음식물 쓰레기의 혐기성 소화 슬러지의 응집 및 탈수 특성에 미치는 영향

Effect of Sludge Conditioner on Dewaterability of Sludge Produced from the Anaerobic Digestion of Food Waste

본 연구에서는 음식물 쓰레기의 혐기성 소화 슬러지의 탈수 효율을 증대시키기 위하여 응집제 및 응집보조제의 선정 및 탈수 특성을 규명하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 혐기성 슬러지는 음식물 쓰레기를 $55^{\circ}C$에서 15일간 소화시켜 얻었으며 이 때의 평균 가스 발생량 및 메탄 함량은 각각 $1.1m^3/kg$ VS 및 63%였으며 소화액의 성상은 각각 pH 7.8, 총고형물 1.5%, CODcr 18,500mg/L이었다. 또한, TKN과 TP는 각각 2,800mg/L과 582mg/L이었으며 암모늄 이온과 인산이온은 2,077mg/L과 415mg/L이었다. 이러한 혐기성 소화액에 각종 응집제를 투입하여 응집 실험 결과, $FeCl_3$와 강양이온계 고분자 응집제만이 응집 효과가 있었으며 $FeCl_3$와 강양이온계 고분자 응집자의 적정 투입 농도는 각각 500mg/L과 50 - 100mg/L였다. 또한, $FeCl_3$ 500mg/L을 첨가하여 1차 얻은 혐기성 슬러지에 고분자 응집제의 농도를 달리하면서 CST(Capillary Suction Time)를 측정한 결과, 강양이온계 고분자 응집제 80mg/L을 혼합하였을 때 최적의 탈수 조건이 형성됨을 알 수 있었다.

In this study, the effect of physico-chemical variables on sludge conditioning was determined to enhance dewaterability of effluent produced from the thermophilic anaerobic digestion of food waste. The gas production rate and methane content during the anaerobic digestion of food waste were $1.1m^3/kg$ VS and 63%, respectively, and the biodegradability of volatile solids was 87.5%. The concentrations of CODcr, TKN and TP of effluent from digestor were 18,500mg/L, 2,800mg/L, and 582mg/L, respectively. At the jar test to screen the flocculant for the dewatering of effluent from digestor, $FeCl_3$ and strong cationic polymer were effective on making flocs in the effluent. The condition of flocculation of effluent were 500mg/L of $FeCl_3$ and 50-100 mg/L of strong cationic polymer, respectively. As the result of measuring of dewaterability potential of effluent to determine the mixing ratio between $FeCl_3$ and polymer by capillary suction time(SCT), optimum condition was 500mg/L of $FeCl_3$ and 80mg/L of strong cationic polymer.