KR20210027204A - An apparatus andmethod for improving dewaterability of digested sludge by sludge curing - Google Patents

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Abstract

The present invention discloses an apparatus and method for improving dewaterability of digested sludge discharged during an anaerobic digestion process for high concentration organic waste. The method for improving dewaterability for digested sludge is carried out between an anaerobic digestion process of converting organic waste into sludge and a dehydration process for the sludge. The method is characterized by comprising a sludge aging step of reducing the concentration of organic acids in the sludge by introducing the sludge into a reaction tank and then maintaining the sludge at a predetermined aging temperature and aging time while stirring. Accordingly, the method can improve the dehydration efficiency of solid-liquid separation at the subsequent stage, as well as chemical and biological treatment efficiency for wastewater composed of dehydrated filtrate.

Description

소화슬러지의 탈수성 개선을 위한 슬러지 숙성 장치 및 방법{AN APPARATUS ANDMETHOD FOR IMPROVING DEWATERABILITY OF DIGESTED SLUDGE BY SLUDGE CURING}Sludge aging device and method for improving dehydration of digested sludge {AN APPARATUS ANDMETHOD FOR IMPROVING DEWATERABILITY OF DIGESTED SLUDGE BY SLUDGE CURING}

본 발명은 음식물 쓰레기, 음폐수, 분뇨 등의 고농도 유기성 폐수 또는 폐기물(이하, '유기성 폐기물')에 대한 혐기성 소화과정에서 배출된 소화슬러지를 처리하는 장치 및 방법에 관련되며, 특히 소화슬러지의 탈수성을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관련된다. The present invention relates to an apparatus and method for treating digested sludge discharged in an anaerobic digestion process for high-concentration organic wastewater or waste (hereinafter,'organic waste') such as food waste, drinking water, and manure, and in particular, dehydration of digested sludge It relates to an apparatus and method for improving sex.

일반적으로 고농도의 질소가 함유된 유기물에 대한 혐기성 소화는 아래의 화학식 (1)로 설명될 수 있다. 이러한 혐기성 소화 과정에서, 유기물 총분자량(MW 285. 4)을 기준으로 70%는 혐기성 미생물(메탄생성 박테리아)에 의해 바이오 가스(CH4,CO2)로 전환되고, 이 과정에서 총분자량의 8%가 미생물로 증식되며, 이중 2. 8%에 해당되는 질소만이 미생물 증식에 이용된다. 17%는 중탄산염 이온(bicarbonate, HCO3 -)로 전환되어 소화조 완충용량(buffer capacity)의 척도인 중탄산염 알칼리도(bicarbonate alkalinity)에 기여하며, 가수분해 과정에서 생성되어 증식에 이용되지 못한 질소는 총분자량의 5%로 NH4 +-N 농도 형태로 소화조에서 축적된다. 이 경우, 유기물 총 분자량 1kg으로 할 때, 상기 중탄산염(bicarbonate, HCO3 -)의 단위 용적당 발생량은 약 0. 212kg/m3이며, 이를 알칼리도 단위로 환산하면 0. 172kg CaCO3가 된다. In general, anaerobic digestion of organic matter containing a high concentration of nitrogen can be explained by the following formula (1). In this anaerobic digestion process, based on the total molecular weight of organic matter (MW 285. 4), 70% is converted into biogas (CH 4 ,CO 2 ) by anaerobic microorganisms (methanogenic bacteria), and 8 of the total molecular weight in this process % Is multiplied by microorganisms, of which only 2. 8% of nitrogen is used for microbial growth. 17% bicarbonate ions (bicarbonate, HCO 3 -) are converted into the digester buffering capacity (buffer capacity), and contributes to the measure of bicarbonate alkalinity (bicarbonate alkalinity) of, is generated during hydrolysis of nitrogen could be used to multiply the total molecular weight It accumulates in the digester in the form of a concentration of NH 4 + -N as 5%. In this case, when the total molecular weight organic 1kg, the bicarbonate (bicarbonate, HCO 3 -) suitable amount for a unit of is about 0. 212kg / m 3, translates it to the alkalinity unit is a 0. 172kg CaCO 3.

일반적으로 고농도의 질소가 함유된 유기물에 대한 혐기성 소화는 아래의 화학식 (1) 로 설명될 수 있다. 이러한 혐기성 소화 과정에서, 유기물 총 분자량을 기준으로 70%는 바이오 가스(CH4, CO2)로 생성되고, 8%는 미생물 증식(C5H7O2N)에 관여하되 이중 2. 8%는 미생물로 증식되고, 17%는 중탄산이온(bicarbonate ion, HCO3 -)로 전환되어 소화조 완충용량(buffer capacity)의 척도인 중탄산염 알카리도(bicarbonate alkalinity)에 기여하며, 증식에 이용되지 못한 5%는 NH4 +-N 농도 형태로 소화조에서 축적된다. 이 경우, 유기물 총 분자량 1kg으로 할 때, 상기 중탄산이온의 단위용적당 발생량은 약 0. 212kg/m3이며, 이를 알칼리도 단위로 환산하면 0. 172kg CaCO3가 된다. In general, anaerobic digestion of organic matter containing a high concentration of nitrogen can be explained by the following formula (1). In this anaerobic digestion process, based on the total molecular weight of organic matter, 70% is produced as biogas (CH 4 , CO 2 ), and 8% is involved in microbial growth (C 5 H 7 O 2 N), of which 2. 8% is growth in the microorganism, 17% bicarbonate ions (bicarbonate ion, HCO 3 -) are converted to contribute to the digestion buffer capacity of bicarbonate alkalinity (bicarbonate alkalinity) scale (buffer capacity), 5% could not be used for the growth is Accumulates in the digester in the form of NH 4 + -N concentration. In this case, when the total molecular weight of the organic matter is 1 kg, the amount of bicarbonate ions generated per unit volume is about 0.212 kg/m 3 , and when converted into alkalinity units, it becomes 0.1 172 kg CaCO 3 .

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 혐기성 소화를 수행하는 소화조 내지 시스템에서 pH 범위는 6. 0 ~ 8. 0 사이가 가장 중요한 관심사이다. 하지만, 상기 화학시 (1)에서 보면 유기물의 총분자량이 증가될수록 알칼리도의 생성이 많아짐을 알 수 있으며, 이에 따라 pH는 이 범위를 벗어날 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 소화조에서 pH 범위는 유기물에 대한 생물학적 반응 결과물인 CO2와 HCO3 -(bicarbonate ion)의 관계로 설명될 수 있다. 도 1을 참조하면, 소화조의 pH는 가스 상의 CO2 농도와 액상의 중탄산염 알칼리도(bicarbonate alkalinity)에 따라 변화되는 것을 알 수 있고, 이로부터 pH에 의한 영향보다는 오히려 소화조의 완충용량(buffer capacity)이 더 중요하다고 할 수 있다. 소화조 내에서의 완충작용은 유기물 과부하 등으로 소화조 내의 pH 변화에 대하여 충격을 완화시키는유익한 작용을 의미하며, 이러한 완충작용은 유기물이 분해된 후 생성된 중탄산이온(bicarbonate ion, HCO3 -)에 의한 알칼리도, 즉 중탄산염 알칼리도로 설명될 수 있다. 일반적으로는 소화조의 완충용량(buffering capacity)은 유입되는 유기물의 농도가 증가될수록 중탄산염 알칼리도가 증가되기 때문에 pH가 안정됨으로써 악영향도 덜 받는 것으로 알려져 있지만, 중탄산염(bicarbonate, HCO3 -)이 과다해지면 오히려 소화조에 대해 악영향을 줄 수 있다는 점은 인지하고 있어야 한다. The most important concern is the pH range between 6. 0 and 8. 0 in the digester or system for performing anaerobic digestion. However, from the above chemistry (1), it can be seen that as the total molecular weight of the organic matter increases, the generation of alkalinity increases, and accordingly, the pH may be out of this range. 1, the digester in such a pH range of biological response result of the organic material CO 2 and HCO 3 - can be described in relation to (bicarbonate ion). Referring to FIG. 1, it can be seen that the pH of the digester changes according to the concentration of CO 2 in the gas and the bicarbonate alkalinity in the liquid, and from this, the buffer capacity of the digester rather than the effect of pH It can be said to be more important. Buffering action in the digester means a beneficial effect of alleviating the impact against the pH change in the digester in such organic overload, and these buffer action is bicarbonate ion (bicarbonate ion, HCO 3 -) generated after the organic matter is decomposed by Alkalinity, ie bicarbonate alkalinity, can be described. In general, the buffer capacity of the digestion tank (buffering capacity) is because the more increasing the concentration of organic matter entering the bicarbonate alkalinity increases whereby the pH is stable, but known to also receive less adverse effects, bicarbonates (bicarbonate, HCO 3 -) rather haejimyeon excessive It is important to be aware that it can have adverse effects on the digester.

상기 화학식 (1)을 참조할 때, 미생물 합성에 이용되지 못한 질소는 액체 상태에서 NH4 +형태로 소화슬러지에 잔존하게 된다. 이렇게 질소(N)가 미생물에 합성되지 못한 이유는 생물학적으로 분해 가능한 유기물의 양에 비하여 질소량이 많기 때문이며, 이는 C/N ratio가 낮다고 표현된다. 소화조에 투입된 유기물은 미생물의 활동으로 생산된 바이오가스(CH4, CO2)의 생산과 함께 미생물이 유기물을 섭취분해하면서질소가 세포 증식에 이용되어 미생물이 증식되고, 미생물 증식에 이용되지 못한 질소는 NH4 + 형태로 소화조에 축적되며, 미생물에 의해 분해된 유기물은 최종적으로 소화슬러지 여액에서 중탄산염(bicarbonate, HCO3 -)의 형태로 남게 된다. 한편 소화조가 적정한 처리용량을 갖도록 설치되지 않은 경우 유기산(volatile acid)이 분해되지 않고 축적될 수 있기 때문에 미분해 유기산의 농도는 상기 화학식 (1)에서 표시되어야 하지만, 소화조의 처리 용량이 적절히 설계된 경우 운전 경과에 따라 소화조 내의 유기산 농도 변화는 dC/dt

Figure pat00002
0로 거의 없기 때문에 화학식 (1)에서는 미분해 유기산의 농도가 표시되어 있지 않다. 소화조 내에서 운전시간 경과에 따른 유기산 농도는 일반적으로 300 mg/L 이하(최대 500 mg/L as CH3COOH)에서 유지됨을 의미한다. 즉 상기 화학식 (1)에서 알 수 있듯이, 유기물의혐기성 소화과정에서 생성되는 것은 미생물이 유기물을 섭취하고 분해하면서 생성되는 바이오가스와 미생물 증식이다. 이 두 가지를 제외하면 ammonium (NH4 +)과 bicarbonate(HCO3 -)의 생성이 뚜렷하게 나타남을 알 수 있다. 결국 화학식 (1)은 미생물에 의해 유기물이 완전하게 섭취되고 분해됨을 전제로 것이다. When referring to the above formula (1), nitrogen that cannot be used for microbial synthesis remains in the digested sludge in the form of NH 4 + in a liquid state. The reason why nitrogen (N) was not synthesized in microorganisms is because the amount of nitrogen is higher than the amount of biologically degradable organic matter, which is expressed as a low C/N ratio. The organic matter put into the digester is the production of biogas (CH 4 , CO 2 ) produced by the microbial activity, and nitrogen is used for cell proliferation as the microorganisms ingest and decompose the organic matter, and the microorganisms proliferate, and nitrogen that cannot be used for microbial growth is NH 4 + is in the form stored in the digester, the organic matter is decomposed by the microorganisms eventually bicarbonate (bicarbonate, HCO 3 -) in the digested sludge, the filtrate is left in the form of. On the other hand, if the digester is not installed to have an appropriate treatment capacity, the concentration of undecomposed organic acid should be indicated in the above formula (1) because volatile acids can be accumulated without decomposition, but if the treatment capacity of the digester is properly designed The change in the concentration of organic acids in the digester with the progress of operation is dC/dt
Figure pat00002
Since it is almost zero, the concentration of the undissolved organic acid is not indicated in the formula (1). This means that the organic acid concentration in the digester over the course of operation time is generally maintained at 300 mg/L or less (maximum 500 mg/L as CH 3 COOH). That is, as can be seen from the above formula (1), what is produced in the process of anaerobic digestion of organic matter is biogas and microbial proliferation that are generated when microorganisms ingest and decompose organic matter. With the exception of the two ammonium (NH 4 +) and bicarbonate (HCO 3 -) it can be seen that the generation of markedly appears. In the end, formula (1) assumes that organic matter is completely ingested and decomposed by microorganisms.

