KR20130095875A

KR20130095875A - 잉여 슬러지의 저감방법

Info

Publication number: KR20130095875A
Application number: KR1020120017214A
Authority: KR
Inventors: 차운오; 문현수; 차구현
Original assignee: (주)티에스케이워터; 유니버시티 오브 델라웨어
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-08-29
Also published as: KR101340059B1

Abstract

본 발명은 잉여 슬러지의 저감방법에 관한 것으로, 폭기조와 침전조를 통해 이루어지는 활성슬러지공법에서 발생하는 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계, 상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올의 반응물을 고액분리하여 침전된 잉여 슬러지를 회수하는 단계, 상기 고액분리를 통해 얻은 액상부에서 지방산메틸에스터를 추출하는 단계, 상기 지방산메틸에스터를 추출하고 남은 액상부를 증류하여 메탄올을 회수하는 단계, 상기 증류를 통해 얻은 메탄올을 상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계에 투입하는 단계 및 상기 메탄올을 회수하고 남은 가용화된 슬러지 분해물을 포함하는 액상부를 활성슬러지공법의 폭기조롤 공급하는 단계를 포함함으로써 폐기되는 잉여 슬러지의 발생량을 60% 이상 줄일 수 있으며, 바이오 디젤을 얻을 수 있다.

Description

잉여 슬러지의 저감방법{Reduction Method Of Excess Sludge}

본 발명은 폐활성슬러지를 그 발생장소에서 별도의 전처리 공정 없이 산촉매 메탄올을 이용하여 가용화하고 동시에 바이오 디젤을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 잉여 슬러지의 발생량을 60% 이상 줄일 수 있고 바이오 가스를 얻음으로써 폐활성슬러지 처리비용을 저감할 수 있는 잉여 슬러지의 저감방법에 관한 것이다.

현재 도시하수, 축산폐수 및 유기성 공장폐수 등과 같은 하폐수는 대부분 활성슬러지공법(혐기성, 호기성 및 혐기/호기 등)에 의해 처리되고 있다.

이러한 활성슬러지공법에서 생분해성 유기물은 무기물인 이산화탄소로 변환되어 제거되지만, 그 일부는 미생물 성장에 의한 잉여미생물로 전환되어 슬러지의 형태로 축적되게 된다.

상기 축적된 슬러지는 주로 토양 매립, 비료화, 소각, 해양투기 등의 방법으로 처리되는데, 상기와 같은 방법으로 처리시 환경오염을 유발할 수 있다.

또한, 슬러지를 처리하는데 드는 비용은 생물학적 하폐수 처리 공정에 드는 총 비용의 약 30 내지 60%에 이를 정도로 큰 부담이 되고 있다.

그러므로 상기 잉여슬러지를 줄이기 위한 여러 노력들이 있어 왔다.

종래의 일반적인 하폐수 처리 공정은 혐기조, 호기조 등으로 이루어진 생물반응조를 거쳐 생물학적 분해가 일어난 처리수가 침전조로 이동되어 고액분리된다. 그 후 상등액은 회수되고, 침전된 슬러지 중 일부는 생물반응조로 반송되어 생물반응조 내에서의 적정 미생물 농도를 유지하고, 나머지 잉여슬러지는 슬러지 농축조를 거쳐 농축되고 약품 혼화조에서 약품이 첨가된 후 탈수조를 거쳐 탈수된다. 이렇게 탈수된 케이크(폐기물)는 매립되거나 소각된다.

그러나 상기와 같은 하폐수 처리 공정은 잉여 슬러지 처리에 너무 많은 비용이 드는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래 한국등록특허 제0413593호에는 반송되는 슬러지의 일부에 오존을 투입함으로써 슬러지 발생을 줄이는 슬러지 감량화 및 재활용 시스템에 대하여 개시되어 있다.

그러나 상기 기술은 지나치게 많은 슬러지를 오존처리하여 반송하는 경우 미생물의 침강성이 저하되어 처리 수질에 중대한 문제가 생기므로 잉여슬러지 전량을 이와 같은 방법으로 처리하는 것은 불가능할 수 있다. 이에 따라 잉여 슬러지의 일부만 오존으로 처리하여 슬러지를 줄이게 되면 일부 잉여 슬러지에 대한 슬러지만 줄어들므로 슬러지 저감율이 미미할 수 있다.

