본 연구에서 제안한 시스템으로서 혐기성 유기산 발효조와 간헐적 오존세정 방법을 조합한 막분리 단위조작의 통합공정을 구성하였다. 유기산 발효조의 산(acid)생성균 의 효율을 증대시키기 위해 분리막을 이용한 고액분리를 행하고 또한 분리막의 성능 을 개선시키고 슬러지의 가용화율을 향상시키기 위해 간헐적 오존처리와 공기의 교 호 세정 방법을 시스템에 도입하였다. 연구내용 및 결과를 요약하면 다음과 같다.

1차년도 간헐적 오존처리를 병용한 막분리 하·폐수 슬러지 시스템의 개발을 위하여 실험실 규모의 산 발효 장치를 제작하고 이를 이용하여 운전인자에 따른 산 발효 특성을 실험적으로 검토하였다. 슬러지의 유기물 성분 중 유기산 생성 단계에서의 율속 성분을 파악하였으며 발효 슬러지를 분리막을 이용하여 고액분리(solid-liquid separation)을 행할 경우 여과 특성에 대해서도 고찰하였다. 슬러지의 여과 및 산 발효에 있어 적정한 분리막 공경이 무엇인지 실험을 통하여 파악하였고 공기 및 오존 가스를 이용하여 교호 세정을 실시하였을 경우, 막오염 저감 및 유기물 회수에 미치는 영향에 대해서도 검토 하였다. 또한 슬러지 내에 응집제 성분이 포함되어 있을 경우 산 발효에 미치는 영향을 파악하였다.

2차년도, 1차년도의 연구 결과에 부가하여 산 발효시 적절한 전처리 방법에 대하여 문헌고찰 및 실험을 통하여 슬러지의 유기산 발효에 있어 전처리의 효과와 적정 방법에 대하여 제시하였다. 슬러지가 발효될 경우 질소나 인과 같은 영양염류의 용출 특성에 대해서도 실험적으로 검토하였으며 발효액 중의 질소 및 인의 동시 제거를 위한 MAP (magnesium ammonium phosphate)공법을 이용한 struvite 생성 특성도 파악하였다. 한편 zeolite를 이용한 암모니아성 질소의 제거 특성을 실험적으로 검토하였고 pilot scale의 시스템을 이용하여 막분리 유기산 발효 시스템의 주요 운전인자인 수리학적 체류시간의 영향에 대해서도 적정 운전 범위를 제시하였다.

3차년도
1, 2차년도의 연구 결과를 토대로 산 발효조의 설계 인자 확보 및 성능 평가를 위한 수학적 모델을 개발하여 설계인자 및 적정 설계치를 제시하였고 막분리 유기산 발효 시스템의 연속 운전 특성에 대해서도 검토하였다. 또한 신소재 분리막인 금속막 의 적용 가능성을 확인하였으며 전기장에 의한 전처리 특성에 대해서도 실험적으로 검토하였다.

본 기술은 국내외 하·폐수 슬러지의 처리에 널리 활용이 가능하며 기존의 처리장을 고도처리화 할 경우 생물학적 탈질을 위한 외부탄소원으로 제공이 가능하며 동시에 발생 슬러지의 최종 처분량을 저감할 수 있는 특징을 지닌다고 할 수 있다. 현재 운전중인 시설을 고도처리 공정으로 개선하거나 추가적인 처리 시설을 계획하고 있는 처리장에의 활용성이 높을 것으로 판단된다.

 

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]