제 목 : 혐기성 소화조 소화효율 향상을 위한 전처리 방법에 관한 연구 이 연구는 충북 옥천군에 위치한 옥천하수처리장 내 혐기성 소화조를 대상으로 하여 기존의 혐기성 소화 시스템의 농축장치, 교반장치, 가용화장치의 3가지 개선효과를 통하여, 연구대상 시설 내에서 소화조 내 높은 기질 농도의 농축 슬러지의 투입, 소화슬러지의 안정된 교반, 난분해성 슬러지의 안정된 분해 등의 효과를 이끌어 냄으로서 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량 증대와 슬러지 감량화 등을 이끌어 내고자 하였다. 우선, 첫 번째로 기존의 ...
제 목 : 혐기성 소화조 소화효율 향상을 위한 전처리 방법에 관한 연구 이 연구는 충북 옥천군에 위치한 옥천하수처리장 내 혐기성 소화조를 대상으로 하여 기존의 혐기성 소화 시스템의 농축장치, 교반장치, 가용화장치의 3가지 개선효과를 통하여, 연구대상 시설 내에서 소화조 내 높은 기질 농도의 농축 슬러지의 투입, 소화슬러지의 안정된 교반, 난분해성 슬러지의 안정된 분해 등의 효과를 이끌어 냄으로서 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량 증대와 슬러지 감량화 등을 이끌어 내고자 하였다. 우선, 첫 번째로 기존의 원심농축기를 스크류 부착형 디스크형 농축기로 개선함으로서 농축효율을 기존의 평균 19.6 %에서 평균 59.8(37.6 ～ 89.5) %로 향상시켰으며, 이로 이하여 후단의 혐기성 소화조 내 탄소원 부족 현상을 개선시켜 소화가스 발생량을 증대시키는 효과를 나타내도록 하였다. 두 번째로, 기존의 가스식 교반장치를 Trust 부착형 기계식 교반장치로 개선함으로서 기존의 사공간이 20 %이상 발생되어지고, 고농도로 농축된 슬러지에 대한 교반이 불가능한 부분을 사공간 2 %미만으로 교반이 가능하도록 하였으며, 낮은 동력 소비로 경제적 비용 또한 감소효과가 있었다. 이러한 결과는 CFD프로그램인 ANSYS CFX를 사용하여 나타난 결과로, 최적의 운영조건을 도출하기 위한 가정적인 단계로 진행되어진 부분으로 볼 수 있으며, 향후 연구를 통하여 현재의 적용인자들이 실증시설에 적용시 인자에 대한 변동요인은 고려해 보아야 할 것이다. 세 번째로, 기존에 사용하지 않았던 오존가용화 장치를 사용함으로서, 소화슬러지와 비교하여 가용화슬러지의 SCODcr 농도가 평균 355.5 % 증가되는 것으로 조사되었고, 가용화 효율은 평균 77.2 (51.8 ～ 96.0) %로 조사되었다. 또한, 오존가용화로 전후의 SCODcr/TCODcr분율은 가용화 전에 평균 0.02에서 가용화 후에 평균 0.19로 10배정도 증가하는 것으로 나타났다. 이로 미루어 보아, 이 연구대상시설에 적용된 오존 가용화로 인하여 슬러지 중의 난분해성 유기물이 분해성 유기물로 전환되어지는 현상을 볼 수 있으며, 슬러지 중의 혐기성 미생물의 분해율이 증대되었음을 알 수 있었다. 또한, 오존가용화 슬러지의 혐기성 소화조 내로의 반송으로 인하여 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량을 증가시키는 데에도 기여하고 있다고 볼 수 있다. 위의 개선과정을 통하여 소화가스 발생량은 가용화 이전의 경우, 평균 116(113.0 ～ 117.0) m3/일로 나타났으며, 가용화 이후의 경우 평균 215(174.0 ～ 243.0) m3/일로 증가되어지는 것으로 나타났다. VS 제거량 대비 산정된 소화효율은 가용화 이전의 경우 평균 47.6(40.2 ～ 61.0) %로 나타났으며, 가용화 이후의 경우 평균 54.6(32.9 ～ 80.2)%로 조사되었다. VS 제거당 소화가스 발생량은 가용화 전이 평균 0.30(0.14 ～ 0.42) Nm3/kg VS removal 로 나타났으며, 가용화 후가 평균 0.42(0.14 ～ 0.73) %로 조사되었다. 