It is essential to decrease energy consumption and excess sludge to economically operate sewage treatment plant. This becomes more important along with a ban on sea dumping and exhaustion of resource. Therefore, many researchers have been study on energy consumption reduction and strategies for minimization of excess sludge production from the activated sludge process. The aeration cost account for a high proportion of maintenance cost because sufficient air is necessary to keep nitrifying bacteria activity of which the oxygen affinity is inferior to that of heterotrophic bacteria. Also, additional costs are incurred to stabilize excess sludge and decrease the volume of sludge. There were anoxic, aerobic, membrane, deairation and concentration zone in this MBR process. Continuous aeration was provided to prevent membrane fouling in membrane zone and intermittent aeration was provided in aerobic zone through ammonia sensor. So, there was the minimum oxygen to remove NH4-N below limited quantity that could be eliminated in membrane zone. As the result of this control, energy consumption of aeration system declined by between 10.4 % and 19.1 %. Besides, we could maintain high MLSS concentration in concentration zone and this induced the microorganisms to be in starved condition. Consequentially, the amount of excess sludge decrease by about 15 %.

본 연구는 응집제 자동투입장치를 탈수기 전단에 장착하여 농축슬러지의 플록상태에 따른 고분자 응집제 주입량을 다르게 함으로써 탈수케이크의 함수율 저감 및 응집제 사용량 절감, 탈수여액의 수질개선 등 탈수특성에 미치는 영향을 평가하는데 그 목적이 있다. 응집제 자동투입장치를 B시 S하수처리장의 벨트프레스 전단에 적용한 결과 고속회전 및 응집제 분사를 통한 균일한 플록이 형성됨에 따라 기존 시스템 대비 탈수케이크 함수율 및 응집제 주입율 저감효과를 나타내었다. S하수처리장 농축슬러지(TS; Thickened sludge)에 대한 여름철, 가을철 및 겨울철의 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 최적 운전조건은 탈수케이크의 함수율 기준으로 판단해 볼 때 각각 DS-P(14%), DS-P(13%) 및 DS-P(12%)로, 이때의 탈수케이크 저감율은 25.3%, 30.7% 및 13.3%를, 고분자 응집제(P; Polymer) 저감율은 17.6%, 16.7% 및 20.0%를 각각 나타내었다. 응집제 자동투입장치의 회전속도와 유입 농축슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율과의 상관관계를 평가한 결과 회전속도를 900~1,200 rpm의 범위 내에서 운전시 플록형성이 양호하게 나타났다.

본 연구는 하수슬러지의 플록상태를 파악할 수 있는 응집제 자동투입장치를 탈수기 전단에 장착하여 하수슬러지(소화슬러지, 농축슬러지) 플록상태에 따른 고분자 응집제 주입량을 다르게 함으로써 탈수케이크의 함수율 저감 및 응집제 사용량 절감, 탈수여액의 수질개선 등을 평가하는데 그 목적이 있다. 응집제 자동투입장치를 B시 N하수처리장 소화슬러지 및 S하수처리장 농축슬러지에 적용한 결과 고속회전 및 응집제 분사를 통한 균일한 플록이 형성됨에 따라 탈수케이크 함수율 및 응집제 주입율 저감효과를 나타내었다. 하수슬러지의 탈수실험 결과 소화슬러지에 대한 고분자 응집제의 적정주입율은 12%로 나타났으며, 이때의 비저항계수(SRF)는 1.11×1011 m/kg으로 나타났다. 또한, 농축슬러지에 대한 고분자 응집제의 적정주입율은 16%로 나타났으며, 이때의 비저항계수(SRF)는 1.68×1011 m/kg으로 나타났다. 또한 응집제 자동투입장치의 회전속도와 유입 하수슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율과의 상관관계를 평가한 결과 회전속도를 900~1,200 rpm의 범위 내에서 운전시 플록형성이 양호하게 나타났다. 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 경제성 평가 결과 N하수처리장 및 S하수처리장의 경우 각각 연간 263,542,490원 및 42,174,700원으로 산출되었으며, 시설투자비 회수기간은 각각 2.3년 및 7.1년으로 나타났다. 따라서, 하수처리장 탈수기 전단에 응집제 자동투입장치를 적용함으로써 함수율 및 약품주입량 저감 뿐만 아니라 중앙제어실을 통한 실시간 모니터링이 가능하므로 인력감축 유도 및 공정자동화에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

