유기성폐기물을 처리하는 방법 중 혐기성 소화는 바이오 가스 생산과 폐기물의 안정화라는 장점으로 많이 사용되고 있으나, 혐기성 소화의 단점으로는 소화조내의 높은 알칼리도가 형성되면 pH증가와 함께 고농도의 암모니아가 형성되고 소화조내의 메탄형성 박테리아의 활성도가 저화가 된다. 그러므로 고농도의 유출수를 처리하기 위해 후처리 비용이 증가하게 되고, 메탄 발생이 저해가 된다.
기존 소화조의 단점을 극복하기 위해서는 질소와 알칼리도를 제어하는 것이 중요한데 이는 소화조 용량에 의해 제어가 되고, 이 조건이 질소에 의한 암모니아 독성으로부터 안전한 부하를 유지하는 것이 중요하다. 이때 용량에 적용되는 유기물 부하로부터 에너지를 회수 할 수 있는 조건이어야 한다.
본 연구에서는 생슬러지와 잉여슬러지에 대한 최적 혐기성 소화 방안에 관하여 연구, 검토함을 목적으로 하였으며, ...
유기성폐기물을 처리하는 방법 중 혐기성 소화는 바이오 가스 생산과 폐기물의 안정화라는 장점으로 많이 사용되고 있으나, 혐기성 소화의 단점으로는 소화조내의 높은 알칼리도가 형성되면 pH증가와 함께 고농도의 암모니아가 형성되고 소화조내의 메탄형성 박테리아의 활성도가 저화가 된다. 그러므로 고농도의 유출수를 처리하기 위해 후처리 비용이 증가하게 되고, 메탄 발생이 저해가 된다.
기존 소화조의 단점을 극복하기 위해서는 질소와 알칼리도를 제어하는 것이 중요한데 이는 소화조 용량에 의해 제어가 되고, 이 조건이 질소에 의한 암모니아 독성으로부터 안전한 부하를 유지하는 것이 중요하다. 이때 용량에 적용되는 유기물 부하로부터 에너지를 회수 할 수 있는 조건이어야 한다.
본 연구에서는 생슬러지와 잉여슬러지에 대한 최적 혐기성 소화 방안에 관하여 연구, 검토함을 목적으로 하였으며, 슬러지의 혐기성 소화 방안은 아래의 4가지 방법을 채택하였다.
Reactor 1 :적정 부하율에서의 생슬러지의 혐기성 소화 방안
Reactor 2 :유기물 부하율 증가에 따른 생슬러지의 혐기성
소화 방안
Reactor 3 :적정 부하율 및 혼합비율에서의 생슬러지와
잉여슬러지의 최적 혐기성 소화 방안
Reactor 4 :적정 혼합비율의 생슬러지와 잉여슬러지의
유기물 부하율 증가에 따른 최적 혐기성 소화 방안
본 연구에서 적용되어진 Reactor Ⅰ, Ⅱ의 혐기성 소화 방법은 생슬러지만을 단독으로 혐기성 소화를 운영할 때 문제점을 파악해 보고, Reactor Ⅲ, Ⅳ는 미생물의 활성도가 최적으로 유지되는 조건과 이를 기준으로 부하율을 증가시켰을 때 알칼리도와 질소의 측면에서 본 소화효율을 비교 ․ 검토하고자 하였다. 또한 BMP Test를 통해 대상 폐기물의 생성 가능한 메탄가스 잠재량을 확인하였다.
연구를 통한 기본성상과 유기물 제거율을 살펴본 결과, 반응조 R1은 유기물 부하율 1.6 kg VS/㎥·d 로 유기물 제거율이 평균 21%로 가장 낮았다. 반응조 R2는 유기물 부하율을 3.2 kg VS/㎥·d로 반응조 R1(유기물 부하율 1.6 kg VS/㎥·d) 보다 유기물 제거율은 약 30%정도 효율은 좋았으나, 유출되는 소화조 내의 NH4+-N 농도가 평균 830mg/L로 소화조 내의 적정 NH4+-N 농도인 300~350mg/L를 크게 벗어남을 알 수 있었다. 반응조 R1,2은 1차슬러지만을 운영하면 소화조내의 C/N비가 낮아지기 때문에 소화조 내 질소가 축적되는 것으로 판단되어진다.
