KR20090130276A - Anaerobic digestion system - Google Patents

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KR20090130276A
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Abstract

PURPOSE: An anaerobic digestion tank optimizing system is provided to optimize an anaerobic digestion apparatus and a device thereof, and to solve problems according to anaerobic digestion of mixing sludge. CONSTITUTION: An anaerobic digestion tank optimizing system includes a first sludge digestion tank(11), a second sludge digestion tank(1), a solubilization device(2), a struvite generation and separation system(3), and a heat exchanger(4). Each sludge is sprayed through an injection nozzle(101,111) installed at each digestion tank. The sludge is solubilized in the solubilization device for efficient digestion of sludge and separation of struvite. The generated struvite is send to a struvite reservoir(5).

Description

혐기성 소화조 최적화 시스템{Anaerobic digestion system}Anaerobic digestion system

본 발명은 혐기성 소화 공정의 최적화를 위한 기술로 본 발명의 시스템적 특징은 내부순환을 통해 슬러지를 균질화하고 외부순환을 통해 슬러지의 가용화, 소화조내 외부 순환가온을 통한 균질한 온도상승, 스트루바이트의 생성 가속화 및 분리 회수를 통하여 소화효율을 개선하기 위한 것이며, 운영기술적인 측면에서는 성상이 다른 슬러지별로 개별 소화조를 운영함으로써 각 슬러지별로 적합한 소화일수 및 소화시스템을 적용하기 위한 것이다. The present invention is a technique for optimizing the anaerobic digestion process, the system features of the present invention is to homogenize the sludge through the internal circulation and solubilization of the sludge through the external circulation, homogeneous temperature rise through the external circulation heating in the digester, struvite It is to improve the extinguishing efficiency by accelerating the production and recovery of sewage, and in terms of operational technology, it is to apply the appropriate number of days of digestion and extinguishing system to each sludge by operating individual digesters for different sludges.

종래의 기술은 주식회사 피엠씨코리아의 하, 폐수 오니 소화시스템(특허번호: 10-0485639-0000)의 경우, 하, 폐수의 오니를 복수개의 소화조로 공급하여 상, 하 교반익으로 교반시켜 오니의 소화와 가스를 생성하는 1단 소화조는 출력축에 하강교반익과 외향교반익 상하로 형성하고 교반익 외흑으로 복수개의 수직으로 구성된 와류제어판을 구성시켜 교반효율증대로 인한 소화능률의 향상과, 외부 열교환기로 순환시켜 가온공급하도록 구성함과, 교반으로 생성된 가스를 재활용 버너로 공 급하고 잉여가스를 저장하는 2단 소화조는 상단에 이중형 상,하멤브레인을 구성시켜 에어실을 형성함과 함께 상부 멤브레인 외부에는 와이어를 정방향으로 설치하여 일정크기 이상의 확장됨을 제어하도록 함과, 1단 소화조에서 교반된 오니를 2단 소화조에서 2차 소화와 함께 탈수기를 거쳐 배출하고 공급 오니의 공급량에 따라 1차 소화오니를 탈수와 함께 배출하도록 함을 특징으로 하는 하, 폐수 오니 소화시스템으로 주요특징은 교반설비 및 2단소화 중 멤브레인을 적용한 방식이 특징이다.Conventional technology is a waste water sludge digestion system (PM: 10-0485639-0000) of PMC Korea, by supplying the sludge of the waste water, waste water to a plurality of digesters to agitate the upper and lower stirring blades to digest the sludge The 1st stage digester which generates and gas is formed on the output shaft with the down stir blade and outward stir blade, and the vortex control panel composed of a plurality of vertical vortex control panels with the stirring blade outer black to improve the extinguishing efficiency due to the increase of the stirring efficiency and circulate with the external heat exchanger. The two-stage digester for supplying the gas produced by stirring and supplying the gas generated by stirring to the recycling burner and storing the surplus gas forms a double top and bottom membrane at the top to form an air chamber and the outside of the upper membrane. The wire is installed in the forward direction to control the expansion of more than a certain size, and the stirred sludge in the first stage digester The wastewater sludge extinguishing system is characterized by discharging through the dehydrator and discharging the primary digestion sludge with dehydration according to the supply amount of the sludge. to be.

