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하수찌꺼기에서 초음파를 이용한 멤브레인 -필터프레스 시스템 (MFPS) 개발
최예덕,이준연,하현주,김민철,장주호,유종영,조승희,임찬섭,오석률,이목영 한국폐기물자원순환학회 2022 한국폐기물자원순환학회지 Vol.39 No.1
Sewage treatment plants produce large amounts of sewage sludge yearly in Korea. In this study, a Membrane-Filter Press System (MFPS) using ultrasonic waves was developed to treat sewage sludge at the Seonam sewage treatment plant in Seoul. The MFPS consists of an ultrasonic extractor, a polymer injection tank, a membrane-filter press, and a centrate tank for improving sludge dewatering and phosphorus recovery. Two types of sewage sludge were used: digested raw sludge and digested excess sludge. In lab-scale experiments with an ultrasonic extractor, the concentration of phosphorus was 214.9 mg/L at 50 rpm after sonication at 500 W for 20 min, which was around 4.9 times higher than non-treated sludge. In the pilot-scale experiment, dewaterability of the digested raw and excess sewage sludge was investigated in the MFPS under three sets of operating conditions involving modifier injection, ultrasonication, and polymer injection. it was found that the moisture content of the dewatered digested raw and excess sewage sludge cakes was reduced to 50.5% and 54.3%, respectively. Lowering the moisture content reduced the total volume of the sludge by approximately 40% compared to a conventional centrifugal dehydrator. It is expected that the MFPS will reduce the disposal cost of sludge and offers a sustainable solution for recycling resources. 없음
하수찌꺼기에서 초음파를 활용한 인(P) 회수시스템(PRS) 개발
최예덕 ( Ye-duk Choi ),이준연 ( Jun-yeon Lee ),하현주 ( Hyun-ju Ha ),장주호 ( Joo-ho Chang ),조승희 ( Seung-hui Cho ),임찬섭 ( Chan-sub Lim ),오석률 ( Seok-ryul Oh ),이목영 ( Mok-young Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-
인(P, Phosphorus)은 질소(N) 및 칼륨(K)과 더불어 비료의 3요소로 잘 알려졌다. 현재 우리나라는 인(P)의 주원료로 사용되는 인광석을 대부분 해외 수입에 의존하고 있다. 인광석 매장량은 모로코, 미국, 중국 및 러시아 등의 국가가 전 세계 매장량의 80% 이상을 차지한다. 그러나 많은 전문가들에 의하면 경제성을 가진 인광석은 100년 이내에 고갈될 것으로 전망되어 대체자원 확보 및 자원화기술 개발이 시급한 실정이다. 하수찌꺼기는 하수처리장에서 부산물로 발생하는 폐기물로써 하수도 통계(2018)에 따르면 전국에서 연간 약 409만톤에 이르는 엄청난 부피의 하수찌꺼기가 발생하고 있다. 과거에는 다량의 하수찌꺼기를 해양에 투기하여 처리하였으나 폐기물의 해양투기를 규제하는 런던협약(‘12년)에 따라 하수찌꺼기를 대부분 육상에서 처리하고 있다. 본 연구는 서남물재생센터 혐기성소화공정에서 발생한 소화찌꺼기를 대상으로 초음파 조사시간, 교반속도 및 체류시간 등의 최적의 인(P) 용출조건을 도출하였다. 또한 인(P) 회수에 유리한 탈리여액 생산을 위해 약품 비용을 줄이고 탈수찌꺼기의 함수율을 대폭 개선할 수 있는 탈수시스템을 개발하고 특허등록을 완료하였다. 소화찌꺼기 탈수시스템은 초음파용출조, 폴리머 투입조, 멤브레인-필터프레스 및 탈리여액조 등으로 구성하였다. 향후 하수찌꺼기에서 초음파를 활용한 인(P) 회수시스템(PRS) 상용화를 통해 대체자원 확보 및 폐기물 자원화를 위한 기반 구축에 기여할 것으로 판단된다.