따라서 소화조의 운전 효율에 대한 평가는, 유기물이 분해되어 중탄산염 알칼리도로 전환된 양과, 반대로 유기물이 완전히 분해되지 못하고 유기산으로 축적된 양에 대한 평가를 통해 이루어질 수 있으며, 이는 아래의 수학식 (1)을 통해 설명될 수 있다. 수학식 (2)는 상기 화학식 (1)의 유기산과 중탄산염 알칼리도의 개념을 통해서 정립된 식이다.Therefore, the evaluation of the operating efficiency of the digester can be made through the evaluation of the amount of organic matters decomposed and converted into bicarbonate alkalinity, and the amount of organic matters accumulated as organic acids without being completely decomposed. It can be explained through. Equation (2) is an equation established through the concept of alkalinity of the organic acid and bicarbonate of the general formula (1).

Figure pat00003
Figure pat00003

BA: Bicarbonate Alkalinity, ㎎/ℓas CaCO3 BA: Bicarbonate Alkalinity, mg/ℓas CaCO 3

TA: Total Alkalinity, ㎎/ℓas CaCO3, Titration Method. TA: Total Alkalinity, mg/ℓas CaCO 3 , Titration Method.

VA: Volatile Acid, ㎎/ℓas CH3COOH (Distillation Method, Standard Methods)VA: Volatile Acid, mg/ℓas CH 3 COOH (Distillation Method, Standard Methods)

상기 수학식 (1)에서, 유기산(volatile acid)의 단위는 mg/L(as CH3COOH)이지만, 알칼리도의 단위인 mg/L(as CaCO3)로의 표현이 가능하며 그 환산수치는 0. 71이다(미국 환경 보호청(US EPA),1979). 혐기성 소화 시설의 유기산 농도와 관련하여 한국의 경우 4,000mg/L를 가이드라인으로 정하고 있는 것과 같이 다소 차이가 있지만, 미국 환경 보호청(US EPA)에 따르면 소화슬러지를 식종해서 소화조를 가동할 때의 유기산 농도는 300 mg/L(as CaCO3) 이하에서 유지되어야 하며, 최대 500mg/L(as CaCO3)를 넘지 않도록 권고되고 있다. 한편, 유입된 유기물이 완전히 분해되는 운전 조건에서는 앞서 화학식 (1)에서와 같이 중탄산염(bicarbonate, HCO3 -)만이 표시되어 있다. 이 경우 VA = 0이기 때문에 상기 수학식 (1)은 BA = TA로 표시될 수 있다. In Equation (1), the unit of an organic acid (volatile acid) is mg/L (as CH 3 COOH), but it can be expressed in mg/L (as CaCO 3 ), which is a unit of alkalinity, and its conversion value is 0. 71 (US Environmental Protection Agency (US EPA), 1979). In relation to the concentration of organic acids in anaerobic digestion facilities, there is a slight difference, as in the case of Korea, as 4,000mg/L is set as a guideline, but according to the US Environmental Protection Agency (US EPA), organic acids when operating digestion tanks by planting digested sludge The concentration should be maintained below 300 mg/L (as CaCO 3 ), and it is recommended not to exceed 500 mg/L (as CaCO 3) at the maximum. On the other hand, in the operating condition the incoming organic matter is fully decomposed prior bicarbonate as in the formula (1) (bicarbonate, HCO 3 -) only is displayed. In this case, since VA = 0, Equation (1) can be expressed as BA = TA.

상기 수학식 (1)에 기초해 미국 환경보호청이 제시하고 있는 유기산 농도 기준에 따라 소화조의 운전효율을 평가해 보면 다음과 같다. 혐기성 소화조의 초기 운전 시 유기산 농도가 300 mg/L(as CH3COOH)이하인 미생물(소화슬러지)을 식종한 후 유기물을 투입하는 지속적인 가동 이후에도 유기산 농도가 300mg/L(as CH3COOH) 이하에서 유지되고 있다면 유기물은 완전히 혐기성 소화 또는 에너지화된 것으로 적정하게 운전되었음을 나타낸다고 볼 수 있다. 이에 대해, 유기물이 제대로 소화되지 못하고 유기산 농도가 최대 500mg/L(as CH3COOH)를 초과하는 지속적인 우전에도 증가된다면 소화조의 운전은 악화되고 있다고 볼 수 있다. 이러한 혐기성 소화조의 운전 효율은 슬러지에 대한 처리 측면에서 이해될 수 있으며, 슬러지의 탈수성과 연관되어있다. Based on the above equation (1), the operating efficiency of the digester is evaluated according to the organic acid concentration standard proposed by the US Environmental Protection Agency as follows. By the time of initial driving an organic acid concentration in the anaerobic digestion tank sikjong to 300 mg / L (as CH 3 COOH) or less microorganism (digested sludge) and then after continuous operation to inject an organic material is an organic acid concentrations below 300mg / L (as CH 3 COOH ) If maintained, it can be seen that the organic matter has been fully anaerobic digested or energized, indicating that it has been properly operated. On the other hand, if the organic matter is not properly digested and the organic acid concentration is increased even when the concentration of organic acids exceeds the maximum 500mg/L (as CH 3 COOH), the operation of the digester can be considered to be deteriorating. The operating efficiency of this anaerobic digester can be understood in terms of treatment of sludge and is related to the dehydration of sludge.

보다 구체적으로 살펴보면, 소화조에서 미분해 유기 고형물이 축적된 정도는 상기 수학식 (1)에 기초해 유기산 농도를 분석함으로써 판단될 수 있다. 즉, 유기산 농도를 소화슬러지 탈수성과 연계해 살펴봄으로서, 유기산 농도의 증가가 혐기성 소화 시설 운영에 어떠한 영향을 주는지를 평가할수 있다. 이를 위해서 소화슬러지의 탈수 정도를 나타내는 비저항 값(rs) 산출을 위한 주요 식을 이용해 탈수성을 비교분석해 보았다. 탈수성은 비저항 값으로 평가될 수 있으며, 아래의 수학식 (2)으로부터 산출된다. In more detail, the degree of accumulation of undecomposed organic solids in the digester can be determined by analyzing the organic acid concentration based on Equation (1). That is, by looking at the organic acid concentration in connection with the digested sludge dehydration, it is possible to evaluate how the increase in the organic acid concentration affects the operation of the anaerobic digestion facility. To this end, the dehydration properties were compared and analyzed using the main equation for calculating the specific resistance value (r s ) representing the degree of dehydration of digested sludge. Dehydration can be evaluated by a specific resistance value, and is calculated from Equation (2) below.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, rs : 비저항 값 (cm/g), P: 적용된 진공압력 (dynes/cm2), A: 여과면적 (cm2), μ: 여액의 점성도 (g/cm · sec)(같은 온도에서 순수한 물의 점성도를 사용함), W: 단위 여액부피당 고형물질의 무게 (g/cm3), b: t/V와 V의 상관관계에서 얻어진 직선의 기울기(sec/cm6), t: 시간 (sec), V: 여액의 부피 (mL)를 각각 나타낸다. Here, r s : resistivity value (cm/g), P: applied vacuum pressure (dynes/cm 2 ), A: filtering area (cm 2 ), μ: viscosity of filtrate (g/cm sec) (at the same temperature Viscosity of pure water is used), W: weight of solid substance per unit filtrate volume (g/cm 3 ), b: slope of straight line obtained from the correlation between t/V and V (sec/cm 6 ), t: time (sec) , V: represents the volume (mL) of the filtrate, respectively.

상기 수학식 (2)에서 단위 여액부피당 고형물질의 무게 W는 아래의 수학식 (3)에 따라 시료의 총 고형물 질량을 여과의 형태가 급변할 때까지의 여액의 부피(Vf)로 나누어 산출한다.In Equation (2), the weight W of the solid substance per unit filtrate volume is calculated by dividing the total solid mass of the sample by the volume of the filtrate (V f) until the filtration type changes rapidly according to Equation (3) below. .

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, TS: 총고형물질, Vo: 초기 슬러지의 부피 (mL), Vf: 직선의 관계를 벗어나는 지점에서의 여액의 부피 (mL)를 각각 나타낸다. 이 경우, 총고형물질(TS) 농도보다는 부유성 고형물질 농도를 사용함이 타당하지만, 용해성 고형물질(DS)이 총고형물질(TS) 농도의 5% 미만이어서 큰 영향을 주지 않았기 때문에 TS 농도를 그대로 사용하였다. Here, TS: total solid matter, V o : volume of initial sludge (mL), V f : volume of filtrate (mL) at the point out of the linear relationship. In this case, it is reasonable to use the suspended solids concentration rather than the total solids (TS) concentration, but the TS concentration was not significantly affected because the soluble solids (DS) was less than 5% of the total solids (TS) concentration. It was used as it is.

이 식을 이용하여 유기성 폐기물의 혐기성 소화 시설에서 유기산 농도가 최대 300 mg/L(as CH3COOH) 이하에서 유지될 때 64개의 소화슬러지의 비저항 값을 측정하였고, 음식물과 같은 유기성 폐기물의 혐기성 소화시설에서 유기산 농도가 4,000 mg/L(as CH3COOH) 이하와 4,000 mg/L(as CH3COOH)를 상당히 초과하는 10개의 소화슬러지 시료의 비저항 값을 측정하여 분석한 결과를 아래의 표 1의 "Comparison of volatile acid concentration and the specific resistance of digested sludge in anaerobic digester"로 나타내었다. Using this equation, when the organic acid concentration is maintained below 300 mg/L (as CH 3 COOH) in the anaerobic digestion facility of organic waste, the specific resistance value of 64 digested sludges was measured, and the anaerobic digestion of organic waste such as food The results of the analysis by measuring the specific resistance values of 10 digested sludge samples with an organic acid concentration of less than 4,000 mg/L (as CH3COOH) and significantly exceeding 4,000 mg/L (as CH3COOH) at the facility are shown in Table 1 below. volatile acid concentration and the specific resistance of digested sludge in anaerobic digester.

Anaerobic digesterAnaerobic digester volatile acid conc'n
(mg/L as CH3COOH)
volatile acid conc'n
(mg/L as CH 3 COOH)
specific resistance, rs
(1013 m/kg)
specific resistance, r s
(10 13 m/kg)
number of samplesnumber of samples
sewage
sludge
sewage
sludge
less than 300less than 300 1. 0 ~ 6. 5
(avg. 5. 0)
1. 0 ~ 6. 5
(avg. 5. 0)
6464
organic wastes
(food-waste, etc)
organic wastes
(food-waste, etc)
less than 4,000
over 4,000
less than 4,000
over 4,000
50 ~ 20050 to 200 1010

적정하게 운영되는 하수슬러지의 혐기성 소화조에서는 유기산 농도가 300 mg/L(as CH3COOH) 이하에서 유지되는 것이 바람직하고, 이때 소화슬러지의 탈수성의 지표를 나타내는 비저항(rs) 값은 1. 0~6. 5×1013m/kg으로 일반적인 혐기성 소화슬러지의 탈수성을 나타내는 1~10x1013 m/kg(평균 5. 0x1013m/kg)의 범위에 있었다. 하지만 유기산 농도가 4,000 mg/L 정도나 10,000mg/L(as CH3COOH)을 훨씬 초과하는 소화슬러지의 경우 탈수성을 나타내는 비저항(rs)값은 50~200x1013m/kg으로 평균치에 비하여 10배에서 40배까지 악화된 수치를 나타내고 있다. 실제로 음식물을 포함한 유기성폐기물의 혐기성 소화시설에서 배출된 소화슬러지 탈수공정에서 사용되는 polymer 사용량은 일반 하수처리장 소화슬러지를 탈수하는데사용되는 양보다 10~50배 이상 사용되고 있다. 상기 표 1로부터 유기산 농도 증가가 탈수성에 악영향을 주는 것은 분명한 것으로 나타났다. In a properly operated anaerobic digester of sewage sludge, it is desirable to maintain the organic acid concentration below 300 mg/L (as CH 3 COOH), and at this time, the specific resistance (r s ) value indicating the dehydration index of the digested sludge is 1. 0 ~6. It was in the range of 1 to 10x10 13 m/kg (average 5. 0x10 13 m/kg), which represents the dehydration property of general anaerobic digested sludge at 5×10 13 m/kg. However, in the case of digested sludge with an organic acid concentration of about 4,000 mg/L or much more than 10,000 mg/L (as CH 3 COOH), the specific resistance (r s ) indicating dehydration is 50~200x10 13 m/kg, compared to the average value. It shows a deteriorated value from 10 to 40 times. In fact, the amount of polymer used in the digested sludge dewatering process discharged from the anaerobic digestion facility of organic wastes including food is used 10 to 50 times more than the amount used to dewater digested sludge in general sewage treatment plants. From Table 1, it was evident that the increase in the organic acid concentration adversely affected the dehydration property.

