KR20160100996A - 폐수 정화 시스템 - Google Patents

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KR20160100996A
KR20160100996A KR1020167017783A KR20167017783A KR20160100996A KR 20160100996 A KR20160100996 A KR 20160100996A KR 1020167017783 A KR1020167017783 A KR 1020167017783A KR 20167017783 A KR20167017783 A KR 20167017783A KR 20160100996 A KR20160100996 A KR 20160100996A
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wastewater
sludge
purified
purification
residue
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유하 파이어호넨
에사 마틸라
세뽀 루오뚜
미카 만따리
Original Assignee
라펜란난 테크닐리넨 일리오피스토
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Abstract

본 발명의 폐수 정화 시스템은, 폐수를 수용하고, 첫번째 정화된 폐수 및 슬러지를 배출하기 위한 제1 정화 장비(101), 및 상기 첫번째 정화된 폐수를 수용하고, 두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 배출하기 위한 제2 정화 장비(102)를 포함한다. 상기 제2 정화 장비는 역삼투 및/또는 나노여과 기술에 기초한다. 상기 폐수 정화 시스템은 열을 생성하기 위해 상기 슬러지를 연소하기 위한 연소 장비(103), 및 생성된 열의 도움으로 상기 정화 잔류물을 건조하기 위한 건조 장비(104)를 더 포함한다. 그러므로, 상기 제1 정화 장비에 의해 생성되고, 그 초기 물 함량이 매우 높아 건조 없이 폐기하는 것은 문제가 되는 슬러지는 역삼투 및/또는 나노여과 기술에 의해 생성되는 상기 정화 잔류물을 건조하기 위한 열을 생성하기 위해 사용된다.

Description

폐수 정화 시스템{A WASTEWATER PURIFICATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 폐수의 정화, 예를 들어, 반드시 한정되지는 않지만, 오수와 같은 폐수의 정화에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 폐수 정화 시스템 및 폐수 정화 방법에 관한 것이다.
역삼투(Reverse osmosis, "RO")는 반투막에 기초한 물 정화 기술이다. 정상적인 삼투 프로세스에 있어서, 물 또는 다른 용매는 자연적으로 더 낮은 용질 농도 영역으로부터 막을 거쳐 더 높은 용질 농도의 영역으로 이동한다. 용매의 움직임은 막의 각각의 면에서의 용질 농도들을 동일하게 하는 것에 의해 시스템의 자유 에너지를 감소시키게 된다. 따라서, 삼투압이 생성된다. 역삼투에 있어서, 적용되는 압력은 상기에서 언급된 삼투압을 극복하기 위해 사용된다. 역삼투는 용액들로부터 많은 종류의 분자들 및 이온들을 제거할 수 있고, 이로써 역삼투는 산업 프로세스들 뿐만 아니라 휴대용 식수(potable water)를 생산하기 위한 프로세스들에서도 사용된다. 역삼투는 확산 메카니즘을 포함하므로, 분리 효율은 용질 농도, 압력, 및 물 흐름 속도(water flux rate)에 의존된다. 역삼투는 해수로부터 식수를 정화하는 데 사용되는 것으로 흔히 알려져 있다. 물 정화에 적절한 다른 기술은 나노여과(nanofiltration, NF) 기술로 알려진 막 분리 프로세스이다. 이 기술은, 예를 들어, 반드시 이에 제한되지는 않지만, 물일 수 있는, 액체 상태의 용액으로부터 일정 범주의 무기 및 유기 물질들을 분리하기 때문에, 본질적으로, 액체 상태 기술이다. 이것은, 역삼투를 위한 차이보다는 훨씬 작기는 하지만 울트라여과(ultrafiltration)를 위한 차이보다는 유의미하게 큰 압력 차이 하에서, 막을 통한 확산에 의해 수행된다.
하지만, 나노여과 및 역삼투에 기초한 정화 기술들이 문제가 없는 것은 아니다. 문제점들 중 하나는 역삼투 및/또는 나노여과가 폐수 정화를 위해 사용될 때 정화 잔류물에 관한 것이다. 정화 잔류물은 많은 영양분 물질들을 포함하고, 정화 잔류물의 높은 수분 함량으로 인해, 정화 잔류물의 양이 커져서 환경 친화적인 방식으로 정화 잔류물을 버리는 것이 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 역삼투 및/또는 나노여과에 기초하고, 예를 들어 하루에 20000 입방미터의 정화 용량을 가지는 중간 규모의 폐수 정화 시스템은 대략 하루에 1000 내지 2000 입방미터 정도의 정화 잔류물을 생산할 수 있다. 땅에 정화 잔류물을 흡수시키는 것에 의해, 또는 다른 방식으로 이 정도 양의 정화 잔류물을 폐기시키는 것는 매우 어렵다. 폐기 지역으로 정화 잔류물을 이송하기 위해 매일 30 제곱미터의 대략 40 트럭 분의 짐이 필요할 것이다. 육수들(inland waters) 또는 바다로 정화 잔류물을 버리는 것은 사실 육수들 또는 바다로 폐수의 영양분 물질들을 버리는 것과 동일하다는 것에 주목할 가치가 있다. 폐수의 정화 대신, 식수가 해수로부터 만들어진다면 상황은 자연스럽게 다르다. 이 경우에 있어서, 바다로부터 유래된 정화 잔류물의 함량 및 이로 인한 정화 잔류물은 통상적으로 바다로 다시 되돌아간다.
