[논문]하수슬러지 가용화와 하수처리 운전조건 개선을 통한 하수슬러지 발생저감 연구

최인수; 정회석; 한인섭

하수슬러지 가용화와 하수처리 운전조건 개선을 통한 하수슬러지 발생저감 연구
Study on Sludge Reduction by Sludge Solubilization and Change of Operation Conditions of Sewage Treatment Process 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.31 no.12, 2009년, pp.1113 - 1122

최인수 (서울시립대학교 환경공학부) , 정회석 (서울시립대학교 환경공학부) , 한인섭 (서울시립대학교 환경공학부)

초록
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하수슬러지의 해양투기 배출규제에 대한 대체 처리방안으로, 하수슬러지의 초음파 가용화를 통한 재기질화와 하수처리 공정에 대한 개선을 통한 슬러지 발생량의 저감방안을 살펴보았다. 분리막 반응조(MBR) 실험을 통해 SRT를 점진적으로 SRT=5.1일에서 442일까지 증가시켰으며, 이때 반응조내 미생물의 평균 농도값은 $c_B$=3.4 $gTSSL^{-1}$에서 $c_B$=14.5 $gTSSL^{-1}$까지 증가하였다. 이때 기질제거율과 미생물의 성장량과의 관계를 나타내는 미생물 수율($Y_{B/S}$)는 SRT=5.1일 일때의 약 0.5-0.7에 비해 SRT=442일 일때 0.005-0.007로 저감되어, 직접적인 슬러지 발생량의 감소를 가져오게 되는 것을 확인하였다. 반응 조내 미생물 농도와 폭기효율과의 관계를 프로펠러 루프 반응조에서 교반속도에 따른 산소전달계수와 ${\alpha}$-factor의 변화로써 살펴보았다. 한편 슬러지에 대한 초음파 가용화는 에너지 투입량에 따라 가용화 효율이 증가하고, 가용화한 슬러지의 혐기성 소화효율은 가용화하지 않은 슬러지에 비해 바이오가스 발생량이 많았다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to find the way to solve the problem of sewage sludge discharge into the ocean, the sludge solubilization by ultrasonic and the improvement methods of wastewater treatment process were studied. In the membrane bioreactor the sludge retention time was stepwise increased from 5.1 day to 442 days where the biomass average concentration has been increased from $c_B$=3.4 $gTSSL^{-1}$ to $c_B$=14.5 $gTSSL^{-1}$ respectively. At the same time, the biomass yield coefficients were reduced from 0.5-0.7 at SRT=5.1 day to 0.005-0.007 at SRT=442 days which means the reduction of sludge production. Oxygen mass transfer coefficients and ${\alpha}$-factor were investigated with changing stirrer speed to find the relation between the high biomass concentration and aeration efficiency in the propeller loop reactor. As a result of sludge solubilization, the solubilization of sludge by ultrasound was increased with increasing energy input and it led to improved anaerobic digestion rate with more biogas production than that of nonsolubilized sewage sludge.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

11~14) 이러한 재기질화 방안의 하나로써 초음파 처리를 이용한 하수슬러지의 가용화에 대해서 알아본다. 초음파 처리는 초음파를 이용하여 활성슬러지 미생물을 파괴하는 방법으로 초음파 진동자 표면에서 초음파를 방출했을 때 생기는 음향공동화(acoustic cavitation)현상을 이용하여 세포벽을 파괴하고 이를 통해 세포내 물질을 추출한다.
본 연구는 해양배출을 주요 처리방법으로 하는 하수슬러지의 합리적인 대체 처리방안으로써, 하수처리 공정에 대한 운전조건 개선을 통해 슬러지 발생량의 원천적 저감 방안을 찾는 것을 그 목표로 한다. 이러한 연구의 결과는 향후 슬러지 처리 비용의 절감과 적절한 공정개선을 통한 하수처리 운영비 절감 등의 기대효과를 가져올 수 있을 것이다.
^15,16) 혐기성 미생물에 의한 혐기성 소화는 크게 가수분해단계, 산생성단계 및 메탄생성단계로 구분되어 진다. 본 연구에서는 초음파로 전처리된 하수슬러지를 혐기성 소화 실험을 통하여 바이오가스 생성효율에 미치는 영향을 평가하였다.
본 연구에서는 하수처리 공정에 대한 운전조건 개선을 통하여 잉여슬러지 발생량을 저감하는 방안이 연구되었으며, 초음파에 의한 슬러지 가용화율과 가용화된 슬러지의 혐기성 처리효율을 알아보았다.
슬러지에 대한 초음파 전처리의 목적은 슬러지 혐기성 소화효율을 향상시키는 것이다. 혐기성 소화실험은 회분식 형태로 진행되었으며, 가용화를 위한 초음파 전처리의 조건과 혐기성 처리실험의 조건을 Table 2에 나타내었다.