여하튼 혐기성 소화의 가이드라인에서 유기산 농도를 어떤 기준으로 정하든 상관없으나, 분명한 것은 유기산 농도는 혐기성 소화조의 운전 효율에 영향을 미치는 주요 인자로 인식되어야 한다는 점이다. 특히, 혐기성 소화조 내에서 분해되지 않은 상태의 유기고형물이 존재하고 이것이 늘어나는 것은 유기산 농도를 지표로 하여 판단이 가능하다. 이를 통해서 산형성 박테리아의 활동성(acetogenic activity)이 증가되기 때문이다. 결국 유기산 농도의 증가는 혐기성 소화조의 운전 효율에 나쁜 영향을 미치는 주요인자로 인식되어야 하며, 이러한 결과는 탈수성 분석을 통해서 매우 밀접한 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 탈수성(dewaterability)을 측정하는 방법으로 rs(비저항값)의 산출을 위한 BFT(B

Figure pat00006
chner funnel test) 외에 이를 보정하는 CST(capillary suction time)을 측정하여 서로의 상관관계를 통해서 보정되었으나, 여기서 세부적인 내용은 제시하지 않았다. 이 두 가지 탈수성 측정 방법은 모두 Standard Method에 등재되어 있다. In any case, it does not matter what criteria the organic acid concentration is determined in the guidelines for anaerobic digestion, but it is clear that the organic acid concentration should be recognized as a major factor influencing the operating efficiency of the anaerobic digester. In particular, the presence of organic solids in the anaerobic digester without decomposition and the increase can be judged using the organic acid concentration as an index. This is because the acetogenic activity of the acid-forming bacteria is increased. Eventually, the increase in organic acid concentration should be recognized as a major factor that adversely affects the operating efficiency of the anaerobic digester, and this result was found to have a very close correlation through dehydration analysis. Method of measuring the dewaterability (dewaterability) as r s BFT (B for the calculation of the (specific resistance value)
Figure pat00006
In addition to the chner funnel test), CST (capillary suction time) to correct this was measured and corrected through correlation with each other, but details are not presented here. Both of these methods of measuring dehydration are listed in the Standard Method.

구체적으로는 다음과 같은 조건으로 설계 운영될 때 혐기성 소화 시설의 운전에 따른 모든 장점이나 이점을 도출하여 최적의 에너지 시설로서 운전될 수 있다. Specifically, when it is designed and operated under the following conditions, it can be operated as an optimal energy facility by deriving all the advantages or advantages of the operation of an anaerobic digestion facility.

첫째로, 혐기성 소화 공정의 효율성은 소화조 후단에 적용되는 폐수처리 측면의 시각에서 보다는 상기 식 (1)에 나타낸 바와 같이 혐기성 소화 슬러지의 처리 측면에서 먼저 이해되어야 한다. 유기성 폐기물의 완전한 분해 섭취를 통해 증식되는 미생물의 양은 곧 소화슬러지에 대한 탈수케이크 발생량에 큰 영향을 주게 되는데, 이 경우 탈수케이크 내 함수율을 최소한으로 감소시키고, 악취저감이나 병원성 세균 사멸 등 슬러지의 안정화 및 안전한 처리가 혐기성 소화 공정의 주된 목적이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 소화슬러지에 대한 탈수성이 무엇보다 중요하며, 혐기성 소화조에서 유기산 농도가 300mg/L(as CH3COOH) 이하로 유지되어야 한다. 혐기성 소화조에서 유기산 농도가 최대 500 mg/L(as CH3COOH)를 초과해서 증가된다면 소화조의 상태는 점차 악화되며, 탈수성이 나빠지고. 케이크의 양은 많아지게 된다. 여기서, 음식물류 폐기물의 혐기성 소화슬러지의 탈수공정에서 함수율 1~2%의 증가로 인하여 탈수케이크의 양이 얼마나 증가되는지 확인해보면 이때 증가되는 탈수케이크 발생량이 바이오가스 생산을 무의미하게 할 수 있음에 대하여 인지되어야 한다. 이를 통해서 알 수 있는 분명한 것은 최근 음식물 에너지화 시설에서 나타나는 현상은 소화조의 상태가 악화, 즉 유기산 농도가 증가될수록 탈수과정에서 소모되는 고분자 응집제(polymer)의 사용량이 기하급수적으로 증가되어 10배에서 심지어는 30배, 50배를 초과하는 경우가 발생하기도 한다. 슬러지 처리를 안전하게 하기 위한 이러한 이유 때문에, 미국 환경 보호청(US EPA)의 경우 혐기성 소화 시설에서 유기산 농도가 300 mg/L(as CH3COOH) 이하로 유지된 상태로 운전되어야 한다고 권고하는 것이다. First, the efficiency of the anaerobic digestion process should be understood first in terms of the treatment of anaerobic digested sludge as shown in Equation (1), rather than in terms of wastewater treatment applied to the rear end of the digester. The amount of microorganisms that are proliferated through complete decomposition of organic waste and ingestion will have a great influence on the amount of dehydrated cake generated for digested sludge.In this case, the moisture content in the dehydrated cake is reduced to a minimum, and the sludge is stabilized by reducing odor and killing pathogenic bacteria. And safe treatment is the main purpose of the anaerobic digestion process. In order to achieve this purpose, dehydration of digested sludge is of paramount importance, and the organic acid concentration in the anaerobic digester must be maintained below 300mg/L (as CH 3 COOH). If the organic acid concentration in the anaerobic digester is increased to exceed the maximum 500 mg/L (as CH 3 COOH), the condition of the digester gradually deteriorates and dehydration becomes worse. The amount of cake increases. Here, if you check how much the amount of dehydrated cake increases due to an increase of 1 to 2% moisture content in the dehydration process of the anaerobic digested sludge of food waste, it is recognized that the amount of dehydrated cake that is increased at this time can make biogas production insignificant. It should be. It is clear from this that the recent phenomenon in food energy facilities is that the condition of the digester deteriorates, that is, as the organic acid concentration increases, the amount of polymer used in the dehydration process increases exponentially, from 10 times to even. Sometimes exceeds 30 times and 50 times. For this reason for safe sludge treatment, the US Environmental Protection Agency (US EPA) recommends that anaerobic digestion plants operate with organic acid concentrations below 300 mg/L (as CH 3 COOH).

둘째로, 소화조에서 배출되는 소화슬러지 여액은 최적의 조건인 유기산 농도가 최대 300 mg/L(as CH3COOH) 이하에서 유지될 수 있어야 한다. 이는 곧 탈수성이 양호해야폐수처리 수질도 안정된 조건에서 유지될 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 국내 환경부/환경과학원에서 지침으로 정하는 유기산 농도 4,000 mg/L에서는 탈수성이 악화되어 분해되지 않은 유기물 농도는 물론 질소 농도까지 높아서 법에서 정한 배출허용기준을 유지하기 매우 어렵게 될 수 있으며, 이 때문에 운영비용 또한 과다하게 소요될 수 있다. 이렇듯 국내 대부분의 혐기성소화 시설은 소화 후의 폐수처리 시설운영에 많은 어려움을 겪고 있음에도 경제성을 논하기 보다는 바이오가스의 생산에만 초점을 맞추면서 혐기성소화와 폐수처리에 문제에 대한 논의가 도외시 되고 있는 실정이다. Second, the digested sludge filtrate discharged from the digester must be able to maintain the organic acid concentration under the optimum condition, up to 300 mg/L (as CH 3 COOH). This is because dehydration properties must be good so that the quality of wastewater treatment can be maintained under stable conditions. Nevertheless, at 4,000 mg/L of organic acid concentration determined by the guidelines of the Ministry of Environment/Environmental Sciences in Korea, dehydration is deteriorated and the concentration of undecomposed organic matter as well as the nitrogen concentration is high, making it very difficult to maintain the emission limit set by the law. For this reason, operating costs may also be excessive. As such, although most anaerobic digestion facilities in Korea have a lot of difficulties in operating wastewater treatment facilities after digestion, discussions on anaerobic digestion and wastewater treatment are neglected while focusing only on the production of biogas rather than economic feasibility.

마지막으로 혐기성 소화조에서 생성되는 바이오가스의 생산이 최대 장점인 것처럼 일반적으로 언급되고 있으나, 이러한 바이오가스의 생산보다는 혐기성 소화 공정을 통해 배출되는 슬러지에 대한 처리와 관련하여 탈수성 및 탈수케이크의 양이 보다 우선적으로 고려되어야 한다. 즉, 앞의 두 가지 조건이 성립된 상태에서의 바이오 가스의 생산이 이루어져야 혐기성 소화 시설을 통해 최상의 가치를 제공할 수 있는 것이다. Lastly, it is generally mentioned that the production of biogas produced in anaerobic digester is the greatest advantage, but the amount of dehydration and dehydrated cake is related to the treatment of the sludge discharged through the anaerobic digestion process rather than the production of such biogas. It should be considered first. In other words, the best value can be provided through anaerobic digestion facilities only when the production of biogas is performed under the condition of the above two conditions.

따라서 안정적으로 운영되는 혐기성 소화조는 위 3가지 사항이 모두 부합되어야 한다. 소화슬러지 탈수여액의 즉, 소화조의 유기산 농도는 최적조건인 300 mg/L(as CH3COOH)이하에서 유지하는 것이 바람직하며, 이 상태에서 슬러지에 대한 처리가 안정적으로 이루어지면 탈수케이크의 양이 최소한도로 감소되며, 악취감소, 병원성 세균 사멸과 함께 바이오가스 생성량도 안정적으로 유지되고 가치가 상승될 수 있다 Therefore, in an anaerobic digester that operates stably, all of the above three points must be met. It is desirable to maintain the organic acid concentration of the digested sludge dehydration liquid, that is, the organic acid concentration in the digester under the optimum condition of 300 mg/L (as CH 3 COOH), and if the sludge is stably treated in this state, the amount of dehydrated cake will be reduced. It is reduced to a minimum, and along with reduction of odor and killing pathogenic bacteria, the amount of biogas produced can be maintained stably and the value can be increased.

한편 국내 설치된 대부분 혐기성 소화조에서의 유기산 농도는 환경부/환경과학원에서 제공하는 가이드라인에 따라 4,000mg/L(as CH3COOH)를 기준으로 정하고 있다. 하지만 이때의 탈수성은 양호하지 못하다. 소화조에서 배출된 소화슬러지의유기산 농도가 적정 농도 이상으로 증가되면 탈수기로부터 배출되는 탈수케이크의 함수율이 높아지고, 탈수케이크의 발생량도 증가하게 된다. 만약 탈수케이크 발생량이 증가된다면 부산물로 얻어지는 바이오가스에 의한 경제적 가치가 상당부분 상실될 수 있으며, 저조한 탈수성으로 인하여 악화된 폐수의 수질이 시스템 전체의 경제성에 큰 영향을 주게 된다. 이러한 제반 문제를 해소하기 위해서는 탈수성이 적정하게 유지될 수 있도록 혐기성소화조에서의 유기산 농도를 300mg/L(as CH3COOH)이하로 재안정화해야 하는 공정이 필요한 실정이다. Meanwhile, the concentration of organic acids in most anaerobic digesters installed in Korea is based on 4,000mg/L (as CH 3 COOH) in accordance with the guidelines provided by the Ministry of Environment/Environmental Science Institute. However, the dehydration at this time is not good. When the organic acid concentration of the digested sludge discharged from the digester is increased above the appropriate concentration, the moisture content of the dehydrated cake discharged from the dehydrator increases, and the amount of dehydrated cake is increased. If the amount of dehydrated cake is increased, the economic value of the biogas obtained as a by-product may be largely lost, and the quality of the wastewater deteriorated due to poor dehydration will have a great influence on the overall economics of the system. In order to solve these problems, it is necessary to re-stabilize the organic acid concentration in the anaerobic digester to less than 300mg/L (as CH 3 COOH) so that dehydration can be maintained properly.

본 발명은 종래 고농도 유기성 폐기물에 대한 혐기성 소화조로부터 배출되는 소화슬러지의 처리 또는 탈수여액(폐수) 처리의 한계점을 감안하여 안출된 것으로서, 고농도 유기성 폐기물에 대한 혐기성 소화과정을 통해 배출되는 소화슬러지 내 유기산 농도를 바람직하게는 300mg/L(as CH3COOH) 이하로 유지시켜 탈수성을 개선함으로써 그 후단에서 슬러지의 탈수성 개선은 물론, 탈수 여액으로 이루어진 폐수에 대한 화학적, 생물학적 처리 효율을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention was devised in consideration of the limitations of the conventional treatment of digested sludge discharged from an anaerobic digester for high-concentration organic waste or dehydration (wastewater) treatment, and organic acids in digested sludge discharged through the anaerobic digestion process for high-concentration organic waste. By maintaining the concentration below 300mg/L (as CH 3 COOH) preferably to improve dehydration, it is possible to improve the efficiency of chemical and biological treatment for wastewater composed of dewatering filtrate as well as improving the dehydration of sludge at the subsequent stage. It is to provide a device and method.

상기 해결과제와 관련된 본 발명의 요지는 청구범위에 기재된 것과 동일한 아래의 내용이다. The subject matter of the present invention related to the above problem is the same as described in the claims below.

