+86-15267462807
언어
폐수 처리의 필수 과정은 수역과 공중 보건을 보호하면서 중요한 부산물 인 폐수 슬러지를 항상 생성합니다. 종종 폐기물로 간주되는 슬러지는 실제로 신중한 관리 및 치료가 필요한 유기 및 무기 물질의 복잡한 혼합물입니다. 적절한 취급을 무시하면 심각한 환경 오염,,,,, 공중 보건 위험 및 폐수 처리장의 비효율적 인 작동이 발생할 수 있습니다. 이 포괄적 인 가이드는 폐수 슬러지의 복잡성을 탐구하여 그 특성, 치료에 사용 된 다양한 프로세스 및 기술, 효과적인 폐기 방법 및 재사용 및 자원 복구의 기회가 점점 커질 것입니다.
종종 단순히 "슬러지"라고하는 폐수 슬러지는 도시 및 산업 폐수 처리의 다양한 단계에서 생성 된 반 고체 잔류 물입니다. 근본적으로 액체 폐기물 스트림에서 제거 된 고체의 농축 된 현탁액입니다. 이 물질은 초기 물리 치료 중에 정착하는 일차 슬러지에서 미생물 활성에 의해 생성 된 2 차 (생물학적) 슬러지 및 고급 처리 과정의 3 차 슬러지에 이르기까지 조성이 크게 다릅니다. 그것의 일관성은 탈수 후 희석 액체 (1% 미만)에서 고상한 케이크 같은 재료 (20-30% 고체 이상)에 이르기까지 다양합니다.
폐수 슬러지의 주요 원천은 국내 하수, 상업용 폐수 및 종종 일부 산업 배출을받는 시립 폐수 처리장입니다. 이 식물 내에서 슬러지는 몇 가지 핵심 지점에서 생성됩니다.
1 차 치료 : 침전 탱크는 정착성 고체, 그릿 및 일부 유기물을 제거하여 1 차 슬러지를 형성합니다.
이차 치료 : 생물학적 과정 (활성 슬러지, 스케일링 필터와 같은)은 미생물을 사용하여 용해 된 및 콜로이드 유기물을 소비하여 이러한 미생물이 증가함에 따라 생물학적 (또는 2 차) 슬러지를 생성 한 다음 정착합니다.
3 차/고급 치료 : 사용 된 경우, 화학 응고, 여과 또는 막 기술과 같은 공정은 추가 슬러지 (예 : 화학 슬러지, 막 바이오 스포트)를 생성 할 수 있습니다.
산업 폐수 처리 : 특정 산업 (예 : 식품 가공, 펄프 및 종이, 화학 제조)은 종종 원자재 및 공정에 따라 고유 한 특성을 가진 고유 한 유형의 슬러지를 생성합니다.
폐수 슬러지의 적절한 처리는 단순히 규제 의무가 아니라 지속 가능한 환경 관리 및 공중 보건 보호의 중요한 기둥입니다. 그 중요성은 몇 가지 주요 요인에서 비롯됩니다.
볼륨 감소 : 슬러지는 처음에는 매우 물이 많습니다. 처리 프로세스는 양을 크게 줄여서 후속 처리, 운송 및 폐기가보다 관리 가능하고 비용 효율적입니다.
안정화: 원시 슬러지에는 분해 할 수있는 부패한 유기물이 포함되어있어 유해한 냄새를 생성하고 곤충과 설치류와 같은 벡터를 유치합니다. 안정화 공정은 이러한 불안정한 유기물을 더 비활성 형태로 변환하여 성가신 조건을 방지합니다.
병원체 감소 : 폐수 슬러지는 제대로 관리하지 않으면 상당한 공중 보건 위험을 초래하는 광범위한 병원성 미생물 (박테리아, 바이러스, 원생 동물, 기생충)을 보유합니다. 처리 과정, 특히 안정화는 이러한 병원체를 감소 시키거나 제거하는 것을 목표로합니다.
환경 보호 : 처리되지 않았거나 잘 처리되지 않은 슬러지는 오염 물질, 중금속 및 영양분을 토양과 물로 침출하여 생태계를 오염시키고 부영양화에 기여할 수 있습니다. 효과적인 치료는이 환경 발자국을 최소화합니다.
자원 복구 : 점점 더 많은 슬러지는 폐기물뿐만 아니라 귀중한 자원으로 인식됩니다. 치료는 에너지 (바이오 가스), 영양소 (인, 질소) 및 유리하게 재사용 될 수있는 유기 물질의 회복을 허용하여 순환 경제 접근법을 촉진 할 수 있습니다.
폐수 슬러지의 특성을 이해하는 것은 적절한 처리 기술을 선택하고 최적화하는 데 필수적입니다. 그것의 특성은 매우 가변적이며 폐수의 공급원, 사용 된 처리 과정 및 생성 이후의 시간에 의해 영향을받습니다. 이러한 특성은 물리적, 화학적, 생물학적으로 광범위하게 분류 될 수 있습니다.
슬러지의 물리적 특성은 취급, 펌핑 가능성 및 탈수 잠재력을 지시합니다.
솔리드 콘텐츠 : 이것은 아마도 가장 중요한 물리적 특성이며, 총 고형물 (TS) 또는 휘발성 고체 (VS)의 백분율로 표현됩니다. 생 슬러지는 일반적으로 0.25% ~ 5% 고형물이며, 두꺼운 슬러지는 3-10% 일 수 있으며 탈수 슬러지 케이크는 15-30% 이상에 도달 할 수 있습니다. 높은 고체 함량은 일반적으로 관리 할 물이 적을수록 더 높은 점도를 유발할 수 있습니다.
점도: 이것은 슬러지의 흐름에 대한 저항을 나타냅니다. 고 점도는 펌핑, 혼합 및 열 전달을 방해 할 수 있습니다. 고체 함량, 입자 크기 및 온도와 같은 요인은 점도에 영향을 미칩니다.
비중: 슬러지 밀도의 물의 밀도의 비율. 일반적으로 1보다 약간 큽니다. 즉, 슬러지가 물에 정착됩니다.
압축성 : 압력 하에서 슬러지 부피를 얼마나 줄일 수 있는지, 특히 탈수 공정과 관련이 있습니다.
입자 크기 분포 : 슬러지 내의 입자 크기 범위는 침전 및 여과 특성에 영향을 미칩니다.
응집 특성 : 슬러지 입자가 더 큰 플록으로 집계하는 능력은 효율적인 침전 및 탈수에 필수적입니다.
슬러지의 화학적 조성은 다양하며 유익한 사용 또는 위험한 특성의 가능성을 결정합니다.
유기물 : 슬러지의 상당 부분은 유기 화합물 (단백질, 탄수화물, 지방, 겸손한 물질)으로 구성됩니다. 휘발성 고체 (VS)로 측정 된이 성분은 소화 및 잠재적 에너지 회복과 같은 생물학적 처리 과정에 중요합니다.
영양소 : 슬러지는 주로 필수 식물 영양소가 풍부합니다 질소 (N) 그리고 인 (P) . 이들은 농업 재사용에 가치가있을 수 있지만 통제되지 않은 방출 된 경우 환경 위험 (부영양화)도 제기합니다.
궤조: 중금속 (예를 들어, 납, 카드뮴, 크롬, 구리, 아연, 니켈)은 특히 산업 방전으로 인해 슬러지에 존재할 수 있습니다. 그들의 농도는 잠재적 독성으로 인해 슬러지 처리 옵션, 특히 토지 적용을 결정하는 데 중요한 요소입니다.
PH : 슬러지의 산도 또는 알칼리도는 생물학적 처리 효율, 화학 조절 및 부식 전위에 크게 영향을 미칩니다.
알칼리성 : 혐기성 소화의 완충에 중요한 산을 중화시키는 슬러지의 용량.
염류: 다양한 무기 염 (예 : 클로라이드, 설페이트)의 농도.
