슬러지 탈수: 열 가수분해는 탈수성을 어떻게 개선합니까?

종래의 혐기성 소화에서 나오는 슬러지의 탈수는 취급되는 바이오솔리드 부피를 감소시키기 때문에 전반적인 슬러지 처리 또는 하수 슬러지 관리에서 중요한 단계이다. Cambi의 열 가수 분해 과정을 거친 바이오 솔리드 또는 소화액은이 방법이 슬러지 특성을 근본적으로 변화시키기 때문에 더 나은 탈수성을 갖는 것으로 입증되었습니다.

혐기성 소화가 가능한 하수 슬러지 처리 시설의 경우, 최종 슬러지 탈수는 플랜트의 바이오솔리드 생산량을 줄이는 것을 주요 목표로 하는 중요한 마지막 단계입니다. 소화 된 슬러지 또는 바이오 솔리드에서 가능한 한 많은 물을 제거하면 "소화"라고도 함)를 관리해야 할 바이오 솔리드를 줄이고 바이오 솔리드 구조를 개선 할 수 있습니다. 이를 통해 최종 제품의 취급이 쉬워지고 케이크가 토지 적용, 저장 또는 소각을위한 것인지 여부에 관계없이 비용을 최소화 할 수 있습니다.

하수 처리 공장은 종종 최상의 탈수 장비 또는 방법을 테스트하고 선택하여이 단계를 최적화합니다. 그러나 슬러지 탈수성을 결정하는 똑같이 중요한 요소, 즉 탈수 슬러지의 특성이나 특성을 잊어서는 안됩니다.

다른 슬러지 특성, 슬러지 탈수성의 다른 수준

일차 슬러지와 이차 또는 폐활성슬러지(WAS)의 탈수성을 비교한 폐수처리장은 탈수성이 용이하거나 건조 고형물의 비율이 높은 다양한 슬러지 특성이 있다는 것을 발견하였다. 이러한 특성은 아래에 나열되어 있으며 점도와 유기 함량, 결합 된 물 및 세포 외 고분자 물질의 존재에 따라 탈수성의 어려움이 증가한다는 것을 보여줍니다. 이러한 특성은 WAS에서 흔히 볼 수 있으며, 이는 일차 슬러지보다 탈수하기가 더 어려운 것으로 알려져 있습니다.

열 가수분해는 물 분배에 영향을 미침으로써 슬러지 탈수성을 향상시킵니다.

위의 표에서 마지막으로 나열된 특성은 물 분배입니다. 이 특성에 영향을 미침으로써 슬러지를 쉽게 탈수시킬 수 있습니다. 

물 분포 는 슬러지 내의 다른 상태에서 발생하는 물을 말하며, 이는 고체 입자로부터 분리하는 것이 얼마나 어려운지를 결정합니다. 다음은 다음과 같습니다.

• 자유 물 – 슬러지 플록 사이에서 자유롭게 흐릅니다. 이것은 기계적으로 분리 될 수있다.
• 간질수 – 고체에 단단히 묶여 있지 않은 플록 내부의 물
• 지표수 – 접착을 통해 슬러지 플록의 표면에 결합
• 세포 내 물 – 슬러지의 세포 내부 물

간질, 표면 및 세포 내 물은 "결합 된 물"로 알려져 있으며 기계적 탈수로 제거 할 수 없습니다. 이것은 열 가수분해 과정이 차이를 만들 수있는 곳입니다.

여러 연구와 사례는 열 가수분해 과정 (THP)이 소화 탈수성을 향상시키기 위해 다른 특성들 중에서도 물 분배에 영향을 미친다는 것을 입증했습니다. 열 가수분해 공정은 슬러지를 플래시 탱크에서 방출하기 전에 고온 및 압력 (약 6 bar에서 약 20-30 분 동안 160 ~ 180 ° C)에서 처리하는 것을 포함합니다. 이것은 슬러지 입자를 분해하여 간질수가 벌크 액체로 방출되어 자유 물이되어 기계적으로 분리 될 수 있습니다 (아래 시각적 인 내용 참조). 슬러지에서 더 많은 물을 확보하면 고형분 함량이 증가하고 저장, 토지 적용 또는 소각을 위해이 최종 제품을 운송해야하는 하수 슬러지 관리 시설의 운영 비용에 긍정적 인 영향을 미칩니다.

2017 년 연구는 THP의 앞서 언급 한 효과를 보여줍니다. 이 연구에서 두 개의 소화조가있는 한 공장에는 동일한 폐수 헤드 워크에서 나오는 슬러지가 있습니다. 하나의 소화기 라인 (아래의 주황색 데이터 포인트로 표시됨)은 THP 종료 2015로 전환되었습니다. 이로 인해 해당 라인의 소화 물의 탈수가 약 7-8 % 포인트 개선되었으며, 이는 본격적인 식물에서 관찰 된 전형적인 개선입니다.

나중에 더 넓은 실험실 연구가 수행되어 기존의 소화를 사용하는 여러 식물에 걸친 다양한 슬러지의 탈수성을 THP로 전처리로 사용하는 것과 비교하여 진행된 혐기성 소화를 비교했습니다. 그러나 앞서 언급 한 것처럼 슬러지의 차이와 사용 된 다양한 기계적 탈수 장비를 교정하는 방법이 필요했습니다. 이 연구는 소화 물의 탄소 대 질소 비율과 회분 함량 (C / N●ash)이 연구에서 슬러지 유형의 범위 또는 다양성을 보여주는 좋은 비교 포인트를 제공한다는 것을 발견했습니다. 탈수 장비의 차이를 설명하기 위해 실험실에서 Julia Kopp의 방법에 따라 열 중량 분석 (TGA)을 사용하면 본격적인 플랜트에서 달성 된 DS에 대한 좋은 추정치를 얻을 수 있음을 발견했습니다.

TGA는 특정 슬러지 샘플에 얼마나 많은 자유 물이 있는지를 결정하므로 기계적으로 얼마나 많은 물을 제거 할 수 있는지 결정합니다. 이것은 정의에 의해 기계적 탈수로 달성 될 수있는 최대 건조 고체를 제공합니다.

TGA의 결과는 아래에서 볼 수 있으며, 종래 소화된 슬러지에 비해 THP 처리 슬러지의 향상된 탈수성을 명확하게 보여줍니다. THP 식물의 범위 (그래프에서 원으로 나타냄)는 기존 식물 (그래프의 삼각형)에 비해 탈수성 후 더 높은 케이크 고형물 백분율을 보여줍니다.  그래프는 또한 C / N●ash가 다양한 소화 물의 공정한 예측 인자임을 나타내며 본질적으로 다른 유형의 슬러지의 탈수성을 직접 비교할 수 없다는 사실에 무게를 부여합니다.  

열 가수분해는 유기물을 분해하고 간질수가 소화 물 내에서 자유 물이 될 수있게하기 때문에 탈수로 최종 바이오 솔리드 케이크의 건조를 크게 향상시킵니다.  이러한 경우, 바이오솔리드의 양이 크게 감소하여 이 기술을 사용하는 폐수 처리 플랜트 및 음식물 쓰레기 공장의 운영 절감 효과를 창출합니다.