혼합 유기성 폐기물의 소화조 투입전 파쇄, 탈취를 위한 약품 투입, 발생된 소화가스를 활용한 건조 퇴비의 생산을 특징으로 하는 (주) 상원이엔씨의 혼합 단상 혐기성 소화설비를 이용한 유기성 폐기물처리방법(특허번호: 10-0374485-0000)의 경우에는 혼합 유기성 폐기물을 파쇄기로 파쇄하고 스크류식 선별기와 사이클론선별기로 이송하여 협잡물을 분리하는 전처리 단계, 악취와 부식성 물질인 황화수소를 제거하기 위하여 약품을 투입하여 가수분해시키는 가수분해 단계, 온도를 유지하기 위하여 열교환기를 통하여 35-42℃ 승온하여 소화조로 투입하는 단계, 생성된 메탄가스는 연료로 공급하고 슬러지를 탈수하여 건조하고 퇴비를 생산하는 단계로 구성된 처리방법의 특허와 중온 및 고온소화를 병렬로 연결한 것을 특징으로 하는 송영채 외의 중온혐기성 소화에 고온혐기성 소화조가 내부적으로 연결된 온도공상공정에 의한 유기성 폐수 및 폐기물의 혐기성 소화방법(특허번호: 10-0588166-0000), 친수성 유동상 미생물 담체를 소화조에 충진하는 방법을 개발한 코오롱건설주식회사의 친수성 유동상 미생물 담체가 충진된 고율 혐기성 소화조(특허번호: 10-0484681-0000), 압력펌프를 통한 미생물 세포막 파괴기술을 적용한 한국과학기 술연구원의 생물학적 수처리 슬러지의 혐기성 소화 촉진 방법(특허번호: 10- 0122768-0000) 등이 있다. Organic waste treatment method using Sangwon E & C's mixed single-phase anaerobic digestion system, which is characterized by crushing before inputting the mixed organic waste into the digester, adding chemical for deodorization, and producing dry compost by using the generated digestive gas (Patent No. : 10-0374485-0000) is a pre-treatment step of crushing mixed organic wastes with a crusher and transferring them to a screw-type sorter and a cyclone separator to separate the contaminants, and hydrolyzing by chemicals to remove odors and hydrogen sulfide which are corrosive substances. The hydrolysis step of the process, the step of raising the temperature to 35-42 ℃ through a heat exchanger to maintain the temperature, the produced methane gas is supplied to the fuel, the sludge dehydrated to dry and produce a compost Severe temperature charges other than Song Young Chae, characterized by the parallel connection of patents and mesophilic and high temperature fire extinguishing Kolon Engineering Co., Ltd. developed an anaerobic digestion method of organic wastewater and wastes by a temperature-cooling process in which a high temperature anaerobic digester was internally connected to a sexual digestion (Patent No .: 10-0588166-0000), and a method of filling a digester with a hydrophilic fluidized bed microbial carrier. A high rate anaerobic digestion tank filled with a hydrophilic fluidized bed microbial carrier of Korea Co., Ltd. No. 10-0122768-0000).

이와 같이 종래의 기술들은 소화조의 교반방식, 미생물 투입, 저온 및 고온소화의 병합, 미생물 담체 투입, 세포막 파괴를 위한 압력펌프 적용 등의 기술들이 적용되었으나 근본적인 슬러지의 성상변화 등에 대해서는 보편적 적용이 어렵다는 단점이 있다.      As described above, the conventional techniques have been applied such as agitation method of digester, incorporation of low temperature and high temperature digestion, incorporation of microorganism carriers, application of pressure pump for cell membrane destruction, but it is difficult to apply universally to fundamental properties of sludge. There is this.

또한, 두산인재기술개발원 연구조합 외의 분뇨의 색도처리 방법 및 그 장치(특허번호: 10-0118204-0000), 이동훈 외 매립가스정제와 침출수 전처리를 위한 장치 및 그 방법(특허번호: 10-19980061686) 등과 같이 특정 슬러지를 대상으로 하는 등 실제 현장에서 슬러지의 특성 등을 감안할 때 실용화하기 어려운 기술이다.In addition, a method and apparatus for color treatment of manure, other than the Doosan Human Resource Development Institute, and its apparatus (Patent No .: 10-0118204-0000), an apparatus and a method for pretreatment of landfill gas purification and leachate, and others (Patent No .: 10-19980061686) It is a technology that is difficult to put into practical use in view of the characteristics of sludge in actual sites such as targeting specific sludge.

일반적으로 상용화되어져 있는 가용화기술의 경우 그 효율은 우수하나 부가적으로 발생되는 잉여슬러지 중에 과농축되어져 있는 인산에 의한 스트루바이트에 의한 배관 막힘 현상에 대한 근본적인 해결이 없어 단순히 가용화하는 기술로만 이루어져 있어 가용화 후 슬러지 배관막힘에 의해 하폐수 처리장의 운영에 더 큰 문제점을 발생시키기에 불완전한 기술이다.In general, the solubilization technology that is commercialized is excellent in efficiency, but there is no fundamental solution to the clogging phenomenon of the pipe due to the struvite caused by phosphoric acid, which is excessively concentrated in the surplus sludge that is generated. It is an incomplete technique that causes bigger problems in the operation of sewage treatment plants by clogging of sludge pipe after solubilization.

이에 본 발명의 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 개별 슬러지에 적합한 운영이 가능하도록 분리소화 방식을 기초로하여 각 슬러지에 적합한 시스템을 갖춰 그 처리효율을 개선하는 방법으로 본 발명을 완성하였다.Therefore, the inventor of the present invention, as a result of research efforts to solve the above problems, the present invention as a method for improving the treatment efficiency by having a system suitable for each sludge based on the separate fire extinguishing method to enable the appropriate operation for the individual sludge. Was completed.