신흥 오염 물질 (ECS) : 점점 커지면, 여기에는 제약, 개인 의료 제품 (PPCP), 내분비 파괴 화학 물질 (EDC), 미세 플라스틱 및 당 및 폴리 플루오로 알킬 물질 (PFA)이 포함됩니다. 종종 저농도로 존재하지만 장기 환경 및 건강 영향은 철저한 조사를 받고 있습니다.
생물학적 특성은 병원체 위험과 생물학적 치료 방법의 효능을 이해하는 데 특히 중요합니다.
미생물 활동 : 슬러지는 미생물 (박테리아, 곰팡이, 원생 동물, 바이러스), 유익한 (생물학적 치료를 수행하는 것) 및 병원성 성으로 가득 차 있습니다. 이들 미생물의 대사 활성은 분해 및 가스 생산 속도를 지시한다.
병원체 : 처리되지 않은 슬러지는 인간 및 동물 폐기물로부터 고농도의 질병을 유발하는 유기체를 함유 할 수 있습니다. 주요 병원체의 관심사는 다음과 같습니다.
박테리아: 살모넬라 , 대장균 O157 : H7, 시겔 라
바이러스 : 장 바이러스, 노로 바이러스, 간염
원생 동물문: Giardia Lamblia , cryptosporidium parvum
기생충 (기생 벌레) : Ascaris lumbricoides (라운드 벌레 계란) 효과적인 슬러지 처리 과정은 이러한 병원체를 크게 줄이거 나 제거하도록 설계되어 최종 제품을 처리하고 재사용 할 수있는 최종 제품을 안전하게 만듭니다.
일단 생성되면, 원정 폐수 슬러지는 수분 함량이 높은 수분 함량, 부패 할 수있는 특성 및 잠재적 병원체 부하로 인해 직접 처리 또는 유익한 재사용에 적합하지 않습니다. 따라서, 부피를 줄이고, 유기물을 안정화시키고, 병원체를 제거하고, 최종 배치를 준비하도록 설계된 일련의 치료 단계를 겪습니다. 이러한 과정은 광범위하게 두껍게, 안정화 및 탈수로 분류 될 수 있습니다.
두껍게하는 것은 대부분의 슬러지 처리 트레인의 초기 단계입니다. 주요 목표는 자유 수의 상당 부분을 제거하여 슬러지의 부피를 줄여 고형물 농도를 증가시키는 것입니다. 이 간단한 단계는 다운 스트림 처리 장치의 크기와 비용을 크게 줄이고 운송 비용을 낮 춥니 다. 종종 0.25% 내지 1.0% 고체의 원시 슬러지는 두껍게함으로써 3-8% 고체에 농축 될 수있다.
중력 두껍게는 가장 단순하고 가장 일반적인 방법 중 하나이며, 밀도가 높은 고체가 중력 하에서 정착시키는 자연적인 경향에 의존합니다. 슬러지는 정화기와 유사한 원형 탱크에 공급되지만 일반적으로 경사 바닥은 더 깊습니다. 느리게 움직이는 피켓 펜스 메커니즘은 침전 된 슬러지를 통합하고 갇힌 물을 부드럽게 방출하는 데 도움이됩니다. 두꺼운 슬러지는 바닥에서 꺼내고, 정화 된 상청액은 주 폐수 처리 공장으로 반환됩니다.
장점 : 낮은 에너지 소비, 간단한 운영, 상대적으로 낮은 자본 비용.
단점 : 잘 관리되지 않으면 냄새에 취약한 대형 발자국이 필요하며, 효율성은 슬러지 특성에 의해 제한 될 수 있습니다.
DAF는 특히 중력에 의해 잘 정착되지 않는 가벼운 생물학적 슬러지 (폐기물 활성 슬러지)에 특히 효과적입니다. DAF에서, 공기는 정화 된 폐수의 가압 재활용 스트림에 용해된다. 이 스트림이 대기압에서 부유 탱크로 방출 될 때, 미세한 기포는 핵 생성되어 슬러지 입자에 부착되어 효과적인 밀도를 줄이고 표면으로 떠 다니게한다. 그런 다음 스키밍 메커니즘은 두껍게 된 슬러지 담요를 제거하고 정화 된 물은 바닥을 빠져 나갑니다.
장점 : 광 슬러지에 효율적으로 특정 슬러지 유형의 중력 두껍게보다 높은 고체 농도를 생성하여 냄새 제어에 좋습니다.
단점 : 더 높은 에너지 소비 (공기 압축의 경우), 더 복잡한 작동, 특정 화학 간섭에 민감합니다.
로터리 드럼 두껍게 (RDT)는 회전하고 미세한 화면 드럼을 사용하는 작고 기계적인 장치입니다. 중합체는 전형적으로 응집을 촉진하기 위해 들어오는 슬러지에 첨가된다. 조절 된 슬러지가 회전 드럼으로 들어가면 스크린을 통해 자유 수가 배출되어 두꺼운 슬러지가 내부에 남겨 둡니다. 내부 배플 또는 스크류 메커니즘은 두꺼운 슬러지를 방전 끝을 향해 움직입니다.
장점 : 중력 증점제보다 더 작은 발자국, 다양한 슬러지 유형에 적합하며 비교적 자동.
단점 : 중합체 첨가 (진행중인 화학 비용)가 필요하고 기계 성분에는 유지 보수가 필요합니다.
슬러지 안정화는 슬러지의 휘발성 유기 함량을 줄여서 파화 (악취 생산)를 최소화하고 병원체 수준을 줄이며 탈수 특성을 향상시키는 것을 목표로합니다. 안정화 된 슬러지는 취급 및 폐기를 위해 더 안전합니다.
혐기성 소화는 산소가 없을 때 미생물이 유기물을 분해하는 생물학적 과정입니다. 15-30 일 (기존의 단일 단계의 경우)에 걸쳐 밀봉 된 가열 탱크 (다이제스터)에서 발생합니다. 1 차 생성물은 안정화 된 슬러지 (소화위) 및 바이오 가스, 주로 메탄 (60-70%) 및 이산화탄소 (30-40%)의 귀중한 혼합물입니다. 메탄은 재생 가능한 에너지 원으로 포획되어 사용될 수 있습니다 (예 : 소화기 가열, 전기 생성).
장점 : 재생 에너지 (바이오 가스), 상당한 병원체 감소, 우수한 안정화, 슬러지 부피를 감소시키고 영양소가 풍부한 소화위를 생성합니다.
단점 : 엄격한 공정 제어 (온도, pH), 긴 체류 시간, 독성 물질에 민감한 초기 자본 비용이 높을 수 있습니다.
호기성 소화는 활성화 된 슬러지 공정과 유사한 생물학적 과정이지만 개방 또는 덮은 탱크에서 확장 된 통기를 위해 설계되었습니다. 호기성 미생물은 산소의 존재 하에서 유기물을 분해하여 휘발성 고형물을 소비하고 병원체 수를 감소시킨다. 호 열성 호기성 소화 (고온에서)는 더 빠른 속도와 더 나은 병원체 파괴를 제공 할 수 있지만 일반적으로 주변 온도에서 작동합니다.
장점 : 혐기성 소화, 소규모 식물의 자본 비용, 좋은 안정화 및 냄새 제어보다 더 간단합니다.
단점 : 폭기에 대한 고 에너지 소비, 에너지 회복 없음, 혐기성 소화와 비교하여 휘발성 고체 감소, 더 큰 발자국.
석회 안정화는 슬러지에 Quicklime (산화 칼슘) 또는 수화 된 석회 (수산화 칼슘)를 첨가하여 pH를 12로 높이는 것을 포함한다. 이 높은 pH 환경은 대부분의 미생물에 적대적이며, 병원체 수준을 상당히 감소시키고 푸팅 박테리아의 활성을 억제합니다. 높은 pH는 또한 중금속에 결합하고 탈수 특성을 향상시킵니다.
장점 : 효과적인 병원체 파괴, 구현하기 간단하고 자본 비용이 상대적으로 낮 으면 탈수성이 향상됩니다.
단점 : 석회 첨가, 석회의 지속적인 비용, 스케일링 및 장비 마모 가능성으로 인한 슬러지 부피 및 중량의 현저한 증가는 신중한 pH 제어가 필요합니다.
