KR20150107217A - 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법 - Google Patents

발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150107217A
KR20150107217A KR1020140029777A KR20140029777A KR20150107217A KR 20150107217 A KR20150107217 A KR 20150107217A KR 1020140029777 A KR1020140029777 A KR 1020140029777A KR 20140029777 A KR20140029777 A KR 20140029777A KR 20150107217 A KR20150107217 A KR 20150107217A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wastewater sludge
sludge
fermentation
mixing
aeration
Prior art date
Application number
KR1020140029777A
Other languages
English (en)
Inventor
이행석
이재원
조은민
이문정
Original Assignee
주식회사 신재생에너지
이문정
이재원
이행석
조은민
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 신재생에너지, 이문정, 이재원, 이행석, 조은민 filed Critical 주식회사 신재생에너지
Priority to KR1020140029777A priority Critical patent/KR20150107217A/ko
Publication of KR20150107217A publication Critical patent/KR20150107217A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/18—Drum screens
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/46—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20—Sludge processing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

본 발명은, (a) 폐수슬러지, 통기개량재, 및 발효미생물을 저장호퍼에 투입하여 혼합하는 혼합공정;
(b) 상기 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 발효조로 이송하여 미생물 발효반응에 의해 폐수슬러지의 유기물을 분해하고, 발효반응에 의해 발생하는 열에 의해 폐수슬러지의 함수율을 45% 이하로 감소시키는 유기물분해 및 수분제거공정;
(c) 상기 유기물분해 및 수분제거공정을 거친 폐수슬러지의 부숙질(humus) 및 통기개량재를 선별기에 의해 분리하는 선별단계; 및
(d) 상기 (c)선별공정에서 분리된 통기개량재를 저장호퍼로 반송하는 통기개량재 재활용공정;을 포함하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법을 제공한다.

Description

발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법{Treatment Process of Wastewater Sludge Using Fermentation Microorganisms}
본 발명은 각종 사업장에서 발생하는 폐수를 물리, 화학, 생물학적으로 처리한 후 생성되는 슬러지를 발효미생물을 이용하여 처리에 의해 감량화 시키거나 그것을 이용하여 고체연료 또는 퇴비를 생산하는 방법이다.
일반적으로 폐수 슬러지는 각종 생산 공정에서 발생되는 폐수의 물리, 화학, 생물학적 처리 과정에서 발생되며, 슬러지는 80 ~ 99% 전후의 높은 함수율로 인하여 매립할 경우 매립장의 수명단축 및 악취발생, 침출수의 발생과 오염농도를 증가시켜 매립지 주변의 토양 및 지하수 오염을 유발하고, 침출수의 처리시설 설비비와 관리비 및 처리비용을 상승시키는 원인이 되고 있다.
최근 산업현장의 대형화와 양적 증가 등으로 인하여 폐수의 발생량이 지속적으로 증가되고 있으며, 도심의 경우 특히 자연 정화의 기회가 심각하게 훼손됨으로써 슬러지로 인한 환경오염의 심각성은 날로 증가되고 있다. 이와 같이 폐수 처리 과정에서 발생하는 슬러지는 높은 오염도로 인하여 분해성 물질로 분류되고 있으며, 일반적인 물리 또는 화학적 처리를 통한 정화 처리의 한계를 초과 하고 있다.
한편, 1997년 폐기물관리법에 의한 슬러지 직매립 금지조치에 따라 슬러지 처리가 매립에서 해양투기로 전환되었으나, 2006년에 발효된 런던협약 96 의정서에 의해 유기성 슬러지 등의 오염 물질의 해양 투기가 2014년부터 일부/전면 금지가 예고되어 있는 상황에서 다른 처리 방법을 찾지 못한다면 큰 사회적 문제가 발생될 것으로 예상된다.
현재까지 국내에서는 폐수슬러지의 처리에 관한 정확한 오염 실태 조사가 전무한 실정이며, 처리에 관한 규제 및 표준 처리법은 확립되어 있으나, 완전한 처리 효율을 갖는 방법이 개발되지 못한 상황이다. 따라서 폐수슬러지의 발생량 증가로 인한 문제가 심각한 실정이다.
