Abstract
Feasibility of co-digestion was investigated by a series of anaerobic batch experiments using sewage sludge, swine waste, and food waste leachate as substrates. The organic solid wastes were collected from M city, where the daily productions of sewage sludge, swine waste, and food waste leachate were 178 ton/d, 150 ton/d, and 8 ton/d, respectively. Both swine waste and food waste leachate showed superior methane yields, methane productivities, and organic pollutant removal efficiencies compared to sewage sludge. Co-digestion of the total amounts of organic solid wastes would enhance methane production by 5.60 times $(530\;m^{3}\;CH_{4}/d\;{\rightarrow}\;2,968\;m^{3}\;CH_{4}/d)$. However, it also increase the amount of digestate by 1.88 times with 3.79 to 4.92 times higher pollutants (chemical oxygen demands total nitrogen, and total phosphorus) loading rates. Co-digestion of organic solid wastes is a valid strategy to enhance the performance of an anaerobic sludge digester and the energy independence of a wastewater treatment plant. Anyhow,the increment of digestate with higher pollutant loading would need a careful counterplan in the operation of the main stream of the treatment plant.
본 연구에서는 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액을 단독 또는 혼합 주입한 회분식 혐기성 소화를 수행하여 바이오가스 생산 및 유기물 저감 효율 비교 평가를 통해 병합소화의 타당성을 검토하였다. 타당성 검토 대상은 M시에서 발생하는 하수슬러지 178 톤/일, 돈분뇨 해양 투기량 및 축산폐수처리장 유입량 150 톤/일, 음식물쓰레기 탈리액 소각량 8톤/일이다. 유기성 폐기물 별 혐기성 소화 특성을 회분식 실험을 통해 고찰한 결과, 검토된 보조기질(돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액)이 메탄수율, 메탄 생산성, 유기물 제거 효율 측면에서 하수슬러지에 비해 우수한 성능을 나타내었다. 하수슬러지, 돈분뇨, 음식물쓰레기 탈리액의 병합 소화를 수행한 결과, 대상 유기성 폐기물 전량을 하수처리장 소화조로 투입하는 경우, 하수슬러지 단독 소화 대비, 5.6 배$(530\;m^{3}\;CH_{4}/d\;{\rightarrow}\;2,968\;m^{3}\;CH_{4}/d)$ 높은 메탄생산 잠재량을 보일 것으로 나타났다. 다만 소화조 유출수가 기존에 비해 1.88 배 증가하고, 유출수 내 오염물질 부하(COD, T-N, T-P)가 3.79-4.92배 증가하는 것으로 나타났다. 병합소화는 하수처리장 에너지 자립화에 큰 기여를 할 수 있으나, 적용 시 하수처리장으로의 반송 등 소화조 유출수 처리 방안의 확보 방안이 함께 마련되어야 할 것으로 사료된다.