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전처리 가용화 공정이 잉여슬러지 혐기성 소화효율에 미치는 영향
The Effect of Solubilization Pretreatment Process on Anaerobic Digestion of Waste Activated Sludge 원문보기

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.24 no.3, 2016년, pp.35 - 43  

유호식 (경기대학교 환경에너지공학과) ,  안세영 (경기대학교 환경에너지공학과)

초록
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하수처리장에서 배출되는 잉여슬러지 감량율을 증가시키기 위해 사용된 전처리 가용화시설에서, 가용화율에 따른 COD 성상변화를 살펴보았다. 대상하수처리장의 농축 잉여슬러지에 포함되어 있는 난분해성 COD는 총 COD의 37.0 % 이었다. 전처리 가용화시설에서 배출되는 잉여슬러지의 COD 세부성상 변화를 살펴보면 가용화율(5%, 10%, 20%, 30%, 35%)의 증가에 따라 고형성 생분해성 COD는 점차적인 감소를 보이고 있으며 이로 인한 용존성 생분해성 COD와 고형성 난분해성 COD가 증가하는 것을 볼 수 있었다. 잉여슬러지를 가용화하기 위하여 물리적 전처리시설을 적용할 때 생물학적 2차처리시설의 SRT가 상대적으로 길게 운영되면 잉여슬러지의 고형성 난분해성 COD의 함유율이 높고 상대적으로 고형성 생분해성 COD 농도가 낮게 된다. 고형성 생분해성 COD가 상대적으로 낮은 잉여슬러지의 경우 전처리 시설에 의한 가용화의 효과가 당초 예상보다 낮아질 수 있으므로, 가용화하여 혐기성 소화 할 경우 잉여슬러지에 대한 COD 성상 조사가 요구된다. 가용화율 5%에서 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 2.1% 증가하였고, 가용화율 35%에서는 COD 제거율이 15.1% 증가 되었다. 전처리 시설에서 잉여슬러지 고형성 COD를 35% 가용화하였을 때 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 25%에서 40%로 향상되었고 메탄가스발생량은 $607m^3$/일에서 $907m^3$/일으로 증가하는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

COD properties of waste activated sludge (WAS) were investigated for various solubilization rate of mechanical pretreatment method in anaerobic digestion process. Inert COD was 37.0% of total COD in untreated WAS. Particulate biodegradable COD was converted to soluble biodegradables and particulate ...

주제어

#전처리   #가용화   #잉여슬러지   #메탄가스발생량  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 ASM(Activated Sludge Model)을 기반으로 하수처리장 생물학적 2차처리시설에서 배출되는 잉여슬러지의 유기물 성상에 따라 전처리 가용화시설에서의 슬러지 성상 변화와 후단 혐기성소화 공정에서의 슬러지 감량율을 분석하여 전처리 가용화가 잉여슬러지 소화공정에 미치는 영향을 조사하는 것이 목적이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초음파나 파쇄와 같은 전처리시설에 의한 잉여슬러지 가용화 효과에 의한 가수분해 효율은? 난분해성 VSS는 혐기성소화공정에서 용존성 유기물로의 가수분해가 잘 이루어지지 않기 때문에 슬러지 감량율을 저하시키는 원인이 된다. 초음파나 파쇄와 같은 전처리시설에 의한 잉여슬러지 가용화는 미생물의 세포막을 파괴하는 기능이 있으므로 가수분해 효율을 높여줄 수는 있으나 잉여슬러지에 포함되어 있는 난분해성 유기물을 가수분해하기는 어렵다. 따라서 잉여슬러지의 난분해성 유기물이 혐기성소화공정에서 슬러지 감량과 가스발생량에 상당한 영향을 미칠 수 있다.
소화조 효율 개선사업이란? 최근 유기성 폐기물 자원화의 일환으로 하수처리장 소화조 효율 개선사업이 활발히 진행되고 있다. 소화조 효율 개선사업은 잉여슬러지를 가용화하여 슬러지 감량과 가스량 증대를 이루고자 하는 것이다. 하수처리장 2차처리시설인 생물학적 처리공정에서 배출되는 잉여슬러지 유기성분 함유량은 대체로 65~80%에 이른다.
난분해성 VSS가 슬러지 감량율을 저하시키는 원인이 되는 이유는? 잉여슬러지는 난분해성 물질의 축적과 사멸에 의한 세포쇄설물(cell debris)에 의해 상당량의 난분해성 유기물을 포함하고 있다. 난분해성 VSS는 혐기성소화공정에서 용존성 유기물로의 가수분해가 잘 이루어지지 않기 때문에 슬러지 감량율을 저하시키는 원인이 된다. 초음파나 파쇄와 같은 전처리시설에 의한 잉여슬러지 가용화는 미생물의 세포막을 파괴하는 기능이 있으므로 가수분해 효율을 높여줄 수는 있으나 잉여슬러지에 포함되어 있는 난분해성 유기물을 가수분해하기는 어렵다.
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참고문헌 (10)

