KR101967898B1 - Dehydrating and drying method of sludge using chlorine dioxide and polar organic chemicals - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이산화염소와 극성 유기화합물을 이용하여 하수 또는 폐수를 포함하는 액상 슬러지 및 고체상 슬러지를 탈수 및 건조처리하는 방법에 관한 것으로, 고함수율의 슬러지를 이산화염소와 극성 유기화합물로 처리하여 EPS 구조를 분해하고 미생물의 세포벽을 파괴하여 내재된 물을 제거함으로써 낮은 함수율의 슬러지 고형물을 얻을 수 있고, 이를 건조시켜 10% 이하의 함수량을 가지는 고형물을 얻을 수 있다.The present invention relates to a method for dewatering and drying a liquid sludge and a solid sludge containing sewage or wastewater by using chlorine dioxide and a polar organic compound and treating the sludge having a high water content with chlorine dioxide and a polar organic compound, And the microbial cell wall is destroyed to remove the water contained therein. Thus, a low water content sludge solid can be obtained and dried to obtain a solid having a water content of 10% or less.

Description

이산화염소와 극성 유기화합물을 이용한 슬러지의 탈수 및 건조방법 {Dehydrating and drying method of sludge using chlorine dioxide and polar organic chemicals}[0001] The present invention relates to a method for dehydrating and drying sludge using chlorine dioxide and a polar organic compound,

본 발명은 슬러지의 탈수 및 건조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이산화염소와 극성 유기화합물을 이용하여 하수, 폐수를 포함하는 액상 슬러지 및 고체상 슬러지를 탈수 및 건조 처리하는 방법에 관한 것이다 More particularly, the present invention relates to a method of dehydrating and drying a liquid sludge and a solid sludge containing sewage and wastewater by using chlorine dioxide and a polar organic compound

슬러지는 하수 및 폐수 처리과정에서 발생하는 고체 부산물로서, 여과물, 모래, 거품을 제외한 고형물(Solids) 및 생물 고형물(Biosoilds)로 정의된다.Sludge is a solid by-product of sewage and wastewater treatment processes, defined as solids and biosolids except for filtrate, sand, and foam.

슬러지는 발생과정에 따라 1차 슬러지, 생물 슬러지, 소화 슬러지 및 물리-화학적 슬러지로 분류된다.Sludge is classified into primary sludge, biological sludge, digested sludge, and physico-chemical sludge depending on the generation process.

1차 슬러지(Primary Sludge)는 침전지에서 발생되는 슬러지로 주로 크고 밀도가 높은 입자로 구성되어 있으며, 탈수가 용이하지만 쉽게 발효되는 단점이 있다. 생물 슬러지(Biological Sludge)는 생물학적 처리 과정에서 발생하는 슬러지로 주로 미생물과 미생물의 성분, 미생물의 대사 물질의 침전으로 구성되어 있으며, 수분이 슬러지 간극과 표면에 존재하고 수화물(hydrate) 형태로 결합되어 있어 탈수가 용이하지 않은 문제가 있다. 소화 슬러지(Digested Sludge)는 소화공정에서 발생하는 슬러지로 다른 온도에서, 호기성 혹은 혐기성 조건에서 발생한다. 물리-화학적 슬러지(Physico-Chemical Sludge)는 응집제 등의 화학 물질을 사용하는 과정에서 발생하는 슬러지로 사용되는 화합물에 따라 성질이 달라진다.Primary sludge is a sludge generated from a sedimentation basin. It is composed mainly of large and dense particles. It is easy to dehydrate but easily fermented. Biological sludge is a sludge formed in the biological treatment process. It consists mainly of microorganisms, microorganisms, and metabolites of microorganisms. Moisture is present in the sludge gap and surface, and is combined with hydrate. There is a problem that dehydration is not easy. Digested sludge is the sludge generated in the digestion process and occurs at different temperatures, in aerobic or anaerobic conditions. Physico-chemical sludge has different properties depending on the compound used as sludge in the process of using chemicals such as coagulant.

우리나라에서도 매년 막대한 양의 하수슬러지가 발생하고 있으며, 이들 중 일부는 재활용되지만 나머지는 해양 투기, 소각, 건조연료화, 매립 등의 방법으로 처리되어 왔다. In Korea, a large amount of sewage sludge is generated every year, and some of them are recycled, but the rest have been treated by means of marine dumping, incineration, dry fueling and landfilling.

그러나, 2012년 런던협약에 의하여 유기성 폐기물의 해양 투기가 금지되고, 좁은 국토면적으로 인하여 육상매립에 한계가 발생함에 따라, 슬러지를 처리하는 새로운 기술에 대한 개발이 매우 시급한 실정이다. 또한 슬러지를 최종 처리하는 과정에서 환경 오염을 최소화하고 처리 비용을 줄일 수 있는 방법도 함께 모색되어야 하는데, 특히 슬러지에는 각종 독성 물질과 병원성 세균이 함유되어 있으므로 이를 적절하게 처리하는 공정의 개발이 매우 중요하다. However, due to the prohibition of marine dumping of organic wastes by the London Convention in 2012 and the limitation of onshore reclamation due to the narrow land area, development of new technology for treating sludge is very urgent. In addition, a method of minimizing the environmental pollution and reducing the processing cost in the final treatment of the sludge should be sought. In particular, since the sludge contains various toxic substances and pathogenic bacteria, development of a process for appropriately treating the sludge is very important Do.

현재 대부분의 하수처리장에서는 소화공정 이후 탈수공정을 거쳐 슬러지를 최종 처분한다. 하수처리장에서 1차 처리된 슬러지는 대략 80% 정도의 함수량을 가지는 탈수 슬러지 케이크(cake) 형태로 배출되는데, 탈수 슬러지 케이크는 슬러지 세포, 미생물 세포, 슬러지 입자 외부 주변 고분자 물질(EPS, Extracellular Polymeric Substance) 및 각종 무기, 유기물로 구성되어 있다. 이때 슬러지 케이크는 높은 함수율로 인하여 매립, 재활용 등에 어려움이 있다.Currently, most sewage treatment plants are subject to sludge disposal after the digestion process. The sludge treated first in the sewage treatment plant is discharged in the form of a dehydrated sludge cake having a water content of about 80%. The dehydrated sludge cake contains sludge cells, microbial cells, polymer materials (EPS, Extracellular Polymeric Substance ) And various inorganic and organic materials. At this time, the sludge cake is difficult to be recycled because of its high water content.

함수율이 높은 유기성 슬러지를 매립할 경우, 폐기물 운송 과정에서 발생하는 악취와 폐수 누출로 인해 도로 환경을 저해하는 문제가 발생한다. 따라서, 폐기물의 함수율을 20% 정도 더 낮출 수 있다면 폐기물 중량이 반감되어 운송비나 매립비 등이 절감되고 침출수 문제 등과 같은 2차적 문제도 해결할 수 있다.When the organic sludge having a high water content is buried, there is a problem that the road environment is hindered due to odor and waste water leakage generated in the transportation of the waste. Therefore, if the water content of the waste can be lowered by about 20%, the weight of the waste can be reduced by half, thus reducing transportation costs and landfill costs, and solving secondary problems such as leachate problems.

