The Effect of Pre-treatment on the Anaerobic Digestion of waste Activated Sludge

하수슬러지의 혐기적 소화효율 향상을 위한 전처리 효과

The slow degradation rate of sewage sludge in anaerobic digesters is due to the rate limiting step of sludge hydrolysis. Therefore, the pre-treatment process had been carried out using acidic(pH 1.5, 3, 4, 5) and alkaline(pH9, 10, 13), thermal(50, 100, 150, $200^{\circ}C$) and ultrasonic treatment(400W, 20kHz, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60min). In the best conditions of each treatment, the SCOD ratio(%) of treated/untreared samples were increased 102% in acid(pH5), 986% in alkali(pH13), 959% in thermal($200^{\circ}C$) and 1123% in ultrasonic(35min) treatment. As the result, the ultrasonic treatment was most effective, followed by alkali, thermal, acidic treatment. In the effects of total gas productivity, the thermal($200^{\circ}C$) pretreatment was the highest, followed by thermal($150^{\circ}C$), ultrasonic(90min), alkaline(pH9) and ultrasonic(50min).

혐기성소화공정에서 슬러지의 용해가 전체 반응속도를 제한하고 있다. 용해율 향상을 위해 산(pH1.5, 3, 4, 5) 및 알칼리처리(pH9, 10, 13), 열처리(50, 100, 150, $200^{\circ}C$) 및 초음파처리(400W, 20kHz, 15, 20, 25, 30. 35, 40, 50, 60min)가 각 조건에서 실시되어 아래의 결과를 얻었다. 용해효과는 SCOD기준으로 무처리에 비해 산처리는 효과가 매우 낮았고, 알칼리처리는 pH13에서 986%, 열처리는 $200^{\circ}C$에서 959%, 초음파처리는 처리시간 35분에서 온도고정의 경우 802%, 온도 무고정의 경우 1123%의 높은 효과를 나타내어, 초음파처리가 가장 효과적이었다. VS/SS비율은 전처리에 따른 용해율과 정의 상관성을 가져, 용해율 효과의 지표로써 이용 가능했다. 총가스발생량은 열처리 $200^{\circ}C$가 무처리에 비해 1.8배, 열처리 $150^{\circ}C$가 1.4배, pH9의 알칼리처리가 1.2배, 온도 무고정 초음파 90분처리가 1.3배의 가스증산 효과를 나타내어, 열처리의 경우가 가장 효과적이었다. 또한 초음파처리의 경우, 온도고정보다 무고정의 경우가 저온 열처리의 동시효과가 있어 보다 효과적이었다.