하수슬러지 및 슬러지 처리 소개

슬러지란 무엇입니까?

지방 자치 단체의 슬러지 (종종 하수 슬러지라고도 함)는 폐수 처리의 부산물입니다. 그것은 일반적으로 인간 폐기물, 음식물 쓰레기 입자, 미생물, 미량 화학 물질 및 우리가 사용하는 제품 및 의약품의 무기 고형물에서 나온 유기물과 이러한 물질에 결합 된 물의 혼합입니다. 미국에서는 하수 슬러지를 폐수 고형물이라고도합니다.

어떤 형태의 처리 후, 슬러지는 종종 "바이오 솔리드"라고합니다. 이에 따라 슬러지 처리가 슬러지를 바이오 솔리드로 바꾼다고 말할 수 있습니다. "바이오솔리드"는 일반적으로 육지에 적용되거나, 소각되거나, 매립됩니다.

슬러지는 산업 시설 (식품 제조업체, 펄프 및 제지 공장, 화학 및 연료 공장 등)에서도 나올 수 있습니다. 산업용 슬러지는 특정 공장 공정의 부산물이며 각 산업의 내용면에서 크게 다릅니다. 특정 유형의 산업용 슬러지는 도시 슬러지 처리를 위해 도시 하수도 네트워크에 진입하거나 처리를 위해 하수 슬러지와 혼합되는 슬러지 처리 공장으로 전달될 수 있습니다.

하수 슬러지 처리란 무엇입니까?

슬러지 처리는 도시 폐수 처리의 중요한 구성 요소입니다. 슬러지 처리의 주요 목표는 다음과 같습니다.

• 슬러지의 유해한 미생물 (예 : 병원균)을 줄이고, 물질과 접촉하는 사람 및 환경의 건강 위험을 줄입니다.
• 그렇지 않으면 자연적으로 대기 중 유해 가스로 변할 슬러지의 일부 유기물을 안정화시키는 것;
• 최종 부피를 줄이고, 일반적으로 관련 처리 비용을 줄이는 것; 그리고
• 슬러지 처리 비용을 상쇄하기 위해 사용되거나 판매될 수 있는 처리 공정의 제품 및 부산물을 수집한다.  

슬러지 처리 비용을 상쇄하는 부피 감소 및 활동은 폐수 처리 공장에서 중요합니다. 슬러지는 종종 처리 공장이받는 폐수 흐름의 0.2-0.4 %만을 차지하지만 , 그 처리는 종종 시설 운영 비용의 최대 50 %를 차지합니다.

슬러지를 처리하는 이유는 무엇입니까?

폐수는 처리 할 수 없으며 폐수 고형물 (슬러지)이 분리되지 않으면 깨끗한 물을 회수 할 수 없습니다. 일단 슬러지가 하수구에서 분리되면 자연 환경, 식품 시스템을 잠재적으로 오염시키거나 지역 사회의 건강에 직접적인 영향을 줄 수있는 내용으로 인해 원시 형태로 폐기해서는 안됩니다.

분뇨 슬러지의 질병을 유발하고 더러운 냄새를 풍기는 성분은 선진국이 1800 년대 후반 또는 1900 년대 초반부터 폐기하기 전에 물질을 처리하도록 권장했습니다. 그러나 오늘날 슬러지는 점점 더 자원으로 간주됩니다. 이는 "혐기성 소화"라는 과정을 통해 슬러지를 처리하면 수자원 회사가 바이오 가스를 물질에서 회수하고 바이오 솔리드를 영양이 풍부한 토양 제품으로 만들 수 있기 때문입니다. 일부는 더 나아가 재생 불가능한 자원 인 인과 같은 슬러지 광물에서 회수합니다. 따라서 많은 곳에서 슬러지 처리의 가치는 위험 관리를 넘어 자원 회수에 중점을 둡니다.

누가 슬러지를 취급합니까?