최예덕 ( Ye-duk Choi ),이준연 ( Jun-yeon Lee ),하현주 ( Hyun-ju Ha ),장주호 ( Joo-ho Chang ),이진용 ( Jin-yong Lee ),조승희 ( Seung-hui Cho ),임찬섭 ( Chan-sub Lim ),오석률 ( Seok-ryul Oh ),이목영 ( Mok-young Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-
환경부에서 발표한 하수도 통계(2018)에 따르면 전국에서 발생하는 하수찌꺼기는 약 409만톤/년이며 서울시의 하수찌꺼기 발생량은 연간 70만톤 이상으로 알려졌다. 국내 하수처리장은 폐기물의 해양투기를 규제하는 런던협약(‘12년)에 따라 하수찌꺼기 처리에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 현재 하수찌꺼기는 해양배출 금지로 인해 부분 육상에서 소각하거나 매립하고 있다. 최근에는 하수처리장에서 강화된 총인(P) 법적기준에 대응하기 위한 총인처리시설 도입으로 인해 하수찌꺼기 발생량이 지속적으로 증가하고 있다. 보통 하수찌꺼기의 함수율은 건조 또는 소각공정의 에너지 비용을 크게 좌우한다. 하수찌꺼기 처리과정 중 많은 약품비가 소요되는 탈수공정 개선은 해마다 증가하고 있는 하수처리비용을 절감할 수 있는 좋은 대안이 될 것이다. 본 연구는 서남물재생센터에서 발생하는 소화찌꺼기의 물리·화학적 특성을 고려하여 약품비용을 줄이고 함수율을 대폭 개선할 수 있는 탈수시스템을 공동 개발하였다. 탈수시스템은 인간이 들을 수 있는 가청주파수 상한치(20kHz) 이상의 초음파, 폴리머 투입조 및 멤브레인-필터프레스 등으로 구성하였다. 탈수시스템 운전을 통해 초음파 조사 여부, 개질제 및 폴리머 투입에 따른 탈수케익 함수율과 탈리여액을 분석하였다. 이를 통해 소화찌꺼기 부피 저감과 인(P) 회수시 탈리여액을 고려하여 탈수시스템의 최적 운전인자를 도출하였다. 향후 실험결과를 토대로 초음파를 활용한 탈수시스템은 기존의 탈수공정을 대체하고 하수찌꺼기 자원화를 위한 기반 마련에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
하수찌꺼기 소각재에서 초음파를 이용한 인 회수 시스템(PRS) 개발
최예덕 ( Ye Duk Choi ),이준연 ( Jun Yeon Lee ),장주호 ( Zoo Ho Jang ),정중곤 ( Jung Gone Joung ),한규문 ( Kyu Mun Han ),이목영 ( Mok Young Lee ),정권 ( Kweon Jung ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회지 Vol.36 No.2
This study was performed to develop a Phosphorus Recovery System (PRS) for the recovery of phosphorus from incinerated sewage sludge ash using struvite precipitation. Fly ash generated at the Seonam sewage treatment plant has a high P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> content (13.9%). We developed a PRS consisting of an ultrasonic extractor, solid-liquid separator, mixing tank, and phosphorus recovery tank. The ultrasonic extractor had a 28 kHz vibrator for high speed and efficiency, which could perform the extraction in one-quarter of the time required in the conventional stirring method. Results of tests on the ultrasonic extractor showed that up to 0.044 g of PO<sub>4</sub> <sup>3-</sup>-P per gram of ash could be extracted with 1 N NaOH at an L/S ratio of 10 mL/g and an ultrasonic output of 500 Wh for 0.5 hr. The PRS showed the fraction of Mg and P was >70% in struvite. The PRS utilizing leachate is an effective and low-cost process that removes and recovers NH<sub>4</sub> <sup>+</sup> from landfill leachate. The PRS is needed to improve the operation method and economic analysis to commercialize the technology and its application through further studies.