하수슬러지 처리방법별 환경성 및 경제성 분석에 대한 연구(I) - 정밀모니터링 분석 중심으로 - A Study on Environmental and Economic Analysis for Each Treatment of Sewage Sludge(I) - Results of Precision Monitoring -원문보기
본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 추가적으로 혐기 소화효율 45 %, 함수율 95% 등 정부정책 가이드 라인에 때한 경제적 타당성 조사도 실시하여 정책수립의 과학적 근거자료로 제시하고자 하였다. 경제성 분석을 위하여 30개의 혐기소화 소유 시설과 17개 소유하지 않는 시설을 조사하였다. 결과적으로, 환경성 및 경제성을 고려할 때 혐기소화 이후 후처리로 소각 또는 건조하는 경우가 가장 타당한 것으로 분석되었으며, 후처리로 탄화처리하는 경우가 가장 타당성이 적은 것으로 분석되었다. 고형화 처리는 가장 경제적이었으나 환경적 및 운전성이 부족하여 타당성이 부족한 것으로 분석되었다.
본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 추가적으로 혐기 소화효율 45 %, 함수율 95% 등 정부정책 가이드 라인에 때한 경제적 타당성 조사도 실시하여 정책수립의 과학적 근거자료로 제시하고자 하였다. 경제성 분석을 위하여 30개의 혐기소화 소유 시설과 17개 소유하지 않는 시설을 조사하였다. 결과적으로, 환경성 및 경제성을 고려할 때 혐기소화 이후 후처리로 소각 또는 건조하는 경우가 가장 타당한 것으로 분석되었으며, 후처리로 탄화처리하는 경우가 가장 타당성이 적은 것으로 분석되었다. 고형화 처리는 가장 경제적이었으나 환경적 및 운전성이 부족하여 타당성이 부족한 것으로 분석되었다.
This study investigated the environmental and economical assessment for sewage sludge treatment options including biogasification, incineration, carbonization, drying, and solidification. Additionally it is also investigated the economical feasibility of the current guidelines (Digestion efficiency ...
This study investigated the environmental and economical assessment for sewage sludge treatment options including biogasification, incineration, carbonization, drying, and solidification. Additionally it is also investigated the economical feasibility of the current guidelines (Digestion efficiency for organic waste = 45 %, Moisture content of sludge = 95 and 93 %) and it aimed to suggest the scientific informations for a policy-making. For the economical feasibility the 30 plants with anaerobic digestion treatment and the 17 plants without anaerobic digestion treatment were investigated. The result of the comparison of sewage sludge treatment options showed that anaerobic digestion+incineration was the most economically feasible considering incineration and drying. For smaller treatment capacity, solidification was the most economically feasible considering carbonization and solidification and anaerobic digestion+carbonization was the most economically feasible considering carbonization and solidification.
This study investigated the environmental and economical assessment for sewage sludge treatment options including biogasification, incineration, carbonization, drying, and solidification. Additionally it is also investigated the economical feasibility of the current guidelines (Digestion efficiency for organic waste = 45 %, Moisture content of sludge = 95 and 93 %) and it aimed to suggest the scientific informations for a policy-making. For the economical feasibility the 30 plants with anaerobic digestion treatment and the 17 plants without anaerobic digestion treatment were investigated. The result of the comparison of sewage sludge treatment options showed that anaerobic digestion+incineration was the most economically feasible considering incineration and drying. For smaller treatment capacity, solidification was the most economically feasible considering carbonization and solidification and anaerobic digestion+carbonization was the most economically feasible considering carbonization and solidification.
본 연구에서는 하수슬러지의 바이오가스화 처리 방법이 바람직한지, 바람직하다면 얼마 규모 이상에서 하는 것이 경제적인지를 조사하였다. 또한 바이오가스화가 경제적이지 않는 경우에는 적정 처리 방법(소각, 건조, 탄화, 고화 등)이 무엇인지 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다.
제안 방법
1을 통해서 종합적인 분석 방법론을 보여주고 있다. 각 시설의 혐기소화조 유입과 슬러지의 시료를 가지고 기초 분석 항목, 운영효율 인자, 저해 인자들을 분석하였고, 그 분석 결과를 토대로 VS 기준 혐기소화 효율과 이론적 메탄가스 발생량을 산출하였다. 또한 혐기소화조 시설의 폐수 시료를 가지고 기초 수질 항목을 분석하였다.
