KR20180106010A - 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법 - Google Patents

에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180106010A
KR20180106010A KR1020170033536A KR20170033536A KR20180106010A KR 20180106010 A KR20180106010 A KR 20180106010A KR 1020170033536 A KR1020170033536 A KR 1020170033536A KR 20170033536 A KR20170033536 A KR 20170033536A KR 20180106010 A KR20180106010 A KR 20180106010A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sludge
digester
thermal hydrolysis
excess
dryer
Prior art date
Application number
KR1020170033536A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102340194B1 (ko
Inventor
주윤식
Original Assignee
주윤식
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주윤식 filed Critical 주윤식
Priority to KR1020170033536A priority Critical patent/KR102340194B1/ko
Priority to CN201710229531.1A priority patent/CN108623115A/zh
Publication of KR20180106010A publication Critical patent/KR20180106010A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102340194B1 publication Critical patent/KR102340194B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/008Sludge treatment by fixation or solidification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/10Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/18Treatment of sludge; Devices therefor by thermal conditioning
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/105Phosphorus compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/16Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/10Energy recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20Sludge processing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 슬러지 처리 시스템은, 잉여 슬러지를 열가수분해 처리하는 열가수분해 장치와, 생슬러지 및 열가수분해 처리된 잉여 슬러지를 소화 처리하는 소화조와, 소화조에서 배출된 슬러지를 탈수하는 슬러지 탈수기와, 슬러지 탈수기에서 배출된 슬러지를 건조하는 슬러지 건조기를 포함하고, 소화조에서 발생하는 바이오 가스는 열가수분해 장치 및 슬러지 건조기에 공급된다.

Description

에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법{SLUDGE RESOURCE CIRCULATION SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 슬러지에서 생산된 에너지 및 자원을 재활용하는 에너지 자립형 슬러지 자원 순환 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도시에서 발생하는 각종 오폐수, 하수 및 분뇨 등을 처리하기 위해서 물리화학적 처리방법과 생물화학적 처리방법 두 가지 방법이 병행되어 사용되고 있다. 하수처리 공정은 일반적으로 수처리 계통은 스크린→침사조→1차 침전지→생물반응조→2차 침전지→총인처리설비→소독과 같은 공정으로 진행되고, 슬러지 처리계통은 1차 및 2차 침전지에서 발생하는 슬러지를 농축조에서 농축하고 유기물을 분해하는 소화조를 거쳐 탈수기에서 수분을 제거한 후 부피와 무게가 감소된 케이크 형태로 만드는 슬러지 처리시설로 이루어진다.
상기와 같은 공정에 의해 생성된 슬러지는 소각, 재활용, 직매립, 해양투기 등의 방법에 의해 최종 처리되고 있다. 종래의 슬러지 처리방법 중에서 초기에는 주로 매립에 의존하였으나, 직매립 금지에 따라 해양 투기량이 급격하게 증가하여 2000년대 초기에는 70% 이상이 해양투기에 의존하고 있었다. 그러나 런던덤핑협약과 관련된 96의정서가 발표되면서 해양투기가 금지되었다. 따라서 하수처리시 발생하는 슬러지의 양을 줄이거나 이를 재활용할 필요성이 제기되고 있다.
또한, 상기와 같은 슬러지 처리 공정에서 발생되는 탈리여액 등 반류수에는 다량의 인(P) 및 질소(N)를 포함하고 있기 때문에 이를 별도로 제거해야 하는 어려움이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 오폐수 처리과정에서 발생하는 슬러지는 폐기처분 없이 전량 자원으로 전환하여 사용할 수 있는 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 슬러지 처리 시스템은, 잉여 슬러지를 열가수분해 처리하는 열가수분해 장치와, 생슬러지 및 열가수분해 처리된 잉여 슬러지를 소화 처리하는 소화조와, 소화조에서 배출된 슬러지를 탈수하는 슬러지 탈수기와, 슬러지 탈수기에서 배출된 슬러지를 건조하는 슬러지 건조기를 포함하고, 소화조에서 발생하는 바이오 가스는 열가수분해 장치 및 슬러지 건조기와 전력 생산용 발전기에 공급된다.
