[논문]방사선조사에 의한 하수슬러지의 탄소원 회수 가능성 연구

김태훈; 김탁현; 이재광; 유승호; 이면주

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김태훈 (한국원자력연구소 방사선이용연구부) , 김탁현 (한국원자력연구소 방사선이용연구부) , 이재광 (한국원자력연구소 방사선이용연구부) , 유승호 (한국원자력연구소 방사선이용연구부) , 이면주 (한국원자력연구소 방사선이용연구부)

본 연구의 목적은 하수슬러지로부터 외부탄소원을 회수하여 하수의 질소 및 인 처리를 위한 최적의 pH선정과 감마선 조사의 적용가능성을 조사하는 것이었다. 연구 결과, 외부탄소원의 회수 가능성을 평가할 수 있는 index인 SCOD의 값은 비조사된 하수슬러지에서는 pH13에서 SCOD 간이 6590mg/L이고, 가용화율 SCOD/TCOD값은 57.8%로 최대의 탄소원을 회수할 수 있음을 확인하였고, 동일 pH에서는 경우에는 조사선량이 증가할수록 SCOD/TCOD값이 증가하였다. 알칼리 가수분해가 산처리 보다는 슬러지 탄소원을 회수할 수 있는 더 적정한 처리방법이고, 알칼리의 전처리에 감마선 조사한 하수슬러지의 탄소원 회수율은 pH 13, 조사선량 20kGy에서 SCOB/TCOD 최대의 값인 59% 분석되었다.

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문제 정의

각 공정별 하수슬러지로부터 최대의 외부탄소원 회수를 얻기 위한 기초 연구로 2차하수슬러지에 감마선을 조사하여 생성된 용존유기물을 생물학적 질소 및 인 제거에 필요한 탄소 원으로 이용하기 위하여 방사선 조사량의 변화, pH 변화가 2차 하수슬러지의 용 존 유기물생성에 미치는 영향을 조사함으로써 감마선 조사에 의한 2차 하수슬러지로부터 용 존 유기물 회수를 위한 최적의 조건을 도출하였다.
본 연구의 목적은 하수슬러지로부터 외부탄소원을 회수하여 하수의 질소 및 인 처리를 위한 최적의 pH선정과 감마선 조사의 적용가능성을 조사하는 것이었다. 연구 결과, 외 부탄소원의 회수 가능성을 평가할 수 있는 index인 SCOD의 값은 비조사된 하수슬러지에서는 pH13 에서 SCOD 값이 6590mg/L이고, 가용화율 SCOD/TCOD값은 57.

제안 방법

분석방법은 환경오염공정실험법 및 Standard Methods에 의해 기술된 방법에따라 실시하였다. SCOD의 분석에는 조사된 하수슬러지를 원심분리기를 이용하여 4500rpm 에서 10분간 원심분리한 후 상등액을 GF/C 여과지(Whatman, England)로 여과한 시료를이용하였다.
감마선 조사에 의한 생슬러지의 용존유기물 생성을 위한 최적조건 도출실험을 위해서 pH, TS(Total Solids), SS(Suspends Solids), VS(Volatile Solids), TSS, VSS, TCOD, T-N, T-P, NH3-N, NO3-N, NO2-N을 측정하였고, 생성된 용존 유기물 농도는 Soluble CODcr로측정하였다. 분석방법은 환경오염공정실험법 및 Standard Methods에 의해 기술된 방법에따라 실시하였다.
조사에 사용한 시료는 125mL 유리병에 준비된 시료를 완전히 채운 후 실험에 사용하였으며, 조사선량은 1, 10, 20, 50kGy(l kGy = 1 kj/kg)로 각각 달리하여 조사하였다
실험에 사용하였다. 하수슬러지의 pH 변화에 대한 영향을 조사하기 위하여 pH를 2, 5, 7, 10, 13으로 조정하였다. pH 조정은 ION H2SO4 , ION NaOH를 이용하였고, pH조정 후 250rpm 에서 약 2시간 동안 교반을 하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 슬러지는 J시 하수종말처리장의 2차침전지에서 발생된 2차슬러지 (waste activated sludge)를 채취하여 2시간동안 중력침전 후 상등수를 제거한 하수슬러지시료를 실험에 사용하였다. 하수슬러지의 pH 변화에 대한 영향을 조사하기 위하여 pH를 2, 5, 7, 10, 13으로 조정하였다.

성능/효과

차이가 없었다.부유물질(SS)의 변화는 산성이나 알칼리성으로 갈수록 감소하였고, 조사량이 증가할수록 부유물질의 양이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 슬러지 저감 측면에서는 pH13 보다 pH10에서 더 유리하다고 할 수 있다.
8%로 최대의 탄소원을 회수할 수 있음을 확인하였고, 동일 pH에서는 경우에는 조사선량이 증가할수록 SCOD/TCOD 값이 증가하였다. 알칼리 가수분해가 산처리 보다는 슬러지 탄소원을 회수할 수 있는 더 적정한 처리방법 이고, 알칼리의 전처리에 감마선 조사한 하수슬러지의 탄소원 회수율은 pH 13, 조사선량 20kGy에서 SCOD/TCOD 최대의 값인 59% 분석되었다.
최적의 pH선정과 감마선 조사의 적용가능성을 조사하는 것이었다. 연구 결과, 외 부탄소원의 회수 가능성을 평가할 수 있는 index인 SCOD의 값은 비조사된 하수슬러지에서는 pH13 에서 SCOD 값이 6590mg/L이고, 가용화율 SCOD/TCOD값은 57.8%로 최대의 탄소원을 회수할 수 있음을 확인하였고, 동일 pH에서는 경우에는 조사선량이 증가할수록 SCOD/TCOD 값이 증가하였다. 알칼리 가수분해가 산처리 보다는 슬러지 탄소원을 회수할 수 있는 더 적정한 처리방법 이고, 알칼리의 전처리에 감마선 조사한 하수슬러지의 탄소원 회수율은 pH 13, 조사선량 20kGy에서 SCOD/TCOD 최대의 값인 59% 분석되었다.
총고형물의 양은 산성이나 알칼리성으로 pH 변화가 있을 때 증가하였고 방사선 조사량의 변화에는 차이가 없었다.부유물질(SS)의 변화는 산성이나 알칼리성으로 갈수록 감소하였고, 조사량이 증가할수록 부유물질의 양이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.

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