[수질] 슬러지 처리

Q. 다음 중 수 처리의 계통도 순서가 맞는 것은?

∨① 슬러지 처리：농축-소화-개량-탈수-처분

② 폐수 처리：원수-스크린-1차침전지-고도처리-2차침전지-폭기조-유출수

③ 정수 처리：취수-송수-도수-정수-급수-배수

④ 폐수 처리：원수-스크린-침사지-고도처리-침전지-폭기조-유출수

 

Q 슬러지를 소화 처리 하였을 때에 대한 설명 중 틀린 것은?

① 소화슬러지는 생슬러지에 비해 탈수성이 우수하다.

∨② 생슬러지에 비해 소화슬러지는 비료가치가 높다.

③ 혐기성 소화법으로 처리할 경우 최종 생성된 소화슬러지는 pH가 높아진다.

④ 소화 후에는 슬러지의 고형물의 함량이 감소한다.

 

 

 

Q. 혐기성 소화와 비교하여 호기성 소화 처리시의 장점이 아닌 것은?

① 운전이 쉽다.

∨② 소화 슬러지의 탈수성이 좋다.

③ 냄새가 나지 않는다.

④ 처리수의 BOD, SS가 낮다.

 

Q. 다음 중 혐기성 소화와 비교하여 기술한 호기성 소화의 장점으로 부적절한 것은?

∨① 기계적인 탈수가 잘 되는 특징이 있다.

② 상징액의 BOD5 농도가 상대적으로 낮다.

③ 소화슬러지의 발생량이 많다.

④ 슬러지내 기본적인 비료가치를 회수하기 좋다.

 

Q. 다음 중 호기성 반응과 비교하여 혐기성 반응을 설명한 것 중 틀린 것은?

① 반응속도가 느리다.

② 최종생성물이 아직도 에너지함량이 높다.

∨③ 슬러지 생산량이 많다.

④ 고농도 폐수에 더 적합하다.

 

Q. 소화조의 작동이 정상인지 아닌지 알 수 있는 방법 중 가장 거리가 먼 것은?

① 주입 슬러지량에 대한 gas의 1일 발생량

② 슬러지 가스내의 CO2 가스의 함유량

③ 소화중인 슬러지의 휘발성산 함유도

∨④ 소화조 내의 혼합도

 

Q. 비정상적으로 작동하는 소화조에 석회를 주입하는 이유는 무엇인가?

∨① pH를 높이기 위해서다.

② 유기산균을 증가시키기 위해서이다.

③ 칼슘 농도를 증가시키기 위해서이다.

④ 효소의 농도를 증가시키기 위해서이다.

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● 슬러지 처리 

• 하수처리과정 중 발생한 슬러지는 수분이 많이 함유되어 있어 운반에 어려움이 있으므로 수분과 부피를 감소시키기 위해서 슬러지 처리과정을 거친다.

  

  하수도시설기준(2011

슬러지의 최종처리․처분방법에는 [그림 5.1.3]과 같은 여러 방법이 있으며 현재 우리나라에서는 주 로 슬러지 탈수 후 해양배출을 하거나 ②번과 같은 농축→소화→탈수→육상매립의 형태를 취하고 있으나 해양배출 금지 또는 육상매립 축소가 예상된다. 따라서 앞으로는 슬러지의 VS함량, 매립지의 확보 가능여부 등을 충분히 고려하여 슬러지의 재사용(퇴비화 등), 건조, 소각을 이용한 경제적인 최 종처리․처분이 이루어져야 할 것이다

 

1. 슬러지 처리 계통도

- ①의 방법:  슬러지를 함수율만 낮추어서 최종 처분하는 것으로, 슬러지내의 유기물이 안정화되어 있지 않으며 위생적으로도 안전하지 못하나 소규모시설에 이용가능하다. 원심농축탈수기를 이용하여 별도의 농축공정 없이 직접 탈수하기도 한다.

- ②의 방법: 슬러지를 소화시킨 후 탈수․건조시켜 최종 처분하는 것으로 유기물을 안정화시키고 슬 러지 부피도 감소시킬 수 있다. 보통 슬러지의 건조를 위해서는 건조기나 건조상을 이용하여야 하지만 경제성 또는 부지확보의 어려움 때문에 잘 적용하지 않는다.

- ③의 방법은 탈수케익을 퇴비로 사용하는 것으로 탈수케익은 함수율이 높아 퇴비화가 곤란하므로 수 분함량을 조정하여야 한다. 슬러지를 녹지에 투여하는 경우에는 슬러지의 직접 주입이 고려되는 경우 도 있다.

