초음파를 이용한 하수슬러지 공정의 분석연구
- 주제(키워드) 하수슬러지 , 초음파 처리 , 하수슬러지 초음파 처리
- 발행기관 고려대학교 공학대학원
- 지도교수 김지형
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 8
- 학위구분 석사
- 학과 공학대학원 환경공학전공
- 원문페이지 77 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000022951
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045609878
초록/요약
요 약 혐기성 소화공정에서 하수슬러지의 분해속도가 느리기 때문에 가수분해 속도를 향상시키기 위한 많은 전처리 방법들이 연구되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 분해가 잘 되지 않는 하수 슬러지를 대상으로 초음파를 이용한 활성슬러지 소화의 대표적인 방법을 요약하고 초음파 공정의 효과를 설명하였다. 입자 크기, COD의 감소, biodegradability 테스트 등의 결과를 통해 초음파의 최적의 에너지 강도는 11,000 kJ/ TS㎏로 추정되며, 초음파 전처리 유‧무에 따른 결과 초음파 전처리를 사용하여 하수 슬러지를 처리한 경우 세포벽의 파괴로 인하여 용해성 화학적 산소요구량, 단백질 및 탄수화물의 농도 증가와 입자의 크기를 감소시켰다. 초음파 전처리를 실시하는 동안 전처리 된 micropollutants 슬러지의 감소로 인해 수용액상으로 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH)가 확산되었으며, 특히naphthalene의 제거율이 우수하였다. 그러나 pyrene의 경우 초음파 전처리 후에도 큰 변화가 없이 전처리 전과 동일한 수준의 농도를 유지하였다.
more초록/요약
Abstract In many anaerobic digestion processes for the treatment of the sludge produced in wastewater treatment plants, the hydrolysis of the organic matter has been identified as the rate limiting step. This study is focused on the effect of ultrasonic pretreatment of raw sewage sludge before being fed to the mesophilic and the thermophilic anaerobic digestion. From particle size reduction, COD disintegration degree and biodegradability test, 11,000 kJ/kg TS was estimated as the optimal specific energy in ultrasonic pretreatment. Moreover, the use of pretreated sludge improved significantly the COD removal efficiency and biogas production in lab-scale anaerobic digesters when compared with the performance without pretreatment, specially under mesophilic conditions. During ultrasonic pretreatment, the diffusion of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) compounds to the aqueous phase was stated by a reduction in the pretreated sludge micropollutants content. With sonication, naphthalene was better removed than without this pretreatment, particularly in the mesophilic digester. However, pyrene removal remained at same efficiency level with and without ultrasonic pretreatment.
more목차
목 차
요지 ⅰ
표 목차 ⅱ
그림 목차 ⅲ
1. 서 론 1
2. 하수슬러지 현황 및 처리 방법 3
2.1. 하수슬러지 발생 및 처리 현황 3
2.1.1. 하수슬러지의 발생원과 종류 3
2.1.2. 하수슬러지의 처분 방법 3
2.1.3. 하수슬러지의 처리현황 및 재이용 현황 5
2.1.4. 국내의 하수슬러지의 발생 및 처리 실태 9
2.2. 하수슬러지의 특성 10
2.2.1. 하수슬러지의 물리 화학적 특성 10
2.2.2. 슬러지내의 수분 특성 11
2.2.3. 하수슬러지의 고형물 특성 11
2.3. 하수슬러지 전처리 연구동향 12
2.3.1. 산 알칼리 처리 13
2.3.2. 초음파 처리 15
2.3.3. 오존 처리 16
2.3.4. 기계적 처리 16
2.3.5. 열적 처리 17
2.3.6. 동결/용해 처리 18
2.3.7. 생물학적 처리 18
3. 초음파 연구의 슬러지 처리 도입 20
3.1. 초음파 20
3.2. 초음파를 이용한 슬러지 처리 22
4. 초음파를 이용한 전처리 기술 25
4.1. 초음파 기본 이론 25
4.2. 초음파 전처리의 장점과 단점 29
4.3. 초음파 반응의 영향 인자 30
4.3.1. 초음파 진동수 30
4.3.2. pH 30
4.3.3. 반응온도 30
4.3.4. 점도 및 표면장력 30
4.3.5. 기타 31
4.4. 초음파 반응기의 형태 31
4.5. 초음파에 의한 슬러지 분해 매커니즘 33
4.6. 초음파가 슬러지 처리에 미치는 영향 34
4.6.1. 슬러지 입자의 응집 34
4.6.2. 슬러지 입자의 파괴 35
4.6.3. 슬러지의 농축 36
4.6.4. 슬러지의 탈수 36
5. 초음파 전처리의 효율 37
5.1. 슬러지에 인가되는 에너지와 전력의 정량화 37
5.2. 초음파 분해 효율에 대한 판단 38
5.2.1. 물리적 판단 39
5.2.2. 화학적 평가 42
5.2.3. 생물학적 평가 47
5.3. 초음파 분해 효율에 영향을 미치는 인자 50
5.3.1. 슬러지(고형물) 특성 50
5.3.2. 초음파 조건 52
6. 요약 및 결론 57
참고문헌 58
