KR101102277B1 - Solubilization and extinguishing system of organic sludge by two-stage electrolytic method using electrolytic device equipped with electrode of multilayer matrix type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하ㆍ폐수의 생물학적 처리과정에서 발생하는 유기슬러지를 다층행렬(Matrix) 구조의 전극을 갖는 전해장치를 이용하여 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 하ㆍ폐수를 유입시켜 생물학적으로 처리하는 생물반응조(1)와, 생물반응 후의 부유물혼합수를 유입시켜 고ㆍ액 분리하고 처리수를 유출(방류)시키는 침전조(2)와, 침전조(2)에서 처리수로부터 분리된 반송슬러지를 유입시켜 전해부상에 의해 농축시키는 1차전해조(3) 및 1차전해조의 농축슬러지만을 유입시켜 전해 가용화하는 2차전해조(4)와, 전해 가용화슬러지를 유입시켜 소화시키는 소화조(5) 및 소화조에서 배출되는 폐슬러지를 탈수하는 탈수기(5)로 이루어지며, 상기 1차전해조(3)에는 평판형(plate)의 단위 양,음극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극(3-1)이 설치되고, 상기 2차전해조(4)에는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)이 설치되어 있는 다층행렬식 구조의 전극을 갖는 전해장치를 이용한 2단계 전해방식으로 이루어진다.
본 발명은 종래기술의 평판형(plate)의 전극이 설치된 1단 전해방식의 전해가용화조로 구성된 장치에서 반류수의 과도한 전해에 의해 생물 반응조에 악영향을 미치는 문제점을 개선하면서 2단계 전해방식 즉, 1차전해조의 전해부상에 의한 슬러지농축과 2차전해조의 전해가용화의 2단계 전해방식을 채용함으로써 종래기술의 단일의 전해가용화조로 구성된 장치에 비하여 약 2배 이상의 에너지 저감효과를 나타내고 있을 뿐 아니라, 2차전해조에서 슬러지 가용화 즉, 저분자화된 유기슬러지를 소화시킴으로써 기존의 소화방법에 비하여 보다 신속하고 효율적으로 소화시킬 수 있으며, 탈수공정에서의 탈수케익의 함수율 감소에 따른 개선된 효과도 함께 달성할 수가 있다.The present invention provides a system for solubilizing and extinguishing organic sludge by a two-stage electrolytic method using an electrolytic apparatus having electrodes in a matrix structure in which organic sludge generated during biological treatment of sewage and wastewater is provided.
The present invention provides a bioreactor 1 for biologically treating sewage and wastewater, a sedimentation tank 2 for separating solids and liquids by introducing a mixed mixture of suspended solids after the bioreaction, and distilling (discharging) the treated water; 2) the primary electrolyzer 3 for introducing the return sludge separated from the treated water in 2) and concentrating by the electrolytic flotation; and the secondary electrolyzer 4 for introducing and solubilizing the concentrated sludge of the primary electrolyzer and electrolytic solubilized sludge It consists of a digester (5) for inflow and digestion, and a dehydrator (5) for dehydrating waste sludge discharged from the digester, wherein the primary electrolyzer (3) has a structure in which unit quantities and cathodes of plates are alternately arranged. A second step using an electrolytic device having an electrode having a multilayer matrix structure in which an electrode 3-1 having an electrode is provided, and the electrode 4-1 having a multilayer matrix structure is installed in the secondary electrolytic bath 4. It is made electrolytically.
The present invention provides a two-stage electrolysis method, namely, 1, while improving the problem of adversely affecting the bioreactor by excessive electrolysis of return water in a device composed of a single-stage electrolytic solubilization tank equipped with a plate electrode of the prior art. By adopting the two-stage electrolytic method of sludge concentration and electrolytic solubilization of secondary electrolyzer, it shows about twice as much energy reduction as the conventional electrolytic solubilizer. Sludge solubilization, that is, low molecular weight organic sludge, can be digested faster and more efficiently than existing extinguishing methods, and the improved effect of reducing the moisture content of the dehydrated cake in the dehydration process can be achieved. have.
Description
본 발명은 하ㆍ폐수의 생물학적 처리과정에서 발생하는 유기슬러지를 2단계 전해방식에 의해 유기슬러지를 가용화하고, 소화처리하는 에너지 저소비형 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solubilization and extinguishing system of organic sludge by an energy-low consumption two-stage electrolysis method in which organic sludge generated by biological treatment of sewage and wastewater is solubilized and digested by a two-step electrolysis method.
경제성장에 따른 도시화 및 산업화로 인하여 각종 생활하수 및 산업폐수의 증가로 자연환경 파괴 및 환경오염에 대한 문제점이 크게 발생하게 되었고, 이에 대응하여 환경오염 및 생활환경의 개선을 위한 하ㆍ폐수처리시설 등의 환경기초시설에 대한 수요가 급증하게 되었다.Due to the urbanization and industrialization caused by economic growth, various problems related to the destruction of the natural environment and environmental pollution have occurred due to the increase of various kinds of living sewage and industrial wastewater. The demand for environmental infrastructure such as
생활하수 및 각종 산업폐수 등 하ㆍ폐수처리를 위한 방법으로는 현재까지 생물학적 처리방법이 가장 일반적으로 알려져 있으며, 경제성이 있는 것으로 입증된 관계로 대부분의 하ㆍ폐수처리시설에 생물학적 처리방법을 도입하여 운영하고 있다. 생물학적 처리방법은 오염물질을 미생물의 대사작용을 통해 무기화 및 미생물의 증식에 의해 분해 및 제거하게 되며, 이러한 분해 및 제거과정에서 계외로 배출해야될 잉여미생물 즉, 잉여슬러지가 필연적으로 발생하게 되고, 잉여슬러지의 발생은 그 처리문제가 또 다른 환경오염의 원인이 되고 있다.As a method for treating sewage and wastewater, such as domestic sewage and various industrial wastewaters, biological treatment methods are most commonly known to date, and since they have proved to be economical, biological treatment methods have been introduced in most sewage and wastewater treatment facilities. Operate. In the biological treatment method, contaminants are decomposed and removed by metabolism of microorganisms through the mineralization and growth of microorganisms, and inevitably, excess microorganisms, that is, excess sludge to be discharged out of the system are inevitably generated. The generation of excess sludge is another problem that causes the environmental problem.
