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고성능 세정식 슬러지 산발효조의 운전 및 적용성 평가
Operation of High Performance Elutriation-Type Sludge Fermenter and Feasibility for Its Application

안영호 ;    (영남대학교 건설환경공학부   );
  • 초록

    도시하수 1차슬러지의 가수분해와 산발효특성 향상을 위해 슬러지상 형태를 가진 새로운 회분식 및 반연속시 발효시스템의 운전특성을 운전 온도와 pH를 함수로 평가하였다. 본 공정에서 적용한 산세정 슬러리 반응조는 pH 9와 고온( $55^{\circ}C$ )의 운전조건하에서 비교적 짧은 체류시간내 유출수내 다량의 유기산을 생산하는 우수한 운전특성을 가지고 있다. 가수분해 특성은 대상기질인 슬러지의 특성에 미치는 계절적 특성에 상당한 영향을 받았으나, 반면에 산형성특성은 거의 영향을 받지 않았다. 우기계절을 기준으로 할 때 최적 운전조건하에서의 휘발성 유기산의 생성과 회수율은 $0.18\;g\;VFA_{COD}\;g^{-1}\;VSS_{COD}$ 과 63.3%이었으며, 발효부산물로써 질소와 인의 용출율은 각각 $0.006\;g\;N\;g^{-1}\;VSS_{COD}$ 및 0.003 g $P\;g^{-1}\;VSS_{COD}$ 이었다. 실규모 처리장( $Q=158,880\;$m^3\;day^{-1}$ )에서의 물질수지 결과 우기계절동안의 휘발성 유기산과 비휘발성 유기산의 생산량은 약 $3,110\;kg\;VFA_{COD}\;day^{-1}$ 및 $1,800\;kg\;COD\;day^{-1}$ 이었는데, 이는 유입 하수기준으로 약 $31\;mg\;COD\;L^{-1}$ , $20\;mg\;VFA_{COD}\;L^{-1}$ , $0.7\;mg\;N\;L^{-1}$ 및 $0.3\;mg\;P\;L^{-1}$ 의 수질향상을 가져올 것으로 평가되었다. 이 공정의 적용에 따라 유입하수 $1,000\;m^3$ 당 약 $67 (에너지 비용 제외시)의 경제적 이득이 있으며, 건기계절시에는 이보다 더 높은 경제성을 가질 것으로 기대된다. 또한 본 연구결과 고성능 발효조는 병원성균이 없는 안정화된 고형물 생산, 우수한 고형물 분리특성 및 경제성 등 다양한 장점이 있는 것으로 나타났다.


    The performance of a novel fermentation process, adopting a sludge blanket type configuration for higher hydrolysis/acidogenesis of the municipal primary sludge, was investigated under batch and semi-continuous conditions with various pH and temperature conditions. This acid elutriation slurry reactor provided higher system performance with a short HRT (5 days) and higher acidogenic effluent quality under pH 9 and thermophilic ( $55^{\circ}C$ ) conditions. The hydrolysis of the sludge was revealed to be significantly dependent on seasonal effects for sludge characteristics but with little impact on acidogenesis. Based on the rainy season at the optimum conditions, VFA production and recovery fraction ( $VFA_{COD}/COD$ ) were $0.18\;g\;VFA_{COD}\;g^{-1}\;VSS_{COD}$ and 63%. As byproducts, nitrogen and phosphorus releasing were $0.006\;g\;N\;g^{-1}\;VSS_{COD}$ and $0.003\;g\;P\;g^{-1}\;VSS_{COD}$ , respectively. For the mass balance in a full-scale plant( $Q=158,880\;m^3\;day^{-1}$ ) based on the rainy season, the VFA and non-VFA(as COD) production were $3,110\;kg\;VFA_{COD}\;day^{-1}$ and $1,800\;kg\;COD\;day^{-1}$ , resulting in an increase of organics of $31\;mg\;COD\;L^{-1}$ and $20\;mg\;VFA_{COD}\;L^{-1}$ and nutrients of $0.7\;mg\;N\;L^{-1}$ and $0.3\;mg\;P\;L^{-1}$ in the influent sewage. The economical benefit from this process application was estimated to be about $67 per $1,000m^3$ of sewage except for energy requirements and also, better benefits can be expected during the dry season. Also, the results revealed that the process has various additional advantages such as pathogen-free stabilized solids production, excellent solids control and economical benefits.


  • 주제어

    산세정 .   고성능 발효조 .   하수슬러지 .   계절적 영향 .   고온.  

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 저자의 다른 논문

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    1. 2005 "도시하수슬러지의 농축과 탈수 : 1차와 2차슬러지의 분리 및 혼합처리특성비교" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (1): 93~100    
    2. 2005 "관측정 자연표류 실험을 통한 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene) 오염 지하수의 생물학적 복원 타당성 연구" 지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment 10 (3): 38~45    
    3. 2005 "사염화에틸렌(PCE)으로 오염된 국내 4개 지역 지하수 내 생물학적 PCE 탈염소화 활성 및 미생물 군집의 비교" 지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment 10 (2): 52~58    
    4. 2006 "호기성 상향류 슬러지상 반응조를 이용한 고농도 암모늄 함유폐수의 독립영양 질소제거" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (8): 852~859    
    5. 2006 "상향류 인 결정화공정을 이용한 슬러지 발효 유출수로 부터의 영양소 회수" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (8): 866~871    
    6. 2006 "반연속 흐름 2단 토양 컬럼에서의 사염화 에틸렌(PCE)의 혐기성 환원탈염소화" 지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment 11 (2): 68~76    
    7. 2006 "LITHOAUTOTROPHIC NITROGEN REMOVAL WITH ANAEROBIC GRANULAR SLUDGE AS SEED BIOMASS AND ITS MICROBIAL COMMUNITY" Environmental engineering research 11 (4): 173~180    

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