초록 ▼

하수처리율이 높아짐에 따라 하수슬러지 발생량증가할 것으로 예상되고 있으며, 현재에는 년간 100만톤 정도의 하수술러지가 발생하고 있다. 그러나 현재 하수슬러지 처리는 대부분 매립에 의존하고 있어, 매립을 대체할 수 있는 기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 하수슬럿지를 처리뿐 아니라 유효이용한다는 측면에서 퇴비화에 대한 전반적인 기술을 검토하여 우리나라 실정에 맞는 1톤규모의 파이롯트 퇴비화장치를 설계·제작하여 현장 적용 시험하였으며, 또한 1차년도에 이어 전국 하수처리장의 탈수케익을 성상분석하고, 생성물질인 퇴비의식물실험도 1차

하수처리율이 높아짐에 따라 하수슬러지 발생량증가할 것으로 예상되고 있으며, 현재에는 년간 100만톤 정도의 하수술러지가 발생하고 있다. 그러나 현재 하수슬러지 처리는 대부분 매립에 의존하고 있어, 매립을 대체할 수 있는 기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 하수슬럿지를 처리뿐 아니라 유효이용한다는 측면에서 퇴비화에 대한 전반적인 기술을 검토하여 우리나라 실정에 맞는 1톤규모의 파이롯트 퇴비화장치를 설계·제작하여 현장 적용 시험하였으며, 또한 1차년도에 이어 전국 하수처리장의 탈수케익을 성상분석하고, 생성물질인 퇴비의식물실험도 1차년도에 이어 계속적으로 병행·시험하여 그 유효이용가능성을 타진하였다. 1차년도에 실시된 성상분석결과를 기초로하여 2차년도에는 1차년도의 재현성 및 퇴비화 대상 슬러지의 기준질을 결정하는 것을 목적으로 실시되었다. 하수슬러지 성상 분석 결과, 본 연구에서는 퇴비화의 대상 및 장치의 설계이자를 함수율을 80％로 하고, 유기물함량을 50％전후, 농촌지역 및 도시지역의생활하수에서 유래된 하수슬러지를 퇴비화대상으로 설정하였으며, 일반농가에 보급하는 퇴비로서 결론지었다. 도·공복합지역 및 공단지역의 경우에는 일반농가형이 아닌 중금속의 농도에 따라 녹지의 노림용 혹은 매립지의 복토로서 이용하는 것이 타당한 것으로 조사되었다. 1차년도에 제자된 벤치스케일장치에 의하여 계속된 연구를 통하여 생슬러지 80％전후인 하수슬러지를 건조조작에 의하여 65％전후로 건조시키고, 발효조내에 30％정도로 혼합하여 발효조내로 투입시에 수분조정의 역할(55％전후)을 하면서 미생물의 활성이 극대화되는 것이 확인되었다. 이러한 설계인자에 따라 운전한 결과, 대부분의 유기물이 1,2단에서 분해되고, 3단에서 열의 하강, 제4단에서는 거의분해활동이 일어나지 않는 것으로 확인되었다. 분해정도는 유기물의 함량에 의하여 재검토되었다. 이러한 점으로부터 파이롯트를 설계시에 발효단을 3단계로 하여 체류시간을 8∼9일정도 하는 것이 바람직한 것으로 검토되었다. 벤치스케일의 실험에 의하여 얻어진 결과에 기본을 두어 시뮬레이션된 값을 적용시켜 최적반응조건을 적용시키고 그 결과를 검토하였다. 건조단의 공기량은 1.5ℓ/min. kg-sludge가 적당한 것으로 판명되었으며 이러한 조건에서 운전시에 내부온도가 65˚C 정도가 얻어졌다. 발효단은 공기량을 0.5㎥/톤 sludge로 조정하여 발효조 1,2,3 단에 유입시켜 반응조 내부의 온도를 관찰하였다. 그 결과 제1단 58˚C, wp2eks 48˚C, 제3단 43˚C로 관찰되었으며, 발효단별로 공기량을 제어하여 실험한 결과, 발효1단 0.7, 발효2단 0.5, 발효3단 0.3㎥/톤 sludge가 운전조건으로 적합한 것으로 밝혀졌다. 체류시간은 슬러지의 함수율의 변화, 유기물의 분해정도, 슬러지의 밀도의 변화에 따라 결정되었는데 각 값에 대한 측정과 시뮬레이션에 의하여 계산한 결과, 건조단은 0.96일, 발효1단 2.4일, 발효2단 2.6일, 발효3단 2.6일, 총 8.5일로 계산되었다. 이러한 값은 회분식에서 얻어진 분해에 걸리는 시간과 거의 일치하는 것으로 퇴비화반응에는 적합한 것으로 검토되었다. 1차년도에 얻어진 결과에 기준을 두고, 파이롯트플랜트에 의하여 생성된 퇴비에 대하여 품질을 조사하고, 식물실험을 통하여 유용성을 검토한 결과 현재의 규제기준에 적합하며, 또한 적정량을 시비할 경우에 식물의 성장을 촉진시키는 것이 확인되었다.