따라서, 본 발명은 상기와 같이 기존 처리 방식인 혼합슬러지의 혐기성 소화에 따른 문제점 및 그 시스템을 최적화하기 위한 장치 및 그 응용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and an application method for optimizing the system and the problems caused by anaerobic digestion of mixed sludge which is a conventional treatment method as described above.

본 발명은 잉여슬러지와 생슬러지를 분리하여 소화시켜 혼합슬러지 처리에 따라 발생되는 소화효율저하 및 전체 배관에서의 스트루바이트(Struvite)으로 폐공되는 현재의 기술에서 생슬러지의 소화공정에서는 짧은 소화일수로 그 처리량을 최대화하고 잉여슬러지의 소화공정에서는 긴 소화일수를 적용하여 최대 소화효율을 발휘하며 또한 발생되는 스트루바이트계 스케일의 제거에 의한 함수율 저감을 특징으로 한다. 또, 본 발명은 슬러지를 하부에서 원형으로 분사하는 방식으로 되어져 있어 소화조 내 하부 슬러지 침전으로 소화조 용량 감소 문제를 해결할 수 있다.The present invention is to reduce the extinguishing efficiency caused by the mixed sludge treatment by digesting the excess sludge and fresh sludge and short digestion days in the raw sludge extinguishing process in the current technology that is closed to the struvite in the entire pipe Maximizing the throughput of the log and extinguishing the excess sludge in the process of extinguishing the longest extinguishing efficiency to achieve maximum extinguishing efficiency, and also characterized by water content reduction by eliminating the struvite scale. In addition, the present invention is to the sludge is sprayed in a circular manner from the bottom to solve the problem of reducing the capacity of the digester by the lower sludge precipitation in the digester.

본 발명을 통해 기존 혐기성 소화공정에서 소화효율, 열효율을 향상시키고 부산물인 스트루바이트의 제거를 통한 폐공 문제의 해결, 슬러지 감량화 및 반류수에 의한 인의 공정 재투입을 방지함으로써 폐기물 발생량 저감과 방류수 수질개선 등으로 환경오염의 처리비용 절감 효과가 있을 것이다.Through the present invention, it is possible to reduce waste generation and discharge water quality by improving digestion efficiency and thermal efficiency in the existing anaerobic digestion process and solving the waste air problem by eliminating the by-product struvite, reducing sludge and reintroducing the phosphorus process by the return water. Improvements will reduce the cost of treating environmental pollution.

본 발명은 다음과 같이 운영방식과 설비 시스템으로 구분될 수 있다.The present invention can be divided into operation method and facility system as follows.

그 첫째 운영방식은 1차 생슬러지의 경우 유기성 성분이 낮으나 생분해가 용이한 유기물로 구성되어져 있으며, 성분 중 토양성분이 하수 등에 함유되어 전체 밀도가 높은 특성이 있으며, 2차 잉여슬러지의 경우 분해속도가 매우 느린 호기성 미생물, 대사산물인 EPS(Extra-cellular polymeric substance)과 미생물 사체로 구성되어져 있어 혐기성 소화에 어려움이 있는 특성이 있으며, 음식물, 분뇨 및 침출수 폐액과 같이 고유기성 성분함량이 높으며 혐기성 소화속도가 매우 빠른 기타 슬러지를 각 소화조로 개별 공급하여 각 슬러지별로 개별 소화하는 것을 특징으로 한다.The first operation method is composed of organic materials that are low in organic components but easy to biodegrade in primary fresh sludge, and have high overall density due to soil components in sewage, etc., and decomposition rate in secondary surplus sludge. It is composed of very slow aerobic microorganism, metabolite EPS (Extra-cellular polymeric substance) and microbial carcass, which makes it difficult to anaerobic digestion, and has high aerobic content such as food, manure and leachate waste liquid It is characterized by extinguishing each sludge separately by supplying other sludge which is very fast to each digester.

