혐기성 소화조의 기술적 개선

슬러지 혐기성 소화조의 기술적 개선은 다음과 같이 세 가지로 분류될 수 있다.

• 전형적인 저율 1단 공정
• 고율 교반 탱크 공정
• 2단 공정

전형적인 저율 1단 공정

전형적인 저율 소화조는 부유형 혹은 고정 덮개를 가진 대형 탱크이다. 슬러지는 중간지점에서 펌핑되고 안정화된 고형물은 바닥으로부터 제거된다. 비교반 및 비가열 형태로 구성된다. 교반은 유분, 슬러지 및 여타 물질과 함께 표면으로 떠오르는 바이오가스의 기포에 의하여 이루어지고 이에 따라 상징수와 슬러지 저층 위에 부유하는 스컴층 형성을 야기한다. 부분적 교반 및 이에 따른 성층현상으로 인하여 유효 반응조 부피는 50%에 불과하다. 이 시스템의 또 다른 단점은 슬러지 수질저하, 부유층 제거문제가 있다. 주요 운전특성은 간헐적인 슬러지 주입, 30~60일 정도의 장기적인 슬러지 체류시간과 낮은 고형물 부하율이다.

고율 교반 탱크 공정

고율 소화는 요구 부피를 감소시킬 수 있고 정상상태 및 균일한 환경조건을 보장하는 온도와 교반과 같은 주요한 공정 인자 제어의 결과로써 공정의 안정성을 개선할 수 있다. 이 시스템의 주요 특성은 반응부피의 완전 혼합, 부유상태의 바이오매스, 단상 반응조에서의 산생성 및 메탄생성, 분리조에서의 고액분리이다. 슬러지 연속주입이 이상적이나 종종 연속주입이 이루어진다면 간헐적 주입도 가능하다. 이 시스템은 일반적으로 중온범위, 10~20일 정도의 슬러지 체류시간, 1.6~8.0kg 정도의 고형물 부하율 조건에서 운전된다.

2단 공정

대부분의 소화조는 두 개의 반응조의 연속상태, 즉 2단 소화과정으로 설계되고 운전되어 왔다. 1단 반응조에서는 가열, 혼합이 이루어지고 대부분의 유기물질의 분해 및 가스생성은 1단에서 이루어진다. 2단 반응조는 1단 반응조와 설계와 크기 면에서 유사하다. 2단의 주요 기능은 소화 슬러지의 중력식 침전과 상징수로부터 소화슬러지 고형분의 분리이다. 2단에서의 유기물질 분해와 가스 생성은 거의 이루어지지 않는다. 또한 2단 소화탱크는 예비 탱크기능, 소화슬러지의 저장 및 소화과정에서 단회로 발생 없이 생슬러지의 흐름을 원활하게 하는 기능을 제공함에 따라 상황에 따라 교반 및 가열이 이루어질 수 있다.

2단 소화시스템에서의 산생성과 메탄생성은 분리되지 않고 두 반응조에서 공히 발생한다. 만약 산 생성과 메탄생성이 분리되면, 즉 다른 반응조에서 각각 다르게 발생한다면 이는 2상 소화 혹은 상분리 공정이다. 최근 개선된 기술적 보완이 소개되고 있으며 다음과 같은 예시가 있다.

• 고분해율 및 소규모 반응조 부피를 가진 집중적인 공정 혹인 주요 병원균 제거 기능의 광역적인 공정으로서의 고온 소화
• 고온 혐기성 고율 전처리 및 중온 소화로 구성된 온도영역별 공정
• 주변온도 환경조건에서의 호기성 전처리 및 중온 소화의 이중 시스템