본 발명에 따른 슬러지 처리 시스템은 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 슬러지 처리과정에서 발생하는 고농도의 반류수가 하수처리 유입부로 반송되어 오염부하를 상승시키는 것을 억제하기 위해서, 인(P) 및 질소(N)를 회수하여 자원으로 재활용 하는 인회수 장치를 추가로 포함할 수 있다. 그리고 슬러지 건조기에서는 배출된 슬러지가 화력발전소에 공급될 수 있도록 건조될 수 있다.
소화조에서 생성된 바이오 가스를 저장하는 가스 저장부를 추가로 포함하고, 가스 저장부에서 열가수분해 장치 및 슬러지 건조기와 전력생산용 발전기에 바이오 가스를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 슬러지 처리 방법은, 생슬러지를 소화조에 투입하는 단계와, 잉여 슬러지를 열가수분해 처리한 후 소화조에 투입하는 단계와, 소화조에서 생슬러지 및 잉여 슬러지를 일정 시간 소화 처리하는 단계와, 소화조에서 배출된 슬러지를 탈수하는 단계와, 탈수된 슬러지를 건조하는 단계와, 소화조에서 생성된 바이오 가스를 열가수분해 처리 과정 및 슬러지 건조 과정에 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 슬러지 처리 방법은 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 슬러지는 함수율이 10% 미만으로 건조될 수 있다. 그리고 슬러지를 탈수한 후 탈리 여액으로부터 인을 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 오폐수 처리 과정에서 발생하는 슬러지를 폐기처분 없이 전량 자원으로 재활용할 수 있는 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 방법을 예시한 도면이다.
도 3은 도 1에 예시된 인회수장치를 예시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템(100)을 예시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템(100)은 생슬러지(102) 및 잉여 슬러지(104)와 같은 슬러지를 처리한 후 이를 화력발전소에 공급하고, 이 과정에서 발생한 바이오 가스는 열가수분해 장치(114) 및 슬러지 건조기(124)에 공급하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템(100)은 슬러지를 탈수 한 후 발생하는 탈리 여액에서 인(P) 및 질소(N)를 회수한 후 이를 비료 원료로서 재활용하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템(100)은 슬러지 처리 과정에서 발생하는 슬러지와, 바이오 가스 및 인(P) 및 질소(N)를 모두 재활용하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템(100)은 생슬러지(102) 및 잉여 슬러지(104)를 구분하여 전처리를 수행할 수 있다. 생슬러지(102)는 1차 침전지에서 발생되는 슬러지에 해당할 수 있다. 생슬러지(102)는 주로 유기물로 구성되어 있어서 생분해도가 높고 함수율이 낮은 특징을 갖는다. 잉여 슬러지(104)는 1차 침전지 및 생물 반응조를 거친 후 2차 침전지에서 발생하는 슬러지에 해당할 수 있다.
생슬러지(102)는 농축조(110)를 거쳐서 소화조(116)로 투입되고, 잉여 슬러지는 기계식 농축기(112)를 거쳐서 소화조(116)로 투입될 수 있다. 물론, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템은 생슬러지가 농축조(110)를 거치지 않고 소화조(116)로 투입될 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템은 잉여 슬러지가 기계식 농축기(112)를 거치지 않고 소화조(116)로 투입될 수 있다.
농축조(110)에서 생슬러지(102)를 농축하는 과정에서 농축조의 상등액에는 인산염 등이 함유될 수 있다. 또한, 기계식 농축기(112)에서 잉여 슬러지(104)를 농축하는 과정에서 그 여액에도 인산염 등이 함유될 수 있다. 이와 같이, 인산염을 함유하는 상등액 및 여액은 인회수장치(130)로 공급되어 인(P)이 회수될 수 있다.