이하는 본 발명의 몇몇의 구체예들의 기본적인 이해를 제공하기 위해 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개요는 아니다. 또한, 하기 요약된 내용은 본 발명의 주요한 또는 중요한 요소들을 확인하거나 또는 본 발명의 범위를 묘사하려는 의도는 아니다. 이하의 요약은 단지 본 발명의 예시적인 구체예들의 보다 상세한 설명의 준비 행위로서, 단순화된 형식으로 본 발명의 몇몇의 개념들을 제시한다.
본 발명에 따르면, 적어도 부분적으로 역삼투("RO") 및/또는 나노여과("NF")에 기초한 새로운 폐수 정화 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 폐수 정화 시스템은,
- 폐수를 수용하고, 첫번째 정화된 폐수 및 슬러지를 배출하기 위한 제1 정화 장비,
- 상기 첫번째 정화된 폐수를 수용하고, 두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 배출하기 위한 제2 정화 장비, 상기 제2 정화 장비는 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하기 위한, 하나 이상의 역삼투 장치들, 하나 이상의 나노여과 장치들 중 적어도 하나를 포함한다,
- 열을 생성하기 위해, 상기 슬러지를 연소하기 위한 연소 장비, 및
- 상기 연소 장비에 의해 생성된 열을 이용하여 상기 정화 잔류물을 건조하기 위한 건조 장비를 포함한다.
그러므로, 상기 제1 정화 장비에 의해 생성되고, 그 초기 물 함량이 매우 높아 건조 없이 폐기하는 것은 문제가 되는 슬러지는 역삼투 및/또는 나노여과 기술에 의해 생성되는 정화 잔류물을 건조시키기 위한 열을 생성하기 위해 사용된다. 상기 제1 정화 장비는, 예를 들어 활성 슬러지 플랜트(activated sludge plant)를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 제1 정화 장비는, 예를 들어 질소 재생 장비 및/또는 슬러지 건조 장비를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 슬러지를 연소하는 것에 더하여, 더 많은 화력이 필요하다면, 예를 들어 재활용에 적절하지 않은 건조 폐기물과 같은 다른 물질들을 연소하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 폐수 정화를 위한 새로운 방법 또한 제공된다.
본 발명에 따른 폐수 정화 방법은,
- 첫번째 정화된 폐수 및 슬러지를 생성하기 위해 폐수를 정화하는 단계,
- 두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 생성하기 위해, 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하는 단계. 상기 첫번째 정화된 폐수는 하나 또는 그 이상의 역삼투 장치들, 하나 또는 그 이상의 나노여과 장치들 중 적어도 하나로 정화된다,
- 열을 생성하기 위해 상기 슬러지를 연소하는 단계, 및
- 상기 슬러지를 연소하는 것에 의해 생성되는 열을 이용하여 상기 정화 잔류물을 건조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다수의 예시적이고 비한정적인 구체예들은 첨부된 종속항들에 기재되어 있다.