과거에는 상기 생물학적 처리방법에서 발생하는 잉여슬러지는 탈수에 의해 부피를 감소시킨 후 탈수된 케익상의 슬러지를 소각 또는 매립하거나, 해양에 투기하는 방법 등에 의하여 처분하여 왔으나, 2003년 7월부터 직매립이 금지되었으며, 런던협약 '96 의정서 발효에 따라 2011년 2월부터는 해양배출이 전면 금지되었다.In the past, the excess sludge produced by the biological treatment method has been disposed of by reducing or reducing the volume by dehydration and then incinerated or landfilled sludge on the cake, or by dumping it in the ocean. It has been banned, and since February 2011, the discharge of oceans has been banned in accordance with the entry into force of the London Convention '96.
특히, 정부에서는 2008년 5월 「하수슬러지관리 종합대책」을 발표하였으며, 2010년 7월 현재 슬러지 최종처리시설 47개소를 건설 완료하였으며, 추가로 55개소를 건설 추진 중에 있으나, 계획 중인 최종시설이 모두 완공되어도 발생물량 전체를 처리하기에는 용량이 부족하며, 최종처리시설의 건설비 및 운영비가 고가이고, 가동 시 CO2발생도 문제시되고 있으므로 현재, 슬러지 발생의 감량 및 재활용 문제가 시대적으로 요구되고 있는 실정이다.In particular, the government announced the Comprehensive Measures for Sewage Sludge Management in May 2008. As of July 2010, 47 sludge final treatment facilities were completed and 55 additional sites are under construction. Even if all are completed, there is not enough capacity to process the entire volume of production, the construction and operation costs of the final processing facility are expensive, and CO 2 generation is also a problem in operation. to be.
하ㆍ폐수의 생물학적 처리 후 발생되는 슬러지의 전해처리와 관련하는 선행기술로 예를 들면, 국내 등록특허공보 등록번호 10-0457957호에는 전기분해장치로 유기슬러지를 감량화하는 방법을 개시하고 있고, 또 국내 등록특허공보 등록번호 10-0810598호에서는 전해가용화조를 1단으로 하면서 전해 반류수가 기존 생물 반응조에 영향을 미치지 않게 하기 위하여 자동밸브를 이용하여 전해가용화조로 유입되는 전해 슬러지량을 조절하고, 생물 반응조의 미생물 농도에 따라 인가 전류량을 조절하는 방식에 의한 전기분해조가 포함된 유기슬러지 감량장치를 개시하고 있으며, 이들 선행기술은 슬러지 감량을 위하여 전기분해, 오존, 초음파, 열분해, 알카리 가수 등의 방법으로 슬러지를 가용화하여, 생물 반응조로 반송 미생물에 의해 재포식되어 유기물의 무기물로의 전환율을 높여주는 방법으로서 처리원리에서 동일한 원리를 채용하고 있다. 특히, 전기분해를 이용한 슬러지 감량법의 경우 상기 선행기술에서는 전해방식, 시설비 및 운영비 등에 대하여 특별하게 개선된 효과를 나타내지 못하고 있다.As a prior art related to the electrolytic treatment of sludge generated after biological treatment of sewage and waste water, for example, Korean Patent Publication No. 10-0457957 discloses a method for reducing organic sludge with an electrolysis device. In Korea Patent Publication No. 10-0810598, the electrolytic solubilization tank is used as the first stage, and the amount of electrolytic sludge flowing into the electrolytic solubilization tank is controlled by using an automatic valve to prevent the electrolyzed reflux water from affecting the existing bioreactor. Disclosed is an organic sludge reduction apparatus including an electrolysis tank by adjusting the amount of applied current according to the concentration of microorganisms in the reactor, and these prior art methods, such as electrolysis, ozone, ultrasonic wave, pyrolysis, alkaline water, etc., for sludge reduction. The sludge is solubilized and re-fed by the microorganisms returned to the biological reaction tank to And a method that increases the conversion rate of water employing the same principles in the treatment principles. In particular, in the case of the sludge reduction method using electrolysis, the prior art does not show a particularly improved effect on the electrolytic method, facility cost and operating cost.
또 유기슬러지의 재활용에 따른 유기슬러지 소화기술과 관련한 선행기술로 예를 들면, 국내 등록특허공보 등록번호 10-0851898호에는 유기슬러지 등 유기성 폐기물에 탄소원으로 폐식용유를 일정량 혼합하여 협기성 소화효율을 개선하는 건식 혐기성 소화공법을 개시하고 있으며, 국내등록특허공보 등록번호 10-0599554호에는 활성슬러지 감량화를 위하여 고온호기소화조, 중온혐기소화조 및 전기분해조를 이용하는 이용한 활성슬러지의 감량화방법 및 그 장치를 개시하고 있으며, 국내 등록특허공보 등록번호 10-0967842호에는 일정한 반응온도 범위 내에서 포화 수증기압 이상이 되도록 조정하여 압력을 조건하에서 유기슬러지를 연속적으로 투입하여 유기슬러지로부터 메탄가스를 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 이러한 선행기술들은 소화반응 그 자체를 개선한 기술 내지 기존의 전해방식을 이용하여 가용화 한 다음 소화시키는 기술로서 본 발명과 같이 가용화에 특히 효율적인 전극구조 및 2단 전해방식에 의해 생성된 가용화 슬러지를 소화하는 기술과는 상이한 기술이다.In addition, as a prior art related to organic sludge digestion technology by recycling organic sludge, for example, Korean Patent Publication No. 10-0851898 discloses aerobic digestion efficiency by mixing a certain amount of waste cooking oil as a carbon source to organic waste such as organic sludge. The present invention discloses an improved dry anaerobic digestion method, and Korean Patent Publication No. 10-0599554 discloses a method and apparatus for reducing activated sludge using a high temperature aerobic digestion tank, a medium temperature anaerobic digestion tank, and an electrolysis tank to reduce activated sludge. Korean Patent Publication No. 10-0967842 discloses a method for producing methane gas from organic sludge by continuously introducing organic sludge under pressure under a condition of adjusting it to be more than saturated steam pressure within a certain reaction temperature range. However, these prior arts are the digestive reaction itself It is a technique different from the technique of digesting solubilized sludge produced by the electrode structure and the two-stage electrolysis method, which is particularly effective for solubilization, as the present invention.