(1) 유기성 폐기물을 처리하여 안정화된 슬러지(미생물)로 전환하는 혐기성 소화과정과 상기 슬러지에 대한 탈수공정 사이에 수행되어 상기 슬러지에 대한 탈수성을 개선하기 위한 방법으로서, 상기 슬러지를 반응조(curing reactor)에 도입한 후, 교반을 수반한 상태에서 소정의 숙성 온도 및 숙성 시간에서 유지함으로써 슬러지 내 유기산 농도를 감소시키는 슬러지 숙성 단계를 포함하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (1) As a method for improving the dehydration properties of the sludge by performing between the anaerobic digestion process of treating organic waste and converting it to stabilized sludge (microorganism) and the dehydration process of the sludge, the sludge is curing A method for improving dehydration of digested sludge comprising a sludge aging step of reducing an organic acid concentration in the sludge by maintaining it at a predetermined aging temperature and aging time in a state accompanied by agitation after introduction into a reactor).

(2) 상기 반응조에 도입 전 상기 슬러지로부터 소정 크기 이상의 고형 이물질(분해가 안되거나 매우 느린 섬유질 계통의 유기 고형물로서, 미생물이 아닌 유기성 잔재물)을 여과하는 스크린 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (2) The method further comprising a screen step of filtering solid foreign matters (organic solids of a fibrous system that are not decomposed or very slow, organic residues other than microorganisms) from the sludge before introduction into the reaction tank. (1) Method for improving dehydration of digested sludge.

(3) 상기 슬러지 내 유기산 농도에 따라 상기 반응조 도입되는 슬러지의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (3) The method for improving dehydration of the digested sludge of (1), further comprising the step of adjusting the flow rate of the sludge introduced into the reaction tank according to the concentration of the organic acid in the sludge.

(4) 상기 반응조 내 슬러지에 대한 숙성 온도의 인가는, 상기 반응조 측벽을 따라 제공되며 내부에 열매체가 환류하는 코일 재킷;에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (4) The application of the aging temperature to the sludge in the reaction tank is provided along the side wall of the reaction tank and the heat medium is refluxed therein by a coil jacket; improving dehydration of the digested sludge of (1), characterized in that Way.

(5) 상기 탈수공정 전 상기 숙성 단계 후단에서 상기 슬러지로부터 스트루바이트(struvite)를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (5) The method for improving dehydration of digested sludge of (1), further comprising removing struvite from the sludge at a later stage of the aging step before the dehydration step.

(6) 상기 스트루바이트를 제거하는 단계는 스크린 여과 방식 또는부상슬러지 제거 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 (5)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (6) The step of removing the struvite is a method for improving dehydration of digested sludge of (5), characterized in that the step of removing the struvite is performed by a screen filtration method or a floating sludge removal method.

(7) 상기 반응조는 슬러지 처리를 위한 공정 라인을 따라 단수 또는 병렬 복수로 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (7) The method for improving dehydration of digested sludge of (1), wherein the reaction tank is provided in a single or parallel plural along a process line for sludge treatment.

(8) 상기 슬러지 숙성 단계에서, 상기 유기산 농도는 메탄생성 박테리아가 우점화될 수 있도록 대부분 제거되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (8) In the sludge aging step, the organic acid concentration is mostly removed so that methanogenic bacteria can dominate.

(9) 상기 숙성 온도는 35℃인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 소화슬러지의 탈수성 개선 방법. (9) The method for improving dehydration of digested sludge of (1), wherein the aging temperature is 35°C.

(10) 유기성 폐기물을 슬러지로 전환하는 혐기성 소화조와 상기 슬러지에 대한 탈수기 사이에 설치되어 슬러지의 탈수성을 개선하기 위한 장치로서; 상기 슬러지가 도입되어 수용되며, 슬러지에 대한 하부 유입구와 상부 배출구가 구비되고, 상부에 바이오가스 배출구가 구비된 반응조; 상기 슬러지를 상기 유입구를 통해 반응조 내에 주입하기 위한 분배기; 상기 반응조 내에서 상기 슬러지를 순환시켜 혼합시키기 위한 교반기; 상기 반응조 측벽을 따라 제공되며 내부에 열매체가 환류하는 코일 재킷; 및 상기 반응조 내부의 압력을 제어하기 위한 압력조절수단;을 포함하는 슬러지 숙성 장치. (10) As an apparatus for improving the dehydration properties of sludge by being installed between an anaerobic digester for converting organic waste into sludge and a dehydrator for the sludge; A reaction tank in which the sludge is introduced and accommodated, a lower inlet and an upper outlet for the sludge are provided, and a biogas discharge port is provided at the top; A distributor for injecting the sludge into the reaction tank through the inlet; A stirrer for circulating and mixing the sludge in the reaction tank; A coil jacket provided along the sidewall of the reaction tank and through which the heat medium is refluxed; And a pressure control means for controlling the pressure inside the reaction tank.

(11) 상기 교반기의 동작은 처리될 슬러지가 상기 분배기에 의해 반응조 내부로 주입 공급되는 동안에는 정지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 상기 (9)의 슬러지 숙성 장치. (11) The operation of the agitator is controlled to stop while the sludge to be treated is injected and supplied into the reaction tank by the distributor.

(12) 상기 반응조의 내벽을 따라 소정 간격을 두고 제공되는 복수의 배플을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (10)의 슬러지 숙성 장치. (12) The sludge aging apparatus of (10), further comprising a plurality of baffles provided at predetermined intervals along the inner wall of the reaction tank.

본 발명에 따르면. 고농도 유기성 폐기물에 대한 혐기성 소화조로부터 배출되는 소화슬러지에 대해 생물학적 처리의 일종인 슬러지 숙성(sludgecuring)을 추가적으로 수행하여 고농도 유기성 폐기물에 대한 혐기성 소화과정을 통해 배출되는 소화슬러지 내 유기산 농도를 바람직하게는 300mg/L(as CH3COOH) 이하로 유지시켜 탈수성을 개선함으로써 그 후단에서고액분리의 탈수 효율은 물론, 탈수 여액으로 이루어진 폐수에 대한 화학적, 생물학적 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는, 유기산 농도에 관한 기존의 시설에서 탈수성이 양호하지 못한 혐기성 소화시설에 유용하게 적용될 수 있으며, 음식물류 폐기물, 음폐수, 가축분뇨와 음폐수 병합처리, 가축분뇨 등을 포함한 혐기성소화 시스템을 적용하는 시설에서 모두 적용이 가능하다. According to the invention. The organic acid concentration in the digested sludge discharged through the anaerobic digestion process for high-concentration organic waste is preferably 300mg by additionally performing sludgecuring, a kind of biological treatment, on the digested sludge discharged from the anaerobic digester for high-concentration organic waste. By maintaining it below /L (as CH 3 COOH) to improve dehydration, it is possible to improve the dehydration efficiency of the solid-liquid separation at the subsequent stage, as well as the chemical and biological treatment efficiency of the wastewater composed of the dehydration filtrate. The method and apparatus according to the present invention can be usefully applied to anaerobic digestion facilities with poor dehydration properties in existing facilities regarding organic acid concentration, food waste, food waste water, combined treatment of livestock manure and food waste water, livestock manure, etc. It is applicable to all facilities that apply anaerobic digestion system, including.

도 1은 혐기성 소화조에서 중탄산염 알칼리도 변화가 pH 및 CO2 생성에 미치는 영향을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화슬러지 처리에 관한 공정도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 숙성 장치의 구조도.
1 is a graph showing the effect of a change in bicarbonate alkalinity on pH and CO 2 production in an anaerobic digester.
Figure 2 is a process chart related to the digested sludge treatment according to an embodiment of the present invention.
3 is a structural diagram of a sludge aging device according to an embodiment of the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였으며, 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the configuration of the embodiments described in the present specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention, and does not represent all the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of filing of the present invention It should be understood that there may be variations and variations. On the other hand, in the drawings, the same or similar reference numbers are given to the same or equivalent, and in the entire specification, when a certain part "includes" a certain component, this is another component unless otherwise stated. It does not exclude excluding, but means that other components may be further included.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 소화슬러지 처리에 관한 공정도로서, 슬러지 숙성(sludge curing) 공정을 포함해 그 후단에서 탈수공정(dewatering process)이 연속적으로 수행되는 것을 나타낸다. 이 경우 탈수 공정은 탈수여액 폐수에 대한 화학적/생물학적 처리를 위한 일종의 전처리(pretreatment process) 공정으로 이해될 수 있다. 도 3은 상기 슬러지 숙성공정에 이용되는 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 숙성 장치의 구조도를 나타낸다. 본 발명에서 이러한 슬러지 숙성 공정 및 장치는 기본적으로 유기성 폐기물을 처리하여 슬러지(미생물)로 전환되는 혐기성 소화과정과, 소화슬러지를 탈수케이크와 탈수여액(폐수)으로 분리하는 고액분리 과정 즉, 탈수과정 사이에 제공되는 것을 예정한다. FIG. 2 is a process chart for digested sludge treatment according to an embodiment of the present invention, and shows that a dewatering process is continuously performed at a subsequent stage, including a sludge curing process. In this case, the dehydration process can be understood as a kind of pretreatment process for chemical/biological treatment of the dewatered filtrate wastewater. 3 shows a structural diagram of a sludge aging device according to an embodiment of the present invention used in the sludge aging process. In the present invention, the sludge aging process and apparatus are basically an anaerobic digestion process in which organic waste is treated and converted into sludge (microorganisms), and a solid-liquid separation process in which digested sludge is separated into a dehydrated cake and a dewatered filtrate (wastewater), that is, a dehydration process. Scheduled to be provided in between.

 한편 도 2의 슬러지 숙성 공정을 포함하는 공정과 도 3의 슬러지 숙성 장치는 궁극적으로 고농도 유기성 폐기물에 대한 혐기성 소화과정을 통해 배출되는 소화슬러지 내 고형 유기물 양과, 유기산 농도를 바람직하게는 300mg/L(asCH3COOH) 이하의 범위로 최적화시켜 탈수성을 개선하는 것에 관계되며, 이에 따라 본 명세서에서는 해당 숙성 공정 및 장치를 채택하고 있는 전체 공정이나 장치에 대해서는 경우에 따라 ‘탈수성 개선’ 방법 및 장치로 언급되었다. 또한 명세서에서 혐기성 소화과정에 통해 배출된 것을 ‘소화슬러지(digested sludge)’로, 본 발명에 따른 숙성 공정을거치 것을 ‘숙성슬러지(curing sludge)’로 구분하여 명명하기도 하였으나, 경우에 따라서는 단순히 ‘슬러지’로 명명하는 방식으로 혼용하였다. Meanwhile, the process including the sludge aging process of FIG. 2 and the sludge aging device of FIG. 3 ultimately set the amount of solid organic matter in the digested sludge discharged through the anaerobic digestion process for high-concentration organic waste, and the organic acid concentration, preferably 300 mg/L ( AsCH 3 COOH) is related to improving dehydration by optimizing it in the range below, and accordingly, in this specification,'dehydration improvement' method and device in some cases for the entire process or device employing the corresponding aging process and device. Was referred to as In addition, in the specification, the discharged through the anaerobic digestion process is classified as'digested sludge', and the aging process according to the present invention is classified as'curing sludge'. It was used interchangeably in the manner of naming it as'sludge'.

탈수성 개선을 위한 슬러지 처리 공정 (도 2)Sludge treatment process for improving dehydration (Fig. 2)

도 2에 기초해 탈수성 개선을 위한 슬러지 처리 공정을 단계별로 순차 설명한다. 상술한 바와 같이 도 2에서 탈수성 개선을 위한 슬러지 처리 공정은 전단의 숙성 공정(A: curing process, (a) ~ (e))와 후단의 탈수 공정(B: pretreatment process, dewatering process, (f) ~ (k))이 일련의 연속된 공정으로 나타내고 있다. Based on FIG. 2, a sludge treatment process for improving dehydration will be sequentially described step by step. As described above, the sludge treatment process for improving dehydration in FIG. 2 is a aging process at the front (A: curing process, (a) to (e)) and a dewatering process at the rear (B: pretreatment process, dewatering process, (f). ) to (k)) are shown as a series of continuous processes.

(a) 슬러지 도입 단계: 혐기성 소화조(도면 미도시)에서 배출된 슬러지는 슬러지 저장조(01)에 저장된다. 어떠한 종류의 공법에 대해서도 소화조 후단 처리시설은 슬러지 저장조(01)로부터 시작되며, 모터를 사용한 교반장치 또는 수중교반기를 설치하여 일정한 농도를 유지하면서 유량을 조절하여 스크린 설비(02)로 이송하는 공정이다. (a) Sludge introduction step : The sludge discharged from the anaerobic digester (not shown) is stored in the sludge storage tank (01). For any type of construction method, the treatment facility after the digestion tank starts from the sludge storage tank (01), and a stirring device using a motor or an underwater stirrer is installed to maintain a constant concentration while controlling the flow rate and transferring it to the screen facility (02). .