구조들 및 작동 방법들에 관한 본 발명의 다양한 예시적이고 비한정적인 구체예들은, 추가적인 목적들 및 장점들과 함께, 첨부된 도면들을 참조하여, 특정의 예시적인 구체예들에 대한 이하의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
"포함하는"이라는 용어는, 본 명세서에서 인용되지 않은 특징들의 존재를 배제하거나 또는 필요로 하지 않는 것이 아니고, 개방된 한정사항들로 사용된다. 종속항들에 인용된 특징들은, 그렇지 않다고 명백하게 기술되지 않는 한, 상호 자유롭게 조합될 수 있다. 나아가, "하나의", 즉 단수형의 사용은 본 명세서 전체에 대해서 복수를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예들 및 이들의 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 예시적 측면에서 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법의 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템의 기능 블록도이다. 이 폐수 정화 시스템은 폐수(120)를 수용하고, 첫번째 정화된 폐수(121) 및 제1 슬러지(122)를 배출하기 위한 제1 정화 장비(101)를 포함한다. 제1 정화 장비는, 이에 한정되지는 않지만, 예를 들어 종래 기술에 따른 활성 슬러지 플랜트(activated sludge plant) 및/또는 막-생물반응기(membrane-bioreactor)를 포함할 수 있다. 나아가, 제1 정화 장비(101)는, 예를 들어 질소 재생 장비(nitrogen recovery equipment, 160)를 포함할 수 있다. 몇몇의 경우들에 있어서, 제1 정화 장비(101)는, 유리하게 기계식 건조 장비인 슬러지 건조 장비를 더 포함할 수 있다. 이 기계식 슬러지 건조 장비는, 예를 들어 건조 원심분리기일 수 있다. 폐수 정화 시스템은 첫번째 정화된 폐수(121)를 수용하고, 두번째 정화된 폐수(123) 및 정화 잔류물(124)을 배출하기 위한 제2 정화 장비(102)를 포함한다. 제2 정화 장비(102)는 적어도 부분적으로 역삼투(RO) 및/또는 나노여과(NF) 기술에 기초하고, 제2 정화 장비는 하나 또는 그 이상의 역삼투 장치들 및/또는 하나 또는 그 이상의 나노여과 장치들을 포함한다. 폐수 정화 시스템은 열을 생성하기 위해 제1 슬러지(122)를 연소하기 위한 연소 장비(103)를 포함한다. 열 흐름들은 도 1에서 점선 화살표들(125)로 도시되어 있다. 폐수 정화 시스템은 연소 장비(103)에 의해 생성된 열의 도움으로 정화 잔류물(124)을 건조하기 위한 건조 장비(104)를 포함한다. 상기에서 설명된 폐수 정화 시스템에 있어서, 제1 정화 장비(101)에 의해 생성되고, 그 초기 물 함량이 매우 높아 건조 없이 배출하는 것은 문제가 되는 슬러지(122)는, 다른 방법으로 원심분리 또는 건조 후, 역삼투 및/또는 나노여과 기술이 사용될 때 정화 잔류물(124)을 건조하기 위한 열을 생성하기 위해 사용된다. 건조 장비(104)는, 몇몇의 유용한 분획들이 분리될 수 있는 건조된 정화 잔류물(132)을 생성한다. 건조된 정화 잔류물(132)의 일 부분은 열 처리를 거칠 수 있다. 건조 장비(104)는, 예를 들어 다단계의 증발기를 포함할 수 있고, 나아가 건조 장비(104)는 정화 잔류물의 화학 처리를 위한 수단을 포함할 수 있다. 정화 잔류물의 일부는, 예를 들어 비료들로 전환될 수 있다.
도 1에 도시된 예시적인 폐수 정화 시스템에 있어서, 제2 정화 장비(102)는 첫번째 정화된 폐수(121)를 수용하고, 두번째 정화된 폐수(123)의 제1 부분(126) 및 중간 정화 잔류물(127)을 배출하기 위한 제1 정화 장치(105)를 포함한다. 제1 정화장치(105)는 제1 역삼투(RO) 장치 및/또는 제1 나노필터(NF) 장치를 포함한다. 제2 정화 장비(102)는 중간 정화 잔류물(127)을 수용하고, 제2 슬러지(128) 및 정화된 중간 정화 잔류물(129)을 배출하기 위한 물리-화학적 처리 장치(106)를 포함한다. 제2 정화 장비(102)는 정화된 중간 정화 잔류물(129)을 수용하고, 두번째 정화된 물(123)의 제2 부분(130) 및 정화 잔류물(124)을 배출하기 위한 제2 정화 장치(107)를 포함한다. 제2 정화 장치(107)는 제2 역삼투 장치 및/또는 제2 나노여과 장치를 포함한다. 연소 장비(103)는, 유리하게도 제1 및 제2 슬러지들(122, 128) 모두를 연소하기에 적합하다. 경우에 따라서, 물리-화학적 처리 장치(106)는, 예를 들어 고체 분리, 결정화, 및/또는 산화와 조합되어, 전기 응결, 응고, 또는 응집에 기초할 수 있다. 제1 및 제2 정화 장치들(105, 107) 사이의 물리-화학적 처리 장치(106)는 물질들을 제거함으로써 정화된 물의 수율을 개선하여, 제1 및 제2 정화 장치들(105, 107) 및 물리-화학적 처리 장치(106)의 조합은 역삼투 또는 나노여과에 기초하는 단일 정화 장치보다 더 효율적이다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템은 소독된 물(131)을 생성하기 위해 두번째 정화된 물(123)을 소독하기 위한 자외선 처리 장비(108)를 더 포함한다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템에 있어서, 연소 장비(103)는 순환 유체 베드(circulating fluidized bed, CFB) 연소 반응기를 포함한다. 