2012년부터 상수원 보호구역이나 4대강의 본류로 유입되는 지천의 인근에 있는 하수처리장의 방류수에 대한 총인의 기준을 2 mg/L에서 0.2 ~ 0.5 mg/L로 강화시켰다. 이와 같은 수질 기준의 강화로 기존 하수처리장에서는 총인 처리시설을 추가로 설치하여 운영 중에 있다. 인에 대해 높은 친화성을 지닌 알루미늄을 주성분으로 황산반토나 PAC(poly aluminum chloride)와 같은 응집제를 이용하여 인을 처리하고 있다. 그러나 총인처리시설 유입수의 총인농도 변화에 대응하여 적정량의 응집제를 투입하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 과잉의 응집제가 투입되는 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 총인 처리 과정에서 발생되는 슬러지(이하에서는 총인 농축 슬러지)를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의제거 가능성을 검토하였다. 소화조 상등수 중의 성상은 총인: 16 mg/L, CODMn: 188 mg/L, Al: 1.1 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 성상은 상등액의 경우, 총인: 0.22 mg/L, CODMn: 18 mg/L, Al: 0.05 mg/L이었으며, 총인 농축 슬러지의 알루미늄 함량은 약 160 g/kg (건조중량)이었다. 이와 같이 총인 농축 슬러지중의 알루미늄은 인과 결합된 안정된 형태이며, 용존상의 알루미늄 이온의 농도는 높지 않은 것으로 나타났다. 그러나 소화조 상등수에 총인 농축 슬러지를 1 ~ 25% (V/V)의 범위에서 주입시킨 경우, 소화조 상등수 중의 총인은 주입량에 비례하여 제거되는 특성을 보였다. 이는 총인 처리 과정에서 과잉으로 투입된 알루미늄의 일부가 황산염이나 염소 이온등과 결합한 상태로 존재하다가, 이들 이온에 비해 알루미늄과 높은 친화력을 지니는 인과 결합함으로서 나타난 현상인 것으로 추측되었다. 이와 같은 결과로부터 총인 농축 슬러지를 이용하여 하수처리장의 반류수(혐기성 소화조 상등수 등)중에 함유된 인의 제거가 가능한 것으로 확인할 수 있었다.

The objective of this study was to find optimum pretreatment conditions of ozone and microwave for solubilizationof thickened waste activated sludge (TWAS). Response surface analysis was applied to determine the combination of ozoneconcentration (0.03 to 0.1g O3/g total solid (TS)) and microwave temperature (100~170oC). The temperature significantlyaffected the solubilization degree of sludge (p<0.01). Within the design boundaries, the conditions predicted to maximizethe solubilization degree of 41.6% were determined to be 0.065g O3/g TS and 170oC. On the other hand, the solubilizationdegree with the ozone pretreatment alone was 2.7 to 12.2% at 0.03~0.1g O3/g TS. The results show that the combinationof ozone and microwave pretreatments is effective in solubilization of TWAS.

The sludge flotation/thickening apparatus equipped a micro-bubble generating pump was used to investigate micro-bubble generating properties on operational parameters. We evaluated micro-bubble generating properties as results to be operated the apparatus by operational parameters which are pump discharge pressure, air/water ratio(A/W ratio), air flow rate, and water flow rate. Micro-bubble generating efficiencies in pumps without recycling flow and with 50% of recycling flow was found to be very efficient on optimum A/W ratio from 1.06 to 3.62% and optimum A/W ratio from 1.05 to 4.06%, respectively. In condition of 3.6% of A/W ratio, we showed that the apparatus could be generated 36,000 ppm of micro-bubble concentration to be optimum treatment efficiency in sludge thickening process.

산업이 발전함에 따라 인구가 도시에 밀집하여 배출되는 하･페수를 처리하는 하수처리장이 생기게 되었고, 사람이 생활하는 대부분 지역에는 하수도 보급률이 85.5% 육박하고 있다. ‘96 교토의정서의 런던협약으로 인해 2012년부터는 해양투기가 전면 금지됨에 따라 슬러지 처리 및 자원화에 대한 관심이 증가하고 있고 최근에는 소각 및 퇴비화, 고형화 등의 처리방법이 적극적으로 검토되고 있다. 이러한 슬러지 처리방법에 앞서 선행되어야 하는 것이 바로 탈수인데 발생된 슬러지에 있어 부피를 줄이는 탈수는 슬러지 처리 및 처분비용과 관계가 된다. 일반적인 슬러지의 탈수 방법의 문제점은 슬러지 처리비용의 절반이 고분자 응집제의 구입비용이며(Chitikela and Dentel, 1998), 응집제의 과잉 주입 시 처리비용이 증가하며 탈수성이 악화되는 현상을 나타낸다. 또한, 응집제의 과소 주입 시 처리효율의 저하라는 문제점이 발생된다. 따라서 본 연구에서는 서울시에 위치한 대형 물재생센터에서 발생되는 농축슬러지를 대상으로 고분자 응집제를 사용하여 슬러지의 탈수성을 비교･평가하였다. 슬러지의 응집처리 및 탈수성 평가를 위해 사용되는 고분자응집제를 단일 주입하는 방법과 양이온 및 음이온 응집제를 N:1의 비율로 투입하는 복합 주입방법과 양이온 및 비이온 응집제를 N:1의 비율로 투입하는 복합 주입방법에 대하여 탈수효율을 비교하여 앞으로의 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 탈수성 증대를 위해 기초자료로서의 활용을 검토 및 고찰해보고자 한다. 이에 따라 먼저 본 연구에서는 서울시에 위치한 “J” 물재생센터의 농축슬러지에 대하여 단일응집제 주입율에 따른 최적의 주입농도를 우선으로 삼고 CST측정을 해보았다. 또한 양이온고분자 응집제와 복합고분자 응집제 3:1, 2:1, 1:1의 CST와 TTF를 측정하여 최적의 고분자 응집제 주입방법을 모색하고자 한다. 서울시 J 물재생센터에서 시료를 채취한 후 농축 슬러지의 탈수성에 관한 효율을 비교하기 위해 고분자 양이 온 단일 응집제와 복합응집제(1:1, 2:1, 1:2=양이온:음이온)를 주입농도 각각 80mg/L, 160mg/L, 240mg/L, 320mg/L, 400mg/L로 하여 CST, TTF, SRF를 측정하였다. 하수슬러지의 탈수성을 비교하기 위하여 서울시에 위치한 “J” 물 재생센터(WWTP) 소화슬러지를 대상으로 단일과 복합주입 방식(Cation+Anion과 Cation+Nonion)에 따른 탈수성 및 여액량을 비교한 결과, 양이온 단일 주입방식이 복합주입 방식보다 탈수성이 양호한 것으로 나타났으며, 응집제의 최적주입량은 각각 160mg/L와 200mg/L로 나타났다. 또한, 복합주입 방식에 있어서는 2:1의 비율로 주입한 것이 탈수효율을 증대시키는데 큰 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, CST는 슬러지로부터 물이 용출되는 속도를 시간(sec)로 나타내는 것으로, 측정결과 양이온 단일 주입이 복합주입 방식 보다 양호한 결과를 나타내었으며, 두 가지 복합주입 방법모두 비슷한 경향을 나타내었으며, 응집제의 종류(응집제의 이온성)와 슬러지의 성상의 영향에 따라서 탈수성이 다른 것으로 나타났다.

