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폐수 활성 슬러지 혐기성 소화의 원리와 잠재성

전문가 제언: ○ 본문은 폐수 처리에서 발생하는 하수 슬러지의 혐기성 소화에 대한 이론과 함유 성분에 의한 소화 작용 억제 효과 그리고 생산한 바이오가스의 업그레이드 문제까지 상세히 다루었다. 하수 슬러지와 거기서 발생한 바이오가스에 대한 종합적 참고 자료로 매우 유용하리라 생각된다.

○ 도시 폐수 처리에서 발생하는 하수 슬러지는 문명 생활이 불가피하게 만들어내는 부산물로서 심각한 환경 오염물질이다. 이를 땅에 매립하면 혐기성 소화(산소와 접촉 없이 일어나는 생물학적 분해)로 메탄이 발생하는데 이 메탄은 지구 온난화 잠재력이 이산화탄소의 23배(IPCC 발표 기준, 본문은 21배라 주장함)로 지구의 기후 변화에 매우 유해하다.

○ 그러나 혐기성 소화라도 본문에서와 같이 발생하는 메탄가스를 대기로 방출하지 않고 연료로 사용 가능하게 수집하면 하수 슬러지도 재생에너지가 된다. 물론 여기서 발생하는 바이오가스도 그 생산과 연소에 이산화탄소를 발생한다. 그러나 이 탄소는 본래 대기 중에 있던 것으로 지하에 묻혀 있던 화석연료를 근원으로 한 탄소와 다르다. 바이오매스에서 근원한 이산화탄소는 자연의 탄소 순환의 일부로 간주한다.

○ 하수 슬러지의 열량 회수를 위하여 시멘트 소성 kiln에 연료와 혼합 투입을 기획한 일이 있다. 그러나 슬러지의 수분 함량은 매우 크다. 도시의 슬러지를 원격지의 시멘트 공장까지 운반에 경제성을 얻으려면 건조는 필수적이다. 그러나 도중 자연 발화나 폭발의 위험이 있어 건조에도 안전상 한계가 있다. 결국 경제성을 찾지 못했지만 그 근본 원인은 하수 슬러지의 발열량이 다른 바이오매스에 비해서도 낮기 때문이었다.

○ 그러나 폐수 슬러지의 소화 반응은 그 체류 시간이 매우 길어 소화기의 부피도 매우 커진다. 여기서 유발되는 공간적 제약을 고려할 때 폐기물의 가스화도 고려해 볼 만하다. 가스화는 반응 속도가 생물학적 반응에 비교할 수 없이 빨라 부피가 대폭 줄어든다. 그러나 단위 폐수 처리 공장(WWTP)에서 발생하는 슬러지는 소량이므로 다른 바이오매스(예: 도시 고형 폐기물 등)와 혼합이 필요하다. 여러 폐수 처리 공장에서 슬러지의 수집으로 대규모화는 앞에 말한 경제성으로 한계가 있다.

저자: Appels, L., Baeyens, J., Degreve, J., Dewil, R.
자료유형: 학술정보