(b) 스크린 단계: 일정한 유량을 슬러지 저장조(01)에서 소정크기 예컨대, 3mm 정도의 스크린 설비(02)로 보내 이물질을 선별한다. 도면에 도시되어 있지 않지만, 여기서 걸러진 이물질(26)은 스크류 컨베이어를 통해서 스크류 프레스를 이용하여 탈수한 후 탈수 여액은 다시 슬러지 저장조(01)로 이송되고, 이물질은 암롤박스(armroll box)로 보내진다. (b) Screen step : A certain flow rate is sent from the sludge storage tank (01) to a screen facility (02) of a predetermined size, for example, about 3 mm to sort out foreign matter. Although not shown in the drawing, the filtered foreign matter 26 is dehydrated using a screw press through a screw conveyor, and the dehydration filtrate is transferred back to the sludge storage tank 01, and the foreign matter is sent to an armroll box. .

(c) 유량 조절 단계: 스크린 설비(02)를 거쳐 이물질이 걸러진 슬러지는 슬러지 유량 조절 탱크(03)로 이송된다. 유기 고형물의 존재로 유기산 농도가 높은 슬러지의 경우 소정 시간 내에 슬러지 숙성을 통한 재안정화가 이루어져야 하는데, 유량 조절 탱크(03)는 슬러지 내 유기산 농도를 고려하여 후단의 슬러지 숙성을 위한 반응조로 도입되는 슬러지의 유량을 조절하는 역할을 한다. 한편, 유기성 폐기물에 대한 전처리가 양호하지 않으면 소화조로 유기성 고형물이 다량 유입되는 경우가 생기는데, 이 경우 도면에 도시되어 있지는 않으나 스크린 설비 전단에 스크류 프레스의 설치와 유량 조절 기능의 공정이 추가적으로 필요할 수 있다. (c) Flow rate control step : The sludge from which foreign substances have been filtered through the screen facility (02) is transferred to the sludge flow rate control tank (03). In the case of sludge with high organic acid concentration due to the presence of organic solids, re-stabilization through sludge aging must be made within a predetermined time. The flow control tank 03 considers the concentration of organic acids in the sludge and is introduced into the reaction tank for sludge maturation at the rear stage. It plays a role of regulating the flow rate of. On the other hand, if the pretreatment for organic waste is not satisfactory, a large amount of organic solids may be introduced into the digester.In this case, although not shown in the drawing, installation of a screw press in front of the screen facility and the process of controlling the flow rate may additionally be required. .

(d) 슬러지 숙성 단계: 유량조절탱크(03)를 경유한 슬러지는 숙성을위해 반응조(04, 05)로 도입된다. 이러한 슬러지 숙성을 위한 반응조(04, 05) 내지 이를 포함한 장치의 세부구성은 도 3에 도시되었고 이에 관해서는 후술한다. 또한 반응조(04,05)를 이용한 슬러지 숙성에 있어1일 100m3(100 m3/day) 처리를 기준으로 한 반응조의 용량은 유효용적 기준으로 후술하는 바와 같이 별도의 표로 정리될 수 있다. 이러한 슬러지 숙성 공정은 연속성 있는 처리를 위하여 반응조 1(04) 및 반응조2(05)의 복수개를 병렬로 구성할수 있고, 이 경우 각각의 각각의 반응조(04, 05)에서 50%씩 나누어 처리 및 가동할수 있도록 설계될 수 있다. 숙성된 슬러지는 위어(weir; 33)를 통해 숙성 슬러지 저장조(06)로 배출된다. (d) Sludge aging step : The sludge passed through the flow control tank (03) is introduced into the reaction tanks (04, 05) for aging. The detailed configuration of the reaction tanks 04 and 05 for the sludge maturation and the apparatus including the same is shown in FIG. 3 and will be described later. In addition, the capacity of the reaction tank based on the treatment of 100 m 3 (100 m 3 /day) per day in the sludge maturation using the reaction tanks (04,05) may be summarized in a separate table as described below based on the effective volume. In this sludge aging process, a plurality of reaction tanks 1 (04) and 2 (05) can be configured in parallel for continuous treatment, and in this case, each reaction tank (04, 05) is divided by 50% to be treated and operated. It can be designed to do. The aged sludge is discharged to the aged sludge storage tank 06 through a weir (weir) 33.

상기 슬러지 숙성 공정은 반응조(04, 05)에 도입된 슬러지를 교반을 수반한 상태에서 소정의 숙성 온도 및 숙성 시간에서 유지함으로써 슬러지의 탈수성을 개선하는 공정이다. 사용 환경에 따른 주요 공정 조건으로서, 슬러지 교반, 온도 및 시간이 고려될 수 있으며, 예컨대 교반 속도의 경우 30~40rpm, 온도의 경우 35℃, 시간의 경우 24hr일 수 있다. The sludge aging process is a process of improving the dehydration properties of the sludge by maintaining the sludge introduced into the reaction tanks 04 and 05 at a predetermined aging temperature and aging time while stirring. As the main process conditions according to the use environment, sludge stirring, temperature and time may be considered. For example, the stirring speed may be 30 to 40 rpm, the temperature may be 35°C, and the time may be 24 hours.

이러한 슬러지 숙성이 필요한 이유는 슬러지의 안정화(재안정화)가 표면적인 목적이지만, 근본적으로는 혐기성 미생물 중 메탄생성 박테리아의 우점화를 통하여 유기산 농도를 300 mg/L(as CH3COOH) 이하로 최적화되는 조건을 부가적으로 얻으면서 탈수성을 향상시키고 고형물 분리 효율을 개선하여 최종적으로는 탈수여액 폐수에 대한 화학적/생물학적 처리에 적합한 안정된 수질을 얻기 위함이다. 보다 구체적으로 살펴보면, 종래 방식에 따라 혐기성 소화조를통해서 배출된 소화슬러지의 경우 소화 후에도 유기성 고형물에 의해 유지되는 고농도의 유기산으로 인하여 탈수성이 악화되어 탈수여액에 대한 폐수처리를 어렵게 하는 주요 원인이 된다. 소화슬러지 여액의 경우 잔존하는 유기 고형물로 인하여 유발되는 유기물(유기산) 농도가 높을수록 탈수성은 저하된다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 유기산 농도와탈수성의 관계를 데이터를 통해서 정립하였다. 일반적인 소화슬러지에 대한 적정한 탈수성의 지표인 비저항 값은 1~10 × 1013m/kg의 범위로 알려져 있는데, 앞서 표 1에 제시한 바와 같이 하수 슬러지의 혐기성 소화 후 소화슬러지의 탈수성의 지표인 비저항(Specific Resistance, rs) 값은 1. 0~6. 5 ×1013 m/kg의 범위로 일반적인 탈수성의 범위 안에서 나타났다. 이들은 모두 유기산 농도가 적정수준인 300 mg/L(as CH3COOH) 이하(최대 500 mg/L)에서 유지될 때 측정된 비저항값이다. 이와는 달리 음식물류 폐기물 등의 혐기성 소화로부터 유기산 농도가 4,000 mg/L(as CH3COOH)정도에서 유지되거나 4,000 mg/L(as CH3COOH)를 초과한 경우 소화슬러지의 탈수성은 표 1에 제시된 바와 같이 매우 악화된 결과로 나타났다. 이는 곧 탈수 시 소요되는 약품량(polymer)과 직접적인 관계로 나타나서 운영비용을 매우 증가시키게 되며, 탈수케이크의 함수율 증가로 케이크 발생량은 많아지고, 여액에 잔존하는 높은 알칼리도로 인하여 NH3 생성에 의한 악취발생을 유발하여 적정한 슬러지처리가 이루어지지 못하게 되고, 유기물로 인한 병원성 세균이 발생될 수 있다. 이러한 결과에 기초해 정리하면, 슬러지 숙성 반응조(04,05)를 통하여 유기산 농도를 최대 500mg/L(as CH3COOH) 이하로 최적화한다면 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 탈수성 개선으로 탈수케이크의 함수율을 낮추는데 기여함은 물론 polymer 응집제 등의 약품 사용량을 상당 부분 절감할수 있고, 폐수처리를 위한 안정적인 수질을 확보하고 공급할 수 있어서 유기성 폐기물 혐기성 소화 분야의 경제성 개선에 크게 기여할 수 있게 된다. The reason for such sludge aging is to stabilize (re-stabilize) the sludge, but fundamentally optimize the organic acid concentration to less than 300 mg/L (as CH 3 COOH) through dominance of methanogenic bacteria among anaerobic microorganisms. This is to improve the dehydration property and improve the solids separation efficiency while additionally obtaining the conditions to obtain a stable water quality suitable for chemical/biological treatment of the dehydrated wastewater. More specifically, in the case of digested sludge discharged through the anaerobic digestion tank according to the conventional method, the dehydration property deteriorates due to the high concentration of organic acids maintained by the organic solids even after digestion, which is a major cause that makes wastewater treatment of the dehydrated filtrate difficult. . In the case of the digested sludge filtrate, the higher the concentration of organic matter (organic acid) caused by the remaining organic solids, the lower the dehydration property. As described above, in the present invention, the relationship between the organic acid concentration and the dehydration property was established through data. The specific resistance value, which is an indicator of appropriate dehydration for general digested sludge, is known in the range of 1 to 10 × 10 13 m/kg, and as shown in Table 1 above, the specific resistance, which is an indicator of dehydration of digested sludge after anaerobic digestion of sewage sludge. (Specific Resistance, r s ) value is 1. 0~6. It appeared within the range of general dehydration in the range of 5 × 10 13 m/kg. These are all specific resistance values measured when the organic acid concentration is maintained at an appropriate level of 300 mg/L (as CH 3 COOH) or less (maximum 500 mg/L). Conversely shown in dehydration castle Table 1 of digested sludge, if one or otherwise maintained in the organic acid concentrations from anaerobic digestion 4,000 mg / L (as CH 3 COOH) level, such as food waste exceed 4,000 mg / L (as CH 3 COOH) Together, the results were very deteriorating. This is directly related to the amount of polymer required for dehydration, which greatly increases the operating cost.The increase in moisture content of the dehydrated cake increases the amount of cake generated, and the odor caused by the formation of NH 3 due to the high alkalinity remaining in the filtrate. Occurrence of occurrence, so that proper sludge treatment cannot be performed, and pathogenic bacteria due to organic matter may be generated. Summarizing based on these results, if the organic acid concentration is optimized to a maximum of 500 mg/L (as CH 3 COOH) or less through the sludge aging reaction tank (04,05), as shown in Table 1, the dehydration cake can be In addition to contributing to lowering the moisture content, the use of chemicals such as polymer coagulants can be significantly reduced, and stable water quality for wastewater treatment can be secured and supplied, which can greatly contribute to the economic improvement of the anaerobic digestion of organic wastes.

(e) 스투루바이트 제거 단계: 고농도 유기성 폐기물을 에너지화하는 혐기성 소화조에서는 MAP(magnesiumammonium phosphate, MgNH4PO3)이 생성되는데, 일명 ‘스투루바이트(struvite)’라고도 한다. 인체로 보면 요로 결석의 원인이 되는 물질이지만, 혐기성 소화 시스템에서는 소화조의 상부나 탈수기 후단의 배관을 폐색시키는 문제점을 일으키는 물질이다. 물보다 비중이 높지만 운전기간이늘어날수록 다공성 입자의 형태로 생성되어 보통은 부유 상태로 물에 떠다닌다. 산에는 쉽게 용해되지만 중성이나 알칼리성 조건에서는 거의 용해되지 않는 특성을 가지고 있다. 소화슬러지는 주로 중성, 알칼리성의 범위에 해당되므로 이러한 특성을 이용하면 스트루바이트를 숙성된 슬러지로부터 용이하게 제거(분리)할 수 있다. (e) Sturuvite removal step: MAP (magnesium ammonium phosphate, MgNH 4 PO 3 ) is produced in an anaerobic digester that converts high-concentration organic waste into energy, which is also called'struvite'. From the human body, it is a substance that causes urinary tract stones, but in anaerobic digestion systems, it is a substance that causes a problem of clogging the pipe at the top of the digester or the rear end of the dehydrator. Its specific gravity is higher than that of water, but as the operating period increases, it is produced in the form of porous particles and usually floats in the water in a floating state. It is easily soluble in acid, but hardly soluble in neutral or alkaline conditions. Since digested sludge is mainly in the neutral and alkaline range, struvite can be easily removed (separated) from the aged sludge by using these properties.