소각의 경우에도 함수율이 높은 유기성 슬러지를 소각하면 소각효율이 낮고 그로 인한 대기 오염 문제가 심각하다. 따라서, 함수율을 낮출 수 있다면 폐기물의 양도 현저히 줄게 되어 소각비용도 줄일 수 있고 소각효율도 높일 수 있어 대기오염 문제도 줄일 수 있다.In case of incineration, incineration of organic sludge with high water content has a low incineration efficiency and serious air pollution problem. Therefore, if the water content can be lowered, the amount of waste can be significantly reduced, the incineration cost can be reduced, the incineration efficiency can be increased, and the problem of air pollution can be reduced.

이와 같이 유기성 슬러지의 탈수는 폐기물의 매립, 소각, 재활용 등의 처리에 있어서 처리비용은 물론 환경오염도 감소시킬 수 있는 매우 핵심적인 기술이다. Thus, dewatering of organic sludge is a very important technology that can reduce the environmental pollution as well as the treatment cost in the processes such as landfill, incineration and recycling of waste.

슬러지의 탈수성은 일반적으로 슬러지 입자의 전하, 결합수의 함량, 고형물 및 유기물의 함량, 입자의 크기 및 기계적 강도, 공극률, 압축계수 등 슬러지의 물리화학적 성질에 크게 의존하며, 처리제 종류, 탈수 압력과 속도 등의 조건에 의해서도 크게 영향을 받는다.The dewaterability of sludge generally depends on the physical and chemical properties of the sludge such as sludge particle charge, content of bound water, solid and organic content, particle size and mechanical strength, porosity and compression factor, Speed and other conditions.

슬러지 내부의 수분은 자유수, 간극수, 흡착수 및 결합수의 네 가지 형태로 분류된다. 자유수는 슬러지 외부에 존재하는 물이고, 간극수는 삼투압이나 모세관 현상에 의하여 슬러지 간극으로 삽입된 물이다. 흡착수는 슬러지 표면이나 미생물 세포막에 흡착(adsorption) 또는 접착(adhesion)된 물이고, 결합수는 슬러지 염의 화학적 결합수이다. 슬러지 내의 물은 단순한 자유수가 35%, 화학적 결합수가 10%이며, 나머지 55%는 슬러지 사이의 간극과 슬러지 표면, 및 EPS 간극과 표면에 존재한다.The moisture inside the sludge is classified into four types of free water, pore water, adsorbed water and combined water. Free water is water present outside the sludge, and pore water is water that is inserted into the sludge gap by osmotic pressure or capillary phenomenon. The adsorbed water is adsorbed or adhered to the sludge surface or the microbial cell membrane, and the number of bound chemical bonds is the number of chemical bonds of the sludge salt. The water in the sludge is present in the gaps between sludge and sludge surface, and EPS gap and surface.

도 3에 나타낸 바와 같이, 슬러지 입자 외부에 EPS(Extracellular Polymeric Substance)라고 불리는 체인 모양의 네트워크 구조물이 존재한다. EPS는 미생물의 파편 및 기타 고분자 물질로서, 주로 다당류, 단백질, 핵산 및 지질 및 기타 고분자의 네트워크(체인 모양)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, there is a chain-shaped network structure called EPS (Extracellular Polymeric Substance) outside the sludge particles. EPS is microbial debris and other macromolecules, mainly composed of networks of polysaccharides, proteins, nucleic acids and lipids and other polymers (chain-like form).

슬러지와 EPS 네트워크 구조물들 사이의 공간에는 많은 양의 전하를 가진 유기물, 예를 들면 인산염, 유기산, 아미노산, 단백질 등이 존재하며, 삼투압에 의해 외부의 물이 이 간극 공간으로 빨려 들어가게 된다. In the space between the sludge and the EPS network structures, organic matter with a large amount of electric charge, such as phosphate, organic acid, amino acid, protein, etc., is present and the external water is sucked into this space by the osmotic pressure.

슬러지에 함유된 수분은, 도 4에 나타낸 바와 같이, EPS 네트워크 구조물 사이 또는 EPS와 슬러지 세포 사이의 간극에 존재하여 삼투압의 특별한 변화가 없는 물리적 방법으로는 제거할 수 없고, 슬러지 세포와 EPS의 표면에 수소결합, 반데르발스(Van der Waals) 결합 및 수화물 형태의 화학적 결합으로 흡착 또는 접착되어 있으므로 이러한 결합을 분해시키지 않으면 탈수가 어려우며, 미생물 세포 내의 물은 세포막을 파괴시켜 외부로 유출시켜야 제거할 수 있다. As shown in FIG. 4, moisture contained in the sludge can not be removed by a physical method that exists in the gap between the EPS network structures or between the EPS and the sludge cells, and there is no particular change in the osmotic pressure. , Van der Waals bond and a hydrate-type chemical bond. Therefore, it is difficult to dehydrate this bond unless the bond is broken down. Water in the microbial cells is destroyed by destroying the cell membrane and discharging it to the outside .

슬러지 탈수를 위한 처리방법은 크게 물리적 방법과 화학적 방법으로 나눌 수 있다. 물리적인 방법으로는 초음파법(모 등, 2013), 원심분리법, 진공여과법, 벨트여과프레스법(Chen et.al.,2002), 분무(spray)법(Cusid,2012) 등이 알려져 있고, 화학적인 방법으로는 냉해동처리(Wang et.al., 2001), 산처리(Huang et.al., 2010), 생물학적 처리(Fakhru-Razi et.,al., 2007), 펜톤(Fenton) 시약(Huan et.al.,2014, Mo et.al.,2015), 오존(Zhang et.al.,2016), 산화마그네슘(Calcined magnesia)(Sun et.al.,2010), 과산화칼슘(Calcium peroxide)(Chen et.al.,2016), 계면활성제(Chen et.al.,2001), 또는 이들의 혼합방법(Yuan et.al.,2011,Gao et.al., 2011) 등이 있다.Treatment methods for sludge dewatering can be roughly divided into physical and chemical methods. The physical methods are ultrasonic (2013), centrifugal separation, vacuum filtration, belt filtration (Chen et al., 2002), and spray (Cusid, 2012) (Wang et al., 2001), acid treatment (Huang et al., 2010), biological treatment (Fakhru-Razi et al., 2007), Fenton's reagent Huan et al., 2014, Mo et al., 2015), ozone (Zhang et al., 2016), calcium oxide (Calcined magnesia) (Sun et al., 2010), calcium peroxide (Chen et al., 2016), a surfactant (Chen et al., 2001), or a mixing method thereof (Yuan et al., 2011, Gao et al., 2011).

