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혐기성 소화의 주요 목적은 소화슬러지의 탈수성을 증가시키고 부패를 최소화하기 위하여 슬러지의 휘발성 고형분의 일부를 생분해하는 것이다. 휘발성 고형분의 분해는 시간에 달려 있으므로 설계기준은 소화슬러지 내 휘발성 고형분의 요구 감소량을 충족하기 위한 시간에 기준을 둔다. 고려 및 제어해야 할 설계요소는 수리학적 체류시간, 균일 고형분 부하, 온도와 혼합을 포함한다. 수리학적 체류시간 수리학적 체류시간은 메탄생성률 및 범위에 영향을 주며 이는 차례적으로 소화조, 가동온도, 고형물질 농도, 슬러지 내 휘발성 고형물 구성비와 같은 환경요인의 영향을 받는다. 체류시간은 미생물이 반응조에서 소멸하는 것을 방지하기 위하여 소화조 내 미생물의 최소 성장주기보다 길어야 한다. 안정적인 운전을 위하여 가장 중요한 미생물..

온도, pH, 영양소 및 유독성 물질의 농도 등 생물학적 작용에 영향을 미치는 환경적 요인들은 혐기성 소화작용 내에서 외부의 조정에 의해 결정된다. 혐기성 소화작용 중 슬러지 소화와 메탄가스 생성에 대한 기록에 의해 최대의 메탄가스를 발생하는 최상의 조건 및 한계조건에 대한 연구 결과가 있다. 온도 미생물이 견딜 수 있는 한계온도 내에서 화학적 또는 생화학적 반응의 속도나 박테리아의 성장속도는 온도와 비례해서 증가한다. 미생물은 각각의 종에 따른 단백질 분자의 열안정성에 근거한 명확한 범위의 온도 내에서는 최적의 성장과 신진 대사율을 나타낸다. 다른 종의 박테리아는 온도의 변화에 대해서 질적으로는 유사하게, 그러나 양적으로는 다른 방향으로 반응한다. 결과적으로 하나의 온도에서 배양된 바이오매스는 다른 온..

혐기성 소화는 절대 혐기성 조건에서 박테리아에 의해 유기물질이 발효되는 과정으로 20세기 초반부터 하수슬러지 안정화를 위한 방법으로 널리 사용되어 왔다. 이 과정에 의해 슬러지의 무해화, 탈수능력 향상 및 메탄이나 이산화탄소를 주성분으로 하는 biogas의 에너지 부산물을 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한 슬러지의 부피를 감량함으로써 처분이 용이하고 많은 병원성 미생물을 사멸시킴으로써 토양 개량제나 복토제로 사용가능한 안정한 슬러지를 얻을 수 있다. 슬러지 매립 시 병원균의 수준, 휘발성 고형물 함량 및 중금속 농도 등이 중요한 고려 대상이 된다. 혐기성 소화의 장점 슬러지 안정화를 위한 다른 방법과 비교하여 혐기성 소화의 주요 장점은 다음과 같다. Biogas 발생 : 혐기성 소화 과정은 소화조 가온이..

포기장치 기계적 교반의 형태로 결합된 다양한 범위의 포기 장치들이 판매되고 있다. 이것들은 크게 6가지의 형태로 나누어진다 유체 펌핑으로 인해 동반된 가스 유체 펌핑으로 인한 브론 가스 통기 기계에 의한 가스 통기 기계에 의한 브론 가스 브론 가스 기계적 통기 시스템 자체발열 고온 호기성 소화공정에 적용하여 성공적으로 사용된 것은 1,2,3번이었다. 기계적 표면 통기장치는 거품이 발생되는 정도의 높은 단계에서는 효율이 거의 없으므로 기포가 효과적으로 표면까지 전달할 수 있게 발생되는 총공기량이 감소해야 한다. 통기의 한 형태인 특화된 시스템의 경우 일반적으로 포기 장치의 특별한 형태를 반영한 반응조가 설계된 후 이용할 수 있다. 발생 거품 조절 자체발열 고온 호기성 소화공정은 불가피하게 거품이 발생되지만..

가용열 자체발열 호기성 소화공정의 필수적인 특성은 휘발성 고체의 생물학적 분해에 의해 생산되는 열에너지가 반응조의 온도를 호열성 조건으로 올리는 데 사용되는 점이다. 대부분의 생물학적 시스템에서와 같이 온도의 상승은 반응 속도를 증가시킨다. 공학적 관점에서 이는 특정 처리량(a particular throughput)을 처리하기 위해 요구되는 반응조의 크기를 줄여준다. 그러나 만약 온도가 너무 높게 올라가게 되면 생물학적 활동을 방해하게 되고 온도가 올라감에 따라 점차 사라지게 될 것이다. 필연적으로 온도가 45~60도 범위일 때까지는 속도가 매우 빨리 증가하고 상위 온도에서는 속도가 하강한다. 하강이 시작되는 정확한 온도는 알 수 없으나 기존 연구를 통해 65도 이상에서 속도가 급격히 떨어져 0에 다다..