본 발명은 상기 선행기술과는 구별되게 하ㆍ폐수의 생물학적 처리 후 발생되는 슬러지를 전해장치의 개선 및 전해방식의 개선을 통하여 유기슬러지를 전해 가용화함과 동시에 소화처리함으로써 저에너지로 슬러지의 감량화 및 슬러지의 발생량도 현저하게 감소시키는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.The present invention is to reduce the sludge and reduce the sludge at low energy by electrolytic solubilization and digestion of the sludge produced by the electrolytic apparatus and the improvement of the electrolytic method of the sludge generated after the biological treatment of the sewage and waste water to distinguish from the prior art It was confirmed that the amount of generated was also significantly reduced, and completed the present invention.
본 발명은 하ㆍ폐수의 생물학적 처리과정에서 발생하는 유기슬러지를 2단계 전해방식에 의해 가용화하고, 가용화 슬러지를 소화처리하는 에너지 저소비형의 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템의 제공에 그 목적이 있으며, 보다 구체적으로는 유기슬러지의 가용화가 보다 효율적으로 이루어지는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 구비한 전해장치를 이용하여 2단계 전해방식에 의해 하ㆍ폐수의 생물학적 처리 후 발생되는 슬러지를 전해 가용화하여 잉여슬러지의 발생량을 보다 저감하면서 가용화슬러지를 소화처리함으로써 낮은 에너지 소모 및 전해 반류수의 생물반응조의 운영에 악영향을 미치는 요소들을 근본적으로 해결한 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 구비한 전해장치를 이용하는 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.An object of the present invention is to provide solubilization of organic sludge of low energy consumption and digestion system for solubilizing organic sludge generated by biological treatment of sewage and wastewater by two-stage electrolysis. Specifically, the electrode having a multi-layer matrix structure in which solubilization of the organic sludge is more efficiently provided is provided. By using a two-stage electrolytic system, electrolytic solubilization of sludge generated after biological treatment of sewage and wastewater, digestion of solubilized sludge while reducing the amount of surplus sludge is performed. It is an object of the present invention to provide a solubilization and extinguishing system of organic sludge by a two-stage electrolysis method using an electrolytic device having an electrode having a matrix structure that fundamentally solves the factors that adversely affect the operation.
본 발명에 따른 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템의 주요수단은 1차 전해조 및 2차 전해조로 이루어진 슬러지 농축단계와 슬러지 가용화단계를 통한 2단계 전해방식으로 구성하여 반류수에 의해 생물 반응조에 악영향을 주지 않으면서 저에너지로 슬러지의 가용화 효율을 높여 잉여슬러지 발생량을 현저하게 감소시킴과 동시에 가용화 슬러지의 소화에 의한 유기슬러지의 재활용을 도모하고, 또 탈수케익의 발생도 감소시키는 것을 특징으로 하는 것이다.The main means of the solubilization and extinguishing system of organic sludge by the two-stage electrolytic method according to the present invention is composed of a two-stage electrolytic method through the sludge concentration step and the sludge solubilization step consisting of the primary and secondary electrolyzer by the reflux water It can reduce the amount of surplus sludge by increasing the solubilization efficiency of the sludge with low energy without adversely affecting the bioreactor, and at the same time promote the recycling of the organic sludge by digesting the solubilized sludge and also reduce the occurrence of dehydration cake. It is to be done.
본 발명에 따른 또 다른 특징은 2단계 전해방식의 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템을 구성하는 2차 전해조에 슬러지 가용화에 특히 효율적인 단위양극(Anode)과 단위음극(Cathode)이 종횡방향으로 서로 교호로 배치되면서 다층을 형성하는 다층행렬식(Matrix) 구조로 배치된 전극을 설치하여 유기슬러지를 가용화하는 것을 특징으로 한다.Another feature of the present invention is that the anode and the cathode, which are particularly effective in solubilizing the sludge in the secondary electrolyzer, which constitute the solubilization and extinguishing system of the organic sludge of the two-stage electrolytic method, are alternately crosswise in the longitudinal direction. It is characterized in that the organic sludge is solubilized by installing electrodes arranged in a matrix structure to form a multilayer while being arranged.
일반적으로 유기슬러지는 전기분해에 의해 발생되는 차아염소산, 전위차에 의한 세포막손상 등의 작용에 의해 유기슬러지가 전해되면서 가용화되지만, 종래기술과 같은 1단계 전해조에서의 세포막이 파괴되는 미생물은 전해부상에 의해 상부로 부유하는 농축된 농축슬러지의 하단 일부에서만 이루어지므로 슬러지 가용화 효율이 매우 낮고, 이를 해결하기 위하여 과도하게 전해를 할 경우 생물반응조로 이송하는 반류수의 과산화에 의해 생성되는 산화성물질의 농도가 상승되어 생물 반응조의 생물학적 반응에 악영향을 미치는 문제점 있으며, 또 에너지 공급량에 비해 슬러지 감량이 상대적으로 적어 운전비용이 과다한 문제점이 있을 뿐 아니라, 잉여슬러지 발생량의 증가로 인하여 슬러지처리(폐기)를 위한 비용 등 많은 문제점이 발생하고 있다.In general, the organic sludge is solubilized when the organic sludge is delivered by the action of hypochlorous acid generated by electrolysis, cell membrane damage caused by the potential difference, etc. Sludge solubilization efficiency is very low because it is made only in the lower part of the concentrated concentrated sludge suspended by the upper part. To solve this problem, the concentration of the oxidizing substance produced by the peroxidation of the countercurrent to the bioreactor is There is a problem that increases the adverse effect on the biological reaction of the bioreactor, and the sludge reduction relative to the energy supply, there is a problem of excessive operation cost, and the cost for sludge treatment (disposal) due to the increase of the excess sludge generation There are many problems.
본 발명에 따른 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템(A)의 구체적인 해결 수단으로는 하ㆍ폐수를 유입시켜 생물학적으로 처리하는 생물반응조(1)와, 생물반응 후의 부유물 혼합수를 유입시켜, 고ㆍ액 분리하고 처리수를 유출(방류)시키는 침전조(2)와, 침전조(2)에서 처리수로부터 분리된 슬러지를 유입시켜 전해부상에 의해 농축시키는 1차전해조(3)와, 1차전해조의 농축슬러지만을 유입시켜 전해 가용화하는 2차전해조(4)와, 2차전해조에서 이송되는 가용화슬러지를 소화시켜 소화가스를 생산하는 소화조(5) 및 소화조에서 배출되는 폐슬러지를 탈수하는 탈수기(6)로 이루어진다.As a specific solution of the solubilization and extinguishing system (A) of organic sludge by the two-stage electrolytic method according to the present invention, a
상기 본 발명에 따른 생물반응조(1)는 통상적으로 알려진 종래기술의 하ㆍ폐수를 생물학적으로 처리할 수 있는 생물반응조로 이루어지며, 혐기, 무산소 및 호기조건의 생물반응을 수행하는 A2O, SBR 생물반응조 등을 예로 들 수 있으나, 특별히 제한하는 것은 아니다.The bioreactor (1) according to the present invention is composed of a bioreactor capable of biologically treating the sewage and wastewater of the conventionally known prior art, A2O, SBR bioreactor to perform the bioreaction of anaerobic, anaerobic and aerobic conditions And the like, but is not particularly limited.
