 알 수 있다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 고안은 활성슬러지 중에서 발생되는 잉여슬러지를 고온 호기소화반응을 이용함으로써 고농도로 잉여슬러지를 처리할 수 있어 처리설비가 작아지고 자가발열에 의해 반응조가 유지되므로 운전비가 저렴하다는 장점과,

또한 전기분해에 의해 암모니아성 질소가 질소가스로 탈질되므로 탈질공정이 간단하고 처리설비가 적은 공간에 적용할 수 있어 경제적이라는 장점과,

또한 생물학적 공정에서 발생하는 잉여 슬러지의 자체 처리가 가능하고, 탈질산화 과정에서 별도의 탄소원의주입이 불필요한 경제적인 슬러지감량화 공정이라는 장점과,

또한 고온 호기소화 산화에 의해 슬러지의 퇴비화가 가능하므로 환경친화적인 농업활동에 기여하고, 혐기소화조에서 발생된 바이오가스는 에너지로 재활용할 수 있으므로 화석연료의 대체에너지로 이용할 수 있어서 폐수의 자원화가 가능하다는 장점과,

외부로부터 별도의 에너지원이 없어도 자체 시스템에서 발생되는 고온 미생물의 발열량과 생성된 가스(Biogas)의 발전 폐열을 효율적으로 이용하므로 본 시스템을 운영시는 별도의 외부에너지가 필요 없다는 장점과,

또한 기존의 중온혐기소화조의 가온 방식은 발생된 가스(biogas)의 대부분을 스팀 또는 열수로 전환시켜 소화조의 가온에 사용하므로 계(system) 외부로 송출할 수 있는 에너지 생산이 거의 없고 혹한기에는 별도의 보조 연소열이 필요하지만 본 고안은 중온 혐기성 소화조에서 발생한 가스(Biogas) 전량을 가스엔진발전기로 이송하여 발전에 사용할 수 있으므로 생산된 전기의 대부분을 계(system)외로 송출할 수 있고 동계에도 효율적인 열교환기 사용과 생물반응열을 사용하므로 외부 보조 연소열이 필요 없다는 장점과,

또한 기존의 중온조건에서 분해가 어려운 유기물질은 고온 호기조건에서는 용이한 가수분해와 산 발효가 가능하므로 중온 혐기소화조에서의 신속한 메탄가스 화가 가능하여 중온 혐기소화조에서의 분해시간이 약 50% 감소가 가능하고 유기물의 제거효율 상승으로 슬러지 케익 발생량을 기존보다 10 - 30% 감소시킬 수 있다는 장점을 가진 유용한 고안으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 고안이다.

Claims (2)

1. 폐수를 정화 처리하는 장치에 있어서,

   유입폐수를 저장하여 유량, 농도를 조정하는 유량조정조와;

   상기 유량조정조와 연결된 이송관을 통해 공급된 폐수 중에 포함된 부유성물질을 침전에 의해 고액분리하여 슬러지는 이송관을 통하여 1차 농축기에 유입하고 처리수는 이송관을 통하여 폭기조에 유입하는 1차침전조와;

   상기 1차침전조에서 이송관을 통하여 유입된 폐수 중의 유기물을 활성슬러지에서 산화 분해하는 폭기조와;

   상기 폭기조와 연결된 이송관을 통해 공급된 산화 분해 처리된 활성슬러지와 처리수를 고액 분리하여 처리수는 방류하고 침전슬러지는 2차 농축기로 보내고 일부는 반송용 이송관을 통해 폭기조로 반송하는 2차침전조와;

   상기 1차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 1차슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 1차농축기와;

   상기 2차침전조와 연결된 이송관을 통해 공급된 잉여활성슬러지를 중력농축 또는 원심력농축에 의해 농축하는 2차농축기와;

   상기 2차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 잉여활성슬러지를 고온호열성 호기미생물을 이용하여 가용화하는 고온호기소화조와;

   상기 1차농축기와 연결된 이송관을 통해 공급된 농축된 1차슬러지 및 고온호기조를 거쳐 가용화된 슬러지를 혐기소화하여 메탄가스 생산 및 슬러지를 감량하는 중온혐기소화조와;

   상기 중온혐기소화조와 이송관으로 연결되어 잉여슬러지 중 일부를 탈수하여 케익으로 만들어 배출하는 탈수기와;

   상기 중온혐기소화조와 연결된 이송관을 통해 공급된 혐기슬러지의 암모니아 및 난분해성 유기물을 전기산화시켜, 유량조정조로 이송관을 통해 반송하여 공급하는 전기분해조로 구성된 것을 특징으로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 시스템에서 이송관으로 연결되는 1, 2차농축기, 고온호기소화조, 중온혐기소화조 연결 구성시,

   이송관을 통해 중온혐기소화조로 공급되는 1차농축기로부터의 1차슬러지를 열교환시키도록 설치된 제1차열교환기와;

   이송관을 통해 고온호기소화조로 연결되는 2차농축기로부터의 2차 슬러지를 열교환시키도록 순차적으로 설치된 제2차열교환기 및 제3차열교환기와;

   상기 제2차열교환기 및 제3차열교환기를 거친 2차슬러지를 1차농축기로부터 이송되는 이송관에 공급하는 고온호기소화조와;

   중온혐기소화조에서 발생된 바이오가스를 이용 전기를 생산하고, 배기가스의 열을 이용하여 온수보일러에서 온수를 생산하고 생산된 온수를 제1차열교환기로 보 내 1차 슬러지에 열을 공급 후, 다시 온수보일러로 유입하도록 하며, 발전시 발생되는 냉각수의 발전폐열을 제3차열교환기로 공급하여, 상기 2차 슬러지 처리시스템의 제2차열교환기로부터 유출되는 2차슬러지를 열교환시킨 후 다시 유입하는 가스엔진발전기를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 고온호기소화조와 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용한 활성슬러지의 감량화장치.

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