각종 사업장에서 발생하는 슬러지 및 생산 공정에서 발생하는 각종 폐기물은 수분 양이 많이 포함되어 건조 및 소각방법으로 처리하기 어려우며, 물리, 화학, 생물학적인 방법을 단독 또는 병행하는 방식으로 처리하고 있지만 만족할 만한 처리 효율을 달성하지 못하고 있다.
대한민국 특허출원 제10-2001-0108661호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 중금속 등 난분해성 물질을 다량 함유하는 폐수슬러지를 효율적, 경제적, 친환경적으로 처리하는 폐수슬러지의 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 처리가 완료된 폐수 슬러지를 필요에 따라 자원화(퇴비) 또는 에너지화(고체연료) 할 수 있는 폐수슬러지의 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
(a) 폐수슬러지, 통기개량재, 및 발효미생물을 저장호퍼에 투입하여 혼합하는 혼합공정;
(b) 상기 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 발효조로 이송하여 미생물 발효반응(이화작용)에 의해 폐수슬러지의 유기물을 분해하고, 발효반응에 의해 발생하는 열에 의해 폐수슬러지의 함수율을 45% 이하로 감소시키는 유기물분해 및 수분제거공정;
(c) 상기 유기물분해 및 수분제거공정을 거친 폐수슬러지의 부숙질(humus) 및 통기개량재를 선별기에 의해 분리하는 선별공정; 및
(d) 상기 (c)선별공정에서 분리된 통기개량재를 저장호퍼로 반송하는 통기개량재 재활용공정;을 포함하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법을 제공한다.
본 발명의 폐수슬러지 처리방법은 폐수슬러지를 통기개량재 및 발효미생물과 혼합하고, 발효미생물이 폐수슬러지에 포함된 유기물을 분해(이화작용)할 때 발열반응에 의해 발생하는 열을 이용하여 폐수슬러지의 수분을 제거함으로써 폐수슬러지를 간단한 설비 및 운전 조건하에서 효율적, 경제적으로 처리할 수 있게 한다. 또한, 친환경적 처리가 가능하여 환경오염 방지에도 우수한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 폐수슬러지 처리방법에 의하면, 무연탄, 코크스, 기름 등과 같은 무기 열량보조제를 사용하지 않고서도, 폐수슬러지만으로도 고체연료를 제조할 수 있기 때문에 경제적으로 2차 환경오염의 염려가 없는 재활용 고체연료를 제조할 수 있다.
도 1 내지 5는 본 발명의 실시예에 의해 폐슬러지를 처리하는 경우 탈수슬러지의 수분(무게)이 제거되는 정도 및 발효조의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
본 발명은,
(a) 폐수슬러지, 통기개량재, 및 발효미생물을 저장호퍼에 투입하여 혼합하는 혼합공정;
(b) 상기 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 발효조로 이송하여 미생물 발효반응에 의해 폐수슬러지의 유기물을 분해(이화작용)하고, 발효반응에 의해 발생하는 열에 의해 폐수슬러지의 함수율을 45% 이하로 감소시키는 유기물분해 및 수분제거공정; 및
(c) 상기 유기물분해 및 수분제거공정을 거친 폐수슬러지의 부숙질(humus) 및 통기개량재를 선별기에 의해 분리하는 선별공정; 및
(d) 상기 (c)선별공정에서 분리된 통기개량재를 저장호퍼로 반송하는 통기개량재 재활용공정;을 포함하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법을 제공한다.
