Effect on Digestion Efficiency by Adding Microbial Agent in Mesophilic Two-stage Anaerobic Digester

중온2단혐기성소화조에 미생물제재 주입시 소화효율에 미치는 영향

In the near future, the capacity of conventional anaerobic digester is thought to be insufficient because of the increase of the total solids from expansion of intercepting sewer, sewage quantity and direct input of night soil from near apartment districts. The objectives of this study was to investigate the improvement of digestion efficiency using microbial agent(Bio-dh). The system was a pilot-scale, two-staged, anaerobic sludge digestion system. The first-stage digester was heated and mixed. The agitation velocity of the first-stage digester was 120rpm. The second-stage digester was neither heated nor mixed. The Digestion temperature was kept at $35{\pm}1^{\circ}C$ The detention time of digester was 19 days. The dosage of sewage sludge and microbial agent were $0.65m^3/day$ and $0.5{\ell}/day$, respectively. The experiments was run for 25days. Three times a week, $COD_{Mn}$ and SS of effluent, TS, VS, and biogas production rate were measured. Temperature, pH, and alkalinity were measured daily. The results were as follows ; Without microbial agent, digestion efficiencies ranged 46.0%~50.9%(mean=48.6%), with microbial agent(Bio-dh), digestion efficiencies ranged 52.8%~57.3%(mean=54.2%). Consequently, microbial agent(Bio-dh) increased the sludge digestion efficiency about 12%. Also, Without microbial agent, the mean concentration of $COD_{Mn}$ and SS of second-stage digester effluent were 1,639mg/L, 4,888mg/L respectively. With microbial agent, the mean concentration of $COD_{Mn}$ and SS of second-stage digester effluent were 859mg/L, 2,405mg/L respectively. Consequently, microbial agent(Bio-dh) increased the removal efficiency of $COD_{Mn}$ and SS about 47.6% and 50.8%, respectively.

최근에는 차집관거의 확충, 생활하수의 유입량 증가 및 인근 신규 APT의 분뇨 직유입으로 인해 유입 총고형 물량이 증가됨에 따라 기존 소화조의 용량이 부족할 것으로 예상되고 있다. 본 연구는 기존 소화조 용량부족에 따른 효율감소에 대응하기 위해 미생물제재로써 Bio-dh를 이용하여 소화조내 소화효율 증가(유기물 분해속도 증가)에 따른 최종슬러지 발생량을 감소시키고 가스발생량을 증가시키는데 그 목적이 있다. 실제 하수슬러지를 처리하고 있는 소화조 장치와 동일한 2단혐기성소화조 형태로 설치하였으며, 용량이 $1.3m^3$인 혼합조에 하수슬러지와 미생물제재인 Bio-dh를 주입하였다. 소화방식은 중온성 2단혐기성소화조로서 $35{\pm}1^{\circ}C$를 유지하였고, 1단소화조는 반응조내 미생물과 기질의 원활한 혼합을 위하여 교반기를 부착하였으며, 교반기는 120rpm으로 운전하여 반응조내 완전혼합이 이루어지도록 운전하였다. 2단소화조에서는 소화슬러지와 상등수가 분리되도록 교반을 수행하지 않았다. 소화가스량 측정을 위하여 각 소화조 상부에 가스메타를 설치하였으며, 가스분석을 위하여 상부에 가스포집구를 설치하였다. 교반기 축사이로 발생할 수 있는 발생가스의 누출과 공기의 유입을 막기 위해 water sealing 장치를 교반기 축에 부착시켰다. 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 미생물제재를 투입하지 않은 경우 소화효율은 평균 48.6%(46.0~50.9%)로 나타난 반면, 미생물제재인 Bio-dh를 투입한 경우 소화효율은 평균 54.2%(52.8~57.3%)로 나타나 미생물제재를 투입한 경우가 미생물제재를 투입하지 않은 경우보다 소화효율이 약 1.12배 정도 높은 것으로 나타났다. 2. 2차소화조 월류수의 수질은 미생물제재 미투입시 $COD_{Mn}$은 평균 1,639mg/L, SS는 평균 4,888mg/L로 나타난 반면, 미생물제재(Bio-dh) 투입시 $COD_{Mn}$은 평균 859mg/L, SS는 평균 2,405mg/L로 나타나 미생물제재 투입시 $COD_{Mn}$은 약 47.6%, SS는 약 50.8% 정도 더 낮게 나타났다.