이러한 스트루바이트는 혐기성 소화조 뿐만 아니라 상술한 슬러지 숙성 반응조(04, 05)에서도 생성될 수 있으며, 이를 제거하는 공정이 슬러지숙성 공정에 수반하여 추가될 수 있다. 이를 위해 숙성슬러지 저장조(06)로부터 배출되는 숙성슬러지는 스트루바이트 제거 장치(07)로 이송된다. 스트루바이트 제거 장치(07)는 2~3mm의 스크린 설비로 구성되어 2mm 이상의 다공성의 결정체(struvite) 입자를 여과하거나 또는 부상슬러지제거방식으로 동작될 수 있다. 여과된 다공성의 스트루바이트 입자는 도면에 도시되지 않았지만 스크류 컨베이어를 통해서 암롤박스(armrollbox)로 보내진다. 수집된 스트루바이트는 질소와 인은 비료의 성분으로 세포합성에 이용될 수 있다. 게다가 스트루바이트에는 마그네슘까지 함유하고 있어서 부산물로 얻는 비료의 가치는 더 높아질 수 있다. 하지만, 폐기물에서 얻어진 비료(물질)이기 때문에 가능한 한 순도를 높이는 것이 중요하고, 사용자와 협의를 거쳐야 하는 것이 필수적일 수 있다. Such struvite may be generated not only in the anaerobic digester but also in the above-described sludge aging reaction tanks 04 and 05, and a process of removing it may be added along with the sludge aging process. To this end, the aged sludge discharged from the aged sludge storage tank 06 is transferred to the struvite removal device 07. The struvite removal device 07 is composed of a 2 to 3 mm screen facility and may be operated in a manner of filtering or removing struvite particles having a porosity of 2 mm or more. The filtered porous struvite particles are not shown in the drawing, but are sent to an armrollbox through a screw conveyor. The collected struvite can be used for cell synthesis as components of nitrogen and phosphorus fertilizers. In addition, struvite also contains magnesium, which can increase the value of the fertilizer obtained as a by-product. However, since it is a fertilizer (material) obtained from waste, it is important to increase the purity as much as possible, and it may be essential to consult with the user.

한편, 일반적으로 혐기성 소화조에서 스트루바이트의 생성을 확인하기 위해서는 운전개시 후 몇 개월의 시간이 걸릴 수 있다. 육안으로는 확인하기가 쉽지않지만 슬러지가 소화조나 반응조(04,05)에서 배출되면 탈수 공정에서 탈수기나 그 후단 배관에 생기는 스케일을 통해 확인할수 있게 된다. 즉, 배관 내부의 폐색(막힘 현상)으로 탈수능력이 저하되어 배관을 해체해야 하는 상황에서 육안으로도 확인이 가능하다. 이렇게 생기는 스트루바이트는 다공성 결정체이기 때문에 부유 상태로 떠다니다가 슬러지와 함께 소화조 상부에 떠서 오랜 시간이 지나면 일부는 굳어 콘크리트 정도의 강한 강도를갖기도 한다. 소화조의 상부 맨홀을 장기간 동안(10년 이상) 열어보지 않았거나 점검하지 않았다면 이러한 스케일 층이 슬러지층 상부의 유효용적을 벗어난 슬러지 상층부 수면 위에 0. 5~1 m 정도 생길 수 있다. 이 때문에 최소 2년 정도마다 소화조 상부 맨홀을 열어 점검하지 않는다면 이를 제거하기 위하여 해머나 암석을 깨는 장비 등을 동원하게 될 수도 있다. 하지만 이들 다공성의 결정체(struvite) 입자는 매우 작은 입자로 생성되기 시작하여 2mm 이상으로 커지기 때문에 본 발명에서는 스크린 방식 또는 부상슬러지 제거 방식으로 동작하는 스트루바이트 제거 장치(07)로 제거가 가능하도록 하였다. 다만 2mm 이하의 다공성 입자는 스크린방식으로 제거가 어려울 수 있고, 부상슬러지 제거 방식도 스트루바이트의 완전한 분리는 어려울 수 있다. On the other hand, in general, it may take several months after the start of operation to confirm the generation of struvite in the anaerobic digester. Although it is not easy to check with the naked eye, if the sludge is discharged from the digester or reaction tank (04,05), it can be checked through the scale generated in the dehydrator or the downstream pipe in the dehydration process. In other words, it is possible to check with the naked eye in a situation where the dehydration ability is lowered due to clogging (clogging) inside the pipe and the pipe must be dismantled. Since struvite formed in this way is a porous crystal, it floats in a floating state and floats on the top of the digester with sludge, and after a long time, some of the struvite hardens and has the strength of concrete. If the upper manhole of the digester has not been opened or inspected for a long period of time (more than 10 years), such a layer of scale can form 0.5 to 1 m above the surface of the upper sludge beyond the effective volume above the sludge layer. For this reason, if the manhole at the top of the digester is not opened and inspected at least every two years, a hammer or rock-breaking equipment may be used to remove it. However, since these porous struvite particles begin to be produced as very small particles and become larger than 2 mm, in the present invention, the struvite removal device 07 operating in a screen method or a floating sludge removal method is used to enable removal. . However, it may be difficult to remove porous particles of 2 mm or less by the screen method, and even with the floating sludge removal method, it may be difficult to completely separate struvite.

(f) 응집제 혼합 단계: 스트루바이트 제거 장치(07)를 거치면서 대부분의 스트루바이트가 분리된 슬러지는 혼합 탱크(08)로 이송되고, 슬러지의 양과 농도에 따라 폴리머(고분자 응집제, 23)가 혼합된다. 한편 스트루바이트가 제거된 숙성슬러지의 일부는 배관(18)을 통해 슬러지 안정화조(17)로 이송 저장된 후 필요시 사용될 수 있다. 슬러지 안정화조(17)에는 슬러지 숙성 반응조에 미생물을 식종하여 유량조절탱크(03)로 이송하는 배관(20)이 구비되어 있다. (f) Coagulant mixing step: The sludge from which most of the struvite is separated while passing through the struvite removal device 07 is transferred to the mixing tank 08, and according to the amount and concentration of the sludge, a polymer (polymer coagulant, 23) Is mixed. Meanwhile, a part of the aged sludge from which struvite has been removed may be transferred to the sludge stabilization tank 17 through the pipe 18 and stored, and then used if necessary. The sludge stabilization tank 17 is provided with a pipe 20 for planting microorganisms in the sludge aging reaction tank and transferring them to the flow rate control tank 03.

(g) 원심 분리 단계: 폴리머(고분자 응집제, 23)가 혼합된 숙성슬러지(curing sludge)는 원심탈수기인 데칸터(09;decanter)에 의해 탈수케이크(24)로 배출되고, 나머지는 부유고형물(SS;suspended solid) 약 4,000 mg/L 정도의 탈수여액(25)으로 배출된다. 여기서 탈수케이크는 벨트 또는 스크류 컨베이어를 통해서 암롤박스(armroll box)로 이송해 최종 처분(또는 퇴비화)된다. (g) Centrifugal separation step: The curing sludge mixed with a polymer (polymer coagulant, 23) is discharged to the dehydrated cake 24 by a decanter, a centrifugal dehydrator, and the rest is suspended solids ( SS (suspended solid) is discharged as a dehydration solution (25) of about 4,000 mg/L. Here, the dehydrated cake is transferred to an armroll box via a belt or screw conveyor for final disposal (or composting).

상기 탈수기(09)의 용량은 숙성슬러지 저장조(06)로부터 공급되는 숙성슬러지, 회수된 슬러지(recycled sludge)로서 가압부상 장치(10)에서 회수되는 슬러지(14)와 침전 탱크(12)로부터 회수되는 슬러지(15), 및 폴리머(고분자 응집제, 23) 투입량을 모두 합친 유량 보다 1. 5배 이상을 처리량으로 하되, 안전율을 감안한 비상 상황에 대비해서 2. 0배를 탈수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 탈수기(09)에서 탈수케이크(24)로 배출된 고형물의 양이 순환되는 양을 포함한 양보다 많아야 시스템에서 고형물의 농도가 감소되기 때문이다. The capacity of the dehydrator (09) is the aged sludge supplied from the aged sludge storage tank (06), the recovered sludge (recycled sludge), which is recovered from the sludge (14) and the sedimentation tank (12) recovered from the pressure flotation device (10). It is preferable that the amount of sludge 15 and polymer (polymer coagulant, 23) added is 1. 5 times or more as a treatment amount than the combined flow rate, but it is desirable to be able to dewater 2. 0 times in preparation for an emergency situation considering the safety factor. . This is because the concentration of solids in the system is reduced when the amount of solids discharged from the dehydrator 09 to the dehydration cake 24 is greater than the amount including the amount circulated.

상기 탈수기(09)에서 탈수 여액이 배출되는 배관은 스트루바이트 부착 방지용 배관을 사용하거나 배관을 병렬 배치하되 주기적 세척이 가능하도록 배치 및 설치된다. 즉, 탈수기(09)의 후단에 설치되는 배관 내부에는 스트루바이트 제거 장치(07)에서 완전하게 제거되지 않은, 예컨대 스크린 방식으로는 제거되지 않는 2mm 이하의 더 작고 미세한 입자들이 부착될 수 있기 때문에, 이러한 미세한 스트루바이트 입자들이 부착되는 것을 최소화하기 위해 배관 세척장치(25)를 이용해 주기적인 세척하거나, 배관을 병렬로 설치해서 연속성 있게 운영하거나, 또는 스트루바이트가 부착되지않는 재질의 배관을 선정하는 것이 중요할 수 있다. The pipe through which the dehydration filtrate is discharged from the dehydrator 09 uses a pipe for preventing struvite attachment or is arranged in parallel, but is arranged and installed to enable periodic washing. That is, because smaller and finer particles of 2 mm or less that are not completely removed by the struvite removal device 07, for example, that are not removed by a screen method, may be attached inside the pipe installed at the rear end of the dehydrator 09. , In order to minimize the adhesion of these fine struvite particles, periodic cleaning using the pipe cleaning device 25, or installing pipes in parallel to operate continuously, or pipe made of a material that does not adhere to the struvite Choosing can be important.

한편, 폴리머(고분자 응집제, 23)를 혼합하지 않은 상태에서 숙성슬러지(curing sludge)를 탈수기(09)에 주입하여 농축된 슬러지의 식종은 슬러지 안정화조(17)로 보내져 유량조절탱크(03)로 이송하는 배관(20)을 통해 같이 사용될 수 있고, 또한 미생물 초기 식종 시 다량 함유되어 있는 이물질을 제거하기 위하여 스크린 설비(02) 거치도록 이송하는 배관(21)이 이용될 수 있다. On the other hand, in the state that no polymer (polymer coagulant, 23) is mixed, the curing sludge is injected into the dehydrator (09), and the planting species of the concentrated sludge is sent to the sludge stabilization tank (17) to flow control tank (03). It may be used together through the conveying pipe 20, and in order to remove foreign substances contained in a large amount during the initial planting of microorganisms, the pipe 21 conveying through the screen equipment 02 may be used.

(h) 가압부상 분리 단계: 원심분리기인 데칸터(09)에서 탈수 후 여액으로 배출된 SS 약 4,000 mg/L의 탈수여액은 탈수여액탱크(09-01)로 이송된 후, 가압부상장치(10)에서 SS가 더 높은 농도로 농축되며, 농축된 고형물(14)은 재탈수를 위하여 혼합탱크(08)로 반송된다. (h) Pressurized flotation separation step: After dehydration in the decanter (09), a centrifugal separator, the dehydrated filtrate of about 4,000 mg/L of SS discharged to the filtrate is transferred to the dehydration filtrate tank (09-01), and then a pressurized flotation device ( In 10), the SS is concentrated to a higher concentration, and the concentrated solid 14 is returned to the mixing tank 08 for re-dehydration.

(i) 탈기 단계: 가압부상장치(10)에서 처리된 폐수는 여액 층으로부터 SS 약 400 mg/L 정도의 농도로 배출되고, 가압하는 과정에서 미생물에 부착된 공기를 탈기하는 탈기탱크(11)로 이송된다. 부력으로 인하여 침전을 방해하는 공기를 제거하는 단계이다. (i) Degassing step: The wastewater treated in the pressurized flotation device 10 is discharged from the filtrate layer at a concentration of about 400 mg/L of SS, and a degassing tank 11 degassing the air adhering to microorganisms during the pressurization process. Is transferred to. This is the step of removing air that interferes with precipitation due to buoyancy.

(j) 침전 단계: 탈기탱크(11)에서탈기된 폐수는 침전탱크(12)로 이송된다. SS 약 400 mg/L의 폐수는 침전탱크(12)에서 침전되어 혼합탱크(08)로 반송되고, 약 80 mg/L의 상징수는 폐수처리를 위하여마지막 공정인 균등화탱크(13)로 이송된다. 침전을 통해 미세 부유물질을 분리 제거하기 위한 단계이다. (j) Settling step: The wastewater degassed in the degassing tank 11 is transferred to the settling tank 12. SS about 400 mg/L of wastewater is settled in the sedimentation tank 12 and returned to the mixing tank 08, and about 80 mg/L of symbolic water is transferred to the final process equalization tank 13 for wastewater treatment. . This is a step for separating and removing fine suspended matter through precipitation.