기초조사를 위해 삼성분(수분, 고형물, 회분) 함량 분석을 수행하였고, 원소(C, H, O, N) 함량을 분석하였다. 또한 운영효율분석을 위해 VS 분해율과 이론적 메탄가스 발생량, 그리고 CODcr 제거율을 분석하였고, 저해요인 분석을 위해 휘발성 지방산 유분, 총질소, 암모니아성 질소를 분석하였다.
본 연구에서는 하수슬러지의 바이오가스화 처리 방법이 바람직한지, 바람직하다면 얼마 규모 이상에서 하는 것이 경제적인지를 조사하였다. 또한 바이오가스화가 경제적이지 않는 경우에는 적정 처리 방법(소각, 건조, 탄화, 고화 등)이 무엇인지 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 그리고 에너지자립화사업에서 실시하고 있는 유기물 분해율 45 %까지 향상과 슬러지 함수율을 95 %와 93 %로 하여 소화조에 투입하는 경우의 경제성 분석을 실시하여 정책 방안에 과학적 자료를 제시하고자 한다.
대상 데이터
혐기성 소화시설을 운영하는 처리장에 대한 시료는 하수슬러지 유입수와 처리수 그리고 혐기성 소화조 시설폐수 등으로 하였다. 시료의 성상과 환경성 요인을 분석하기 위한 기초자료로 활용하기 위해 15개의 시설에 대한 시료분석을 실시했다. 하수 슬러지만 처리하는 탄천 등 9개 시설과 하수슬러지와 음식물류폐기물을 병합처리하는 서남 등 6개 시설에 대해서 시료분석을 진행했다.
시료의 성상과 환경성 요인을 분석하기 위한 기초자료로 활용하기 위해 15개의 시설에 대한 시료분석을 실시했다. 하수 슬러지만 처리하는 탄천 등 9개 시설과 하수슬러지와 음식물류폐기물을 병합처리하는 서남 등 6개 시설에 대해서 시료분석을 진행했다.
혐기성 소화시설을 운영하는 처리장에 대한 시료는 하수슬러지 유입수와 처리수 그리고 혐기성 소화조 시설폐수 등으로 하였다. 시료의 성상과 환경성 요인을 분석하기 위한 기초자료로 활용하기 위해 15개의 시설에 대한 시료분석을 실시했다.
이론/모형
CODcr은 수질오염공정시험기준 (ES 04315.3 화학적 산소요구량-적정법-다이크롬산칼륨법), 암모 니아성 질소는 수질오염공정시험기준 (ES 04355.3, 자외선/가시선 분광법), 총질소는 수질오염공정시험기준 (ES 04363.1, 자외선/가시선 분광법-산화 법)에 근거한 방법으로 분석하였고, 노말헥산 추출 물질은 수질오염공정시험기준 (ES 04302.1)에 근거하여 유분을 분석하였다.
식품공정시험법 (제 10. 일반시험법, 1.1.3.1 나. 단백질 분석기를 이용하는 방법; 1.1.5.1.1. 에테르 추출법) 에 근거한 방법으로 단백질과 지방을 분석하였고, 탄수화물은 식품공정시험법 (제 10. 일반시 험법, 1.1) 에 근거한 방법으로 수분, 회분, 지방과 단백질을 분석한 후에 탄수화물을 계산하였다.
성능/효과
6 L⋅CH 4 /kgVS 유입 분석되었다. 이 결과는 하수슬러지/음폐수 병합처리 시설에서 혐기성소화 분해율이 하수슬러지 시설보다 높은 것과 같이 이론적 메탄가스 생성율 또한 높게 나타났으며, 음식물류폐기물의 병합으로 인해 더 나은 분해율과 관련이 있음을 시사하며 미생물의 분해활동에 좋은 영향을 주었음을 알 수 있었다. 4개 시설에 대한 실제 메탄가스 생성율 평균은 0.
