전처리 공정이 후속 슬러지 처리공정에 미치는 영향

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 열분해 공정은 가스생산에 가장 적합하다. 이때 공정시간은 큰 영향이 없다. 반송슬러지나 잉여슬러지를 분해하여 재순환시키는 것은 포기조에서의 분해를 촉진한다. 기계식 분해기술의 경우 기술적인 관점에서 얻어진 경험들에 따르면 유출수 내 잔류 COD의 증가 없이 잉여슬러지를 65%까지 감소시킬 수 있었다.

오존의 이용은 혐기성 분해를 향상하는 결과를 가져온다. 특히 혐기성 슬러지의 분해에 유용한데 이는 오존 분해가 없는 경우에는 추가적인 혐기성 분해가 어렵기 때문이다. 호기성 안정화에 있어서 오존처리를 잉여슬러지의 생성을 억제시키는 방법으로서 실규모의 실험에 이용되었다. 호기성 공정에서 30% 정도의 무기화(mineralization)를 이루기 위하여 상대적으로 많은 부피의 슬러지가 처리되어야 했다. 이에 따른 슬러지 일령의 감소는 질산화 공정에서 문제를 발생시킬 수도 있다. 더욱이 유출수 내의 TOC, 인, 그리고 질소의 증가가 발견되었다.

안정화를 위하여 효소사용이 자주 언급된다. 분해가 10% 증가된다는 보고가 있지만 결과들의 일관성이 떨어진다. 고농도의 lignocellulosic 성분을 함유한 1차 슬러지 처리를 위해서는 효소를 이용하는 것이 가장 적절하다. 잉여슬러지에 효소를 적용시키는 방법은 효소적 가수분해가 시작되기 전에 효소 자체의 빠른 분해를 야기시킬 수 있다. 효소를 호기 안정화에 이용하는 연구들에서는 일정하지 못하고 만족스럽지 못한 결과들이 보고되고 있다. 단지 일부 유기물의 감소가 관찰되었는데 이때 강한 냄새 발생을 동반하는 것으로 나타났다.

탈수성능 향상

소화에 앞서 분해된 혐기성 슬러지는 미처리 슬러지에 비해서 더 많은 응집제가 소요된다. 게다가 탈수 슬러지 내의 고형물 함량이 때때로 더 낮다. 소화에 앞서 열에너지나 오존에 의해서 분해된 슬러지를 이용한 결과 소화슬러지의 탈수성이 향상되는 결과가 보고되었다. 오직 냉동/해동 처리만이 상당한 슬러지 여과성능 향상을 보여주었다.

병원균 감소의 향상

모든 전처리 방법들은 최소한 부분적으로 슬러지를 살균시킨다. 적용되는 에너지의 증가는 병원성 미생물들의 감소를 증가시킨다. 가장 좋은 결과는 열처리에 의해서 나타나고 있다.

전처리 공정의 2차적 영향

처리할 슬러지 양의 감소는 오염물질 농도의 증가와 연관된다. 기계시 분해에 관한 연구에서 중금속과 같은 결합오염물질(bound pollutant)의 단기 방출(shor-term release) 가능성을 나타내고 있다. 몇 분 후에 오염물질들은 슬러지 입자들에 재흡착 된다.

분해되기 어려운 유기물질들과 냄새 유발물질들이 발생되는 점을 반드시 고려해야 한다. 이러한 점은 특히 열에너지를 이용한 해체에서 중요하다. 200도 이상의 온도는 가스생산량의 감소를 가져온다. 감소된 당(sugars)과 아미노산은 melanoidines와 반응하는데 이것은 분해하기 힘들고 방해물질로 작용할 수 있다. Melanoids는 100도 이하에서 낮은 농도로 발생하고 온도가 상승할수록 발생량 또한 증가하는데 이것은 반응시간과 밀접한 연관이 있다.

분해는 안정화된 슬러지의 탈수로부터 발생하는 슬러지액 내의 유기물질 농도를 증가시킨다. 질소 농도의 증가와 비교하면 COD와 인 농도의 증가는 상대적으로 낮다. 슬러지액 내의 암모니아 농도는 증가하는데 주된 원인은 단백질을 함유한 미생물의 높은 분해율에 의해서 일어난다.