(k) 균등화 단계: 균등화탱크(13)에서는 항상 일정한 농도를 유지하여 다음 공정으로 안정된 폐수의 수질을 공급하는 공정으로서, 장기간 사용하면 누적된 고형물이 다음 공정을 오염시킬 수 있어서 주기적으로 세정수(29)로 세정하되, 이때 세정에 사용된 공정수는 배관(16)을 통해 혼합탱크(08)로 반송하여 최종적으로는 가압부상장치(10)에서 SS 농도를 제거할 수 있도록 하고 있다. 균등화 단계를 거친 폐수는 후단의 화학적/생물학적 처리(30)를 통해 정화된다. (k) Equalization step : In the leveling tank 13, it is a process to supply stable wastewater quality to the next process by always maintaining a constant concentration.If used for a long time, accumulated solids may contaminate the next process, so periodically washing water ( 29), but the process water used for cleaning at this time is returned to the mixing tank 08 through the pipe 16 so that the SS concentration can be finally removed from the pressure flotation device 10. The wastewater that has gone through the equalization step is purified through a subsequent chemical/biological treatment (30).

슬러지 숙성 장치의 구조 (도 3)Structure of sludge aging device (Fig. 3)

도 3에 기초해 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 숙성 장치의 구조에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬러지 숙성 장치(300)의 종단면 구조도를 나타내며, 도 3의 슬러지 숙성 장치(300)는 도 2에서 (d)의 슬러지 숙성 단계에 이용되며, 도 2에 표시된 식별자 04, 05는 슬러지 숙성 장치(300)의 반응조를 나타낸다. The structure of the sludge aging device according to an embodiment of the present invention will be described based on FIG. 3. 3 shows a longitudinal sectional structure diagram of a sludge aging device 300 according to an embodiment of the present invention, and the sludge aging device 300 of FIG. 3 is used in the sludge aging step of FIG. 2 (d), and is shown in FIG. Identifiers 04 and 05 represent the reaction tanks of the sludge aging device 300.

본 발명에 따른 슬러지 숙성에 이용되는 숙성 장치(300)의 주요 부분에 대한 구성은 도 3에 도시된 바와 같으며, 상기 숙성 장치(300)는 유기성 폐기물을 처리하여 슬러지(미생물)로 전환되는 혐기성 소화조와 상기 슬러지에 대한 탈수기 사이에 설치되어 슬러지의 탈수성을 개선하기 위한 장치로서, 상기 슬러지가 도입되어 수용되며, 슬러지에 대한 하부 유입구(31)와 상부 배출구(33)가 구비되고, 상부에 바이오가스 배출구(38)가 구비된 반응조(04, 05); 상기 슬러지를 상기 유입구(31)를 통해 반응조(04, 05) 내에 주입하기 위한 분배기(32); 상기 반응조(04, 05) 내에서 상기 슬러지를 순환시켜 혼합시키기 위한 교반기(34); 상기 반응조(04, 05) 측벽을 따라 제공되며 내부에 열매체가 환류하는 코일 재킷(36); 및 상기 반응조(04, 05) 내부의 압력을 제어하기 위한 압력조절수단(39);을 기본 구성으로 포함한다. 이 경우, 상기 교반기의 동작은 처리될 슬러지가 상기 분배기에 의해 반응조 내부로 주입 공급되는 동안에는 정지되도록 제어되는 것이 바람직하다. 또한 상기 숙성 장치(300)는 상기 반응조의 내벽을 따라 소정 간격을 두고 제공되는 복수의 배플(35)을 선택적으로 더 포함할 수 있다. The configuration of the main part of the aging device 300 used for sludge aging according to the present invention is as shown in FIG. 3, and the aging device 300 is anaerobic that is converted to sludge (microorganism) by treating organic waste. As a device installed between the digester and the dehydrator for the sludge to improve the dehydration properties of the sludge, the sludge is introduced and accommodated, and a lower inlet 31 and an upper outlet 33 are provided for the sludge, and the upper Reaction tanks (04, 05) provided with a biogas outlet (38); A distributor 32 for injecting the sludge into the reaction tanks 04 and 05 through the inlet 31; A stirrer 34 for circulating and mixing the sludge in the reaction tanks 04 and 05; A coil jacket 36 provided along the sidewalls of the reaction tanks 04 and 05 and for refluxing the heat medium therein; And a pressure regulating means 39 for controlling the pressure inside the reaction tanks 04 and 05. In this case, the operation of the stirrer is preferably controlled to stop while the sludge to be treated is injected and supplied into the reaction tank by the distributor. In addition, the aging device 300 may optionally further include a plurality of baffles 35 provided at predetermined intervals along the inner wall of the reaction tank.

도 3을 참조하여 숙성 장치(300)의 주요 구성 및 동작 내용에 관해 보다 구체적으로 설명한다. 완전혼합과 효율적인 생물학적반응을 위하여 각각 90°방향으로 4개의 배플(35)과, 모터 및 임펠러로 이루어진 교반기(30 ~ 40 rpm, 34)가 제공된다. 고농도 유기산이 잔류하는 기존 소화슬러지는 반응조(04, 05)의 하단부에 유입배관(31)과 분배장치(32)를 통해 주입된다. 이 경우 소화슬러지가 반응조(04, 05)에 주입되는 동안에는 가동되고 있는 교반기(34)가 자동으로 정지되는 것이 바람직하며, 이 상태에서 소화슬러지의 주입을 한번에 완료함과 동시에 주입된 소화슬러지의양만큼 재안정화된 소화슬러지의 양이 상부 배출구로 제공되는 위어(weir; 33)를 통해 숙성슬러지 저장조(06)로 배출된다. 이때 유기산 농도는 300mg/L(as CH3COOH)를 기준으로 한다. 고농도 유기산이 잔류하는 기존소화슬러지가 숙성 장치(300)에 전부 주입되고 난 후에는 다시 교반기(34)가 다음 날 슬러지가 주입되는 시간까지 가동될 수 있고, 이러한 과정이 반복된다. 반응조(04, 05)는 최적의 생물학적 반응을위하여 고온 열매체(hot water; 361)가 코일 재킷(36)으로 유입되어 환류하면서 반응조(04, 05) 내부를 미리 설정된 온도 예컨대35℃가 유지되고 가열하게 되고, 고온 열매체(361)의 온도가 떨러져 저온 열매체(lukewarmwater; 362)로 전환되면, 다시 보일러를 통해 고온으로 가열되어 반응조(04, 05)를 일정한 온도로 유지시키게 된다. 그리고 슬러지 숙성에 이용되는 반응조(04, 05)에 축적된 이물질을 제거하거나 또는 비상상황을 대처하기 위해 반응조(04,05) 각각의 하단에는 슬러지 배출구(27, 28)가 구비되며, 이물질 등은 펌프를 이용하여 배출구(27, 28)를 통해 숙성 슬러지 저장조(06)로 이송될 수 있도록 하였다. 이때 가능한 한 슬러지 숙성반응조(04, 05) 내부의 가스압력이 변동되지 않도록 압력조절장치(39)가 설치되어 있다. 슬러지 숙성 반응조(04, 05)에서 생성된 바이오가스(biogas)는 배관(38)을 통해 가스홀더(도면 미도시)에 저장된다. The main configuration and operation contents of the aging device 300 will be described in more detail with reference to FIG. 3. For complete mixing and efficient biological reaction, four baffles 35 in each 90° direction, and a stirrer (30-40 rpm, 34) made of a motor and an impeller are provided. Existing digested sludge in which the high concentration organic acid remains is injected through the inlet pipe 31 and the distribution device 32 to the lower end of the reaction tanks 04 and 05. In this case, while the digested sludge is injected into the reaction tanks (04, 05), it is preferable that the agitator (34) in operation is automatically stopped, and in this state, the injection of digested sludge is completed at once and the amount of digested sludge injected at the same time. The amount of digested sludge re-stabilized as much is discharged to the aged sludge storage tank 06 through a weir 33 provided through the upper discharge port. At this time, the organic acid concentration is based on 300mg/L (as CH 3 COOH). After all of the existing digested sludge remaining high-concentration organic acid is injected into the aging device 300, the agitator 34 may be operated again until the time the sludge is injected the next day, and this process is repeated. In the reaction tanks (04, 05), for optimal biological reaction, a hot water 361 is introduced into the coil jacket (36) and refluxed while maintaining a preset temperature such as 35°C and heating the inside of the reaction tanks (04, 05). When the temperature of the high-temperature heating medium 361 falls and is converted to a low-temperature heating medium 362, the reaction tanks 04 and 05 are maintained at a constant temperature by heating to a high temperature through a boiler again. In addition, sludge outlets 27 and 28 are provided at the bottom of each of the reaction tanks 04 and 05 to remove foreign substances accumulated in the reaction tanks 04 and 05 used for sludge aging or cope with an emergency situation. It was made to be transferred to the aged sludge storage tank (06) through the discharge ports (27, 28) using a pump. At this time, a pressure control device 39 is installed so that the gas pressure inside the sludge aging reaction tanks 04 and 05 does not fluctuate as much as possible. Biogas generated in the sludge aging reaction tanks 04 and 05 is stored in a gas holder (not shown) through a pipe 38.

도 3에 따른 숙성 장치(300)의 반응조(04, 05)의 설치와 관련하여, 반응조(04, 05)는 환기가 많이 이루어지고 외부의 신선한 공기가 유입될 수 있도록 하였으며, 이를 위하여 수시로 점검이 필요하다. 혹시 반응조(04, 05)가 지하에 설치되더라도 밀실의설치는 지양하고 환기가 잘 되도록 해야 하며 상부는 지상의 오픈된 공간에 노출될 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다. 차량이 진입하여 약품을 공급하거나 폐기물의 상하차 또는 운반을 위하여 적정한 면적의 진입로와 공간이 필요하다. 이 시스템의 가동은 주기적으로 샘플링 할 수 있는 적절한 공간과 장치가 필요하고, 샘플링한 폐수의 분석을 통해서 시스템의 운영에 문제가 없는지 작동은 제대로 되고 있는지 항상 점검이 이루어져야 한다. Regarding the installation of the reaction tanks 04 and 05 of the aging device 300 according to FIG. 3, the reaction tanks 04 and 05 are ventilated a lot and allow fresh air from outside to flow in, and for this purpose, frequent inspections are required. need. Even if the reaction tanks (04, 05) are installed underground, it is desirable to avoid the installation of closed rooms and to ensure good ventilation, and to install the upper part so that it can be exposed to the open space above the ground. Appropriate access roads and spaces are required for vehicles to enter and supply drugs, or to load or unload or transport waste. The operation of this system requires adequate space and equipment for periodic sampling, and through analysis of the sampled wastewater, it is always necessary to check whether there is a problem in the operation of the system and that the operation is working properly.

슬러지 숙성 장치의 용량에 대한 예시Examples of the capacity of the sludge aging device

아래의 표 2는 "Curing reactor capacity (m3) to 100 m3/day treatment standards"를 나타낸다. Table 2 below shows "Curing reactor capacity (m 3 ) to 100 m 3 /day treatment standards".

Volatile Acid
(mg/L)
Volatile Acid
(mg/L)
Capacity (m3)Capacity (m 3 ) NoteNote
2,0002,000 250250 -- 4,0004,000 500500 -- 6,0006,000 750750 Under 6,000 mg/L conditions, if the anaerobic digester is not shut down, the volatile acid concentration will increase to more than 10,000 mg/L. Under 6,000 mg/L conditions, if the anaerobic digester is not shut down, the volatile acid concentration will increase to more than 10,000 mg/L. 10,00010,000 3,0003,000 Under 6,000 mg/L conditions, if the anaerobic digester is not shut down, the volatile acid concentration will increase to more than 10,000 mg/L. 20,000Under 6,000 mg/L conditions, if the anaerobic digester is not shut down, the volatile acid concentration will increase to more than 10,000 mg/L. 20,000 3,0003,000 Under 6,000 mg/L conditions, if the anaerobic digester is not shut down, the volatile acid concentration will increase to more than 10,000 mg/L. Under 6,000 mg/L conditions, if the anaerobic digester is not shut down, the volatile acid concentration will increase to more than 10,000 mg/L.

