A lab-scale Anaerobic Baffled Reactor (ABR) was applied to treat a primary sludge taken from a municipal wastewater treatment plant. In this experiment, acidogenic reaction was promoted by operating the ABR with short hydraulic retention time (HRT) to produce sufficient volatile fatty acids (VFA) instead of production of methane. The performance of ABR on the VFA production and total solids reduction was observed with different operating conditions with 2, 4, 6, and 8 days of HRT. Corresponding organic loading rates were 6.7, 3.4, 2.2, and 1.6 kgCODcr /m3·day. As HRT increased the removal rate of TCOD was also increased (82.5, 84.2, 96.9, and 95.9 % in average for HRT of 2, 4, 6, and 8 days, respectively) because the settlement of solids was enhanced in the baffle by the decrease of upflow velocity. At HRT of 2 days the average concentration of VFA in the effluent was measured at 1,306±552 mgCOD/L corresponding to 107 % increment as compared to the VFA concentration in the influent. However, as HRT increased VFA concentraiotn was decreased to 143±552 mgCOD/L at HRT of 8 days. The reduction rates of total solids were 12.2, 26.5, 24.8, and 43.0 % for HRT of 2, 4, 6, and 8 days. As HRT increased the hydrolysis of organic particulate matters in the reactor was enhanced due to the increasing of solids retention time in the baffle zone with low upflow velocity in long HRT condition. Consequently, we found that a primary sludge became a good source of VFA production by the application of ABR process with HRT less than 4 days and the 12-26 % of total solids reduction was expected at these conditions.

Anaerobic Baffled Reactor(ABR)는 혐기성 소화 공정 중 하나로 주로 중소규모의 폐수처리에 사용되며 반응조 내부에 설치된 격벽(Baffle)에 의해 산생성과 메탄생성의 공간적 분리가 뚜렷하고, 일정 수준의 고액분리 효과를 기대할 수 있으며, 비교적 짧은 HRT(Hydraulic Retention Time)와 긴 SRT(Solids Retention Time)를 유지할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 ABR 공정을 이용하여 하수처리공정에서 발생하는 1차 슬러지를 안정화시키는 과정에서 메탄생성을 억제하고 산생성을 최대화하여 고농도의 유기산(Volatile Fatty Acid, VFA)을 생산하고자 하였다. 이때 생산되는 유기산은 후단 탈질반응조의 외부 탄소원으로 이용되어 후탈질 공정으로 유입되는 고농도의 NO3-N을 제거하도록 하였다. 최적 설계 인자 도출을 위하여 ABR 형태의 산발효조와 탈질반응조의 HRT, SRT 및 슬러지 반송과 폐기량이 VFA 생성 및 탈질에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험실 규모의 연구결과 HRT 2, 4, 6 및 8일에서 ABR공정을 통한 1차 슬러지 유입 SCOD대비 VFA 생성율은 각각 107±121, 35±87, -82±9 및 -82±12%로 HRT 2일에서 가장 높은 산 생성율을 나타내었으며, HRT 6일 및 8일에서는 긴 체류시간으로 인해 생성된 유기산의 상당량이 메탄으로 전환되면서 VFA 생성율이 저하되는 결과를 보였다. 또한 각 조건에서 생산되는 VFA를 탈질반응조의 유입탄소원으로 이용하였을 때, 유입되는 SCOD의 70% 이상이 탈질에 사용되었으며, NO3-N의 제거율은 평균 82±11% 수준의 탈질효율을 확인하였다.