일반적인 물리적 탈수방법으로 자유수와 간극수 일부는 제거할 수 있으나, 대부분의 간극수, 흡착수, 결합수는 탈수하기 어렵다. As a general physical dehydration method, some of free water and pore water can be removed, but most pore water, adsorbed water, and coupled water are difficult to dehydrate.

양전하를 가지는 무기염 형태의 응집제(Al3 +, Fe3 +)를 사용하여 EPS의 음전하(대략 -30mV)를 중화시켜 반발력을 제거하여 슬러지 입자가 서로 응집하여 큰 플록(floc)을 형성하는 방법으로 탈수를 용이하게 하는 방법이 알려져 있으나, 이 방법은 EPS 내부나 미생물 세포 내부에 존재하는 물을 효과적으로 제거하지 못하는 단점이 있다.A method of neutralizing the negative charge (approximately -30mV) of EPS by using a flocculant (Al 3 + , Fe 3 + ) in the form of an inorganic salt having a positive charge to form a large floc by removing the repulsive force and causing the sludge particles to flocculate with each other However, this method is disadvantageous in that it does not effectively remove the water present in EPS or microbial cells.

따라서, EPS의 구조를 분해하고 미생물 세포벽을 파괴하여 내재된 물을 제거할 수 있는 효과적인 방법의 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a need to develop an effective method for decomposing the EPS structure and destroying the microbial cell walls to remove the inherent water.

모우종, 한지선, 안창민, 윤순욱, 석희정, 김창균, 초음파와 전기장 처리에 의한 하수슬러지 탈수성 향상(Enhancement of Dewaterability of Sewage Sludge by Ultrasonification and Electric Field Treatment), J. Kor. Soc. Environ. Eng., 35(1), 23~30, 2013 (2003), "Enhancement of Dewaterability of Sewage Sludge by Ultrasonication and Electric Field Treatment", J. Kor. Soc. Environ. Eng., 35 (1), 23-30, 2013 Wang, Q., Fujisaki, K., Ohsumi, Y., O. and H. I., Enhancement of dewaterability of thickened waste activated sludge by freezing and thawing treatment, J. Environ. Sci. Health A Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng., 36(7), 1361~71, 2001. Wang, Q., Fujisaki, K., Ohsumi, Y., O. and H. I., Enhancement of dewaterability of thickened waste activated sludge by freezing and thawing treatment, J. Environ. Sci. Healthe Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng., 36 (7), 1361-71, 2001. Huang, S. H., Chen, J. L., Chiang, K. Y. and Wu, C. C., Effects of acidification on dewaterability and aluminum concentration of alum sludge, Sep. Sci. 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상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 슬러지의 효율적인 재활용, 특히 연료화를 달성하기 위하여 이산화염소와 극성 유기화합물을 이용하여 고함수율 슬러지내의 EPS 구조를 파괴하고,미생물 세포막을 이산화염소로 산화시키거나 극성 유기화합물로 용해시켜 EPS 구조를 분해하고 미생물 세포벽을 파괴하여 내재된 물을 제거함으로써 슬러지를 효과적으로 탈수 및 건조 처리할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method for destroying an EPS structure in a high water content sludge by using chlorine dioxide and a polar organic compound in order to achieve efficient recycling of sludge, especially fuel conversion, oxidizing a microbial cell membrane to chlorine dioxide, It is an object of the present invention to provide a method for effectively dehydrating and drying a sludge by dissolving it in an organic compound to decompose EPS structure and destroying microbial cell walls to remove water contained therein.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는,In order to achieve the above object, in the present invention,

(a) 하수 또는 폐수를 포함하는 슬러지, 이산화염소, 그리고 아세톤을 포함하는 극성 유기화합물을 혼합하는 단계;(a) mixing a polar organic compound comprising sludge comprising sewage or wastewater, chlorine dioxide, and acetone;

(b) 상기 (a) 단계에서 얻은 슬러지와 이산화염소 및 극성 유기화합물의 혼합물에 활성탄을 혼합하는 단계;(b) mixing activated carbon with a mixture of sludge, chlorine dioxide, and polar organic compounds obtained in step (a);

(c) 상기 (b) 단계에서 얻은 슬러지, 이산화염소, 극성 유기화합물 및 활성탄의 혼합물을 교반하는 단계;(c) stirring the mixture of sludge, chlorine dioxide, polar organic compound and activated carbon obtained in step (b);

(d) 상기 (c) 단계에서 얻은 교반된 혼합물을 고체상과 액체상으로 분리하는 단계; 및(d) separating the stirred mixture obtained in step (c) into a solid phase and a liquid phase; And

(e) 상기 (d) 단계에서 얻은 분리된 고체상 물질을 함수율 10% 이하의 고체로 건조시키는 단계를 포함하는, 이산화염소와 극성 유기화합물을 이용한 슬러지의 탈수 및 건조방법을 제공한다.(e) drying the separated solid material obtained in the step (d) to a solid having a water content of 10% or less, and drying and dehydrating the sludge using the chlorine dioxide and the polar organic compound.

상기 이산화염소는, 기체 상태의 이산화염소를 극성 유기화합물에 용해시키거나 또는 이산화염소 수용액을 슬러지에 혼합하는 방법으로 사용한다. 바람직하게는, 상기 기체 상태의 이산화염소는 극성 유기화합물에 농도 0.5~1.0 %로 용해시켜 사용한다. 바람직하게는, 상기 이산화염소 수용액은 0.5 %~2.0 %의 고농도 수용액이며 슬러지 1Kg 당 5~10g의 극소량으로 혼합 사용한다. The chlorine dioxide is used as a method of dissolving gaseous chlorine dioxide in a polar organic compound or mixing a chlorine dioxide aqueous solution into a sludge. Preferably, the gaseous chlorine dioxide is dissolved in the polar organic compound at a concentration of 0.5 to 1.0%. Preferably, the chlorine dioxide aqueous solution is a high concentration aqueous solution of 0.5% to 2.0%, and is used in a very small amount of 5 to 10 g per kg of sludge.

상기 방법에서, 상기 아세톤을 포함하는 극성 유기화합물은, 아세톤 또는 아세톤과 다른 극성 유기화합물의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 다른 극성 유기화합물은, 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올이다. 상기 아세톤과 다른 극성 유기화합물은, 아세톤과 다른 극성 유기화합물을 1:0.5~1.5의 부피비로 혼합한 것임이 바람직하다.In the above method, the polar organic compound containing acetone is preferably a mixture of acetone or acetone and another polar organic compound. The other polar organic compound is preferably methanol or ethanol. It is preferable that acetone and other polar organic compounds are mixed with acetone and other polar organic compound in a volume ratio of 1: 0.5 to 1.5.

상기 방법에서, 상기 슬러지와 극성 유기화합물은 1:1~5의 비율(w:v)로 혼합하는 것이 바람직하다. In the above method, it is preferable that the sludge and the polar organic compound are mixed at a ratio of 1: 1 to 5 (w: v).

상기 방법은, 상기 분리된 액체상으로부터 유기화합물을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further comprise recovering the organic compound from the separated liquid phase.