기존에 운영되는 혐기성 소화조에서의 과도한 유기산 농도 때문에 탈수과정에서 polymer 농도(0. 2~0. 6%)와 그 사용량이 하수슬러지의 혐기성 소화 후 탈수 시 사용되는 polymer 농도(0. 02%)와 사용량에 비하여 매우 높고 많다. 이러한 약품 사용량을 저감시키고 폐수처리 효율을 개선하기 위하여 요구되는 슬러지 숙성을 위한 용량은 다음과 같다. 소화조에서 배출되는 유기산농도는 국내의 경우 4,000 mg/L를 기준으로 하고 있으며, 이러한 기준에 부합될 수 있는 슬러지 숙성 용량은 약 600 m3 정도이다. 이에 필요한 시간은 24시간을 기준으로 하였다. 물론 이 역시 초기에는 약 10일 이상의 적응기간이 요구되는데, 유기산 농도가 300 mg/L 이하에서 유지되면서 숙성 반응조에서의 NH4 +-N 농도가 기존 소화조의 NH4 +-N 농도와 유사한 농도에 근접할 때까지이다. Due to the excessive organic acid concentration in the existing anaerobic digester, the polymer concentration (0. 2 ~ 0.6%) and the amount used in the dehydration process are the polymer concentration (0. 02%) used for dehydration after anaerobic digestion of sewage sludge. It is very high and large compared to the amount used. The capacity for sludge maturation required to reduce the use of these chemicals and improve wastewater treatment efficiency is as follows. The organic acid concentration discharged from the digester is based on 4,000 mg/L in Korea, and the sludge aging capacity that can meet these standards is about 600 m 3 . The time required for this was based on 24 hours. Of course, there is also initially required adaptation period of at least about 10 days, while the acid concentration maintained in 300 mg / L or less is NH 4 + -N concentration in the fermentation reaction tank to a concentration similar to the concentration of NH 4 + -N existing digesters Until you get close.

슬러지 숙성은 혐기성 소화조에서 제대로 안정화되지 않은 유기 고형물을 포함한 유기산 농도를 다시 생물학적으로 안정화시키게 된다. 하루 100 m3/day을 처리하는 소화조에서 유기산 농도가 4,000 mg/L(as CH3COOH) 이하로 배출되는 경우 슬러지 숙성 장치의 용량은 600 m3정도가 요구된다. 하지만 4,000mg/L(as CH3COOH) 이상으로 배출되는 경우 혐기성 소화조의 운영 상태는 더욱 악화되며, 일시적으로 복구하여 안정화된다할지라도 주기적으로 악화될 수 있다는 점에 대하여는 반드시 인지되고 있어야 한다. 또한 유기산 농도가 6,000mg/L(as CH3COOH) 이상을 초과해서 지속적으로 상승하게 되면 소화조 운영을 중지하지 않고는 유기산 농도를제어하는 것이 매우 어려워서 계속해서 운영할 경우 10,000 mg/L(as CH3COOH)를 초과해서 20,000mg/L(as CH3COOH)까지도 상승하게 된다. 이렇게 하루 처리량 100 m3/day를 기준으로 유기산 농도가 6,000mg/L(as CH3COOH)를 지속적으로 초과하는 소화조의 경우 숙성 반응조의 용량은 큰 의미가 없어서 숙성장치의 용량은 더 큰 용량을 필요로 하게 된다. Sludge aging again biologically stabilizes the concentration of organic acids including organic solids that are not properly stabilized in the anaerobic digester. When the organic acid concentration is less than 4,000 mg/L (as CH 3 COOH) in the digester that treats 100 m 3 /day per day, the capacity of the sludge aging device needs to be about 600 m 3. However, it must be recognized that the anaerobic digester's operating condition worsens when it is discharged above 4,000 mg/L (as CH 3 COOH), and that even if it is temporarily restored and stabilized, it may deteriorate periodically. In addition, if the organic acid concentration exceeds 6,000 mg/L (as CH 3 COOH) and continuously rises, it is very difficult to control the organic acid concentration without stopping the operation of the digester. 3 COOH) to 20,000 mg/L (as CH 3 COOH) is also increased. In the case of a digester whose organic acid concentration continuously exceeds 6,000mg/L (as CH 3 COOH) based on 100 m 3 /day per day, the capacity of the aging reactor is not significant, so the capacity of the aging device is larger. Needed.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 고농도 유기성 폐기물에 대한 혐기성 소화조로부터 배출되는 소화슬러지에 대해생물학적 처리의 일종인 슬러지 숙성(sludge curing)을 추가적으로 수행하여 고농도 유기성 폐기물에 대한 혐기성 소화과정을 통해배출되는 소화슬러지 내 유기산 농도를 바람직하게는 300mg/L(as CH3COOH) 이하로 유지시켜 탈수성을 개선함으로써 그 후단에서 고액분리의 탈수 효율은 물론, 탈수 여액으로 이루어진 폐수에 대한 화학적, 생물학적 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는, 유기산 농도에 관한 가이드라인이 4,000mg/L(as CH3COOH) 등으로 적용되어 탈수성이 양호하지 못한 혐기성 소화시설에 유용하게 적용될 수 있으며, 음식물류 폐기물, 음폐수, 가축분뇨와 음폐수 병합처리, 가축분뇨 등을 포함한 혐기성소화 시스템을 적용하는 시설에서 모두 적용이 가능하다. As described above, according to the present invention, digestion discharged through the anaerobic digestion process for high-concentration organic waste by additionally performing sludge curing, a kind of biological treatment, on the digested sludge discharged from the anaerobic digester for high-concentration organic waste. By maintaining the organic acid concentration in the sludge preferably below 300 mg/L (as CH 3 COOH) to improve dehydration, the dehydration efficiency of solid-liquid separation at the subsequent stage, as well as the efficiency of chemical and biological treatment for wastewater composed of the dehydration filtrate are improved. Can be improved. The method and apparatus according to the present invention can be usefully applied to anaerobic digestion facilities with poor dehydration properties as a guideline on organic acid concentration is applied at 4,000 mg/L (as CH 3 COOH), etc. It is applicable to all facilities that apply anaerobic digestion system including wastewater, combined treatment of livestock manure and drinking water, and livestock manure.

이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항으로서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서 이러한 모든 수정과변경은 특허 청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다. The above description relates to specific embodiments of the present invention. As described above, the above embodiments according to the present invention are disclosed for the purpose of explanation and are not understood to limit the scope of the present invention, and those of ordinary skill in the art will not depart from the essence of the present invention. No, it should be understood that various changes and modifications are possible. Accordingly, all such modifications and changes may be understood to correspond to the scope of the invention disclosed in the claims or their equivalents.

01: 소화슬러지 저장조
02: 스크린 설비
03: 유량조절탱크
04,05: 슬러지 숙성용 반응조
06: 숙성슬러지 저장조
07: 스트루바이트 제거 장치
08: 혼합탱크
09: 데칸터
10: 가압부상장치
11: 탈기탱크
12: 침전탱크
13: 균등화탱크
14: 회수 부상슬러지
15: 회수 침전슬러지
16: 세정수 반송
17: 슬러지 안정화조
18: 안정화용 숙성슬러지 이송
19: 식종용 슬러지 농축 및 이송
20: 식종용 슬러지 배관
21: 이물질 증가시 이송 배관
22: 스트루바이트 폐기물
23: 폴리머 응집제
24: 탈수케이크
25: 배관 세척장치
26: 이물질
27,28: 슬러지 배출구
29: 세정수
30: 화학적/생물학적 처리
300: 슬러지 숙성 장치
31: 유입구
32: 분배기
33: 배출구(위어)
34: 교반기
35: 배플
36: 코일 재킷
361: 고온 열매체
362: 저온 열매체
38: 바이오 가스 배출구
39: 압력조절밸브
01: digested sludge storage tank
02: screen equipment
03: flow control tank
04,05: Sludge aging reaction tank
06: aged sludge storage tank
07: Struvite removal device
08: mixing tank
09: Decanter
10: pressure flotation device
11: Degassing tank
12: settling tank
13: Equalization tank
14: recovered flotation sludge
15: recovered sediment sludge
16: return of washing water
17: sludge stabilization tank
18: Transfer of aged sludge for stabilization
19: Concentration and transfer of sludge for planting
20: Sludge pipe for planting
21: Transfer pipe when foreign matter increases
22: Struvite waste
23: polymer flocculant
24: dehydrated cake
25: pipe washing device
26: foreign matter
27,28: sludge outlet
29: washing water
30: chemical/biological treatment
300: sludge aging device
31: inlet
32: divider
33: outlet (weir)
34: stirrer
35: baffle
36: coil jacket
361: high temperature heating medium
362: low temperature heating medium
38: biogas outlet
39: pressure control valve

Claims (12)

유기성 폐기물을 처리하여 안정화된 슬러지로 전환하는 혐기성 소화과정과 상기 슬러지에 대한 탈수공정 사이에 수행되어 상기 슬러지에 대한 탈수성을 개선하기 위한 방법으로서, 상기 슬러지를 반응조에 도입한 후, 교반을 수반한 상태에서 소정의 숙성 온도 및 숙성 시간에서 유지함으로써 슬러지 내 유기산 농도를 감소시키는 슬러지 숙성 단계를 포함하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
As a method for improving the dehydration properties of the sludge by being carried out between the anaerobic digestion process of treating organic waste and converting it to stabilized sludge and the dehydration process of the sludge, after introducing the sludge into the reaction tank, stirring is accompanied. A method for improving dehydration of digested sludge comprising a sludge aging step of reducing the concentration of organic acids in the sludge by maintaining at a predetermined aging temperature and aging time in one state.
제1항에 있어서, 상기 반응조에 도입 전 상기 슬러지로부터 소정 크기 이상의 고형 이물질을 여과하는 스크린 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 1, further comprising a screen step of filtering solid foreign matters of a predetermined size or more from the sludge before introduction into the reaction tank.
제1항에 있어서, 상기 슬러지 내 유기산 농도에 따라 상기 반응조 도입되는 슬러지의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 1, further comprising adjusting the flow rate of the sludge introduced into the reaction tank according to the concentration of the organic acid in the sludge.
제1항에 있어서, 상기 반응조 내 슬러지에 대한 숙성 온도의 인가는, 상기 반응조 측벽을 따라 제공되며 내부에 열매체가 환류하는 코일 재킷;에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 1, wherein the application of the aging temperature to the sludge in the reaction tank is performed by a coil jacket provided along the side wall of the reaction tank and in which the heat medium is refluxed.
제1항에 있어서, 상기 탈수공정 전 상기 숙성 단계 후단에서 상기 슬러지로부터 스트루바이트(struvite)를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 1, further comprising removing struvite from the sludge at a rear stage of the aging step before the dehydration process.
제5항에 있어서, 상기 스트루바이트를 제거하는 단계는 스크린 여과 방식 또는부상슬러지 제거 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 5, wherein the step of removing the struvite is performed by a screen filtration method or a floating sludge removal method.
제1항에 있어서, 상기 반응조는 슬러지 처리를 위한 공정 라인을 따라 단수 또는 병렬 복수로 제공되는 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 1, wherein the reaction tank is provided in a single or parallel plural along a process line for sludge treatment.
제1항에서, 상기 슬러지 숙성 단계에서, 상기 유기산 농도는 메탄생성 박테리아가 우점화될 수 있도록 제거되는 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 1, wherein in the sludge aging step, the concentration of the organic acid is removed so that the methanogenic bacteria can become dominant.
제1항에 있어서, 상기 숙성 온도는 35℃인 것을 특징으로 하는 소화슬러지의 탈수성 개선 방법.
The method of claim 1, wherein the aging temperature is 35°C.
유기성 폐기물을 슬러지로 전환하는 혐기성 소화조와 상기 슬러지에 대한 탈수기 사이에 설치되어 슬러지의 탈수성을 개선하기 위한 슬러지 숙성 장치로서;
상기 슬러지가 도입되어 수용되며, 슬러지에 대한 하부 유입구와 상부 배출구가 구비되고, 상부에 바이오가스 배출구가 구비된 반응조;
상기 슬러지를 상기 유입구를 통해 반응조 내에 주입하기 위한 분배기;
상기 반응조 내에서 상기 슬러지를 순환시켜 혼합시키기 위한 교반기;
상기 반응조 측벽을 따라 제공되며 내부에 열매체가 환류하는 코일 재킷; 및
상기 반응조 내부의 압력을 제어하기 위한 압력조절수단;을 포함하는 슬러지 숙성 장치.
As a sludge aging device installed between an anaerobic digester for converting organic waste into sludge and a dehydrator for the sludge to improve the dehydration properties of the sludge;
A reaction tank in which the sludge is introduced and accommodated, a lower inlet and an upper outlet for the sludge are provided, and a biogas discharge port is provided at the top;
A distributor for injecting the sludge into the reaction tank through the inlet;
A stirrer for circulating and mixing the sludge in the reaction tank;
A coil jacket provided along the sidewall of the reaction tank and through which the heat medium is refluxed; And
Sludge aging device comprising a; pressure control means for controlling the pressure inside the reaction tank.
제10항에 있어서, 상기 교반기의 동작은 처리될 슬러지가 상기 분배기에 의해 반응조 내부로 주입 공급되는 동안에는 정지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 슬러지 숙성 장치.
11. The sludge aging apparatus according to claim 10, wherein the operation of the stirrer is controlled to stop while the sludge to be treated is injected and supplied into the reaction tank by the distributor.
제10항에 있어서, 상기 반응조의 내벽을 따라 소정 간격을 두고 제공되는 복수의 배플을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 숙성 장치.
The sludge aging apparatus according to claim 10, further comprising a plurality of baffles provided at predetermined intervals along the inner wall of the reaction tank.
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