안정화의 정의 안정화는 하수처리에서 가장 정의하기 어려운 개념이다. 이러한 어려움은 종종 슬러지 처리에 대한 부적절하고 비합리적인 기준의 원인이 되어 왔다. 슬러지 처리에 대한 일상의 문제로부터 뒤로 물러서서 어떤 일이 일어나고 있는 이유를 물어보는 것이 필요하다. 왜 하수처리시설은 혐기성 소화를 사용하고 있을까? 왜 일부는 퇴비를 만들까? 왜 다른 일부는 소각을 할까? '그 이유는 규제기관에 의해 이것이 요구되기 때문이다'라는 간단한 답변이 있다 그렇다면 규제기관은 왜 몇 가지 다른 형태의 안정화된 슬러지를 요구하는 것일까? 그리고 그들은 이러한 공정의 효율을 어떻게 측정할까? 슬러지는 다음의 두 가지 제한으로 인해 어떤 전처리 없이는 육상에 매립될 수 없다. 슬러지는 인체에 유해할 수 있는 화학물질과..

전처리의 효과를 안정화, 탈수 성능의 향상과 병원균 감소 측면에서 정리하였다. 안정화의 향상 혐기성 분해의 향상은 잉여슬러지 해체가 일어났을 경우에 이루어진다. 그 이유는 슬러지 내에 분해되기 힘든 미생물이 다량 포함되어 있기 때문이다. 1차 슬러지의 분해는 거의 이용되지 않는데 그 이유는 1차 슬러지가 이미 쉽게 미생물학적으로 분해 가능한 성분들을 포함하고 있기 때문이다. 세포파괴법을 이용한 기계식 분해는 가스생산량과 분해정도를 현저히 증가시킨다. 한편 플럭 파괴를 이용한 처리는 슬러지 소화 공정에 거의 영향을 미치지 않는다. 가스생산량의 증가는 소화조의 체류시간이 짧은 경우 더욱 효과적이다. 산소화된 슬러지의 가스생산은 슬러지 분해에 의해서 향상될 수 있다. 135도~180도 범위의 온도를 이용한 열..

전처리 공정의 종류에 따라 슬러지의 물리학적 및 미생물학적 특성에 다양한 변화가 발생한다. 기계식 분해 초음파는 수중에서 케비테이션(cavitations)을 생성하는 압력파이다. 이것은 부분적으로 1000도 이상의 온도를 만들어 낸다. 이러한 캐비테이션(cavitations)은 세포벽을 파괴할 수 있다. 본 실험 중 0.1kW의 초음파 강도에서는 초음파 조사 후에 측정한 CST(capillary suction time), 입자크기, 종속영양세균수 및 총대장균수의 변화가 극히 작게 나타났다. 상징액으로 방출된 화학적 산소요구량 또한 제한적으로 증가하였다. 그러나 초음파 강도를 0.3kW으로 증가시켰을 경우 입자크기와 미생물 밀도는 현저하게 감소하였다. 상징액의 산소요구량은 초음파 전과 비교하여 약 10배 ..

서론 도시하수와 산업폐수의 처리과정에서 발생되는 슬러지는 일반적으로 최종 처분 및 사용에 앞서 안정화 및 탈수공정이 필요하다. 슬러지의 안정화와 탈수공정의 효율 증가를 위하여 여러 처리공정들이 제안되어 왔다. 전처리 공정이란 액상처리 공정을 의미한다. 액상처리 공정들은 연속적인 혐기 또는 호기소화, 탈수 처리공정의 효율 증가 그리고 병원균 감소의 목적을 달성할 수 있는 방법들을 의미한다. 슬러지 전처리 공정들을 정리하면 다음과 같다. 열에너지 냉동/해동 화학약품 : 오존, 산, 알카리 기계적 에너지 : 고압, 회전볼분쇄, 초음파 효소 조사 일부 연구에서는 알카리 주입과 초음파를 이용한 병합공정들이 고려되었다. 액상처리 공정들은 탈수공정을 생략할 수 있고 가스가 거의 생성되지 않는 장점을 가지고 있다. 슬..

슬러지 저장시설은 슬러지 발생량의 변동, 농작물 재배 및 수확시점 그리고 슬러지의 즉각적인 농지살포를 방해하는 기상상황 등을 수용할 수 있어야 한다. 많은 경우에 있어 슬러지의 농지살포는 일 년에 한 번이나 두 번으로 제한되어 있다. 저장시설에 대한 또 다른 문제는 사용 전 슬러지 품질관리를 어떻게 하는가 이다. 저장시설은 슬러지 내 미량원소들의 용출(traceability)을 막아주어야 하며 준비된 모든 생물고형물이 오염농도기준에 합당한 지 입증할 수 있어야 한다. 지역적 특성 또는 슬러지 특성에 따라 다음과 같은 저장방법이 있다. 여기서 지역적 특성은 부지 면적, 주민들의 관심, 사용지점까지의 거리 등을 의미한다. 슬러지 특성은 물리학적 및 생물학적 안정성을 의미한다. 슬러지를 하수처리장 내에 6개월..