Abstract
The slow degradation rate of sludge in anaerobic digestion is due to rate-limiting step of sludge hydrolysis. To upgrading of sludge hydrolysis and biodegradabiliry, the pre-treatment had been carried out using acidlc (pH 1.5, 3, 4, 5) and alkaline (pH 9, 10, 13), thermal (50, 100, 150, $200^{\circ}C$), and ultrasonic treatment (400W, 20kHz, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 90min). In the best conditions of each treatment, the Soluble SCOD Ratio(%)of treated/untreated sample were increased 102% in acid (pH5), 986% in alkali (pH 13), 595% in thermal ($200^{\circ}C$) and 1123% in ultrasonic (35min) treatment. As the result, the ultrasonic treatment was most effective, followed by alkali, thermal, acid treatment. In the effects of total gas productivity in vial test, the thermal ($200^{\circ}C$) pre-treatment was the highest, followed by thermal ($150^{\circ}C$), ultrasonic (90min), alkaline (pH 9), and ultrasonic (50min). We compared untreated samples and the most efficient pre-treatment samples(at $200^{\circ}C$, for 30min) on gas productivity with changes of HRT in continuous experiments IN thermal treated samples were 2.5 times in SCOD, 2 times in soluble protein and 3.3 times high in soluble carbohydrate than untreated ones. In gas productivity, the thermal treated samples were average 2 times high than untreated ones. And HRT 7 days was most effective. followed by HRT 10, HRT 15 days. But The gas productiviry of HRT 2.5 days was less than untreated, the reason of low gas productivity was come from high organic acids accumulation within reactor.
슬러지의 용해율 증가 및 생분해율 향상을 위해 전처리 방법별 처리조건 및 회분, 연속실험을 실시하였다. 용해효과실험에서 SCOD 기준 용해율 효과는 온도무고정 초음파처리(35분)가 가장 높고, 다음으로 알칼리처리(pH13), 열처리($200^{\circ}C$, 30min), 온도고정 초음파처리(60분)순서였다. 초기 회분실험에서 적정 혼합비율은 가스생성량을 기준하여 종오니 : 기질비가 4 : 6일 때(유기물 부하량$3.48kg/m^3{\cdot}day$) 가장 효과적이었다. 회분실험에서 가스발생량은 열처리($200^{\circ}C$, 30min)가 가장 높고, 다음으로 초음파처리(온도 무조정), 알칼리처리(pH9), 초음파처리(온도조정)순서였다. 연속실험은 회분실험에서 가장 효과적인 열처리($200^{\circ}C$, 30min) 시료를 이용하였다. pH는 열처리 (pH 7.2~7.3)가 무처리 (pH 6.9~7.0)시료에 비해 다소 높은 값을 나타내었다. HRT가 길수록 유출수의 pH가 상승하는 경향을 나타내고 있고, 이는 유기물부하의 감소에 따른 생성유기산의 농도저하와 유기산의 가스로의 전환에 의해 생성된 $N_2$가스의 완충작용에 기인한다고 생각된다. 반응조내의 SCOD 농도는 전처리 시료가 무처리에 비해 약 2.5배 높고, 또 HRT는 짧을수록 높았다. 용해성 단백질 및 탄수화물 농도도 전처리 시료가 무처리 시료에 비해 각각 2배 및 3.3배 높았다. 가스 생성량은 열처리시료가 무처리 시료에 비해 약 2배 높아, 열처리가 소화효율 향상에 효과적임을 알 수 있었다. 가스 생성량은 HRT 7day일 때 가장 유리했다. 그러나 HRT 2.5day 일 때 가스 생성량은 무처리 시료에 비해서도 낮은 값을 나타내어 혐기성 세균이 고농도로 축적된 유기산의 저해를 받았기 때문이라고 생각된다.