유기성 폐기물 중 하나인 하수슬러지는 하수처리시설 중 1차 침전지와 생물학적 처리 단계에서 대량 발생한다. 이러한 하수슬러지는 재활용, 소각, 매립, 그리고 해양투기 방식으로 처리되어 왔으며, 국내에서는 발생량의 절반이상이 해양투기에 의해 처리되어왔다. 하지만 2012년 런던협약에 의해 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지 처리에 관한 문제가 급부상 하였고, 최근에는 고형연료로의 재활용에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 고형연료의 요구함수율을 충족시키기 위하여 높은 함수율의 탈수슬러지는 추가적인 건조과정이 필요하다. 기존 건조방법은 화석연료의 ...
유기성 폐기물 중 하나인 하수슬러지는 하수처리시설 중 1차 침전지와 생물학적 처리 단계에서 대량 발생한다. 이러한 하수슬러지는 재활용, 소각, 매립, 그리고 해양투기 방식으로 처리되어 왔으며, 국내에서는 발생량의 절반이상이 해양투기에 의해 처리되어왔다. 하지만 2012년 런던협약에 의해 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지 처리에 관한 문제가 급부상 하였고, 최근에는 고형연료로의 재활용에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 고형연료의 요구함수율을 충족시키기 위하여 높은 함수율의 탈수슬러지는 추가적인 건조과정이 필요하다. 기존 건조방법은 화석연료의 연소열을 이용하는 열건조 방식이다. 하지만 열건조의 경우, 막대한 양의 에너지가 소비되고 고농도의 배가스 또한 발생하는 문제점을 갖는다. 최근에는 미생물의 물질대사 시 발생하는 대사열을 이용하여 슬러지를 건조하는 생물건조에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 생물건조 역시 배가스가 발생하기 때문에 배가스의 특성을 파악하고 이를 처리하기 위한 공정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 하수슬러지의 생물건조 시 발생하는 배가스의 특성을 GC분석과 성상분석을 통해 파악하고, 이를 처리하기 위해 각 물리화학적 처리의 처리효율을 비교 후 최적처리방법을 확립하였다. 분석결과, 응축폐수는 약 16,400mg/L의 암모니아성 질소를 갖은 고농도 암모니아성 폐수로써, GC-MS분석을 통해 총 22가지 종류의 휘발성 유기화합물이 응축폐수에 존재한다는 특성을 파악하였다. 고농도 암모니아는 부영양화의 주범이며 수생태계에 독성으로 작용하고 악취를 발생하는 문제를 갖는다. 따라서 고농도 암모니아성 질소를 제거하기 위해 파과점 염소주입법, 오존산화법 그리고 화학침전법으로 처리하였다. 오존처리의 경우, 모든 성상에서 뚜렷한 제거가 일어나지 않았고, 특히 암모니아는 10%밖에 제거되지 않았다. 반면에 화학침전법의 경우, 마그네슘과 인을 주입하였을 때 다량의 흰색침전물이 발생하였고, 암모니아는 약 85%가 제거되었다. 한편, 염소소독법의 경우, 앞선 두가지 방법과 비교하였을 때, 암모니아를 가장 많이 제거하였으며, 제거효율은 약 94%로 측정되었다. 따라서 염소주입법을 응축폐수 처리에 가장 적합한 방법으로 선정하였다. 게다가 염소주입법을 최적화하기 위해 염소주입비를 달리하여 처리한 결과, 12.8:1의 질량비로 주입하였을 때 파과점에 도달할 수 있었다. 따라서 응축폐수를 최적조건으로 처리한 결과, NH4+-N, TN, TOC, and TIC 농도는 각각 1.5 mg/L, 130 mg/L, 83 mg/L, and 1889 mg/L이다. 암모니아를 거의 전량제거하여 제거율 99.99%를 달성할 수 있었으며, 유기물 또한 상당부분 제거가 가능하였다.