따라서 수질에 문제가 없으며 잉여 슬러지의 저감율이 높은 잉여 슬러지 저감방법이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 폐활성슬러지를 그 발생장소에서 별도의 전처리 공정 없이 산촉매 메탄올을 이용하여 가용화하고 동시에 바이오 디젤을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 잉여 슬러지의 발생량을 60% 이상 줄일 수 있는 잉여 슬러지의 저감방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉여 슬러지 저감방법은 폭기조와 침전조를 통해 이루어지는 활성슬러지공법에서 발생하는 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계, 상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올의 반응물을 고액분리하여 침전된 잉여 슬러지를 회수하는 단계, 상기 고액분리를 통해 얻은 액상부에서 지방산메틸에스터를 추출하는 단계, 상기 지방산메틸에스터를 추출하고 남은 액상부를 증류하여 메탄올을 회수하는 단계, 상기 증류를 통해 얻은 메탄올을 상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계에 투입하는 단계 및 상기 메탄올을 회수하고 남은 가용화된 슬러지 분해물을 포함하는 액상부를 활성슬러지공법의 폭기조로 공급하는 단계를 포함한다.

상기 메탄올을 회수하고 남은 가용화된 슬러지 분해물을 포함하는 액상부에 물을 첨가하고 증류하여 메탄올을 재회수하는 단계를 더 포함한다.

상기 메탄올을 재회수하는 단계는 2 내지 4회 반복한다.

상기 증류 단계는 0.5 내지 2시간 동안 실시한다.

상기 활성슬러지공법에서 발생된 폐활성슬러지의 수분함량은 60 내지 90 중량%이다.

상기 폐활성슬러지 1 중량부에 대하여 산촉매 메탄올 5 내지 200 중량부로 첨가된다.

상기 산촉매 메탄올은 폐활성슬러지에 함유된 수분함량의 10배 이상의 함량(중량비 기준)으로 첨가된다.

상기 산촉매 메탄올은 메탄올 100 중량부에 대하여 산촉매 0.1 내지 5 중량부로 포함된다.

상기 산촉매 메탄올의 산촉매는 1 내지 5%(V/V)의 황산이다.

상기 잉여 슬러지의 저감방법에 의하여 저감된 잉여 슬러지 저감율은 60 내지 90%이다.

본 발명의 잉여 슬러지 저감방법은 은밀성장(cryptic growth, 다른 세포의 분해물질을 이용하여 성장)을 이용하여 잉여 슬러지의 발생량을 60% 감소시킬 수 있다.

또한, 슬러지의 발생량이 60% 이상 감소되므로 잉여 슬러지를 처리하는 비용이 대폭 줄어들어 경제적이다.

또한, 본 발명의 잉여 슬러지 저감방법은 친환경 연료인 바이오 디젤 및/또는 바이오 가스를 얻을 수 있어서 잉여 슬러지의 발생량을 줄여 잉여 슬러지 처리비용을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 잉여 슬러지를 저감하는 공정을 나타낸 도면이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 잉여 슬러지를 저감하는 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 3은 잉여 슬러지의 저감율을 측정하기 위하여 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 얻어지는 MLSS, 방출 COD, 방출 TSS의 측정값을 나타낸 도면이다.

본 발명은 폐활성슬러지를 그 발생장소에서 별도의 전처리 공정 없이 산촉매 메탄올을 이용하여 가용화하고 동시에 바이오 디젤을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 잉여 슬러지의 발생량을 60% 이상 줄일 수 있는 고 폐활성슬러지 처리비용을 저감할 수 있는 잉여 슬러지 저감방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 잉여 슬러지 저감방법은 폭기조와 침전조를 통해 이루어지는 활성슬러지공법에서 발생하는 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계(S110), 상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올의 반응물을 고액분리하여 침전된 잉여 슬러지를 회수하는 단계(S120), 상기 고액분리를 통해 얻은 액상부에서 지방산메틸에스터를 추출하는 단계(S130), 상기 지방산메틸에스터를 추출하고 남은 액상부를 증류하여 메탄올을 회수하는 단계(S140), 상기 증류를 통해 얻은 메탄올을 상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계에 투입하는 단계(S150) 및 상기 메탄올을 회수하고 남은 가용화된 슬러지 분해물을 포함하는 액상부를 활성슬러지공법의 폭기조롤 공급하는 단계(S160)를 포함한다.

상기 잉여 슬러지 저감방법은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

먼저, 상기 S110단계에서는 활성슬러지공법(110)에서 발생하는 폐활성슬러지의 가용화 및 에스테르 교환반응에 의한 지방산메틸에스테르(FAME)를 생성한다.

