전분에 의한 슬러지의 탈수성 향상

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 402(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

응고/응집은 슬러지의 탈수성을 개선하기 위해 가장 널리 사용되며 비용 효과적인 전처리 방법 중 하나입니다. 본 연구에서는 널리 사용되는 점토인 ATP(attapulgite)와 함께 양이온성 변형 전분 기반 응집제(St-CTA)를 폐기물 활성 슬러지의 컨디셔닝에 사용했습니다. 필터 케이크 수분 함량, 여과 비저항, 모세관 흡입 시간, 여과 속도 및 압축성 계수를 포함한 탈수 특성을 St-CTA 및 ATP의 투여량을 변화시켜 측정하고 비교했습니다. 겉보기 탈수 성능과 세포외 고분자 물질(EPS) 분획 및 성분, 슬러지 플록, 슬러지 케이크의 미세 구조의 함량 및 분포 변화를 조합하여 탈수 메커니즘을 자세히 논의했습니다. St-CTA는 ATP와 결합하여 향상된 슬러지 탈수성을 나타낼 수 있으며 St-CTA와 ATP의 시너지 효과로 인해 최종 슬러지 케이크의 수분 함량을 80% 이하로 안정적으로 줄일 수 있습니다. St-CTA의 효율적인 전하 중화 외에도 ATP는 슬러지 플록을 더욱 컴팩트하게 만들고 여과성과 투과성을 향상시키는 슬러지 탈수 공정에서 골격 구축자 역할을 할 뿐만 아니라 EPS의 단백질과 긴밀하게 상호 작용합니다. 단백질 함량을 감소시키고 탈수 효과를 더욱 강화하는 슬러지입니다. 본 연구는 슬러지의 탈수성을 더욱 향상시킬 수 있는 경제적이고 친환경적이며 효과적인 방법을 제공합니다.

최근 세계 경제가 꾸준히 발전함에 따라 물과 폐수 처리 규모가 눈에 띄게 증가했으며, 이에 따라 폐수 처리 부산물인 슬러지 배출량도 꾸준히 증가하고 있습니다1. 그러나 원시 슬러지는 일반적으로 95% 이상의 수분을 함유하고2, 그 양이 많아 운송 및 처리 비용이 많이 듭니다3. 따라서 효율적인 처리를 위해 탈수 공정을 통해 슬러지의 양을 줄이는 것이 매우 중요합니다4.

슬러지는 일반적으로 슬러지에서 물을 효율적으로 분리하기 위해 기계적 압착 전에 일부 전처리를 통해 조절됩니다5. 주로 응고/응집, 산화, 산성화, 골격 형성, 마이크로파 및 초음파 처리를 포함하는 슬러지 전처리는 표면 흡착수와 내부 수화수를 자유수로 변환할 수 있으며, 여기서 응집/응집은 폐수에서 널리 사용됩니다. 단순성과 효율성으로 인해 처리장6. 폴리염화알루미늄, 폴리황산철 및 양이온성 폴리아크릴아미드(PAM)와 같은 전통적인 응고제 및 응집제는 슬러지 입자를 효과적으로 응집시키고 고액 분리를 달성할 수 있기 때문에 널리 사용되었습니다6. 그러나 이러한 기존 응고제 및 응집제의 잔류 금속 이온과 독성이 높은 단량체는 잠재적인 환경 위험을 초래할 수 있습니다7. 또한, 기존의 응고/응집법은 다량의 물을 결합하고 있는 세포외 고분자 물질(EPS)과 같이 슬러지 내 고수화 유기물을 파괴하여 결합 및 세포 내 유기물을 완전히 방출하기 어려웠기 때문에 완전한 탈수를 달성하기가 어렵습니다. 물8,9. 게다가 압축성이 높은 슬러지 케이크는 높은 기계적 압력 하에서 완전히 압축되어 배수 채널이 파괴되고 여과성이 감소하며 내부 결합수가 완전히 배수되지 못하게 됩니다6,10,11. 따라서 단독으로 사용되는 응집/응집법은 슬러지 탈수의 높은 요구 사항을 충족하기 어렵고, 환경 친화적이고 효과적인 다른 전처리제와 결합된 컨디셔닝 공정은 슬러지 탈수성을 크게 향상시킬 수 있습니다1,6,12,13.