또 상기 침전조(2) 역시 상기 생물반응조(1)로부터 유입되는 부유물 혼합수로부터 미생물을 고ㆍ액분리하여 생물학적 폐슬러지와 처리수를 얻을 수 있는 분리조이면 가능하며, 예를 들면, 종래기술에서 통상적으로 실시하고 있는 침지막 혹은 침전조 등으로 구성될 수 있다.In addition, the
본 발명에 따른 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 탈수시스템에서 1단계 전해는 침전조(2)에서 처리수로부터 분리된 슬러지를 1차전해조(3)에 유입시켜 전해부상에 의해 농축시키는 슬러지 농축단계로서 1차전해조(3)는 전해농축조의 기능을 갖는 전해조로 구성되고, 1차전해조에는 평판형(plate)의 단위양(+)극 및 단위음(-)극이 교호로 배치된 전극(3-1)이 설치된다. 또 평판형(plate)의 단위양극 및 단위음극이 교호로 배치된 전극(3-1)을 이용하는 1차전해조는 하ㆍ폐수를 전해 처리하는 기술에서 일반적으로 이용하고 있는 전해조이면 바람직하고, 특별히 제한하는 것은 아니다.In the solubilization and dewatering system of organic sludge by the two-stage electrolysis method according to the present invention, the first stage electrolysis is the sludge separated from the treated water in the
그리고 상기 본 발명에 따른 2단계 전해는 상기 1차전해조(3)에서 유입되는 농축슬러지를 2차전해조(4)에서 전해 가용화하는 슬러지 가용화단계이며, 2차전해조(4)는 전해 가용화조의 기능을 갖는 전해조로 구성되며, 1차전해조(3) 및 2차전해조(4)는 다 같이 개방형 또는 폐쇄형의 전해조로 이루어진다,And the second stage electrolysis according to the present invention is a sludge solubilization step to solubilize the concentrated sludge introduced from the primary electrolyzer (3) in the secondary electrolyzer (4), the secondary electrolyzer (4) is a function of the electrolytic solubilization tank It consists of an electrolytic cell having, the
상기 2차전해조(4)에는 단위양극(Anode)과 단위음극(Cathode)이 종횡방향으로 서로 교호로 배치되면서 다층을 형성하는 다층행렬식(Matrix) 구조로 배치된 전극(4-1)(이하에서는 '다층행렬식(Matrix) 구조의 전극'으로 정의합니다)이 설치되어 있으며, 2차전해조(4)에서는 유입되는 농축슬러지가 다층행렬식(Matrix)으로 배열된 전극판 구조에 의해 미생물의 전하축적에 의한 미생물 세포막의 파괴가 양(+),음(-)전하의 교대 피로파괴에 의해 이루어지므로 종래기술의 단일 평판형(plate)의 전극에 의한 전해방식에 비하여 가용화가 보다 효율적으로 이루어진다. In the secondary
상기 본 발명에 따른 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템에서의 소화조(5)는 2차 전해조(4)로부터 유입되는 가용화슬러지를 혐기성소화에 의해 소화가스를 생산하는 통상적인 소화조로서, 소화가스에는 메탄가스가 주로 함유되어 있다.Digestion tank (5) in the solubilization and digestion system of the organic sludge by the two-stage electrolytic method according to the present invention as a conventional digestion tank to produce a digestion gas by anaerobic digestion of the solubilized sludge flowing from the secondary electrolyzer (4). Digestion gas contains mainly methane gas.
본 발명에 따른 소화작용은 통상적인 유기슬러지의 소화작용과 마찬가지로 유기슬러지에 함유된 고분자물질이 미생물작용에 의해 저분자로 분해되고 또 산발효, 메탄발효 등에 의해 최종적으로 메탄, 암모니아, 이산화탄소, 황화수소 등이 함유된 소화가스를 생산하는 것으로서, 이러한 소화반응은 고분자물질을 저분자물질로 변화시키는 시간을 단축시키는 것에 의해 보다 효율적으로 수행될 수 있으므로 본 발명의 2단계 전해방식 특히, 유기슬러지의 가용화에 효율적인 다층행렬식(Matrix)으로 배열된 전극판 구조가 설치된 2차전해조에 의한 슬러지 가용화 즉, 2차전해조에 의해 저분자화된 유기슬러지를 소화시킴으로써 소화작용이 종래기술에 비하여 보다 신속하고, 효율적으로 이루어질 수 있는 특징이 있다.Digestion according to the present invention is similar to the conventional digestion of organic sludge, the polymer material contained in the organic sludge is decomposed into low molecules by the microbial action, and finally, by acid fermentation, methane fermentation, and the like methane, ammonia, carbon dioxide, hydrogen sulfide, etc. In the production of this containing digested gas, such a digestion reaction can be carried out more efficiently by shortening the time to change the polymer material into a low molecular weight material, so that the two-stage electrolytic method of the present invention is particularly effective in solubilizing organic sludge. Digestion can be made more quickly and efficiently than conventional technology by solubilizing the sludge by the secondary electrolyzer equipped with the electrode plate structure arranged in a matrix. There is a characteristic.
상기 탈수기(6)은 소화조로부터 배출되는 폐슬러지를 탈수하여 케익상으로 배출하며, 탈수하는 과정에서는 탈수효율을 높이기 위하여 탈수보조제로 고분자응집제 및 무기응집제를 첨가하여 탈수하는 것이 바람직하며, 분리된 탈수여액은 다시 생물반응조로 순환시키고, 탈수기로부터 발생하는 탈수케익은 소각, 건조, 탄화, 고화 또는 부숙화 등과 같은 통상적인 처리방법에 의해 처리하는 것으로 이루어진다.The dehydrator 6 dehydrates the waste sludge discharged from the digester and discharges it onto the cake. In the process of dehydration, it is preferable to dehydrate by adding a polymer flocculant and an inorganic flocculant as a dehydration aid to increase the dehydration efficiency. The filtrate is circulated back to the bioreactor and the dehydrating cake from the dehydrator consists of treatment by conventional treatment methods such as incineration, drying, carbonization, solidification or maturation.