본 발명의 방법에 의하면 하수처리장 등에서 1차 처리된 고함수율 슬러지를 이산화염소와 극성 유기화합물을 이용하여 고함수율 슬러지내의 EPS 구조를 파괴하고, 미생물 세포막을 이산화염소로 산화시키거나 극성 유기화합물로 용해시켜 EPS 구조를 분해하고 미생물 세포벽을 파괴하여 내재된 물을 제거함으로써 낮은 함수율의 슬러지 고형물을 얻을 수 있고, 이를 건조시켜 10% 이하의 함수율을 가지는 고형물 슬러지를 용이하게 얻을 수 있다. 또한 이러한 과정에서 미생물이 이산화염소에 의해 살균, 탈취되고 활성탄으로 2차 탈취함으로써 슬러지의 병원성 및 악취도 제거할 수 있다.According to the method of the present invention, the high-moisture sludge treated at the sewage treatment plant or the like is first treated with chlorine dioxide and a polar organic compound to destroy the EPS structure in the high-moisture sludge, and the microbial cell membrane is oxidized with chlorine dioxide or dissolved with a polar organic compound To disintegrate the EPS structure and destroy the microbial cell walls to remove the water contained therein, thereby obtaining a low water content sludge solid and drying it to easily obtain a solid sludge having a water content of 10% or less. In this process, microorganisms are sterilized and deodorized by chlorine dioxide and secondly deodorized by activated carbon, thereby eliminating the pathogenicity and odor of the sludge.

도 1은 본 발명의 처리에 의하여 슬러지 내 수분이 제거되는 것을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 방법의 일예의 공정을 나타낸 것이다.
도 3은 슬러지의 EPS(Extracellular Polymeric Substance) 구조물을 나타낸 것이다.
도 4는 슬러지에 함유된 수분을 나타낸 것이다.
도 5는 이산화염소에 의한 세포막 파괴 및 세포내부 물(물질 포함)의 용출을 나타낸 것이다.Fig. 1 shows that the water in the sludge is removed by the treatment of the present invention.
Figure 2 shows an example process of the method of the present invention.
Figure 3 shows an EPS (Extracellular Polymeric Substance) structure of sludge.
4 shows the moisture contained in the sludge.
5 shows cell membrane breakage by chlorine dioxide and elution of intracellular water (including substances).

본 발명의 이산화염소와 극성 유기화합물을 이용한 슬러지의 탈수 및 건조방법은, 슬러지를 이산화염소 및 극성 유기화합물과 혼합하는 단계; 상기 슬러지와 이산화염소 및 극성 유기화합물의 혼합물에 활성탄을 혼합하는 단계; 상기 슬러지, 이산화염소, 극성 유기화합물 및 활성탄의 혼합물을 교반하는 단계; 상기 교반된 혼합물을 고체상과 액체상으로 분리하는 단계; 및 상기 분리된 고체상 물질을 함수율 10% 이하의 고체로 건조시키는 단계를 포함한다.A method of dehydrating and drying a sludge using chlorine dioxide and a polar organic compound of the present invention comprises the steps of: mixing the sludge with chlorine dioxide and a polar organic compound; Mixing activated carbon with a mixture of the sludge and chlorine dioxide and a polar organic compound; Stirring the mixture of sludge, chlorine dioxide, polar organic compound and activated carbon; Separating the stirred mixture into a solid phase and a liquid phase; And drying the separated solid material to a solids content of 10% or less in water content.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

1. 슬러지와1. Sludge and 이산화염소 및 극성 유기화합물의 혼합  Mixture of chlorine dioxide and polar organic compounds

먼저, 하수 또는 폐수를 포함하는 슬러지, 이산화염소, 그리고 아세톤을 포함하는 극성 유기화합물을 혼합한다. First, sludge containing sewage or wastewater, chlorine dioxide, and polar organic compounds including acetone are mixed.

이때 이산화염소는, 기체 상태의 이산화염소를 극성 유기화합물에 용해시키거나 또는 이산화염소의 고농도 수용액을 슬러지에 혼합하는 방법으로 혼합시킬 수 있다. At this time, the chlorine dioxide can be mixed by dissolving the gaseous chlorine dioxide in the polar organic compound or by mixing the high-concentration aqueous solution of chlorine dioxide into the sludge.

이산화염소는 대표적인 살균, 탈취제로서 염소등 염소계 살균제와 달리 소독부산물로서 발암성등 유해한 트리할로메탄 (THM,TriHaloMethane)을 생성하지 않고, pH에 무관한 효과를 가지므로, 최근에 야채 등의 식품과 과일 등의 장기 보관 및 수출 운반에 널리 사용되고 있다. Chlorine dioxide is a typical disinfection and deodorant, unlike the chlorine-based disinfectant such as chlorine. It does not produce harmful trihalomethane (THM) as a disinfection by-product and has no effect on pH. Recently, And is widely used for long-term storage and export transportation of fruits and the like.

이산화염소는 강력한 산화력으로 세균 및 바이러스를 제거하는데, 이는 미생물의 구성 기본 물질인 아미노산 중 시스테인, 트립토판, 세린, 타이로신 등의 OH 나 -SH 작용기를 가지고 있는 아미노산을 강력 산화시켜 각각 -C=O 와 -S=O형태의 카르보닐과 설폰(설폭시드)으로 변화시킴으로써 기능이 정지되고 형태가 변형되는 메카니즘인 것으로 알려져 있다. 탈취도 -SH 등의 악취 물질을 산화시키는 메카니즘으로 알려져 있다. 이와 같이 이산화염소에 의해 아미노산이 변형됨으로써, 미생물은 단백질 합성이 불가해지거나, 생촉매 기능을 상실하게 되므로 사멸된다.(Bernarde, M.A., et al.1967a. "Kinetics and Mechanism of Bacterial Disinfection by Chlorine Dioxide." J . Appl . Microbiol . 15(2):257.)Chlorine dioxide removes bacteria and viruses with strong oxidizing power. It strongly oxidizes amino acids having OH or -SH functional groups such as cysteine, tryptophan, serine and tyrosine in the amino acid which is the basic constituent of microorganisms, Is known to be a mechanism in which the function is stopped and the shape is changed by changing the carbonyl and sulfone (sulfoxide) in the form of -S = O. Deodorization is also known as a mechanism for oxidizing odorous substances such as -SH. In this way, the amino acid is modified by the chlorine dioxide, so that the microorganism is killed because the protein synthesis becomes incapable or the biocatalytic function is lost (Bernarde, MA, et al . 1967a. "Kinetics and Mechanism of Bacterial Disinfection by Chlorine Dioxide. "J Appl Microbiol 15 (2) :... 257).

