[미국] 랜디아, 식품폐수 공기 탱크 유기물 과부하 혼합기로 해결

랜디아 믹서기 5종의 도입으로 미국 펜실베이니아주 밀턴(Milton)에 있는 최근 업그레이드된 폐수처리장(WWTP)에서 생물학적, 탈수공정이 크게 개선되었다.

노던 노섬 버 랜드 카운티(Northern Northumberland County)의 6개 지자체에 서비스를 제공하는 새로운 모습의 MRSA(Milton Regional Sewer Authority) WWTP는 인근 콘아그라(ConAgra)의 식품시설(Healthy Choice Rabioli, 스파게티 같은 브랜드의 제조자)에서 나오는 폐수의 혐기성 처리를 통해 작동되도록 설계되었다.

업그레이드된 공장의 설계 동안에, 콘아그라(ConAgra) 제품에 대한 수요는 그것의 생산량을 증가시켰고, 이것은 다시 처리장의 공기 탱크에 유기적인 과부하를 초래했다. 그리고 콘아그라(ConAgra) 정착 과정의 제거가 예상됨에 따라, 식품 생산자들의 폐수의 강도는 최대 3분의 1까지 올라갈 것으로 예상되었다.

높은 슬러지 처리 비용과 증가하는 에너지 비용을 해결할 수 있는 비용 효율적인 폐수 처리 솔루션을 찾고 있는 밀턴의 처리장 운영자들은 혐기성 전처리의 기회를 보았다.

이것은 공기 탱크에 가해지는 부하를 감소시킬 뿐만 아니라 바이오가스 형태의 재생 에너지를 제공할 계획이다.

하루에 총 100만∼150만 갤런(gal)의 콘아그라 폐수에서 유기하중의 약 90%를 제거하기 위해 설계된 2개의 본격적인 750만 갤런(2만8000㎥) 반응기가 설치되었다. 반응기는 폐수뿐만 아니라 분리 및 기타 운반 폐기물도 공급받을 수 있다.

새로운 2.4 MGD 혐기성 치료 과정 외에도, 밀턴 WWTP는 현재 425만gal/일 생물 영양 제거 시스템을 포함하고 있으며, 그것은 밀턴 지역 하수관리청의 관리자인 빅터 데르(Victor Derr)가 설명하듯이, 새로운 수직 루프 원자로의 크고 넓은 채널이 문제를 일으키고 있다고 한다.

로딩이 차트에서 해제됨
빅터 데르(Victor Derr)는 "유량이 매우 낮았다"고 말해 모든 것이 안착되었다. 그는 "콘아그라(ConAgra)의 폐수와 그 공장이 서빙하는 밀턴 지역의 7,000명의 인력으로, 우리의 적재량은 도표에서 벗어났다"면서 "영양소도 없고 보디도 매우 높아 우리는 고형물을 가동 중단 상태로 유지해야 했지만, 두 개의 채널이 고장날 수 없었다"라고 말했다.

랜디아(Landia)가 만든 잠수정 믹서기 4대를 설치해 해결책이 나왔다. 이 랜디아(Landia) 모델 POP-I 기어 구동 믹서는 가이드 레일 조립체 및 서비스 플랫폼으로 완성되었으며, 영양 제거 탱크 시스템의 영향, 유출 및 리턴 채널에 설치되었다.

믹서기, 2.4HP와 2 4.9HP 유닛은 발전소가 이전에 고형분 축적을 경험했던 영역에서 최적의 혼합을 제공하기 위해 각 채널에 대해 특별히 크기를 조정했다.

랜디아(Landia)는 리턴 채널과 임팩트 채널을 통과하는 기존의 20인치 서브 표면 파이프와의 충돌을 피하기 위해 탱크에 물을 빼지 않고 믹서기를 설치할 수 있도록 맞춤형 서비스 플랫폼을 제공했다.

랜디아(Landia)의 맞춤식 솔루션은 믹서 설치 단계 전반에 걸쳐 아무런 중단 없이 발전소를 계속 운전할 수 있게 했다.

빅터 데르(Victor Derr)는 "이것은 필수적이었고 우리는 곧 랜디아가 장비 제조업체보다 훨씬 더 열정적이고 단호한 문제 해결 회사라는 것을 알게 되었다"라고 말했다.

그는 이어 "그들은 우리의 요구에 귀를 기울였다. 우리는 믹서기가 고체로 문제를 해결할 것이라고 확신했지만, 우리는 그들이 옆에 있는 콘크리트 벽에 고정시키는 것보다는 좀더 중심적인 위치를 원했다"라고 말했다.