퇴비화는 유기 슬러지가 벌크 제 (예 : 목재 칩, 톱밥, 빨대)와 혼합되어 공기 순환에 대한 다공성을 보장하는 호기성 생물학적 과정입니다. 미생물은 제어 된 조건 (온도, 수분, 폭기) 하에서 유기물을 분해하여 혼합물을 안정적인 umus와 같은 물질로 변형시킵니다. 퇴비화 중 발생하는 열 (열성 온도, 일반적으로 50-70 ° C)은 병원체를 파괴하는 데 효과적입니다.
장점 : 귀중한 토양 수정, 좋은 병원체 파괴, 환경 친화적 인 것을 생산합니다.
단점 : 넓은 육지 면적, 수분 및 온도의 신중한 관리, 냄새가 제대로 관리되지 않으면 악취 가능성이 필요하며, 대량 제제, 슬러지의 오염 물질에 대한 민감도가 필요합니다.
탈수는 두껍게 또는 안정화 된 슬러지의 수분 함량을 더욱 감소시키는 과정으로, 액체 또는 반 액체 상태에서 훨씬 높은 고체 함량 (일반적으로 15-35%)을 갖는 반 고체 "케이크"로 변환하는 과정이다. 이로 인해 볼륨이 크게 줄어들어 슬러지가 운송, 저장 및 폐기하기에 더 쉽고 경제적입니다. 화학 컨디셔닝 (예 : 중합체 첨가)은 종종 탈수 전에 응집 및 방출 된 물을 방출하기 전에 사용됩니다.
벨트 필터 프레스는 기계적 압력을 사용하여 슬러지에서 물을 짜냅니다. 조절 된 슬러지는 일련의 롤러를 통과하는 2 개의 다공성 필터 벨트 사이에 도입됩니다. 벨트가 수렴하고 롤러에 의해 압박되면 벨트를 통해 물이 강제되고 슬러지 케이크가 형성되고 배출됩니다.
장점 : 연속 작동, 상대적으로 낮은 에너지 소비, 중간에서 큰 유속에 적합한 일관된 케이크를 생성합니다.
단점 : 중합체, 벨트의 정기적 인 세정은 슬러지 특성, 기계적 구성 요소의 유지에 민감 할 수 있습니다.
원심 분리기는 원심력을 사용하여 액체로부터 고체를 분리한다. 조절 된 슬러지는 빠르게 회전하는 그릇에 공급되는데, 여기서 밀도가 높은 고체는 주변에 던져져 그릇 벽에 압축되며 가벼운 액체 (센트라물)는 오버플로됩니다. 나사 컨베이어는 일반적으로 탈수 고체를 콘센트로 이동시킵니다.
장점 : 소형 풋 프린트, 고 솔리드 복구, 자동화 된 작동, 슬러지 품질의 변화에 비교적 둔감합니다.
단점 : 고 에너지 소비는 시끄럽고 내부 구성 요소에서 높은 마모, 중합체가 필요할 수 있습니다.
플레이트 및 프레임 필터 프레스는 압력 여과를 사용하는 배치 탈수 장치입니다. 슬러지는 필터 천으로 덮인 일련의 오목한 플레이트에 의해 형성된 챔버로 펌핑됩니다. 압력이 쌓이면 물은 필터 천을 통해 강제로 강제되며 고체는 유지되어 챔버 내에 케이크를 형성합니다. 챔버가 가득 차면 프레스가 열리고 단단한 케이크가 떨어집니다.
장점 : 매우 건조한 슬러지 케이크 (종종 30-50% 고형물)를 생산하며, 이는 어렵 기가 어려운 슬러지, 여과 성질에 적합합니다.
단점 : 배치 운영 (연속적이 아닌)은 운영 및 청소를 위해 더 많은 노동이 필요하며, 자본 비용이 높을수록 필터 천의 눈을 멀게하기 쉽습니다.
슬러지 건조 베드는 가장 오래되고 가장 간단한 탈수 방법 중 하나이며 자연적인 증발 및 여과에 의존합니다. 슬러지는 얇은 층에 모래의 침대에 적용되고 자갈이 언더 드레인으로 적용됩니다. 물은 표면으로부터 증발하고, 여과물은 모래를 통해 여과하고 언더 드레인에 의해 수집된다. 건조 침대는 일반적으로 발견되지 않지만 비를 보호하기 위해 덮을 수 있습니다.
장점 : 낮은 에너지 소비, 간단한 운영, 매우 낮은 운영 비용은 매우 건조한 케이크를 생성합니다.
단점 : 날씨에 따른 넓은 육지 면적이 필요하며 악취를 생성하고 벡터를 끌어들일 수 있으며, 케이크 제거에 대한 노동 집약적, 긴 건조 시간 (몇 주에서 몇 달)이 필요합니다.
기존의 슬러지 처리 프로세스가 효과적이지만 지속적인 연구 개발은 향상된 성능, 더 큰 자원 회복 및 개선 된 환경 결과를 제공하는 고급 기술로 이어졌으며, 종종 슬러지 볼륨 감소 또는 오염 물질 파괴와 같은 문제를보다 효과적으로 해결합니다. 이러한 기술은 일반적으로 복잡한 유기물을 더욱 분류하거나 병원체 하중을 줄이거 나 슬러지 내에서 에너지 및 영양 전위를 잠금 해제하는 것을 목표로합니다.
열 가수 분해 (Th)는 혐기성 소화와 함께 자주 사용되는 전처리 단계입니다. 짧은 기간 동안 압력 하에서 고온 (일반적으로 150-180 ° C)으로 가열 된 슬러지를 포함하고 빠른 감압이 포함됩니다. 이 과정은 미생물 및 기타 유기물의 세포벽을 분해하여 슬러지를 효과적으로 "액화"합니다.
기구: 고온 및 압력 파열 미생물 세포와 복잡한 유기 중합체를 더 간단한 가용성 화합물로 가수 분해합니다.
이익:
개선 된 혐기성 소화 : 가수 분해 된 슬러지는 훨씬 더 생분해 성이어서 소화 속도가 빨라지고 바이오 가스 생산이 현저히 높아집니다 (종종 20-50% 더 많은 메탄).
강화 된 탈수성 : 처리 된 슬러지는 일반적으로 더 높은 케이크 고체 (예 : 25-35% 이상)를 달성합니다.
병원체 파괴 : 고온은 병원체를 효과적으로 파괴하여 고도로 소독 화 된 제품을 생성합니다.
슬러지 볼륨 감소 : 탈수성이 높을수록 직접 폐기를 위해 슬러지 부피가 줄어 듭니다.
단점 : 난방, 특수 장비, 운영 복잡성 증가를위한 고 에너지 입력.
AOP는 주로 반응성이 높은 자유 라디칼, 주로 하이드 록실 라디칼을 생성하는 화학적 처리 공정입니다. 오), 물과 슬러지에서 광범위한 유기 오염 물질을 산화시키고 분해합니다. 액체 스트림에보다 일반적으로 적용되는 반면 슬러지에 대한 적용은 특정 문제에 대한 견인력을 얻고 있습니다.
기구: 예는 오존 화, 과산화수소를 갖는 UV 광 또는 펜턴의 시약 (철 촉매를 갖는 과산화수소)을 포함한다. 이러한 과정은 유기 분자를 비 선택적으로 파괴하는 강력한 산화제를 만듭니다.
슬러지의 응용 프로그램 :
오염 물질 파괴 : 지속적인 유기 오염 물질 (POPS), 제약, 살충제 및 기존의 생물학적 치료에 내성이있는 기타 신흥 오염 물질을 분해하는 데 효과적입니다.
슬러지 가용화 : 유기물을 가용화하고 잠재적으로 다운 스트림 생물학적 과정 또는 탈수성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
냄새 제어 : 냄새 유발 화합물을 산화시킬 수 있습니다.
단점 : 부산물 형성의 잠재력, 높은 운영 비용 (시약 소비, UV 에너지)은 종종 화학 물질의 특수 처리가 필요합니다.