- ④의 방법: 탈수 후 소각하는 방법으로 도시지역 등과 같이 매립지 확보가 어렵거나 매립처리가 어 려운 경우에 검토할 필요가 있다. 슬러지를 소각하는 경우에 혐기성 소화의 채택 여부는 슬러지 소화 시 슬러지의 감량화로 인한 후속 처리시설규모의 축소, 소화가스의 이용, 슬러지의 저류효과 등의 장 점과 수처리시설에 미치는 상징수의 영향, 슬러지 발열량의 저하, 가온의 필요성, 부지면적, 시설의 복 잡정도 등의 단점을 종합적으로 판단해서 결정한다.

- ⑤의 방법: 열처리에 의해 탈수성을 향상시키는 것으로, 가열에너지가 필요하므로 슬러지 소각시 발생하는 폐열 이용을 전제로 하며 탈리액은 BOD가 높고 슬러지에서는 독특한 악취가 난다. 또한, 유 지관리가 어려운 단점이 있다.

 

2. 농축조

• 농축조는 1차침전지에서 발생한 생슬러지 및 최종침전지에서 발생한 잉여슬러지를 고액분리하여, 농도를 높이고 슬러지 부피를 감소시키는 시설물이다.
• 농축된 슬러지는 소화조로 투입하게 되고, 농축 상징수는 수처리계통으로 반송하여 다시 처리하게 된다.
• 종류 : 중력식, 부상식, 원심분리, 중력벨트 

1) 중력식 농축조

- 조내에 슬러지를 체류시켜 중력을 이용하여 농축한 후 바닥에 침강한 농축슬러지를 슬러지 제거기(scraper)로 배출구에 모으는 것이다

- 주로 1차슬러지, 석회슬러지를 농축시키기 위하여 채택

- 장시간 체류로 인한 슬러지 혐기화로 수처리 공정에서 과잉흡착된 인(P)이 방출되어 수처리 공정으로 재유입 될 수 있어 1차슬러지와 잉여슬러지의 혼합 슬러지와 잉여슬러지만을 농축시키기 위해서는 별로 채택되지 않 는다

① 중력식의 경우에는 슬러지 농도가 낮아지는 경우가 있으므로 슬러지 소화조, 슬러지 탈수설비 등 의 용량에 여유를 둔다.

② 중력식의 경우 용량이 작으면 호퍼식으로 하여 슬러지 스크레이퍼를 설치하지 않을 수도 있으며, 슬러지의 성질에 따라 수중펌프 또는 에어리프트펌프로 배출할 수도 있다.

③ 슬러지 펌프의 용량에 여유를 두어 폐쇄를 방지하고, 슬러지 호퍼용량을 충분히 확보하고, 저류 판(baffle) 등을 설치함으로써 슬러지의 고형물질 및 슬러지농축조의 표면류의 단회로현상을 방 지하도록 한다.

④ 1차침전지의 슬러지 호퍼용량이 충분한 경우에는 슬러지농축조를 별도로 설치하지 않아도 1차슬 러지의 농축효과를 기대할 수 있다.

⑤ 중력식 농축조에서는 수처리방식이나 수온에 따라 슬러지 농도가 낮아지거나 상징수의 농도가 높 아지는 경우가 있으므로 슬러지의 처리 및 처분을 감안하여 부상식 농축조 또는 원심분리식 농축 설비의 설치를 고려할 수 있다.

 

2) 부상식 농축조

- 부유물질에 미세한 기포를 부착시켜 고형물의 비중을 물보다 작게 해서 부상분리시키는 것

 

(1) 가압부상농축

- 부상식에서는 적절한 크기의 미세기포를 발생시 키는 것과 슬러지 입자에 미세 기포를 효과적으로 부착시키는 것이 중요하다.

- 기포의 부착특성은 입자 표면의 물리적․화학적 성질에 따라 다르다

- 부분가압법은 유입슬러지의 일부를 직접 가압펌프로 공기포화조에 넣기 때문에 다른 방법에 비해 공 기포화도가 낮으므로 슬러지 처리에는 별로 사용되지 않는다.

- 전량가압법은 유입슬러지의 전량을 가압펌프로 공기포화조에 보내기 때문에 순환수가압법에 비해 간 단하지만, 공기포화도에 한계가 있으므로 유입슬러지의 농도가 비교적 낮은 경우에 쓰이는 경우가 많다.

