미생물제재를 이용한 혐기성소화조의 효율개선

1. 釜山廣域市環境施設公團Busan Metropolitan City Environmental Installations Corporation 2005년 상하수도업무개선사례 발표회 미생물제재를 이용한 혐기성소화조의 효율개선 김 석 순

2. 연 구 배 경 • 연 구 목 적 • 실 험 재 료 • 실 험 장 치 • 운 전 조 건 • 실 험 결 과 • 결 론 • 종 합 적 검 토 • 미생물제재 주입량 발표순서

3. 기존 혐기성소화조 시설의 문제점 √ 낮은 소화효율 √ 소화조내 부동층(Dead Space) 형성 증가 → 계란형소화조의 경우(1단소화조 : 20~22%, 2단소화조 : 10~33%) √ 악취발생 • 기존 혐기성소화조 시설의 용량 부족 • √ 차집관거 확충 • √ 분류식 관거 증가에 의한 생활하수량 증가 • √ 처리장 인근 아파트의 오수 직유입 • √ 음식물쓰레기 소화조 유입(음식물·하수병합처리) • ☞ 하수처리장으로 총 고형물 유입량 증가 → 소화조 부하가중 연구배경

4. 1 2 • 기존소화조 용량부족 해소 • 소화조내 부동층(Dead Space) 제거 • 2단 소화조의 침전성(인발슬러지 TS농도 증가) 향상 • 소화월류수 농도감소에 따른 수질개선 • 유기물감소로 인한 슬러지 탈수성 증대 • 슬러지 처분비용 및 고분자응집제 사용량 절감 소화효율 증대에 따른 가스발생량 증가로 열병합 발전시설을 이용한 전력생산량 증가 연구목적 미생물제재 투입으로 소화조내 소화율 증가에 따른 최종슬러지 발생량 감소

5. 하수처리계통도

6. 실험재료 Ⅰ 미생물제재 종, 속

7. 실험재료 Ⅱ 하수슬러지 성상

8. Sewage sludge tank Pump Microbial agent Agitator Biogas Gas counter Gas sampling point Agitator Supernatant Mixing tank Pump 1st stage digester 2nd stage digester 실험장치 Pilot-scale 실험장치 Lab-scale 실험장치 Digested sludge discharge Full-scale 실험장치

9. 실험장치 소화조 내 부동층(Dead Space) 실험장치 방사성추적자의 실험장비 방사성추적자의 설치위치

10. 실험조건

11. 미생물제재 주입량 미생물제재 주입량 미생물제재 주입조건

12. 실험결과 Ⅰ 회분식실험 미생물제재의 최적주입량 결정 각각의 미생물제재에 대한 소화효율 비교

13. 실험결과 Ⅱ 모형소화조실험

14. 실험결과 Ⅲ 현장소화조실험 (단위 : %) 주) 1) `01년 1월∼`02년 6월 2) `04년 1월∼`05년 6월

15. 실험결과 Ⅳ 현장소화조 운영결과 주) 1) `01년 1월∼`02년 6월 2) `04년 1월∼`05년 6월

16. 실험결과 Ⅴ 소화조내 사각지대 기존운영과 개선운영시 사각지대 제거효과 비교

17. 실험결과 Ⅵ 경제성평가 (단위 : 천원)

18. 1 2 3 소화효율은 미생물제재 미투입시 42.3%로 나타난 반면, 미생물제재 투입시소화효율은 57.6%로 나타나 미투입시보다 약 36.2% 높은 것으로 나타남. 미생물제재 미투입시 실제가스량/유입유기물량은 0.26㎥/㎏·d로 나타난 반면, 미생물제재 투입시 0.36㎥/㎏·d로 나타나 미투입시보다 약38.5% 더 많이 소화가스가 발생되는 것으로 나타남. 미생물제재투입으로 1단소화조의 부동층(Dead Space)이 22%에서 13%로 약 9%감소 하였으며, 2단소화조는 9%에서 26%로 약 17% 증가한 것으로 나타남. 결론

19. 4 5 6 미생물제재를 투입하지 않은 경우 인발슬러지TS농도는 평균 2.20%인 반면, 미생물제재를 투입한 경우TS농도는 평균 2.28%로 나타나 미투입시보다 3.6%높은 것으로 나타남. 기존 소화조에 미생물제재를 투입·운영하여 종합적으로 경제성을 검토해 본 결과 탈수Cake처리비 감소, 소화가스 전력생산량 증가 등으로 운영비가년간 241,287천원 절감되는 것으로 나타남. 결론 미생물제재 미투입시 탈수Cake발생량은 평균 143.4ton/일로 발생한 반면, 미생물제재 투입시 138.3ton/일로 발생하여 미투입시보다 약 3.6% 적게 발생되는 것으로 나타남

20. 최소의 투자비용 → 높은 소화효율 • 경제성 검토결과 : 241,287천원/년 • 현장부대설비(탈수기, 슬러지 및 약품펌프, 약품탱크 등)의 사용년한 연장 경제성 • 주요설비의 재질 : 운전결과 내구성에 별다른 영향이 없으며, 오히려 부동층 형성 제거를 통한 • 소화조 재질의 수명연장 • 설비재질 및 운전 후 상태 : 별다른 영향 없음. 내구성 • 기동 및 정지의 편의성 : 미생물제재 투입시설에 필요한 저장조와 정량펌프만 설치하여 자동 • 운전하므로 운전이 쉬우며, 기존시설의 여유공간만으로도 미생물제재 • 투입시설의 설치가 가능하므로 별도의 공간확보가 필요치 않음. • 운전제어 및 유지관리 : 기존 운전방법과 동일하며, 유지관리가 용이 • 운전요원의 숙련 필요성 : 기존과 동일하며, 별도의 숙련도를 요구치 않음. • 작업의 편의성 등 : 동선 및 유지보수 공간 등이 적어 작업이 편리함. 편의성 • 시설 및 설비의 안정성 : 기존의 혐기성소화시설을 그대로 활용하여 운전하기 때문에 별도의 문제는 발생되지 않음. • 작업환경 안정성 : 미생물제재 투입시설만 추가되므로 별도의 작업환경에 대한 위험성은 없음. • 2차 환경오염 등 : 미생물제재를 이용한 생물학적 처리로 2차적인 환경오염을 최소화 안전성 종합적 검토