폐기물의 혐기성 소화처리 공정기술(메탄발효)

소개글

폐기물의 혐기성 소화처리 공정기술(메탄발효)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 혐기성 분해의 일반개론

2. 혐기성처리의 기본원리

3. 혐기성분해와 관련된 각종 미생물

4. 혐기성 메탄 발효 process

5. 혐기성 소화전의 각종 전처리

6. 반응기의 종류에 의한 Process의 분류

7. 메탄발효의 운전조건

8. 혐기성소화의 응용기술

9. 각종 화합물의 혐기성분해에 대한 저해성

본문내용

00 ppm)에서 투입되고 있다. sludge의 농도가 너무 낮을 때에는 처리효율을 높이기 위해 농축시켜 줄 필요가 있다.
(3) 영양소 (Nutrients)
소화과정에서 Bacteria는 여러 영양소(C, NO2, H2, P, S등)를 필요로 하는데, 가장 중요한 것은 질소와 인이다. 보통 C/N 비율 (BOD/NH3-N)은 20 : 1 또는 30 : 1이 좋다. 유기물에 대해 질소가 적으면 발생가스 중에 탄산가스가 많게 된다(CO2 50%이상). 또한 질소가 많으면 메탄가스 생성량이 많아지나, 암모니아의 축적에 따른 pH의 저하로 system에 문제를 일으킬 수 있다.
(4) pH
메탄균의 왕성한 활동을 위해서는 보통 pH가 6∼8 정도 요구된다. 혐기성소화조 내의 휘발성산(Volatile acid)과 알칼리도 및 생성된 가스에 있는 이산화탄소의 양과 연관이 있다.
산생성균에 의해 생성된 휘발성산은 메탄생성균에 의해 소화되어 메탄생성이 이루어지므로, 이 두 단계의 불균형은 휘발성산의 축적을 초래하고, 이것이 메탄생성을 방해하며 결국 공정이 정지된다.
(5) 온 도
4 ∼60℃가 가능한 온도범위이나 대부분의 혐기성소화는 중온성혐기성소화(약 35℃)에서 이루어지고 있다. 고온성 소화(약 55℃)는 중온성소화에 비해 반응조내에서 체류시간(Solid Retention Time)이 짧고 효율이 좋으며 병원균을 쉽게 죽일 수 있는 장점이 있다. 그러나 중온성 소화에 비해 반응조 온도를 고온으로 유지하기 때문에 에너지가 많이 소요되며 온도변화에 민감한 단점이 있다. 따라서 중온성소화 또는 고온성소화로 할 것인가의 결정은 지역의 기후조건 및 유출되는 폐수의 온도 등을 고려하여 결정해야 할 것이다.
(6) 혼합(Mixing)
혼합의 목적은 소화조 내의 슬러지를 철저히 섞어주고, 일정한 온도를 유지시키며 스컴(scum)을 제거할 뿐만 아니라 거품의 생성을 억제하고 계층화(stratification)를 방지하는데 있다.
혼합방법은 기계적 방법에서 가스혼합으로 바뀌는 추세인데, 가스혼합방식은 메탄 가스를 압축시켜 반응조 하부로 불어 넣어 혼합하는 방식으로, 기계적 고장이 없고 조내 수위 변동에 관계없이 일정한 교반 효과를 나타내며 효율이 큰 장점이 있다.
8. 혐기성소화의 응용기술
폐수의 고차처리 및 질소인 제거를 위한 프로세스
(1) 혐기호기 병용 프로세스 (2) 혐기호기 회분식 반응조
9. 각종 화합물의 혐기성분해에 대한 저해성
혐기성 미생물은 독성물질의 존재에 대하여 민감하게 응답하여, 예전에는 합성화학공장에서 배출되는 폐수에는 적용이 곤란 최근에는 각종화합물에 대한 저해의 메커니즘의 해명과 응용가능
(1) 저해성 화합물
① 유기화학물질 :메틸화황(dimethyl sulfide, dimethyldisulfide), Chloroform, Phenol Benzene, Pentachlorophenol, tyrosine, 지질, 무인합성세제, Raurine acid Formal dehyde, 고분자응집제, 탄닌산, 항생물질화학요법제, 유기염소화합물
② 금 속
- 수은 : 유기수은(0.1∼4μg/ml), Hg2Cl2(0.5∼135μg/ml)
- 철 : 10%
- 유산반토.염화제2철 : 저해가 아니라 응집현상에 의한 균의 활성 저하
- 니켈 : 단일로서는 효율의 증대가 보임
- 니켈, 아연 : 메탄가스의 감소
- 아연.크롬.동 : 160, 90, 132 ppm에서 저해가 보임
③ 무기화합물
- 시안 : 메탄균의 발육저해제
- 황 및 황화합물 : SO4+ = 1,000 이상, S-2 = 100 이상에서 저해 SO3-2, S2O4-2 = 100ppm에서 저해
- 암모니아 : 2730 ∼4725ppm에서 가스발생량 감소, 4,835ppm에서 27% 감소 10,000ppm에서 반감
(2) 세부영향
① 휘발성산이 과다하면 pH가 급격히 감소하여 혐기성 소화를 저해한다.
② 휘발성산 중 프로피온산이 가장 많은 영향을 미친다.
③ 암모니아성 질소 과다시(이온화되지 않은 암모니아 100∼200 ppm) 장해요인이 된다.
④ 많은 금속이온이 메탄생성균의 성장인자로 이용되지만 중금속 양이온의 경우 메탄생성의 장해원인이 된다. (Na+, K+, Ca+2, Mg+2 등)
⑤ 황화물은 주요 효소에 부착되어 효소의 기능을 저해하고 생성되는 가스 속에 1%의 황화수소가 존재하는 경우에는 점차로 공정이 커다란 저해를 받는다.
⑥ 염소계 살충제 및 합성세제의 경우 1 ppm 정도에서도 장해요인이 된다.

키워드

혐기성 소화,   호기성처리,   메탄발효,   미생물,   에너지 회수