고전압 임펄스(high voltage impulse) 운전 조건에 따른 활성슬러지의 가용화 효과

하․폐수 처리장에서 발생하는 슬러지 폐기물의 처분을 위해 고전압 임펄스(High Voltage Impulse, 이하 HVI) 기술을이용한 슬러지 가용화를 시도하였다. 제작된 HVI 시스템에서 발생한 5 kV/cm의 전계를 활성슬러지 용액 속에 위치한 전극에 90분간 인가하여 가용화 여부를 살펴보았다. MLSS는 4,280 mg/L에서 2,800 mg/L로 35% 감소하였다. 반면에 용존성-COD 는 224 mg/L에서 1,710 mg/L로 663% 증가하였다. 용존성-TN과 용존성-TP도 각각 초기농도 대비 134% 및 61% 증가하였다. 이는 HVI의 세포막 전기천공(electro-poration) 효과로 인해 세포 및 플록 내 물질이 모 용액으로 쏟아져 나온 결과로 해석된다. 전기전도도는 2,250에서 2,520 μS/cm로 증가하였다. 아울러 모 용액의 단백질과 다당류 성분이 각각 492%와 305% 증가한 사실로 이를 설명할 수 있다. 한편 HVI의 중요한 운전특성인 인가전압과 전극간격을 달리하여 가용화 실험을 수행하였다. 전극간격은 고정시키고 인가전압의 크기를 증가(6, 8, 10 kV) 시킬수록 슬러지 가용화 효과가 증가하는 것을 확인하였다. 반면에 전압은 동일하게(15 kV) 인가하지만 전극 간격(5, 10, 20 mm)을 달리하여 가용화 실험을 진행했을 때는 가용화 정도에 확연한 차이가 나타나지 않았다. 따라서 전극의 간격 보다는 외부에서 가해지는 인가전압의 크기가 슬러지의 가용화에보다 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. Sludge solubilization using the HVI (high voltage impulse) technique was investigated to solve the sludge disposal problems encountered in the wastewater treatment plants. The yield of solubilization was checked after 5 kV/cm of electric field was induced to activated sludge suspension for 90 minutes. The MLSS concentration decreased from 4,280 to 2,800 mg/L (35% reduction), whereas soluble COD increased from 224 to 1,710 mg/L (663% increment). Soluble-TN and –TP increased 134 and 61%, respectively. These indicate that the intra-cellular and/or intra-floc materials were burst out to bulk solution due to electroporation effect caused by the HVI induction. Electro conductivity increased 2,250 to 2,520 μS/cm. The proteins and the polysaccharide concentration in the bulk solution increased 492 and 61%, respectively. These clearly support the hypothesis of cell breakage by the HVI induction. Effect of two important operating parameters, i.e., distance between electrodes and contact time on sludge solubilization was investigated. As the applied voltage increased from 6 to 8 and 10 kV while fixing the distances constant, the degree of solubilization increased. However, there were little differences in the solubilization as the distances varied, indicating that the applied voltage is more important parameter affecting sludge solubilization than the electrode gap distance. KCI Citation Count: 0