본 연구는 SBR 반응조를 이용한 간헐포기식 슬러지 소화 기술을 개발하고 실용화하기 위한 것으로써, 실험을 통해 설계인자, 운전인자를 파악하며, 슬러지 특성을 분석 하여 후처리 공정인 탈수공정의 적절한 설계인자를 제시하고, 모델링과 경제성 분석을 통해 간헐포기소화의 실용화 가능성을 파악하는 것이다. ① 저온에서의 슬러지 혐기성 소화 20℃ 상온에서 HRT 4일의 조건으로 연속식 가수분해 실험을 실시한 결과 유기산 농도는 최대 900mg/L 까지 증가하여 후속하는 간헐포기소화의 탄소원으로 사용가능 하였으며, SCOD에 대한
본 연구는 SBR 반응조를 이용한 간헐포기식 슬러지 소화 기술을 개발하고 실용화하기 위한 것으로써, 실험을 통해 설계인자, 운전인자를 파악하며, 슬러지 특성을 분석 하여 후처리 공정인 탈수공정의 적절한 설계인자를 제시하고, 모델링과 경제성 분석을 통해 간헐포기소화의 실용화 가능성을 파악하는 것이다. ① 저온에서의 슬러지 혐기성 소화 20℃ 상온에서 HRT 4일의 조건으로 연속식 가수분해 실험을 실시한 결과 유기산 농도는 최대 900mg/L 까지 증가하여 후속하는 간헐포기소화의 탄소원으로 사용가능 하였으며, SCOD에 대한 유기산의 비율은 28∼35%정도였다. ② 슬러지의 탈수성 혐기성소화슬러지, 호기성소화슬러지, 간헐포기소화슬러지를 대상으로 최적의 응집제 종류 및 주입율을 시험한 결과 비이온계 및 음이온계 응집제는 탈수능 개선에 도움이 안되었고, 양이온계 응집제가 효과적이었다. 최적의 주입율은 CST를 기준으로 했을 때는 SS 대비 0.4~0.8%, TTF를 기준으로 했을 때는 SS 대비 0.6%였다. 최적 주입 조건에서 CST와 TTF값은 각각 30초, 37초로서 탈수능은 매우 만족스러웠다. ③ 입도분석 개량에 의한 입도분표 변화를 실험한 결과 탈수성이 개선되고, 평균입경이 증가하였다. 분석 결과 평균입경을 산출할 때 가중차수는 1.7이 적합하였고, 최적의 개량 조건에서 가중평균입경은 100μm까지 증가하였다. ④ SBR간헐포기소화 모델링 간헐포기 소화의 모델링을 통해 실험결과를 대입하여 설계인자를 추출할 수 있도록 하였고, 모델링 결과를 이용하여 경제성 분석을 실시하였다. ⑤ 경제성분석 경제성 분석 결과 동일한 소화효율을 가정했을 때 포기비율이 증가할 수록 시설비는 감소하고 운전비는 증가하였다. 이를 토대로 최적의 포기비율을 산출한 결과 포기 비율 0.5 이하는 경제성이 떨어지지만 0.5 이상에서는 증가하는 운전비를 시설비 감소로서 상쇄하므로 호기성 소화에 비해 경제성면에서도 충분히 경쟁력이 있었다. 따라서, 포기비율 0.5 혹은 0.75에서 운전하면 비용증가없이 안정적인 pH, 질소제거 등 부수적인 효과가 더 있다. 본 연구는 실용화 기술로서 하수처리장에서 발생하는 슬러지의 소화에 관한 것이다. 본 기술은 특히, 중소규모 하수처리장에 적용가능하며, 상온에서 특별한 운전기술없이도 운전 가능하며, 혐기성소화에 비해 처리기간이 짧고, 호기성소화와 비교해서 운전비를 절감하는 동시에, 안정적인 pH 유지가 가능하고, 영양염류 제거 등 부수적 효과가 있다. 그러므로, 본 기술은 마을하수도나 중소규모하수처리장, 오수처리시설에 적용가능하며, 소용량의 처리장을 다수로 건설하는 현재의 시점에서 슬러지 처리의 적절한 대안으로 사용될 수 있다.
Abstract▼
This study was carried to develop intermittent aerobic digestion process using a SBR hybrid pretreatment by anaerobic hydrolysis. The purpose of this study was to establish design factors, operation factors and economical analysis for the practical use of this process. ① Anaerobic hydrolysis unde
This study was carried to develop intermittent aerobic digestion process using a SBR hybrid pretreatment by anaerobic hydrolysis. The purpose of this study was to establish design factors, operation factors and economical analysis for the practical use of this process. ① Anaerobic hydrolysis under the low temperature Basis on this studies, organic acids were produced up to 900mg/L which was 2 8∼35% of SCOD and this acids could be used as a carbon source for nutrient removal in the intermittent aerobic digestion. ② Dewaterability 3 ionic types of synthetic organic polyelectrolytes were used for conditioning of digested sludge and only cationic polymer was effective. The optimal dosage of polymer was 0.4%∼0.8% of SS and the lowest value of CST and TTF at the optimal dosage were 30sec, 37sec respectively. ③ Particle size analysis particles of sludge were aggregated as cationic polymer was added. Dewaterbility index like CST and TTF was well correlated with mean diameter of which the weighting factor was 1.7. The mean diameter was increased up to 100$\mum$ at the optimal polymer dosage. ④ SBR digestion modelling A model about intermittent aerobic digestion using SBR was developed in this study including design factors like aeration ratio, temperature, SBR operation mode. And this model was adapted to economical analysis. ⑤Economical analysis Intermittent aerobic SBR digestion was a worthy alternative to aerobic digestion in the point of total cost which was the sum of installation cost and power consumption cost while aeration ratio was higher than 0.5. Intermittent aerobic digestion is well adaptable to small to middle scale WWTP or village WWTP. This technology has many advantages like operable at the ambient temperature, shorter digestion time compared to anaerobic digestion, smaller cost compared to aerobic digestion, stable neutral pH. Therefore, this process is expected an useful and practical alternate to sludge digestion process for the small WWTP.
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