MBR은 주로 액체 폐수 처리에서 고품질 폐수 생산으로 알려져 있지만 슬러지 관리에도 영향을 미칩니다. MBRS는 막 (마이크로 필트레이션 또는 한외 여과)을 활성 슬러지와 통합함으로써, MLSS (Mixed Liquor Spected Solids) 농도에서 작동하며 더 긴 슬러지 유지 시간 (SRT)을 달성 할 수있다.
기구: 막은 처리 된 물에서 물리적으로 고체를 분리하여 생물 반응기에서 매우 높은 바이오 매스 농도를 허용합니다. 생물 반응기의 연장 된 SRT는 미생물이 내인성 호흡을 겪게 할 수있게한다.
슬러지의 이점 :
슬러지 생산 감소 : 확장 된 SRT는 기존의 활성화 된 슬러지 시스템에 비해 초과 슬러지 생산량을 상당히 낮 춥니 다 (종종 30-50% 적은).
고품질 폐수 : 슬러지 혜택은 직접적으로 이점이 아니지만 전반적으로 MBR 기술의 주요 장점입니다.
단점 : 더 높은 자본 및 운영 비용 (막 대체, 폭기 및 여과 에너지), 막 오염 가능성.
이들은 제어 환경에서 고온에서 탈수 또는 건조 슬러지를 처리하여 에너지가 풍부한 제품과 단단한 잔류 물을 생산하는 열 화학적 전환 기술입니다. 그들은 슬러지 부피를 크게 줄이고 에너지를 회복하는 능력으로 유망한 것으로 간주됩니다.
열분해는 일반적으로 300-900 ℃ 범위의 온도에 산소가없는 상태에서 가열 슬러지를 포함한다.
제품: 이 프로세스는 세 가지 주요 제품을 산출합니다.
바이오 오일 (열분해 오일) : 에너지 함량이 높은 액체 연료.
Syngas : 가연성 가스 (주로 CO, H2, CH4).
바이오 숯 : 토양 수정 또는 흡착제로서 잠재적으로 사용할 수있는 탄소가 풍부한 고체 잔류 물.
이익: 상당한 부피 감소, 귀중한 에너지 제품 생산, 바이오 숯에서의 영양 회수 가능성.
단점 : 슬러지의 상당한 사전 건조, 제품 정제의 복잡성, 제대로 제어되지 않으면 유해한 배출 가능성이 필요합니다.
가스화는 제한된 양의 산소 (완전 연소에 불충분 함)로 슬러지를 고온 (700-1400 ° C)으로 가열하는 부분 산화 공정입니다.
제품: 주요 제품은입니다 syngas (합성 가스), 주로 일산화탄소, 수소 및 메탄으로 구성된 연료 가스. 이 Syngas는 전기 또는 열을 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 고체 재 잔류 물도 생성된다.
이익: 높은 에너지 회복 효율성, 직접 연소보다 깨끗한 연료 가스를 생성하고, 상당한 부피 감소는 다양한 유기 폐기물을 처리 할 수 있습니다.
단점 : 엄격한 가스 세정, 공급 원료 특성에 대한 민감도, 높은 작동 온도가 필요합니다.
다양한 처리 과정 (두껍게, 안정화, 탈수)을 겪은 후, 이제 바이오 솔리드라고하는 결과 슬러지는 (유익한 사용을위한 특정 품질 기준을 충족하는 경우) 안전하고 책임감있게 폐기하거나 유익하게 재사용해야합니다. 역사적으로 폐기는 주요 관심사 였지만 점점 더 재사용은 우선 순위가 지정됩니다. 그러나 여러 가지 이유로 폐기는 전 세계 슬러지 관리 전략의 중요한 부분으로 남아 있습니다. 가장 일반적인 처분 방법에는 토지 적용 (유익한 재사용 형태), 매립 및 소각이 포함됩니다.
토지 적용은 특정 품질 표준을 충족하는 처리 된 시립 슬러지에 매우 선호되는 방법으로 토양 수정 또는 비료로 유익하게 사용될 수 있습니다. 슬러지가 엄격한 병원체 감소 및 중금속 한계를 충족하도록 처리되면 종종 "바이오 솔리드"라고합니다.
기구: 안정화되고 탈수 된 바이오 솔리드는 농지, 방해 된 토지 (예 : 광산 교정지), 산림 또는 전용 토지 응용 부지에 적용됩니다. 액체, 케이크 또는 세분화 된 형태로 적용될 수 있으며 일반적으로 표면에 퍼지거나 토양에 주입됩니다.
이익:
영양소 사이클링 : 바이오 솔리드는 필수 식물 영양소 (질소, 인, 유기 탄소)가 풍부하여 합성 비료의 필요성을 줄입니다.
토양 개선 : 바이오 솔리드의 유기물은 토양 구조, 물 보유 및 미생물 활동을 향상시킵니다.
자원 복구 : "폐기물"제품을 순환 경제 원칙과 일치하는 귀중한 자원으로 바꿉니다.
비용 효율성 : 특히 지역 수요가 존재하는 경우 다른 처분 방법보다 더 경제적 일 수 있습니다.
고려 사항 및 규정 :
병원체 감소 : 엄격한 규정 (예 : 미국에서 EPA의 40 CFR Part 503)은 의도 된 사용에 기초하여 병원체 감소 수준 (클래스 A 또는 클래스 B 바이오 솔리드)을 지시합니다.
중금속 제한 : 토양의 축적과 작물에 의한 잠재적 흡수를 방지하기 위해 중금속 농도에 대한 한계가 설정됩니다.
신청율 : 농작물은 작물 영양소 요구와 일치하고 영양소 유출 또는 지하수 오염을 예방하도록 제어됩니다.
공개 수락 : 슬러지에 대한 역사적 관심사 (종종 오해)로 인해 대중의 인식과 수용은 도전이 될 수 있습니다.
신흥 오염 물질 : 바이오 솔리드에서 신흥 오염 물질 (예 : PFA)의 존재는 규제 및 과학적 관심사의 진화하는 영역입니다.
매립은 설계된 위생 매립지에 탈수 슬러지를 퇴적하는 것이 포함됩니다. 종종 폴백 옵션이거나 유익한 재사용 기준을 충족하지 않는 슬러지에 사용되지만 전 세계적으로 슬러지 처리의 상당 부분을 나타냅니다.
기구: 탈수 슬러지 케이크는 허용 매립지로 운송되어 지정된 세포에 배치됩니다. 현대적인 위생 매립지는 라이너, 침출수 수집 시스템 및 종종 가스 수집 시스템으로 설계되어 환경 영향을 최소화합니다.
이익:
비교적 단순 : 탈수가되면 매립은 운영 관점에서 간단한 처분 방법입니다.
볼륨 감소 : 탈수는 액체 슬러지에 비해 매립 공간이 필요한 부피를 크게 줄입니다.
유연성: 오염 물질 수준이 높을수록 광범위한 슬러지 특성을 수용 할 수 있습니다 (특수 취급 또는 전용 매립지가 필요할 수 있지만).
단점 :
자원 상실 : 에너지 나 영양소의 회복이 없습니다.
토지 사용 : 매립지에는 상당한 토지 면적이 필요합니다.
장기 환경 위험 : 침출수 생성 (오염 지하수) 및 매립 가스 (유력한 온실 가스 인 메탄) 배출 가능성, 지속적인 모니터링 및 관리가 필요합니다.
비용 상승 : 매립지 기울기 수수료는 지속적으로 증가하여 경제적으로 매력적이지 않습니다.
소각은 높은 온도 (일반적으로 750-950 ° C)에서 탈수 슬러지의 제어 연소를 포함하여 부피와 질량을 줄이고, 멸균하고, 유기물을 파괴하는 것이 포함됩니다.
기구: 슬러지는 특수 소각로 (예 : 다중 난로, 유동층, 회전 가마)에 공급됩니다. 고온은 유기 함량에 연기되어 불활성 재를 남깁니다. 때때로 생성 된 열에서 에너지를 회수 할 수 있습니다.
이익:
상당한 볼륨 감소 : 슬러지 부피를 90-95%, 질량을 60-70% 줄이고 재만 남겨 둡니다.
