3편 4장 . 슬러지 처리시설
슬러지는 하수처리 과정에서 발생하는 액상 부유물질의 총칭으로서, 하수 슬러지를 좁은 의미로는 1차 슬러지, 잉여 슬러지, 반송 슬러지, 농축 슬러지 및 소화 슬러지 등이라 하고, 넓은 의미로는 침사, 스크린 협잡물 및 스컴도 포함된다. 슬러지 처리시설은 슬러지중의 유기물을 무기물로 바꾸는 생화학적 안정화, 병원균을 제거하여 위생적인 안전화, 처리처분 대상량을 적게 하는 감량화, 그리고 처분의 확실성 등을 목적으로 한다. 슬러지 처리방법은 일반적으로 슬러지 농축 소화 개량 탈수 소각 최종처분 과정으로 처리된다. 최종적으로 건조되거나 연소된 슬러지는 비료 혹은 토지 개량제로 사용되거나 매립시킨다.
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계획 슬러지량
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계획 슬러지량은 계획 1일 최대 오수량을 기준으로 하여 하수처리장의 부유물 제거율과 유기물의 고형물로서 전환, 슬러지의 함수율 등을 정하여 산정한다.
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슬러지의 농축
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슬러지의 농축은 슬러지의 함수율을 감소시키고 고형물 농도를 증가시킴으로써 부피를 감소시키는 방법으로, 중력시, 부상식, 원심분리식 농축법이 있으며 슬러지 농축조 설치가 필요하다. 슬러지를 농축시키면 슬러지의 부피가 감소되면서 다음의 슬러지 처리시설에 가해지는 용적부하가 감소되고 그 결과 처리효율이 증가하는 등 다음과 같은 이점이 있다.
(1) 슬러지가 농축됨으로써 다음 단계인 소화조의 용량을 감소시킬 수 있다.
(2) 소화조의 슬러지 가열시 연료가 적게 소모되며 가열시설의 규모가 작게 된다.
(3) 소화조 내에서 미생물과 양분이 잘 접촉할 수 있으므로 소화효울이 증가한다.
(4) 슬러지의 부피가 감소되므로 슬러지 수송의 경우 수송관과 펌프의 용량이 축소된다.
(5) 슬러지 개량에 사용되는 약품이 적게 된다.
(6) 슬러지의 탈수를 위한 슬러지 처리비용이 절감된다.
1) 중력식 농축조
가장 간단한 방법으로 중력에 의한 자연침강 및 압밀을 이용한 방법으로서 가장 보편적으로 이용되는 농축방법이다. 비교적 넓은 면적을 필요로 하며 물과 비중차가 적은 슬러지나 유지분이 있는 슬러지는 농축이 어려우며, lime 슬러지, 1차 슬러지와 활성 슬러지에 농축효율이 좋다.
(1) 중력식 농축조의 형상
(2) 형상
(3) 농축조의 용량
(4) 고형물 부하
(5) 유효수심
(6) 기울기
(7) 농축조의 수
(8) 부속장치
2) 부상식 농축조
부상식 농축조는 작은 공기방울을 수면에 투입시켜 수면의 입자와 결합한 다음 부력에 의하여 고형물을 부상시키는 방법으로, 비중차가 적은 슬러지의 분리에 잘 이용되며 주로 활성 슬러지와 같은 가벼운 슬러지의 농축에 잘 이용된다. 부지 요구는 중력식보다 적으나 효율을 높이기 위하여 화학약품을 사용한다. 부상식 농축조의 종류는 공기부상법, 용존공기부상법, 진공부상법이 있는데 이들 중 용존공기 부상법을 널리 사용하고 있다.
(1) 부상식 농축조의 형상
(2) 고형물 부하
(3) 체류시간
(4) 농축조의 수
(5) 슬러지 가압 펌프
(6) 공기포화 탱크
3) 원심 농축조
원심분리기를 이용한 강제적인 슬러지 농축방법이며 설치면적이 작아도 된다. 농축방법의 결정은 일반적으로 처리부의 면적이 있을 경우 슬러지의 비중에 따라 중력시, 부상식, 원심 농축법을 사용하며 면적의 여유가 없을 경우 원심 농축법을 사용한다.
