Fe(II)/PDS 산화공정과 유기응집제를 조합한 하수슬러지 개량 = Conditioning of Sewage Sludge Combining Fe(II)/PDS Oxidation Process with Organic Polymer

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 기존 유기응집제 단독처리의 한계를 극복하기 위해 Fe(II)로 활성화된 과황산염(PDS) 산화공정과 양이온성 유기응집제를 조합한 슬러지 개량공정의 탈수능을 평가하였다. 실험은 두 단계로 나누어진행되었다. Phase I에서는 유기응집제 주입량을 64 mL로 고정하고 PDS 농도(0.4∼0.7 mmol/gVS)와Fe(II)/PDS 몰비(0.5∼0.7)를 변화시켜 적정 산화조건을 도출하였다. Phase II에서는 도출된 산화조건 하에서유기응집제 주입량(0∼64 mL)을 조절하여 탈수능 변화를 관찰하였다. 탈수능 지표로는 여과비저항 시간(TTF), 모세관 흡입 시간(CST), 함수율을 분석하였다.
연구 결과, Fe(II)/PDS 산화와 유기응집제를 병행한 조합처리가 유기응집제 단독처리보다 우수한 탈수 효율을보였다. Phase I 실험 결과, PDS 0.6 mmol/gVS 및 Fe(II)/PDS 0.6 mol/mol 조건에서 TTF, CST 및 함수율 감소율이 각각 61.2%, 49.0% 및 10.3%로 나타나 가장 효율적인 것으로 평가되었다. Phase II 실험에서는 유기응집제24 mL 주입 시 유기응집제 단위 주입량 당 TTF 및 CST의 비감소율(Specific reduction rate)이 가장 높게 나타났다. 이는 산화과정을 통해 파쇄된 미세입자들이 적정량의 유기응집제에 의해 재응집되면서 필터 막힘 현상없이 탈수능이 개선되었음을 시사한다. 결론적으로, Fe(II)/PDS 산화와 유기응집제의 조합은 기존 유기응집제단독처리 대비 유기응집제 사용량을 64 mL에서 24 mL로 줄이면서도 향상된 탈수 효율을 달성할 수 있어, 필터프레스 등 기계적 탈수 공정에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigates the synergistic effects of combining an Fe(II)-activated peroxydisulfate (PDS) oxidation process with cationic organic polymer conditioning to enhance sludge dewaterability. The experiments were conducted in two phases. Phase I optimized the oxidative conditions by varying PDS dosages (0.4–0.7 mmol/gVS) and Fe(II)/PDS molar ratios (0.5–0.7) with a fixed organic polymer dosage of 64 mL. Phase II evaluated the effect of varying organic polymer dosages (0–64 mL) under the optimal oxidative conditions identified in Phase I. Dewaterability was assessed using Time to Filter (TTF), Capillary Suction Time (CST), and water content.
The results demonstrated that the combined conditioning strategy significantly outperformed the sole application of organic polymers. In Phase I, the optimal oxidative condition was identified at a PDS dosage of 0.6 mmol/gVS and an Fe(II)/PDS ratio of 0.6 mol/mol, achieving reduction rates of 61.2% for TTF, 49.0% for CST, and 10.3% for water content compared to the control. In Phase II, the highest specific reduction rate per unit of polymer was observed at a dosage of 24 mL.
This suggests that the oxidation process effectively disrupts EPS, and the subsequent addition of an optimal polymer dosage facilitates the re-flocculation of disrupted fine particles without causing filter clogging. Consequently, this study confirms that integrating Fe(II)/PDS oxidation with organic polymer conditioning can reduce polymer consumption from 64 mL to 24 mL while achieving superior dewatering performance, providing a viable pretreatment solution for mechanical dewatering systems such as filter presses.