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.

T-N and T-P in the filtrate from Sludge Treatment Process (STP) was returned to water treatment processing, because T-N and T-P are returned, it makes overload in Advanced Treatment Process. Removal efficiency of T-N and T-P are compared both at using polymer as simple method and at using PFS and polymer as complex method when coagulants was injected in Thickener. In simple method, removal efficiency of T-N and T-P were 95.68% and 99.29% for each. In complex method, removal efficiency of T-N and T-P were 98.07% and 99.90% for each. From the result, removal efficiency of complex method was highly better than simple method. According to increasing of removal efficiency, returned T-N and T-P loading to water treatment process was decreased (Reduced amount of T-N is 0.2309 kg/hr and TP is 0.0145 kg/hr). Also, the amount of a polymer used has been decreased to 80% by using PFS.

The performance of EF (electroflotation) on the thickening of activated sludge were investigated using laboratory scale batch flotation reactor. In this paper, the effects of parameters such as electrode material, NaCl dosage, initial sludge concentration and electrode distance were examined. The results showed that the performance for sludge thickening of the five electrodes lay in: Pt/Ti > Ru/Ti > Ir/Ti > Ti mesh > Ti plate. The more NaCl dosage was high, the more sludge was thickened and the shorter thickening time was obtained. However, considering the final thickening time and sludge concentration, optimum NaCl dosage was 0.5 g/L. Thickening time and sludge concentration was not affected by electrode distance. In DAF (dissolved air flotation) system, optimum recycle ratio was 40% and thickening performance was lower than that of the EF.

For a membrane bio-reactor, it is possible to filter and separate activated sludge and effluent by head loss of centimeters, if non-woven fabric material is used as filtration media. However, if non-woven fabric material is used to thicken high-concentration sludge, excessive sludge attachment causes the rapid decrease of flux. Mesh with pore sizes of 100μm, 150μm, and 200μm allows for easy separation of attached sludge. This study examined the possibility of mesh as filtration media. Existing close-flow filtration process, which requires maintaining sludge movement, makes it difficult to obtain high thickening rate. With a view of complementing this weakness, this study has made an experimental examination on how high-concentration sludge (about 3,000mg/L to 10,000mg/L) will be filtered and thickened when mesh module is submersed in the bio-reactor. Effluent flowed from the bottom of the bio-reactor by head loss of 65cm. In case of pore size of 100μm, SS showed high recovery of 80% to 96%; therefore, it has been decided that mesh can be used as filtration media. Filtration lasted for more than 9 hours, until sludge with 9,000mg/L in MLSS concentration was thickened 9 times as dense. In the range from 3,610mg/L to 9,060mg/L in MLSS concentration, it was possible to obtain effluent with less than 2mg/L in MLSS concentration within 10 minutes.

An effective technique of sludge separation is required for excess sludge of sewage or wastewater plant. The separation of bulking sludge of paper manufacturing plant was studied using DAF(Dissolved Air Flotation) system. The effects of parameters such as nozzle type, A/S(air/solid) ratio, pressure, injection time of pressured water and saturation time were examined. The results showed that the best nozzle type was flat which had small orifice hole. The optimum A/S ratio and pressure were 7.070×10-3(recycle ratio of pressured water : 20%) and 5 atm, respectively. Injection times of pressurized water around 20-25 sesc and flotation time of 30 min appeared to be optimal for the DAF operation. The order of performance of packing was 18 mm > 22 mm > 32 mm.