이로 미루어 보아, 기존의 혐기성 소화조로서의 역할 수행이 불가능한 시스템을 개선을 통하여 안정된 소화가스 발생이 가능하도록 하였으며, 메탄 등의 재이용을 통하여 소화조 가온시 발생되어지는 비용을 감소시키는 경제적 효과도 기대할 수 있다. 또한, VS 제거량 대비 산정된 소화효율은 크게 증가되는 현상이 보이지 않았는데, 이는 농축장치 내에서 공급되는 응집제의 응집효율에 따른 차이 때문에 혐기성 소화조로 공급되는 농축슬러지의 고형물량에 대한 편차가 크기 때문인 것으로 추정하였으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 향후 연구를 통하여 다양한 실험이 이루어져야 할 것이다. 오존처리 전 소화슬러지와 오존처리 직후 가용화 슬러지, 오존처리 후 혐기성 소화조에서 채취된 혼합슬러지(소화슬러지와 가용화슬러지의 혼합)의 메탄생성량 및 미생물 활성속도를 실험실 규모의 실험의 통하여 비교해 본 결과, 메탄발생량은 48.0, 49.5, 45.8 mL로 거의 차이가 없는 것으로 나타났으며, 미생물 활성속도는 0.220, 0.062, 0.212 로 가용화 직후에서 값이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이는 오존가용화 직후 슬러지가 오존으로 인하여 미생물의 활성이 감소되어진 결과로 보이며, 이후의 소화슬러지와 다시 혼합되어지는 지점에서의 미생물 활성능력은 다시 초기상태로 돌아오는 것을 확인하였다. 위와 같은 결과에 의하여, 이 연구를 통하여 기존 소화조의 개선효과는 약 70 %정도 이루어 졌으나, 소화효율 향상 등에 관한 부분은 아직 향후 연구에서 진행해 보아야 할 것으로 사료되었으며, 기계식 교반기 등에 관한 최적인자도 실증시설을 운영하면서 다양한 조건변화를 통하여 이끌어 내야 할 것으로 보인다.
제 목 : 혐기성 소화조 소화효율 향상을 위한 전처리 방법에 관한 연구 이 연구는 충북 옥천군에 위치한 옥천하수처리장 내 혐기성 소화조를 대상으로 하여 기존의 혐기성 소화 시스템의 농축장치, 교반장치, 가용화장치의 3가지 개선효과를 통하여, 연구대상 시설 내에서 소화조 내 높은 기질 농도의 농축 슬러지의 투입, 소화슬러지의 안정된 교반, 난분해성 슬러지의 안정된 분해 등의 효과를 이끌어 냄으로서 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량 증대와 슬러지 감량화 등을 이끌어 내고자 하였다. 우선, 첫 번째로 기존의 원심농축기를 스크류 부착형 디스크형 농축기로 개선함으로서 농축효율을 기존의 평균 19.6 %에서 평균 59.8(37.6 ～ 89.5) %로 향상시켰으며, 이로 이하여 후단의 혐기성 소화조 내 탄소원 부족 현상을 개선시켜 소화가스 발생량을 증대시키는 효과를 나타내도록 하였다. 두 번째로, 기존의 가스식 교반장치를 Trust 부착형 기계식 교반장치로 개선함으로서 기존의 사공간이 20 %이상 발생되어지고, 고농도로 농축된 슬러지에 대한 교반이 불가능한 부분을 사공간 2 %미만으로 교반이 가능하도록 하였으며, 낮은 동력 소비로 경제적 비용 또한 감소효과가 있었다. 이러한 결과는 CFD프로그램인 ANSYS CFX를 사용하여 나타난 결과로, 최적의 운영조건을 도출하기 위한 가정적인 단계로 진행되어진 부분으로 볼 수 있으며, 향후 연구를 통하여 현재의 적용인자들이 실증시설에 적용시 인자에 대한 변동요인은 고려해 보아야 할 것이다. 