순환 유체 베드 연소 반응기는, 반드시 그럴 필요는 없지만, 예를 들어, 공개문헌 WO2005037422에 기술되어 있는 종류일 수 있다. 이 경우에 있어서, 순환 유체 베드 연소 반응기는 하부 부분 및 상부 부분을 가지는, 연장되고 실질적으로 수직한 라이저 채널(riser channel)을 포함한다. 라이저 채널의 하부 부분은 연소되는 슬러지가 공급되는 하부 연소 챔버에 연결되고, 이때 슬러지는 공기 및 예를 들어 모래일 수 있는 순환 물질과 혼합된다. 슬러지는 적어도 제2 슬러지(122)를 포함하고, 도 1에 도시된 경우에 있어서, 제2 슬러지(128)도 포함한다. 슬러지는 하부 연소 챔버에서 불이 붙여지고, 연소가 완성되는 상부 연소 챔버로 라이저 채널을 통해 상류로 이동된다. 순환 유체 베드 연소 반응기는 상부 연소 채널 아래 분리기 섹션을 포함한다. 분리기 섹션은 연소 가스들을 순환 물질로부터 분리하여 연소 가스들이 가스 배출 통로를 통해 제거되고, 순환 물질이 복귀 채널들을 통해 하부 연소 챔버로 다시 안내된다. 슬러지는 순환 물질과 혼합될 때 연소되고, 이로써 상기에서 설명한 종류의 순환 유체 베드 연소 반응기의 전력 밀도 (kW/m3)는 복사에 의한 열 전달에 기초한 연소 반응기들보다 훨씬 클 수 있다. 재들(ashes)(134)은 사이클론 분리기에 의해 연소 가스들로부터 분리될 수 있고, 나아가 연소 가스들은 연소 가스들로부터 해로운 물질들을 제거하기 위해 냉각되고, 그후에 필터링될 수 있다. 폐수 정화 시스템은, 예를 들어 인을 함유하고 있거나 및/또는 유독한 물질들을 재들(134)로부터 분리하기 위한 재(ash) 처리 장비(110)를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템에 있어서, 연소 장비(103)는 슬러지를 연소하기 전에 슬러지를 미리 건조시키기 위한 선-건조기(pre-dryer)를 포함하는데, 이때 미리 건조시키는 것은 연소 장비에 의해 생성되는 열에 기초한다. 슬러지는 적어도 제1 슬러지(122)를 포함하고, 도 1에 도시된 경우에 있어서, 제2 슬러지(128)도 포함한다. 선-건조기는, 예를 들어 그 일부가 선-건조기를 통해 순환되는 뜨거운 순환 물질 및 연소 반응기에 의해 생성되는 연소 가스들의 도움으로 슬러지를 건조시키기에 적합한 순환 유체 베드 건조기일 수 있다. 선-건조 후, 슬러지는 유리하게는 건조된 과립 물질이 된다.
상기에서 설명된 종류의 연소 장비는 발열 연소 반응을 제공하고, 이로써 연소 장비는 건조 장비(104)에 화력(heat power)을 공급할 수 있다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템에 있어서, 연소 장비(103)는, 적어도 제1 슬러지(122)를 포함하고, 도 1에 도시된 경우에 있어서는 제2 슬러지(128)도 포함하는 슬러지에 더하여, 보조 연료(135)를 연소시키기에 적합하다. 보조 연료(135)는 예를 들어 고형재생연료(Solid Recovered Fuel, SRF)일 수 있다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템은 연소 장비에 의해 생성되는 열의 도움으로 작업 유체(working fluid)를 증발시키기 위한 보일러 및 증발된 작업 유체에 의해 보유된 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 전기 터보-머신을 포함하는 전력 생성 장비(109)를 포함한다. 전력 생성 장비(109)는, 예를 들어 상기에서 언급된 작업 유체로서 적절한 유기 유체를 이용하는, 유기 랭킨 싸이클(Organic Rankine Cycle, ORC) 에너지 변환기일 수 있다. 유기 유체는, 반드시 그럴 필요는 없지만, 예를 들어 실록산들 중 하나일 수 있다. 에너지 변환기는 작업 유체로서 적절한 비-유기 유체를 사용하는 것 또한 가능하다. 전력 생성 장비(109)의 전기 터보 머신은, 유리하게는 그 회전 속도가 예를 들어 10000...60000 rpm 만큼 높을 수 있는 고속 머신이다. 전기 터보-머신에 의해 출력되는 전기 에너지는 예를 들어 역삼투에 필요한 압력을 생성하기 위해, 폐수 정화 시스템의 에너지 요구를 만족시키기 위해 사용될 수 있다. 몇몇의 경우들에 있어서, 폐수 정화 시스템은 단지 폐기물에 보유된 에너지에 의해 작동되는 것이 가능할 수 있다. 가능한 잉여의 전기 에너지가 만약 있다면, 주파수 변환기의 도움으로 전력 그리드로 공급될 수 있다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 시스템은 제1 정화 장비(101)로부터 제1 슬러지(122)을 수용하고, 제1 슬러지의 도움으로 바이오가스(136)를 생성하고, 제1 슬러지를 연소 장비로 출력하기 위한 바이오가스 생성 장비(111)를 포함한다. 또한 제2 슬러지(128)는 바이오가스 생성을 위해 사용될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 제1 슬러지(122)로부터 물을 제거하기 위해 바이오가스 생성 장비(111)와 연소 장비(103) 사이에 건조 장비가 필요하다. 건조 장비는, 예를 들어 건조 원심분리기와 같은, 예를 들어 기계식 건조 장비일 수 있다. 나아가, 많은 경우들에 있어서, 또한 제2 슬러지를 연소 장비(103)로 전달하기 전에, 예를 들어 원심분리에 의해, 제2 슬러지(128)가 건조되는 것이 유리하다. 도 1에 있어서, 블록(150)은 건조를 나타낸다.