이와 같이 분리소화를 해야 하는 이유는 1차 슬러지의 적정 소화일수는 약 15일 내외이며, 음식물 등 기타 슬러지의 경우 10일 내외 및 2차 슬러지의 경우 약 30일 내외이므로 각 슬러지를 혼합하여 혐기성 소화공정을 적용 시 혐기성 미생물의 선택성에 따라 특정 슬러지가 우선 분해되어 다른 슬러지는 분해가 되지 않는 문제점이 있으며, 전체 슬러지를 모두 분해하기 위해서는 각 우점종의 혐기성 미생 물이 순환적으로 배양되어야 하므로 요구되는 소화일수가 40일 이상으로 늘어나는 단점이 있다. 하지만, 이를 개별 소화할 경우 각 소화조에 각 슬러지의 특성에 맞는 우점종이 각 소화조에 생장하고 있으며, 혐기성 미생물별 상호경쟁이 아닌 특정 슬러지에 부합되는 미생물만 우점적으로 생장하기에 그 효율의 증대가 가능한 기술이며, 각 개별 슬러지의 분해 후 산물 또한 차이가 있으므로 후단 공정을 최적화하기 위한 기술 발명이 그 첫 번째이다. 분리소화를 통해 생슬러지의 소화효율 극대화 및 처리량 증대가 가능하고 스트루바이트 생성 문제가 없이 효율적인 혐기성 소화공정의 운영이 가능하며, 잉여슬러지 분리소화를 통해 혼합슬러지 소화 시 미분해된 잉여슬러지에 의한 탈수효율 저하 문제를 해결함으로써 후단 슬러지 탈수공정 효율 개선, 소화효율 증대로 발생되는 소화가스량 증대 및 효율적이며 경제적인 스트루바이트 생성 및 분리공정의 적용으로 폐공 및 혐기성 상태에서의 T-P 방출에 의한 2차 수질오염문제를 해결할 수 있다.The reason for the separate digestion is about 15 days for the first digestion of sludge, about 10 days for other sludges such as food, and about 30 days for the second sludge, so that each sludge is mixed to anaerobic digestion. When applying the process, there is a problem that certain sludges are first decomposed according to the selectivity of anaerobic microorganisms, so that other sludges are not decomposed. In order to decompose all sludges, anaerobic microorganisms of each dominant species must be circulated and cultured. There is a drawback to more than 40 days. However, when digesting them individually, dominant species suitable for the characteristics of each sludge grow in each digester, and only the microorganisms that meet specific sludge do not grow mutually by anaerobic microorganisms. It is a possible technique, and the product after decomposition of each individual sludge is also different, so the technical invention for optimizing the post-stage process is the first. It is possible to maximize digestion efficiency and increase throughput of raw sludge through separate digestion, and to operate efficient anaerobic digestion process without problems of struvite production, and to manage mixed sludge through digestion of surplus sludge. Improved efficiency of downstream sludge dewatering process by solving the problem of lowering dehydration efficiency, increasing the amount of digestion gas generated by increasing the extinguishing efficiency, and applying the efficient and economical struvite generation and separation process. Water pollution problem can be solved.

1차 슬러지는 토양성분에 의한 소화조 용적감소가 현장 적용 시 가장 문제가 되며, 2차 슬러지의 경우 그 분해산물은 암모니아(NH3), 인산(PO4)와 금속이온(Mg 등)에 의한 스트루바이트 생성으로 슬러지 이송 배관의 폐공문제가 가장 큰 문제이며, 기타 슬러지의 경우 음식물은 낮은 pH와 높은 전도도, 분뇨의 경우 높은 T-N 및 T-P농도 등 개별 슬러지별로 적정 처리 방식에 큰 차이가 있으나 이를 혼합할 경우, 각 소화조에 전체 슬러지에서 발생될 수 있는 모든 문제점에 대한 설비를 보완 설치하여야 하는 문제점이 있다.The primary sludge is the biggest problem when the digester volume decreases due to soil components, and in the case of the secondary sludge, the decomposed products are ammonia (NH 3 ), phosphoric acid (PO 4 ) and metal ions (Mg, etc.). The waste gas problem in the sludge conveying pipe is the biggest problem due to the generation of the true bite.In the case of other sludges, there is a big difference in the proper treatment method for individual sludges such as low pH and high conductivity for food, and high TN and TP concentration for manure. If you do, there is a problem that must be installed in each digester complement the installation for all problems that may occur in the total sludge.

일반적으로 1차 침전조의 1차 슬러지 중 암모니아, 인, 알칼리도, Ca 및 Mg 등의 농도가 매우 높은 상태이나 pH가 낮아 스트루바이트의 생성이 억제되며, 슬러지 내 유기물 함량이 65% 미만으로 무기물 함량이 높아 자연 침강성이 우수하여 1차 침전조에서 침전효율이 양호하고 소화조 내에서도 하수에 슬러지 중 토양 무기물성분이 침전되어 유효한 소화조 용량을 줄이게 된다. 본 특허의 기술이 슬러지를 하부에서 원형으로 분사하는 방식으로 되어져 있어 소화조 내 하부 슬러지 침전문제를 공급방식으로 해결을 할 수 있다.Generally, the concentration of ammonia, phosphorus, alkalinity, Ca and Mg in the primary sludge of the primary sedimentation tank is very high but the pH is low to suppress the generation of struvite, and the organic matter in the sludge is less than 65%. Its high natural sedimentation properties allow good sedimentation efficiency in the primary sedimentation tank, and soil minerals in the sludge precipitate in the sewage tanks, thus reducing the effective digester capacity. The technology of the present patent is a way to spray the sludge from the bottom to the bottom can be solved by the supply method to solve the lower sludge sedimentation in the digester.

