The objectives of this research was to evaluate the anaerobic digestibility of waste activated sludge (herein after WAS)and waste beverages (herein after WB) in beverages manufacturing industry using actual plant under various conditions.In this study, anaerobic digestion with WAS and WB were evaluated according to different operating conditions. As thebasis operating conditions for anaerobic digestion, the reaction temperature was controlled at 35 and hydraulic retentiontime 30 days. WAS and WB were mixed at the ratio of 1:0, 9:1, 8:2, 7:3, 5:5, Respectively. The organic loadingrate (herein after OLR) was maintained less than 0.5kgVS/m3·day. Biogas productivity in accordance with VS was fedat the each mixing ratio with WAS and WB was increased from 0.92Nm3/kg VSfeed to 1.28Nm3/kg VSfeed, except mixingratio 5:5 (0.19Nm3/kg VSfeed). Also Biogas productivity in accordance with VS was removed at the each mixing ratiowith WAS and WB was increased from 1.13Nm3/kg VSrem to 1.81Nm3/kg VSrem, except mixing ratio 5:5 (0.35Nm3/kg VSrem). It was judged that pH was reduced with WB addition. From the results, it was judged that anaerobic digestionusing WAS and WB could be feasible.

The objectives of this research was to evaluate the anaerobic digestibility of waste actizvated sludge (WAS) and wastebeverages in beverages manufacturing industry using BMP test under various conditions. Also, the effects of physical(ultrasonic) and biological (lactobacillus) solubilization process on anaerobic digestibility of WAS were thoroughlystudied. The soluble chemical oxygen demand (SCODCr)/total chemical oxygen demand (TCODCr) ratio of WAS was 0.15but the SCODCr/TCODCr ratio after solubilization was increased 17.5% by ultrasonic, 18.8% by lactobacillus respectively.The results of BMP test, methane gas productivity as mixing ratio of WAS and waste beverages were 156ml CH4/gCODCr,164ml CH4/gCODCr and 182ml CH4/g CODCr, respectively 9:1, 8:2, 7:3 before the solubilization of WAS. As themixing ratio of waste beverages increase, VFAs concentration and methane productivity was increased. Also, methanegas productivity as mixing ratio after the solubilization of WAS using ultrasonic and lactobacillus was increased3.3~11.3%, 11.1~15.2% respectively. From the results, it was judged that anaerobic digestion using WAS and wastebeverages could be feasible.

This study has cross checked the change of internal sludge-recycle in Anaerobic-Digestion, and researched about not only the improvement of Bio-gas production from the digested sludge but also the efficient method of sludge minimization. Ultimate object of the study is to reduce the amount of sludge by the improved efficiency of contact with the organic-matter and the microbes in Anaerobic-Digestion. The sludge-recycle fluidized sludge layer and raised the activity of the sludge, the optimal sludge-recycle ratio, VS and COD removal ratio were 1,000%, 28.2% and 27.7%, respectively. Through these results of this study, it may be of use to treat waste sludge by the sludge-recycle ratio in terms of minimization and circulation of resources.

The purpose of this study was to improve low digestibility in anaerobic digestion facility of the sewage treatment plant. To perform this research, sludge digestion and digestion gas purification facilities in sewage treatment plant was applied. In the result of this study, it was very effective for sludge reduction from the improvement of digestive efficiency. In addition, it was confirmed that high purity CH4 (methane) was produced. This results can be useful as basic data to improve the low digestibility in anaerobic digestion processes.

In this study, the effect of hydrogen peroxide (H2O2) pre-treatment for sewage sludge prior to anaerobic digestion wasassessed using a batch test with an objective to decrease nitrogen, dissolved sulfide and siloxane in sewage sludge. Atotal of 6 sets of experiments (Blank, 20, 40, 60, 80 and 100g H2O2/kg wet sludge) were carried out, each with duplicates.To assess the effect of different dosages of H2O2 on anaerobic digestion, the treated sewage sludge was used for biochemical methane potential (BMP) test and SCODcr concentration. Due to the H2O2 pre-treatment, solubilization of SCODcr in pretreated sludge increased by 89% compared to raw sewage sludge, whereas T-N and NH3-N concentrationdecreased. Cumulative methane yields were increased for all pretreated samples due to increased sludge solubilizationthrough H2O2 pre-treatment. In addition, dissolved siloxane concnetrations were decreased for all pretreated samples. Thus,a reduction in dissolved siloxane concenrtation can decrease the siloxane generation potential of sludge during anaerobicdigestion. However, dissolved sulfide concentration remained same. Although H2O2 dosage did not show any furtherimpact on dissolved sulfide, they have significantly decreased T-N, NH3-N and dissolve siloxane concentrations beforeanaerobic digestion.