상기에서 설명된 폐수 정화 시스템은 적어도 몇몇의 경우들에 있어서, 지역사회, 예를 들어 소도시 또는 마을, 및/또는 산업용 공장에서, 및/또는 깨끗한 물이 필요한, 폐수가 생성되는 다른 시스템에서, 폐쇄된 물 순환을 처리하는 것을 가능하게 해준다.
도 2는 본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법의 흐름도이다. 이 방법은 이하의 행위들을 포함한다:
- 행위 201: 첫번째 정화된 폐수 및 제1 슬러지를 생성하기 위해 폐수를 정화하는 것,
- 행위 202: 두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 생성하기 위해 첫번째 정화된 폐수를 정화하는 것, 이 첫번째 정화된 폐수는 하나 또는 그 이상의 역삼투 장치들, 하나 또는 그 이상의 나노여과 장치들 중 적어도 하나로 정화된다,
- 행위 203: 열을 생성하기 위해 제1 슬러지를 연소하는 것, 및
- 행위 204: 열의 도움으로 정화된 잔류물을 건조하는 것.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법에 있어서, 첫번째 정화된 폐수를 정화하는 것(202)은,
- 두번째 정화된 물의 제1 부분 및 중간 정화 잔류물을 생성하기 위해 첫번째 정화된 폐수를 처리하는 것, 첫번째 정화된 폐수는 역삼투 장치들 중 첫번째, 나노여과 장치들 중 첫번째 중 적어도 하나로 처리된다,
- 제2 슬러지 및 정화된 중간 정화 잔류물을 생성하기 위해 물리-화학적으로 중간 정화 잔류물을 처리하는 것, 제2 슬러지는 제1 슬러지와 함께 연소된다, 그리고
- 두번째 정화된 물의 제2 부분 및 정화 잔류물을 생성하기 위해 정화된 중간 정화 잔류물을 처리하는 것을 포함하고, 정화된 중간 정화 잔류물은 역삼투 장치들 중 두번째, 나노여과 장치들 중 두번째 중 적어도 하나로 처리된다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법은 두번째 정화된 물을 소독하기 위해 자외선 광으로 두번째 정화된 물을 처리하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법에 있어서, 첫번째 정화된 폐수 및 제1 슬러지는 활성 슬러지 플랜트 및/또는 막-생물반응기를 이용하여 생성된다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법에 있어서, 순환 유체 베드(CFB) 연소 반응기는 적어도 제1 슬러지를 포함하는 물질을 연소하기 위해 사용된다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법에 있어서, 제1 슬러지는 제1 슬러지를 연소하기 전에 선-건조되고, 선-건조는 제1 슬러지를 연소하기 위한 연소 장비에 의해 생성되는 열에 기초한다. 예를 들어, 순환 유체 베드 건조기가 선-건조를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법에 있어서, 제1 슬러지를 연소하기 전에, 바이오가스가 제1 슬러지의 도움으로 생성된다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 폐수 정화 방법은, 제1 슬러지를 연소하는 것에 의해 생성되는 열의 도움으로 작업 유체를 증발시키는 것, 및 전기 터보-머신의 도움으로 증발된 작업 유체에 의해 보유된 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것을 포함한다. 작업 유체는 유기 작업 유체일 수 있고, 유기 랭킨 싸이클(ORC) 프로세스가 에너지 변환을 위해 사용될 수 있다. 전기 에너지는 폐수 정화를 위한 방법의 에너지 수요를 적어도 부분적으로 만족시키기에 적절하다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 방법은 적어도 제1 슬러지를 포함하는 물질과 함께 보조 연료를 연소시키는 것을 포함한다. 보조 연료(135)는, 예를 들어 고형재생연료(SRF)일 수 있다.
본 발명의 예시적이고 비한정적인 구체예에 따른 방법은, 예를 들어 원심분리에 의해, 물질을 연소시키기 전에 적어도 제1 슬러지를 포함하는 물질을 기계적으로 건조시키는 것을 포함한다.