잉여 슬러지(104)는 소화조(116)에 투입되기 이전에 열가수분해 장치(114)에 의해서 가수분해 처리된다. 열가수분해 장치(114)는 소화조(116)의 메탄 발효를 극대화 하고 슬러지 발생량을 최소화 하는 장치로 고온(예를 들면, 약 150~200℃) 및 고압(약 600~2500 kPa)의 조건에서 기계식 농축기(112)에서 유입되는 농축 슬러지를 가수 분해 한다. 이 과정에서 단백질, 다당류, 지방, 셀룰로스 등 유기 화합물이 혐기성 소화에서 잘 이용될 수 있는 단순한 유기물로 변화되기 때문에, 후속 공정인 소화조(116)에서 바이오 가스에 해당하는 메탄 발생량을 크게 증가시킬 수 있으며, 슬러지 내 VS를 최대로 제거함으로써 탈수기에서의 함수율을 크게 낮출 수 있다. 상용화된 열가수분해 장치(114)로서 노르웨이의 Cambi 공정 또는 kruger 사의 Bio Thelys 등이 있다.
열가수분해 장치(114)에 사용되는 연료는 소화조(116)에서 발생하는 메탄 가스와 같은 바이오 가스를 이용할 수 있다.
농축조(110)에 의해 농축된 생슬러지(102)와 열가수분해 장치(114)에 의해서 열적으로 전처리된 잉여 슬러지(104)는 소화조(116)에 함께 투입되어 일정 시간 동안 소화된다. 소화조(116)에 의해서 소화된 생슬러지(102) 및 잉여 슬러지(104)와 같은 슬러지는 슬러지 탈수기(120)로 보내져서 탈수된다.
소화조(116)에는 기계식 교반기(도시하지 않음)를 설치하여 소화 효율을 상승시킬 수 있다.
소화조(116)에서 슬러지가 소화되는 과정에서 바이오 가스에 해당하는 메탄 가스가 발생할 수 있다. 메탄 가스는 가스 탱크(126)에 저장된 후 필요에 의해서 열가수분해 장치(114) 및 슬러지 건조기(124)에 공급될 수 있다. 열가수분해 장치(114) 및 슬러지 건조기(124)는 소화조(116)에서 발생한 바이오 가스를 연료로서 활용하고 별도의 추가적인 연료를 필요로 하지 않을 수 있다.
소화조(116)에서 배출된 슬러지는 슬러지 탈수기(120)에 의해서 수분이 제거된다. 슬러지 탈수기(120)는 슬러지의 함수율을 낮추어서 고형화 하여 이송 및 취급이 용이하도록 하는 장치에 해당한다. 슬러지 탈수기(120)는 응집제(polymer)와 혼합하여 응집된 슬러지를 압착해서 고형화 할 수 있다. 슬러지의 함수율은 점성 구간(glue phase)인 50~70% 범위에서 점성이 상승하여 강한 부착 특성을 보이기 때문에 슬러지의 함수율은 71% 이상 유지할 수 있다.
슬러지 탈수기(120)에서 탈수된 슬러지는 슬러지 건조기(124)로 공급된다. 그리고 슬러지 탈수기(120)에서 발생한 탈리 여액은 인회수장치(130)로 공급되어 인(P) 및 질소(N)가 회수된다.
슬러지 건조기(124)는 화력 발전소 등의 고체 연료로서 슬러지를 재이용할 목적으로 슬러지의 수분을 10% 이하로 제거한다. 이로 인해 슬러지를 고체 연료로서 연소하는 과정에서 발열량이 극대화 된다. 슬러지 건조기(124)는, 소화 가스를 연료로 하는 버너를 이용하여 공기를 직접 가열하여 슬러지 내부의 수분을 기화하는 방식을 이용할 수 있다.
슬러지 건조기(124)는 투입호퍼, 건조기, 열풍로, 집진기, 건조슬러지 냉각기, 건조슬러지 저장조, 악취제거장치 및 백연방지장치를 포함할 수 있다.
슬러지 건조기(124)에서 사용하는 가스는 소화조(116)에서 발생한 바이오 가스를 이용할 수 있다.