본 발명의 폐수슬러지 처리방법은 각종 사업장에서 발생하는 각종 폐수슬러지(잉여, 농축, 탈수 등)의 수분을 건조 감량화하기 위해 전기 및 기름과 같은 외부에너지를 사용하지 않고, 발효미생물이 폐수슬러지의 유기물을 분해(이화작용, 발열반응)하면서 생성하는 열을 이용하여 폐수슬러지의 수분을 건조하여 감량화 시킴으로써, 열량보조제로서 외부에너지(벙커C유, 경유, 등의 화석연료 및 전기)의 사용을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 폐수슬러지 처리방법은 폐수슬러지 처리 후 생성되는 최종생성물(humus)을 효율적으로 퇴비 또는 고체연료로 제조하여 재활용 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계의 혼합공정에서 폐수슬러지, 통기개량재, 및 발효미생물 ACE의 혼합비율은 폐수슬러지 및 통기개량재의 수분율에 따라 다르다. 통기개량재의 수분율이 40% 이하일 경우, 폐수슬러지의 수분율이 70 ~ 85%의 범위일 경우 1 : 0.8 ~ 1.1 : 0.02 ~ 0.07의 중량비로 혼합되며, 더욱 바람직하게는 1 : 0.95 : 0.05의 중량비로 혼합되며, 수분율이 86 ~ 99%의 범위일 경우, 1 : 1.1 ~ 1.5 : 0.02 ~ 0.07의 중량비로 혼합되며, 더욱 바람직하게는 1 : 1.3 : 0.05의 중량비로 혼합될 수 있다.
상기 중량비 범위를 벗어나는 경우, 혼합물에 통기성이 부족해지거나, 발효미생물의 수가 부족해져서 폐수슬러지에 포함된 유기물을 충분히 분해하기 어려워지며, 그에 따라 발열량이 부족해지므로, 폐수슬러지에 포함된 수분 제거율도 저하된다. 또한, 불안전 발효에 따른 악취 등이 발생할 수 있다.
상기 (c) 선별단계에서는 이 분야에서 사용되는 선별기가 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 드럼스크린 선별기가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 (a) 혼합공정에서 사용되는 발효미생물로는 EM균, ACE(Advanced Compost Energy)균 등이 사용될 수 있다. 특히, 고온발효미생물인 ACE균이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 EM(Effective Micro-organisms)균은 한마디로 유용미생물의 복합체를 의미한다. 즉, 자연의 다양한 미생물들이 집합된 것을 말하며 약 80여 가지 미생물이 공생할 수 있다.
본 발명에서는 시중에서 구입하거나, 본 발명자들에 의해 독자적인 미생물 배양 및 훈양(training) 기술에 의해 개발된 것으로서, 미생물의 배양조건(온도, 수분, 영양분)을 최악의 환경조건으로 맞추어 배양 및 건조하는 기술에 의해 개발된 고온발효미생물 ACE(Advanced Compost Energy) 균이 사용될 수도 있다.
상기 (a) 혼합공정에서 통기개량재로는 가연성 폐기물로 제조된 칩이 사용될 수 있다. 상기 칩으로는 이에 한정되는 것은 아니나, 우드칩이 바람직하게 사용될 수 있으며, 필요시 톱밥을 더 첨가 할 수 있다.
상기 (b) 유기물분해 및 수분제거공정은 발효반응을 촉진시키기 위해 발효조에 열원을 공급시키는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 선별공정 후에는, 선별된 부숙질(humus)을 그대로 포장하여 퇴비로 사용할 수 있다.
또한, 상기 (c) 선별공정 후에는, 선별된 부숙질(humus)을 고체연료로 생산하기 위하여 저장호퍼로 이송시키는 공정이 더 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은,
(e) 상기 (c)공정에서 이송된 부숙질을 새로운 폐수슬러지와 저장호퍼에서 혼합하는 혼합공정;
(f) 상기 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 분쇄하고, 건조조의 내부 온도가 100℃ 이하가 되도록 가열하여, 상기 혼합물의 함수율을 20% 이하로 건조하는 분쇄 및 건조공정; 및
(g) 상기 분쇄 및 건조공정에서 건조된 혼합물을 펠릿으로 성형하는 성형공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법에 관한 것이다.
상기 (e) 단계에서 통기개량재도 함께 혼합될 수 있다.
상기 (f) 단계에서 분쇄는 분쇄물의 입자 사이즈가 5mm 이하가 되도록 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 (g) 단계에서 제조된 고체연료인 펠릿 중 일부는 상기 (f) 단계의 건조를 위한 열원으로 사용하고, 나머지 고체연료는 제품화하기 위해 포장기로 이송하여 포장공정을 수행할 수 있다.