상기 폐활성슬러지는 산촉매 메탄올을 이용하여 가용화 및 에스테르 교환반응이 일어나 지방산메틸에스테르(FAME)를 생성한다.

상기 폐활성슬러지는 활성슬러지공법(110)에서 폭기조(120) 및 침전조(130)를 거쳐 얻어진다.

상기 침전조(130)에서 배출되는 폐활성슬러지는 산촉매 메탄올 반응조(140)로 이동되고, 산촉매 메탄올 반응조(140)에서 폐활성슬러지에 산촉매 메탄올을 첨가하여 40 내지 80 ℃, 바람직하게는 50 내지 70 ℃ 하에서 1 내지 10시간, 바람직하게는 2 내지 6시간 동안 교반시킴으로써 폐활성슬러지를 가용화한다.

상기 온도가 하한치 미만인 경우에는 폐활성슬러지의 가용화율이 낮을 수 있으며, 온도가 상한치 초과인 경우에는 온도가 높더라도 가용화가 더 촉진되지 않고, 가열을 위한 설비비용과 에너지 비용만 상승할 수 있다.

상기 폐활성슬러지는 폐활성슬러지 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%의 수분을 함유하며, 폐활성슬러지 1 중량부에 대하여 산촉매 메탄올 5 내지 200 중량부, 바람직하게는 20 내지 100 중량부로 첨가된다. 보다 바람직하게는 폐활성슬러지에 함유된 수분 함량의 10배 이상(중량비 기준), 더욱 바람직하게는 10 내지 50배, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 20배의 산촉매 메탄올이 첨가된다.

상기 산촉매 메탄올의 함량이 폐활성슬러지 1 중량부에 대하여 하한치 미만인 경우에는 산촉매 메탄올의 양이 미미하여 폐활성슬러지의 가용화율이 낮고 바이오 디젤 생성량이 저하되며, 함량이 상기 상한치 초과인 경우에는 메탄올 회수를 위한 증류 공정 시간이 증대되고 메탄올 제거가 용이하지 않아 생분해도가 높을 수 있다.

본 발명에 사용되는 산촉매 메탄올은 메탄올과 산촉매, 예컨대 1 내지 5%(v/v)의 황산으로 이루어진다. 상기 메탄올은 미생물 세포막의 인지질 이중층 구조를 파괴하여 세포막을 분해하며, 산촉매는 미생물에 존재하는 유리 지방산과 메탄올의 반응으로 형성되는 물과 함께 슬러지 플록(Floc) 구조를 가수분해함으로써 폐활성슬러지가 가용화된다.

또한, 산촉매는 슬러지 내의 미생물 세포막에 함유된 트리글라세라이드와 유리 지방산으로 구성되는 리피드 성분을 메탄에스테르로 전환시키는 에스테르 교환반응을 진행시킴으로써 세포막 분해와 더불어 바이오 디젤을 얻을 수 있다.

상기 산촉매 메탄올은 메탄올 100 중량부에 대하여 산촉매 0.1 내지 5 중량부로 이루어진다. 상기 메탄올 100 중량부에 대하여 산촉매의 함량이 하한치 미만인 경우에는 슬러지 플록 구조를 가수분해하지 못하여 가용화가 제대로 이루어지지 않고 바이오 디젤을 얻을 수 없으며, 산촉매가 상한치 초과인 경우에는 메탄올 회수량 증가로 인한 시설비 및 운영비가 증가 할 수 있다.

또한, 상기 산촉매로 사용되는 황산의 농도가 1%(v/v) 미만인 경우에는 슬러지 플록 구조를 가수분해하지 못하여 가용화가 제대로 이루어지지 않고 바이오 디젤을 얻을 수 없으며, 농도가 5%(v/v) 초과인 경우 pH가 낮아져 별도의 중화과정이 필요할 수 있다.

산촉매 메탄올에 사용된 메탄올은 무수 메탄올 또는 수분이 0.01 내지 20%로 혼합된 메탄올 수용액일 수 있다.

상기 활성슬러지공법(110)은 폭기조(120)와 침전조(130)로 이루어지는데 상기 폭기조(120)에서는 유입된 오폐수 등의 유입수와 활성슬러지를 혼합하여 8 내지 25시간동안 폭기하고, 교반하여 호기성균에 의한 유기물의 흡착과 산화분해를 진행한다. 또한, 상기 침전조(130)에서는 폭기조(120)를 거친 유체를 30 내지 70 분 동안 방치하여 폐활성슬러지와 상등액으로 분리된다. 상기 분리된 폐활성슬러지와 상등액은 5 내지 15분 동안 배출되며, 배출된 폐활성슬러지는 대부분 산촉매 메탄올로 가용화시키는데 이용되지만 일부는 폭기조로 반송된다.