슬러지 건조기(124)에 의해 건조된 슬러지는 화력 발전소 등의 고체 연료로서 활용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 방법을 예시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 방법은, 생슬러지(102)를 소화조(116)에 투입하는 단계와, 잉여 슬러지(104)를 열가수분해 처리한 후 소화조(116)에 투입하는 단계와, 소화조(116)에서 생슬러지(102) 및 잉여 슬러지(104)를 일정 시간 소화 처리하는 단계와, 소화조(116)에서 배출된 슬러지를 탈수하는 단계와, 탈수된 슬러지를 건조하는 단계와, 소화조(116)에서 생성된 바이오 가스를 열가수분해 처리 과정 및 슬러지 건조 과정에 공급하는 단계를 포함한다.
잉여 슬러지(104)는 생슬러지(102)에 비해서 생분해도가 상대적으로 낮고 함수율이 높기 때문에 기계식 농축기(112)를 통해서 농축시킨 후 소화조(116)에 투입될 수 있다.
소화조(116)는 고효율 혐기성 소화조로서 슬러지를 감량한다. 또한, 소화 과정에서 발생하는 메탄 가스와 같은 바이오 가스는 가스 탱크(126)에 저장된 후 열가수분해 장치(114) 및 슬러지 건조기(124)에 공급되어 연료로서 활용될 수 있다.
슬러지 탈수기(120)를 이용하여 슬러지를 탈수하는 과정에서 함수율이 약 71% 이상이 되도록 탈수할 수 있다. 슬러지의 함수율이 70% 이하인 경우 점성이 상승해서 강한 부착 특성을 보이게 된다. 따라서 슬러지의 함수율은 71% 이상이 되도록 탈수할 수 있다.
슬러지의 탈수 과정에서 발생하는 탈리여액은 인회수 장치(130)로 유입되어 인과질소가 회수될 수 있다. 인회수 장치(130)에 대해서는 아래에서 도 3을 참고하면서 설명하기로 한다.
슬러지 건조기(124)를 이용하여 슬러지를 건조하는 과정에서 함수율이 약 10% 정도 되도록 건조할 수 있다. 건조된 슬러지는 화력 발전소의 고체 원료로 활용될 수 있다. 또한, 슬러지를 건조하는 과정에서 건조에 사용되는 연료는 소화조(116)에서 발생한 바이오 가스를 이용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 처리 시스템(100) 및 슬러지 처리 방법은, 슬러지를 처리하는 과정에서 발생하는 건조 슬러지, 바이오 가스 및 인과 질소를 모두 재활용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 최종적으로 처리된 슬러지는 건조기를 통해서 건조되어 화력 발전소 등에서 고체 연료로 활용될 수 있다. 또한, 슬러지 처리 과정에서 소화조에서 발생한 소화 가스는 열가수분해 장치(114) 및 슬러지 건조기(124)에 공급되어 연료로서 활용될 수 있다. 그리고 슬러지 탈수 과정에서 발생한 탈리 여액은 인회수장치(130)를 통해서 인 및 질소가 회수된다. 회수된 인은 비료 원료로 재활용될 수 있다.
도 3은 도 1에 예시된 인회수 장치(130)를 예시하는 도면이다.
도 3을 참고하면, 인회수 장치(130)는 결정화 저류조(136), 결정화 반응조(150), pH 조절액 투입부(132) 및 결정화 약품 투입부(134)로 구성된다.
탈리 여액으로부터 인을 회수하는 방법으로는 난용성 인산염을 만들어 회수하는 MAP 법과 HAP 법이 경제적이고 효율적이다.
MAP는 스트러바이트(struvite)로 알려져 있으며 결정의 화학식은 MgNH4PO46H2O이다. 물리적 성질은 비중이 1.7로 열을 가하면 분해되고 물에 용해도가 낮지만 산성 용액에서는 높은 용해성을 가지며 알칼리성 용액에서는 불용성이다. MAP는 암모니아 1몰과 인산 1몰로 구성되어 있어 인산염과 암모니아성 질소를 동시에 효율적으로 제거할 수 있는 방법이다.