빅터 데르(Victor Derr)는 또 "최적적인 해결책을 제시하기 위해 랜디아가 안내 난간과 검색 시스템을 설계하고 제작했으며, 이 플랫폼은 수용소 내 서비스 플랫폼으로 완성했다"라면서 "우리 팀은 설비를 맡았고, 랜디아는 혼합기의 건조 테스트를 위해 출석했다. 모든 것이 서로 맞아떨어지지 않고, 아무런 문제도 없다. 새로운 랜디아 믹서기는 모두 매우 잘 운영되고 있다"고 강조했다.

그는 특히, "우리는 현재 모든 채널이 적절히 혼합되어 좋아 보이는 볼륨이 확실히 개선되었다. 흐름을 막을 필요 없이 설치를 진행할 수 있다는 것이 큰 장점이었다"고 말했다.

밀턴에서의 업그레이드(주로 미국 농무부의 자금과 H2O PA를 통한 추가 보조금 지원)는 폐수 용량을 342만gal/일에서 425만gal/일로 확장시켰으며, 또한 유기용량은 하루에 거의 5만 파운드로 두 배로 증가시켰다.

원자로의 슬러지를 저장 탱크로 옮기는 탈수과정은 밀턴의 처리장 팀에게 또 다른 문제를 야기시켰다.

빅터 데르(Victor Derr)는 "우리 벨트의 침전물이 매우 불일치했다"라면서 "벨트는 잘 돌아가고 있는 것 같았고, 그 다음에는 물로 씻어낸 다음, 아주 무거운 주머니의 슬러지가 뒤따른다. 이것은 곧 그것이 층화 될 것이라는 것을 알았기 때문에 우리가 실제로 그것을 방치할 수 없다는 것을 의미했다"고 덧붙였다.

100% 향상
생물학적 과정과 마찬가지로 다시 대답은 모든 것을 적절히 혼합하는 것이었다. Landia의 다섯 번째 수중 믹서는 슬러지 디캔터 탱크에 설치되어 탈수 전에 슬러지를 균질화한다.

빅터 데르(Victor Derr)는“탈수공정의 일환으로 Landia 믹서를 설치 한 이후 벨트 프레스가 100% 향상되었다"라면서“이제 필요한대로 자체 관리한다. 우리가 Landia 믹서를 갖기 전에, 우리는 50gal/분으로 달리고 있었고, 많은 시간을 들여야했지만, 지금은 이전의 소용돌이가 없으면 85gal/분으로 올라갔다"고 말했다.

혐기성 반응의 부산물로서, 반응기는 약 75% 메탄을 함유한 귀중한 바이오가스를 생성하는데, 이는 2개의 1,000kW 가스 엔진에서 연소되어 전기를 생성하여 폐수처리 공정이 이용하는 전력을 상쇄하기에 충분하다. 

이를 통해 Milton은 초과 전력을 지역 유틸리티에 판매함으로써 연간 전기비용을 절감할 수 있다.  업그레이드에는 벨트 건조기의 설치도 포함되었으며, 벨트 건조기는 발전기에서 발생하는 과도한 열을 사용하여 나머지 바이오 고체를 건조시킨다.

우수한 혼합
호기성 폐수처리와 비교할 때, 저속 반응기는 약 60% 적은 슬러지를 생성한다. 이는 바이오 솔리드 건조와 함께 슬러지 처리 비용을 크게 낮추고 귀중한 매립 공간을 절약했다.

빅터 데르(Victor Derr)는“Landia 믹서는 Milton WWTP 직원이 탈수와 관련된 우수한 혼합 및 직원 시간을 제공하여 플랜트 작동을 최적화하는 데 필수적이었다”라고 결론을 내 렸다. 

[원문보기]

Aeration Tank Organic Overload Resolved By Landia Mixers

The introduction of five Landia mixers has brought about significant improvements to the biological and dewatering processes at the recently upgraded Wastewater Treatment Plant (WWTP) in Milton, Pennsylvania.

Serving six municipalities in Northern Northumberland County, the new-look Milton Regional Sewer Authority (MRSA) WWTP has been designed so that it is powered by anaerobic treatment of wastewater from the nearby ConAgra food facility (makers of brands such as Healthy Choice ravioli and spaghetti meals)

During the design of the upgraded plant, demand for ConAgra products had led to an increase in its production, which in turn created an organic overload in the treatment plant’s aeration tanks. And due to the anticipated removal of ConAgra’s settling processes, the strength of the food producers’ wastewater was expected to rise by up to one third.

Seeking a cost-effective wastewater treatment solution that would also resolve high sludge disposal charges and mounting energy costs, plant operators at Milton saw the opportunity for anaerobic pre-treatment.

