하수슬러지 혐기성 소화

하수슬러지 소화란

하수슬러지 소화는 미생물을 이용해 슬러지 속 유기물을 분해하는 공정이다.

분해 과정에서 부피가 줄고 냄새와 병원균이 감소한다.

산소가 있으면 호기성 소화, 없으면 혐기성 소화라고 한다.

혐기성 소화 4단계

혐기성 소화는 산소가 없는 조건에서 네 단계를 거쳐 메탄과 이산화탄소를 만든다.

가수분해는 고분자 유기물을 단량체로 나누고, 산생성은 이를 휘발성 지방산으로 바꾼다.

초산생성은 지방산을 아세트산과 수소, 이산화탄소로 바꾼다.

마지막 메탄생성 단계는 가장 느리고 민감해 전체 공정 속도를 좌우하는 경우가 많다.

혐기성과 호기성 비교

혐기성 소화와 호기성 소화는 같은 공정처럼 보여도 조건과 결과가 다르다.

호기성 소화는 설비비가 낮지만 송풍기와 펌프 동력 때문에 운전비가 높다.

혐기성 소화는 설비비가 높고 체류시간이 길지만 메탄을 회수할 수 있다.

슬러지 가용화

슬러지 가용화는 세포벽과 고형 유기물을 파쇄해 용해성 유기물로 바꾸는 전처리다.

가용화가 잘 되면 미생물이 이용할 기질이 늘어 가스 발생량과 분해율이 높아진다.

초음파는 가용화율보다 가스 생산량 증가에 효과가 크다는 보고가 있다.

체류시간과 메탄 계산

체류시간은 소화조 용적을 일일 투입량으로 나눈 값이다.

용적 3,000㎥에 하루 100㎥를 넣으면 체류시간은 30일이다.

고형물 4%, VS 70%, 분해율 50%이면 분해되는 VS는 하루 1,400kg이다.

여기에 가정한 원단위 0.35㎥/kg을 곱하면 메탄은 하루 약 490㎥다.

장단점과 정리

혐기성 소화의 장점은 메탄 회수, 감량화, 병원균 사멸이다.

단점은 체류시간이 길고 건설비가 높으며 저온에서 효율이 떨어지는 것이다.

답안에서는 호기성과 혐기성을 같은 공정처럼 쓰지 않도록 주의한다.