완전한 병원체 파괴 : 고온은 병원체의 완전히 파괴를 보장합니다.
에너지 회복 잠재력 : 증기 또는 전기를 생성하여 운영 비용을 상쇄하기 위해 열을 회수 할 수 있습니다.
오염 물질 파괴 : 대부분의 유기 오염 물질을 파괴합니다.
단점 :
높은 자본 및 운영 비용 : 소각로는 복잡하고 구축 및 운영 비용이 많이 듭니다. 에너지 소비 (탈수 및 보조 연료의 경우)는 높을 수 있습니다.
대기 배출 : 대기 오염 가능성 (미립자, NOX, SOX, 중금속, 다이옥신, 푸란)은 정교한 대기 오염 제어 시스템이 필요한 비용과 복잡성을 추가합니다.
재 처리 : 집중된 중금속이 포함되어 있고 특별한 매립이 필요한 나머지 재를 처분해야합니다.
대중 야당 : 대기 질과 배출에 대한 우려로 인해 종종 강력한 대중의 반대에 직면 해 있습니다.
현대 폐수 슬러지 관리는 "폐기"사고 방식에서 "재사용"또는 "자원 복구"패러다임으로 점점 더 변화하고 있습니다. 이 패러다임은 순환 경제의 원리와 일치하는 슬러지의 유기 및 무기 성분에서 폐기물을 최소화하고, 영양소를 밀고, 값을 추출하는 것을 목표로합니다. 효과적인 슬러지 관리는 처리 과정뿐만 아니라 처리 된 재료 (종종 바이오 고체)가 유익하게 활용 될 수있는 방법에 대한 전략적 결정도 포함됩니다.
"Biosolids"는 유익한 사용, 특히 토지 적용에 대한 연방 및 지역 규제 요건을 충족하는 처리 된 시립 폐수 슬러지에 특별히 사용되는 용어입니다. 바이오 솔리드의 관리에는 초기 치료 선택에서 분포, 저장 및 응용에 이르기까지 전체적인 접근 방식이 포함됩니다.
품질 분류 : 미국에서 EPA의 40 CFR Part 503 규정은 병원체 감소 및 벡터 인력 감소에 기초하여 바이오 솔리드를 두 가지 주요 범주로 분류합니다.
클래스 A 바이오 솔리드 : 엄격한 병원체 감소 요구 사항 (예 : 사실상 검출 가능한 병원체가 없음)을 충족시키고 상업용 비료와 유사한 최소한의 제한으로 사용할 수 있습니다. 여기에는 종종 퇴비, 열 건조 또는 열 가수 분해와 같은 공정이 포함됩니다.
클래스 B Biosolids : 덜 엄격한 병원체 감소 요구 사항을 충족하지만 여전히 병원체 수준이 감소했습니다. 그들의 사용은 공중 보건 보호를 보장하기 위해 제한된 공공 접근, 농작물 수확 제한 및 제한된 동물 방목 기간과 같은 현장 제한이 적용됩니다.
벡터 인력 감소 : 벡터 (예 : 파리, 설치류)의 바이오 솔리드에 대한 인력을 줄이는 방법도 조절되며 호기성 또는 혐기성 소화, 석회 안정화 또는 건조와 같은 공정을 포함합니다.
프로그램 관리 : 효과적인 Biosolids 관리 프로그램에는 슬러지 품질의 지속적인 모니터링, 응용 프로그램 추적, 공공 봉사 활동 및 규제 기관에 대한 준수보고가 포함됩니다.
폐수 슬러지 내의 유기 함량은 구체화 된 에너지의 중요한 공급원을 나타냅니다. 이 에너지를 사용 가능한 형태로 변환하는 기술은 지속 가능한 슬러지 관리의 주요 측면으로 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고 폐수 처리장의 운영 비용 절감을 줄입니다.
바이오 가스 생산 (혐기성 소화) : 3.2.1 절에서 논의 된 바와 같이, 혐기성 소화는 슬러지-에너지 이니셔티브의 초석입니다. 생산 된 메탄이 풍부한 바이오 가스는 다음과 같습니다.
현장에서 연소 : 결합 된 열과 전력 (CHP) 장치로 공장 자체 운영을 위해 전기와 열을 생성합니다.
바이오 메탄 (재생 가능한 천연 가스)으로 업그레이드 : 불순물 (CO2, H2S)을 제거함으로써 바이오 가스는 파이프 라인 품질의 천연 가스로 정제되어 그리드에 주입되거나 차량 연료로 사용될 수 있습니다.
열 기술 (열분해, 가스화, 에너지 회복과의 소각) :
열분해 및 가스화 (섹션 4.4) : 이러한 공정은 슬러지를 귀중한 에너지 운반체 인 바이오 오일 및/또는 신가로 변환합니다.
에너지 회복과의 소각 (섹션 5.3) : 주로 부피 감소를위한 폐기 방법이지만, 현대 소각로는 열 회수 시스템 (폐기물-에너지 식물)으로 설계하여 연소 열에서 증기 또는 전기를 생성 할 수 있습니다.
직접 연소 : 경우에 따라, 건조 된 슬러지는 산업용 보일러 또는 시멘트 가마의 다른 연료 (예 : 석탄, 바이오 매스)와 공동 연합하여 에너지를 생성 할 수 있습니다.
폐수 슬러지는 필수 식물 영양소, 특히 인 및 질소의 농축 공급원으로 유한 자원입니다. 이러한 영양소를 회복하면 환경으로의 방출을 방지하고 (부영양화를 유발할 수 있음) 합성 비료에 대한 지속 가능한 대안을 제공합니다.
인 회복 :
struvite 침전 : 가장 유망한 기술 중 하나는 혐기성 소화기 부문 (높은 인 및 질소 농도를 갖는 액체) 또는 슬러지에서 직접 직접 또는 직접 스트루 파트 (마그네슘 포스페이트, MGNH4 PO4 ⋅6H2 O)의 제어 된 침전을 포함하는 것과 관련이 있습니다. Struvite는 느린 방출 고품질 비료입니다.
재 계급 : 슬러지가 소각 된 경우, 재가 추출하고 재활용 할 수있는 농축 인이 종종 포함되어 있습니다.
질소 회복 :
암모니아 스트리핑/흡수 : 암모니아 (질소의 형태)는 액체 스트림 (예를 들어, 소화상 상청액)으로부터 벗겨 질 수 있고 일반적인 비료 인 황산 암모늄으로 회복 될 수있다.
Anammox (anaerobic 암모늄 산화) : 주로 폐수 처리 과정이지만 슬러지 처리 부사장에서 반환 된 질소 하중을 줄여 영양 관리에 간접적으로 기여합니다.
이익: 환경 오염 (부 영양)을 줄이고, 유한 인 매장량을 보존하며, 귀중한 비료 제품을 생성하며, 에너지 집약적 인 합성 비료 생산에 대한 수요를 낮 춥니 다.
영양분 함량을 넘어서, 바이오 솔리드의 유기물은 특히 열화 또는 영양소가 많은 토양에서 토양 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이것은 토지 적용의 주요 이점입니다.
토양 구조 개선 : 유기 물질은 결합제 역할을하여 토양 응집, 폭기 및 작업 성을 향상시킵니다.
수유 : 토양의 물을 유지할 수있는 능력을 높이고 관개 요구를 줄이고 가뭄 저항력을 향상시킵니다.
미생물 활동 : 유익한 토양 미생물을위한 탄소원을 제공하여 전체 토양 건강 및 영양소 순환을 향상시킵니다.
침식 제어 : 토양 구조가 향상되고 생식력이 향상되어 토양 침식을 줄일 수 있습니다.
타락한 토지의 교정 : 바이오 솔리드는 광업 토지, 오염 된 부지 또는 고도로 침식 된 지역과 같은 교란 된 부지로 다산과 식물 덮개를 복원하는 데 특히 효과적입니다.