상기 활성슬러지공법(110)에서 수리학적 체류시간은 10 내지 35시간으로 고정된다.

다음으로, 상기 S120단계에서는 상기 S110단계에서 메탄올에 의하여 가용화된 폐슬러지를 30 내지 70분 동안 방치하여 가용화된 유기물을 포함하는 슬러지 분해물과 침전된 잉여 슬러지로 고액분리한다.

상기 잉여 슬러지는 회수되어 혐기 발효조로 이송되거나, 탈수조(170)로 이송될 수 있다.

상기 혐기 발효조로 이송된 잉여 슬러지는 pH 7.0 내지 8.0하에서 혐기발효되어 바이오 가스를 생성할 수 있으며, 이렇게 얻어진 바이오 가스(메탄 가스)는 별도의 가스저장수단을 통하여 수집될 수 있다. 또한, 상기 혐기발효가 되지 않은 잉여 슬러지는 외부로 배출하여 농축된 후 폐기한다.

또한, 상기 탈수조(170)를 거친 잉여 슬러지는 탈수 케이크와 탈수 여액으로 분리되며, 상기 탈수 여액은 메탄올 추출조(160)로 반송된다.

다음으로, 상기 S130단계에서는 상기 S120단계에서 얻은 액상부에서 지방산메틸에스테르를 추출한다.

상기 S110단계에서 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올이 에스테르 교환반응을 하여 형성된 지방산메틸에스테르가 S120단계에서 고액분리시 액상부에 존재하므로 액상부를 분리조(150)로 이송한 후 헥산, 케톤 및 초임계 이산화탄소로 이루어진 군에서 선택된 1종으로 추출하여 액상부로부터 지방산메틸에스테르를 얻는다. 이렇게 본 발명의 잉여 슬러지 저감 과정에서 얻어지는 바이오 디젤의 수율은 약 8 내지 15%정도이다.

다음으로, 상기 S140단계에서는 상기 S130단계에서 지방산메틸에스테르를 추출하고 남은 슬러지 분해물 및 메탄올이 함유된 액상부를 증류하여 메탄올만 회수한다.

S130단계에서 지방산메틸에스테르를 추출하고 남은 액상부는 메탄올 추출조(160)로 이송되어 증류됨으로써 메탄올이 회수된다. 상기 회수된 메탄올은 상기 S110단계인 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계에 투입(S150)되어 재사용된다. 이때 촉매가 혼합되지 않은 메탄올만 투입되므로 별도로 황산을 추가로 첨가할 수 있다.

또한, 메탄올이 추출된 슬러지 분해물이 포함된 액상부에 대하여 10 내지 30배(중량비 기준)의 물을 첨가하여 증류함으로써 액상부에 남아있을 메탄올을 거의 모두 회수한다. 이러한 재회수 과정은 2 내지 4회 반복하는 것이 바람직하다.

이때 메탄올을 재회수하는 증류는 처음 메탄올을 회수하는 증류에 비하여 낮은 압력 및 높은 온도에서 증류한다. 구체적으로 처음 메탄올을 회수시에는 300 내지 400 mbar의 압력 및 60 내지 75 ℃의 온도로 증류하지만, 2회 이상 증류시에는 120 내지 180 mbar의 압력 및 80 내지 95 ℃의 온도로 증류한다.

상기 S140단계에서 1회 증류시 시간은 0.5 내지 2시간, 바람직하게는 0.5 내지 1시간 동안 실시한다. 증류시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 메탄올의 제거가 충분치 못하고, 상기 상한치 초과인 경우에는 에너지 비용이 증가한다.

다음으로, S160단계에서는 상기 S140단계에서 메탄올을 회수하고 남은 가용화된 슬러지 분해물을 포함하는 액상부를 도시되지 않은 순환펌프를 이용하여 활성슬러지공법의 폭기조로 반송하여 공급한다.

이와 같은 방법에 의해 저감된 잉여 슬러지의 저감율은 60 내지 90%, 바람직하게는 60%이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1.