MAP는 기존 하수 처리장의 혐기성 소화조 라인에 많이 형성되는 것으로 알려져 있다. 이는, 혐기성 소화조의 특성상 혐기 소화액이 고농도의 암모니아성 질소와 인산염을 함유하고 결정화가 일어나기에 적절한 pH를 유지하고 있기 때문이다. 따라서 고농도의 암모니아성 질소와 인산염을 함유한 반류수의 경우, 인과 질소를 동시에 회수하여 활용할 수 있는 MAP법이 가장 적절한 결정화 방법 중의 하나이다.
HAP법은 칼슘 5몰과 인산염 3몰로 구성되어 있으며 화학식은 Ca5(PO4)3(OH)로 결정은 육방정계에 속하고 육각 기둥 모양, 육각판 모양으로 산출된다. 물리적 성질은 비중이 3.16으로 인광석의 주성분이기 때문에 경제적 가치가 높은 광물이다.
결정화 저류조(136)는 유입밸브(138)와, 결정화가 발생하기에 적절한 pH가 유지된 저류된 반류수가 결정화 반응조(150)로 유출하기 위한 유출밸브(146)를 구비한다. 또한, 결정화 저류조(136)는 반류수의 pH 조절과 침전을 방지하는 교반기(142), 유입 반류수의 pH 조절을 위한 pH 계측기(140), 결정화 저류조(136)의 수위를 파악할 수 있는 수위계(144)를 구비한다.
결정화 저류조(136)는 슬러지 탈수기(120)에서 발생한 탈리 여액을 일시 저류하고, 결정화 반응조(120)에서 결정화 현상을 위하여 pH 조절액 투입부(132)로부터 투입되는 pH 조절액을 이용하여 최적의 pH를 유지하도록 한다.
결정화 반응조(150)는, 결정화 저류조(136)에서 반류수가 유입되는 유입밸브(151)와, 인산염 결정화에 따라서 인이 제거된 반류수가 수처리 공정으로 반송되는 유출밸브(153)를 포함한다. 결정화 반응조(150)는 내부의 반류수 수위를 파악할 수 있는 수위계(156)와, 결정화 현상 반응시간을 조절하는 타임 조절기(도시하지 않음)를 포함한다. 또한, 결정화 반응조(150)는 결정화 현상을 위해서 결정화 약품 투입부(140)로부터 투입된 약품을 교반하는 교반기(152)와, 내부의 수온을 측정하기 위한 온도계154)를 구비한다.
반류수는 결정화 반응조(150)에서 적절한 교반에 의해서 인산염 결정체로 형성된다. 인산염 결정체는 비중이 1.7~3.16으로 인광석의 주성분이기 때문에 경제적 가치가 높은 광물로서 회수하여 재활용할 수 있다.
결정화 반응조(120)의 형태는 사각 또는 원형인 것이 바람직하고 일반적으로 콘크리트 구조를 사용하거나 산이나 알칼리에 부식되지 않는 재질로 이루어져 내식성, 내구성을 갖는 안정화된 재질을 이용할 수 있다. 결정화 반응조(150)의 용량은 소량의 반류수 유입량의 20분 정도 체류 시간을 확보할 수 있는 정도로 형성될 수 있다.
인회수 장치(130)는 결정화 저류조(136)에 최적의 pH 범위를 조절하기 위한 pH 조절액을 공급하기 위한 pH 조절액 투입부(132), 결정화 반응조(150)에 난용성 인산염 결정화를 위한 마그네슘 또는 칼슘 등을 공급하는 결정화 약품 투입부(134)를 포함한다.
pH 조절액 투입부(132)의 pH 조절액의 공급은 결정화 저류조(136)와 결정화 반응조(150)에 공급이 가능하도록 주입 설비를 구비하여 현장 여건에 따라서 결정화 저류조(136)를 사용하지 않는 경우에도 운영이 되도록 하여야 한다. 즉, 경우에 따라서는 결정화 저류조(136)를 설치하지 않고 결정화 반응조(150)만 구비하고 이에 pH 조절액을 투입하는 것이 가능하도록 하는 것도 좋다.
