하수슬러지는 수분함량이 95% 이상이며 고형물의 60～80%가 유기물로 구성되어 부적절하게 처리될 때에는 2차 환경오염 문제를 야기할 수 있다. 현재 국내 하수처리시설의 혐기성 소화공정에서의 하수슬러지는 단단한 세포벽으로 인해 분해되는데 많은 시간이 걸려 상당수가 저효율 상태이다. 따라서 이와 같은 잉여슬러지의 처리에 있어서 혐기성 소화공정으로 투입하기 전에 전처리과정을 통해 분해되기 쉬운 상태로 전환하여 혐기성 소화공정의 효율향상 및 가스발생량을 증대시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전처리방법으로서 열처리방법, ...
하수슬러지는 수분함량이 95% 이상이며 고형물의 60～80%가 유기물로 구성되어 부적절하게 처리될 때에는 2차 환경오염 문제를 야기할 수 있다. 현재 국내 하수처리시설의 혐기성 소화공정에서의 하수슬러지는 단단한 세포벽으로 인해 분해되는데 많은 시간이 걸려 상당수가 저효율 상태이다. 따라서 이와 같은 잉여슬러지의 처리에 있어서 혐기성 소화공정으로 투입하기 전에 전처리과정을 통해 분해되기 쉬운 상태로 전환하여 혐기성 소화공정의 효율향상 및 가스발생량을 증대시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전처리방법으로서 열처리방법, 알칼리처리방법, 초음파 처리방법을 단독 또는 병행처리 하여 각 전처리방법에 따른 가용화 효율 비교 및 가용화된 잉여슬러지의 유기산 생성 특성을 비교하고자 하였다. 연구의 결과로 열처리에 의한 가용화 실험시 각각의 온도에 있어서 처리시간의 증가에 따라 가용화율이 증가하였고, 140℃, 150분의 조건에서 가용화율이 33.2%를 나타내었다. 알칼리 첨가와 열처리에 의한 가용화 실험시 pH 및 온도가 높을수록 처리시간의 증가에 따라 가용화율이 증가하였고, pH 12, 120℃, 150분의 조건에서 가용화율은 60.6%를 나타내었고, pH 12, 140℃, 150분의 조건에서는 가용화율이 78.6%를 나타내었다. 초음파 및 알칼리 초음파 동시처리에 의한 가용화 실험시 초음파 단독처리보다 알칼리 상태인 초음파 실험이 가용화율이 높음을 알 수 있었고, 28 kHz, pH 12, 150분의 조건에서 가용화율은 79.8%를 나타내었고, 40 kHz, pH 12, 150분의 조건에서는 가용화율이 85.0%로 가장 높은 가용화율을 나타내었다. 알칼리를 첨가 pH 12로 조절한 잉여슬러지에 대하여 열처리(120℃, 140℃) 및 초음파처리(40 kHz)를 행하여 가용화된 잉여슬러지를 대상으로 초기 pH를 7로 조절 하였을 때 산생성율은 전처리를 하지 않은 경우 40.8%, 열처리(120℃) 49.6%, 열처리(140℃) 66.7%, 초음파처리(40 kHz)를 행한 경우 76.6%의 산생성율을 나타내었다. 이상의 연구결과를 통해서 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 특성을 정확히 파악하고 기존 처리 공정과의 연계, 소화가스의 이용성 등을 고려하여 이에 맞는 전처리공법을 선정하면 슬러지 배출의 최소화 및 유기탄소원으로서의 재활용이 가능할 것으로 판단된다.
하수슬러지는 수분함량이 95% 이상이며 고형물의 60～80%가 유기물로 구성되어 부적절하게 처리될 때에는 2차 환경오염 문제를 야기할 수 있다. 현재 국내 하수처리시설의 혐기성 소화공정에서의 하수슬러지는 단단한 세포벽으로 인해 분해되는데 많은 시간이 걸려 상당수가 저효율 상태이다. 따라서 이와 같은 잉여슬러지의 처리에 있어서 혐기성 소화공정으로 투입하기 전에 전처리과정을 통해 분해되기 쉬운 상태로 전환하여 혐기성 소화공정의 효율향상 및 가스발생량을 증대시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전처리방법으로서 열처리방법, 알칼리처리방법, 초음파 처리방법을 단독 또는 병행처리 하여 각 전처리방법에 따른 가용화 효율 비교 및 가용화된 잉여슬러지의 유기산 생성 특성을 비교하고자 하였다. 연구의 결과로 열처리에 의한 가용화 실험시 각각의 온도에 있어서 처리시간의 증가에 따라 가용화율이 증가하였고, 140℃, 150분의 조건에서 가용화율이 33.2%를 나타내었다. 알칼리 첨가와 열처리에 의한 가용화 실험시 pH 및 온도가 높을수록 처리시간의 증가에 따라 가용화율이 증가하였고, pH 12, 120℃, 150분의 조건에서 가용화율은 60.6%를 나타내었고, pH 12, 140℃, 150분의 조건에서는 가용화율이 78.6%를 나타내었다. 초음파 및 알칼리 초음파 동시처리에 의한 가용화 실험시 초음파 단독처리보다 알칼리 상태인 초음파 실험이 가용화율이 높음을 알 수 있었고, 28 kHz, pH 12, 150분의 조건에서 가용화율은 79.8%를 나타내었고, 40 kHz, pH 12, 150분의 조건에서는 가용화율이 85.0%로 가장 높은 가용화율을 나타내었다. 알칼리를 첨가 pH 12로 조절한 잉여슬러지에 대하여 열처리(120℃, 140℃) 및 초음파처리(40 kHz)를 행하여 가용화된 잉여슬러지를 대상으로 초기 pH를 7로 조절 하였을 때 산생성율은 전처리를 하지 않은 경우 40.8%, 열처리(120℃) 49.6%, 열처리(140℃) 66.7%, 초음파처리(40 kHz)를 행한 경우 76.6%의 산생성율을 나타내었다. 이상의 연구결과를 통해서 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 특성을 정확히 파악하고 기존 처리 공정과의 연계, 소화가스의 이용성 등을 고려하여 이에 맞는 전처리공법을 선정하면 슬러지 배출의 최소화 및 유기탄소원으로서의 재활용이 가능할 것으로 판단된다.