제안 방법

SRT는 약 5.1일부터 442일까지 변화하였으며, 고정된 유입원수와 HRT에 따라 잉여슬러지의 유출량을 조정하면서 SRT값을 정하였다. 잉여슬러지의 유출은 매 2시간마다 일정량을 일일 12번 자동적으로 이루어졌다.
8는 가용화된 슬러지의 혐기성 처리 실험의 결과를 보여주는 것이다. 가용화한 또는 가용화하지 않은 잉여슬러지와 소화슬러지의 비율을 9 : 1 (270 mL : 30 mL)로 일정하게 하고 혐기성 처리효율 실험을 실시하였다. 또한 각 하수슬러지 시료의 가용화율을 Table 3에 나타내었다.
2). 단기간 중에 최대한 많은 시료를 통해 결과물들을 도출해내기 위해, 최대 10개의 삼각플라스크를 동시에 설치할 수 있게 장치하였으며, 일정온도(37℃)의 혐기성 상태에서 발생하는 바이오가스(CH₄, CO₂등)는 자체 제작한 실린더 형태의 공기발생량 측정기(가스포집기)를 사용하여 가스발생 누적량을 측정할 수 있게 하였다.
또한 슬러지의 재기질화를 위해 초음파에 의해 잉여슬러지를 가용화하고, 그 가용화 효율을 알아보았으며, 가용화를 통해 기질화된 슬러지를 회분식 혐기성 소화조에 투입하여 바이오가스 발생량을 비교 분석함으로써, 그 소화효율을 평가하였다.
미생물 농도 변화 실험은 교차여과(cross-flow filtration) 방식의 분리막 시스템을 장착한 생물분리막 반응조(MBR)에서 진행되었다. 본 실험에 사용된 기질은 미생물의 성장에 필요한 유기물과 무기물의 구성(C:N:P의 원소비율을 고려)을 일정하게 하기 위해 인공적으로 제조된 합성기질을 이용하였다.
미생물 농도의 증가와 함께, 각각의 구간에서 반응조로부터 샘플을 채취하여, DOC(DIMA-TOC 100, Dimatec, Germany)를 측정함으로써, 유기물 제거효율을 함께 조사하였다. 미생물 농도의 증가와 함께 탄소에 대한 물질수지를 통해 미생물 수율(Y_B/S)값을 구하고, 산소에 대한 물질수지를 통해 산소전달계수(k_La)를 구하였다.
반응조내 미생물 농도의 증가는 저장조(collecting container)로부터 유출되는 잉여슬러지의 양을 단계적으로 줄여나감으로써 반응조내 미생물 농도 역시 단계적으로 증가할 수 있도록 하였다. 미생물 농도의 증가와 함께, 각각의 구간에서 반응조로부터 샘플을 채취하여, DOC(DIMA-TOC 100, Dimatec, Germany)를 측정함으로써, 유기물 제거효율을 함께 조사하였다. 미생물 농도의 증가와 함께 탄소에 대한 물질수지를 통해 미생물 수율(Y_B/S)값을 구하고, 산소에 대한 물질수지를 통해 산소전달계수(k_La)를 구하였다.
연구의 내용으로는 우선 분리막 반응조(MBR) 실험을 통해 SRT를 점진적으로 증가시켰으며, SRT의 증가와 함께 반응조내 미생물 농도를 증가시켰다. 반응조내 높은 미생물 농도의 유지는 결과적으로 잉여슬러지로 배출되는 슬러지의 발생량 감소를 의미하는데, 이러한 미생물 농도의 증가와 슬러지 발생량과의 관계를 미생물 수율을 통해 알아보았다. 한편 미생물 농도의 증가는 필연적으로 폭기 효율의 감소를 가져오게 되는 데, 이러한 미생물 농도의 증가와 폭기효율 감소와의 관계를 산소전달계수(k_La)와 α-factor를 측정함으로써 평가하였다.
반응조의 SRT를 증가시켜 잉여슬러지의 발생량을 감량시키는 결과를 평가하기 위하여 반응조내의 c_B와 c_BV 및 유입수와 유출수의 DOC의 농도를 측정하였다. 반응조에서의 미생물 농도(c_B)는 시간이 경과함에 따라 증가하고, 유기성 미생물 농도(c_BV) 또한 시간이 지남에 따라 증가하였다(Table 1).
