빠른 답변: 도시 하수처리장은 1인당 1일 약 70–90 g의 건조 고형물을 생산한다. 산업 폐수처리장은 응집에서 발생하는 화학 슬러지가 생물학적 슬러지를 흔히 초과하기 때문에 편차가 훨씬 크다. 1일 건조 고형물 기준으로 규모를 산정한 후 케이크 부피로 환산하라 — 유입 유량 기준으로 해서는 안 된다.
흐름은 당신에게 거의 아무것도 말해주지 않는다
동일한 일일 처리량(세제곱미터 기준)을 처리하는 두 플랜트라도 발생하는 슬러지 양은 몇 배까지 차이가 날 수 있다. 유량은 펌프와 배관의 크기를 결정한다. 슬러지 양은 유입되는 고형물과 유기물 부하, 그리고 이를 제거하기 위해 투입하는 화학약품의 양에 따라 달라진다.
그래서 질문은 세 개의 별도 숫자로 다시 구성되어야 합니다:
- 일일 건조 고형물 — 생물학적 및 화학적, kg DS/d
- 케이크 건조함 — 탈수 후 그 케이크의 고형분 비율은 몇 퍼센트인가요?
- 케이크 부피 — 실제로 보관, 운송 및 폐기하는 데 지불하는 비용
시립: 사람에서 시작하다
가정 하수도의 경우, 1인당 설계 부하량이 가장 신뢰할 수 있는 출발점입니다. 미네소타 오염 통제국 설계 지침에서는 1인당 1일당 0.20 lb TSS (91 g) 및 0.17 lb BOD₅ (77 g) 디자인 최소값으로.
이를 1차 캡처와 2차 수율을 통해 처리하면 대략 1인당 1일 70–90g 건조 고형분 전체적으로 볼 때, 1차 슬러지와 폐활성 슬러지의 비율은 약 60대 40으로 나뉩니다. 따라서 인구 50,000명 규모의 처리장은 하루에 약 3.5~4.5톤의 건조 고형물을 생산합니다.
1인당 수치에 관한 두 가지 경고가 있습니다. 이는 순수하게 가정된 생활하수를 전제로 한 것인데, 하수도로 유입되는 산업 폐수는 이 가정을 즉시 깨뜨립니다. 또한 공개된 국가 수치는 지역 간에 비교할 수 없는데, 일부는 연결된 인구로 나누고 다른 일부는 총인구로 나누기 때문입니다.
산업용: 부하에서 시작한 다음 화학물질을 첨가하십시오
산업 폐수에는 1인당 기준의 지름길이 없다. 생물학적 고형물은 실제로 제거된 유기물 부하에서 나오며, 수율은 슬러지가 시스템에 얼마나 오래 머무는지에 크게 좌우된다.
슬러지 나이는 모든 것을 말해준다. 펜실베이니아 DEP 운영자 교육에서는 슬러지 체류 시간을 다음과 같이 제시한다 3.5–10일(기존 활성슬러지 공법) 반대하여 20–30일 동안의 장시간 폭기더 긴 체류 시간은 더 많은 바이오매스가 내생 호흡에 의해 소비된다는 것을 의미하므로, 장기 폭기는 제거된 BOD kg당 약 1/2에서 1/3의 폐고형물을 생성한다.
운영자 수준의 점검으로서, 미시간 EGLE 활성슬러지 교육은 다음을 사용합니다 BOD 제거량 1lb당 고형물 0.7lb 일반적인 운전 조건에서 총부유고형물(TSS) 기준으로. 이를 설계 수치에 대한 상식적 검증으로 사용하고, 설계 수치 자체로 사용하지 마십시오 — 이는 짧은 체류시간, TSS 기준이며, 유입수와 함께 유입되는 불활성 고형물을 포함합니다.
화학 슬러지는 사람들을 놀라게 하는 것이다
여기가 산업계 추정이 잘못되는 지점이다. 응집제는 사라지지 않는다 — 침전하여 슬러지로 이동한다.