폐수 슬러지 관리는 단순히 기술적 인 도전 일뿐 만 아니라 심하게 규제 된 활동이기도합니다. 병원체, 중금속 및 기타 오염 물질을 함유 할 수있는 잠재력으로 인해 공중 보건 및 환경을 보호하기위한 엄격한 규제가 있습니다. 이 규정은 치료 표준에서 처리 방법 및 모니터링 요구 사항에 이르기까지 모든 것을 지시합니다.
미국에서는 하수 슬러지 (Biosolids)의 사용 및 처분을 지배하는 주요 연방 규정은 다음과 같습니다. 연방 규정 (CFR) 제목 40, 503 부 - 하수 슬러지의 사용 또는 폐기 표준 , 일반적으로 "Part 503"또는 "Biosolids 규칙"으로 알려져 있습니다. 미국 환경 보호국 (EPA)에 의해 공표 된이 포괄적 인 규칙은 바이오 솔리드 품질 및 관리 관행에 대한 최소 국가 표준을 제시합니다.
목적: 파트 503의 주요 목표는 하수 슬러지가 비료로 사용되거나 폐기 될 때 공중 보건과 환경을 보호하는 것입니다.
주요 요구 사항 :
오염 물질 한계 : 인간 건강과 환경에 부작용을 방지하기 위해 10 개의 중금속 (비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 수은, 수은, 수은, 몰리브덴, 니켈, 셀레늄, 아연에 대한 수치 한계를 설정합니다. 바이오 솔리드는 이러한 "오염 물질 농도 한계"를 충족해야합니다.
병원체 감소 : 두 가지 수준의 병원체 감소를 정의합니다.
클래스 A : 사실상 완전한 병원체 불 활성화를 달성하고 최소한의 제한으로 사용할 수 있습니다. 병원체 파괴를 입증하기 위해 특정 처리 과정 (예 : 퇴비, 열 건조, 열 가수 분해) 또는 엄격한 모니터링이 필요합니다.
클래스 B : 상당한 병원체 감소를 달성하지만 여전히 검출 가능한 병원체를 함유 할 수 있습니다. 그 사용은 노출을 방지하기 위해 현장 별 관리 관행 (예 : 공공 접근, 농작물 수확, 동물 방목에 대한 제한)의 대상이됩니다.
벡터 인력 감소 : 벡터 (예 : 파리, 모기, 설치류)의 능력을 줄이기위한 조치가 필요합니다. 휘발성 고체 감소, pH 조정 (석회 안정화) 또는 건조를 포함합니다.
관리 관행 : 버퍼 영역, 현장 제한 및 작동 매개 변수를 포함한 토지 응용, 표면 처리 (모노 필) 및 소각에 대한 일반적인 요구 사항을 지정합니다.
모니터링 및 레코딩 : 규정 준수를 보장하고 감독을 허용하기 위해 바이오 솔리드 품질 (오염 물질, 병원체, 벡터 인력) 및 세심한 기록 보관을 정기적으로 모니터링합니다.
보고 : 허가 기관 (일반적으로 국가 환경 기관)에 대한 모니터링 결과 및 준수 상태보고가 필요합니다.
Part 503은 연방 층을 제공하지만 개별 주 및 지방 관할 구역은 종종 자체 규정을 구현하며 이는 연방 요구 사항보다 더 엄격 할 수 있습니다.
주 환경 기관 : 대부분의 주에는 Clean Water Act에 따라 EPA에 의해 위임되거나 독립적으로 개발 된 자체 Biosolids 프로그램이 있습니다. 이러한 주 규정은 다음과 같습니다.
규제 된 목록에 더 많은 오염 물질을 추가하십시오.
기존 오염 물질에 더 엄격한 한계를 부과합니다.
특정 용도에 대해 더 높은 수준의 병원체 감소 또는 더 엄격한 벡터 인력 감소가 필요합니다.
토지 적용에 대한 추가 버퍼 영역 또는 현장 별 조건을 지정하십시오.
바이오 솔리드 생성기, 운송업자 및 응용 프로그램에 대한 허가가 필요합니다.
현지 조례 : 도시, 카운티 또는 지역 당국은 특히 소음, 냄새, 트럭 트래픽 또는 특정 토지 이용 구역에 관한 바이오 솔리드 사용 또는 처분을 추가로 규제하는 현지 조례가있을 수 있습니다. 이들은 종종 지역 사회 문제 나 고유 한 환경 조건에 대한 응답으로 개발됩니다.
허용 : 폐수 처리 플랜트는 일반적으로 연방 및 주 요구 사항을 모두 통합하는 슬러지 처리 및 폐기 관행과 관련된 특정 조건을 포함하는 허가 (예 : 미국의 NPDE 허가)가 필요합니다.
슬러지 관리 규정은 다양한 환경 우선 순위, 공중 보건 문제 및 가용 기술을 반영하여 전 세계적으로 크게 다릅니다. 그러나 유익한 재사용을 촉진하고 환경 위험을 최소화하는 일반적인 경향이 있습니다.
유럽 연합 (EU) : EU는 하수 슬러지 (86/278/EEC)에 대한 지침을 가지고 있으며, 이는 중금속의 한계를 설정하고 농업에서 슬러지 사용을 장려하면서 토양, 식생, 동물 및 인간에 대한 피해를 방지합니다. 그런 다음 개별 회원국은이 지침을 국가 법으로, 종종 자신의보다 엄격한 표준으로 전환합니다. 미국 규정과의 주요 차이점에는 더 넓은 규제 물질 목록과 신흥 오염 물질에 대한 다양한 접근법이 포함될 수 있습니다.
캐나다: 환경 및 기후 변화 캐나다 (ECCC)는 지침 및 과학적 지원을 제공하지만, 지방 및 영토 정부는 주로 바이오 솔리드 관리를 규제하고 종종 자체 지침을 개발하고 시스템을 허용하는 책임입니다.
호주 : 주와 영토에는 자체 지침이 있으며, 종종 위험 평가 및 지역 조건에 맞게 관리되는 관리에 중점을 두어 적절한 경우 유익한 재사용을 촉진합니다.
다른 국가 : 많은 개발 도상국들은 여전히 포괄적 인 규정을 수립하고 있으며, 종종 병원체 통제를 위해 세계 보건기구 (WHO)와 같은 조직의 국제 지침에 의존하고 있습니다.
신흥 오염 물질 : 전 세계적으로, 규제 기관은 슬러지 및 바이오 솔리드에서 새로운 지침과 한계가있는 신흥 오염 물질 (예 : PFA, 미세간, 제약)을 모니터링하고 관리하는 방법과 점점 더 어려워지고 있습니다.
폐수 슬러지 관리는 크게 발전했지만 환경 문제, 규제 교대, 기술 혁신 및 사회적 요구에 의해 계속되는 복잡한 과제에 직면하고 있습니다. 이러한 과제를 해결하는 것은보다 지속 가능하고 자원 효율적인 슬러지 관리 관행을 개발하는 데 중요합니다.
가장 시급하고 진화하는 도전 중 하나는 폐수 슬러지에서 "신흥 오염 물질"(ECS)의 존재와 관리입니다. 이들은 정기적으로 모니터링되지 않지만 생태 학적 또는 인간 건강 영향을 유발할 가능성이있는 합성 또는 자연적으로 발생하는 화학 물질 및 미생물입니다.
EC 유형 :
당 및 폴리 플루오로 알킬 물질 (PFAS) : 종종 "Forever Chemicals"라고 불리는 이들은 매우 끈기 있고 생체 축적이며 독성입니다. 그들은 많은 소비자 제품 및 산업 공정에서 발견되며 슬러지에 축적 될 수 있으며 토지 응용 및 기타 처리 방법에 대한 상당한 우려를 제기합니다. 바이오 솔리드의 PFA에 대한 규제 한계는 전 세계적으로 빠르게 개발되고 구현되고 있습니다.
제약 및 개인 의료 제품 (PPCPS) : 약물의 잔류 물 (예 : 항생제, 호르몬, 항우울제) 및 로션, 비누 및 향기와 같은 제품은 종종 기존의 폐수 처리를 통과하여 슬러지에 집중합니다. 종종 미량 금액이지만, 잠재적 인 장기 생태 학적 영향은 조사 중입니다.