상기 본 발명에 따른 탈수기는 원심력을 이용하여 슬러지 내의 수분을 제거하는 스크류방식(Screw Press) 또는 슬러지가 벨트와 벨트 사이에 놓여져 벨트가 롤러(Roller)들을 지나는 과정에서 벨트 사이의 슬러지를 압착하여 수분을 제거하는 벨트방식 등 통상의 탈수기를 사용하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 자이면 쉽게 선택할 수 있는 탈수기로서 특별히 한정되는 것은 아니다.The dehydrator according to the present invention uses a centrifugal force to remove the water in the sludge (Screw Press) or the sludge is placed between the belt and the belt to compress the sludge between the belt in the process of passing the belt (Roller) the belt to the moisture It is not particularly limited as a dehydrator which can be easily selected by those skilled in the art to which the present invention pertains.
본 발명에 따른 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 구비한 전해장치를 이용하는 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 탈수시스템은 종래기술의 평판형(plate)의 전극이 설치된 1단계 전해방식의 전해가용화조로 구성된 장치에서 반류수의 과도한 전해에 의해 생물 반응조에 악영향을 미치는 문제점을 개선하면서 2단계 전해방식 즉, 1차전해조의 전해부상에 의한 슬러지농축과 2차전해조의 전해가용화의 2단계 전해방식을 채용함으로써 종래기술의 단일의 전해가용화조로 구성된 장치에 비하여 약 2배 이상의 에너지 저감효과를 나타내고 있을 뿐 아니라, 2단계 전해방식에 의한 가용화 슬러지를 소화 및 탈수함으로써 유기슬러지를 효율적으로 소화시킴과 동시에 탈수케익의 함수율도 현저하게 감소시키는 효과를 달성한다.The solubilization and dewatering system of organic sludge by a two-stage electrolytic method using an electrolytic device having a multi-layer matrix structure according to the present invention is a one-stage electrolytic method in which a plate electrode of the prior art is installed. In the device composed of electrolytic solubilization tank, the two-stage electrolysis method, that is, the sludge concentration by the electrolytic injury of the primary electrolyzer and the second stage electrolytic solubilization of the secondary electrolyser By adopting the method, it shows the energy reduction effect of about 2 times or more than the device composed of the single electrolytic solubilization tank of the prior art, and efficiently digests the organic sludge by extinguishing and dehydrating the solubilized sludge by the two-stage electrolytic method. At the same time, the moisture content of the dehydrated cake is also significantly reduced.
도 1은 본 발명의 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 전체적인 공정도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템에 따른 1차전해조 및 2차전해조와 각각에 설치된 전극구조를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 4 (a) 및 (b)는 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 제작하기 위한 전극구조체(c-1) 및 전극구조체(c-2)의 조립도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 전극구조체(c-1)와 전극구조체(c-2)가 복수개 조립되어 제작되는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 나타내는 구조도.
도 7은 미생물 세포막에 전하가 축적되는 메카니즘을 나타내는 도면.
도 8은 종래기술의 단일 평판형 전극과 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극에 의한 전기분해시 미생물 세포막의 전하 축적 메카니즘을 나타내는 비교도.
도 9는 종래기술의 단일 평판형 전극에 의한 전해시 미생물 세포막 파괴과정을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극에 의한 전해시 미생물 세포막 파괴과정을 나타내는 도면.
도 11은 종래기술인 일단계 전해방식과 본 발명에 따른 2단계 전해방식의 에너지 소비량을 나타내는 비교도.1 is a general process diagram schematically showing an embodiment according to the solubilization and digestion system of the organic sludge by the two-step electrolysis method of the present invention.
2 and 3 are perspective views schematically showing the primary electrolytic bath and the secondary electrolytic bath and the electrode structure provided in each of the solubilization and digestion system of the organic sludge by the two-stage electrolytic method of the present invention.
Figure 4 (a) and (b) is an assembly view of the electrode structure (c-1) and the electrode structure (c-2) for producing an electrode of a multi-layer matrix (Matrix) structure of the present invention.
5 and 6 are structural views showing electrodes of a multilayer matrix structure in which a plurality of electrode structures (c-1) and electrode structures (c-2) of the present invention are assembled.
7 shows a mechanism by which charge is accumulated in microbial cell membranes.
FIG. 8 is a comparison diagram showing a charge accumulation mechanism of a microbial cell membrane during electrolysis by a single flat plate electrode of the prior art and an electrode of a multilayer matrix structure of the present invention. FIG.
9 is a view showing a microbial cell membrane destruction process during electrolysis by a single plate electrode of the prior art.
10 is a view showing a microbial cell membrane destruction process during electrolysis by the electrode of the matrix structure of the present invention.
Figure 11 is a comparison showing the energy consumption of the prior art one-step electrolysis method and the two-step electrolysis method according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 구비한 전해장치를 이용하는 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail with respect to the solubilization and extinguishing system of organic sludge by a two-step electrolytic method using an electrolytic device having an electrode of a multi-layer matrix structure according to the present invention.
도 1은 본 발명의 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 전체적인 공정도로서 도 1을 참조하면,1 is a general process diagram schematically showing an embodiment according to the solubilization and digestion system of the organic sludge by the two-step electrolysis method of the present invention, referring to FIG.
본 발명은 생활하수 및 각종 산업폐수 등 하ㆍ폐수를 생물반응조(1)로 유입시켜 혐기, 무산소 및 호기조건의 생물반응을 수행하는 A2O, SBR 공법 등 종래기술에 의해 생물학적으로 처리하여, 침천조(2)로 이송하고, 침전조(2)에서 고ㆍ액분리에 의해 부유물 혼합수로부터 미생물을 분리하고, 처리수는 침전조(2)로부터 방류하며, 분리된 슬러지는 그 일부를 생물반응조(1)로 순환시킴과 동시에 1차전해조(1)로 이송한다.The present invention biologically treated by conventional techniques such as A2O, SBR method to infiltrate sewage and wastewater, such as domestic sewage and various industrial wastewater into the biological reaction tank (1) to perform bioreaction under anaerobic, anaerobic and aerobic conditions, (2), the microorganisms are separated from the suspended solids mixture by solid and liquid separation in the settling tank (2), the treated water is discharged from the settling tank (2), and the separated sludge is part of the bioreactor (1). At the same time as the circulation to the primary electrolytic bath (1).
