슬러지의 퇴비화

슬러지 퇴비화의 개요

퇴비화란 하수슬러지를 처리하는 하나의 방법으로 슬러지 내의 유기 성분을 통제된 조건에서 어느 정도 생물학적으로 분해함으로써 분해된 퇴비는 환경에 악영향이 없이 토양 살포, 취급 및 저장을 할 수 있도록 하는 것이다. 최종 퇴비는 소화 또는 생슬러지, 탈수된 슬러지보다 건조하며 안정성이 우수하다. 따라서 악취 발생이 적고 병원균의 매개 생물들을 덜 끌어들인다. 퇴비화 시설이 올바르게 설계되고 작동한다면 퇴비화 과정 동안 발생하는 열로 인하여 병원균들은 검출 수준 이하로 된다. 처리 시설은 단순한 개방형 야적식 시설로부터 여러 가지 조절을 필요로 하는 반응조 시설까지 다양하다. 도시와 번화한 지역에서는 냄새에 민감한 주민들로 인해 외진 지역에 비해 좀 더 잘 통제할 수 있는 기술을 필요로 한다. 퇴비시장은 토지 사용을 포함하여 토양의 개량을 요구하는 이용도와 비료, 생물 고형물 퇴비의 규제 표준과 생물 고형물 퇴비의 대중수용성 등 지방의 사정에 따라 지역적으로 다양하다.

슬러지 퇴비화의 장점과 단점

퇴비화의 가장 중요한 장점은 최종 생산물을 바로 저장하여 토량 개량제 또는 배양토로 이용할 수 있다는 것이다. 처리과정과 처분과정의 선택에 따라 비용은 높거나 낮아질 수 있다. 하수슬러지 퇴비화의 가장 큰 단점은 첨가물로 인한 부피 증가와 공기 중으로 방출되는 악취 및 생물학적 에어로졸의 발생이다. 최종 퇴비의 부피는 하나 또는 그 이상의 첨가물로 인하여 탈수한 하수슬러지의 양과 같거나 그 이상의 부피로 증가한다. 하수슬러지의 퇴비화 특성을 조절하기 위하여 나무 조각과 같은 첨가제를 넣어준다. 더구나 정원의 목재 폐기물 같은 이용할 수 있는 폐기물 발생이 없다면 개량제의 첨가 비용은 더 비싸질 수도 있다. 생물 폐기물을 발생원에서 분리하지 않은 지역에서는 하수 슬러지와 도시 고형 폐기물들을 병합 퇴비화 시설에서 공동으로 퇴비화시킬 수 있다. 이 설비에서는 퇴비화에 앞서 하수 슬러지의 단순한 탈수가 요구된다. 하수 슬러지 퇴비화의 다른 단점은 설비를 위해 넓은 부지가 필요하다는 것이다.

퇴비화의 공정 원리

퇴비화 설비에서 탈수 슬러지는 함수율을 맞추고 조성성분 또는 C/N 비와 에너지균형을 개선하기 위한 탄소첨가를 위해 하나 또는 그 이상의 개량제와 혼합된다. 개량제란 용어는 일반적으로 구조적 안정성을 위해 사용되는 팽창제의 용어를 포함하고 있다. 하수슬러지와 개량제의 혼합물은 퇴비화 설비로 보내진다. 현재 퇴비화에 주로 사용되는 3가지 기술은 개방 야적식, 개방 송기 정치식 그리고 반응조 시설이다. 다양한 공정은 퇴비 내의 미생물을 낮추고 병원균을 소멸시키기 위하여 적용된다. 퇴비와 얇은 나무 조각은 체질을 한 후에 순환과정으로 재활용할 수 있다. 퇴비화의 중간단계에서 체로 거른 후 퇴비로서 판매된다. 어떤 퇴비화 설비는 모든 종류의 하수 슬러지를 처리할 수 있다. 그러나 생하수슬러지의 퇴비화는 소화된 슬러지의 퇴비화보다 더 많은 악취를 발생시키며 생슬러지퇴비화공정에는 소화슬러지 퇴비화공정보다 40% 정도 넓은 면적이 소요된다. 한편 생하수슬러지는 건조를 위하여 더 높은 온도가 요구된다.

퇴비화에서 미생물은 하수슬러지의 유기물을 분해시키며 일부 개량제의 유기물을 분해시킨다. 호기성소화의 최종생산물은 대부분이 물과 이산화탄소, 바이오매스 그리고 안정된 퇴비이다. 소화과정 동안 에너지의 일부가 열로서 방출되는데 조절되지 않을 경우 퇴비의 온도는 70도에서 80도까지 오른다. 이 온도의 증가로 병원균의 감소가 일어난다. 최근에는 90도 이상의 초고온에서 호기성으로 발효하며 수분조절제인 톱밥과 같은 고가의 첨가제 없이 부피감소 및 양질의 퇴비를 얻을 수 있는 기술이 개발되었다.

퇴비화 과정 동안 박테리아는 하수슬러지의 유기물분해의 80~90%를 담당한다. 생분해를 일으키는 다른 미생물은 방사선균과 박테리아 및 곰팡이균이다. 후자는 건조하고 송풍이 잘되는 상태를 선호하고 목질과 같은 보다 다루기 어려운 물질을 분해한다. 박테리아들이 75도의 온도까지 생존하지만 그들은 더 높은 온도에서도 생존한다. 방서선 균류들의 위해 온도 한계는 65도, 그리고 곰팡이들은 60도이다. YM균은 90도 이상의 초고온에서 활성화하여 유기성 폐기물을 호기성 조건에서 발효 분해하는 바이러스 속에 속하는 미생물이다. 이 미생물은 유기성 폐기물과 혼합하여 자연의 상태에서 발효하며 발효 과정에서 온도과 100도 이상 상승하여 잡균 잡초종자 등이 사멸된 깨끗한 고형의 유기질 비료를 생산할 수 있다. 일반적으로 충분한 미생물을 함유한 공급 원료는 퇴비화를 활성화시키고 어떤 다른 접종원도 요구되지 않는다.