또한, 이산화염소는 미생물의 세포막의 단백질과 지방산 등과 반응(산화)하여 세포막을 파괴하면서 세포 내부 물질(물 등)을 용출되게 하여, 세포내의 세포핵 DNA, RNA 등을 산화 변형시키는 메카니즘도 갖는 것으로 알려져 있다.(Roller, S. D. et al. 1980. "Mode of Bacterial Inactivation by Chlorine Dioxide." Water Res. 14:635. Aieta, E., and J.D.Berg. 1986. "A Review of Chlorine Dioxide in Drinking Water Treatment." J . AWWA . 78(6):62-72.)It is also known that chlorine dioxide is also known to have a mechanism of oxidizing and transforming cell nucleus DNA, RNA, etc. in cells by causing internal substances (water and the like) to elute while destroying the cell membrane by reacting (oxidizing) with proteins and fatty acids of the cell membrane of microorganisms 1980. "Mode of Bacterial Inactivation by Chlorine Dioxide." Water Res. 14: 635. Aieta, E., and JDBerg, 1986. "A Review of Chlorine Dioxide in Drinking Water Treatment . " .. J AWWA 78 (6) : 62-72).

상기와 같은 메카니즘을 통해, 본 발명에서 이산화염소는 미생물의 세포막을 파괴하여 내부의 물을 밖으로 노출시킴으로써, 탈수 및 건조를 용이하게 한다. Through such a mechanism, in the present invention, chlorine dioxide destroys the cell membrane of the microorganism and exposes the inside water to the outside, thereby facilitating dehydration and drying.

또한, 이산화염소와 함께 사용되는 극성 유기화합물은, 강력한 용해력과 침투력으로 EPS구조를 용해하고, 그 네트워크 사이에 침투하여, 삼투압을 제거하고 모세관 현상 등을 없앰으로써 탈수를 용이하게 한다. 상기 극성 유기화합물은 물에 대한 용해도가 거의 무한대에 가까울 정도로, 물을 용출해낸다. 또한 강한 용해력으로 EPS네트워크 뿐아니라, 미생물 세포막과 그에 부착된 단백질과 지방산을 녹여내어, 상기 이산화염소와 더불어 세포내의 물을 밖으로 용출시킨다.In addition, the polar organic compounds used with chlorine dioxide dissolve the EPS structure with strong dissolving power and penetration, penetrate between the networks, remove osmotic pressure, and eliminate capillary phenomenon, thereby facilitating dehydration. The polar organic compound elutes water such that the solubility in water is nearly infinite. It also dissolves not only the EPS network but also the microbial cell membrane and the attached proteins and fatty acids, thereby eluting the water in the cells together with the chlorine dioxide.

이러한 과정을 거쳐 결과적으로 얻어지는 최종 고형물 슬러지는 세포내의 물까지 제거되므로, 연료화하여 재활용하기가 용이하고, 기타 처리도 용이하게 된다.As a result, the final solid sludge obtained through this process is also removed from the cell water, so that it can be easily converted into fuel and recycled, and other treatments become easier.

(1) 이산화염소 기체와의 혼합(1) mixing with chlorine dioxide gas

이산화염소 기체는 잘 알려진 공지의 방법(아염소산 나트륨과 염산의 반응 등)으로 제조하거나, 상업용으로 판매되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, (주)데오테크 등이 살균 탈취용으로 공급하는 오도킬러 제품 등을 사용할 수 있다.The chlorine dioxide gas may be prepared by well-known methods (for example, reaction of sodium chlorite with hydrochloric acid) or may be commercially available products. For example, Odor killer products supplied by Deo Tech Co., Ltd. for sterilization and deodorization can be used.

기체 상태의 이산화염소는 상기 극성 유기화합물에 용해시켜 사용하며, 바람직하게는 농도 0.5~1.0 %로 용해시켜 사용한다, The gaseous chlorine dioxide is used by dissolving it in the polar organic compound, preferably in a concentration of 0.5 to 1.0%

(2) 이산화염소 수용액과의 혼합(2) mixing with an aqueous solution of chlorine dioxide

이산화염소 수용액은 잘 알려진 공지의 방법(아염소산 나트륨과 염산의 반응 등)으로 제조하거나, 상업용으로 판매되는 원료를 물에 녹여서 사용한다. 예를 들어, 오투파워사에서 생산하는 고체형태의 원료를 물에 녹여서 사용할 수 있다. 이산화염소 수용액은 바람직하게는 0.5 %~2.0 %의 고농도 수용액을 사용한다.The chlorine dioxide aqueous solution is prepared by a well-known method (such as reaction of sodium chlorite and hydrochloric acid) or by dissolving the commercially available raw material in water. For example, a solid raw material produced by OTOU POWER may be dissolved in water and used. The chlorine dioxide aqueous solution preferably uses a high concentration aqueous solution of 0.5% to 2.0%.

이산화염소 수용액을 극성 유기화합물과 함께 슬러지에 혼합하여 사용하는데, 바람직하게는 슬러지 1Kg 당 5~10g의 극소량으로 사용한다.A chlorine dioxide aqueous solution is mixed with the sludge together with the polar organic compound, and is preferably used in a very small amount of 5 to 10 g per kg of sludge.

(3) (3) 슬러지Sludge 및 극성 유기화합물의 혼합 And a polar organic compound

슬러지는 발생 장소, 하수 처리방법, 첨가제 종류, 생물학적 처리 방법에 따라 성질이 매우 상이하므로, 처리 전 슬러지의 물리 화학적 성질을 확인한다.Sludge is very different in properties depending on the place of generation, the method of sewage treatment, the kind of additive, and the biological treatment method, so the physico-chemical properties of the sludge before treatment are checked.

다양한 종류의 슬러지를 처리할 수 있으며, 가장 대표적인 슬러지로는 수분 80%의 케이크 형태의 하수슬러지를 들 수 있다. A variety of sludges can be treated, and the most representative sludge is a cake-like sewage sludge with 80% moisture content.

본 발명에서는 물과 무한대로 섞이는 극성 유기화합물을 사용하여 슬러지에 함유된 물을 추출한다. 극성 유기화합물로는 아세톤을 단독으로 사용하거나 아세톤에 다른 극성 유기화합물을 혼합하여 사용하며, 특히 바람직하게는 아세톤을 단독으로 사용한다. 아세톤에 혼합하는 다른 극성 유기화합물은 특별히 한정되지는 않으나 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올을 사용할 수 있으며, 에탄올에 비해 가격이 2~3배 저렴한 메탄올을 사용하는 것이 경제성 면에서 보다 바람직하다.In the present invention, the water contained in the sludge is extracted using a polar organic compound which is mixed with water in an infinite manner. As the polar organic compound, acetone may be used singly or acetone may be mixed with other polar organic compounds, and acetone is preferably used alone. The other polar organic compound to be mixed with acetone is not particularly limited, but methanol or ethanol can be preferably used, and it is more economical to use methanol which is 2 to 3 times cheaper than ethanol.