반응조 R3,4는 1차슬러지와 2차슬러지를 혼합하여 운영하였다. 그 결과 1차 슬러지의 높은 질소 부하를 2차 슬러지가 낮추어 주는 경향을 보여주었다. 반응조 R3은 유기물 부하율 1.86 kg VS/㎥·d 로 유기물제거율이 44%(VS) 가장 높게 나오고, 소화조 내의 유출 NH4+-N 농도가 평균 337mg/L, Alk 2625mg/L as CaCO3 로 적정 농도 범위에 해당되었다. 반응조 R4은 유기물 부하율 3.72 kg VS/㎥·d로 유기물 제거율이 반응조 R3 보다 40%정도 낮게 나왔으며, NH4+-N , Alk는 높은 부하율로 인하여 적정 범위 농도 보다 더 높은 농도값을 나타내었다. 각 혐기소화조의 유출시료로 BMP test를 수행한 결과, 반응조 R3 (유기물부하율 1.8 kg VS/㎥·d)에서 메탄 수율 0.57L CH4 /g VS, 메탄발생량 0.06L로 가장 높게 나옴을 알 수 있었다.
유기성폐기물을 처리하는 방법 중 혐기성 소화는 바이오 가스 생산과 폐기물의 안정화라는 장점으로 많이 사용되고 있으나, 혐기성 소화의 단점으로는 소화조내의 높은 알칼리도가 형성되면 pH증가와 함께 고농도의 암모니아가 형성되고 소화조내의 메탄형성 박테리아의 활성도가 저화가 된다. 그러므로 고농도의 유출수를 처리하기 위해 후처리 비용이 증가하게 되고, 메탄 발생이 저해가 된다.
기존 소화조의 단점을 극복하기 위해서는 질소와 알칼리도를 제어하는 것이 중요한데 이는 소화조 용량에 의해 제어가 되고, 이 조건이 질소에 의한 암모니아 독성으로부터 안전한 부하를 유지하는 것이 중요하다. 이때 용량에 적용되는 유기물 부하로부터 에너지를 회수 할 수 있는 조건이어야 한다.
본 연구에서는 생슬러지와 잉여슬러지에 대한 최적 혐기성 소화 방안에 관하여 연구, 검토함을 목적으로 하였으며, 슬러지의 혐기성 소화 방안은 아래의 4가지 방법을 채택하였다.
Reactor 1 :적정 부하율에서의 생슬러지의 혐기성 소화 방안
Reactor 2 :유기물 부하율 증가에 따른 생슬러지의 혐기성
소화 방안
Reactor 3 :적정 부하율 및 혼합비율에서의 생슬러지와
잉여슬러지의 최적 혐기성 소화 방안
Reactor 4 :적정 혼합비율의 생슬러지와 잉여슬러지의
유기물 부하율 증가에 따른 최적 혐기성 소화 방안
본 연구에서 적용되어진 Reactor Ⅰ, Ⅱ의 혐기성 소화 방법은 생슬러지만을 단독으로 혐기성 소화를 운영할 때 문제점을 파악해 보고, Reactor Ⅲ, Ⅳ는 미생물의 활성도가 최적으로 유지되는 조건과 이를 기준으로 부하율을 증가시켰을 때 알칼리도와 질소의 측면에서 본 소화효율을 비교 ․ 검토하고자 하였다. 또한 BMP Test를 통해 대상 폐기물의 생성 가능한 메탄가스 잠재량을 확인하였다.
연구를 통한 기본성상과 유기물 제거율을 살펴본 결과, 반응조 R1은 유기물 부하율 1.6 kg VS/㎥·d 로 유기물 제거율이 평균 21%로 가장 낮았다. 반응조 R2는 유기물 부하율을 3.2 kg VS/㎥·d로 반응조 R1(유기물 부하율 1.6 kg VS/㎥·d) 보다 유기물 제거율은 약 30%정도 효율은 좋았으나, 유출되는 소화조 내의 NH4+-N 농도가 평균 830mg/L로 소화조 내의 적정 NH4+-N 농도인 300~350mg/L를 크게 벗어남을 알 수 있었다. 반응조 R1,2은 1차슬러지만을 운영하면 소화조내의 C/N비가 낮아지기 때문에 소화조 내 질소가 축적되는 것으로 판단되어진다.
반응조 R3,4는 1차슬러지와 2차슬러지를 혼합하여 운영하였다. 그 결과 1차 슬러지의 높은 질소 부하를 2차 슬러지가 낮추어 주는 경향을 보여주었다. 반응조 R3은 유기물 부하율 1.86 kg VS/㎥·d 로 유기물제거율이 44%(VS) 가장 높게 나오고, 소화조 내의 유출 NH4+-N 농도가 평균 337mg/L, Alk 2625mg/L as CaCO3 로 적정 농도 범위에 해당되었다. 반응조 R4은 유기물 부하율 3.72 kg VS/㎥·d로 유기물 제거율이 반응조 R3 보다 40%정도 낮게 나왔으며, NH4+-N , Alk는 높은 부하율로 인하여 적정 범위 농도 보다 더 높은 농도값을 나타내었다. 각 혐기소화조의 유출시료로 BMP test를 수행한 결과, 반응조 R3 (유기물부하율 1.8 kg VS/㎥·d)에서 메탄 수율 0.57L CH4 /g VS, 메탄발생량 0.06L로 가장 높게 나옴을 알 수 있었다.