2011년말 기준으로 공공하수처리시설은 505개소로 2001년 184개소, 2010년 470개소 등 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 하수처리시설에서 발생하는 슬러지량도 증가하고 있다. 슬러지를 처리하는 방안으로 고화, 매립, 해양배출, 혐기성 소화 등의 방법이 있으나, 고화 및 매립은 2차 환경오염에 대한 우려가 있고 해양배출은 2012년부터 전면 금지되었다. 이에 환경부에서는 공공하수처리시설에 설치된 혐기성 소화조의 효율 개선사업을 통해 소화효율을 향상시켜 메탄의 생산량 증대와 슬러지 감량화를 도모하고 있다. 슬러지의 감량화 및 바이오가스 발생량의 증대를 위해 혐기성 소화 전에 슬러지를 전처리시키는 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. 혐기성 소화 공정은 가수분해, 산 생선, 초산생성 및 메탄생성 단계로 구분될 수 있으며, 이 중 가수분해 단계는 율속단계로서 전체 혐기성 소화공정의 효율 및 속도를 조정하기 때문에 가수분해 단계가 쉽게 이루어지기 위해 가용화라는 슬러지의 전처리를 수행하는 것이다. 전처리 공정의 방법으로는 열적처리, 화학적 산화, 기계적 처리, 생물학적 처리 등이 있다. 이 중 생물학적 처리 공정은 고온 호기성 박테리아를 배양시킨 후 소화조에 주입하여 슬러지의 혐기성 소화효율을 향상시키는 방법과 소량의 산소를 주입하지만 일정한 혐기 조건과 낮은 환원 조건을 유지하면서 미생물의 성장과 효소 합성 및 활성을 유발시켜 슬러지의 가용화 및 소화효율을 향상시키는 방법이 있다. 이에 본 연구에서는 공기의 주입을 통한 생물학적 전처리 방법이 슬러지 내에 존재하는 유기물뿐만 아니라 질소와 실록산 등의 거동에 미치는 영향을 분석하여 공기 주입을 통한 생물학적 전처리 방법이 혐기성 소화효율 향상과 반류수질, 바이오가스 정제시설 중 실록산 제거시설 등에 미치는 오염부하의 저감 가능성을 평가하고자 하였다. 실험결과, ORP는 공기 주입기간이 길어질수록 약간씩 증가하였으나 -247 ~ -268 mV의 환원조건을 나타내었으며, DO는 0.00 ~ 0.22 mg/L로 나타났다. 따라서 슬러지 전처리를 위해 공기를 주입하여도 소화조 내의 혐기성 조건에 미치는 영향은 미미할 것으로 판단된다. SCODcr의 경우에는 공기를 주입에 따라 SCODcr의 농도가 증가하여 공기주입에 의한 가용화 효과가 있는 것으로 나타났다. 총 질소와 암모니아성 질소의 경우 공기주입기간이 길어질수록 농도가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 DO 농도가 1 mg/L 이하의 조건을 유지하고 있어 공기주입에 의한 동시 질산화 및 탈질 현상이 발생한 것으로 판단된다. 따라서 공기주입에 의한 전처리 방법이 슬러지 내 질소의 부하를 감소시켜 암모니아성 질소로 인한 혐기성 소화의 저해 가능성과 혐기성 소화 후 반류수 및 방류수에 영향을 미치는 질소 부하를 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다. 실록산의 경우 공기주입 기간 증가에 따라 공기를 주입하지 않은 슬러지 내의 실록산 농도가 6.06 mg/kg에서 공기주입 4일째에는 3.43 mg/kg으로 감소하여, 공기주입 전처리 방법을 통해 바이오가스 정제 시설 중 실록산 처리 공정에 미치는 실록산 부하를 저감시킬 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 부산광역시 하수슬러지 처리공정 중 탈수기에 유입되는 배관부에 하수슬러지의 플록상태를 파악할 수 있는 응집제 자동주입장치를 장착하여 하수슬러지 플록상태에 따른 적정 응집제 주입량을 다르게 함으로써 탈수효율 향상 및 응집제 사용량을 감소시키고, 나아가 하수슬러지의 건조효율을 증가시키는데 그 목적이 있다. Pilot-scale 응집제 자동주입장치는 B시 소재 N하수처리장의 원심탈수기 전단에 설치하여 2013년 8월 7일 ~ 16일(10일간)동안 운전하였다. 또한, 응집제 자동투입장치의 설치시 운전상의 문제 발생시에 대비하여 bypass관을 설치하여, 기존 시스템으로 전환이 용이할 수 있도록 설계하였다. 고분자 응집제 주입율은 기존 시스템에서 운영하고 있는 유입슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율인 14%를 기준으로 운전을 실시하였으며, 응집제 주입율을 11%에서 9%까지 점차적으로 낮추어 가면서 적정 운전조건을 찾고자 하였다. 응집제 자동투입장치를 원심탈수기 전단에 적용한 결과 고속회전 및 응집제 분사를 통한 균일한 플록이 형성됨에 따라 탈수케이크 함수율 및 응집제 주입율 저감효과를 나타내었다. 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 운전조건별(DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)) 탈수케이크의 함수율은 기존 함수율 82.4%에서 각각 80.6(저감량 1.8%), 80.9(저감량 1.5%) 및 81.5%(저감량 0.8%)의 높은 탈수효율을 나타내었다. 또한, 응집제 저감율은 DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)에서 각각 21.4, 28.6 및 35.7%를 나타내었다. 또한, 기존 시스템(DS-P(14%); COD 179.2 mg/L, SS 139.3 mg/L) 대비 응집제 자동투입장치의 운전조건별(DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)) 탈수여액 중 COD 및 SS의 농도는 각각 66.2, 76.4, 81.5 mg/L 및 12.0, 19.3, 55.6 mg/L를 나타내었다. 따라서, 하수처리장 탈수기 전단에 응집제 자동주입장치를 적용함으로써 함수율 및 약품주입량 저감 뿐만 아니라 인력감축 유도 및 중앙제어실을 통한 실시간 모니터링이 가능하므로 공정자동화에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