아세톤에 메탄올 또는 에탄올을 혼합하여 사용하는 경우, 아세톤에 대한 메탄올 또는 에탄올의 혼합비율은 처리대상 슬러지의 성질, 함수율, 점도, pH 등에 따라 조절할 수 있다. 즉, 함수율과 점도가 높은 활성 슬러지의 경우에는 아세톤의 비율을 높게 혼합하고, 함수율과 점도가 낮은 활성 슬러지의 경우에는 메탄올 또는 에탄올의 비율을 높게 혼합한다. 아세톤에 대해, 메탄올 또는 에탄올은 1:0.5~1.5의 부피비로 혼합하는 것이 바람직하며, 1:1의 부피비로 혼합하는 것이 보다 바람직하다. 혼합화합물의 경우, 아세톤과 메탄올을 1:1의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 특히 바람직하다. When methanol or ethanol is mixed with acetone, the mixing ratio of methanol or ethanol to acetone can be controlled depending on the properties, water content, viscosity, pH, etc. of the sludge to be treated. That is, in the case of activated sludge having a high water content and viscosity, acetone is mixed at a high ratio, and in the case of activated sludge having a low water content and viscosity, a high proportion of methanol or ethanol is mixed. As to acetone, methanol or ethanol is preferably mixed in a volume ratio of 1: 0.5 to 1.5, more preferably 1: 1. In the case of the mixed compound, it is particularly preferable to use acetone and methanol in a volume ratio of 1: 1.

슬러지와 극성 유기화합물은 1:1~5의 비율(w:v)로 혼합하며, 1:2~3의 비율(w:v)로 혼합하는 것이 보다 바람직하다. The sludge and the polar organic compound are mixed at a ratio of 1: 1 to 5 (w: v), more preferably at a ratio of 1: 2 to 3 (w: v).

2. 활성탄 혼합2. activated carbon mixing

상기 슬러지와 이산화염소 및 극성 유기화합물의 혼합물에 활성탄을 혼합한다. 바람직하게는 상기 혼합물에 활성탄 분말을 첨가한다. 활성탄 분말은 슬러지의 악취를 제거하고 탈색을 하기 위하여 첨가하며, 슬러지의 악취가 심하고 색상이 진할 경우 활성탄 분말의 투입비율을 높게 조정한다. 활성탄 분말은 슬러지 1kg 당 1~20g을 첨가하는 것이 바람직하며, 보통 슬러지 1kg 당 10g 정도를 첨가하는 것이 가장 바람직하다. Activated carbon is mixed with the mixture of the sludge, chlorine dioxide and the polar organic compound. Preferably, activated carbon powder is added to the mixture. Activated carbon powder is added to remove odor of sludge and to decolorize, and when the smell of sludge is bad and the color is dark, the ratio of activated carbon powder is increased. It is preferable to add 1 to 20 g of activated carbon powder per 1 kg of sludge, and it is most preferable to add about 10 g per 1 kg of sludge.

상기 슬러지, 극성 유기화합물 및 활성탄 분말의 혼합물을 바람직하게는 상온에서 100~200rpm으로 15~40분 동안 교반한다. 교반 시간은 슬러지의 함수율에 따라 달라지는데, 예를 들면, 슬러지의 함수율이 80% 정도인 경우 30분 정도 교반하는 것이 바람직하고, 슬러지의 함수율이 80%보다 현저히 낮거나 점도가 매우 낮은 경우에는 15분 정도 교반하는 것이 바람직하다.The mixture of the sludge, the polar organic compound and the activated carbon powder is preferably stirred at 100-200 rpm for 15-40 minutes at room temperature. The agitation time depends on the water content of the sludge. For example, if the water content of the sludge is about 80%, stirring is preferably performed for about 30 minutes. If the water content of the sludge is significantly lower than 80% Is preferably used.

교반하는 과정에서, 극성 유기화합물이 슬러지와 EPS 간극으로 흘러들어가서 삼투압을 일으키는 인산염을 비롯한 각종 물질들이 녹아 있는 물을 희석시킴으로서 삼투압을 대폭 줄이게 된다. 또한, 극성 유기화합물은 슬러지와 EPS에 흡착된 물에 용해됨으로서 물의 유전상수(dielectric constant)를 크게 낮추어(물의 유전상수는 74.54, 아세톤은 20.7) 물이 슬러지나 EPS 고체 표면에 수소결합 또는 반데르발스 결합을 할 수 없도록 한다. 또한 극성 유기화합물은 슬러지 내 EPS 네트워크 구조물과 미생물 세포벽을 용해시켜 소분화하고 EPS 사이와 EPS와 세포 사이의 연결 물질(bridge matter)을 절단함으로써, 간극수와 세포내 물을 자유수 형태로 용출시킨다. 이 과정에서 소분화된 EPS의 음전하는 단백질 체인이 분해되어 생성되는 펩타이드나 아미노산의 아민 작용기의 양전하로 인하여 소멸되고, 소분화된 물질이 가지고 있는 양전하와 음전하가 모두 결합 응집하게 되어 입자크기가 대폭 증가하게 되며, 입자크기가 증가함에 따라 여과저항이 감소하여, 탈수 및 건조가 용이하게 된다. 이러한 과정을 도 1에 나타내었다.In the course of stirring, osmotic pressure is greatly reduced by diluting the dissolved water of various substances including phosphate which causes osmotic pressure due to polar organic compounds flowing into sludge and EPS gap. In addition, the polar organic compound is dissolved in sludge and EPS adsorbed water, so that the dielectric constant of the water is greatly reduced (dielectric constant of water is 74.54, acetone is 20.7) and water is added to the sludge or EPS solid surface by hydrogen bonding or van der Thereby making it impossible to perform the Walsh bonding. In addition, polar organic compounds dissolve EPS network structures and microbial cell walls in sludge to subdivide them, and dissociate pore water and intracellular water in free water form by cutting bridge material between EPS and EPS and cells. In this process, the negatively charged EPS is destroyed by the positive charge of the amine functional group of the peptide or amino acid formed by decomposition of the protein chain, and the positive charge and negative charge of the subdivided material are combined and aggregated, And as the particle size increases, the filtration resistance decreases, and dehydration and drying become easy. This process is shown in Fig.

3. 3. 고체상과Solid phase 액체상의Liquid phase 분리 detach

상기 교반된 혼합물을 고체상과 액체상으로 분리한다. 분리방법으로는 진공(감압) 여과법, 여과 프레스법 등 고액분리가 가능한 방법 중 선택하여 사용한다. The stirred mixture is separated into a solid phase and a liquid phase. Separation methods include vacuum (decompression) filtration and filtration press methods.

대표적인 분리방법은 진공(감압) 여과법으로서, 여과장치와 진공 펌프를 사용하여 감압 여과한다. 여과장치에는 섬유 필터(fiber filter) 또는 유리 필터(glass filter)를 사용하는 것이 일반적이지만, 여과장치에 따라 이러한 필터를 사용하지 않을 수도 있다. 이때, 극성 유기화합물의 휘발을 최대한 억제하기 위하여 감압을 최소한으로 조정하며, 바람직한 감압도는 90~110 mmHg 정도이다.A representative separation method is vacuum (decompression) filtration, and filtration under reduced pressure is performed using a filtration apparatus and a vacuum pump. It is common to use a fiber filter or a glass filter for the filtration device, but these filters may not be used depending on the filtration device. At this time, the decompression is adjusted to a minimum in order to suppress the volatilization of the polar organic compound to the utmost, and the preferable decompression degree is about 90 to 110 mmHg.