 

- 순환수가압법은 유입슬러지와 순환수의 혼합을 위해 이젝터(ejecter)를 사용하는 방법으로 슬러지 펌프의 동력을 절약할 수 있으나, 슬러지 성상에 따라 적합성 여부를 판단하여 사용해야 한다

 

(2) 상압부상농축

상압부상농축은 기포조제 첨가로 형성된 기포와 슬러지중의 고형물을 혼합장치에서 고분자응집제를 첨가하여 흡착시켜 슬러지를 부력으로 부상농축시키는 방법

 

3) 원심분리 농축기

- 중력만으로는 침강농축하기 어려운 슬러지를 원심력을 이용해 효과적으로 농축하는 것 

- 보통 횡형의 솔리드-보울 컨베이어형(solid-bowl conveyer type)과 입형의 디스크-노즐형 (disk-nozzle type), 배스킷형(basket type)이 있다

4) 중력식 벨트농축기

- 연속적으로 이동하는 한 장의 여과포 위에서 이루어짐

- 혼화조에서 응집된 슬러지는 수위센서에 의해 최적의 조건으로 투입된다.

- 투입된 슬러지는 경사지역 및 중력지역에서 농축

- 피켙 바(picket bar)에 의한 여과포의 상면을 긁어 슬러지를 뒤집어 줌으로써 농축을 촉진시켜주는 강제 중력농축 및 레이크를 부착하여 여과포의 하부에 발생되 는 응축수를 효과적으로 제거하는 방식

 

3. 소화조(안정조)

• 소화조에 의한 슬러지 처리는 혐기성 미생물의 작용으로 유기물을 분해하는 시설로서 소화방식은 중온식 2단 혐기성 소화로, 농축슬러지를 혐기성 미생물에 의하여 소화시키게 된다.
• 밀폐된 공간에 슬러지를 넣고 35℃에서 30일정도 유지하여 주면 유기물질들이 분해됨으로서 슬러지용량 감소와 위생상 안전한 슬러지로 만들어 준다.

4. 탈수기

• 부피가 줄고 농도가 높아진 소화슬러지에 응집제를 투입하여 두부를 만들 때처럼 플록을 형성시켜 탈수기로 짜면 수분함량이 70~80% 정도인 탈수케익이 만들어진다.
• 탈수케익은 공해상에 해양투기로 처리한다. 하지만 앞으로 공해상 투기가 금지되므로 소각할 예정이다

 

5. 개량조 

- 슬러지의 특성을 개선하는 처리

6. 탈수기

 - 슬러지를 최종처분하기 전에 부피를 감소시키고 취급이 용이하도록 만들기 위해서 탈수시킨다

• 부피가 줄고 농도가 높아진 소화슬러지에 응집제를 투입하여 두부를 만들 때처럼 플록을 형성시켜 탈수기로 짜면 수분함량이 70~80% 정도인 탈수케익이 만들어진다.
• 탈수케익은 공해상에 해양투기로 처리한다. 하지만 앞으로 공해상 투기가 금지되므로 소각할 예정이다.

7. 건조 

- 녹지․농지 이용 등의 유효 이용을 목적으로 한 수분량 조절, 소각․용융 처리 의 에너지 절약화 및 안정화 또는 다양한 용도에 적합한 취급성 향상 등을 목적으로서 사용한다.

- 슬러지를 건조하기 위해서는 건조 방식에 상관없이 잠열로서 다량의 에너지를 투입해야 하므로 건조의 효 율화를 도모하기 위해서는 슬러지 건조 설비의 전 공정인 탈수 조작의 단계에서 가능한 한 수분을 제 거하는 것이 중요하다

- 가열 여부에 따라 열적건조방식과 기계식건조방식으로 구분하며, 열적건조방식에는 다음의 두 가지가 있다.

(1) 직접가열 건조방식

(2) 간접가열 건조방식

8. 퇴비화

- 하수슬러지는 질소 및 인 등의 비료 성분 이외에 각종 유기물과 무기물로 구성되어 있기 때문에 녹 지․농지에 유기질 보급원으로서의 이용 가치가 높다.

- 하수슬러지의 녹지․농지로의 이용 형태로서는, 하수슬러지 퇴비, 건조슬러지, 슬러지 케익, 소각재 등이 있지만 비료로서의 가치, 취급의 용이성, 위생 등을 고려할 때 하수슬러지 퇴비화가 바람직한 방법이다

 

 

참고: 

http://www.kwaste.or.kr/bbs/content.php?co_id=sub040215

https://www.tongyeong.go.kr/00973/01112/01131.web