폐수 처리, 따라서 지방 자치 단체에서 슬러지 처리 또는 처리는 일반적으로 물 유틸리티 회사에 의해 관리됩니다. 수도 유틸리티는 정부 또는 공공 기관이 계약 한 개인 플레이어 일 수 있습니다. 그들은 종종 정의 된 지리적 영역에 대한 깨끗한 물 공급을 돌보고 결과 폐수를 수집하고 처리합니다. 물 유틸리티는 일반적으로 폐수 처리 공장에서 도시 또는 마을의 하수도 네트워크에서 폐수를받습니다. 

일부 지방 자치 단체는 광범위한 하수도 네트워크에 연결된 중앙 집중식 폐수 처리 시설을 만들 수있는 역량을 갖추고 있습니다. 이들은 전용 슬러지 처리 시설을 보유하고있는 경향이 있습니다. 마을과 농촌 지역에는 적절하고 비용 효율적인 슬러지 처리를 위해 슬러지 센터에 슬러지를 함께 모을 수있는 더 작은 폐수 처리 공장이 있습니다.

대부분의 개발 도상국과 신흥 국가에서, 폐수는 불행하게도 폐수를 수집하기에 충분한 하수도 인프라가 없거나 그것이 포함하는 슬러지를 분리 및 처리하기에 적합한 처리 능력을 가지고 있지 않기 때문에 처리되지 않은 자연 환경으로 방출된다.

또한 수도 시설에서 슬러지, 즉 하수도 라인에 연결되지 않은 주택 또는 시설의 대변 슬러지 용기 (분산 시스템이라고도 함)에서 슬러지를 수집 할 수도 있습니다. 슬러지는 처리를 위해 인근 폐수 처리 공장 또는 슬러지 센터로 이송되는 것이 이상적입니다.

슬러지는 어떻게 처리됩니까?

도시 슬러지를 처리하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 물 회사는 지역 또는 국가 규정을 준수하면서 슬러지를 처리 할 수있는 비용 효율적인 프로세스를 선호합니다.

많은 중대형 폐수 처리 공장에서 선택하는 가장 경제적 인 옵션 중 하나는 소화입니다. 리밍 및 대규모 퇴비화와 같은 다른 옵션도 슬러지의 유기물을 안정화하지만이 기사에서는 소화에 중점을 둡니다.

첫 번째 폐수 처리 단계 동안, 분뇨 슬러지는 하나 또는 여러 개의 공정을 통해 폐수로부터 분리된다. 생성 된 슬러지는 처리를 위해 전용 스트림으로 이동합니다. 소화를 이용한 종래의 슬러지 처리는 일반적으로 바이오가스 수익 창출 및 바이오솔리드 재사용 또는 폐기 전에 증점, 혐기성 소화 및 탈수 등의 단계를 직렬로 따릅니다.

슬러지 비후화

폐수 처리 초기에 대부분의 물이 분리되더라도 원료 슬러지는 여전히 물리적으로 매우 액체입니다. 슬러지 농축은 혐기성 소화 전에 고체 성분으로부터 더 많은 물을 분리하는 저에너지 단계입니다. 그것은 전체 슬러지 부피를 줄이고 슬러지에서 고형물의 비율을 증가시킵니다. 증점하기 전의 슬러지는 보통 약 2-4 중량 %의 고체를 함유하며, 증점은이 함량을 최대 16-18 중량 % 고형물 (%DS 또는 건조 고체라고도 함)까지 얻을 수 있습니다.

증점을 달성하기위한 많은 방법이나 장비가 있습니다. 가장 간단한 것은 중력 또는 중력 농축이며, 중력을 사용하여 슬러지의 더 단단한 부분을 정착시킵니다. 그것은 일반적으로 중력 증점제의 바닥에 "두꺼워진"슬러지를 정착시키는 데 도움이되는 느린 교반 메커니즘을 가지고 있습니다. 다른 증점 방법에는 용해 된 공기 부양, 원심 농축, 중력 벨트 농축 및 회전 드럼 증점화가 포함됩니다. 이러한 각 기술에는 장점과 단점이 있습니다.