공공하수처리장의 하수처리과정에서 부산물로 발생하는 하수슬러지는 2011년 현재 우리나라는 5,299톤/일의 하수슬러지가 발생하여 매립 14.8%, 소각 23.2%, 재활용 21.2%, 해양배출 40.8%의 비율로 처리되었다. 하지만 런던협약 발효로 ‘12년 2월부터 유기성 폐기물의 해양배출이 전면금지 됨에 따라서, 전면 소각, 퇴비화, 혐기소화, 연료화 등의 육상처리시설로 처리하고 있다. 또한, 정부에서도 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 연구와 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 현재까지는 슬러지 등의 유기성 폐기물은 단일 물질처리 위주로 시설을 설치/운영하였다면, ‘12년 이후부터는 여러 가지 유기성 폐기물을 혼합/병합 처리하는데 관심이 높아지고 있다. 병합처리의 효율증가를 위해서 가수분해, 약품주입, 초음파 등의 방법으로 전처리를 하고, 혐기소화를 통해 에너지를 최대한 회수한 후 소각, 연료화 등 기존의 방법으로 처리를 하고 있다. 최근에는 안양시 박달하수처리장 지하화 사업에 탈수슬러지, 음식물, 분뇨를 병합하여 열가수분해/혐기소화 공정으로 처리하는 프로젝트가 추진 중에 있다. 하지만, 국내에는 현재까지 열가수분해(Thermal Hydrolysis Pre-treatment, THP) 공정이 가동되고 있지 않아 열가수분해 이후 소화 슬러지에 대한 특성 분석 자료는 전무한 상황이다. 본 연구에서는 Cambi 공법이 적용된 노르웨이 Lindum plant에서 발생되는 열가수분해/소화슬러지와, 국내에서 발생되는 탈수슬러지와 소화슬러지의 물리화학적 특성과 중금속 특성을 평가하여, 향후 지속적으로 보급될 유기성폐기물 에너지화 시설의 기초자료로 활용하고자 한다.