슬러지 발생량 저감은 일반적 하수처리장에서 운영되고 있는 미생물 농도 2-4 gMLSS/L를 기준으로 발생되어지는 잉여슬러지량과 본 실험에서 얻어진 높은 미생물 농도를 비교하여 평가한다. 실험을 통해 얻어진 미생물 농도가 산소전달계수(k_La)에 미치는 영향, 유기물 분해효율과의 관계 및 미생물수율(Y_B/S) 등을 비교 분석한다.
슬러지에 대한 초음파 전처리를 평가하기 위하여, 초음파에 의해 전처리 가용화된 슬러지와 가용화하지 않은 슬러지를 각각 회분식 혐기성 처리장치에 넣어 혐기성 소화효율을 측정하였다.
7은 초음파를 이용하여 잉여슬러지를 가용화한 결과를 나타낸 것이다. 슬러지에 투여되는 초음파 에너지량을 1,000 W로 일정하게 하고, 시료의 양을 각각 100 mL, 200 mL 및 500 mL로 변화시키고, 초음파 조사시간에 따라 시료를 채취하여 분석하였다. 초음파의 시간이 길어질수록 슬러지의 세포가 파괴되면서 용출되어 나온 물질에 의해 SCOD는 지속적으로 증가하였고, SCOD의 증가와 함께, 초음파에 의한 가용화 효율 역시 증가하였다.
슬러지 발생량 저감은 일반적 하수처리장에서 운영되고 있는 미생물 농도 2-4 gMLSS/L를 기준으로 발생되어지는 잉여슬러지량과 본 실험에서 얻어진 높은 미생물 농도를 비교하여 평가한다. 실험을 통해 얻어진 미생물 농도가 산소전달계수(k_La)에 미치는 영향, 유기물 분해효율과의 관계 및 미생물수율(Y_B/S) 등을 비교 분석한다.^6,9,10)
연구의 내용으로는 우선 분리막 반응조(MBR) 실험을 통해 SRT를 점진적으로 증가시켰으며, SRT의 증가와 함께 반응조내 미생물 농도를 증가시켰다. 반응조내 높은 미생물 농도의 유지는 결과적으로 잉여슬러지로 배출되는 슬러지의 발생량 감소를 의미하는데, 이러한 미생물 농도의 증가와 슬러지 발생량과의 관계를 미생물 수율을 통해 알아보았다.
유입, 유출되는 공기중의 산소농도는 가스 분석기(Magnos 16)를 통해 실시간으로 측정되었으며, 용존산소의 농도는 산소 측정기(WTW, Oxi 530)를 통하여 측정되었다. 한편 포화 산소 농도는 다음과 같이 구하였다.
미생물의 농도뿐 아니라 교반기의 속도 역시도 산소전달계수에 미치는 주요한 영향 인자이다. 이러한 산소전달계수에 미치는 미생물의 농도와 교반속도의 영향을 알아보기 위해 미생물 농도와 교반속도에 따른 산소전달계수를 구하였다. 반응 조는 완전혼합 반응조이며, 프로펠러 교반기에 의한 순환흐름을 통해 폭기가 되는 프로펠러 루프 반응조(Fig.
1일부터 442일까지 변화하였으며, 고정된 유입원수와 HRT에 따라 잉여슬러지의 유출량을 조정하면서 SRT값을 정하였다. 잉여슬러지의 유출은 매 2시간마다 일정량을 일일 12번 자동적으로 이루어졌다.
초음파 장치는 주파수 38 kHz, 최대 출력 1,000 W인 한국초음파산업 제품을 사용하였다. 적절한 비교실험을 위한 전처리 조건은 시료의 양과 투입에너지의 양을 고정시키고, 초음파 조사 시간을 0, 15, 30, 60, 120, 240초로 달리하여 그 효율을 비교하였다. 한편 초음파 장치내 물(water)과 시료의 pH 및 온도 변화는 200 mL의 시료에 초음파 조사 시간을 각각 0, 2, 30, 60, 600초로 달리하였으며, 초음파 가용화 전후를 체크하여 기록하였다.
26 gVSS/L)였다. 초음파 전처리된 하수슬러지 시료는 윈심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 상등액을 GF/C 여과지(Whatman, England) 로 여과하였으며, 얻어진 여과액을 4℃에서 냉장보관하면서 분석하였다. 가용화 특성을 알아보기 위한 실험항목으로 TCODcr 및 SCODcr은 standard methods에 준하여 분석하였다.
