A Study on the Disintegration of Sewage Sludge using Batch Ultrasonic Pretreatment

회분식 초음파 전처리를 이용한 하수슬러지의 분해에 관한 연구

Anaerobic digestion is the most common process for sewage sludge stabilization and has benefits of VS reduction and biogas production. Many pretreatment methods have been studied to improve hydrolysis rate because the rate of sewage sludge degradation is slow in anaerobic digestion. This study mainly focused upon the effects on disintegration of sewage sludge by ultrasonic pretreatment according to the variation of acoustic density and duration of sonication time. In this study, acoustic density has been changed as follows : 33W/L, 70W/L, 88W/L, 139W/L in case of 40 kHz with the test time changes of 10min, 20min, 25min, 30min and 40min. In the comparison of $SCOD_{Cr}/TCOD_{Cr}$ variation for excess sludge and mixed sludge disintegration, the rates of $SCOD_{Cr}/TCOD_{Cr}$ have been increased in the condition of denser acoustic density and longer sonication time with acoustic frequency of 40kHz. The pH of the excess sewage sludge and mixed sewage sludge has been decreased in the condition of denser acoustic density and longer sonication time with acoustic frequency of 40kHz.

혐기성 소화공정은 하수슬러지의 안정화와 VS 감소 및 바이오가스 생산의 장점으로 인해 가장 일반적인 하수슬러지 처리공정이다. 혐기성 소화공정에서 하수슬러지의 분해속도가 느리기 때문에 가수분해 속도를 향상시키기 위한 많은 전처리 방법들이 연구되어져 왔다. 본 연구에서는 주로 초음파의 음향강도와 조사시간에 따른 하수슬러지의 초음파 분해에 대한 영향을 검토하였다. 본 연구에서는 주로 초음파의 음향강도와 조사시간에 따른 하수슬러지의 초음파 분해에 대한 영향을 검토하였다. 실험은 초음파의 발진주파수를 40kHz로 하여 초음파 조사밀도를 각각 33W/L, 70W/L, 88W/L 및 139W/L로 변화시켜 조사하였고, 초음파 조사시간을 각각 10분, 20분, 25분, 30분, 그리고 40분으로 변화시켜 잉여슬러지와 혼합슬러지의 분해 정도를 평가하였다. 잉여슬러지와 혼합슬러지 분해에 대한 $SCOD_{Cr}/TCOD_{Cr}$비의 변화 비교에서 초음파 발진주파수가 40kHz일 때 초음파의 음향밀도가 증가할수록 그리고 조사시간이 길어질수록 $SCOD_{Cr}/TCOD_{Cr}$의 비가 증가함을 보였다. 초음파 전처리 후에 잉여슬러지와 혼합슬러지의 pH는 발진주파수 40kHz에서 음향밀도가 증가할수록 그리고 조사시간이 길어질수록 감소하였다.