상기 (f) 단계의 건조는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 대표적으로 열풍 보일러가 사용될 수 있으며, 상기 열풍 보일러에는 상기에서 제조된 고체연료 펠릿이 연료로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐수슬러지 처리방법은, 상기 건조공정에서 발생되는 암모니아성 질소 등의 악취 및 폐열을 발효조로 이송하여 악취는 미생물에 의해 제거되도록 하고, 폐열은 미생물 활성 촉진 및 수분증발에 이용할 수도 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1.
K 석유화학제품제조업에서 발생하는 폐수를 통상적인 방법으로 처리 후 생성된 잉여슬러지(수분율 98.8%) 5.52kg에 미생물제제 8.55kg(고온발효미생물 ACE 균 0.27kg + 우드칩 7.28kg)을 가하여 시간경과(Time course)에 따른 슬러지 처리능력을 확인하였다.
도 1에 나타낸 것처럼, 잉여슬러지 5.52kg를 투입하여 80시간이 경과된 시점에서 잉여슬러지의 무게변화에 따른 처리율은 대략 74.6%였다. 여기에서 처리율이란 유기물의 분해제거율을 나타내는 것은 아니며 간접적으로 유기물의 분해시 발생하는 열에너지에 의해 잉여슬러지의 수분이 제거되어 감량화 되는 정도를 의미한다.
또한, 도 1에서 온도변화를 살펴보면 고온발효미생물이 잉여슬러지의 유기물을 분해하면서 발생하는 열에너지에 의해 발효조의 온도가 73℃까지 상승하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 사실은 상기 잉여슬러지가 중금속 등 난분해성 물질을 다량 함유하고 있음에도 불구하고, 고온발효미생물이 슬러지 내의 중금속 등에 저해를 받지 않고 유기물 등을 활발히 분해한 것을 나타내는 것으로 판단된다.
결과적으로 K 석유화학제품제조업에서 발생하는 폐수처리 후 생성된 잉여슬러지(수분율 98.8%) 5.52kg을 투입한 Lab scale의 상기 실험으로부터 상기 잉여슬러지는 고온발효미생물에 의해 유기물 등이 분해되어 발생하는 열에 의해 76시간 동안 수분이 40.1%까지 감소되었다.
실시예 2.
K 석유화학제품제조업에서 발생하는 폐수를 통상적인 방법으로 처리 후 응집제 등에 의해 처리된 탈수슬러지(수분율 89%) 3.54kg을 미생물제제 3.92kg(고온발효미생물 ACE균 0.18kg + 우드칩 3.74kg)을 가하여 시간경과(Time course)에 따른 슬러지 처리능력을 확인하였다.
도 2에 나타낸 것처럼, 탈수슬러지 3.54kg를 투입하여 60시간이 경과된 시점에서 탈수슬러지의 무게변화에 따른 처리율은 대략 67% 정도를 나타냈으며, 72시간(3일)이 경과 후 처리율은 72%를 나타냈다. 하지만 84시간(3.5일)이 경과되면 76%까지 처리율은 증가했지만 처리율 상승속도의 변화는 크지 않았다. 여기에서 처리율이란 유기물의 분해제거율을 나타내는 것은 아니며 간접적으로 유기물의 분해시 발생하는 열에 의해 탈수슬러지의 수분이 제거되어 감량화되는 정도를 의미한다.
또한, 도 2의 온도변화를 살펴보면 고온발효미생물이 탈수슬러지의 유기물 등을 분해하면서 발생하는 열에너지에 의해 발효조의 온도가 73℃까지 상승하는 것을 알 수 있다. Lab scale의 실험에서 70℃ 이상의 온도가 유지되면 실제 plant에서는 85℃ 이상의 온도가 발생된다.
결과적으로, 상기 실험으로부터 89%의 수분을 함유한 탈수슬러지는 고온발효미생물에 의해 유기물 등이 분해되어 발생하는 열에 의해 3일 동안 42.5%까지 수분이 감소되었으며, 3.5일에는 34.4%까지 수분이 감소되었다.
실시예 3.
고온발효미생물에 의한 유기성폐수의 처리능력을 살펴보기 위해, L 화학제품제조업에서 발생하는 폐수를 통상적인 방법으로 처리 후 생성된 탈수슬러지(수분율 76.4%) 4kg에 미생물제제 4kg(고온발효미생물 ACE균 0.2kg + 우드칩 3.8kg)을 가하여 시간경과(Time course)에 따른 슬러지 처리능력에 대해 살펴보았다.