Water content of sewage sludge is more than 95%, and 60~80% of solid matter is consisted of organic matter, as a result, if sewage sludge is not treated properly secondary environmental pollution might be caused. Nowadays anaerobic digestion process is used in domestic sewage treatment facility to t...
Water content of sewage sludge is more than 95%, and 60~80% of solid matter is consisted of organic matter, as a result, if sewage sludge is not treated properly secondary environmental pollution might be caused. Nowadays anaerobic digestion process is used in domestic sewage treatment facility to treat sewage sludge, however, it takes much time to dissolve due to rigid cell wall, so the efficiency of most facilities are very low. Accordingly, it is considered to improve efficiency of anaerobic digestion process and increase the amount of gas generation if sewage sludge is transformed into easily-dissolved matter via pretreatment process before it is entered into anaerobic digestion process. So thermal treatment method, alkaline treatment method and ultrasound treatment were introduced as pretreatment method, sewage sludge was treated by single method or combined method, solubilization efficiency of each pretreatment method was compared, and organic acid generation characteristics of solubilized excess sludge was compared in this study. Study results are as follows. By thermal treatment, solubilization efficiency was increased with the increase in treatment time at each temperature. That is, solubilization efficiency was 33.2% under conditions of 140℃ and 150 minutes. As for alkaline-added thermal treatment, the higher pH and temperature, solubilization was increased with the increase in treatment time. Solubilization efficiency was 60.6% and 78.6% under conditions of pH 12, 120℃, 150 minutes and pH 12, 140℃, 150 minutes respectively. This study also compared ultrasound treatment with alkaline-added ultrasound treatment. As a result, combined treatment method - alkaline-added ultrasound treatment method showed higher solubilization efficiency than single ultrasound treatment. In this case, solubilization efficiency was 79.8% under conditions of 28 kHz, pH 12, 150 minutes, and the highest solubilization efficiency was 85.0% recorded at 40 kHz, pH 12, 150 minutes. Initial pH was adjusted to pH 7 for the solubilized excess sludge treated by alkaline addition - it is adjusted to pH 12, thermal treatment (120℃, 140℃) and ultrasound treatment (40 kHz). As a result, acid generation ratio was 40.8% without pretreatment, 49.6% by thermal treatment (120℃), 66.7% by thermal treatment (140℃) and 76.6% by ultrasound treatment (40 kHz). In conclusion, sludge characteristics generated in sewage treatment facility is identified exactly, and connection with existent treatment process and usage of bio-gas is considered to introduce proper pretreatment method, accordingly, sludge generation could be minimized and recycled as organic carbon source.
Water content of sewage sludge is more than 95%, and 60~80% of solid matter is consisted of organic matter, as a result, if sewage sludge is not treated properly secondary environmental pollution might be caused. Nowadays anaerobic digestion process is used in domestic sewage treatment facility to treat sewage sludge, however, it takes much time to dissolve due to rigid cell wall, so the efficiency of most facilities are very low. Accordingly, it is considered to improve efficiency of anaerobic digestion process and increase the amount of gas generation if sewage sludge is transformed into easily-dissolved matter via pretreatment process before it is entered into anaerobic digestion process. So thermal treatment method, alkaline treatment method and ultrasound treatment were introduced as pretreatment method, sewage sludge was treated by single method or combined method, solubilization efficiency of each pretreatment method was compared, and organic acid generation characteristics of solubilized excess sludge was compared in this study. Study results are as follows. By thermal treatment, solubilization efficiency was increased with the increase in treatment time at each temperature. That is, solubilization efficiency was 33.2% under conditions of 140℃ and 150 minutes. As for alkaline-added thermal treatment, the higher pH and temperature, solubilization was increased with the increase in treatment time. Solubilization efficiency was 60.6% and 78.6% under conditions of pH 12, 120℃, 150 minutes and pH 12, 140℃, 150 minutes respectively. This study also compared ultrasound treatment with alkaline-added ultrasound treatment. As a result, combined treatment method - alkaline-added ultrasound treatment method showed higher solubilization efficiency than single ultrasound treatment. In this case, solubilization efficiency was 79.8% under conditions of 28 kHz, pH 12, 150 minutes, and the highest solubilization efficiency was 85.0% recorded at 40 kHz, pH 12, 150 minutes. Initial pH was adjusted to pH 7 for the solubilized excess sludge treated by alkaline addition - it is adjusted to pH 12, thermal treatment (120℃, 140℃) and ultrasound treatment (40 kHz). As a result, acid generation ratio was 40.8% without pretreatment, 49.6% by thermal treatment (120℃), 66.7% by thermal treatment (140℃) and 76.6% by ultrasound treatment (40 kHz). In conclusion, sludge characteristics generated in sewage treatment facility is identified exactly, and connection with existent treatment process and usage of bio-gas is considered to introduce proper pretreatment method, accordingly, sludge generation could be minimized and recycled as organic carbon source.
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