따라서, 1차 슬러지의 소화 시에는 스트루바이트 생성 및 가용화 시스템의 별도 운영이 불필요하므로 개별 슬러지별 소화조 운영 시 초기 설치비의 저감, 고효율의 달성 및 효율적인 설비 관리가 가능하게 될 수 있는 것이 본 특허의 운영상의 특징이다.Therefore, since the production of the strut bite and the solubilization system are not necessary for the digestion of the primary sludge, it is possible to reduce the initial installation cost, achieve high efficiency, and efficiently manage the facility when operating the digester for each sludge. It is an operational feature.

기존 소화방식인 슬러지 혼합방식과는 달리 1차 최초침전조의 1차 슬러지(이하 1차슬러지)와 2차 침전조 또는 최종 침전조에서 발생되는 활성오니의 잉여슬러지(이하 2차 슬러지)를 분리소화하는 것을 특징으로 한다. Unlike the sludge mixing method, which is a fire extinguishing method, it is possible to separate and digest the primary sludge (hereinafter referred to as primary sludge) of the first initial sedimentation tank and the surplus sludge (hereinafter referred to as secondary sludge) of the activated sludge generated in the secondary sedimentation tank or the final sedimentation tank. It features.

도 1에서 1차 슬러지 소화조(11)와 2차 슬러지 소화조(1)로 슬러지가 각각 분리되어 유입되며, 각 슬러지는 각 소화조 하부에 설치된 분사 노즐(101, 111)을 통해 슬러지가 하부에서 분사된다. In FIG. 1, the sludge is separated and introduced into the primary sludge digester 11 and the secondary sludge digester 1, and each sludge is injected from the lower part through the injection nozzles 101 and 111 installed in the lower part of each digester. .

잉여슬러지인 2차 슬러지는 가용화 장치(2)에서 외부 순환 시 생성된 스트루바이트의 분리 및 슬러지의 효율적인 소화를 위한 슬러지 가용화가 이루어진다. 스트루바이트 생성 및 분리시스템(3)에서는 고속교반을 통해 지속적으로 해체 및 스 트루바이트의 생성이 이루어지며, 열교환 장치(4)을 통해 외부 순환된 슬러지 및 초기 유입슬러지 모두 열교환기를 통해 지속적으로 균질한 가온이 이루어진다. Secondary sludge, which is excess sludge, is made from the solubilization device 2 for sludge solubilization for the efficient digestion of the sludge and separation of the struvite generated during external circulation. In the struvite generation and separation system (3), dismantling and generation of struvite are continuously performed through high-speed stirring, and both externally circulated sludge and initial inflow sludge are continuously homogenized through the heat exchanger through the heat exchange device (4). One warming is done.

이때, 발생되는 스트루바이트는 소화조 내부에서 지속적으로 순환 및 성장하여 외부 순환시스템에서 분리되어 스트루바이트 저장조(5)로 보내진다. At this time, the generated struvite is continuously circulated and grown in the digester, separated from the external circulation system, and sent to the struvite storage tank 5.

이와 같이, 2차 슬러지의 외부순환은 소화조(1)-가용화장치(2)-스트루바이트 생성 및 분리시스템(3)-열교환 장치(4)로 이루어진다. As such, the external circulation of the secondary sludge consists of a digester (1)-solubilizer (2)-struvite generation and separation system (3)-heat exchanger (4).

또, 분사방식의 내부 순환(6)을 통해 슬러지 내부의 바이오가스 탈기를 촉진시킨다. Further, the biogas degassing inside the sludge is promoted through the internal circulation 6 of the injection method.

탈수를 거친 슬러지는 저류조(7)로 이송된다. The dewatered sludge is transferred to the storage tank 7.

생슬러지인 1차 슬러지는 상기에서 설명한 바와 같이 가용화 장치와 스트루바이트 생성 및 분리시스템이 필요없으므로 열교환 장치(14) 만 필요하다. Fresh sludge primary sludge does not require a solubilizer and a struvite generation and separation system as described above, so only the heat exchanger 14 is needed.

일반적인 소화시스템은 특성이 다른 1차 및 2차 슬러지를 혼합 소화함으로써 소화조 상태에 따라 불균질 소화되는 특성이 있으나 본 특허기술은 각 슬러지별 별도 소화방식을 통해 혐기성미생물의 각 슬러지별 우점화를 유발하여 슬러지변동에 따른 소화효율 저하를 최소화하는 것이 특징이다. In general, the digestive system has a characteristic of heterogeneous digestion according to the digester status by mixing and digesting primary and secondary sludges with different characteristics, but the patented technology causes predominance of each sludge of anaerobic microorganisms through a separate digestion method for each sludge. It is characterized by minimizing the reduction of extinguishing efficiency due to sludge fluctuation.