도 3에 나타낸 것처럼, L 화학제품제조업에서 발생한 탈수슬러지 4kg를 투입하여 72시간(3일)이 경과된 시점에서 탈수슬러지의 무게변화에 따른 처리율은 대략 60% 정도였다. 여기에서 처리율이란 유기물의 분해제거율을 나타내는 것은 아니며, 간접적으로 유기물이 분해되어 발생하는 열에 의해 탈수슬러지의 수분(무게)이 제거되는 정도를 의미한다.
또한, 도 3에서 온도변화를 살펴보면 고온발효미생물이 탈수슬러지의 유기물 등을 분해하면서 발생하는 열에너지에 의해 발효조의 온도는 51℃까지 상승하였다. 상기 온도가 최고 51℃에서 멈춘 것은 본 실험에 사용된 L 화학제품제조업의 탈수슬러지는 유기물 농도가 낮기 때문에 발열반응이 많이 일어나지 않았기 때문이다.
결과적으로, 76.4%의 수분을 함유하였던 탈수슬러지는 고온발효미생물의 유기물 등의 분해시 발생된 열에 의해 수분이 3일 동안 48.5%까지 감소하였다.
실시예 4.
고온발효미생물에 의한 유기성폐수의 처리능력을 살펴보기 위해, T 화학제품제조업에서 발생하는 폐수를 통상적인 방법으로 처리 후 생성된 탈수슬러지(수분율 88.8%) 4kg에 미생물제제 4.6kg(고온발효미생물 ACE균 0.2kg + 우드칩 4.4kg)을 가하여 시간경과(Time course)에 따른 유기성폐수 처리능력에 대해 살펴보았다.
도 4에 나타낸 것처럼, 상기 탈수슬러지 4kg를 투입하여 72시간(3일)이 경과된 시점에서 탈수슬러지의 무게변화에 따른 처리율은 대략 58.5% 정도였다. 여기에서 처리율이란 유기물의 분해제거율을 나타내는 것은 아니며, 간접적으로 유기물이 분해되어 발생하는 열에 의해 탈수슬러지의 수분(무게)이 제거되는 정도를 의미한다.
또한, 도 4에서 온도변화를 살펴보면 고온발효미생물이 유기성폐수의 유기물을 분해하면서 발생하는 열에너지에 의해 발효조의 온도는 49℃까지 상승하였다. 상기와 같이 최고 49℃에서 멈춘 것은 본 실험에 사용된 T 화학제품제조업의 탈수슬러지는 유기물 농도가 낮아 발열반응이 적게 일어났기 때문이다. 결과적으로, 88.8%의 수분을 함유한 상기 탈수슬러지는 고온발효미생물의 유기물 등의 분해시 발생한 열에 의해 3일 동안 50.5%까지 수분이 감소되었다.
실시예 5.
H 펄프제지제조업에서 발생하는 폐수를 통상적인 방법으로 처리 후 생성된 탈수슬러지(수분율 70%) 5kg에 미생물제제 4.75kg(고온발효미생물 ACE균 0.25kg + 우드칩 4.5kg)을 가하여 시간경과(Time course)에 따른 탈수슬러지의 처리능력에 대해 살펴보았다.
도 5에 나타낸 것처럼, 상기 탈수슬러지 5kg을 투입하여 76시간(3일)이 경과된 시점에서 탈수슬러지의 무게변화에 따른 처리율은 대략 31% 정도를 나타냈으며, 96시간(4일)이 경과된 시점에서 37% 정도를 나타내었지만 처리율 상승속도에 큰 변화는 없었다. 여기에서 처리율이란 유기물의 분해제거율을 나타내는 것은 아니며, 간접적으로 유기물 등의 분해시 발생하는 열에 의해 탈수슬러지의 수분(무게)이 제거되는 정도를 의미한다.
