용인 하수처리장 슬러지 탈수성 증대를 위한 초음파의 활용 = Effect of Sonication on Enhancing Dewaterability of Sludge from Yongin Waste Treatment Plant

국문 초록 (Abstract)

우리나라의 경우 96년 전국 70개소 하수처리장에서 발생한 슬러지량은 128만 톤이다. 현재와 같은 추세로 하수슬러지가 발생된다면, 2001년에는 212만 톤, 2006년에는 285만 톤이 발생될 것으로 예상된다. 이중의 3.5%에 해당하는 4만5천 톤만이 재활용되고, 나머지는 매립 또는 투기로써 버려지고 있다. 이러한 자료를 바탕으로 판단하여 볼 때 하수슬러지 처리비용의 절감과 자원의 재활용을 위한 대책수립이 필요한 실정임을 알 수 있다.
이 연구에서는 하수슬러지 저감대책 중 슬러지의 탈수성 증대를 위한 초음파의 적용에 관하여 연구하고, 하수슬러지 저감법의 개발과 상용화에 그 목적이 있다. 여러 가지 조건에 대해서 초음파처리의 최적효과를 구하여 초음파 전처리법을 개발하고 상용화 가능성을 예측한다. 슬러지의 초음파 전처리에 필요한 운전인자(초음파강도, 시간, 슬러지 양)에 대한 Guide line을 제시하고, 친환경적인 전처리법을 개발, 상용화하는데 목적이 있다.
이 연구는 특별히 설계되고 제작된 장비를 사용한 실내실험에 의해서 실시되었다. 실험을 통해서 초음파로 인하여 탈수성이 매우 크게 향상되는 결과를 얻을 수 있었으며, 탈수성의 향상 정도는 시험조건에 따라서 변화됨을 알 수 있다. 시험조건은 초음파강도, 적용시간, 시료의 양, pH등을 포함한다. 연구의 수행결과를 이용한 새로운 공법의 상용화가 이루어지면 매년 수백만 톤씩 발생하고 있는 하수슬러지의 양을 저감시키고 처리비용을 상당수준까지 감소시킬 수 있을 것으로 예상되며, 또한 환경적인 공법의 개발이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The amount of sludge from the waste treatment plants of the 70 various places were about 1,280,000 tons on 1996. Estimating from the rate of the aforementioned production, the sludge required treatment would be 2,120,000 tons on 2001 and 2,850,000 tons on 2006. Only 45,000 tons which is the 3.5 percent of the total production were reused, and others are used for the reclamation, dumping, and land disposal. Based upon the data, developing a method to reduce the cost for the treatment and to reuse resources is essential.
In accordance with the need of developing a methodology for the sludge reduction, this study investigates the effect of sonication on the dewaterability of the sewage sludge from Yongin city. This study involved laboratory testing which is conducted using specially designed and fabricated equipments. Test results show that sonication enhances dewaterability significantly. The degree of enhancement varies with the test conditions. The test conditions include power of ultrasound, application time, specimen size, and pH. The results of the research will be used to develop an effective and economical technique to enhance the dewaterability of the sewage sludge.
The research findings can show the guidelines for the sonication aided treatment method for the sewage sludge. The developed methodology would be environmentally safe, and can be applied for the commercial use.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• 표목차 = ⅲ
• 그림목차 = ⅳ
• 사진목차 = ⅴ
• 1. 서론 = 1
• 1.1 연구배경 = 1
• 1.2 연구내용 및 목표 = 2
• 2. 국내외의 슬러지 처리기술 현황 = 3
• 2.1 하수슬러지의 특성 = 3
• 2.1.1 물리적 특성 = 3
• 2.1.2 화학적 특성 = 3
• 2.1.3 하수슬러지의 성분 = 4
• 2.2 하수슬러지 발생량 및 처리현황 = 5
• 2.2.1 국내현황 = 5
• 2.2.2 국외현황 = 7
• 2.3 하수슬러지 처리 = 9
• 2.3.1 슬러지 처리공정 = 10
• 2.3.2 슬러지 개량 = 12
• 2.3.3 슬러지 처리 방법 = 15
• 3. 하수슬러지의 초음파처리 = 20
• 3.1 초음파의 원리 및 적용 = 20
• 3.1.1 초음파의 정의 = 20
• 3.1.2 초음파의 응용원리 = 20
• 3.2 하수슬러지에 대한 초음파처리실험 = 22
• 3.2.1 준비사항 = 22
• 3.2.2 CST(Capillary Suction Time) = 24
• 3.2.3 실험순서 및 방법 = 26
• 3.2.4 실험시 유의사항 = 27
• 4. 실험결과 = 28
• 4.1 처리시간과 강도에 따른 CST = 28
• 4.2 처리량에 따른 CST = 36
• 4.3 폴리머첨가에 따른 CST = 37
• 4.4 초음파처리로 인한 pH의 변화 = 40
• 4.5 초음파처리로 인한 슬러지의 함수비 변화 = 41
• 4.6 탈수성에 대한 시료교반의 영향 = 42
• 4.7 하수슬러지의 입자크기분석 결과 = 43
• 4.8 SEM촬영 결과 = 44
• 4.9 시료의 pH에 따른 CST = 46
• 4.10 초음파처리로 인한 pH변화 = 50
• 5. 결론 및 향후 연구과제 = 53
• 5.1 결론 = 53
• 5.2 향후 연구과제 = 54
• 참고문헌 = 55