활성슬러지공법의 폭기조에 유입된 유입수(오폐수)와 활성슬러지를 혼합하여 23시간 동안 폭기하고 침전조로 이송한 후 50분 동안 방치하여 폐활성슬러지와 상등액으로 분리된다. 상기 상등액 및 폐활성슬러지를 10분 동안 배출하며, 폐활성슬러지 체류시간은 혼합된 리큐어(liquor) 형태의 폐활성슬러지를 100 ㎖/day씩 배출하여 14일로 유지한다. 이때 용존산소 농도는 5 ㎎/ℓ이상으로 유지된다. 상기 배출된 폐활성슬러지를 산촉매 메탄올 반응조로 이동시킨 후 폐활성슬러지 5 g(수분함량 4 g)에 산촉매 메탄올(메탄올 100 중량부에 대하여 5%(v/v) 황산 0.2 중량부)을 50 g 첨가하여 65 ℃에서 2시간 동안 교반함으로써 폐활성슬러지를 가용화한다. 상기 가용화된 폐슬러지를 헥산으로 추출하여 지방산메틸에스테르를 얻고, 회전 증발기(Buchi R-205, Buchi Scientific)를 이용하여 75 ℃에서 300 mbar의 압력으로 1시간 동안 1회 추출하여 메탄올을 회수하였다. 회수된 메탄올은 폐활성슬러지를 가용화할 때 재사용한다.

또한, 상기 가용화된 폐슬러지에서 얻은 잉여 슬러지는 혐기발효조로 이송시킨다. 혐기발효조로 이송된 잉여 슬러지는 35 ℃에서 혐기성 미생물과 혼합되어 pH 7.5를 유지하면서 일일 0.7 ℃씩 증가시켜 15일 동안 발효시키고, 발효되지 않고 남은 잉여 슬러지는 배출되어 폐기되었다.

상기 유입수의 COD는 357 mg O₂/ℓ이며, 공급 부하량은 0.25 ㎏COD/㎥day이다.

실시예 2.

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 가용화된 폐슬러지를 75 ℃에서 1시간 동안 1회 추출하여 메탄올을 회수하는 대신에 1시간씩 2회 추출하여 메탄올을 회수함으로써 공정을 진행하였다. 이때 2회 추출시에는 메탄올을 1회 추출하고 남은 폐슬러지에 증류수 100 ㎖를 첨가한 후 85 ℃에서 150 mbar의 압력으로 메탄올을 증류하여 제거한다.

실시예 3.

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 가용화된 폐슬러지를 75 ℃에서 1시간 동안 1회 추출하여 메탄올을 회수하는 대신에 1시간씩 3회 추출하여 메탄올을 회수함으로써 공정을 진행하였다. 이때 2회 및 3회 추출시에는 증류수 100 ㎖를 첨가한 후 85 ℃에서 150 mbar의 압력으로 메탄올을 증류하여 제거한다.

비교예 1.

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폐활성슬러지에 산촉매 메탄올을 첨가하는 대신에 수산화나트륨 7 g/ℓ을 첨가하여 121 ℃에서 30분 동안 교반하여 공정을 진행한다.

비교예 2.

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폐활성슬러지 5 g(수분함량 4 g)에 산촉매 메탄올 50 g을 첨가하는 대신에 17 g을 첨가하여 공정을 진행한다.

비교예 3.

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 산촉매 메탄올 대신에 무수 메탄올을 사용하여 공정을 진행하였다.

비교예 4.

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 산촉매 메탄올 대신에 황산/물을 사용하여 공정을 진행하였다.

시험예 1. 폐슬러지의 가용화도 측정

실시예 및 비교예에서 메탄올이 제거된 가용화된 폐슬러지를 증류수로 100배 희석하여 TCOD(DR5000, Hach Company)와 SCOD(DR5000, Hach Company)를 측정함으로써 가용화도(SCOD/TCOD)를 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
TCOD(㎎O₂/ℓ)	664±11	602±11	597±8	507±2	666±12	675	693
SCOD(㎎O₂/ℓ)	414±10	396±11	390±8	383±8	381±6	172	273
가용화도	0.62	0.66	0.66	0.76	0.57	0.26	0.39

위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 제조방법으로 제조된 가용화된 슬러지의 가용화도는 0.62 내지 0.66인 것으로 확인되었다. 상기 가용화도 0.62, 0.66은 폐활성슬러지의 62%, 66%가 가용화되었음을 의미한다.

반면, 산촉매 메탄올 대신 무수 메탄올 또는 황산/물을 사용한 비교예 3 및 4는 낮은 가용화율을 보이는 것으로 확인되었다.

