슬러지의 화학적 특성과 생물학적 특성

슬러지의 화학적 특성

슬러지의 화학적 특성 중 중요한 인자는 pH, 알칼리도, 영양염류 농도와 오염수준이다.

pH와 알칼리도

일반적인 하수슬러지의 pH값은 7로 중성이다. 메탄형성단계의 소화슬러지는 pH값이 약간 알칼리성으로 pH 7~7.5이지만 유기산형성 단계의 1차 슬러지는 약간 산성을 띠어 pH 6이다. 슬러지의 pH는 소화상태를 보여주는 훌륭한 지표로 활용할 수 있다. 여러 가지 완충작용에 의하여 하수슬러지는 약간의 산을 가해도 중화될 수 있다. 가장 중요한 완충작용은 cabonate-hydrocarbonate buffer이다.

cabonate-hydrocarbonate 완충작용은 메탄발효기간동안 약간의 알칼리성을 유지하게 하는 ammonia-ammonium buffer 작용과 관련이 있으며 소화기간동안 휘발성 지방산을 보상한다. 알칼리도는 pH보다 혐기성 소화과정을 모니터하는 중요한 인자이다. 

영양염류 농도

하수슬러지는 농업용도로 사용하기에 충분한 영양염류를 포함하고 있다. 비감염성으로 안정화된 하수슬러지는 영양염류량이 풍부하여 토양개량제로서 충분히 사용될 수 있다. 그러나 하수슬러지를 토양개량제로 사용되는 것은 제한되어 있다. 슬러지의 질은 법적 규제기준에 적합해야 한다. 하수슬러지는 주로 질소와 인을 함유하고 있으며 적은 양의 칼륨도 포함되어 있다.

오염수준

하수슬러지는 유기물질뿐만 아니라 수은, 구리, 카드뮴, 납 등의 중금속같은 무기성 오염물질을 포함하고 있다. 하수슬러지를 농업분야에서 사용하려면 먼저 인간의 건강과 식물 등에 잠재적인 위험성이 먹이사슬을 통하여 전달되는지를 파악하는 것이 중요하다. 하수슬러지를 비료나 토양개량제로 사용할 때는 중금속 오염도가 법적 수준 이하인지를 따져봐야 한다. 유기성 오염물질의 경우도 슬러지에 다이옥신, 퓨란, PCB와 같은 염소함유 탄화수소와 흡착가능한 유기성 할로겐화합물 등이 종종 포함될 수 있다.

슬러지의 생물학적 특성

생물학적 공정을 적용하려면 생분해 가능성 그리고 위생적인 면과 관련된 미생물학적 인자를 고려하는 것이 필요하다.

생물학적 안정성

하수슬러지의 생물학적 안정성 중 가장 중요한 것은 토양에 의해 분해가능성과 처분 후 슬러지의 생물활동성이 남아 있는지 여부를 평가하고 검토해야 한다. 분해도는 유기성고형물의 생분해능을 묘사하는 가장 적절한 인자이다. 하수슬러지의 혐기성소화시 분해도 값은 약 40~45%이며 호기성 안정화시에는 약 25~30%이다.

생분해가스생산량을 미리 시험해 봄으로서 혐기성 소화 후 생성되는 가스량을 판단할 수 있다. 이 시험은 소화슬러지 시료를 회분식으로 소화시키는 것이다. 생분해가스량은 주어진 시간동안 생성된 적산 가스량을 말한다. 슬러지가 안정되었을 때 가스생산량은 최소가 된다.

병원성 특성

1차 슬러지는 인간과 동물의 배설물에서 기인한 병원균과 벌레 알 등이 존재할 수 있다. 따라서 슬러지는 건강상 위험을 초래할 가능성을 갖고 있다. 소화기간 동안 소화시간과 온도 때문에 병원균과 벌레 알은 성장하거나 번식하지 못하고 사멸하거나 약화된다. 미생물의 경쟁환경과 온도로 인하여 슬러지는 살균된다. 특히 슬러지를 건조시킨다거나 온도 70도 이상에서 저온살균하면 살균은 완성된다고 볼 수 있다.

슬러지의 특성 총정리

하수슬러지의 특성을 파악하는데 여러 가지 측정값을 사용하지만 이러한 측정치들은 넓게 변화한다. 실험방법이 표준화되지 않았고 여러 가지 결과치를 상호비교하는데 어려움이 있다. 또한 슬러지의 특성은 슬러지 종류와 폐수의 조성 뿐만 아니라 폐수처리 방법에 따라 크게 영향을 받고 있다 전고형물과 휘발성고형물은 질량수지 계산에 매우 중요하며 생물학적 폐수처리공정에서 슬러지체적지수와 분해도는 활성슬러지 공정에서 팽화현상을 판단하는데 필요하며 혐기성 소화공정의 생분해정도를 파악하는데 필요하다. 슬러지를 재사용하거나 처분할 때에는 법적인 영양염류의 양과 오염물질의 양을 고려하여야 한다.

슬러지탈수와 관련된 여러 가지 인자가 있다. 개량제 요구량은 슬러지 현탁액 내의 제타포텐셜을 측정하고 유동성을 측정함으로서 결정할 수 있다. 모세관흡인시간과 여과 비저항은 여과기능을 평가하는데 필요하다. 원심분리에 의한 탈수기능은 실험실에서 정확하게 측정할 수 없기 때문에 기계적인 탈수공정에 의해 분리되는 자유수량을 결정하는 방법이 대안으로 사용될 수 있다. 물의 분포를 측정하는 것은 소모적이지만 최적의 탈수결과와 같은 중요한 자료를 폐수처리장 운영자에게 제공할 수 있다. 유동특성을 측정하는 방법은 여러 가지이지만 하수슬러지의 성질을 파악하고 운반, 개량, 탈수, 처분 등의 과정에서는 필요한 특성이다. 유동특성을 측정할 때 측정절차의 표준화가 필요하며 다량의 경험이 요구되기 때문에 어렵고 복잡하다.