상기 1차전해조(3)에서는 하부로부터 유입되는 슬러지를 전해부상에 의해 농축시켜 상층부로 부유하는 농축슬러지를 2차전해조(4)의 하부로 이송시킴과 동시에 1차전해조(3)의 반류수는 다시 생물반응조(1)로 순환시키는 것으로 이루어진다.In the
그리고 2차전해조(4)의 하부로 유입된 농축슬러지는 본 발명에 따른 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)에 의해 가용화가 이루어지며, 가용화슬러지는 소화조(5)로 이송하여 소화작용에 의해 소화가스를 생산하며, 소화조(5)로부터 배출되는 폐슬러지는 탈수기(6)로 이송되어 탈수된 다음 탈수케익으로 분리 배출되며, 탈수여액은 다시 생물반응조(1)로 순환시키는 것으로 이루어진다.And the concentrated sludge introduced into the lower part of the
상기 본 발명에 따른 소화조(5)는 유기슬러지에 함유된 고분자물질이 미생물작용에 의해 저분자로 분해되고, 또 산발효, 메탄발효 등에 의해 최종적으로 메탄, 암모니아, 이산화탄소, 황화수소 등이 함유된 소화가스를 생산하는 통상적인 소화조의 기능을 갖는 소화조이면 가능하고, 예를 들면, 소화반응을 위한 회분식반응조 또는 회분식반응조를 연결한 연속회분식 반응조 등 종래기술의 반응조들로부터 선택될 수 있다.Digestion tank (5) according to the present invention is a digestion gas containing a high molecular material in the organic sludge is decomposed into low molecules by the microbial action, and finally containing methane, ammonia, carbon dioxide, hydrogen sulfide and the like by acid fermentation, methane fermentation, etc. Digestion tank having the function of a conventional digester to produce is possible, for example, may be selected from the prior art reactors, such as a batch reactor for the digestion reaction or a continuous batch reactor connected to the batch reaction tank.
도 1은 1차전해조로부터 농축슬러지가 2차전해조(4)의 하부로 유입되는 일실시예를 도시하고 있으나, 농축슬러지는 2차전해조(4)의 상부로도 유입될 수 있으며, 또 가용화조인 2차전해조(4)가 폐쇄형인 경우 가용화조의 슬러지 유입, 유출은 수평류 방식으로 구성된다.Figure 1 shows an embodiment in which the concentrated sludge flows from the primary electrolyzer into the lower portion of the
도 2는 본 발명에 따른 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템의 1차전해조(3) 및 단일 평판형(plate) 전극(3-1)의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도로서 도 2를 참조하면,FIG. 2 is a perspective view schematically showing the structure of the
상기 1차전해조(3)에 설치되는 단일 평판형(plate) 전극(3-1)은 평판형(plate)의 단위양(+)극, 단위음(-)극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극으로 이루어지며, 본 발명에 따른 1차전해조(3)는 유입되는 슬러지를 1차적으로 전해부상으로 농축하며, 1차전해조는 전해부상효과를 최대화하기 위하여 단일 평판형(Plate) 전극(3-1)을 사용하며, 이 과정에서 60% 가량의 반류수는 거의 전해의 영향을 받지 않은 상태로 생물반응조(1)로 반류되며, 1차전해조(3)에서 농축된 농축슬러지만을 2차전해조(4)로 유입시켜 2차전해조(4)에서 전기분해에 의한 실질적으로 세포막 파괴 등을 통하여 슬러지 가용화가 이루어지도록 구성하고 있다.The single plate electrode 3-1 installed in the primary
도 3은 본 발명의 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템에 따른 2차전해조와 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 개략적으로 나타내는 사시도로, 도 3을 참조하면,FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating a secondary electrolyzer and electrode according to the present invention in a two-stage electrolytic sludge solubilization and extinguishing system according to a two-stage electrolytic method. Referring to FIG.
본 발명에 따른 2차전해조(4)는 1차전해조(3)의 상부로부터 유입되는 농축슬러지만을 유입시켜 단위양극판(4-2)과 단위음극판(4-3)이 종횡방향으로 서로 교호로 배치되면서 다층을 형성하는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)에 의해 미생물의 전하축적에 의한 미생물 세포막의 파괴가 양(+)음(-)전하의 교대 피로파괴에 의하여 가용화되는 것이므로 단일 평판형(Plate) 전극보다 고효율의 가용화가 이루어지도록 하는 것이다.In the secondary
도 4 (a) 및 (b)는 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 제작하기 위한 전극구조체(c-1) 및 전극구조체(c-2)의 조립도로서, 도 4 (a) 및 (b)를 참조하면,4 (a) and 4 (b) are assembled views of an electrode structure (c-1) and an electrode structure (c-2) for fabricating an electrode having a multilayer matrix structure according to the present invention. And (b),
전극구조체(c-1)와 전극구조체(c-2)는 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)의 제작을 위한 중간부품으로서, 전극구조체(c-1)는 양(+)극공유단자(a)에 직사각형의 판상으로된 복수개의 단위양극판(4-2)이 일정간격을 두고 상하로 순차 결합된 양극구조체(a-1)와 음(-)극공유단자(b)에 직사각형의 판상으로된 복수개의 단위음극판(4-3)이 일정간격을 두고 상하로 순차 결합된 음극구조체(b-1)가 서로 교대로 삽입되는 형식으로 조립되어 제작되어 음극과 양극이 위에서부터 순차 교대로 배치되는 구조를 갖는 것으로 이루어지며, 또 전극구조체(c-2) 역시, 양(+)극공유단자(a)에 직사각형의 판상으로된 복수개의 단위양극판(4-2)이 일정간격을 두고 상하로 순차 결합된 양극구조체(a-2)와 음(-)극공유단자(b)에 직사각형의 판상으로된 복수개의 단위음극판(4-3)이 일정간격을 두고 상하로 순차 결합된 음극구조체(b-2)가 서로 교대로 삽입되는 형식으로 조립되며, 상기 전극구조체(c-1)와는 반대로 양극과 음극이 위에서부터 순차 교대로 배치되는 구조를 나타내고 있다.The electrode structure (c-1) and the electrode structure (c-2) are intermediate parts for the production of the electrode 4-1 of the matrix structure of the present invention, the electrode structure (c-1) is positive ( A plurality of unit positive electrode plates 4-2 in the form of a rectangular plate on the pole sharing terminal (a) are connected to the anode structure (a-1) and the negative (-) pole sharing terminal (b) which are sequentially coupled up and down at a predetermined interval. A plurality of rectangular negative electrode plates (4-3) in the form of a rectangular plate is assembled and fabricated in such a manner that the cathode structure (b-1), which is coupled up and down sequentially at a predetermined interval, is inserted into each other, so that the cathode and the anode are sequentially from above. The electrode structure (c-2) has a structure in which it is alternately arranged, and also the positive electrode sharing terminal (a) has a plurality of unit positive electrode plates (4-2) having a rectangular plate shape at regular intervals. A plurality of unit negative electrode plates 4-3 in the form of a rectangular plate are connected to the positive electrode structure (a-2) and the negative (-) pole sharing terminal (b) sequentially coupled up and down. Cathode structures (b-2) which are sequentially coupled up and down at regular intervals are assembled in such a manner that they are inserted into each other alternately, and in contrast to the electrode structure (c-1), anodes and cathodes are arranged alternately from above. It is shown.