휘발성 지방산(Volatile Fatty Acids, 약자 VFAs)은 유기화합물이 생물학적으로 분해될 때 생성되는 화합물로 한 개의 카르복실 말단기와 C2-C7의 탄소로 구성되는 지방족 산으로 휘발성을 가진 저급 지방산을 총칭한다. 최근 해양투기가 전면 금지됨에 따라 슬러지의 가장 중요한 처리방법으로 에너지 회수가 가능한 혐기성 소화공정이 큰 관심을 받게 되었으며, 메탄 발효를 위한 전체 반응 진행의 중요 척도로써 가수분해 중간산물인 휘발성 지방산의 함량을 신속하고 정확하게 분석하는 방법에 대한 요구가 대두되었다. 본 연구에서는 휘발성 지방산 중 9개 물질(Acetic acid, Propionic acid, Isobutyric acid, Butyric acid, Isovaleric acid, Valeric acid, Isocaproic acid, Hexanoic acid, Heptanoic acid)을 대상으로 하였다. 휘발성 지방산 인증표준물질을 사용하여 Liquid - Liquid Extraction(LLE), Headspace extraction(HS), Solid Phase Micro extraction(SPME) 방법으로 비교․측정한 결과, 3방법 모두 9개 물질에 대하여 82% 이상의 회수율을 나타냈다. 특히, Acetic acid와 Propionic acid의 회수율은 SPME 방법으로 측정하였을 경우 평균 회수율이 각각 94.2%, 96.7%로써 타 방법과 비교하여 가장 우수하였다. SPME 방법으로 5개시설의 소화조 슬러지의 VFA를 분석한 결과 총 VFAs는 10 ~ 260 mg/L가 검출되었다.

The drying and fuel technologies for sewage sludge have been developed due to the prohibition of ocean dumping and new renewable portfolio standard. This study was performed to enhance the quality of sludge derived fuel and compare drying characteristics for thickened and digested sewage sludge at different temperature, pressure and mixing oil conditions in oil vacuum evaporation system. In addition to investigate calorific value and characteristic analysis of dried sludge. The thickened and digested sludge used in this study were taken from municipal sewage treatment plant and coagulated using polymer (C-310P) in laboratory. The drying rate was increased with temperature and degree of vacuum and it was 25 mL/kg-sludge·min at 110oC and –450 mmHg. The moisture content of dried sludge products showed very low within 1% in the range of 0.4 ~ 0.8%. The evaporation rate of thickened sludge was lower than digested sludge and the constant evaporation period was also shorter. Compared the effect of waste cooking oil and refined waste petroleum oil on drying efficiency, the waste cooking oil showed more effective than refined oil in evaporation rate and drying time. The carbon and hydrogen contents of dried sludge with refined oil were higher than waste cooking oil. The low heating value of thickened dried sludge was higher than digested dried sludge about 400 kcal/kg and both of dried sludge showed high calorific value more than 4,000 kcal/kg.

In this study, anaerobic co-digestion experiments for mixtures consisting of sewage sludge with food wastewater and livestock wastewater were conducted to assess the methane yields, the volatile solids (VS) removal rates and the dynamic kinetics. An augmented simplex centroid design (ASCD) was employed to design the mixing rate of organic wastes for the anaerobic co-digestion. Also, synergistic effects on the anaerobic co-digestion were studied using models obtained by the ASCD. As a result, synergistic effects were not observed in terms of methane yield and VS removal rate. It was just showed that there was a linear relationship between the cumulative methane yield and the mixing rate of food wastewater. The results might be attributable that the sewage sludge and the livestock wastewater had very lower C/N ratio compared with food wastewater that had a C/N ratio within a range required for a correctly operating anaerobic co-digestion. Therefore, increasing mixing rates of food wastewater increased the methane yield and VS removal rate, but there was not a synergistic effect by the anaerobic co-digestion.