몇몇의 예시적이고 비한정적인 구체예들은 첨부된 도면들을 참조하여, 하기 항목들에 의해 이하에서 정의된다.
항목 1. - 폐수를 수용하고, 첫번째 정화된 폐수 및 제1 슬러지를 배출하기 위한 제1 정화 장비(101), 및
- 상기 첫번째 정화된 폐수를 수용하고, 두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 배출하기 위한 제2 정화 장비로서, 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하기 위한, 하나 또는 그 이상의 역삼투 장치들 및 하나 또는 그 이상의 나노여과 장치들 중 적어도 하나를 포함하는 제2 정화 장비(102)를 포함하는 폐수 정화 시스템에 있어서,
- 상기 폐수 정화 시스템은 열을 생성하기 위해 상기 제1 슬러지를 연소하기 위한 연소 장비(103), 및
- 상기 연소 장비에 의해 생성된 열의 도움으로 상기 정화 잔류물을 건조하기 위한 건조 장비(104)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐수 정화 시스템.
항목 2. 상기 항목 1에 있어서, 상기 제2 정화 장비는,
- 상기 첫번째 정화된 폐수를 수용하고, 상기 두번째 정화된 물의 제1 부분 및 중간 정화 잔류물을 배출하기 위한 제1 정화 장치로서, 상기 역삼투 장치들 중 첫번째 및 상기 나노여과 장치들 중 첫번째 중 적어도 하나를 포함하는 제1 정화 장치(105),
- 상기 중간 정화 잔류물을 수용하고, 제2 슬러지 및 정화된 중간 정화 잔류물을 배출하기 위한 물리-화학적 처리 장치(106), 및
- 상기 정화된 중간 정화 잔류물을 수용하고, 상기 두번째 정화된 물의 제2 부분 및 상기 정화 잔류물을 배출하기 위한 제2 정화 장치로서, 상기 역삼투 장치들 중 두번째 및 상기 나노여과 장치들 중 두번째 중 적어도 하나를 포함하는 제2 정화 장치를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
항목 3. 상기 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 두번째 정화된 물을 소독하기 위한 자외선 처리 장비(108)를 더 포함하는, 폐수 정화 시스템.
항목 4. 상기 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 제1 정화 장비는 활성 슬러지 플랜트 및 막-생물반응기 중 적어도 하나를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
항목 5. 상기 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 연소 장비는 순환 유체 베드 연소 반응기를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
항목 6. 상기 항목 1 내지 항목 5 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 연소 장비는 상기 제1 슬러지를 연소하기 전에, 상기 제1 슬러지를 미리 건조하기 위한 선-건조기를 포함하고, 상기 미리 건조하는 것은 상기 연소 장비에 의해 생성되는 열에 기초하는, 폐수 정화 시스템.
항목 7. 상기 6 항목에 있어서, 상기 선-건조기는 순환 유체 베드 건조기인, 폐수 정화 시스템.
항목 8. 상기 항목 1 내지 항목 7 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 제1 정화 장비로부터 상기 제1 슬러지를 수용하고, 상기 제1 슬러지의 도움으로 바이오가스를 생성하고, 또한 상기 제1 슬러지를 상기 연소 장비로 배출하기 위한 바이오가스 생성 장비(111)를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
항목 9. 상기 항목 1 내지 항목 8 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 연소 장비에 의해 생성되는 열의 도움으로 작업 유체를 증발시키기 위한 보일러, 및 상기 증발된 작업 유체에 의해 보유된 에너지를 상기 폐수 정화 시스템의 에너지 수요를 적어도 부분적으로 충족시키기에 적절한 전기 에너지로 변환하기 위한 전기 터보-머신을 포함하는 전력 생성 장비(109)를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
항목 10. 상기 항목 9에 있어서, 상기 작업 유체는 유기 작업 유체인, 폐수 정화 시스템.
항목 11. 상기 항목 1 내지 항목 10 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 연소 장비는 적어도 상기 제1 슬러지를 포함하는 물질에 더하여 보조 연료를 연소하기에 적합한, 폐수 정화 시스템.