미세 플라스틱 : 섬유, 개인 관리 제품 및 산업 공정에서 비롯된 작은 플라스틱 입자 (5mm 미만)는 폐수에서 점점 더 많이 발견되며 슬러지에 축적 될 수 있으며, 특히 토지 적용 바이오 솔리드에서 환경 운명에 대한 우려를 높입니다.
내분비 파괴 화학 물질 (EDC) : 특정 살충제, 산업 화학 물질 및 호르몬과 같은 내분비 시스템을 방해하는 화합물도 존재할 수 있습니다.
도전 과제 : EC를 탐지하고 정량화하는 것은 복잡하고 비싸다. 기존의 치료에 의한 그들의 제거는 종종 불완전하며, 토양 건강, 작물 흡수 및 지하수에 대한 장기적인 영향은 적극적인 연구 및 규제 불확실성 영역으로 남아 있습니다.
탈수의 상당한 발전에도 불구하고, 생성 된 슬러지의 양은 폐수 처리장의 주요 물류 및 경제적 부담으로 남아 있습니다. 이 책을 더 줄이는 것은 폐기 비용 상승, 매립지 공간 제한 및 환경 문제로 인해 지속적인 목표입니다.
고급 탈수 : 전기 산증, 음향 파 또는 고급 화학 컨디셔닝을 사용하는 것을 포함하여 새로운 탈수 기술에 대한 지속적인 연구는 더 높은 케이크 고체 함량 (예 : 35-40%이상)을 달성하는 것을 목표로합니다.
부피 감소를위한 열 처리 : 열 가수 분해 (소화 사전 치료) 또는 심지어 직접 열 건조 (탈수 침대를 넘어서)와 같은 공정은 최종 처리 또는 에너지 회복 전에 슬러지의 질량 및 부피를 크게 줄이기 위해 점점 더 채택되고 있습니다. 초 임계 물 산화는 완전한 파괴 및 부피 감소를위한 또 다른 새로운 기술입니다.
폐수 처리의 프로세스 최적화 : 주요 폐수 처리 프로세스 자체 (예 : 앞에서 논의 된 바와 같이 MBR을 통해 또는 최소한의 슬러지 생산 활성화 슬러지 시스템을 구현함으로써)를 최적화하면 슬러지 생성이 적을 수 있습니다.
생물학적 최소화 : 폐수 처리 중에 바이오 매스 수율을 줄이기 위해 새로운 미생물 경로 또는 박테리아의 유전자 변형에 대한 연구는 미래의 용액을 제공 할 수 있습니다.
슬러지 처리의 미래는 지속 가능성과 순환 경제 원칙에 대한 광범위한 추진과 관련이 없습니다. 여기에는 환경 발자국을 최소화하면서 자원 복구를 극대화하는 것이 포함됩니다.
폐기물에서 자원으로 전환 : 인식의 근본적인 변화는 단순한 폐기물이 아닌 귀중한 자원으로 슬러지를 보는 것이 혁신을 계속 이끌 것입니다.
통합 자원 복구 시설 : 미래의 폐수 처리장은 물을 처리 할뿐만 아니라 에너지 생성 (바이오 가스, 열), 영양 회수 (스트루이트, 질소 제품) 및 바이오 기반 재료의 생산을위한 허브가되는 "수자원 회수 시설"으로 구상됩니다.
분산 처리 : 소규모 지역 사회 또는 특정 산업 응용 분야의 경우, 분산 슬러지 처리 솔루션은 견인력을 얻어 운송 비용을 줄이고 현지화 된 재사용을 허용 할 수 있습니다.
탄소 중립/순 제로 : 처리장은 탄소 중성 또는 심지어 탄소 양성이되는 것을 목표로하며, 바이오 숯에서의 향상된 바이오 가스 생산, 에너지 효율 개선 및 잠재적으로 탄소 격리에 의해 주도됩니다.
디지털화 및 AI : 인공 지능 (AI), 머신 러닝 및 고급 센서 기술의 적용은 슬러지 처리에서 실시간 프로세스 최적화, 예측 유지 보수 및보다 효율적인 리소스 복구를 가능하게합니다.
공개 참여 및 수용 : 바이오 솔리드 및 고급 슬러지 기술에 관한 대중의 신뢰와 이해를 구축하는 것은 지속 가능한 관행, 특히 토지 응용 및 기타 재사용 옵션의 성공적인 구현에 중요 할 것입니다.
실제 사례를 검토하면 슬러지 처리 기술과 혁신적인 재사용 전략의 성공적인 구현에 대한 귀중한 통찰력이 제공됩니다. 이 사례 연구는 논의 된 원칙의 실제 적용을 강조하고 고급 슬러지 관리의 실질적인 이점을 보여줍니다.
위치: 유럽의 주요 대도시 폐수 처리장. 도전: 에너지 비용, 상당한 슬러지 양, 온실 가스 배출을 줄이기위한 압력 증가. 전통적인 혐기성 소화는 식물 에너지 수요를 충족시키기 위해 불충분 한 바이오 가스를 생산하고 있었고, 탈수 슬러지는 여전히 상당한 처분이 필요했습니다. 해결책: 공장은 a 열 가수 분해 (Th) 전처리 기존의 혐기성 바이오 스터의 상류. 원시 슬러지는 이제 열적으로 가수 분해되어 복잡한 유기물을 분해합니다. 이 처리 된 슬러지는 혐기성 소화조에 공급됩니다. 결과:
바이오 가스 생산이 크게 증가했습니다. 바이오 가스 수율은 30% 이상 증가하여 공장이 결합 된 열과 전력 (CHP) 장치를 통해 자체 전기와 열의 거의 100%를 생성하여 외부 에너지 원에 대한 의존도를 크게 줄이고 에너지 자급 자족을 달성 할 수 있습니다.
강화 된 탈수성 : Th- 처리 된 소화수는 더 효율적으로 탈수되어 케이크 고형물 함량을 몇 퍼센트 포인트 (예 : 20% 내지 28-30%) 증가시켰다. 이로 인해 탈수 슬러지의 양이 상당히 감소하여 운송 및 폐기 비용이 20%이상 낮아졌습니다.
개선 된 바이오 솔리드 품질 : 고온 열 가수 분해는 병원체를 효과적으로 파괴하여 무제한 토지 적용에 적합한 동등한 바이오 솔리드를 생성하여 유익한 재사용 기회를 향상시킵니다. 주요 테이크 아웃 : 열 가수 분해와 같은 고급 전처리 기술을 통합하면 기존 폐수 공장을 자급 자족 에너지 생산 업체로 변환하여 운영 비용과 환경 발자국을 크게 줄일 수 있습니다.
위치: 북미의 진보적 인 도시 폐수 처리 시설. 도전: 이 공장은 소화조 부두에서 높은 인 농도를 다루고 파이프와 장비의 스트루이트 스케일링을 초래했으며 슬러지의 유익한 재사용을 극대화하면서 전체 부피를 줄이고 싶었습니다. 해결책: 시설이 설치되었습니다 Struvite 복구 시스템 이는 혐기성 소화기 상청액으로부터 인과 암모니아를 침전시킨다. 동시에, 그들은 최대 휘발성 고체 감소를 위해 호기성 소화 공정을 최적화하고 탈수 케이크의 열 건조를위한 옵션을 탐색했습니다. 결과:
인 회복 : 농업 시장에 판매 된 고순도 스트루 파트 비료를 성공적으로 회수하여 수익원을 제공하고 플랜트 인프라 내에서 스케일링 문제를 완화했습니다.
슬러지 볼륨 감소 : 액체 스트림 (때로는 탈수를 방해 할 수 있음)으로부터 최적화 된 소화와 인을 제거함으로써, 최종 탈수 슬러지의 전체 부피가 추가로 감소되었다.
