Abstract
Anaerobic digestion has been widely used for the treatment of sludge, which is generated from the municipal and industrial wastewater treatment, for its volume reduction and methane production. Many researches on sludge pre-treatment have been carried out in order to enhance the performance of anaerobic digestion by increasing the hydrolysis of sludge which is the rate limiting step of anaerobic digestion. In this study, the effect of pre-treatment on sludge hydrolysis(solubilization), methane production and sludge reduction by anaerobic digestion after thermal, ultrasonic, and thermal-alkali sludge treatment were compared. Thermal-alkali treatment showed 67 and 70% solubilization with municipal and industrial wastewater sludge, respectively, while ultrasonic treatment and thermal treatment gave similar solubilization efficiency of 40% or more. Methane content of the anaerobic digestion gas reached 45~70% and pretreated sludge gave higher methane content than the control sludge. Methane production of thermal, ultrasonic, and thermal-alkali pre-treatment gave 2.6, 2.7, 3.5 times of municipal control sludge and 3.5, 4.1, 4.2 times of industrial control sludge, respectively. Sludge reduction of pre-treated sludge after anaerobic digestion gave 5~19% point higher than that of control sludge, and thermal-alkali treatment showed higher reduction efficiency than thermal and ultrasonic treatment. The results proved that pre-treatment contributed significantly not only for the methane production but also for the cost reduction of sludge treatment and disposal, and thermal-alkali treatment gave the best performance for the sludge treatment.
하폐수 처리과정에서 발생되는 슬러지는 주로 혐기소화에 의해 처리되며 슬러지를 감량하고 메탄을 생산할 수 있어 많이 이용되고 있다. 슬러지의 전처리는 혐기소화의 율속단계인 가수분해를 높여 처리속도를 향상시키므로 많은 연구가 진행 중이다. 본 연구에서는 열, 초음파, 열-알칼리의 전처리 기술에 따른 슬러지의 가수분해(가용화) 효과와 전처리한 슬러지를 혐기소화하여 메탄 생산량과 슬러지의 감량 효과를 비교하였다. 하수와 폐수 슬러지 가용화율은 열-알칼리 동시 처리한 경우에는 67과 70%로 가장 높았고 다음으로 초음파 처리와 열처리가 40% 이상의 비슷한 가용화율을 보였다. 혐기소화 가스의 메탄 함량은 45~70% 범위로 유지되었고 전처리한 슬러지가 control에 비해 높게 나타났다. 메탄 생산량은 열처리, 초음파 처리, 열-알칼리를 같이 처리한 경우가 control에 비해 각각 하수슬러지는 2.6, 2.7, 3.5배, 폐수 슬러지는 3.5, 4.1, 4.2배 증가하였다. 혐기소화 슬러지의 감량효과는 전처리한 슬러지가 control에 비해 5~19% 포인트 높게 나타났으며 열-알칼리 처리한 경우가 초음파와 열처리에 비해 우수한 감량 효과를 보였다. 위의 결과로부터 전처리가 메탄 생산량에서 뿐만 아니라 슬러지 처리처분 비용 절감에 있어서도 중요한 역할을 함을 확인할 수 있었고 열-알칼리 동시 처리가 가장 우수한 성능을 보였다.