세 번째로, 기존에 사용하지 않았던 오존가용화 장치를 사용함으로서, 소화슬러지와 비교하여 가용화슬러지의 SCODcr 농도가 평균 355.5 % 증가되는 것으로 조사되었고, 가용화 효율은 평균 77.2 (51.8 ～ 96.0) %로 조사되었다. 또한, 오존가용화로 전후의 SCODcr/TCODcr분율은 가용화 전에 평균 0.02에서 가용화 후에 평균 0.19로 10배정도 증가하는 것으로 나타났다. 이로 미루어 보아, 이 연구대상시설에 적용된 오존 가용화로 인하여 슬러지 중의 난분해성 유기물이 분해성 유기물로 전환되어지는 현상을 볼 수 있으며, 슬러지 중의 혐기성 미생물의 분해율이 증대되었음을 알 수 있었다. 또한, 오존가용화 슬러지의 혐기성 소화조 내로의 반송으로 인하여 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량을 증가시키는 데에도 기여하고 있다고 볼 수 있다. 위의 개선과정을 통하여 소화가스 발생량은 가용화 이전의 경우, 평균 116(113.0 ～ 117.0) m3/일로 나타났으며, 가용화 이후의 경우 평균 215(174.0 ～ 243.0) m3/일로 증가되어지는 것으로 나타났다. VS 제거량 대비 산정된 소화효율은 가용화 이전의 경우 평균 47.6(40.2 ～ 61.0) %로 나타났으며, 가용화 이후의 경우 평균 54.6(32.9 ～ 80.2)%로 조사되었다. VS 제거당 소화가스 발생량은 가용화 전이 평균 0.30(0.14 ～ 0.42) Nm3/kg VS removal 로 나타났으며, 가용화 후가 평균 0.42(0.14 ～ 0.73) %로 조사되었다. 이로 미루어 보아, 기존의 혐기성 소화조로서의 역할 수행이 불가능한 시스템을 개선을 통하여 안정된 소화가스 발생이 가능하도록 하였으며, 메탄 등의 재이용을 통하여 소화조 가온시 발생되어지는 비용을 감소시키는 경제적 효과도 기대할 수 있다. 또한, VS 제거량 대비 산정된 소화효율은 크게 증가되는 현상이 보이지 않았는데, 이는 농축장치 내에서 공급되는 응집제의 응집효율에 따른 차이 때문에 혐기성 소화조로 공급되는 농축슬러지의 고형물량에 대한 편차가 크기 때문인 것으로 추정하였으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 향후 연구를 통하여 다양한 실험이 이루어져야 할 것이다. 오존처리 전 소화슬러지와 오존처리 직후 가용화 슬러지, 오존처리 후 혐기성 소화조에서 채취된 혼합슬러지(소화슬러지와 가용화슬러지의 혼합)의 메탄생성량 및 미생물 활성속도를 실험실 규모의 실험의 통하여 비교해 본 결과, 메탄발생량은 48.0, 49.5, 45.8 mL로 거의 차이가 없는 것으로 나타났으며, 미생물 활성속도는 0.220, 0.062, 0.212 로 가용화 직후에서 값이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이는 오존가용화 직후 슬러지가 오존으로 인하여 미생물의 활성이 감소되어진 결과로 보이며, 이후의 소화슬러지와 다시 혼합되어지는 지점에서의 미생물 활성능력은 다시 초기상태로 돌아오는 것을 확인하였다. 위와 같은 결과에 의하여, 이 연구를 통하여 기존 소화조의 개선효과는 약 70 %정도 이루어 졌으나, 소화효율 향상 등에 관한 부분은 아직 향후 연구에서 진행해 보아야 할 것으로 사료되었으며, 기계식 교반기 등에 관한 최적인자도 실증시설을 운영하면서 다양한 조건변화를 통하여 이끌어 내야 할 것으로 보인다.
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