그리고 도 5 및 도 6은 본 발명의 전극구조체(c-1)와 전극구조체(c-2)가 복수개 조립되어 제작되는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극을 나타내는 구조도로서 도 5 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)의 제작과정을 설명하면,5 and 6 are structural views showing electrodes of a multi-layer matrix structure in which a plurality of electrode structures c-1 and electrode structures c-2 of the present invention are assembled. Referring to the manufacturing process of the electrode 4-1 of the matrix structure (Matrix) of the present invention,
본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)은 전극구조체(c-1)와 전극구조체(c-2)를 교대로 반복되게 배열하면서 결합하되, 양(+)극공유단자(a) 및 음(-)극공유단자(b)와, 단위(+)(-)극판(4-2, 4-3) 사이에 절연체(spacer)를 매개로 결합되게 하여 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)을 제작하는 것으로 이루어진다.The electrode 4-1 of the matrix structure of the present invention is coupled while alternately arranging the electrode structure (c-1) and the electrode structure (c-2), a positive (+) pole sharing terminal (a) ) And the negative (-) pole sharing terminal (b) and the unit (+) (-) electrode plate (4-2, 4-3) by allowing an insulator (spacer) to be coupled through the matrix of the present invention (Matrix) It consists of manufacturing the electrode 4-1 of structure.
상기 본 발명의 1차전해조에 설치되는 단일 평판형(plate) 전극(3-1) 및 2차전해조에 설치되는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)을 구성하는 단위 양,음극판의 개수, 크기 등은 전해조의 처리용량에 따라 설계되는 것으로서 특별하게 한정되는 것은 아니며, 또 상기 평판형(plate) 전극(3-1) 및 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극에서 양극의 재질은 티타늄 모재에 백금(Pt), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 및 팔라듐(Pd)으로부터 선택되는 일 성분 또는 2 이상의 혼합성분을 코팅한 것으로 이루어지고, 음극의 재질은 티타늄 또는 스테인리스스틸 등으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The unit quantity of the single plate electrode (3-1) provided in the primary electrolytic bath of the present invention and the electrode 4-1 of the multi-layer matrix structure (Matrix) structure provided in the secondary electrolytic bath of the cathode plate The number, size, etc. are designed according to the treatment capacity of the electrolytic cell, and are not particularly limited. The material of the anode in the plate electrode 3-1 and the matrix structure electrode is a titanium base material. It consists of coating one component selected from platinum (Pt), iridium (Ir), ruthenium (Ru) and palladium (Pd) or two or more mixed components, and the material of the negative electrode is selected from titanium or stainless steel, etc. desirable.
또 상기 도 3 내지 도 6에서는 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)을 구성하는 단위양극판(4-2) 및 단위음극판(4-3)의 형상이 망형(Mesh)인 것에 대한 일실시예를 나타내고 있으나, 판형(Plate) 또는 타공형(Punched hole)의 단위양극판 및 단위음극판으로 이루어지는 것도 바람직하다.3 to 6, the shape of the unit cathode plate 4-2 and unit cathode plate 4-3 constituting the electrode 4-1 of the matrix structure of the present invention is mesh. Although one embodiment of the present invention is shown, it is also preferable that the plate-shaped (Punched) hole (Punched hole) unit cathode plate and unit cathode plate.
도 7은 미생물 세포막에 전하가 축적되는 메카니즘을 나타내는 도면이고, 도 8은 종래기술의 단일 평판형 전극과 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극에 의한 전기분해시 미생물 세포막에 전하가 축적되는 메카니즘을 나타내는 비교도로서, 도 7 및 도 8에 대하여 설명하면, 7 is a view showing a mechanism in which charge is accumulated in a microbial cell membrane, and FIG. 8 is a charge accumulated in the microbial cell membrane during electrolysis by a single flat electrode of the prior art and an electrode of a matrix structure of the present invention. As a comparison diagram showing the mechanism, with reference to FIGS. 7 and 8,
도 7에 도시된 바와 같이, 전극에 전원을 인가하면, 양극(Anode)측의 미생물 외부에는 양(+)전하가, 음극(Cathode)측에는 음(-)전하가 대전되며, 미생물 세포막의 내부에는 그 반대의 전하가 축적되는 모습을 보여주고 있으며, 이러한 전하축적의 메카니즘에 의해 도 8에 도시된 바와 같이, 종래기술의 단일 평판형 전극에 의한 미생물 세포막의 전하축적은 단일형태로 대전이 되는 것으로 나타나고, 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극은 양(+)음(-)극이 교대로 반복하여 배치되는 구조에 의해 미생물 세포막에 전하축적이 교호로 나타나고 있으므로 본 발명은 종래기술의 단일 평판형 전극과 전하축적이 상이하게 나타나는 것임을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, when power is applied to the electrode, positive charge is charged outside the microorganism on the anode side, and negative charge is charged on the cathode side, and inside the microbial cell membrane. On the contrary, the charge accumulates, and as shown in FIG. 8, the charge accumulation of the microbial cell membrane by the single flat electrode of the prior art is charged in a single form. In the present invention, the electrode of the matrix structure has alternating charge accumulation on the microbial cell membrane due to the structure in which the positive and negative electrodes are alternately arranged alternately. It can be seen that the charge accumulation differs from that of the flat plate electrode.