pH 조절액 투입부(132) 및 결정화 약품 투입부(134)는 약품의 응고나 침전을 방지하기 위해서 교반 시설을 구비할 수 있다. pH 조절액 투입부(132) 및 결정화 약품 투입부(134)로 구성된 약품의 주입 시설은 주입량의 조절이 용이하여야 하고 신뢰성이 있어야 하며 또한 적절한 범위에서 자유롭게 조정할 수 있는 약품 정량 주입 펌프 등과 같은 약품 주입 시설이 필요하다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 슬러지 처리 시스템
110: 농축조 112: 기계식 농축기
114: 열가수분해 장치 116: 소화조
120: 슬러지 탈수기 124: 슬러지 건조기
126: 가스 탱크 130: 인회수 장치

Claims (8)

  1. 잉여 슬러지를 열가수분해 처리하는 열가수분해 장치;
    생슬러지 및 열가수분해 처리된 잉여 슬러지를 소화 처리하는 소화조;
    상기 소화조에서 배출된 슬러지를 탈수하는 슬러지 탈수기; 및
    상기 슬러지 탈수기에서 배출된 슬러지를 건조하는 슬러지 건조기를 포함하고,
    상기 소화조에서 발생하는 바이오 가스는 상기 열가수분해 장치 및 상기 슬러지 건조기에 연료로 공급되는 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬러지 탈수기에서 배출된 탈리여액을 공급 받아서 인 및 질소를 회수하는 인회수 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 슬러지 자원순환시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬러지 건조기에서는 배출된 슬러지가 화력발전소에 공급될 수 있도록 건조되는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 슬러지 자원순환시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소화조에서 생성된 바이오 가스를 저장하는 가스 저장부를 추가로 포함하고,
    상기 가스 저장부에서 상기 열가수분해 장치 및 상기 슬러지 건조기와 자체 전력생산용 발전기에 바이오 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 슬러지 자원순환시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    생슬러지는 중력농축조를 거쳐서 상기 소화조로 투입되고, 잉여 슬러지는 기계식 농축기를 거쳐서 상기 소화조로 투입되고,
    상기 소화조에는 기계식 교반기를 설치하여 효율을 상승시키는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 슬러지 자원순환시스템.
  6. 생슬러지를 소화조에 투입하는 단계;
    잉여 슬러지를 열가수분해 처리한 후 소화조에 투입하는 단계;
    상기 소화조에서 생슬러지 및 잉여 슬러지를 일정 시간 소화 처리하는 단계;
    상기 소화조에서 배출된 슬러지를 탈수하는 단계:
    탈수된 슬러지를 건조하는 단계; 및
    상기 소화조에서 생성된 바이오 가스를 열가수분해 처리 과정 및 슬러지 건조 과정에 공급하는 단계를 포함하는 에너지 자립형 슬러지 자원순환 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬러지는 함수율이 10% 미만으로 건조되는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 슬러지 자원순환 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    슬러지를 탈수한 후 탈리 여액으로부터 인 및 질소를 회수하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 슬러지 자원순환 방법.
KR1020170033536A 2017-03-17 2017-03-17 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법 KR102340194B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033536A KR102340194B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법
CN201710229531.1A CN108623115A (zh) 2017-03-17 2017-04-10 能源自给型污泥资源循环系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033536A KR102340194B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180106010A true KR20180106010A (ko) 2018-10-01
KR102340194B1 KR102340194B1 (ko) 2021-12-15

Family

ID=63706866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170033536A KR102340194B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102340194B1 (ko)
CN (1) CN108623115A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200134884A (ko) * 2019-05-24 2020-12-02 하승수 바이오 솔리드 회수 및 비료화가 가능한 하·폐수처리시설 및 하·폐수처리방법
KR102505128B1 (ko) * 2022-08-12 2023-03-02 주식회사 부강테크 에너지 소비효율을 향상시킨 열가수분해 장치가 결합된 유기성 폐기물의 혐기성 소화 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837698B1 (ko) * 2007-09-03 2008-06-13 주식회사 피엠씨코리아 슬러지 고도처리장치 및 방법
