생물학적 슬러지를 대상으로 간헐포기 소화와 호기성 소화의 회분실험을 실시하였다. 생물학적 슬러지의 간헐포기 및 호기성 소화 초기단계에서 미생물의 감량은 주로 내생 호흡에 의해 이루어졌다. 이 단계에서 질소는 곧바로 용출되지 않고 슬러지내에 잔존함으로서 슬러지의 질소함량은 일시적으로 증가한다. 그러나 소화후반에서는 최초의 질소함량수준으로 다시 감소하였다. 34일간의 회분식 소화에서 호기성 소화의 총질소 제거효율은 0.1%로서 거의 제거가 안된 반면, 포기 비율 0.25, 05 및 0.75인 간헐포기 소화에서는 각각 42.7%, 42.5% 및 17.6%로 나타나 간헐포기 소화가 호기성 소화보다 질소 제거측면에서 우수하였다. VSS의 감소에 따라 슬러지내의 인도 수중으로 용출하였으나, 인 용출율은 VSS 감소율 보다 훨씬 낮았고 그 결과 소화슬러지의 인 함량은 지속적으로 증가하였다. 호기성 소화와 간헐포기 소화는 소화슬러지의 인 함량이 증가하는 공정이므로 반송수의 인 부하는 상대적으로 낮아지게 되고 이는 하수의 영양염류 제거측면에서 긍정적인 효과를 미칠 것으로 기대된다.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.1
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pp.90-96
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2008
In order to meet the stringent requirement of sludge disposal and to find ecological alternative, aerobic digestion coupled with alkaline pretreatment was studied. The treated sludge was tested for the potential of liquid fertilizer. In the aerobic digestion, it was obvious that the performance of digester B(fed with the sludge pretreated by NaOH) was better than that of digester A(fed with raw sludge) in terms of COD and SS removal. SS and VSS removal rates in digester B were 66% and 69%, respectively. At 5 days, TSS removal rate reached 47% in the digester B, which was 71% of final TSS removal rate. It revealed that the pretreatment process can shorten the retention time of aerobic digestion. 94.1% of TCOD in the raw sludge was reduced by alkaline pretreatment and aerobic digestion. Final SCOD was in the range of 220$\sim$230 mg/L implying the sludge was stabilized. Nitrification and pH drop were observed in the aerobic digestion. Final nitrate concentrations in digester A and B were 445.4 and 223.1 mg/L and final pH in digester B was 3.0. Biological assays reported that leaf size of cucumber seedling increased with nitrate concentration and sludge to soil ratio. The sludge treated by alkaline and aerobic digestion promoted the growth of seedling leaf and stem remarkably compared to raw sludge. In contrast, the aerobically digested sludge without pretreatment improved leaf growth and inhibited stem growth.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.31
no.10
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pp.865-872
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2009
Continuous operation of aerobic sludge digestion reactor was attempted for 279 days. Anaerobic digester sludge, the target material of the experiment, was pretreated by sodium hydroxide at $40^{\circ}C$ for 120 minutes, and the pretreated sludge was fed to 5 L CSTR (continuous stirred tank reactor). Reactor performance was affected by properties of input sludge and HRT (hydraulic retention time). 6 days of HRT showed best and stable performance, and under this condition, removal rates of $NH_3$-N, SCOD, TKN, TCOD, SS, and VSS were 97.4%, 81.7%, 68.7%, 61.4%, 50.6%, and 47.0%, respectively. 73.9% of SS in anaerobic digester sludge was reduced by pretreatment and aerobic digestion. Effluent sludge had low soluble COD of 350 mg/L. This implied the sludge was stabilized and suitable for use as liquid fertilizer. Nitrification took place when HRT was higher than 4 days. $NO_3$-N concentration was as high as 658 mg/L while $NH_3$-N was as low as 20 mg/L.