Abstract ▼

Based on 1995 survey, a sewage sludge was produced as residues of the 65 sanitary plants in Korea, reaching to approximately one million ton. Although the existing landfill sites are limited in its availabilityk, most sewage sludge are currently landfilled. New landfill sites are hardly available be

Based on 1995 survey, a sewage sludge was produced as residues of the 65 sanitary plants in Korea, reaching to approximately one million ton. Although the existing landfill sites are limited in its availabilityk, most sewage sludge are currently landfilled. New landfill sites are hardly available because of the shortage of usable land, and it is very difficult to acquire a new landfill site due to the NIMBY syndrome. It is expected that a number of new sanitary plants are going to steadily increase by 2011, requiring for the expansion of treatment facilities. Due to lack of appropriate landfill areas, an increase in sewage sludge brings in the alternative processes such as incineration and composting. Incineration is a less effective process for high moisture content of sewage sludge, especially due to emitting toxic air. Environmentally sound composting, providing advantage of compost production, is known as an excellent, cost-effective alternative process which can replace landfill. The main goal of this research is to develop a process for the composting of sludge and make it practical. At the first stage of this researchk the various propoerties of sludge were determined for characterizing the composting. The effects of operational parameters on composting rate have been also investigated at the bench scale experiment. Based on bench scale results, a pilot scale reactor was built for treating sludge into compost, which has a capacity of approximately 1 ton of sludge per day. Furthermore, the produced compost was used for cultivating the vegetables. Results of this study are as follows. 1) Municipal wastewater sludge showed a good properties for the composting, whereas the sludge produced in industrial area was inappropriate due to the relatively high concentration of heavy metals. 2) With a help of both the drying pretreatment of reducing the moisture content of sludge and the feedback of compost, the addition of bulking agents was not necessary. 3) The bench scale composting reactor has been successfully operated to determine the feasibility of the reactor and provided important design parameters to build up a larger reactor. - 70.6％ reduction on the basis of weight was obtained during entire process. - optimal temperature and air flow rate at drying pretreatment step are 70˚C and 1.5 1/min.kg sludge, respectively. - optimal aeration rate was measured at 0.5 1/min. in the begining of composting process. 4) The pilot plant, composed of 4 steps (1 step of drying stage and 3 steps of fermentations), capable of treting 1 ton of sludge per day was constructed and has been tested to determine the feasibility of the reactor for the field tests. - HRT(hydraulic retention time) of entire process was appropriated to be 8.5 days(0.96 days at drying and 2.4, 2.6, 2.6 days at each step of fermentations, respectively). 5) Composting of dried sludge with approximately 55％ moisture content showed a good performance without adding of the bulking agent. 6) The inoculation of microorganism at start-up operation was necessary, thereafter the feedback of the sludge compost was helpful to obtain better performance of composting. Both the control of moisture content and increase in microorganism concentration were optimized with 30％ feedback of the sludge compost. 7) In the third year, on the basis of the start-up operation, pilot scale composting reactor will be continuously operated to determine the feasibility of the reactor through fthe long-term operation and provided important design parameters to build up a full scale reactor.

목차 Contents

• 제1장 서론...25
• 제1절 연구의 배경...25
• 제2절 연구개발의 목표 및 내용...31
• 제2장 국내$\dot$외 기술개발 현황...35
• 제1절 하수슬러지의 관리...35
• 제2절 하수슬러지 유효이용 및 퇴비화기술 현황...43
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...87
• 제1절 조사대상 처리장의 개요...88
• 제2절 시료의 채취 및 성상분석방법...89
• 제3절 성상분석 결과...92
• 제4절 Scale-up에 따른 퇴비화 반응조건 및 제어인자의 검토...114
• 제5절 Pilot Scale 퇴비화장치의 설계$\dot$제작 및 시운전...135
• 제6절 생성퇴비의 식물실험 및 이용방안...190
• 제7절 종합결론...220
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...227
• 제1절 하수슬러지의 성상조사...228
• 제2절 회분식 및 연속식 벤치스케일에 의한 퇴비화 반응조건의 검토...229
• 제3절 파이롯트플랜트의 설계제작 및 시운전...231
• 제4절 생성된 퇴비 제품품질과 식물실험 및 이용용도 검토...233
• 제5절 결론...235
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획...237
• 제1절 연구결과의 활용계획 및 전망...237
• 제2절 3차년도의 연구 계획 및 필요성...238
• 제3절 타 연구에서의 응용...239
• 제4절 실용화 추진방안...240
• 제6장 참고문헌...241