또, 기존의 일반적인 슬러지 투입방식인 상부로 유입되어 소화조 내 고비중의 토양 성분 등이 하부에 침적되어 소화조 용적감소를 유발하는 문제점을 본 시스템에서는 하부 분사 방식으로 하부 침적현상을 방지하고 이를 통해 소화조내 균질한 순환을 통한 교반 효과를 유발할 수 있다. In addition, the conventional sludge input method is introduced into the upper part, and the soil component of the high specific gravity in the digester is deposited at the lower part, which causes the digester volume to be reduced. May cause stirring effects through a homogeneous circulation in the interior.

또한, 직접가온방식의 문제점인 소화조 내 농도저하 및 불균질한 온도구배 등을 개선하기 위해 외부 순환시스템에서의 고속교반을 통한 슬러지 해체 및 순환시스템에서의 열교환을 통한 균질한 온도상승효과로 소화효율을 개선하고, 소화공정 중 발생될 수 있는 스트루바이트에 의한 슬러지 배관의 폐공현상을 개선할 수 있는 장치로 구성되어져 있다. In addition, in order to improve the concentration reduction and heterogeneous temperature gradient in the digester, which is a problem of the direct heating method, the extinguishing efficiency due to the homogeneous temperature rising effect through the sludge dissolving through the high speed stirring in the external circulation system and the heat exchange in the circulation system. It is composed of a device that can improve the waste pores of the sludge pipe due to the struvite can be generated during the digestion process.

2차 침전조의 2차 슬러지의 경우 Ca, Mg 및 K의 농도는 높으나 암모니아, 인 및 pH 등이 낮아 동일하게 생성이 억제된다. 그러나 소화공정 후에는 질소성분이 암모니아 형태로 변화되어 pH가 상승되고 2차 슬러지 중 미생물이 분해됨에 따라 미생물 내 과농축되어져 있던 인산이 배출됨에 따라 스트루바이트가 형성되게 된다. 일반적으로 질소를 제거하고 인을 회수하기 위해 스트루바이트를 생성하기 위한 기술개발 및 특허 등이 다수 있으나 실제 공정을 운영하는 부분에 있어서는 관로의 폐공에 따른 문제로 생성 억제 또는 전생성 후 분리 문제가 더욱 중요한 기술적 요소이다. In the case of secondary sludge in the secondary sedimentation tank, the concentration of Ca, Mg and K is high, but the production is suppressed in the same way due to the low ammonia, phosphorus and pH. However, after the digestion process, the nitrogen component is changed to ammonia form, so that the pH is increased, and as the microorganisms are decomposed in the secondary sludge, struvite is formed as the phosphoric acid, which is over-concentrated in the microorganisms, is discharged. In general, there are many technical developments and patents for generating struvite to remove nitrogen and recover phosphorus, but in the part of actual operation, problems due to the vacancy of the pipelines cause problems of separation or suppression after generation. It is a more important technical factor.

스트루바이트(Struvite)란 NH4MgPO4·6H2O 또는 Struvite-(K) [KMgPO4·6H2O]의 화학식을 가진 염으로써 , 일반적으로는 고농도의 용해된 orthophosphates, 자유 또는 염의 형태인 암모니아(NH4)와 마그네슘(Mg)이 공존하는 혐기성 소화공정 후 발생되는 물질로 펌프, 밸브, 배관 중 및 fitting 등의 부위에 발생될 수 있으며 발생의 주요 인자는 화학적 조건으로 NH4, Mg 및 PO4-P의 농도, 물리적 조건으로 급격한 난류, 압력 변화 및 원심력 등의 강한 회전력 등 및 기타 pH 등이 생성원인이 되며, 생성된 스트루바이트는 물에 매우 낮은 용해성을 가지고 있고 유도체가 다양 하며, 회수 시 높은 질소 및 인의 조성으로 비료로 활용될 수 있는 물질이나 관로 내 아래 사진과 같이 석출이 되므로 처리장 운영에 큰 문제가 되고 있다.Struvite is a salt having the formula NH 4 MgPO 4 · 6H 2 O or Struvite- (K) [KMgPO 4 · 6H 2 O], which is usually in the form of high dissolved dissolved orthophosphates, free or salt ammonia (NH 4) and magnesium (Mg) can be generated in the region of the pump, a valve, such as during and fitting the pipe of a material that occurs after an anaerobic digestion step of the co-existence, and the main factor of the generation is NH 4, Mg and chemically condition The concentration of PO 4 -P, rapid turbulence, pressure change, strong rotational force such as centrifugal force, and other pHs are caused by physical conditions, and the produced struvite has very low solubility in water and various derivatives. As a result of the high nitrogen and phosphorus in the recovery, it can be used as a fertilizer or precipitate in the pipeline as shown in the picture below, which is a big problem in the operation of the treatment plant.

도 2에는 스트루바이트(Struvite)에 의해 배관이 폐공된 상태의 사진이 도시되어 있다. 2 is a photograph of a state in which a pipe is closed by Struvite.

