일반기술

하수슬러지, 분뇨 및 축산폐수를 이용한 산발효

대부분의 하수에서는 초산(Acetic acid)등과 같은 RBDCOD 함량이 불충분하기 때문에, BNR공정에 필요한 탄소원의 공급이 영양염류 제거에 제한요인으로 작용한다. 특히 하수농도의 일변화 및 계절적 변화가 큰 경우 이 문제는 더욱 크게 부각된다. 하수내의 유기성 고형물(입자상 BOD)은 전체 유입 BOD의 50∼60%로 적절한 여건이 조성될 경우, 이들 입자상 BOD는 SCFA(Short Chain Fatty Acid)로 전환될 수 있다. 그러나 생물학적 영양염류 제거 시스템내의 혐기조에서의 체류시간이 비교적 짧기 때문에, 입자상 BOD성분의 가수분해 및 산발효는 불충분하게 진행된다. 한편 입자상 BOD는 다른 고형물 성분과 함께 일차침전지에서 일차슬러지화 된다. 따라서 SCVFA를 생성시키는 방안으로 일차슬러지의 산생성 공정이 개발되었다. 또한 농어촌과 같은 소규모의 처리장이 운전되는 지역에서는 분뇨 및 축산폐수의 처리가 문제시 되고 있으며, 일부지역에서는 분뇨를 하수처리장으로 유입하여 처리하고 있다. 이에 일차슬러지와 분뇨 및 축산폐수를 혼합하여 기존의 농축조, 혐기성소화조 등을 산발효조로 개량하여 SCFA의 생산을 최적화하는 방법이 제기되고 있다. 혐기성 조건하에서 일차슬러지, 분뇨 및 축산폐수 내의 입자상 BOD성분은 일차적으로 가수분해 과정을 통하여 용존성 BOD성분으로 전환되지만, 이런 가수분해 과정이 산형성의 제한요소로 작용한다. 이어서 진행되는 산생성반응에서는 70%이상의 용해성 유기물이 초산으로 전환되고 약 10∼15%가 프로피온산, 기타 5∼10%가 부틸산(butyric acid) 등으로 전환된다. 이런 폐수를 이용한 산생성 반응의 목표는 입자상 BOD성분의 가수분해를 완벽하게 달성하여 SCFA생성을 극대화하는 동시에, 메탄생성을 최소화시키는 것이다. 폐수의 입자상 BOD성분 등 유기물성분이 SCFA로 전환되는 데에는 수리학적 체류시간(HRT; Hydraulic Retention Time), 고형물 체류시간(SRT; Solids Retention Time), pH, 온도, 산화환원전위(ORP; Oxidation-Reduction Potential), 반응기 구조, 하수의 성상, 미량중금속 같은 인자들에 의해서 영향을 받는다. 또한 고액분리와 발효로부터 생산되는 VFA의 추출기술도 이상적인 슬러지 산형성의 중요인자이다.일차슬러지와 분뇨 및 축산폐수를 혼합하여 기존의 농축조, 혐기성소화조 등을 산발효조로 개량하여 SCFA의 생산을 최적화