슬러지를 어떻게 정량화합니까?

슬러지 소화

시립 슬러지 처리 공장에는 혐기성 (산소 없음)과 호기성 (산소 포함)의 두 가지 주요 소화 유형이 있습니다. 이 두 가지 중 혐기성 소화는 종종 비용 효율적이며 바이오 가스를 생산하고 바이오 솔리드 부피를 낮추는 경제적 및 환경 적 이점을 가지고 있습니다.

혐기성 소화 (AD)는 슬러지의 상승 된 온도와 자연 발생 미생물을 사용하여 슬러지를 분해 한 다음 발효시켜 물질의 병원균을 줄입니다. 온도는 중생 일 수 있으며 30-38 °C 사이에서 최적으로 발생하거나 49-57 °C에서 최적으로 고온 성으로 발생할 수 있습니다. 중온성 혐기성 소화 (MAD)는 에너지를 덜 사용하고 더 안정적이기 때문에 더 일반적이지만 소화 탱크에서 더 긴 체류 시간이 필요합니다.

혐기성 소화는 약 15 ~ 30 일 동안 대형 밀폐 탱크에서 일어나는 느린 과정입니다. 이 탱크 내에서 오랜 기간이 필요하기 때문에 소화해야하는 모든 슬러지를 수용하기 위해 큰 풋 프린트로 제작됩니다.

AD 과정에는 가수분해, 산형성, 아세토제네시스 및 메타노제네시스의 네 가지 생물학적 단계가 있습니다. 이 단계는 슬러지의 당과 복잡한 단백질을 이산화탄소, 물 및 메탄으로 변환하지만 여전히 상당한 양의 유기 고체를 남깁니다. 혐기성 소화가 주로 메탄과 이산화탄소의 혼합물인 바이오가스를 생성함에 따라, 나머지 슬러지의 무게와 부피는 감소한다. 바이오 가스는 수집되어 열, 전기를 생산하거나 천연 가스 그리드에 도입되거나 운송 연료로 사용될 수있는 바이오 메탄으로 업그레이드되는 연료로 사용됩니다. 화염 시에도 바이오 가스를 태우는 것은 대기 중 큰 메탄 배출을 피하고 기후 변화를 완화하는 데 중요합니다.

폐수 시설이 있지만 소화 과정이없는 도시는 슬러지의 유기물을 안정화시키기 위해 다른 방법을 사용하는 경향이 있습니다. 이러한 방법은 소화와 함께 사용할 수도 있습니다.

• 알칼리성 안정화라고도하는 퇴비화 및 석회 첨가는 바이오 솔리드를 소화와 마찬가지로 토양 제품으로 재활용하거나 재사용 할 수있는 광범위한 처리 과정입니다.
• 소각과 같은 열화학 처리 절차.
• 열 건조는 슬러지의 건조 고형분 (DS) 함량을 증점하거나 탈수하는 것보다 훨씬 더 증가시키지만 에너지 집약적입니다.

바이오솔리드 탈수

혐기성으로 소화 된 슬러지는 바이오 솔리드라고하며 대부분 물을 함유하고 있으며 건조 고형분 함량은 일반적으로 6-12 %입니다. 탈수는 수분 함량을 감소시키고 더 많은 에너지를 필요로하고 더 건조한 제품을 생산한다는 점에서 두껍게하는 것과는 다릅니다.

벨트 필터 프레스 (BFP) 및 원심 분리기는 일반적인 탈수 기술입니다. 벨트 필터 프레스는 사용되는 원료 슬러지의 종류 및 소화 구성에 따라 약 15 내지 30% 이상의 건조 고형물(DS) 함량으로 바이오솔리드에서 물을 짜내도록 설계된 일련의 이동 벨트를 사용한다. 원심 분리기는 더 많은 고형분 슬러지를 회전 용기의 벽으로 "밀어 넣고"분리 된 물을 수집합니다.

