일반기술

하수슬러지로부터 생산된 유기산을 이용한 고도하수처리시스템 및 고도하수 처리방법

본 발명에 따른 고도하수처리 시스템 및 처리방법은, 기존의 하수 및 폐수처리시설에서 발생하는 슬러지를 연속식 유기산 생산장치를 이용하여 분해 산화시켜 슬러지의 배출을 최소화하고 침전, 탈수 등의 물성을 개선하며, 생성된 유기산을 외부 탄소원의 공급 대신 고도하수처리를 위한 탄소원으로 이용하는 고도하수처리시스템 및 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 1차침전지로부터 유출수를 수용하며, 유입수에 포함된 유기물질을 이용하여 2차침전지에서 고액분리된 반송슬러지와 혼합하여 혐기성상태에서 미생물 세포내의 인을 방출시키는 혐기성조; 상기 혐기성조에서 유출된 유출수의 질산성질소를 질소가스로 환원시켜 제거하는 탈질조; 상기 탈질조의 유출수를 질산화시키는 포기조; 상기 포기조에서 생성된 고농도의 질산성 질소를 함유한 내부슬러지를 상기 탈질조로 반송시키는 제1반송수단; 상기 포기조로부터 배출되는 유출수를 수용하여 고액분리시키며, 유기물 농도가 낮은 상부 유출수를 배출시키는 2차침전지; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지를 상기 혐기성조로 반송시키는 제2반송수단; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지 중 폐기를 위한 잉여슬러지가 제공되는 농축조; 및 내부가 소정의 고온 고압상태를 유지하고, 상기 농축조에서 제공되는 잉여슬러지를 가열한 후 액체상태에서 분해 및 산화시키되, 산화과정에서 생성된 유기산을 상기 탈질조로 제공하는 유기산 생산장치를 포함하는 고도하수처리시스템을 제공하며, 또한, 본 발명은, 유입슬러지에 촉매를 주입하고 열교환수단에 의해 가열하는 제1단계; 상기 가열된 슬러지가 열적산화반응기로 이송되는 제2단계; 상기 열적산화반응기로 유입된 슬러지에 산화제를 주입하고, 일정 온도와 압력, 교반속도 하에서 액체상태로 분해, 산화시키는 제3단계; 상기 열적산화반응기에서 생성된 유기산을 열교환수단에 의해 냉각하여 촉매를 분리하는 제4단계; 촉매분리된 반응물이 저류조로 이송하고, 상기 저류조에서 미반응으로 발생된 부산물은 침전시키며, 유기산을 회수하여 탈질조로 이송시키는 제5단계; 상기 탈질조로 유입된 유기산과 혐기성조에서 이송된 혼합슬러지액을 포기조로 이송하는 제6단계; 상기 포기조에서 유기물 제거 및 질산화가 이루어지며, 질산화된 혼합슬러지액을 탈질조로 반송하는 제7단계; 상기 탈질조에서 슬러지 산화과정중 생성된 유기산을 이용하여 반송된 질산성 질소를 제거하여 질소제거율을 높이는 제8단계; 상기 포기조에서 성장한 미생물을 2차침전지에서 고액분리하여 침전된 슬러지의 일부를 혐기성조로 반송시키는 제9단계; 혐기성 조건에서 유입하수의 유기물 전량을 이용하여 슬러지 내의 인을 방출시켜 호기성 조건인 포기조로 이송하는 제10단계; 및 상기 혐기성조에서 이송된 슬러지를 포기조에서 과잉의 인을 섭취하도록 하는 제11단계를 포함하는 고도하수처리방법을 제공한다. 본 발명에 따른 고도하수처리 시스템 및 처리방법은, 기존의 하수 및 폐수처리시설에서 발생하는 슬러지를 연속식 유기산 생산장치를 이용하여 분해 산화시켜 슬러지의 배출을 최소화하고 침전, 탈수 등의 물성을 개선하며, 생성된 유기산을 외부 탄소원의 공급 대신 고도하수처리를 위한 탄소원으로 이용하는 고도하수처리시스템 및 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 1차침전지로부터 유출수를 수용하며, 유입수에 포함된 유기물질을 이용하여 2차침전지에서 고액분리된 반송슬러지와 혼합하여 혐기성상태에서 미생물 세포내의 인을 방출시키는 혐기성조; 상기 혐기성조에서 유출된 유출수의 질산성질소를 질소가스로 환원시켜 제거하는 탈질조; 상기 탈질조의 유출수를 질산화시키는 포기조; 상기 포기조에서 생성된 고농도의 질산성 질소를 함유한 내부슬러지를 상기 탈질조로 반송시키는 제1반송수단; 상기 포기조로부터 배출되는 유출수를 수용하여 고액분리시키며, 유기물 농도가 낮은 상부 유출수를 배출시키는 2차침전지; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지를 상기 혐기성조로 반송시키는 제2반송수단; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지 중 폐기를 위한 잉여슬러지가 제공되는 농축조; 및 내부가 소정의 고온 고압상태를 유지하고, 상기 농축조에서 제공되는 잉여슬러지를 가열한 후 액체상태에서 분해 및 산화시키되, 산화과정에서 생성된 유기산을 상기 탈질조로 제공하는 유기산 생산장치를 포함하는 고도하수처리시스템을 제공하며, 또한, 본 발명은, 유입슬러지에 촉매를 주입하고 열교환수단에 의해 가열하는 제1단계; 상기 가열된 슬러지가 열적산화반응기로 이송되는 제2단계; 상기 열적산화반응기로 유입된 슬러지에 산화제를 주입하고, 일정 온도와 압력, 교반속도 하 1차침전지로부터 유출수를 수용하며, 유입수에 포함된 유기물질을 이용하여 2차침전지에서 고액분리된 반송슬러지와 혼합하여 혐기성상태에서 미생물 세포내의 인을 방출시키는 혐기성조; 상기 혐기성조에서 유출된 유출수의 질산성질소를 질소가스로 환원시켜 제거하는 탈질조; 상기 탈질조의 유출수를 질산화시키는 포기조; 상기 포기조에서 생성된 고농도의 질산성 질소를 함유한 내부슬러지를 상기 탈질조로 반송시키는 제1반송수단; 상기 포기조로부터 배출되는 유출수를 수용하여 고액분리시키며, 생성되는 슬러지 중 농도가 낮은 상태의 슬러지는 외부로 배출시키는 2차침전지; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지 중 농도가 높은 슬러지를 상기 혐기성조로 반송시키는 제2반송수단; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지 중 폐기를 위한 잉여슬러지가 제공되는 농축조; 상기 농축조로부터 제공되는 잉여슬러지를 액체상태로 분해.산화시키는 복수개의 열적산화반응기; 상기 열적산화반응기에 촉매를 주입하고 회수하는 촉매주입 및 회수수단;상기 열적산화반응기를 소정압력 및 온도로 유지되도록 제어하는 가열가압 제어수단; 상기 열적산화반응기를 소정온도로 가열하는 가열수단; 상기 열적산화반응기에 내재된 슬러지를 산화시키기 위하여 열적산화반응기에 산화제를 공급하는 산화제공급수단; 상기 열적산화반응기의 고온생성물과, 상기 열적산화반응기에 공급되는 저온 농축슬러지를 열교환에 의해 냉각 및 가열하는 열교환수단; 및 상기 열적산화반응기에서 생성된 유기산을 탈질조로 공급하고, 반응과정에서 발생되는 부산물을 하부로 배출시키는 저류조를 포함하는 고도하수처리시스템. 1차침전지로부터 유출수를 수용하며, 유입수에 포함된 유기물질을 이용하여 2차침전지에서 고액분리된 반송슬러지와 혼합하여 혐기성상태에서 미생물 세포내의 인을 방출시키는 혐기성조; 상기 혐기성조에서 유출된 유출수의 질산성질소를 질소가스로 환원시켜 제거하는 탈질조; 상기 탈질조의 유출수를 질산화시키는 포기조; 상기 포기조에서 생성된 고농도의 질산성 질소를 함유한 내부슬러지를 상기 탈질조로 반송시키는 제1반송수단; 상기 포기조로부터 배출되는 유출수를 수용하여 고액분리시키며, 생성되는 슬러지 중 농도가 낮은 상태의 슬러지는 외부로 배출시키는 2차침전지; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지 중 농도가 높은 슬러지를 상기 혐기성조로 반송시키는 제2반송수단; 상기 2차침전지에서 고액분리된 슬러지 중 폐기를 위한 잉여슬러지가 제공되는 농축조; 상기 농축조로부터 제공되는 잉여슬러지를 액체상태로 분해.산화시키는 복수개의 열적산화반응기; 상기 열적산화반응기에 촉매를 주입하고 회수하는 촉매주입 및 회수수단; 상기 열적산화반응기를 소정압력 및 온도로 유지되도록 제어하는 가열가압 제어수단; 상기 열적산화반응기를 소정온도로 가열하는 가열수단; 상기 열적산화반응기에 내재된 슬러지를 산화시키기 위하여 열적산화반응기에 산화제를 공급하는 산화제공급수단; 상기 열적산화반응기의 고온생성물과, 상기 열적산화반응기에 공급되는 저온 농축슬러지를 열교환에 의해 냉각 및 가열하