초음파 처리는 초음파를 이용하여 활성슬러지 미생물을 파괴하는 방법으로 초음파 진동자 표면에서 초음파를 방출했을 때 생기는 음향공동화(acoustic cavitation)현상을 이용하여 세포벽을 파괴하고 이를 통해 세포내 물질을 추출한다. 초음파의 세기와 투입시간에 따른 슬러지의 가용화 정도를 파악하고, 가용화된 슬러지는 재기질화를 위해 반응조로 투입되는데, 본 연구에서는 혐기성 소화실험에 이용되었다.
한편 미생물 농도의 증가는 필연적으로 폭기 효율의 감소를 가져오게 되는 데, 이러한 미생물 농도의 증가와 폭기효율 감소와의 관계를 산소전달계수(kLa)와 α-factor를 측정함으로써 평가하였다.
한편 반응조내 미생물의 농도가 높을 경우 급격한 산소전달계수(k_La)의 감소에 따른 미생물 생장에 영향을 미칠 수 있어, 이를 방지하기 위해 반응조내 높은 미생물 농도에서도 폭기효율의 증대를 가져올 수 있는 특수 제작된 프로펠러 루프 반응조(Fig. 1)를 사용하였다. Fig.
적절한 비교실험을 위한 전처리 조건은 시료의 양과 투입에너지의 양을 고정시키고, 초음파 조사 시간을 0, 15, 30, 60, 120, 240초로 달리하여 그 효율을 비교하였다. 한편 초음파 장치내 물(water)과 시료의 pH 및 온도 변화는 200 mL의 시료에 초음파 조사 시간을 각각 0, 2, 30, 60, 600초로 달리하였으며, 초음파 가용화 전후를 체크하여 기록하였다. 이때 시료의 슬러지 농도는 3.
혐기성처리 실험장치는 시료를 혐기성 상태에서 처리하기 위한 삼각플라스크와 일정온도(37℃)로 유지시키면서 교반 (100 rpm)을 하는 Shaking water bath, 가스발생량을 측정하는 가스포집기로 구성하였다(Fig. 2). 단기간 중에 최대한 많은 시료를 통해 결과물들을 도출해내기 위해, 최대 10개의 삼각플라스크를 동시에 설치할 수 있게 장치하였으며, 일정온도(37℃)의 혐기성 상태에서 발생하는 바이오가스(CH₄, CO₂등)는 자체 제작한 실린더 형태의 공기발생량 측정기(가스포집기)를 사용하여 가스발생 누적량을 측정할 수 있게 하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 기질은 미생물의 성장에 필요한 유기물과 무기물의 구성(C:N:P의 원소비율을 고려)을 일정하게 하기 위해 인공적으로 제조된 합성기질을 이용하였다. 반응조의 용적은 약 13 L이며, 완전혼합 반응조(Completely Stirred Tank Reactor; CSTR)이다.
미생물 농도 변화 실험은 교차여과(cross-flow filtration) 방식의 분리막 시스템을 장착한 생물분리막 반응조(MBR)에서 진행되었다. 본 실험에 사용된 기질은 미생물의 성장에 필요한 유기물과 무기물의 구성(C:N:P의 원소비율을 고려)을 일정하게 하기 위해 인공적으로 제조된 합성기질을 이용하였다. 반응조의 용적은 약 13 L이며, 완전혼합 반응조(Completely Stirred Tank Reactor; CSTR)이다.
본 실험에 사용된 슬러지는 서울시 J 물재생센터의 반송슬러지 파이프라인에서 채취하였으며, 채취한 슬러지는 중력침강 후 상등액을 제거하여 TS 농도 1.0 및 1.5%로 조정하여 사용하였다. 초음파 장치는 주파수 38 kHz, 최대 출력 1,000 W인 한국초음파산업 제품을 사용하였다.
5%로 조정하여 사용하였다. 초음파 장치는 주파수 38 kHz, 최대 출력 1,000 W인 한국초음파산업 제품을 사용하였다. 적절한 비교실험을 위한 전처리 조건은 시료의 양과 투입에너지의 양을 고정시키고, 초음파 조사 시간을 0, 15, 30, 60, 120, 240초로 달리하여 그 효율을 비교하였다.