다른 탈수 방법 및 장비에는 석호, 태양 건조 침대 및 스크류 프레스, 필터 프레스 및 회전 프레스와 같은 다양한 프레스가 포함됩니다. 물론, 원료 슬러지는 특히 소각 또는 매립 전에 직접 탈수 될 수도 있습니다. 탈수 슬러지의 건조 고형분 함량은 슬러지의 특성과 사용 방법에 따라 크게 달라집니다.

일부 국가에서는 주류 또는 거부 수로 알려진 증점 및 탈수 모두에서 회수 된 분리 된 물은 일반적으로 폐수 처리 시설의 시작 또는 입구로 반환됩니다. 어떤 경우에는 먼저 주류 처리로 알려진 특별한 대우를 받아야합니다.

두껍게하고 탈수하는 것은 어떻게 다른가요?

슬러지 처리의 발전

새로운 기술과 장비는 위에서 설명한 슬러지 처리 공정을 최적화하거나 확장하며, 이는 지난 세기 동안 거의 변하지 않았습니다. 일부는 소화 과정의 변형이며, 일부는 소화에서받은 바이오 가스의 처리에 특정되는 반면, 다른 일부는 인과 같은 영양소를 회수하는 데 중점을 둡니다.

업계에서 발전의 좋은 예는 고급 혐기성 소화를 사용하고 고품질의 바이오 솔리드를 생산하는 식물입니다. 고급 혐기성 소화는 기본적으로 기존의 혐기성 소화 과정의 수정 또는 슬러지의 생분해성을 증가시켜 소화를 향상시키는 보완적인 기술 또는 방법을 의미합니다. 이를 통해 지방 자치 단체는 더 많은 슬러지를 처리하고 더 작은 (더 나은 품질의) 바이오 솔리드를 생산하면서 더 많은 재생 가능 에너지를 생산할 수 있습니다.

고급 소화 옵션의 예는 다음과 같습니다.

• 열 가수분해
• 저온 살균
• 고온성 혐기성 소화 (TAD)
• 효소 가수분해

열 가수분해 공정은 여러 비용 및 환경 적 이점을 가진 중온성 혐기성 소화를위한 잘 알려진 전처리 옵션이되고 있습니다. 이 공정은 현재 영국 슬러지의 40 % 이상에서 사용되며 유럽 연합, 미국 및 기타 여러 국가에서 확대되고 있습니다.

슬러지가 처리되면 어떻게됩니까?

슬러지가 처리되고 바이오 솔리드로 간주되면 수자원 회사는 폐기 또는 재사용을 위해 바이오 솔리드 제품을 폐수 처리 공장에서 멀리 보내야합니다. 바이오솔리드 취급은 일반적으로 다음 범주 중 하나에 속합니다.

• 토양 비료, 토양 개량 또는 토양 제품의 일부로서의 농업 사용 또는 토지 적용;
• 저장 또는 표면 처리, 즉 위생 매립, 모노 필링 및 일반적으로 거주자와 멀리 떨어진 지역의 배치;
• 소각 및 후속 매립 또는 생산 된 재의 재사용;
• 해양 덤핑 또는 오픈 사이트 덤핑은 현재까지 많은 국가에서 널리 금지되어 있지만 여전히 발생할 수 있습니다.

이러한 옵션 중 농업 또는 비 농지에 대한 토지 적용은 유익한 재사용 방식으로 간주되는 반면, 다른 것들은 종종 처분 방법이라고합니다. 토지 신청은 현재 가장 환경 적으로 책임있는 옵션으로 선전되고 있습니다. 그럼에도 불구하고 중금속이나 미세 플라스틱과 같이 너무 많은 양으로 육지에 퍼지지 않을 수있는 제한된 인근 토지 또는 바이오 솔리드 성분으로 인해 많은 선진국에서도 어려운 과제입니다.