또한, 도 5에서 온도변화를 살펴보면 고온발효미생물이 탈수슬러지의 유기물을 분해하면서 발생하는 열에너지에 의해 발효조의 온도는 49℃까지 상승하였다. 상기와 같이 최고 49℃에 멈춘 것은 탈수슬러지에 고온발효미생물에 의해 분해되는 유기물농도가 낮으며, 60% 이상이 무기질로 이루어져 있었기 때문으로 판단된다.
결과적으로, 70%의 수분을 함유한 탈수슬러지는 고온발효미생물의 유기물 등의 분해시 발생한 열에 의해 3.1일 동안 52%까지 수분이 감소되었으며, 4일 동안 41.4%까지 수분이 감소되었다.
실시예 6.
상기 실시예 2에서 탈수슬러지를 고온발효미생물에 의해 3일 동안 처리한 후 얻어진 최종 생성물인 부숙질(humus)의 일정량을 회수하여 건조시킨 후, 분말형태의 샘플의 저위발열량을 분석하였다.
상기 분석결과 저위발열량은 2,552kcal/kg였다. 고온발효미생물에 의해 처리전 탈수슬러지의 발열량은 3,000kcal/kg 내외로 알려져 있다. 상기와 같이 일반적으로 알려진 저위발열량 3,000kcal/kg 보다 낮아진 것은 고온발효미생물이 폐수슬러지 내 함유되었던 유기물 등을 거의 분해하여 잔존된 탄소, 수소, 산소, 질소, 황 등의 성분이 줄어들었기 때문으로 판단된다.
그러므로, 폐수슬러지를 고온발효미생물에 의해 처리 후 최종생성된 부숙질은 유기물의 함량이 높지 않기 때문에 양질의 퇴비(적절한 C/N비로서 임목 살포용 퇴비) 또는 복토개량재, 시멘트원료 등으로 유용하게 사용될 수 있는 것으로 판단된다.
실시예 7.
최근 슬러지를 최대한 활용하는 녹색성장사업의 일원으로, 슬러지를 에너지사업(RDF; Refuse Derived Fuel)에 활용하여 에너지의 해외의존도를 감축시키고, 그린환경을 추구하는 것이 주목을 받고 있다. 따라서 그린에너지화 사업의 일환으로 최종생성물 부숙질(humus)의 발열량을 향상시켜 고체연료로의 사용 가능성을 확인하였다.
상기 실시예 2에서 탈수슬러지를 고온발효미생물에 의해 3일 동안 처리한 후 얻어진 최종 생성물인 부숙질에 탈수슬러지 일정량을 투입하여 건조를 적당히 실시한 후 저위발열량을 측정하였다. 그 결과 저위발열량이 3,500kcal/kg의 범위로 상승하였으며, 이것은 새롭게 투입되는 탈수슬러지의 잔존 유기물(탄소, 수소, 산소, 질소, 황 등) 등에 의해 발열량이 상승하는 것으로 보인다.

Claims (7)

  1. (a) 폐수슬러지, 통기개량재, 및 발효미생물을 저장호퍼에 투입하여 혼합하는 혼합공정;
    (b) 상기 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 발효조로 이송하여 미생물 발효반응에 의해 폐수슬러지의 유기물을 분해하고, 발효반응에 의해 발생하는 열에 의해 폐수슬러지의 함수율을 45% 이하로 감소시키는 유기물분해 및 수분제거공정;
    (c) 상기 유기물분해 및 수분제거공정을 거친 폐수슬러지의 부숙질(humus) 및 통기개량재를 선별기에 의해 분리하는 선별공정; 및
    (d) 상기 (c)선별공정에서 분리된 통기개량재를 저장호퍼로 반송하는 통기개량재 재활용공정;을 포함하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 혼합공정에서 사용된 발효미생물로는 고온발효미생물인 ACE 균이 사용되는 것을 특징으로 하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 (a) 단계의 혼합공정에서 폐수슬러지, 통기개량재, 및 발효미생물은 통기개량재의 수분율이 40% 이하일 경우, 폐수슬러지의 수분율이 70 ~ 85%의 범위일 경우 1 : 0.8 ~ 1.1 : 0.02 ~ 0.07의 중량비로 혼합되며, 수분율이 86 ~ 99%의 범위일 경우, 1 : 1.1 ~ 1.5 : 0.02 ~ 0.07의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 혼합공정에서 통기개량재로는 가연성 폐기물로 제조된 칩이 사용되는 것을 특징으로 하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 유기물분해 및 수분제거공정은 발효반응을 촉진시키기 위해 발효조에 열원을 공급시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 선별공정 후에, 고체연료로 생산하기 위하여, 선별된 부숙질(humus)을 저장호퍼로 이송시키는 공정이 더 수행되는 것을 특징으로 하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    (e) 상기 (c)공정에서 반송된 부숙질을 새로운 폐수슬러지와 혼합조에 투입하여 혼합하는 혼합공정;
    (f) 상기 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 분쇄하고, 건조조의 내부 온도가 100℃ 이하가 되도록 가열하여, 상기 혼합물의 함수율을 20% 이하로 건조하는 분쇄 및 건조공정; 및
    (g) 상기 분쇄 및 건조공정에서 건조된 혼합물을 펠릿으로 성형하는 성형공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법.
