2014년 슬러지 발생량은 10,187ton/day로 2008년 기준 약 7,446ton/day에 비해 발생량이 약 37% 증가하였다. 하수슬러지의 발생량은 매년 증가할 것으로 예상되기 때문에 하수슬러지 발생량을 최소화 시키고 자원화하기 위한 여러 가지 대안 중 혐기성 소화방법과 슬러지 감량화 기술이 대안으로 제시되고 있다. 소화조는 장시간의 체류시간, 설계 값보다 낮은 소화효율 등의 고질적인 문제가 있으므로 슬러지를 효과적으로 처리 하기위해 이용 효율을 극대화하는 방안이 필요하다. 따라서 소화조 투입 전 단계에서 하수슬러지를 가용화하는 전처리를 실시하여 가수분해를 촉진시키고, 소화 효율을 높이는 방법을 이용하고 있다. 전처리 공정은 열적처리, 물리·화학적 처리, 생물학적 처리 등으로 구분되며, 이중 열적전처리 공정은 고온조건이나 저온조건에서 고분자 형태로 존재하는 슬러지를 저분자 형태로 전환시켜 바이오가스의 생산량과 소화효율을 증대시키는데 효과적인 것으로 알려져 있다. 열적전처리 중에서도 저온 열적전처리는 고온 열적전처리에 비해 공정 운전에 들어가는 에너지 소모량이 적고, 바이오가스 생산면에서도 효과적으로 알려져있다. 따라서 본 연구에서는 생슬러지 및 잉여슬러지를 대상으로 60~120 ℃, 30~120분 조건에서 실시한 저온 열적전처리 공정에 의한 물리·화학적 특성 변화를 분석하고, BMP test를 통하여 바이오 가스 생산율을 평가하였다. 용존성 물질로 존재하는 SCODCr, NH4+, PO43-, VFAs 분석결과, 생슬러지 및 잉여슬러지 모두 열적전처리 온도가 상승함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 가용화율은 120 ℃ 120분조건에서 SCODCr의 경우 가용화 전 각각 453mg/L, 1,698mg/L에서 열적전처리 후 최대 5,337mg/L, 8,769mg/L로 증가하였으며, TCODCr 중 SCODCr가 각각 약 12%, 18.6%차지하는 것으로 나타났다. 따라서 저온열적가용화 또한 슬러지의 세포 floc 파괴에 의한 내부 물질의 용출에 기인하여 가수분해 단계를 촉진시켜 소화효율을 향상시킬 수 있다고 판단된다.

세계적으로 하수처리장 방류수 수질기준이 강화되고 있으며 국내 또한 하수처리장 에너지 자립율을 높이기 위해 하･페수처리장 내 고효율 혐기소화조 및 소화조 전처리 설비가 도입되면서 방류수의 수질은 향상되었다. 그러나, 농축조 및 소화조 후단에서 발생하는 반류수의 농도가 지속적으로 증가하여 하･폐수처리장 내 생물반응조 운영에 악영향을 미치고 있는 실정이다. 반류수는 발생특성상 연속적으로 발생되지 않고 간헐적･주기적으로 발생되며 슬러지 처리계통에서 배출되고 있다. 반류수 발생 시 시간 최대유량 및 농도가 수처리공정 하수유입 부하 대비 100% 이상의 부하증가를 초래하는 경우도 있어 이로 인한 생물반응조의 운영에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이러한 반류수 유량은 유입유량의 1~3%로 적은 양으로 발생되지만 고농도로써 수처리 공정에 충격부하를 유발하기 때문에 전체 처리효율에 악영향을 주는 것으로 알려져 있다. 또한, 질소의 농도가 높기 때문에 반류수에 의한 유입수의 질소부하 증가량은 유입 질소 부하량의 15~25% 이상을 차지한다. 이러한 반류수의 처리를 위해 생물반응조 유입 전 전처리를 통해 부하를 감소시키기 위해 응집침전 방법을 선정하였다. 이에 본 연구에서는 대구 S 하수처리장의 반류수를 대상으로 유입유량 대비 반류수의 연간 유량 및 유입 부하를 파악하였고, 고농도로 유입되는 반류수의 처리를 위해 pH, 응집제 종류, 혼화 시간 및 rpm 의 인자들을 조절하여 응집실험을 진행하였으며, CODCr, T-N, T-P, SS, NH4+의 저감효율을 도출하였다.

화석연료의 고갈로 인한 고유가 상황과 온실가스에 의한 지구온난화가 가시화 되면서 재생 가능한 에너지개발과 자원의 효과적인 이용을 통한 자원순환사회 구축, 나아가 친환경적인 사회구현이라는 목표를 달성하기 위하여 선진국을 중심으로 환경과 에너지 문제를 해결하기 위한 연구가 진행되어 왔다. 이러한 전망을 토대로 국가적 부담을 최소화하고 실리를 추구할 수 있는 적극적이고 능동적인 대처방안을 강구할 필요성이 절실한 시점이다. 최근 신재생에너지의 확충과 기후변화 협약에 대한 적극적인 대응이 요구됨에 따라 단순 매립되던 폐기물을 에너지로 전환하여 처리하는 방식이 각광받으며 정부 계획 하에 적극적으로 추진되고 있다. 이러한 대응의 일환으로 1990년대 후반에는 유렵을 중심으로 연성에너지 체제에 부합하면서 지방자치단체 지역 공동체, 지역 주민들의 에너지 생산 활동 참여를 중시하는 지역에너지 체제가 대안으로 제시되었다. 에너지자립마을은 화석연료에 대한 의존도가 낮으며 지속가능한 마을과 유사한 것으로, 환경문제와 미래에너지 문제를 함께 고려한 개념으로 마을에서 발생되는 자원을 최대한 이용하고, 그 자원을 순환시키는 마을로 이해될 수 있다. 국내에서는 2009년부터 농림수산식품부, 환경부, 지식경제부 등 정부부처가 합동으로 각종 바이오매스를 이용하여 에너지 자립형 마을 시범사업을 추진하면서 축산 바이오매스를 이용하는 바이오가스화 기술은 농촌 지역에 도입할 수 있는 가장 실행 가능한 기술로 평가받고 있다. 본 연구에서는 농촌형 에너지자립마을에서 발생될 수 있는 다양한 유기성폐기물을 대상으로 혼합 원료의 특성과 병합 혐기성소화의 효율을 평가하기 위하여 biochemical methane potential test(BMP test)를 진행하였다. 또한, 본 연구를 바탕으로 혐기성소화와 C/N비의 관계를 알아보고자 하였다.