유기성 폐기물 중 하나인 하수슬러지는 하수처리시설 중 1차 침전지와 생물학적 처리 단계에서 대량 발생한다. 이러한 하수슬러지는 재활용, 소각, 매립, 그리고 해양투기 방식으로 처리되어 왔으며, 국내에서는 발생량의 절반이상이 해양투기에 의해 처리되어왔다. 하지만 2012년 런던협약에 의해 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지 처리에 관한 문제가 급부상 하였고, 최근에는 고형연료로의 재활용에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 고형연료의 요구함수율을 충족시키기 위하여 높은 함수율의 탈수슬러지는 추가적인 건조과정이 필요하다. 기존 건조방법은 화석연료의 연소열을 이용하는 열건조 방식이다. 하지만 열건조의 경우, 막대한 양의 에너지가 소비되고 고농도의 배가스 또한 발생하는 문제점을 갖는다. 최근에는 미생물의 물질대사 시 발생하는 대사열을 이용하여 슬러지를 건조하는 생물건조에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 생물건조 역시 배가스가 발생하기 때문에 배가스의 특성을 파악하고 이를 처리하기 위한 공정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 하수슬러지의 생물건조 시 발생하는 배가스의 특성을 GC분석과 성상분석을 통해 파악하고, 이를 처리하기 위해 각 물리화학적 처리의 처리효율을 비교 후 최적처리방법을 확립하였다. 분석결과, 응축폐수는 약 16,400mg/L의 암모니아성 질소를 갖은 고농도 암모니아성 폐수로써, GC-MS분석을 통해 총 22가지 종류의 휘발성 유기화합물이 응축폐수에 존재한다는 특성을 파악하였다. 고농도 암모니아는 부영양화의 주범이며 수생태계에 독성으로 작용하고 악취를 발생하는 문제를 갖는다. 따라서 고농도 암모니아성 질소를 제거하기 위해 파과점 염소주입법, 오존산화법 그리고 화학침전법으로 처리하였다. 오존처리의 경우, 모든 성상에서 뚜렷한 제거가 일어나지 않았고, 특히 암모니아는 10%밖에 제거되지 않았다. 반면에 화학침전법의 경우, 마그네슘과 인을 주입하였을 때 다량의 흰색침전물이 발생하였고, 암모니아는 약 85%가 제거되었다. 한편, 염소소독법의 경우, 앞선 두가지 방법과 비교하였을 때, 암모니아를 가장 많이 제거하였으며, 제거효율은 약 94%로 측정되었다. 따라서 염소주입법을 응축폐수 처리에 가장 적합한 방법으로 선정하였다. 게다가 염소주입법을 최적화하기 위해 염소주입비를 달리하여 처리한 결과, 12.8:1의 질량비로 주입하였을 때 파과점에 도달할 수 있었다. 따라서 응축폐수를 최적조건으로 처리한 결과, NH4+-N, TN, TOC, and TIC 농도는 각각 1.5 mg/L, 130 mg/L, 83 mg/L, and 1889 mg/L이다. 암모니아를 거의 전량제거하여 제거율 99.99%를 달성할 수 있었으며, 유기물 또한 상당부분 제거가 가능하였다.
Biodrying is well known as an effective method for drying sewage sludge. However, emission gas is generated during biodrying of sewage sludge, and it is considered that various air pollutants are contained in emission gas. In this study, characteristics of condensate of emission gas generated during...
Biodrying is well known as an effective method for drying sewage sludge. However, emission gas is generated during biodrying of sewage sludge, and it is considered that various air pollutants are contained in emission gas. In this study, characteristics of condensate of emission gas generated during biodrying of sewage sludge were investigated by GC-MS and components analysis. Emission gas was condensed into condensate for analysis and treatment. As a results, condensate was high strength ammonia wastewater, and NH4+-N, TN, COD, TOC, and TIC concentration were 16400 mg/L, 16500 mg/L, 1485 mg/L, 663 mg/L, and 10712 mg/L, respectively. Moreover, total 22 kinds of volatile organic compounds (VOCs) were detected by GC-MS, and most of them were often detected from sewage sludge. For removing ammonia of condensate, three types of methods were conducted, including breakpoint chlorination, chemical precipitation, and ozonation. After ozonation, all pollutants were almost not removed in effluent, and thus removal rate was below 17% in all parts. On the other hands, chemical precipitation could significantly remove ammonia of condensate (85%), but it was not effective for organic compounds (37%). Compared to other methods, breakpoint chlorination was the most effective method for removal of ammonia. After chlorination, NH4+-N and TOC of condensate were almost removed, and thus removal ratios of them were 94% and 83%, respectively. Furthermore, at Cl/N weight ratio of 12.8:1, chlorination was reached to breakpoint, and thus ammonia of treated condensate was almost removed to zero. NH4+-N , TN, TOC, and TIC concentration of treated condensate were 1.5 mg/L, 130 mg/L, 83 mg/L, and 1889 mg/L, respectively.
Biodrying is well known as an effective method for drying sewage sludge. However, emission gas is generated during biodrying of sewage sludge, and it is considered that various air pollutants are contained in emission gas. In this study, characteristics of condensate of emission gas generated during biodrying of sewage sludge were investigated by GC-MS and components analysis. Emission gas was condensed into condensate for analysis and treatment. As a results, condensate was high strength ammonia wastewater, and NH4+-N, TN, COD, TOC, and TIC concentration were 16400 mg/L, 16500 mg/L, 1485 mg/L, 663 mg/L, and 10712 mg/L, respectively. Moreover, total 22 kinds of volatile organic compounds (VOCs) were detected by GC-MS, and most of them were often detected from sewage sludge. For removing ammonia of condensate, three types of methods were conducted, including breakpoint chlorination, chemical precipitation, and ozonation. After ozonation, all pollutants were almost not removed in effluent, and thus removal rate was below 17% in all parts. On the other hands, chemical precipitation could significantly remove ammonia of condensate (85%), but it was not effective for organic compounds (37%). Compared to other methods, breakpoint chlorination was the most effective method for removal of ammonia. After chlorination, NH4+-N and TOC of condensate were almost removed, and thus removal ratios of them were 94% and 83%, respectively. Furthermore, at Cl/N weight ratio of 12.8:1, chlorination was reached to breakpoint, and thus ammonia of treated condensate was almost removed to zero. NH4+-N , TN, TOC, and TIC concentration of treated condensate were 1.5 mg/L, 130 mg/L, 83 mg/L, and 1889 mg/L, respectively.
주제어
#Biodrying sewage sludge emission gas condensate breakpoint chlorination
학위논문 정보
저자
김형용
학위수여기관
명지대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
환경에너지공학과
발행연도
2017
총페이지
ⅳ, 70 pp.
키워드
Biodrying sewage sludge emission gas condensate breakpoint chlorination
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