KR1020140029777A 2014-03-13 2014-03-13 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법 KR20150107217A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140029777A KR20150107217A (ko) 2014-03-13 2014-03-13 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140029777A KR20150107217A (ko) 2014-03-13 2014-03-13 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150107217A true KR20150107217A (ko) 2015-09-23

Family

ID=54245771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140029777A KR20150107217A (ko) 2014-03-13 2014-03-13 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150107217A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106380101A (zh) * 2016-08-31 2017-02-08 郭迎庆 一种利用活性污泥制备混凝土减水剂的方法
KR102596533B1 (ko) * 2023-06-16 2023-11-01 주식회사 태건리너텍 하수 오니를 처리한 부숙 연료 및 그 처리 방법과 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106380101A (zh) * 2016-08-31 2017-02-08 郭迎庆 一种利用活性污泥制备混凝土减水剂的方法
KR102596533B1 (ko) * 2023-06-16 2023-11-01 주식회사 태건리너텍 하수 오니를 처리한 부숙 연료 및 그 처리 방법과 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Elango et al. Production of biogas from municipal solid waste with domestic sewage
Wang et al. Technological options for the management of biosolids
CN101597532B (zh) 一种污泥燃料及其制备方法
CN105861285A (zh) 一种城市生活污泥、园林垃圾及农村秸秆废弃物资源化利用***
CN102731179A (zh) 有机垃圾与污泥的固体厌氧及好氧堆肥***和处置方法
Kanteraki et al. Biosolids: The Trojan horse or the beautiful Helen for soil fertilization?
Salihoglu et al. Bioconversion of industrial wastes: paint sludge from automotive manufacturing
Silva et al. Review of composting and anaerobic digestion of municipal solid waste and a methodological proposal for a mid-size city
Shahrifun et al. Characterization of Palm Oil Mill Secondary Effluent (POMSE).
Mohammad et al. Effect of physico-chemico-biological and operational parameters on composting of organic fraction of municipal solid waste and gaseous products emission
Giagnoni et al. Co-composting: an opportunity to produce compost with designated tailor-made properties
Dhote et al. A systematic review on options for sustainable treatment and resource recovery of distillery sludge
Mucha et al. Re-use of digestate and recovery techniques
Czekała et al. Anaerobic digestion and composting as methods of bio-waste management
Rashed et al. Improvement in the efficiency of hydrolysis of anaerobic digestion in sewage sludge by the use of enzymes
KR100741696B1 (ko) 음식물 쓰레기를 이용한 유기질 비료 제조방법
WO2019184078A1 (zh) 市政污泥燃料化方法及其应用
KR20150107217A (ko) 발효미생물을 이용한 폐수슬러지 처리방법
Mavrodin et al. Energy recovering from tanneries by biogas production
CN102730923A (zh) 一种城市原生垃圾与污泥的混合好氧生物干化方法
Cimen et al. The possible environmental impacts of the biosolids in the worldwide
CN114075024A (zh) 一种厌氧消化协同水泥窑处理污泥的***和方法
Camelin et al. The Bioenergy-Fertilizer Nexus: A Challenge Achievable from Municipal Wastewater
Ali Standards, rules, and analytical techniques for sewage sludge management
Kaura et al. Bacteria and Pollutants

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application