초록
하수 처리장에서 발생하는 폐활성슬러지는 대부분 미생물로 구성되어 있으며, 단단한 세포벽 때문에 혐기성 소화에 의한 안정화가 힘들다. 이를 극복할 수 있는 다양한 전처리 방법 가운데 하나가 벤츄리를 이용한 수리동력학적 캐비테이션 방법 (venturi cavitation system, VCS)이다. 본 연구에서는 VCS을 사용한 전처리가 폐활성슬러지의 소화효율에 미치는 영향을 조사하였다. VCS로 전처리한 슬러지는 대조군에 비하여 전처리 기간에 따라 메탄 발생량, COD 제거효율, VS 제거효율이 각각 41~45%, 36.5~43.1%, 18.4~24.1%가 증가하였다. 또한 전처리에 의하여 SCOD를 증가시켜 투입하였을 때, 증가된 SCOD의 이론적 메탄가스 발생량보다 약 3.3~4.2배 많은 메탄이 발생한 것으로 나타났다. 이는 VCS에 의한 전처리에서 슬러지의 가용화 현상에 의하여 소화효율이 향상되었을 뿐 아니라 가용화가 되지 않은 입자상 부분도 소화에 유리한 상태로 개량되었음을 의미한다. 전처리를 위해 투입한 에너지와 메탄가스의 발생 증가분에 대한 에너지 수지를 계산하였을 때 대부분의 조건에서 에너지 회수가 가능하여, VCS 장치의 현장 적용성이 높을 것으로 판단된다.
Waste activated sludge from sewage treatment plants mainly consisted of flocs of bacterial cell, and thus hard to be stabilized anaerobically due to rigid cell walls. One of the pretreatment methods to overcome this barrier is the venturi cavitation system (VCS) adopting hydrodynamic cavitation. This research was conducted to investigate the effects of the pretreatment of waste activated sludge by VCS on the anaerobic digestibility. Depending on the pretreatment period with the VCS, methane production, COD removal and VS removal efficiency increased 41%~45%, 36.5%~43.1% and 18.4~24.1%, respectively, compared to the control case. The increase in methane production from digester was 3.3~4.2 times higher than the theoretical methane potential of the increased SCOD after the VCS pre-treatment. This suggests that the VCS pre-treatment not only increases SCOD but also improves the digestibility of solid fractions. The energy mass balance indicated that the energy consumed for sludge pre-treatment could be recovered by the increased methane production after pre-treatment, suggesting the high potential for field application.
