혐기성 소화

혐기성 소화의 정의

혐기성 소화는 산소가 없는 조건에서 미생물이 유기물을 분해하는 공정이다.

메탄과 이산화탄소를 만들고, 슬러지의 양과 병원균을 줄여 안정화한다.

그래서 슬러지 감량과 바이오가스 에너지 회수를 동시에 얻는다.

네 단계 원리

혐기성 소화는 가수분해, 산생성, 초산생성, 메탄생성의 네 단계로 진행된다.

가수분해는 고분자 유기물을 단량체로 바꾸고, 산생성은 휘발성 지방산을 만든다.

메탄생성균은 초산과 수소를 이용해 메탄을 만든다. 가장 느리고 pH에 민감하다.

한 단계라도 느려지면 휘발성 지방산이 쌓여 공정이 불안정해진다.

정답은 초산과 수소다. 메탄생성균은 이 두 기질로 메탄을 만든다.

운전 온도와 pH

앞 문제의 정답은 초산과 수소다.

중온 소화는 35~37℃에서 운전하며 안정적이고 가열 비용이 적은 편이다.

고온 소화는 50~55℃에서 운전해 체류시간을 짧게 하지만 가열 에너지가 많이 든다.

pH는 6.8~7.2로 유지해야 한다. 벗어나면 가스 발생이 급격히 줄어든다.

소화조 용적 계산

하루 유입량 200㎥, 체류시간 20일인 고율 소화조의 용적을 구해 보자.

용적은 유입량 Q에 체류시간 HRT를 곱한다. 200 × 20은 4,000㎥다.

결과 4,000㎥는 대형 하수처리장 소화조 용적 범위 안에 있어 상식적인 값이다.

같은 유입량에서 체류시간을 늘리면 용적도 커진다. 저율 소화조가 그 예다.

정답은 6,000㎥다. 체류시간을 30일로 늘리면 200 × 30이므로 6,000㎥가 된다.

가스 발생 저하 원인과 대책

가스 발생량이 떨어지는 원인은 과부하, 독성 물질, 온도 변동, pH 저하, 교란이다.

답안에서 원인 하나만 쓰면 감점된다. 원인마다 대책을 짝지어 쓴다.

과부하에는 부하 조절, 독성 물질에는 사전 제거, pH 저하에는 알칼리도 보충으로 대응한다.

그래서 원인과 대책을 짝지어 쓰면 채점 점수가 안정적으로 나온다.

정리

혐기성 소화의 핵심을 네 가지로 정리한다.

온도는 중온과 고온을, pH는 6.8에서 7.2 범위를 기억한다.

가스 발생이 떨어지면 원인과 대책을 짝지어 답안에 쓴다.