항목 12. 상기 항목 1 내지 항목 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 물질을 상기 연소 장비로 전달하기 전에, 적어도 상기 제1 슬러지를 포함하는 물질을 기계적으로 건조시키기 위한 기계식 건조기를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
항목 13. 폐수 정화를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
- 첫번째 정화된 폐수 및 제1 슬러지를 생성하기 위해 폐수를 정화하는 단계(201), 및
- 두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 생성하기 위해 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하는 단계(202)를 포함하고, 상기 첫번째 정화된 폐수는 하나 또는 그 이상의 역삼투 장치들, 하나 또는 그 이상의 나노여과 장치들 중 적어도 하나로 정화되고, 상기 방법은
- 열을 생성하기 위해 상기 제1 슬러지를 연소하는 단계(203), 및
- 상기 제1 슬러지를 연소하는 것에 의해 생성되는 열의 도움으로 상기 정화 잔류물을 건조하는 단계(204)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 14. 상기 항목 13에 있어서, 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하는 단계(202)는,
- 상기 두번째 정화된 물의 제1 부분 및 중간 정화 잔류물을 생성하기 위해 상기 첫번째 정화된 폐수를 처리하는 단계로서, 상기 첫번째 정화된 폐수는 상기 역삼투 장치들 중 첫번째 및 상기 나노여과 장치들 중 첫번째 중 적어도 하나로 처리되는 단계,
- 제2 슬러지 및 정화된 중간 정화 잔류물을 생성하기 위해 물리-화학적으로 상기 중간 정화 잔류물을 처리하는 단계로서, 상기 제2 슬러지는 상기 제1 슬러지와 함께 연소되는 단계, 및
- 상기 두번째 정화된 물의 제2 부분 및 상기 정화 잔류물을 생성하기 위해 상기 정화된 중간 정화 잔류물을 처리하는 단계로서, 상기 정화된 중간 정화 잔류물은 상기 역삼투 장치들 중 두번째 및 상기 나노여과 장치들 중 두번째 중 적어도 하나로 처리되는 단계를 포함하는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 15. 상기 항목 13 또는 항목 14에 있어서, 상기 방법은 상기 두번째 정화된 물을 소독하기 위해 자외선 광으로 상기 두번째 정화된 물을 처리하는 단계를 더 포함하는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 16. 상기 항목 13 내지 항목 15 항 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 첫번째 정화된 폐수 및 상기 제1 슬러지는 활성 슬러지 플랜트 및 막-생물반응기 중 적어도 하나를 이용하여 생성되는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 17. 상기 항목 13 내지 항목 16 중 어느 한 항목에 있어서, 순환 유체 베드 연소 반응기가 적어도 상기 제1 슬러지를 포함하는 물질을 연소시키기 위해 사용되는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 18. 상기 항목 13 내지 항목 17 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 제1 슬러지는 상기 제1 슬러지를 연소시키기 전에 선-건조되고, 상기 선-건조는 상기 제1 슬러지를 연소시키기 위한 연소 장비에 의해 생성되는 열에 기초하는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 19. 상기 항목 18에 있어서, 순환 유체 베드 건조기가 선-건조를 위해 사용되는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 20. 상기 항목 13 내지 항목 19 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 제1 슬러지를 연소시키기 전에, 상기 제1 슬러지의 도움으로 바이오가스가 생성되는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 21. 상기 항목 13 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 슬러지를 연소하는 것에 의해 생성되는 열의 도움으로 작업 유체를 증발시키는 것, 및 전기 터보-머신의 도움으로 상기 증발된 작업 유체에 의해 보유되는 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것을 포함하고, 상기 전기 에너지는 폐수 정화를 위한 방법의 에너지 수요를 적어도 부분적으로 만족시키기에 적절한, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 22. 상기 항목 21에 있어서, 상기 작업 유체는 유기 작업 유체인, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 23. 상기 항목 13 내지 항목 22 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 방법은 적어도 상기 제1 슬러지를 포함하는 물질과 함께 보조 연료를 연소시키는 것을 포함하는, 폐수 정화를 위한 방법.
항목 24. 상기 항목 13 내지 항목 23 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 방법은 상기 물질을 연소시키기 전에, 적어도 상기 제1 슬러지를 포함하는 물질을 기계적으로 건조시키는 것을 포함하는, 폐수 정화를 위한 방법.
상기에서 주어진 설명에서 제공되는 특정한 예들은 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 그러므로, 본 발명은 단지 상기에서 설명된 구체예들에 한정되지 않는다.