화학량론적 하한은 간단하다. 명반이 수산화알루미늄으로 전환되면 약 알럼 1kg당 건조 고형분 0.26kg; 염화 제이철이 수산화 제이철로 변환되면 약 FeCl₃ 1kg당 0.66kg. 이는 최소값입니다: 수산화물만 계산하며, 공침된 인산염, 흡착된 유기물 또는 혼입된 유입 고형물은 포함하지 않습니다.
측정값은 규모의 차수를 확인해 준다. 2016년 연구에서 담수화 및 수처리 측정된 FeCl₃ 1mg당 슬러지 0.40–0.82mg 호기성 및 혐기성 유출수 전반에 걸쳐 투여량이 결정되었다. kg FeCl₃당 0.4–0.8 kg DS의 실용적인 설계 범위는 방어 가능하다.
비교를 해보면 요점은 분명해진다. 염화제이철 80 mg/L에서는 약 53 mg/L의 화학적 고형물이 생성된다. 관측 수율 0.3으로 200 mg/L의 BOD를 제거하는 생물학적 단계는 약 60 mg/L를 생성한다. 그 투여량에서 둘은 이미 같은 자릿수이며, 산업용 투여는 흔히 훨씬 더 높게 운전된다.
2016년 동일한 연구에 따르면 FeCl3가 약 80mg/L 이상일 때 휘발성 고형물 대 총 고형물 비율이 약 0.5로 떨어진다. 슬러지는 절반이 무기물이 된다. 이는 두 가지 측면에서 중요하다. 무기물 슬러지는 더 무겁고, 생물학적 슬러지와는 다르게 탈수된다.
건조 고형물에서 케이크 부피까지
일일 건조 고형물은 엔지니어링 수치입니다. 케이크 부피는 청구되는 수치입니다.
변환은 다음과 같습니다:
Cake volume (m³/d) = dry solids (kg/d) ÷ [ cake bulk density (kg/m³) × solids fraction ]
케이크의 부피 밀도는 일반적으로 1,050–1,250 kg/m³ 범위로 간주되며, 광물질 함량이 높은 석회 또는 철로 컨디셔닝된 케이크의 경우 더 높은 쪽에 가깝습니다. 1,100 kg/m³를 사용하면, 건조 고형물 1톤이 차지하는 부피는 대략 다음과 같습니다:
- 4.5 m³, 건조 고형분 20% 기준
- 3.6 m³ 25%에서
- 3.0 m³, 30% 기준
- 2.6 m³ 35%에서
케이크의 고형분 함량을 20%에서 30%로 높이면 동일한 고형분 질량에 대해 운반 부피가 약 3분의 1로 줄어든다. 폐기물 처리가 부피 기준으로 과금되는 경우, 이는 압력 여과의 상업적 근거를 주장이 아닌 산술로 제시한 것이다.
실제로 도달할 수 있는 케이크 건조도는 어느 정도인가요?
미국 EPA의 리세스 플레이트 필터 프레스에 관한 팩트 시트는 케이크 고형분이 1차 슬러지와 폐활성 슬러지의 경우 45–50%석회 처리된 3차 슬러지의 경우 최대 55%까지입니다.
해당 수치를 기준으로 계획을 세우기 전에 컨디셔닝 노트를 읽어 보십시오. 동일 문서에는 이를 달성하기 위해 건조 중량 기준으로 석회 10–30%와 염화제이철 5–7.5%를 첨가하라고 명시되어 있습니다. 석회와 철은 불활성 고형분으로서 케이크에 포함되므로, 그 높은 비율의 일부는 제거된 수분이 아니라 첨가된 고형분입니다. 폴리머 컨디셔닝만같은 출처에 따르면 약 1차 고형물의 경우 45%, 1차 슬러지와 폐활성슬러지를 합한 경우 35%.
비교를 위해, EPA 벨트 필터 프레스 팩트 시트에서는 생슬러지 1차 슬러지와 폐활성슬러지 혼합물의 경우 20–35%, 혐기성 소화된 폐활성슬러지의 경우 12–22%를 제시한다. 벨트 여과와 압력 여과 사이의 격차는 실재하며, 탈수가 가장 잘 안 되는 슬러지에서 가장 크다.