  1. [하수도시설기준, 환경부 (2011)] Sewerage Facility Standards, Ministry of environment (2011). 

  2. Activated Sludge Model No. 1, IAWPRC Scientific and Technical Report, No.1, IAWPRC, London, ISSN: 10100707X, Henze, M., Grady, C.P.L., Gujer, W., Marais, G. v. R and Matsuo, T, (1987). 

  3. Metcalf & Eddy/Aecom Wasteater Engineering-Treatment and Resource Recovery, McGraw-Hill, NY, USA, pp. 742-751(2014). 

  4. [황은주, 이창근, 이병헌, "하수처리장에서 ASM3와 ADM1 의 통합모델의 적용," 대한상하수도학회.한국물환경학회 공동 추계학술발표회 논문집, 일산, pp. F-102-F-103(2007).] EnuJu Hwang, ChangGeun Lee, ByungHun Lee"Application of the integrated model of ASM3 and ADM1 in Wastewater Treatment Plant," Korean Society of Water&Wastewater.Korean Society on Water Environment, Proceedings of 2007 KSWW & kSWE Fall Meeting, ilsan, pp. F-102-F-103(2007). 

  5. [안세영, 김정주, "중랑하수처리장 활성슬러지 공정 컴퓨터 모델링," 대한환경공학회 춘계학술연구발표회, 부산, pp. 358-361(2004).] SeYeong An, JeongJoo Kim, "Computer Modeling of Activated Sludge Process in Jungnang Municipal Wastewater Treatment Plant," Korean Society of Environmental Engineers, Proceedings of 2004 KSEE Spring Meeting, Busan, pp. 358-361(2004). 

  6. [백병천, 진현진, "컴퓨터 모델을 이용한 석유화학폐수 처리공정 설계 연구," 한국도시환경학회지, 8(1), 29-36 (2008).] Byeong-Cheon Paik.Hyun-Jin Jin, "A Study on The Design of Petrochemical Wastewater Treatment Process by Computer Simulation," Journal of Korea Society of Urban EnvironmentKorea Society of Urban Environment, 8(1), 29-36(2008). 

  7. [정창화 심유섭 김태형 박철휘, "GPS-X 시뮬레이션을 이용한 2단탈질 공정에서 외부탄소원 적용성 평가," 상하수도학회지, 18(1), 37-48(2004).] ChangHwa Jeong, YuSeob Sim, TaeHyeong Kim, CheolHwi Park "Evaluation of External Carbon Source on the 2 stage Denitrification Process by Simulation of GPS-X,"Journal of Korea Society of Urban Environment Korean Society of Water&Wastewater, 18(1), 37-48(2004). 

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  8. "Hydromantis", http://www.hydromantis.com/GPS-X.html, (June, 2015) 

  9. [정창화 심유섭 김태형 박철휘, "GPS-X 시뮬레이션을 이용한 2단탈질 공정에서 외부탄소원 적용성 평가," 상하수도학회지, 18(1), 37-48(2004).] ChangHwa Jeong, YuSeob Sim, TaeHyeong Kim, CheolHwi Park "Evaluation of External Carbon Source on the 2 stage Denitrification Process by Simulation of GPS-X,"Journal of Korea Society of Urban Environment Korean Society of Water&Wastewater, 18(1), 37-48(2004). 

    원문보기 상세보기

  10. [안세영, "하수처리장 에너지자립화사업에서 혐기성소화공정으로부터 용출되는 용존성질소( $NH_3$ -N)의 처리 필요성 연구", 유기물 자원화, 22(3), 68-75(2014).] SeYong An, "The Study of the Need to Remove Soluble nitrogen ( $NH_3$ -N) Generated from Anaerobic digestor Retrofitted in Municipal Wastewater Treatment Plants", Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, 22(3), 68-75(2014). 

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