(1) 원심농축기
(2) 부대장치
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슬러지의 소화
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슬러지의 소화는 슬러지의 양을 감소시키며, 슬러지의 탈수성과 건조성이 향상될 수 있도록 실시하는 것으로, 이용하는 미생물에 따라 공기의 공급이 요구되는 호기성 방법과 공기가 불필요한 혐기성 방법이 있다. 그리고 소화조에는 분해 역할을 하는 1차 소화조와 침전지의 역할을 하는 2차 소화조로 구성된다.
1) 호기성 소화
슬러지를 호기성 소화시키는 주목적은 신선한 슬러지나 부분적으로 산화된 슬러지를 안정화시키고 차후의 처리 및 처분에 알맞는 슬러지를 만드는 데 있다. 일반적으로 소화된 슬러지는 냄새가 나지 않고 불쾌감을 일으키지 않으므로 주로 농지살포법, 매립법, Lagoon 처리, drying bed에 의하여 처리하고, 상등수는 침전지로 반송하기 위하여 상등수분리가 필요하다.
2) 혐기성 소화
혐기성 소화란 용존산소가 존재하지 않는 환경에서 이루어지는 유기물의 생물 분해과정으로, 슬러지 중의 유기물은 혐기성 균의 활동에 의해 무기물로 분해되어 안정화한다.
3) Imhoff 탱크
임호프 탱크는 부유물의 침전과 침전물의 혐기성 소화가 한 탱크 내에서 이루어지는 처리시설로서, 물리적 방법과 생물학적 방법이 동시에 적용하는 폐수처리 방법의 일종이다. 임호프 탱크는 2개의 층으로 되어 있어서 상부에서는 침전이 진행되고 하부에서는 혐기성 소화가 이루어진다. 그리고 상부와 하부 사이에는 전향벽에 의해 부유물은 하부로 침전할 수 있으나 소화에서 생기는 가스는 바로 상승하지 못하고 scum실을 통하여 공기 중으로 방출된다. 일반적으로 BOD의 제거율은 30~40% 정도이고 작업이 간단하므로 소큐모 처리에 적합하고 장시간에 처리된다.
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슬러지의 개량
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슬러지 개량은 소화공정을 거친 슬러지를 탈수하기 전에 탈수효율을 높이기 위하여 실시하는 전처리로서 슬러지 세정, 열처리, 동결 등의 물리적인 방법과 응집제를 사용하는 화학적인 방법이 있다. 슬러지를 개량시키면 슬러지의 물리적 및 화학적 특성이 바뀌면서 탈수가 잘 되며 슬러지를 열처리하면 탈수 후의 함수율을 90~96%에서 65~85%가지 줄일 수 있다.
1) 슬러지의 세정
자료 준비중
2) 약품처리
자료 준비중
3) 열처리법
자료 준비중
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슬러지의 탈수
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농축, 소화, 개량된 슬러지는 함수율 90% 이상의 수분을 함유하고 있기 때문에 유동성이 강하며 용적이 크다. 따라서 슬러지를 최종 처분하기 전에 함수율을 85% 이하로 감소시켜 부피를 감소시키고 취급이 용이하도록 만들기 위해서 통상 탈수를 시킨다.
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슬러지의 소각
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슬러지 소각은 고온에 의해 슬러지의 수분을 제거시키며 유기물을 산화시켜 가스화하는 방법이다. 슬러지의 소각은 탈수된 슬러지를 유익하게 사용할 수 없거나 매립처분이 제한 될 때에는 소각 처분하게 된다. 소각은 슬러지 케이크가 모두 재가 되고, 병원균을 포함한 미생물은 모두 사멸되므로 가장 효력이 크고 위생적인 최종 처분이나 비용이 많이 들며 연기에 의한 대기오염과 재,냄새 등을 조심해야 한다.
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슬러지의 최종처분
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하수처리 과정에서 생기는 슬러지를 위생적으로 최종 처분시키기 위해서는 매립, 비료화, 토지주입, 소각재의 이용, 해양투입 등의 방법이 있다. 가장 알맞은 방법의 선택은 가용한 토지의 유무, 시장성, 슬러지의 특성 등에 따라 결정한다.