슬러지 퇴비화의 운전 변수

퇴비화의 향상과 악취 등의 환경적 영향을 최소화하기 위해 퇴비화 과정 동안 일어나는 미생물분해의 세심한 조절이 필요하다. 퇴비화 과정 동안 원료공급과 적절한 통제를 통해서 주요 인자들을 조절해야 한다. 하수슬러지와 개량제의 생분해성, 함수율, 산소함량, 물질의 구조, 공기공급, 온도 등이 있다. 퇴비화를 위한 최적 pH 조건은 7~8 범위이다.

하수슬러지와 개량제의 생분해성

화학적으로 공급 원료는 무기물과 몇 가지 생분해성 유기 화합물로 구성되어 있다. 리그닌, 헤미셀룰로오스류와 셀룰로오스, 당과 녹말, 지방과 밀랍, 단백질 등이 있다. 미생물의 분해에 대해 유기화합물의 저항력은 다음과 같이 증가한다. 당분, 전분, 단백질, 지방, 헤미셀룰로스, 셀룰로스, 리그닌과 기타 고분자 화합물. 목질계 수분 조절제는 하수슬러지보다 분해가 어려운 성분을 많이 함유하고 있다.

유기 화합물의 구성과 생분해율은 퇴비화 동안에 에너지 균형에 영향을 미치는 중요한 요인이다. 펄프와 종이 공장의 폐수가 70% 유입되는 처리장의 생슬러지의 분해에 대하여 생슬러지의 분해율은 70~80%, 소화슬러지의 분해율은 35~55%로, 목질성분의 생분해로는 겨울철에 자체 발열이 생분해에 부족하였다. 하수 슬러지의 감소 비율은 60일 후에는 48%이었고 소나무 톱밥 개량제는 90일 후에 겨우 11% 감소하였다. 충분한 자체발열을 위하여 더 많은 생분해성 폐기물을 첨가하였다. 소모된 유기물의 질량에 대한 증발한 물의 질량 비율은 8~10% 이하로 에너지가 퇴비의 가열과 습기의 증발에 충분하다.

함수율

미생물에 의한 분해는 입자표면의 얇은 액체 필름에서 일어나므로 수분은 분해 작용에 가장 중요하다. 미생물은 용존 영양소를 흡수하고 물은 비균질 퇴비화 기질의 분배를 위한 매개체의 역할을 한다. 퇴비화 과정 동안에 최소 함수량은 미생물의 물에 대한 요구량에 의존하며 최대 함수량은 공극 내의 물과 공기 간의 경쟁에 의해 결정된다.

생분해를 위해 요구되는 최소의 함수량은 12~25%이다. 하수 슬러지를 위한 최적의 수분 함유량은 사용된 공급 원료의 입자크기와 적용한 퇴비화 기술에 따라 변화한다. 하수 슬러지에는 초기 55~60%의 수분함량이 추천된다. 일상 회전하는 교반조 시설은 잦은 회전으로 증발을 촉진하고 충분한 공극을 확보하기에 60~65%의 함수량을 처리할 수 있다. 퇴비화 과정의 끝에서 최종 퇴비는 40~45%보다 높은 함수량을 가지고 있어서는 안 된다. 이 함수량은 체로 거르는데 충분하며 더 건조된 퇴비는 먼지를 발생시킨다. 퇴비를 플라스틱 자루에 넣는다면 자루 안에 악취 나는 물질이 생기는 혐기성 상태를 피하기 위해 35%의 함수량을 초과하지 않아야 한다.

송기

호기성의 대사 동안에 산소의 충분한 공급은 필수적이다. 퇴비를 생산하는 배출가스 중의 추천된 자뉴산소 농도는 5%와 18% 사이에서 변화한다. 공급 원료 또는 선택된 기술에 관계없이 산소의 충분한 공급을 위해 20~30%의 최소 자유 기공 공간이 요구된다. 산소를 공급하는 것뿐만 아니라 송기는 퇴비 안의 미생물에게 해로울 수 있는 온도 조졸과 퇴비 건조 기능을 가지고 있다. 화학적 필요보다 건조에 10배 정도의 송기량이 소요된다. 온도 제어에는 건조와 같은 송기공기량이 요구된다. 퇴비와 과정의 시점에서는 분해율이 높고 평균 산소요구량에 비교해서 높은 산소요구량을 필요로 한다. 산소는 능동적인 송기, 자연적인 통풍 또는 교반에 의해 소량이 공급될 수 있다. 압축 송기는 인공진공 송기보다 더 능률적이다. 그러나 인공진공 송기는 배출가스 처리를 쉽게 할 수 있다는 이점을 가지고 있다. 만약 능동 송기가 사용된다면 공기유량, 송기의 횟수와 송기시간, 길이, 방향, 형태 그리고 송기 공기의 상태는 변화될 수 있다.

온도

퇴비화 동안에 에너지는 미생물에 의한 공급 원료의 분해에서 발생하는 열로서 방출된다. 온도가 증가한 비율은 전체 시스템의 에너지 균형에 따르며 그것은 공급 원료의 형태와 공급량, 포기, 그리고 단열에 따라 변화한다. 예를 들면 오직 작은 양의 공급 원료가 첨가되고 모든 열에너지는 퇴비의 온도가 증가하기 전에 둘러싸인 공기와 토양으로 전달되며 대류 되어 방출되기 때문에 도시 폐기물의 퇴비화 더미는 상대적으로 온도가 낮다.

대부분의 퇴비화 실험에서 고율 분해 기간 동안의 최적 온도는 대략 55도이나 90도를 넘는 초고온에서도 활성도가 높은 균으로 인하여 고율분해가 되는 퇴비화 방법도 있다. 대체적으로 60도 이상의 온도에서 미생물의 다양성은 크게 감소되며 70도에서는 전체적인 미생물의 활성은 60도에서 활성의 10~15%이었다. 반면 어떤 중요한 미생물의 활성도 70~80에서 찾아내지 못하였으나 근래의 기술 중 90도를 넘는 초고온에서도 활성도가 높은 균도 있다. 미생물이 양생동안에 최적온도는 더 낮다. 예를 들면 양생 동안에 일어나는 질산화의 최적의 온도는 대략 30도이다. 초고온에서 퇴비화 시 질산화작용이 약화되는 것은 이 때문이다.