시험예 2. 잉여 슬러지의 저감율 측정

실시예 및 비교예에서 슬러지 분해물이 함유된 액상부 180 ㎎(폭기조 부피당 슬러지 부하량은 90 ㎎/ℓday)을 폭기조로 반송시키면 MLSS(폭기조내 혼합액의 평균 부유물 농도 ㎎/ℓ)가 서서히 증가하다가 10일 후에 정상상태에 도달하는데 이때의 MLSS, 방출수의 COD 및 TSS(총부유물질)(물과 폐수의 시험 표준방법에 따라 시험함 APHA, WEF)를 측정하였으며, 이를 하기 표 3에 나타내었다.

잉여 슬러지 발생속도는 [(MLSS * 폐활성슬러지 하루 방출량) - 반송 슬러지 분해물의 양]으로 계산하여 값을 구한다.

구분	MLSS(㎎/ℓ)	방출수 COD (㎎O₂/ℓ)	방출수 TSS(㎎/ℓ)	잉여슬러지 발생속도 (mg/day)
실시예1	2588	34	42	79
비교예1	2017	29	43	202

위 표 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 잉여 슬러지의 발생속도는 79 ㎎/ℓday이므로 60%의 잉여 슬러지 저감율을 갖는 것을 알 수 있다.

반면, 비교예 1은 잉여 슬러지의 발생속도가 202 ㎎/ℓday이므로 잉여 슬러지가 저감되지 않는 것으로 확인되었다.

시험예 3. 바이오 디젤의 생성 수율

실시예 및 비교예에서 헥산으로 추출된 바이오 디젤을 320 mbar의 압력 및 60 ℃의 온도로 설정된 회전 증발기로 20분 동안 증발시킨 후 1분 동안 질소가스를 이용하여 불순물을 제거한 후 질량을 측정한 후 폐활성슬러지의 함량으로부터의 바이오 디젤의 수율을 구하였다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
바이오 디젤 수율(%)	10.6	11.4	11.6	-	4.0	3.6	-

위 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 방법에 따라 제조된 바이오 디젤의 수율은 10% 이상이었으나, 비교예 1 및 4는 바이오 디젤이 생성되지 않은 것으로 확인되었다.

또한, 비교예 2 및 3에서는 바이오 디젤이 4%이하로 생성되는 것으로 확인되었다.

100: 연속회분식반응조 110: 활성슬러지공법
120: 폭기조 130: 침전조
140: 산촉매 메탄올 반응조 150: 분리조
160: 메탄올 추출조 170: 탈수조

Claims

폭기조와 침전조를 통해 이루어지는 활성슬러지공법에서 발생하는 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계;
상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올의 반응물을 고액분리하여 침전된 잉여 슬러지를 회수하는 단계;
상기 고액분리를 통해 얻은 액상부에서 지방산메틸에스테르를 추출하는 단계;
상기 지방산메틸에스테르를 추출하고 남은 액상부를 증류하여 메탄올을 회수하는 단계;
상기 증류를 통해 얻은 메탄올을 상기 폐활성슬러지와 산촉매 메탄올을 반응시키는 단계에 투입하는 단계; 및
상기 메탄올을 회수하고 남은 가용화된 슬러지 분해물을 포함하는 액상부를 활성슬러지공법의 폭기조로 공급하는 단계를 포함하는 활성슬러지공법에서 발생하는 잉여 슬러지의 저감방법.
제1항에 있어서, 상기 메탄올을 회수하고 남은 가용화된 슬러지 분해물을 포함하는 액상부에 물을 첨가하고 증류하여 메탄올을 재회수하는 단계를 더 포함하며 2내지 4회 반복하는 것을 특징으로 하는 잉여 슬러지의 저감방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 단계는 0.5 내지 2시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 잉여 슬러지의 저감방법.
제1항에 있어서, 상기 활성슬러지공법에서 발생된 폐활성슬러지의 수분함량은 60 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는 잉여 슬러지의 저감방법.
제1항에 있어서, 상기 폐활성슬러지 1 중량부에 대하여 산촉매 메탄올 5 내지 200 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 잉여 슬러지의 저감방법.
제1항에 있어서, 상기 산촉매 메탄올은 메탄올 100 중량부에 대하여 산촉매 0.1 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉여 슬러지의 저감방법.
제1항에 있어서, 상기 산촉매 메탄올의 산촉매는 1 내지 5%(V/V)의 황산인 것을 특징으로 하는 잉여 슬러지의 저감방법.
제1항에 있어서, 상기 잉여 슬러지의 저감방법에 의하여 저감된 잉여 슬러지 저감율은 60 내지 90%인 것을 특징으로 하는 잉여 슬러지의 저감방법.