이론/모형

초음파 전처리된 하수슬러지 시료는 윈심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 상등액을 GF/C 여과지(Whatman, England) 로 여과하였으며, 얻어진 여과액을 4℃에서 냉장보관하면서 분석하였다. 가용화 특성을 알아보기 위한 실험항목으로 TCODcr 및 SCODcr은 standard methods에 준하여 분석하였다. 초음파에 의한 슬러지 가용화율은 다음과 같이 구하였다.

성능/효과

α-factor값은 교반속도에 크게 영향을 받았으며, 특히 미생물 농도 4≤c BV≤10 gL-1 VSS에서 그 영향력이 크게 나타났다.
1. 프로펠러 교반기를 장착한 MBR 반응조에서, 미생물 평균 농도값은 시간이 경과함에 따라 약 3.4에서 14.5 g TSSL^-1로 증가하고, 반응조의 부하율이 일정할 때, 실험기간의 경과와 SRT의 증가(442일)에 따라 미생물 수율(Y_B/S)이 명백히 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
18) 긴 SRT에서 장기간 운전하게 되면, 미생물 효소의 활성도가 급격히 떨어질 수 있는데, 이때 기질의 분해율은 미생물 활성도 감소의 영향을 받을 수 있다. 그러나 본 연구에서는 c_BV/c_B 비율이 약 90%를 유지됨으로써 활성된 유기물의 비율은 긴 SRT=442일과 높은 미생물 농도(c_B=14.
19) MBR 반응조에서 미생물의 농도는 높은 수준까지 증가할 수 있는데, 이는 산소전달계수를 감소시키고 반응조의 폭기에 나쁜 영향을 미치게 된다. 미생물의 농도뿐 아니라 교반기의 속도 역시도 산소전달계수에 미치는 주요한 영향 인자이다.
2. MBR 반응조는 긴 미생물 체류시간(SRT), 즉 높은 미생물 농도의 조건과 잉여슬러지 발생량의 감소라는 조건을 만족시키며 운전되어 질 수 있음을 보여주었다.
3. 한편 프로펠러 루프 반응조에서 미생물 농도의 증가에 따라 산소전달계수(kLa)가 낮아지나, 교반속도의 증가로 폭기효율을 향상시켜, α-factor의 증가를 가능하게 할수 있었다.
4. 초음파에 의한 슬러지의 전처리는 동일한 초음파에너지 투입조건에서 시료의 양이 적을수록, 즉 단위 체적당 투입되는 에너지량이 많을수록 가용화 효율이 증대하였다.
5. 회분식 형태로 진행된 잉여슬러지의 혐기성 처리실험은 초음파의 조사시간이 가장 길어 에너지 투입량이 가장 높은 곳에서 소화효율이 가장 높게 나타났으며, 초음파를 통한 가용화를 하지 않은 잉여슬러지의 소화효율은 가장 낮게 나타나, 슬러지의 초음파 가용화가 혐기성 소화효율에 긍정적인 영향을 미침을 알 수 있었다.
Fig. 8의 전체적인 가스발생량을 살펴보면 초음파 조사시간이 가장 긴(5 W/mL-240 s), 즉 단위체적당 에너지투입량이 가장 높은 곳, 가용화율이 가장 높은 곳에서 가스의 발생량이 가장 높게 나타났다. 초음파 조사시간의 순서(가용화율과 비례)에 따라 순차적인 그래프 변화를 보여주진 않지만 초음파 조사시간이 길수록 혐기 처리성이 잘되는 것을 확인하게 되었으며, 전체적으로 초음파에 의한 전처리를 한 슬러지의 혐기성 소화가 가용화하지 않은 슬러지의 혐기성 소화보다 많은 바이오가스 생산을 보여주었다.