여과 과정에서 고체상 여과물이 높은 밀도로 쌓여서 여과 저항이 발생할 경우, 별도의 고체상 분산장치를 사용할 수 있다.When the solid phase filtrate is accumulated at a high density in the filtration process and filtration resistance is generated, a separate solid dispersion device can be used.

또한, 기타 다른 압축법이나 고형분을 가라앉게 하고 상등액을 채취하는 방법 등을 사용할 수도 있다.Other methods such as a compression method or a method of submerging a solid content and collecting a supernatant may also be used.

4. 4. 고체상과Solid phase 물질의 건조 Drying of matter

상기 분리과정에서 여과된 고체상 물질은 극성 유기화합물에 의하여 탈수되어 함수율이 낮아진 슬러지 고형물이다. The solid phase material filtered in the separation process is a sludge solid which is dehydrated by the polar organic compound and has a low water content.

연료로 활용하기 위해서는 상기 고체상 물질을 건조시켜 함수율 10% 이하의 고체 슬러지로 변환시킨다. In order to utilize it as fuel, the solid material is dried and converted into solid sludge having a moisture content of 10% or less.

고체상 물질의 건조에는 싸이클론 등을 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use a cyclone or the like for drying the solid phase material.

이 과정에서 소량 잔존하여 휘발하는 극성 유기화합물을 응축기를 사용하여 회수하면 재사용함으로써 경제성을 더 높일 수 있다. In this process, a small amount of polar organic compounds volatilizing and volatilizing can be recovered by using a condenser, which can be reused to further improve the economical efficiency.

상기 함수율 10% 이하의 슬러지는 브리켓이나 펠릿형태로 제조하여 연료자원으로 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 다른 다양한 용도로도 활용이 가능하다. The sludge having a moisture content of 10% or less can be produced in the form of briquettes or pellets and used as fuel resources. In addition, it can be used for various other purposes as needed.

5. 극성 유기화합물의 회수5. Recovery of polar organic compounds

상기 분리과정에서 여과된 액체상으로부터 극성 유기화합물을 회수하여 재사용하는 과정을 더 포함할 수 있다. And recovering and reusing the polar organic compound from the filtered liquid phase in the separation process.

상기 분리과정에서 여과된 액체상의 여과 모액(filtrate mother liquor)은 극성 유기화합물이 주성분이고, 여기에 슬러지 내부에 함유된 물이 혼합된 상태이다.The filtrate mother liquor filtered in the separation process is a polar organic compound as a main component, and water contained in the sludge is mixed with the filtrate mother liquor.

상기 여과 모액을 증류장치에 투입하여 사용된 극성 유기화합물의 비등점보다 20℃ 정도 높은 온도로 가열하고, 증류되어 나오는 극성 유기화합물을 콘덴서(응축기)에서 응축시켜 회수할 수 있다. 이때 증류장치에 감압을 걸어주면, 증류시간을 단축시킬 수 있다.The filtrate mother liquor is put into a distillation apparatus, heated to a temperature about 20 ° C higher than the boiling point of the polar organic compound used, and the polar organic compound distilled out is condensed in a condenser and recovered. At this time, if the distillation device is depressurized, the distillation time can be shortened.

회수된 극성 유기화합물을 슬러지의 탈수에 재사용함으로써 전체 공정의 경제성을 높일 수 있다. The recovered polar organic compound is reused for dehydration of the sludge, thereby improving the economical efficiency of the whole process.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. These examples illustrate the present invention and the scope of the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example 1> 1>

아세톤과 이산화염소를 이용한 탈수 및 건조Dehydration and drying with acetone and chlorine dioxide

원료로는 국내 하수 처리장에서 수집한 함수율 80%의 슬러지를 사용하였다. Sludge with a water content of 80% was collected from domestic sewage treatment plants.

슬러지 1kg과 이산화염소 기체 1 %가 포함된 아세톤 2.5ℓ를 혼합한 후 여기에 활성탄 분말 10g을 첨가하였다. 1 kg of sludge and 2.5 liters of acetone containing 1% of chlorine gas were mixed, and 10 g of activated carbon powder was added thereto.

이산화염소와 극성 유기화합물이 슬러지의 EPS 네트워크 구조물과 미생물 세포벽을 충분히 용해시켜 소분화할 수 있도록, 슬러지와 극성 유기화합물의 혼합물을 상온에서 30분 동안 교반하였다.The mixture of sludge and polar organic compound was stirred at room temperature for 30 minutes so that the chlorine dioxide and the polar organic compound could sufficiently dissolve and dissolve the EPS network structure and microbial cell walls of the sludge.

교반 후 뷔흐너(Buchner) 여과장치에 섬유필터를 사용하고 진공펌프를 사용하여 100mmHg의 감압도로 감압 여과하였다. After stirring, a fiber filter was used for a Buchner filtration apparatus, and a vacuum pump was used for filtration under reduced pressure at a reduced pressure of 100 mmHg.

여과 후 얻어진 고체상 여과물의 극성 유기화합물을 충분히 휘발시킨 후 오븐 혹은 싸이클론에서 24시간 건조시켰다. After filtering, the polar organic compound of the obtained solid filtrate was sufficiently volatilized and then dried in an oven or a cyclone for 24 hours.

<< 실시예Example 2> 2>

이산화염소와 아세톤과 메탄올의 혼합물을 이용한 탈수 및 건조 Dehydration and drying using a mixture of chlorine dioxide, acetone and methanol

극성 유기화합물로 아세톤 대신 아세톤과 메탄올을 1:1(v:v)로 혼합한 혼합용액 2.5ℓ를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탈수 및 건조 처리하였다. Except that 2.5 L of a mixed solution of acetone and methanol in a ratio of 1: 1 (v: v) was used as a polar organic compound instead of acetone.

<< 실험예Experimental Example 1> 1>

탈수처리 후 After dehydration treatment 슬러지의Sludge 함수율 Moisture content

슬러지 원료로는 국내 하수 처리장에서 수집한 함수율 80%의 슬러지를 사용하고, 이산화염소 기체 1 %가 포함된 극성 유기화합물을 사용하여 탈수처리 후 슬러지의 함수율을 확인하였다. 이때 극성 유기화합물은 아세톤, 또는 아세톤과 메탄올을 1:1의 부피비로 혼합한 혼합물을 사용하였다.As a raw material of sludge, the water content of the sludge after the dehydration treatment was confirmed by using a sludge having a water content of 80% collected from a domestic sewage treatment plant and a polar organic compound containing 1% of chlorine dioxide gas. The polar organic compound used herein was acetone, or a mixture of acetone and methanol in a volume ratio of 1: 1.