알아둘 만한 인용 가능한 문장이 하나 더 있습니다: EPA 팩트 시트에 따르면 리세스드 플레이트 필터 프레스는 약 4 MGD(약 15,000 m³/d) 미만의 플랜트에 비용 효율적이라고 명시되어 있습니다.
슬러지 견적을 위해 무엇을 보내야 하나요?
- 서비스를 제공받는 인구, 또는 공정 흐름 및 유입수 COD/BOD와 TSS
- 하수도가 산업 폐수를 받는지, 그리고 어떤 산업에서 배출되는지
- 응집제 종류 및 투여량, 그리고 석회 첨가 여부
- 슬러지 연령 또는 폭기 모드, 생물학적 단계가 이미 존재하는 경우
- 슬러지가 탈수 전에 소화되는지 또는 농축되는지 여부
- 폐기물 처리 비용은 어떻게 부과됩니까 — 무게 기준입니까, 부피 기준입니까
관련: 필터 플레이트가 몇 개 필요하세요, 도시 슬러지용 필터 프레스 용량 산정(인구 기준), 그리고 필터 프레스 대 스크류 프레스. 관련 장비: 챔버 필터 프레스 그리고 멤브레인 필터 프레스.
자주 묻는 질문
하수 처리장은 하루에 얼마나 많은 슬러지를 생산합니까?
도시 하수처리장은 1인당 1일 약 70~90그램의 건조 고형물을 생산한다. 인구 50,000명 규모의 처리장은 매일 약 3.5~4.5톤의 건조 고형물을 생산한다. 산업 폐수처리장은 응집제 투입량과 유기물 부하가 인구보다 이 수치를 좌우하기 때문에 편차가 훨씬 크다.
유량으로 슬러지를 추정할 수 있나요?
아니요. 흐름 크기는 펌프와 배관을 결정하지, 슬러지 양을 결정하지 않습니다. 동일한 부피를 처리하는 두 플랜트도 유입 고형물, 유기물 부하 및 화학적 투여량에 따라 몇 배나 다른 슬러지 질량을 생산할 수 있습니다. 대신 일일 건조 고형물 기준으로 추정하세요.
염화제이철은 얼마나 많은 슬러지를 생성합니까?
염화제이철 1kg당 약 0.4~0.8kg의 건조 고형물이 측정값에 근거하여 생성됩니다. 화학양론적 최소값은 수산화물 침전만을 고려할 때 1kg당 0.66kg입니다. 명반은 동일 기준으로 1kg당 약 0.26kg을 생성합니다.
화학 슬러지가 생물학적 슬러지보다 더 무겁나요?
흔히 그렇습니다, 산업 플랜트에서는요. 80 mg/L 염화제이철에서 화학적 고형물은 이미 200 mg/L BOD 제거로 생기는 생물학적 고형물과 비슷한 수준입니다. 그 이상의 투여량에서는 슬러지가 대략 절반이 무기물이 되어, 질량과 탈수 거동 모두가 달라집니다.
건조 고형물을 케이크 부피로 어떻게 환산합니까?
일일 건조 고형물을 케이크 부피 밀도에 고형물 비율을 곱한 값으로 나누십시오. 입방미터당 1,100kg을 사용하면, 건조 고형물 1톤은 건조 고형물 30%에서 약 3.0입방미터의 케이크를 생성하며, 20%에서는 4.5입방미터입니다.
장시간 폭기 공법은 슬러지를 더 적게 생성하나요?
네, 제거된 BOD 1kg당 기존 활성슬러지의 약 1/2에서 1/3 정도입니다. 그 이유는 슬러지 체류시간에 있습니다. 장기폭기법은 20~30일인 반면 기존 방식은 3.5~10일이므로, 내생분해가 더 많은 바이오매스를 소비합니다.
인구 또는 공정 부하, 응집제 투입량 및 처분 기준을 보내주시면 슬러지 양과 케이크 부피를 함께 계산해 드리겠습니다: 슬러지 및 사이징 견적을 요청합니다.
참고 문헌: US EPA — 매립형 판형 필터 프레스 팩트 시트 (832-F-00-058), US EPA — 중력 농축 팩트 시트 (832-F-03-022), 미네소타 오염 통제국 — 설계 유량 및 부하 결정 지침.