년도

2011

분야

산학연협력연구

연구과제명

슬러지 전처리 후 고농도 탈리액의 효율적인 하수연계처리 방안 연구

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책임자/기관

강 호 교수/충남대학교 산학협력단

연구기간

2011. 3 ~ 2011. 12(10개월)

참여 연구원수

연구사업비

40,000만원

연구목적

1일 약 8,000톤가량 발생하는 하수슬러지는 저탄소녹색성장 구현을 위한 신재생에너지 보급확대정책과 해양투기금지에 대비한 육상처분 대책수립요구에 따라 슬러지를 에너지화하는 기술이 활발히 개발되고 있다. 그러나 슬러지 고형연료화의 경우 슬러지건조단계에서 Sticky Zone의 발생에 따른 건조효율 감소 및 악취발생으로 많은 어려움이 있다. 이에 슬러지내 수분을 기존의 건조방법대신 200℃분해를 통해 세포내 결합수를 분리하여 추출하는 열 가수 분해기술을 통해 고형연료화하는 기술이 개발된 바 있으나, 고농도의 탈리액을 하수처리장과 연계가능하도록 효율적으로 처리하는 기술의 정립이 필요하다.

주요내용

❍ 슬러지 전처리 후 탈리액의 특성분석
대상 슬러지는 80%함수율의 탈수케익이며, 최적 열수분해조건(200℃, 20기압) 에서 열수분해 한 후 탈리액을 참여기업으로부터 제공받아 주요성상을
분석하여 기초자료를 확보함.
- 열수분해조건에 따른 탈리액의 주요성상분석
(SCOD, SS, VSS, T-N, NH4-N, TP, PO4-P, 점도 등)
- 기존 슬러지 가용화방법들과의 효율 비교

❍ 슬러지의 탈리액내 유기물의 생분해도 평가
열가수분해를 통해 액상화된 슬러지의 고액분리하면 함수율 30%의 고형물과
고농도 유기물을 함유한 탈리액으로 분리되는데, 탈리액의 후속 처리를 위해 생분해도를 평가해 탈리액 유기물의 Biodegradable Fraction을 산정함.
생분해도 평가는 회분식 혐기조를 이용하여 Graphical Analysis방법에 의해 수 행함. 탈리액의 BVS함량에 따라 최종적으로 처리할 수 있는 탈리액의 수질목표
를 산정함.

❍ 고농도 탈리액을 이용한 연속식 혐기소화공정 개발
슬러지세포액을 액상화한 탈리액의 고농도유기물, 저농도고형물 성상에 적합한
반응조의 형태 (CSTR, UASB, Anaerobic Fixed Bed등)를 선정함.
실험실규모 혐기반응조 운전을 통해 바이오가스생성 극대화를 위한 운영조건
도출하고, 처리수의 성상분석 및 하수연계 가능수질 확보방안을 도출함.

❍ 설계인자 및 주요 Scale-up Factor도출
탈리액 처리공정 처리계통도를 확정하고, 물질수지 및 에너지수지를 작성함.
주요설계인자(OLR, HRT등 )을 도출함.

연구결과 활용

◦ 슬러지의 열가수분해 기술은 기존 건조공정의 문제점인 Sticky Zone의 발생,
악취발생, 기계적인 마모등에 대응하는 신개념의 세포결합수 추출 공정으로
고형연료화를 추진하는 유기성 오니의 처리에 활용이 가능한 기술임.
◦ 특히 본 연구에서 개발될 탈리액의 바이오가스화 기술은 하수슬러지의 에너
지화 통합공정을 구축하기 위한 핵심 요소기술로서, 세부 활용분야는 다음과
같다.
- 대전시를 포함해 하수슬러지 에너지화를 추진하고 있는 하수처리장에 보급
가능하며 참여기업이 운영중인 화성 및 파주 등 10개소 민자하수처리장 슬러지처리공정으로 도입 가능
- 슬러지 전처리를 통한 혐기성소화증산의 요소기술로 활용가능
- 식품폐수 등 고농도 유기성 폐수의 바이오가스화 기술로 적용 가능
- 환경부가 타당성 조사중에 있는 사업장 유기성 폐기물(하폐수 오니 및 동식
물 잔재물 등)의 바이오에너지화 사업의 대응기술로 활용가능
- 환경부가 추진중인 8대 권역 12개소 환경에너지타운 조성사업 및 600여개
녹색마을 조성사업에 활용가능