슬러지와 극성 유기화합물을 각각 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 및 1:5의 비율(w:v)로 혼합하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 탈수처리하였다.The sludge and the polar organic compound were mixed at a ratio (w: v) of 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4 and 1: 5, respectively, and dehydrated in the same manner as in Example 1.

극성 유기화합물을 휘발시킨 여과물을 오븐에서 건조시키기 전과 후의 중량을 측정하여 처리 후의 함수율을 계산하였다. The water content before and after drying the filtrate in which the polar organic compound was volatilized was measured in the oven to calculate the water content after the treatment.

사용한 극성 유기화합물 및 슬러지와 극성 유기화합물의 혼합비율에 따른 함수율(%)을 아래 표 1에 나타내었다. The water content (%) according to the mixing ratio of the polar organic compound used and the sludge and polar organic compound is shown in Table 1 below.

극성 유기화합물의
종류Of polar organic compounds
Kinds 슬러지와 극성 유기화합물의 혼합비율(w:v)Mixing ratio of sludge and polar organic compound (w: v) 1:11: 1 1:21: 2 1:31: 3 1:41: 4 1:51: 5 아세톤Acetone 56.556.5 42.542.5 28.028.0 16.916.9 17.017.0 아세톤+메탄올Acetone + methanol 58.058.0 44.444.4 30.930.9 18.618.6 19.019.0

상기 표 1의 결과에서 확인되는 바와 같이, 모든 혼합비율에서 함수율이 크게 낮아졌다. 처리 후 함수율과 화합물처리공정을 고려할 때 슬러지와 극성 유기화합물을 1:2~3의 비율로 혼합하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.As can be seen from the results in Table 1, the water content was greatly lowered at all mixing ratios. Considering the moisture content and the compound treatment process after the treatment, it has been found preferable to mix the sludge with the polar organic compound in a ratio of 1: 2 to 3.

<< 실험예Experimental Example 2> 2>

극성 유기화합물의 회수율Recovery of Polar Organic Compound

실험예 1에서 여과공정의 여과액으로부터 증류장치를 사용하여 극성 유기화합물을 회수하였다. In Experimental Example 1, the polar organic compound was recovered from the filtrate of the filtration process using a distillation apparatus.

사용한 극성 유기화합물의 종류와 슬러지와 극성 유기화합물의 혼합비율에 따른 극성 유기화합물의 회수율(%)을 아래 표 2에 나타내었다.The recovery rates (%) of the polar organic compounds according to the kind of the polar organic compound used and the mixing ratio of the sludge and the polar organic compound are shown in Table 2 below.

극성 유기화합물의
종류Of polar organic compounds
Kinds 슬러지와 극성 유기화합물의 혼합비율(w:v)Mixing ratio of sludge and polar organic compound (w: v) 1:11: 1 1:21: 2 1:31: 3 1:41: 4 1:51: 5 아세톤Acetone 97.597.5 96.496.4 95.395.3 94.494.4 93.993.9 아세톤+메탄올Acetone + methanol 98.098.0 97.197.1 96.196.1 95.795.7 94.894.8

상기 표 2의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 슬러지의 탈수에 사용된 극성 유기화합물은 매우 높은 회수율로 회수되었다. 본 발명의 공정은 이렇게 회수된 극성 유기화합물을 슬러지의 탈수에 재사용할 수 있으므로 매우 경제적이다.As can be seen from the results in Table 2, the polar organic compounds used for dehydration of the sludge were recovered at a very high recovery rate. The process of the present invention is very economical since the recovered polar organic compound can be reused for dehydration of the sludge.

Claims (8)

(a) 하수 또는 폐수를 포함하는 슬러지, 이산화염소, 그리고 아세톤을 포함하는 극성 유기화합물을 혼합하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 얻은 슬러지와 이산화염소 및 극성 유기화합물의 혼합물에 활성탄을 혼합하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계에서 얻은 슬러지, 이산화염소, 극성 유기화합물 및 활성탄의 혼합물을 교반하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 얻은 교반된 혼합물을 고체상과 액체상으로 분리하는 단계; 및
(e) 상기 (d) 단계에서 얻은 분리된 고체상 물질을 함수율 10% 이하의 고체로 건조시키는 단계를 포함하며,
상기 아세톤을 포함하는 극성 유기화합물은 아세톤 또는 아세톤과 다른 극성 유기화합물의 혼합물이고, 상기 다른 극성 유기화합물은 메탄올 또는 에탄올이며, 상기 아세톤과 다른 극성 유기화합물의 혼합물은 아세톤과 다른 극성 유기화합물을 1:0.5~1.5의 부피비로 혼합한 것임을 특징으로 하는, 이산화염소와 극성 유기화합물을 이용한 슬러지의 탈수 및 건조방법.(a) mixing a polar organic compound comprising sludge comprising sewage or wastewater, chlorine dioxide, and acetone;
(b) mixing activated carbon with a mixture of sludge, chlorine dioxide, and polar organic compounds obtained in step (a);
(c) stirring the mixture of sludge, chlorine dioxide, polar organic compound and activated carbon obtained in step (b);
(d) separating the stirred mixture obtained in step (c) into a solid phase and a liquid phase; And
(e) drying the separated solid material obtained in the step (d) into a solid with a water content of 10% or less,
Wherein the polar organic compound containing acetone is a mixture of acetone or acetone and another polar organic compound, the other polar organic compound is methanol or ethanol, and the mixture of acetone and another polar organic compound is acetone and the other polar organic compound is 1 : 0.5 to 1.5 in volume ratio. The method of dehydrating and drying the sludge using chlorine dioxide and the polar organic compound. 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 이산화염소는, 기체 상태의 이산화염소를 극성 유기화합물에 용해시키거나 또는 이산화염소 수용액을 슬러지에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the chlorine dioxide in the step (a) is used by dissolving the gaseous chlorine dioxide in the polar organic compound or by mixing the chlorine dioxide aqueous solution with the sludge. 제2항에 있어서,
상기 기체 상태의 이산화염소는 극성 유기화합물에 농도 0.5~1.0 %로 용해시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the gaseous chlorine dioxide is used by dissolving it in a polar organic compound at a concentration of 0.5 to 1.0%. 제2항에 있어서,
상기 이산화염소 수용액은 0.5 %~2.0 %의 고농도 수용액이며, 슬러지 1Kg 당 5~10g으로 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the chlorine dioxide aqueous solution is a high concentration aqueous solution of 0.5% to 2.0%, and is used in an amount of 5 to 10 g per kg of sludge. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 슬러지와 극성 유기화합물은 슬러지 1kg 당 극성 유기화합물 1~5ℓ의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the sludge and the polar organic compound are mixed in a ratio of 1 to 5 L of the polar organic compound per 1 kg of the sludge. 제1항에 있어서,
상기 방법은, 상기 분리된 액체상으로부터 극성 유기화합물을 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the method further comprises recovering the polar organic compound from the separated liquid phase.
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