¹⁸⁾ 긴 SRT에서 장기간 운전하게 되면, 미생물 효소의 활성도가 급격히 떨어질 수 있는데, 이때 기질의 분해율은 미생물 활성도 감소의 영향을 받을 수 있다. 그러나 본 연구에서는 c_BV/c_B 비율이 약 90%를 유지됨으로써 활성된 유기물의 비율은 긴 SRT=442일과 높은 미생물 농도(c_B=14.5 gVSSL^-1)의 영향을 크게 받지 않은 것으로 판단된다.
즉 동일 에너지 투입조건에서 시료의 양이 적을수록 SCOD값이 높게 나오는 것을 볼 수 있는데, 이는 단위 체적당 투입되는 에너지량이 많기 때문이다. 단위용적당 투여되는 에너지가 많은 10 W/mL에서 조사시간이 가장 긴 600초에서 최고의 가용화 효율을 보여주었다.
미생물 농도 cBV≥10 gL-1 VSS에서는 교반속도가 α-factor값에 미치는 영향은 크게 감소되었다.
및 유입수와 유출수의 DOC의 농도를 측정하였다. 반응조에서의 미생물 농도(c_B)는 시간이 경과함에 따라 증가하고, 유기성 미생물 농도(c_BV) 또한 시간이 지남에 따라 증가하였다(Table 1). 즉 SRT를 증가시키면 반응조내의 미생물 농도가 높아지는 데, 유기물의 제거효율이 일정하다면 그만큼 발생되어지는 잉여슬러지의 양이 감소하는 것을 의미하게 된다.
3 M NaOH의 투입으로 실험에 필요한 pH를 유지하였다. 반응조의 용적에 비해 매우 적은 양의 희석된 NaOH가 투입되어 미생물에 미치는 영향은 극히 미미하거나 없을 것으로 판단되었다. 반응조내 용존산소의 농도는 c´ _O2 ＞ 2 mg/L로 유지되었고, 유입유량은 Q = 1.
2 h로 일정하였다. 전체 실험 기간중 유입기질의 농도는 약 c_S0 = 500 mg/L DOC이었으며 제거효율은 ＞ 90%로 매우 높게 나타났다.
8의 전체적인 가스발생량을 살펴보면 초음파 조사시간이 가장 긴(5 W/mL-240 s), 즉 단위체적당 에너지투입량이 가장 높은 곳, 가용화율이 가장 높은 곳에서 가스의 발생량이 가장 높게 나타났다. 초음파 조사시간의 순서(가용화율과 비례)에 따라 순차적인 그래프 변화를 보여주진 않지만 초음파 조사시간이 길수록 혐기 처리성이 잘되는 것을 확인하게 되었으며, 전체적으로 초음파에 의한 전처리를 한 슬러지의 혐기성 소화가 가용화하지 않은 슬러지의 혐기성 소화보다 많은 바이오가스 생산을 보여주었다.
초음파에 의한 슬러지 전처리시 에너지 투입량, 즉 단위용적당 투입되는 초음파 세기와 초음파 조사시간에 따라, 시료의 온도변화가 달리 나타났다.
슬러지에 투여되는 초음파 에너지량을 1,000 W로 일정하게 하고, 시료의 양을 각각 100 mL, 200 mL 및 500 mL로 변화시키고, 초음파 조사시간에 따라 시료를 채취하여 분석하였다. 초음파의 시간이 길어질수록 슬러지의 세포가 파괴되면서 용출되어 나온 물질에 의해 SCOD는 지속적으로 증가하였고, SCOD의 증가와 함께, 초음파에 의한 가용화 효율 역시 증가하였다. 즉 동일 에너지 투입조건에서 시료의 양이 적을수록 SCOD값이 높게 나오는 것을 볼 수 있는데, 이는 단위 체적당 투입되는 에너지량이 많기 때문이다.