JP2011206667A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Metawater Co Ltd 有機性廃水の処理方法及び処理装置
KR101163361B1 (ko) * 2011-10-25 2012-07-05 코리아워터텍 주식회사 열수분해장치를 갖는 하수처리 시스템 및 이를 이용한 하수처리방법
KR20140131239A (ko) * 2013-05-02 2014-11-12 하승수 인 결정화 장치를 갖는 하·폐수처리시설

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1269747C (zh) * 2004-04-26 2006-08-16 清华大学 一种剩余污泥的处理方法
CN104030537A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 王胜初 污泥处理系统及污泥处理方法
CN106673387A (zh) * 2016-11-24 2017-05-17 上海洗霸科技股份有限公司 含酚污泥的资源化处理工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837698B1 (ko) * 2007-09-03 2008-06-13 주식회사 피엠씨코리아 슬러지 고도처리장치 및 방법
JP2011206667A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Metawater Co Ltd 有機性廃水の処理方法及び処理装置
KR101163361B1 (ko) * 2011-10-25 2012-07-05 코리아워터텍 주식회사 열수분해장치를 갖는 하수처리 시스템 및 이를 이용한 하수처리방법
KR20140131239A (ko) * 2013-05-02 2014-11-12 하승수 인 결정화 장치를 갖는 하·폐수처리시설

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200134884A (ko) * 2019-05-24 2020-12-02 하승수 바이오 솔리드 회수 및 비료화가 가능한 하·폐수처리시설 및 하·폐수처리방법
KR102505128B1 (ko) * 2022-08-12 2023-03-02 주식회사 부강테크 에너지 소비효율을 향상시킨 열가수분해 장치가 결합된 유기성 폐기물의 혐기성 소화 시스템
WO2024034743A1 (ko) * 2022-08-12 2024-02-15 주식회사 부강테크 에너지 소비효율을 향상시킨 열가수분해 장치가 결합된 유기성 폐기물의 혐기성 소화 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102340194B1 (ko) 2021-12-15
CN108623115A (zh) 2018-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100943315B1 (ko) 열가수분해와 고온 혐기성 소화를 이용한 유기성 슬러지 처리장치 및 처리방법
KR100837698B1 (ko) 슬러지 고도처리장치 및 방법
US9045355B2 (en) Nutrient recovery process
KR102056559B1 (ko) 인산염의 회수 방법
US7806957B1 (en) Balanced fertilizer production and improved anaerobic digestion efficiency
WO2006117934A1 (ja) 有機性廃棄物の処理設備および処理方法
KR20170088176A (ko) 열가수분해를 포함하는 유기성 폐기물 혐기소화 시스템
KR101368459B1 (ko) 음폐수 혐기성 에너지화 고도처리 설비
WO2015004146A1 (en) Method and plant for treatment of organic waste
KR101616323B1 (ko) 가축분뇨 및 음식물의 바이오메스를 통한 전기, 액비 및 퇴비의 제조시스템
CN111333304A (zh) 一种污泥的集成处理方法及系统
CN104743756A (zh) 一种资源化低能耗污泥处理方法
KR101123854B1 (ko) 유기성 폐기물의 고온 습식-건식 병렬 혐기성 소화장치 및 방법
KR20180106010A (ko) 에너지 자립형 슬러지 자원순환 시스템 및 방법
KR101565704B1 (ko) 슬러지를 이용한 고체 연료 생산 장치
CN118139825A (zh) 一种使用消化液处理水和有机干物质的混合液生产沼气的系统
Brienza et al. Ammonia stripping and scrubbing for mineral nitrogen recovery
Leghari et al. Research advancements in nutrients and heavy metals, its speciation and behavior during hydrothermal carbonization of sludge–A critical review
Heviánková et al. Study and research on cleaning procedures of anaerobic digestion products
EA037861B1 (ru) Способ переработки экскрементов птиц
JP2018199101A (ja) 汚泥処理システムおよび汚泥処理方法
CN212532729U (zh) 一种污泥的集成处理系统
KR20010029655A (ko) 슬러지의 처리 방법 및 이 처리 방법을 포함하는 유기성폐수 처리 방법
JP2005087977A (ja) 有機性廃棄物処理方法および有機性廃棄物処理システム
KR20160033967A (ko) 유기성 폐기물 감량처리 및 에너지생산 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant