KR800000033B1 - 하수오니 또는 인분의 습식공기 산화법 - Google Patents
하수오니 또는 인분의 습식공기 산화법 Download PDFInfo
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Abstract
내용없음
Description
제1도 및 제2도는 본 발명에 의한 실시예를 나타내는 습식산화 공정도이다.
본 발명은 폐기물의 산화공정에 관한 것이며 특히 하수오니나 인분을 습식공기산화 시킨 다음 생물학적산화에 의해 후속처리하는 개량된 방법에 관한 것이다.
하수오니는 서양에서 보통 사용되는 수세식 변소의 하수로부터 얻어진다. 한국을 포함한 동양국가에서는 수세식 변소가 보통 사용되지 않으며, 대신 인분을 물로 희석하지 않은 채로 변소에서 정기적으로 수집 처리하였다. 얻어지는 고체나 유출물이 환경을 오염하지 않고 폐기될 수 있는 점까지 화학적 산소요구량(COD)과 생물학적 산소요구량(BOD)을 감소시키기 위해서 하수오니나 인분을 습식공기 산화시킨 다음 생물학적 산화에 의해 처리하는 것은 공지되어 있다.
하수오니나 인분을 산화하기 위한 종래의 방법에는 결점이 있다. 습식산화의 정도는 보통 약 70% 이하이며 유색체는 파괴되지 못하므로, 약 500 APHA(미국공중보건협회) 단위의 불쾌한 색깔이 처리된 유출물이 남아 있다. 더구나, 생물학적 산화가 일어나는 폭기탱크에서 불쾌한 냄새가 발생한다.
본 발명에서는 분말로 된 활성탄소를 생물학적 산화단계 즉 폭기탱크에 첨가하면 상기 언급한 불쾌한 색깔과 냄새를 제거하고 폐기유출물로부터 COD와 BOD의 제거를 개량할 수 있도록 했다. 더구나 분말로된 활성탄소를 첨가하면 희석용 물이 적게 들고, 유출물을 질화 및 탈질소화시키는데 적합하다.
본 발명의 조작을 본 발명의 특정한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 설명한다.
제1도에 표시된 시스템에서 하수오니나 인분은 저장탱크(1)에 공급되어 그곳에서 공기와 혼합되면서 열교환기(2)를 통해 하수오니나 인분이 습식공기 산화되는 반응기(3)로 운반된다. 습식공기산화는 150°-375℃의 온도와 대부분의 물을 액상(液狀)으로 유지하는데 필요한 압력 즉 150-4000psig 사이의 압력하에서 일어난다. 산화의 정도는 COD의 30-70%가 감소하는 것이 바람직하다. 산화 후 반응기 내의 물질은 열교환기(2)를 통해 되돌아와서 분리기(4)를 통과함으로써 기체상과 액체상으로 분리된다. 액체상은 모래 등의 부유(浮遊) 고체 즉 재(ash)를 함유한다. 재는 액체를 침전시켜 상등액을 기울여 따르거나 여과함으로써 제거되며, 액체는 유기물의 생물학적 산화를 효과적으로 수행하는데 적합한 바이오그로우스(biogrowth)나 바이오매스(biomass)를 함유하는 접촉폭기탱크(5)로 보낸다. 수성슬러리 중 분말로 된 활성탄소는 폭기 탱크(5)에서 탄소의 농도가 적어도 500p.p.m 바람직하게는 중량으로 10,000-20,000p.p.m의 범위로 유지된다.
10-150시간, 바람직하게는 약 50시간 동안 폭기 접촉한 후에 액체와 바이오매스-탄소의 혼합물이 정화기(6)로 보내지면 그곳에서 분말로 된 활성탄소와 바이오매스는 정화기(6) 밑바닥에 침전된다.
양이온성 유기중합체 등의 응집제를 폭기 탱크와 최종 정화기(6) 사이에 첨가하여 침전특성 향상시킨다. 정화기(6)에 수집된 바이오매스-탄소 혼합물은 오니반송 도관(7)을 경유하여 폭기탱크(5)로 재순환된다.
분말로 된 활성탄소를 폭기탱크(5)에 첨가하면 그곳에서 일어나는 생물학적 산화가 증진되고 실질적으로 폐액의 냄새와 색깔도 감소되는데 색도는 약 20APHA 단위로 감소된다.
공정을 조작하는 동안 시스템 내에 여분의 바이오매스가 생기게 되며 탄소는 유입하는 COD-BOD의 흡착능력이 한계에 도달한 후에 소모된다. 본 발명의 다른 한 특징은 정화기(6)로부터 여분의 바이오매스와 소모된 탄소를 취출하고 그것을 여분오니도관(8)을 통하어 저장탱크(1)로 수송하여 그곳에서 새로운 하수오니 및 인분과 혼합하여 습식공기 산화반응기로 운반한다는 데에 있다. 이러한 방법으로 여분의 바이오매스는 산화에 의해 처리되고 소모한 탄소는 재생된다. 탄소가 재순환되고 재생되는 이 시스템에서는, 분리기(4) 중의 액체상은 재생된 활성탄소와 재의 현탁액을 포함한다. 재는 재생된 탄소를 함유한 용액이폭기 탱크로 되돌아가기 전에 제거되는 것이 바람직하다. 재의 제거는, 재와 재생된 탄소의 비중차를 이용하는 원심분리기구에 의해 성취된다. 만약 시스템에 가해진 탄소의 양이 적다면 여분의 오니 중에서 탄소는 완전히 산화되거나 재와 함께 제거되므로 새로운 탄소가 필요한 양을 확보하도록 첨가된다.
본 발명의 또 다른 특징은 생물학적 산화단계로부터의 소모된 탄소와 여분의 바이오매스 혼합물을 하수오니나 인분과는 별도로 처리한다는데 있다. 제2도를 참조하면, 정화기(6)에 수집된 여분의 바이오매스와 소모한 탄소는 도관(8)을 거쳐 오니-활성탄소저장 탱크(9)로 운반된다. 이러한 방법으로 한편으로는 하수오니나 인분의 습식공기 산화를 각각 분리하여 수행할 수 있고 다른 한편으로는 여분의 바이오매스와 소모된 탄소의 혼합물을 독자적으로 습식공기 산화할 수 있다. 재(ash) 침전탱크(분리기 4)에는 2개의 출구가 있다. 한 출구는 재의 처리를 위한 것이며 다른 것은 통기 탱크(5)로 연결되어 있다. 재(ash) 처리출구는 하수오니나 인분을 습식공기 산화할 때 사용된다. 폭기탱크에 연결된 출구는 반응기(3)에서 재가 거의 혹은 전혀 생성되지 않을 때 여분의 바이오매스나 소모된 탄소를 처리할 때 사용된다.
본 발명의 시스템에 의하면 필요에 따라 암모니아성 질소를 제거하기 위해 산화된 폐액을 질화 및 탈질소하는 것이 가능하다. 암모니아성 질소의 아질산염 및 질산염으로의 산화는 실질적인 질화반응을 일으킬 정도로 큰 질화 박테리아 집단을 생성할 만큼 활성화된 오니의 수명이 충분할 때 일어난다. 이 목적에 필요한 평균 오니 수명은 적어도 3일이다. 활성화된 오니의 수명이 적어도 3일이 된다면 질화가 생물학적 산화폭기탱크(5)에서 일어날 것이다. 탈질소화는 상등액을 메탄올과 같은 유기탄소 원을 함유하는 폭기구역으로 통과시킴에 의해 수행되며, 그곳에서 질산염은 질소원소로 환원되어 기체상태로 방출된다.
다음 실시예는 본 발명을 예시하는 것이나 본 발명이 이 실시예에 한정된 것은 아니다.
[실시예 1]
COD가 35g/l인 78m3의 생인분을 수집하여 제1도 및 제2도의 저장탱크로 운반한다. 인분은 반응기(3)에서 산화되어 COD15g/l로 감소된다. 산화된 인분의 BOD5는 8.5g/l이며 암모니아성 질소함량은 3.5g/l이다.
반응물질을 분리기(4)로 통과시키고, 재는 산화된 인분으로부터 선택적으로 제거된다. 액상을 바이오매스를 함유한 접촉-폭기탱크(5)로 통과시키고 630kg의 분말로 된 활성탄소를 탱크에 첨가한다. 처리된 용액과 부유(浮遊) 고체를 정화기(6)로 통과시키고 그곳에서 침전되는 고체를 오니도관(7)을 통해 폭기탱크로 재순환시킨다. 처리 시스템의 생물학적 성질에 의해 163kg의 여분의 바이오매스가 생성된다.
탄소가 소모된 후 시스템에서 증가된 무게(탄소+여분의 바이오매스,793kg)와 같은 양의 고체를 정화기(6)로부터 취출해서 저장탱크(1)(9)로 옮긴다. 이 합쳐진 고체를 산화반응기(3)에서 추가인분(제1도)과 같이 또는 단독으로 (제2도) 처리한다.
재생된 탄소와 용해된 여분의 바이오매스를 폭기탱크(5)로 옮겨 재순환을 개시한다.
시스템의 유출물은 COD200mg/l, BOD5100mg/l, 암모니아성 질소함량 300mg/l와 약 20APHA 단위의 색도를 가지고 있다.
제1도나 제2도의 공정에서 활성탄소를 첨가하지 않으면, 유출물의 COD, BOD 및 암모니아성 질소는 각각 약 2,000mg/l, 350mg/l 및 1,000mg/l가 될 것이며 색도는 약 500APHA 단위가 될 것이다.
[실시예 2]
8,000갈론의 생오니 고체를 처리한다. 오니의 특성은 COD 50g/l, BOD520g/l, 고체 함량 3%이다. 오니 고체는 제1도나 제2도의 저장탱크(1)(9)에서 산화반응기(3)로 옮겨져서 그곳에서 가용성 COD및 BOD5는 각각 25g/l 및 15g/l로 감소될 것이다.
산화 후 재는 시스템에서 우선적으로 제거된다. 액체상은 접촉-폭기탱크(5)를 통과한다. 이때 955lb의 분말로 된 활성탄소를 첨가하고 시스템을 실시예 1에서와 같이 조작한다. 또한 시스템의 생물학적 성질에 의해 잔류 유기물이 생물학적으로 산화되어 340lb의 여분의 바이오매스를 생성시킨다.
탄소가 소모된 후 합해진 1,2951b(955+340)의 고체증가분은 정화기(6)에서 취출되어 제1도의 저장탱크(1)이나 제2도의 저장탱크(9)로 옮겨진다.
소모된 탄소나 여분의 바이오매스는 산화반응기(3)에서 처리되어 탄소를 재생시키고 관련 유기물질을 용해시킨다. 고체는 추가량의 생오니(제1도)와 합하여 처리하든지 각각 분리하여(제2도) 처리한다.
시스템 유출물은 COD400mg/l, BOD5200mg/l 및 암모니아성 질소함량 10mg/l이다.
어느 공정에서도 활성탄소를 가하지 않으면 유출물의 COD, BOD5및 암모니아질소함량은 각각 29000mg/l, 500mg/l 및 1,000mg/l가 된다.
Claims (1)
- 화학적 산소 요구량이 30 내지 70% 감소되도록 150 내지 375℃의 온도와 150 내지 4000psig의 압력하에서 습식공기산화에 의하여 생하수오니 또는 인분을 처리하여, 기체상과 액체상 및 고체상으로 분리하고, 유기물을 생물학적으로 산화하기에 적합한 바이오매스를 함유하는 폭기 접촉 탱크 내에서 액상물질을 생물학적으로 산화시키는 공정에 있어서, 접촉폭기 탱크 내에 분말활성탄소를 500 내지 20,000pp.m.으로 유지시켜서 생물학적 산화를 증진시킴으로써 상기한 액체의 냄새와 색깔을 감소시키며, 여분의 바이오매스가 생기고 활성 탄소가 소모될 때 까지 생물학적 산화를 수행하며, 여분의 바이오매스 및 소모된 활성 탄소의 혼합물을 습식산화반응기로 옮기가, 분말활성 탄소를 생물학적 산화단계에서 계속 사용하기 위하여 재생하는 동시에 여분의 바이오매스를 폐기처리하기 위하여 상기 혼합물을 생하수오니 또는 인분의 습식공기산화에 사용되는 것과 유사한 조건으로 산화하는 것을 특징으로 하는 하수오니 또는 인분의 습식공기산화법.
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