This would not only reduce the load on the aeration tanks, but also provide renewable energy in the form of biogas.

Two full-scale 7.5 million-gallon (28,000 m3) reactors were installed ? designed to remove approximately 90% of the organic load from ConAgra’s wastewater, which totals between 1 and 1.5 million gallons per day.  As well as the wastewater, the reactors can also receive septage and other hauled wastes.

In addition to the new 2.4 MGD Anaerobic Treatment Process, Milton WWTP now includes a 4.25 MGD Biological Nutrient Removal system - and it was here, as Victor Derr, Superintendent at Milton Regional Sewer Authority, explains, that the large, wide channels of the new vertical loop reactor were causing problems.

Loading was off the chart
“The flow was very low”, he said, “so everything kept settling out. With ConAgra’s wastewater and the 7,000 people in the Milton area that the plant serves, our loading was off the chart. No nutrients and very high BOD. We had to keep solids in suspension but two of our channels couldn’t be taken out of service”.

A solution was found by installing four submersible mixers made by Landia. These Landia model POP-I gear-driven mixers, complete with guide rail assemblies and service platforms, were installed in the influent, effluent and return channels of the nutrient removal tank system.

The mixers, two 2.4HP and two 4.9HP units, were specifically sized for each of the channels to provide optimum mixing in the areas where the plant was previously experiencing an accumulation of solids.

To avoid conflict with an existing 20-inch sub-surface pipe, which runs through the return channel and the influent channel, Landia supplied custom-built service platforms to allow for mixer installation without draining the tanks.

Landia’s customized solution allowed the plant to continue operating with no interruptions throughout the mixer installation phase.

Derr added: “This was essential - and we soon found out that Landia is an enthusiastic and determined problem-solving company - much more than an equipment manufacturer.

They listened to our needs. We were confident that the mixers would resolve the issue with the solids, but we wanted a more central placing, rather than have them anchored on to the concrete walls at the side.

He continued: “To provide us with the optimum solution, Landia designed and built us a guide-rail and retrieval system, complete with a walk-in-cage service platform.

Our team took care of the installation, whilst Landia were in attendance for a dry test of the mixers. Everything fit together, with no problems. The new Landia mixers are all running very well.

We have a definite improvement in volumes, with all channels now properly mixed and looking good. It was a major advantage to be able to carry out the install without having to stop the flow.”

The upgrade at Milton (primarily funded by the United States Department of Agriculture and supplemented by additional grants through H2O PA, the Growing Greener initiative and PA Conservation Works) has expanded wastewater capacity from 3.42 MGD to 4.25 MGD and also doubled its organic capacity to nearly 50,000 pounds per day.

The dewatering process of removing sludge from the reactors in to a holding tank created another issue for the plant team at Milton.

“The sludge on our belt was very inconsistent”, commented Victor Derr.

“The belt would appear to be running fine, then there’d be a washout with water, followed by a very heavy pocket of sludge. This meant we couldn’t really leave it unattended because sooner or later we knew it was going to stratify”.

100 per cent better
The answer again, as with the biological process, was to get everything mixed - properly. A fifth submersible mixer from Landia was installed in the sludge decant tank to homogenize the sludge prior to dewatering.

“Since we installed a Landia mixer as part of the dewatering process, the belt press is 100 per cent better”, added Derr.

“It now takes care of itself, as it should. Before we had the Landia mixer, we were running at 50 gal/min ? and having to put in lots of time, but now, without the previous vortex, we’re up at 85 gal/min, with no sign of those washouts or the big pockets of sludge”.

As a by-product of the anaerobic reaction, the reactors create valuable biogas containing approximately 75% methane, which is burned in two 1,000 kW gas engines to generate electricity - sufficient to offset the power the wastewater treatment process utilizes.

This helps Milton reduce annual electricity costs by selling excess electricity to the local utility. The upgrade also included the installation of a belt dryer, which utilizes excess heat from the generators to dry the remaining biosolids.

Superior mixing
Compared to aerobic wastewater treatment, the low-rate reactors produce approximately 60% less sludge. This, in combination with the biosolids drying, has drastically lowered sludge disposal costs and saved valuable landfill space.

Victor Derr concluded: “The Landia mixers have been essential for the Milton WWTP staff to optimize the plant’s operation by providing superior mixing and reducing staff time associated with dewatering”. For more information, visit www.landiaworld.com

[출처=워터온라인(https://www.wateronline.com/doc/aeration-tank-organic-overload-resolved-by-landia-mixers-0001)  / 2020년 3월 17일]