도 9 및 도 10은 종래기술의 단일 평판형 전극 및 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극에 의한 전해시 미생물 세포막 파괴과정을 나타내는 도면으로서 도 9 및 도 10에 대하여 설명하면,9 and 10 are diagrams illustrating a microbial cell membrane destruction process during electrolysis by a single flat plate electrode of the prior art and an electrode of a matrix structure according to the present invention.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 종래기술의 단일 평판형 전극에 의한 미생물 세포막의 파괴 과정은 한 종류의 대전형태를 나타내므로 미생물 세포막의 압축작용만으로 세포막 파괴를 기대할 수 있으나, 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극은 양(+)극, 음(-)극이 교대로 반복하여 배치되는 구조에 의해 미생물 세포막의 전하축적도 교호로 이루어지면서 세포막의 수축 및 팽창이 반복적으로 나타나고, 이러한 반복작용에 의한 피로파괴로 가용화가 가속화되는 것을 알 수 있으므로 본 발명의 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극이 종래기술의 단일 평판형 전극에 비하여 보다 효율적으로 세포막을 파괴할 수 있게 되어 고효율의 가용화가 이루어지는 것을 알 수 있다.9 and 10, the destruction of the microbial cell membrane by a single plate-shaped electrode of the prior art shows a kind of charging form, so the cell membrane destruction can be expected only by the compression action of the microbial cell membrane. The electrode of the matrix structure has alternating charge and accumulation of the microbial cell membrane due to the alternating arrangement of the positive and negative poles, and the contraction and expansion of the cell membrane is repeated. It can be seen that the solubilization is accelerated by the fatigue failure caused by the repeated action, so that the electrode of the matrix structure of the present invention can destroy the cell membrane more efficiently than the single flat electrode of the prior art, so that the solubilization of high efficiency is possible. It can be seen that is made.
그리고 도 11은 종래기술인 1단계 전해방식과 본 발명에 따른 2단계 전해방식의 에너지 소비량을 나타내는 비교도로서 도 11에 대하여 설명하면, 11 is a comparative view showing the energy consumption of the prior art one-step electrolysis method and the two-stage electrolysis method according to the present invention.
상기 도 1 내지 도 3에서 도시하고 설명한 바와 같이, 본 발명의 1차전해조(3) 및 2차전해조(4)에 따른 2단계 전해방식은 1단계 전해에서 전해부상으로 유입 슬러지를 농축하며, 이 과정에서 60% 가량의 반류수는 거의 전해의 영향을 받지 않은 상태로 생물반응조(1)로 반류되며, 2단계 전해에서는 1단계에서 전해 농축된 40% 가량의 농축슬러지만을 유입시켜 전해 가용화함으로써 도 11에 도시한 바와 같이, 종래기술인 1단계 전해방식에 비하여 에너지 소비율이 40% 밖에 소요되지 않는 효과를 달성하는 것으로 나타내고 있으며, 이는 동일한 에너지 소비량을 기준으로 하면, 2차전해조에서 슬러지 가용화, 즉, 저분자화된 유기슬러지를 소화조에 유입 소화시킴으로써 기존의 소화방법에 비하여 보다 신속하고 효율적으로 소화시킬 수 있으며, 탈수공정에서의 탈수케익의 함수율 감소에 따른 개선된 효과도 함께 달성할 수가 있다.As shown and described in Figures 1 to 3, the two-stage electrolytic method according to the first electrolytic bath (3) and the second electrolytic bath (4) of the present invention concentrates the inlet sludge into the electrolytic flotation in the first stage electrolysis, In the process, about 60% of the effluent is returned to the
A : 본 발명에 따른 유기슬러지의 가용화 및 탈수시스템
1 : 생물반응조 2 : 침전조
5 : 소화조 6 : 탈수기
3 : 1차전해조 3-1 : 평판형 전극
4 : 2차전해조 4-1 : 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극
4-2 : 단위양극판 4-3 : 단위음극판
a : 양극공유단자 a-1 및 a-2 : 양극구조체
b : 음극공유단자 b-1 및 b-2 : 음극구조체
c-1 및 c-2 : 전극구조체A: Solubilization and dewatering system of organic sludge according to the present invention
1: bioreactor 2: precipitation tank
5: digester 6: dehydrator
3: primary electrolytic bath 3-1: plate type electrode
4: Secondary Electrolyzer 4-1: Electrode of Multi-layer Matrix Structure
4-2: unit anode plate 4-3: unit cathode plate
a: anode sharing terminals a-1 and a-2: anode structure
b: Cathode sharing terminal b-1 and b-2: Cathode structure
c-1 and c-2: electrode structure
Claims (6)
상기 1차전해조(3)에는 평판형(plate)의 단위양극 및 단위음극이 교대로 배치된 구조를 갖는 전극(3-1)이 설치되고,
상기 2차전해조(4)에는 단위양극판(4-2) 및 단위음극판(4-3)이 종횡방향으로 서로 교호로 배치되면서 다층을 형성하는 다층행렬식(Matrix) 구조의 전극(4-1)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다층행렬식 구조의 전극을 구비한 전해장치를 이용하는 2단계 전해방식에 의한 유기슬러지의 가용화 및 소화시스템.In the bioreaction tank (1) in which sewage and wastewater are introduced and biologically treated, in a sedimentation tank (2) in which solid-liquid separation is introduced by inflowing the mixed mixture of suspended solids after the bioreaction, and outflow (discharge) of the treated water, and in the settling tank (2). Primary electrolysing tank (3) for introducing sludge separated from treated water and concentrating by electrolytic flotation, secondary electrolyzer (4) for introducing and solubilizing only concentrated sludge of primary electrolyzer and solubilizing sludge of secondary electrolyzer It consists of a digester (5) for inflow and digestion and a dehydrator (6) for dehydrating the waste sludge discharged from the digester,
The primary electrolytic bath 3 is provided with an electrode 3-1 having a structure in which a plate-shaped unit anode and a unit cathode are alternately arranged,
In the secondary electrolytic bath 4, the electrode 4-1 having a multi-layer matrix structure in which the unit positive electrode plates 4-2 and the unit negative electrode plates 4-3 are alternately arranged in the longitudinal and horizontal directions to form a multi-layer is formed. A solubilization and extinguishing system of organic sludge by a two-stage electrolytic method using an electrolytic device having an electrode having a multi-layered matrix structure.
The multi-layer matrix structure of claim 1 or 2, wherein the unit positive electrode plate 4-2 and the unit negative electrode plate 4-3 are made of plate, mesh or punctured holes. An organic sludge reduction and extinguishing system using a two-stage electrolytic method using an electrolytic device equipped with electrodes.
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