본 특허기술은 Recycle(순환) 시스템 중의 압력저하로 소화조 생성 가스 중의 과포화된 이산화탄소를 탈기하여 소화슬러지 중의 pH를 높여 스트루바이트의 생성을 원활하게 하고 다중고속교반을 통해 스트루바이트가 형성될 수 있는 격막저항을 최소화하여 순환 시스템 내에서 스트루바이트를 최대한 형성시켜 소화공정 후단의 배관 내 스트루바이트에 의한 폐공현상을 최소화하기 위한 기술이다.The patented technology degass the supersaturated carbon dioxide in the digester-producing gas due to the pressure drop in the recycling system, thereby increasing the pH in the digestion sludge to facilitate the production of struvite, and the struvite can be formed through multi-speed agitation. By minimizing the resistance of the diaphragm present to form a struvite in the circulation system to maximize the waste phenomena caused by the strutbite in the pipe after the fire extinguishing process.

또한, 순환시스템을 통해 슬러지의 가용화를 통해 혐기성 소화공정의 효율을 극대화하고 이 때 발생되는 스트루바이트를 시스템적으로 외부순환시스템에서 침전된 스트루바이트를 하부에서 분리하여 제거함으로써 소화효율 향상과 함께 인의 효율적인 제거를 동시에 수행하여 슬러지 배관 및 탈리액 배관 등의 막힘현상을 해결할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the efficiency of anaerobic digestion process is maximized through the solubilization of sludge through the circulation system, and the struvite generated at this time is systematically separated and removed from the lower circulation to remove the struvite from the bottom, thereby improving digestion efficiency and The simultaneous removal of phosphorus is characterized in that it is possible to solve the clogging phenomenon such as sludge pipe and desorption pipe.

혐기성 소화를 위한 가온에 있어서 중온소화인 경우에는 35℃, 고온소화인 경우에는 55℃로 가온하여야 하나 이 경우 기존의 직접가온방식의 단점인 부분적인 가온, 미생물의 부분적 사멸 및 증기에 의한 슬러지 희석문제와 소화조 간접가온 방식인 자켓에 온수를 보내는 방법과 증기를 보내는 방법의 문제점인 열손실 및 내부로의 열전달이 어려운 문제를 해결하기 위하여 외부 열교환시스템을 통해 전체 소화조 내 슬러지에 균질하게 열을 전달하는 것을 기본으로 하여 소화조에 슬러지 유입 시 온도가 낮은 슬러지가 유입되어 유입부의 온도가 낮아져 전체 소화조의 온도가 불균질해지는 문제가 발생되므로 본 특허에서는 슬러지가 유입단계에서부터 열교환시스템을 통해 가온되는 것을 특징으로 하며, 슬러지가 유입되지 않는 동안은 내부 순환시스템을 통해 지속적으로 슬러지가 열교환시스템을 통해 가온되어 순환되는 시스템을 특징으로 한다.In the heating for anaerobic digestion, the heating should be warmed to 35 ℃ for medium temperature digestion and 55 ℃ for high temperature digestion, but in this case partial warming, partial killing of microorganisms and sludge dilution by steam In order to solve the problem of heat loss and heat transfer to the inside, which is a problem of the method of sending hot water to the jacket and the method of sending steam, the heat is uniformly transferred to the sludge in the entire digester through an external heat exchange system. When sludge is introduced into the digester on the basis of low temperature, the sludge is introduced at low temperature and the temperature of the inlet is lowered, resulting in a problem that the temperature of the entire digester becomes uneven, so the sludge is heated through the heat exchange system from the inflow stage. While the sludge is not introduced, the internal circulation sheath The system is characterized in that the sludge is continuously heated and circulated through the heat exchange system.

유입슬러지를 가온함으로써 소화조 내부에 유입된 낮은 슬러지에 의한 혐기성 미생물의 활성저하 등의 문제를 해결하고, 슬러지 미유입 시 순환슬러지를 가온함으로써 전체 슬러지에 가온에 따른 열손실 및 열매체 등의 한정적 적용이 아닌 어떠한 방식의 열매체(스팀, 열매체 또는 온수 등)도 가능하다.By heating the inflow sludge, it solves the problem of deactivation of anaerobic microorganism caused by the low sludge introduced into the digester, and by heating the circulating sludge when the sludge is not introduced, the limited application of heat loss and heating medium to the whole sludge by heating Any type of heat medium (steam, heat medium or hot water) is possible.

지속적인 가온 및 순환의 목적은 소화조 내 하부 고비중의 토양성분 침전 문제 및 간헐적이고 비정기적인 슬러지 유입에 따른 소화조 온도 불균일 문제로 소화조 효율 저하현상을 방지하기 위한 목적으로 본 시스템이 발명되었다.The purpose of the continuous heating and circulation was invented to prevent the degradation of digester efficiency due to the problem of sedimentation of soil components in the lower specific gravity in the digester and the problem of digester temperature unevenness due to intermittent and irregular sludge inflow.

따라서, 본 특허 시스템을 통해 기존 소화공정의 문제점을 다음과 같이 해결할 수 있다.Therefore, the present patent system can solve the problems of the existing fire extinguishing process as follows.