Among organic waste treatment methods, the anaerobic digestion has been mostly used due to its advantage of stabilization wastea as well as bio gas production, but as for its disadvantage, the high alkalinity formation in the anaerobic digester causes the increase of pH and high concentrated ammonia...
Among organic waste treatment methods, the anaerobic digestion has been mostly used due to its advantage of stabilization wastea as well as bio gas production, but as for its disadvantage, the high alkalinity formation in the anaerobic digester causes the increase of pH and high concentrated ammonia, and this leads to declined activity of methanogenic bacteria in the anaerobic digester.
In order to overcome the weakness of the existing anaerobic digester, the control of nitrogen and alkalinity is important because this is controlled by the anaerobic digester capacity, and so it is important to maintain the safe load from ammonia toxity from nitrogen.
For this, the condition should be set to retrieve the energy from organic loading applying to the capacity. This study intends to research and examine the optimal anaerobic digestion methods for raw and excess sludges, and 4 methods were adopted as follows:
Reactor 1 : Anaerobic digestion of raw sludge under the
optimal laod
Reactor 2 : Anaerobic digestion of raw sludge depending
on incease of organic laod
Reactor 3 : Optimal anaerobic digestion of raw and excess
sludge under the optimal laod and mixture
Reactor 4 : Optimal anaerobic digestion depending on the
organic laod incease of raw and excess
sludge under the optimal mixture
Anaerobic digestion methods of Reactor 1&2 in this study were designed to understand any problems when the anaerobic digestion is operated only with raw sludge, and Reactor 3&4 were for the comparison and review of the efficiency of the digestion from the alkalinity and nitrogen strength for microorganism's optimal activity and the subsequent load increase. Also, the quantity of the potential methane gas was identified, which could be produced from targeted wastes through BMP test.
As for Reactor 3&4, the mixture of raw and excess slluges were operated. As its result, it was found that the excess sludge tend to lower raw sludge's high nitrogen load. Reactor 3 showed 1.86 kg VS/㎥․d of the organic load and the highest organic removal efficiency with 44%(VS), and NH4+-N outflow concentration in the anaerobic digester was of 337 mg/L, Alk 2625 mg/L as CaCO3 on average and this fell under the typical concentration range.
According to BMP test result of individual anaerobic digcester with outflow samples, it could be found that Reactor 3 showed 0.57L CH4/g VS of methane yield rate and 0.06L of methane production as the highest.
Among organic waste treatment methods, the anaerobic digestion has been mostly used due to its advantage of stabilization wastea as well as bio gas production, but as for its disadvantage, the high alkalinity formation in the anaerobic digester causes the increase of pH and high concentrated ammonia, and this leads to declined activity of methanogenic bacteria in the anaerobic digester.
In order to overcome the weakness of the existing anaerobic digester, the control of nitrogen and alkalinity is important because this is controlled by the anaerobic digester capacity, and so it is important to maintain the safe load from ammonia toxity from nitrogen.
For this, the condition should be set to retrieve the energy from organic loading applying to the capacity. This study intends to research and examine the optimal anaerobic digestion methods for raw and excess sludges, and 4 methods were adopted as follows:
Reactor 1 : Anaerobic digestion of raw sludge under the
optimal laod
Reactor 2 : Anaerobic digestion of raw sludge depending
on incease of organic laod
Reactor 3 : Optimal anaerobic digestion of raw and excess
sludge under the optimal laod and mixture
Reactor 4 : Optimal anaerobic digestion depending on the
organic laod incease of raw and excess
sludge under the optimal mixture
Anaerobic digestion methods of Reactor 1&2 in this study were designed to understand any problems when the anaerobic digestion is operated only with raw sludge, and Reactor 3&4 were for the comparison and review of the efficiency of the digestion from the alkalinity and nitrogen strength for microorganism's optimal activity and the subsequent load increase. Also, the quantity of the potential methane gas was identified, which could be produced from targeted wastes through BMP test.
As for Reactor 3&4, the mixture of raw and excess slluges were operated. As its result, it was found that the excess sludge tend to lower raw sludge's high nitrogen load. Reactor 3 showed 1.86 kg VS/㎥․d of the organic load and the highest organic removal efficiency with 44%(VS), and NH4+-N outflow concentration in the anaerobic digester was of 337 mg/L, Alk 2625 mg/L as CaCO3 on average and this fell under the typical concentration range.
According to BMP test result of individual anaerobic digcester with outflow samples, it could be found that Reactor 3 showed 0.57L CH4/g VS of methane yield rate and 0.06L of methane production as the highest.
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