1998년 기준으로 하수처리장에서 발생하는 슬러지는 약 144만톤/년으로 발생량 대부분을 단순매립과 해양투기로 처리하고 있어서, 각종 규제가 강화됨에 따라 처리방안에 대한 대안 마련이 시급한 실정이다. 특히 단순매립 시에는 슬러지 대부분이 유기물로 부패되어 매립지 내에서 악취, 침출수, 해충 등의 2차 환경오염을 야기시키고 있다. 따라서 본 연구개발의 목표는 자가발열 고온호기성 소화(Autothermal Thermophilic Aerobic Digest
The effect of sludge digestion on the leaching efficiency of heavy metals from sludge by bioleaching with Thiobacillus thiooxidans MET was investigated. The used sludges were a non- and anaerobically digested. The leaching efficiency of heavy metals was strongly dependent on the pH of the sludge solution rather than the sludge condition and stolid concentration. The lower the pH the more heavy metal was leached from 3.0 of pH. The sequent orders of leaching heavy metals were Zn, Cu, and Cr. Although the buffering capacity of non-digested sludge was similar to anaerobically digested sludge, the pH decrease rate of the anaerobically digested sludge solution was faster than that of the non-digested sludge solution due to the higher sulfur oxidation rate of T. thiooxidans MET in the anaerobically digested sludge. The amount of leached heavy metals from the anaerobically digested sludge showed higher than that of non-digested sludge at the same pH value. This result might be caused by the difference of the insoluble metal types, which were contained in the sludge. An increase in sludge solids concentration decreased the leaching efficiency of heavy metals in the range of solids concentration 10 g/L to 70 g/L. The optimum ratio of S° to sludge stolid was 0.1 in both the sludge. The bioleaching process of heavy metals with T. thiooxidans MET showed the disinfecting effect over 90% as well as the reduction effect in sludge weight of 20%.
바이오가스 생산은 현재 정부에서 추진하고 있는 저탄소 녹색성장으로 인해 더욱 그 가치의 중요성이 부각되고 있다. 스웨덴 Scandinavian Biogas Fuel AB(SBF) 사의 바이오 가스 생산 기술을 이용함으로 소화효율을 개선하고 바이오가스 발생량을 극대화하였다. 전국 403개 공공하수처리시설 중 소화조가 설치된 처리시설은 65 개소이며 이중 57 개소에서 총 64개 소화조를 운영 중이다. 하지만 국내 소화조의 효율은 유입수질 저하, 운영, 관리 미숙으로 인해 전진국의 1/4 수준으로 에너지 이용률이 미미한 편이다. 환경부는 2010년부터 에너지 이용, 생산사용 확대, 추진을 위해 하수처리시설별 이용 가능한 에너지 잠재력의 종류, 양, 지역 내 수요자, 공급자 의 현황 규모 등을 정리해 2012년부터 에너지 이용사업 확대를 추진한다. SBF의 기술을 바탕으로 하수처리시설에서 들어오는 하루 슬러지 $1370m^3$와 음식물쓰레기 180t을 함께 처리하며 바이오가스 생산량을 더욱 늘렸다. 각 $7,000m^3$의 달걀모양(egg shape) 소화조 2개를 운영하며 생 슬러지와 음식물 쓰레기 처리 후 바로 소화조로 투입, 혐기 소화하는 방식이며 슬러지 최종처분방법은 탈수 후 소각된다. 반입되는 생 슬러지의 평균 TS 1.7%, VS 63% 이며 농축 후에는 평균 TS 9%, VS 75% 이다. 또 소화조로 들어가는 음식물 쓰레기는 평균 TS 8%, VS 85% 이며 소화 후 평균 TS 3.6% VS 59% 이다. 그리고 소화조의 pH는 7.3~7.8,유기산의 농도는 150mg/L~350mg/L, 가스발생량은 하루 평균 $26,500Nm^3$이며 소화효율은 평균 67%이다. 혐기성소화는 산소가 없는 무 산소 상태 에서 분해 가능한 유기물을 분해시켜 메탄으로 전환시키고 우리는 현재 이 가스를 소화조 가온에 사용하고, 판매하고 있다. 소화효율을 높이기 위하여 가온과 교반이 행해지는데 가온방식은 직접가온방식(증기주입식)과 간접가온방식(열교환방식)이 있다. 그중 우리는 간접가온방식을 채택하여 소화효율을 높였고 일반중온 혐기소화온도보다 약간 높은 $38^{\circ}C$로 운전한다. 그리고 일반적으로 알려진 교반방식인 가스교반, 기계교반, 이 둘은 병행한 교반이 아닌 독자적인 방법을 이용, 소화조 내의 슬러지가 정체되어 교반되지 않는 부분을 최소화 하였다. 이때 미생물이 투입되기 힘든 소화조 아래 쪽 으로도 고루분포 되어 슬러지를 이용 하게 되고 소화조 상하부의 온도차가 $1^{\circ}C$ 이하로 거의 완벽한 교반상태를 보여 줌 으로써 소화효율을 최대한으로 한다. 더욱이 소화일수 부족으로 인한 전반적 소화효율 저하가 발생하지 않도록 input과 output 조절을 통한 적정소화일수 20~25일을 최대한 맞추어 운전하여 소화조 설계용량의 평균 90%를 활용하고 있다.