기존 방식Old way 문제점problem 본 특허 기술This patent technology 슬러지 혼합(1차, 2차, 음식물 등)Sludge mixture (primary, secondary, food, etc.) 개별 슬러지별 소화특성 차이로 불균질 소화되어 소화효율 저하 및 후단 탈수공정 중의 슬러지 변화에 따른 처리효율 저하Due to the heterogeneous digestion of individual sludges, it is inhomogeneously degraded to reduce the extinguishing efficiency and treatment efficiency due to the sludge change during the subsequent dehydration process. 개별 슬러지별 분리 소화로 각 슬러지별 특성에 맞는 운영 및 필요한 시스템 구성으로 설치비 및 처리효율의 극대화 가능Separate digestion by individual sludge enables maximum installation cost and treatment efficiency by operating according to each sludge and necessary system configuration 단순 가용화Simple solubilization 2차 슬러지 가용화에 따른 용존 T-P 상승으로 스트루바이트가 생성되어 슬러지 배관의 폐공현상 발생Dissolved T-P increases due to secondary sludge solubilization, resulting in the formation of struvite, resulting in the closure of sludge pipes 가용화+스트루바이트 생성 및 분리 시스템을 갖춰 가용화에 따른 부가 문제점을 해결한 통합 시스템Integrated system that solves the additional problem of solubilization by equipping with solubilization + strubit generation and separation system 소화조 용적 감소Digester volume reduction 상부에서 슬러지를 공급하고 교반을 통해 균질화를 하나 실제 균질화가 되지 않고 하부 고비중 토양성분의 침전으로 용적 감소Sludge is supplied from the upper part and homogenized through stirring, but the volume is reduced by precipitation of the lower specific gravity soil component without actual homogenization. 하수 슬러지 분사 방식으로 소화조 내 용적감소가 없이 균질한 농도 분포 및 외부 순환을 통한 균질화로 안정적 처리가 가능Sewage sludge injection method enables stable treatment by homogeneous concentration distribution and externalization through homogenization without volume reduction in digester 탈기 시스템Degassing system 별도 탈기 시스템이 없어 잔류 바이오가스에 의해 슬러지가 부상 및 pH 상승 등의 문제점 발생As there is no separate degassing system, problems such as flotation and pH rise due to residual biogas 소화조 내 내부순환과 분사 방식을 통해 슬러지 내 바이오가스의 탈기가 용이하도록 함.It facilitates the degassing of the biogas in the sludge through the internal circulation and injection method in the digester. 외부 순환 열교환 시스템External circulation heat exchange system 소화조의 직접 및 간접 가온 방식Direct and indirect heating method of digester 간접 가온 방식 중 유입슬러지를 가온함에 따라 소화조 유입 후 온도변화가 없이 안정적인 운영이 가능As inflow sludge is heated in indirect heating method, stable operation is possible without temperature change after inflow of digester.

도 1은 본 발명의 혐기성 소화조 최적화 시스템의 개략적 구성도이다.1 is a schematic diagram of an anaerobic digester optimization system of the present invention.

도 2는 스트루바이트에 의한 배관 내 페공 상태를 보여주는 사진이다. Figure 2 is a photograph showing the pore state in the pipe by the struvite.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*           * Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1,11 : 소화조 1,11: digester

2 : 가용화 장치 2: solubilizer

3 : 스트루바이트 생성 및 분리시스템 3: struvite generation and separation system

4,14 : 열교환 장치 4,14: heat exchanger

5 : 스트루바이트 저장조 5: struvite reservoir

6 : 내부순환6: internal circulation

7,17 : 슬러지 저류조 7,17: sludge storage tank

Claims (3)

1차 슬러지(생슬러지)용 소화조(11)와 2차 슬러지(잉여 슬러지)용 소화조(1)를 구분하여 분리소화하고, 상기 2차 슬러지(잉여 슬러지)용 소화조(1)에는 가용화 장치(2) 및 스트루바이트 생성 및 분리 시스템(3)이 설치되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 시스템. The digester 11 for primary sludge (fresh sludge) and the digester 1 for secondary sludge (surplus sludge) are separated and digested, and a solubilizing device (2) is provided in the digester (1) for secondary sludge (surplus sludge). And anaerobic digestion system, characterized in that the struvite generation and separation system (3) is installed. 제 1항에 있어서, 상기 소화조(1,11) 하부에 슬러지 분사장치(101.111)가 설치된 것을 특징으로 하는 혐기성 소화시스템The anaerobic digestion system according to claim 1, wherein a sludge injection device (101.111) is installed under the digester (1, 11). 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬러지는 외부 순환 중의 열교환기(4,14)를 통해 가온되는 것을 특징으로 하는 혐기성 소화 시스템.The anaerobic digestion system according to claim 1, wherein the sludge is warmed through a heat exchanger (4, 14) in an external circulation.
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