강화 된 바이오 솔리드 제품 : 결과 바이오 솔리드는 품질이 더 일관성이 있고 잔류 영양소가 풍부하여 지역 토지 응용 프로그램에 매우 바람직합니다. 주요 테이크 아웃 : 영양 회복 기술을 통합하면 운영 문제 (스케일링과 같은)를 해결할뿐만 아니라 귀중한 제품을 생성하고 수익원을 다양 화하고 지속 가능한 농업을 지원합니다.
위치: 이전 광업 사이트와 여러 지역의 산업 토지. 도전: 광대 한 토지, 특히 역사적 채굴 활동에 영향을받는 지역에는 종종 표토가없고, 심한 산성, 중금속으로 오염되며, 식생을 지원할 수 없습니다. 해결책: 특별히 처리 된 바이오 솔리드 (엄격한 클래스 A 또는 클래스 B 기준을 충족 함)는 토양 수정으로 이러한 열화 된 토지에 적용됩니다. 종종 그들은 목재 폐기물이나 퇴비와 같은 다른 재료와 혼합됩니다. 바이오 솔리드의 유기물, 영양소 및 완충 용량은 산도를 중화시키고, 중금속을 고정 시키며, 토양 비옥도를 회복시키는 데 도움이됩니다. 결과:
성공적인 재 형성 : 불모의 풍경이 잔디, 관목 및 나무로 성공적으로 되돌아 가면 침식을 예방하고 지역 생태계를 개선합니다.
생태 복원 : 복원 된 식생은 야생 동물을위한 서식지를 제공하고 오염 물질의 유출 및 침출을 줄임으로써 수질을 향상시킵니다.
지속 가능한 폐기물 관리 : 매립지에 갈 수있는 대량의 바이오 고체에 대한 건설적이고 환경 적으로 유익한 콘센트를 제공합니다. 주요 테이크 아웃 : Biosolids는 대규모 환경 복원 및 토지 교정을위한 강력하고 비용 효율적인 도구를 제공하여 폐기물을 생태계 복구의 중요한 구성 요소로 전환합니다.
위치: 도시 차량 (예 : 버스, 위생 트럭)이있는 시립 폐수 처리장. 도전: 이 도시는 차량 연료와 관련된 탄소 발자국과 운영 비용을 줄이려고 노력했으며 폐수 처리장에서 생산 된 바이오 가스의 가치를 극대화하고자했습니다. 해결책: 이 식물은 혐기성 소화 시스템을 업그레이드하여 생 바이오 가스로부터 고순도 바이오 메탄 (재생 가능한 천연 가스, RNG)을 생산했습니다. 여기에는 이산화탄소, 황화수소 및 기타 불순물을 제거하는 것이 포함되었습니다. 그런 다음 연료 스테이션이 현장에서 설치되어 도시의 천연 가스 구동 차량이 포획 된 바이오 메탄과 직접 급유 할 수 있습니다. 결과:
연료 비용 절감 : 이 도시는 자체 차량 연료를 생산하여 연료 비용을 크게 줄였습니다.
온실 가스 배출량 : 화석 천연 가스 또는 디젤 대신 바이오 메탄 (재생 가능한 연료)을 사용하면 도시의 운송 관련 온실 가스 배출량이 크게 낮아졌습니다.
원형 경제 모델 : 폐수의 에너지가 시립 운영에 직접 기여하여 실제로 원형 경제의 주요 사례를 보여주는 폐쇄 루프 시스템을 시연했습니다. 주요 테이크 아웃 : 바이오 가스를 차량 연료로 업그레이드하는 것은 재생 가능 에너지 원을 활용하고 상당한 탄소 감소를 달성하며 지방 자치 단체에 경제적 이점을 창출하는 혁신적인 방법입니다.
폐수 처리의 피할 수없는 부산물 인 폐수 슬러지는 중대한 관리 문제를 제기하지만 상당한 기회를 제시합니다. 이 포괄적 인 가이드는 그 세대에서 최종 처분 및 유익한 재사용으로 슬러지의 여정을 탐구했습니다. 우리는 슬러지의 다양한 물리적, 화학적 및 생물학적 특성을 이해하는 것이 적절한 치료 경로를 선택하는 것의 기초라는 것을 보았습니다.
슬러지 관리의 핵심은 일련의 상호 연결된 프로세스에 있습니다.
농화 양을 줄이면 후속 단계가 더 효율적입니다.
안정화 병원체를 제거하고 유기물이 불활성을 렌더링하여 성가신 조건을 방지합니다.
탈수 수분 함량을 더욱 줄이고 비용 효율적인 운송, 폐기 또는 재사용을위한 슬러지를 준비합니다.
이 기존의 방법을 넘어서 고급 기술 열 가수 분해, 고급 산화 공정 및 열 화학적 전환 (열분해, 가스화)과 마찬가지로 경계를 밀어 내고 병원체 파괴, 우수한 부피 감소 및 더 큰 에너지 회수를 제공합니다.
역사적으로, 처분 매립 또는 소각을 통해 흔한 일 이었지만 규제 압력과 환경 의식은 강력한 변화를 주도하고 있습니다. 유익한 재사용 . 바이오 솔리드의 토지 적용 , 회복 에너지 (바이오 가스) 및 귀중한 추출 영양소 (인, 질소) 슬러지를 폐기물에서 자원으로 전환하고 있습니다. 이 변화는 엄격하게 뒷받침됩니다 규제 프레임 워크 공중 보건 및 환경 보호를 보장하는 EPA의 40 CFR Part 503과 같은.
이러한 발전에도 불구하고, 분야는 계속되고 있습니다 도전 특히 PFA 및 미세 유전자와 같은 새로운 오염 물질과 관련이 있으며 슬러지 부피를 더욱 줄이기위한 혁신적인 솔루션이 지속적으로 필요합니다.
폐수 슬러지 처리의 궤적은 분명합니다. 지속 가능성, 자원 복구 및 혁신.
우리는이 진화를 형성하는 몇 가지 주요 트렌드를 기대할 수 있습니다.
통합 리소스 복구 허브 : 폐수 처리장은 에너지 중립적이거나 에너지 양성 인 "수자원 회수 시설"(WRRFS)으로 점점 더 진화 할 것이며, 단순히 폐기물을 처리하기보다는 소중한 자원을 적극적으로 생산할 것입니다. 여기에는 바이오 가스 생산을 극대화하고 효율적인 영양소 회복 및 생물 기반 제품의 생성까지도 포함됩니다.
고급 오염 물질 제어 : 신흥 오염 물질에 대한 이해가 증가함에 따라 슬러지에서 이러한 물질을 효과적으로 제거하거나 파괴 할 수있는 고급 처리 기술에 대한 수요도 모든 재사용 경로의 안전성을 보장 할 것입니다. 규제 프레임 워크는 이러한 새로운 도전에 계속 적응할 것입니다.
데이터 중심 최적화 : 디지털화, 인공 지능 (AI) 및 기계 학습의 광범위한 채택은 최적화되고 자동화 된 슬러지 처리 프로세스로 이어질 것입니다. 이는 효율성을 향상시키고 운영 비용을 줄이며 최종 바이오 솔리드의 일관성과 품질을 향상시킵니다.
순환 경제 원칙 : 루프를 폐쇄하고 폐기물을 최소화하며 귀중한 자원 (에너지, 영양소, 유기물)을 경제에 반환하는 데 중점을 둘 것입니다. 여기에는 전통적인 농업용 이외의 바이오 솔리드 및 바이오 숯을위한 새로운 응용 프로그램을 탐색하는 것이 포함됩니다.
공개 참여 : 더 큰 투명성과 공공 교육은 특히 토지 응용 프로그램에 지속 가능한 슬러지 관리 관행에 대한 수용 및 지원을 장려하는 데 중요합니다.
따라서 한때 책임으로 간주되는 폐수 슬러지는 점점 더 귀중한 자산으로 인식되고 있습니다. 적극적인 규제 환경과 지속 가능한 관행에 대한 약속과 함께 치료 기술의 지속적인 발전은 슬러지 관리가 환경 보호, 자원 보존 및 번성하는 순환 경제에 크게 기여하는 미래를위한 길을 열어주고 있습니다.
86 - 571 - 88647609
+ 86-15267462807
영어
아라비아
스페인어