BMP test was carried out to evaluate the characteristics for co-digestion of night soil and food waste. 6 types of sludge were tested in 30 days which were raw, excess, digested, night soil/septic tank (1:1), food waste (food : dilution water = 1:1), and mixed sludge. Bio gas was produced actively after 2 days, and continued in 2 weeks. Gas generation amount was decreased rapidly after considerable space of time. Especially maximum productivity of gas was shown in 7~8 days. The ultimate methane yields of raw, excess, digested, night soil/septic tank, food waste, and mixed sludge were 64.63, 67.49, 66.45, 72.44, 107.85, and 46.71 mL $CH_4/g$ VS respectively from Modified Gompertz model. The lag growth phase time and maximum specific methane production rate of mixed sludge were 1.88 day and 80.4 mL/day respectively. The methane potential of mixed sludge was higher than individual sludge. So high methane potential was expected by controlling mixing ratio of food waste. Besides stable operation of digestion tank and the solution of oligotrophic problem were possible.
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.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.20
no.1
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pp.61-70
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2012
Feasibility of co-digestion was investigated by a series of anaerobic batch experiments using sewage sludge, swine waste, and food waste leachate as substrates. The organic solid wastes were collected from M city, where the daily productions of sewage sludge, swine waste, and food waste leachate were 178 ton/d, 150 ton/d, and 8 ton/d, respectively. Both swine waste and food waste leachate showed superior methane yields, methane productivities, and organic pollutant removal efficiencies compared to sewage sludge. Co-digestion of the total amounts of organic solid wastes would enhance methane production by 5.60 times $(530\;m^{3}\;CH_{4}/d\;{\rightarrow}\;2,968\;m^{3}\;CH_{4}/d)$. However, it also increase the amount of digestate by 1.88 times with 3.79 to 4.92 times higher pollutants (chemical oxygen demands total nitrogen, and total phosphorus) loading rates. Co-digestion of organic solid wastes is a valid strategy to enhance the performance of an anaerobic sludge digester and the energy independence of a wastewater treatment plant. Anyhow,the increment of digestate with higher pollutant loading would need a careful counterplan in the operation of the main stream of the treatment plant.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.29
no.1
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pp.98-105
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2007
The objectives of this study were to demonstrate that enhanced anaerobic digestion could be achieved by adopting ultrasonic cavitation pretreatment on the basis of the biogas production and to compare the simulation results of ADM1 (Anaerobic Digestion Model No. 1) with results of the experimentally operated digester the ultrasonic pretreatment of sewage sludge showed the hindered effect on the dewaterbility and the increase of SCOD production. In this study, four sets of lab-scale anaerobic digester were operated with untreated(control), 30 min, 60 min and 90 min ultrasonic pretreated sludge. TCOD removal efficiencies in digesters of control, 30, 60, 90 min sonicated sludge were 31.9%, 37.9, 38.5% and42.2%, and 75 removal were 15.9%, 20.8%, 21.5%, 24.1% respectively. Also more biogas was produced gradually with the increased sludge loading and the pretreatment time. Overall the simulation results had a correspondence tendency with the experimental efficiencies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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