Claims (15)

  1. 폐수를 수용하고, 첫번째 정화된 폐수 및 제1 슬러지를 배출하기 위한 제1 정화 장비(101), 및
    상기 첫번째 정화된 폐수를 수용하고, 두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 배출하기 위한 제2 정화 장비(102)를 포함하고, 상기 제2 정화 장비는 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하기 위한, 하나 또는 그 이상의 역삼투 장치들 및 하나 또는 그 이상의 나노여과 장치들 중 적어도 하나를 포함하는 폐수 정화 시스템으로서,
    상기 폐수 정화 시스템은 열을 생성하기 위해 상기 제1 슬러지를 연소하기 위한 연소 장비(103), 및
    상기 연소 장비에 의해 생성된 열의 도움으로 상기 정화 잔류물을 건조하기 위한 건조 장비(104)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 정화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 정화 장비는 다음을 포함하는, 폐수 정화 시스템:
    상기 첫번째 정화된 폐수를 수용하고, 상기 두번째 정화된 물의 제1 부분 및 중간 정화 잔류물을 배출하기 위한 제1 정화 장치로서, 상기 역삼투 장치들 중 첫번째 및 상기 나노여과 장치들 중 첫번째 중 적어도 하나를 포함하는 제1 정화 장치(105),
    상기 중간 정화 잔류물을 수용하고, 제2 슬러지 및 정화된 중간 정화 잔류물을 배출하기 위한 물리-화학적 처리 장치(106), 및
    상기 정화된 중간 정화 잔류물을 수용하고, 상기 두번째 정화된 물의 제2 부분 및 상기 정화 잔류물을 배출하기 위한 제2 정화 장치로서, 상기 역삼투 장치들 중 두번째 및 상기 나노여과 장치들 중 두번째 중 적어도 하나를 포함하는 제2 정화 장치(107).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 두번째 정화된 물을 소독하기 위한 자외선 처리 장비(108)를 더 포함하는, 폐수 정화 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 정화 장비는 활성슬러지 플랜트 및 막-생물반응기 중 적어도 하나를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소 장비는 순환 유체 베드 연소 반응기를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소 장비는 상기 제1 슬러지를 연소하기 전에, 상기 제1 슬러지를 미리 건조하기 위한 선-건조기를 포함하고, 상기 미리 건조하는 것은 상기 연소 장비에 의해 생성되는 열에 기초하는, 폐수 정화 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 선-건조기는 순환 유체 베드 건조기인, 폐수 정화 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 제1 정화 장비로부터 상기 제1 슬러지를 수용하고, 상기 제1 슬러지의 도움으로 바이오가스를 생성하고, 또한 상기 제1 슬러지를 상기 연소 장비로 배출하기 위한 바이오가스 생성 장비(111)를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 연소 장비에 의해 생성되는 열의 도움으로 작업 유체를 증발시키기 위한 보일러, 및 상기 증발된 작업 유체에 의해 보유된 에너지를 상기 폐수 정화 시스템의 에너지 수요를 적어도 부분적으로 충족시키기에 적절한 전기 에너지로 변환하기 위한 전기 터보-머신을 포함하는 전력 생성 장비(109)를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 작업 유체는 유기 작업 유체인, 폐수 정화 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소 장비는 적어도 상기 제1 슬러지를 포함하는 물질에 더하여 보조 연료를 연소하기에 적합한, 폐수 정화 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐수 정화 시스템은 상기 물질을 상기 연소 장비로 전달하기 전에, 적어도 상기 제1 슬러지를 포함하는 물질을 기계적으로 건조시키기 위한 기계식 건조기를 포함하는, 폐수 정화 시스템.
  13. 첫번째 정화된 폐수 및 제1 슬러지를 생성하기 위해 폐수를 정화하는 단계(201), 및
    두번째 정화된 폐수 및 정화 잔류물을 생성하기 위해 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하는 단계(202)를 포함하고, 상기 첫번째 정화된 폐수는 하나 또는 그 이상의 역삼투 장치들 및 하나 또는 그 이상의 나노여과 장치들 중 적어도 하나로 정화되는, 폐수 정화 방법으로서,
    열을 생성하기 위해 상기 제1 슬러지를 연소하는 단계(203), 및
    상기 제1 슬러지를 연소하는 것에 의해 생성되는 열의 도움으로 상기 정화 잔류물을 건조하는 단계(204)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐수 정화 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 첫번째 정화된 폐수를 정화하는 단계(202)는 다음의 단계들을 포함하는, 폐수 정화 방법:
    상기 두번째 정화된 물의 제1 부분 및 중간 정화 잔류물을 생성하기 위해 상기 첫번째 정화된 폐수를 처리하는 단계로서, 여기서 상기 첫번째 정화된 폐수는 상기 역삼투 장치들 중 첫번째 및 상기 나노여과 장치들 중 첫번째 중 적어도 하나로 처리되는 단계,
    제2 슬러지 및 정화된 중간 정화 잔류물을 생성하기 위해 물리-화학적으로 상기 중간 정화 잔류물을 처리하는 단계로서, 상기 제2 슬러지는 상기 제1 슬러지와 함께 연소되는 단계, 및
    상기 두번째 정화된 물의 제2 부분 및 상기 정화 잔류물을 생성하기 위해 상기 정화된 중간 정화 잔류물을 처리하는 단계로서, 상기 정화된 중간 정화 잔류물은 상기 역삼투 장치들 중 두번째 및 상기 나노여과 장치들 중 두번째 중 적어도 하나로 처리되는 단계.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 방법은 상기 두번째 정화된 물을 소독하기 위해 자외선 조사로 상기 두번째 정화된 물을 처리하는 단계를 더 포함하는, 폐수 정화 방법.
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