열 가수분해와 혐기성 소화의 결합된 경험 - 최적의 탈수 및 소화를 위한 이차 슬러지의 열 가수분해에 대한 최신 생각

배치 열 가수분해 공정(THP)의 기본 원리는 혐기성 소화(AD)를 위한 전처리로 잘 알려져 있습니다. 70년대 미국과 80년대 일본에서 수행된 초기 연구에서는 열 가수분해를 위한 최적의 시간과 온도가 30분 동안 340F라는 것이 입증되었습니다. 이러한 원칙은 전 세계 20개 플랜트에서 5 mg/d에서 150 mg/d에 이르는 플랜트에서 완전히 실행되었습니다. 이 경우 혼합된 원슬러지는 열가수분해와 멸균 처리를 통해 소화, 탈수 및 병원균 제어에 최적화된 소화조 사료를 제공합니다. 

이 백서에서는 프로세스의 역사적 발전과 유럽 내 여러 출처의 THP 적용에 대한 최신 생각을 검토합니다. 이러한 주장에 대한 독립적인 실험실 조사는 현재까지 주장된 전체 규모의 이점에 대한 데이터를 뒷받침합니다. 특히 탈수성에 대한 THP의 효과에 중점을 두고 있습니다. 벨트 필터 프레스 성능은 최대 32% DS, THP 소화 슬러지를 사용한 원심분리기의 경우 최대 35%까지 인용되고 있습니다. 일반적으로 기존 AD에 전처리로 THP를 추가하면 기존 소화 및 탈수에 비해 탈수성이 10~12% 포인트 증가합니다. 소화율과 탈수율에 미치는 주요 영향은 혼합 슬러지의 이차 분획에 있습니다. 이는 2차 슬러지로만 운영되는 플랜트에서 테스트 및 대규모로 입증되었습니다. 

에너지 효율에 대한 필요성은 2차 슬러지만을 THP로 처리하는 것이 혼합 원료 슬러지의 최소 비용과 에너지 수요로 최대의 이점을 얻을 수 있는 좋은 방법임을 시사합니다. 50:50 혼합 슬러지가 있는 풀 스케일 플랜트의 실험실 규모 시뮬레이션에서 WAS에 THP를 적용했을 때 탈수율이 8% 포인트 개선되고 바이오가스 생산량이 25% 증가하는 데 그쳤습니다. 저자들은 THP의 주요 메커니즘이 주로 2차 슬러지에 물을 결합하고 혼합 슬러지의 탈수성 및 압축성을 제한하는 수분 결합 세포외 고분자(ECP)의 구조를 변경하는 데 있다고 제안합니다. 이 경우 병원균 제어가 보장되지 않습니다. 주요 목표는 AD의 질량 및 에너지 균형을 개선하는 것입니다. 이 접근 방식을 기반으로 본격적인 운영이 구현되고 있습니다. 또한 운영 비용이 더 효율적인 연속 THP를 사용하여 이점을 얻을 수 있습니다. 이 접근 방식은 다른 실험실 규모의 시뮬레이션에서 입증되었습니다. 앞으로 AD 전처리로 미가수화된 1차 슬러지와 혼합된 2차 슬러지의 연속 THP를 사용하는 플랜트가 다수 등장할 것으로 예상됩니다. 이는 AD 전처리로 사용되는 다른 분해 기술과 유사하지만 탈수성이라는 추가적인 이점이 있습니다. 이 접근법의 장점은 THP 공정에 필요한 열을 상온의 1차 슬러지와 혼합하여 소화조에 '자유' 열을 제공하는 데 재사용할 수 있다는 것입니다. 이 열은 열병합 발전 프로젝트의 일부로 쉽게 생성할 수 있으며 소화조 가열 및/또는 사전 살균에 사용할 수 있습니다. 이 접근 방식에 대한 일반적인 질량 및 에너지 균형이 나와 있습니다. 따라서 어차피 소화조를 가열해야 하므로 공정의 에너지 수요는 기생적이지 않습니다. 다른 모든 비용이 낮기 때문에 탈수 장비(특히 벨트 필터 프레스)를 대체하고 소화를 개선하는 방법으로 탈수성을 높여야 하는 경우 매우 비용 효율적인 접근 방식입니다.