6). 하수슬러지시설의 유입 CODcr 농도가 낮았으며 그 제거율도 하수 슬러지/음폐수병합 시설보다 낮았으며, 하수슬러지 /음폐수 병합시설은 음폐수로 인해 높은 유기물함량 으로 높은 CODcr 농도를 보였으나 혐기성소화조의 효과적인 처리를 통해 높은 제거율이 나타났다.
이 중 8개는 시설노후화 등으로 미가동 상태이고 57개 소가 운영 중이다. 하수처리 시설용량 별 소화조 처리시설 개수를 보면, 운영 중인 시설 모두 하수처리량 10만톤/일 이상의 중대형 하수처리장에 소화조가 설치되었음을 알 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
런던협약 96의정서에 따른 우리나라의 해양오염방지에 관한 행보는 무엇인가?
우리나라는 해양오염방지에 관한 국제협약인 “런던협약 96의정서” 가입 이후 2012년 1월 1일부터 하수슬러지의 해양배출을 전면 금지하고 있다. 또한 2005년부터는 하수슬러지의 육상 직매립이 금지되어서 하수슬러지의 육상처리 및 재활용 처리가 시급한 사회적 이슈가 되고 있다.
하수슬러지의 발생추이는 어떠한가?
하수슬러지는 2011년말 기준으로 전국 496개 하수처리시설에서 연간 3,341,965 톤/년이 발생하고 있고, 2009년 이후 연평균 5.9%씩 증가하는 추세를 보이고 있다. 그리고 슬러지 발생량 증가와 더불어 에너지 비용도 상승하여 하수슬러지 총처리비용은 2006년 877억원에서 2011년 1,645억원으로 급증하였다.
하수슬러지의 바이오가스화에 관한 환경부의 추진정책은 무엇인가?
이러한 추이에 하수슬러지의 바이오가스화는 육상 처리일 뿐만 아니라 자원․에너지 빈국인 우리나라에서 신재생에너지 생산이라는 장점을 갖은 좋은 처리대책으로 관심의 대상이 되고 있다. 환경부는 하수슬러지를 처리할 뿐만 아니라 신재생에너지까지 생산하여 하수처리장의 에너지 자립화를 이루고자 하수처리장의 소화조 효율개선을 추진하고 있다. 주요 개선사업은 유기물 분해율 45 %까지 향상과 농축조 이용을 통해 하수슬러지 함수율을 93 % 까지 낮추는 방법 등이다.
Angelidak, I. and Sanders, W., "Assessment of the anaerobic biodegradability of macropollutants", Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 3, pp. 117-129. (2004).
Korea Ministry of Environment, Energy technology on the biogasification, Korean Environment Corporation (2011).
Anti, H., Addition of Esters on Anaerobic digestion: inhibiting or boosting biogas production, Master thesis, Chalmers University of Technology, Sweden (1912).
Appels et al., "Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge", Progress in Energy and Combustion Science, 34, pp. 755-81. (2006).
Yiying, J., "Biomass-biogas recycling technique studies of municipal food waste disposal: a review", Rocznik Ochrona Srodowiska, 14, pp. 21-55. (2012).
Kim, M., "Monitoring of digester optimum and impediment factors in intermediate temperature anaerobic digestion using high-concentration food wastes, J. Korean Soc. Urban Environment, 11(2), pp. 161-167, (2011).
Lee, J., "Effect of ammonia and salinity in the anaerobic digestion using food waste, J. Korean Soc. Environ. Eng. 19(9), pp. 1185-1192. (1997).
Korean Institute of Development Research, An research on supplementary revision of general manual of preliminary feasibility plan, (2004).
Korea Ministry of Environment, An research on improvement plan of establishment.operation and economic analysis of each livestock excretion treatments, pp. 46-50 (2011).
Korea Ministry of Environment, An research on calculation of unit requirement of water and wastewater in housing area and cost of sewage treatment facilities, Korean Land Cooperation (2001).
Park, J., An research on emission characteristic of hazardous air pollution matters in incineration of sewage sludge, National Institute of Environmental Research (2006).
Wang, et al., "Environmental effects of sewage sludge carbonization and other treatment alternatives", Energies, 6, pp. 871-883. (2013).
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