후속연구

한편, 앞에서 언급된 하수슬러지 처리 기술들은 대부분 슬러지 발생 후 감량화의 입장에서 연구되어 온 것으로, 이러한 개념만으로 하수슬러지 처리를 위한 근본적인 방안을 도출하기는 어려울 것이다. 따라서, 하수슬러지를 발생단계에서 원천적으로 저감시킬 수 있는 하수처리시스템 제어의 관점에서 다양한 연구가 진행되어야 하며, 하수처리장 공정의 제어와 최적화의 입장에서 고형물 저감, 가용화 및 생분해도 개선, 탈수성 개선의 측면이 종합적으로 검토되어야 할 것이다. 즉 최종처리에 맞추어진 하수슬러지 처리방식에서 슬러지 발생을 억제하는 수처리 제어공정의 개발과 발생된 슬러지의 가용화에 의한 재기질화를 통해 슬러지 발생량 저감을 이루는 방식으로 그 무게중심이 이동되어야만 할 것이다.
본 연구는 해양배출을 주요 처리방법으로 하는 하수슬러지의 합리적인 대체 처리방안으로써, 하수처리 공정에 대한 운전조건 개선을 통해 슬러지 발생량의 원천적 저감 방안을 찾는 것을 그 목표로 한다. 이러한 연구의 결과는 향후 슬러지 처리 비용의 절감과 적절한 공정개선을 통한 하수처리 운영비 절감 등의 기대효과를 가져올 수 있을 것이다.
따라서, 하수슬러지를 발생단계에서 원천적으로 저감시킬 수 있는 하수처리시스템 제어의 관점에서 다양한 연구가 진행되어야 하며, 하수처리장 공정의 제어와 최적화의 입장에서 고형물 저감, 가용화 및 생분해도 개선, 탈수성 개선의 측면이 종합적으로 검토되어야 할 것이다. 즉 최종처리에 맞추어진 하수슬러지 처리방식에서 슬러지 발생을 억제하는 수처리 제어공정의 개발과 발생된 슬러지의 가용화에 의한 재기질화를 통해 슬러지 발생량 저감을 이루는 방식으로 그 무게중심이 이동되어야만 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하수슬러지의 처리의 주된 방법이었던 육상직매립이 금지된 시기와 이유는?	하수슬러지는 각종 하폐수에 포함되어 있는 입자상, 콜로 이드상 및 용존상의 오염물질로서, 수질오염방지 장치를 위한 하수종말처리시설 및 고도처리시설에서 하폐수를 처리하 였을 때 발생하는 2차 환경오염물질이다. 이러한 하수슬러지의 처리는 육상직매립이 주처리방법이었으나, 2003년 7월 매립지 안정화 곤란과 악취발생 등의 문제로 인해 전면 금지 되었다. 이후 해양배출을 통한 하수슬러지 처리는 처리비용이 저렴하고, 처리설비 설치 등과 같은 건설비 부담이 없어 광범위하게 확대되었다.
	하수슬러지는 무엇인가?	하수슬러지는 각종 하폐수에 포함되어 있는 입자상, 콜로 이드상 및 용존상의 오염물질로서, 수질오염방지 장치를 위한 하수종말처리시설 및 고도처리시설에서 하폐수를 처리하 였을 때 발생하는 2차 환경오염물질이다. 이러한 하수슬러지의 처리는 육상직매립이 주처리방법이었으나, 2003년 7월 매립지 안정화 곤란과 악취발생 등의 문제로 인해 전면 금지 되었다.
	본 연구에서 하수처리 공정에 대한 운전조건 개선을 통하여 잉여슬러지 발생량을 저감하는 방안을 연구하고, 초음파에 의한 슬러지 가용화율과 가용화된 슬러지의 혐기성 처리효율을 알아본 결과는?	1. 프로펠러 교반기를 장착한 MBR 반응조에서, 미생물 평균 농도값은 시간이 경과함에 따라 약 3.4에서 14.5 gTSSL-1 로 증가하고, 반응조의 부하율이 일정할 때, 실험기간의 경과와 SRT의 증가(442일)에 따라 미생물 수율(YB/S)이 명백히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 2. MBR 반응조는 긴 미생물 체류시간(SRT), 즉 높은 미생물 농도의 조건과 잉여슬러지 발생량의 감소라는 조건을 만족시키며 운전되어 질 수 있음을 보여주었다. 3. 한편 프로펠러 루프 반응조에서 미생물 농도의 증가에 따라 산소전달계수(kLa)가 낮아지나, 교반속도의 증가로 폭기효율을 향상시켜, α-factor의 증가를 가능하게 할수 있었다. 4. 초음파에 의한 슬러지의 전처리는 동일한 초음파에너지 투입조건에서 시료의 양이 적을수록, 즉 단위 체적당 투입되는 에너지량이 많을수록 가용화 효율이 증대하였다. 5. 회분식 형태로 진행된 잉여슬러지의 혐기성 처리실험은 초음파의 조사시간이 가장 길어 에너지 투입량이 가장 높은 곳에서 소화효율이 가장 높게 나타났으며, 초음파를 통한 가용화를 하지 않은 잉여슬러지의 소화효율은 가장 낮게 나타나, 슬러지의 초음파 가용화가 혐기성 소화효율에 긍정적인 영향을 미침을 알 수 있었다.

참고문헌 (19)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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