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본 연구는 하수슬러지의 해양투기 금지에 대처하고 장기적으로 안정적인 슬러지 처리와 하수처리장 슬러지에서 에너지 생산을 극대화하기 위해 경기도내 소화조를 운영하고 있는 하수처리시설의 소화조효율 개선을 위해 수행되었다. 또한 소화조의 효율개선을 통해 생산된 소화가스의 활용방안과 소화슬러지의 감량화 관점에서 사업의 타당성을 분석하였다.
연구 결과, 5개 하수처리장에서 소화효율이 저조한 것으로 조사되었으며, 이를 개선하기 위해서는 첫째, 일반적으로 사용되는 중력농축조로 고형물회수율이 낮아 소화조로 유입되는 슬러지량이 증가됨에 따라 소화효율이 저하되고 있으므로 이에 대한 대안은 생슬러지나 잉여슬러지 모두 기계식농축방식이 필요할 것으로 사료되나 중력농축조를 사용하여야 된다면 생슬러지는 중력농축방식을 채택하고 잉여슬러지는 기계식농축방법을 채택하여 슬러지의 고형물회수율을 최대한 높이는 것이다. 둘째, 소화조의 가온방식으로 현재 분석된 처리장의 경우 직접가온방식을 간접 가온방식(열교환기식)으로 전환시키는 것이 중요하며, 셋째, 슬러지의 전처리 방안으로 각 처리장에 적합한 가용화시설을 도입하여 소화효율을 극대화시키는 것이다. 넷째, 가스교반방식을 기계식교반으로 전환시키는 것이며, 마지막으로 정기적인 준설을 통해 적정 체류시간을 확보하고 완전교반을 이룸으로서 소화효을 극대화시킬 수 있을 것으로 사료된다.
5개하수처리장에 대하여 소화조효율개선사업을 통한 바이오메탄의 사업타당성을 분석한 결과, 소화조효율개선이 이루어질 경우 2010년 가스발생량기준으로 30% ~ 100%정도 증가될 것으로 판단된다. 또한 모든 하수처리장에서 발생된 소화가스를 소화조가온에 사용하고 잉여된 가스는 소각시켜 자원으로 활용하지 않고 있는 것으로 조사되었는데, 이를 전력생산이나 바이오메탄으로 활용될 경우 매년 적게는 4억원정도(C하수처리장)에서 최대 30억원(A하수처리장)정도까지 수익을 창출할 수 있을 것으로 판단되었으며, 전력생산에 비해 바이오메탄 생산이 30~70%가량 더 많은 소득을 창출할 수 있는 것으로 나타났다.
각 처리장에 비용편익을 분석한 결과, A하수처리장의 경우 전력생산의 경우 순현재가치가 -1,169백만원으로 음(-)으로 조사되었으며, 바이오메탄생산의 경우 4,329백만원으로 양(+)으로 조사되어 사업타당성이 있는 것으로 분석되었으며, B하수처리시설의 경우 잉여슬러지를 가용화하여 소화조에 투입함으로써 소화가스 생산량을 극대화했을 때 전력생산 시 0.995로 1에 근접하였으며 바이오메탄 생산 시 1.337로 1이상으로 분석되었다. C하수처리장은 현재 잉여슬러지를 통합하여 처리하고 있으며 소화조 효율개선 사업 후에도 슬러지 저감량 및 바이오가스 생산에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되어 비용편익비가 전력생산 시 0.348, 바이오메탄생산 시 0.423으로 사업 타당성이 거의 없는 것으로 분석되었으나, C하수처리장과 근접되어 있는 석수처리장의 슬러지를 이송처리할 경우 사업타당성이 크게 증가할 것으로 판단된다. D하수처리시설의 경우 탈수처리하고 있는 잉여슬러지를 가용화하여 소화조에 투입하여 소화가스 생산량을 극대화시켰을 때 전력생산시 순현재가치는 -4,813백만원으로 음(-)으로 분석되었으며 바이오메탄생산 시에도 순현재가치가 -3,531백만원으로 사업 타당성이 없는 것으로 분석되었다. E하수처리장은 잉여슬러지 발생량이 타시설보다 많이 발생하는 시설로 편익부분에서 슬러지 저감량이 크게 발생하여 수익이 높아 비록 바이오가스 생산량이 적음에도 불구하고 전력생산 시 비용편익비가 0.904로 1에 근접하였으며 바이오메탄 생산 시는 0.993으로 1에 근접한 결과를 보여 사업타당성이 있는 것으로 분석되었다.
본 사업은 환경부 하수처리시설 에너지 자립화 계획에 따라 국고를 70%정도 확보할 수 있는 사업이라는 점과 수도권매립지의 하수슬러지 반입에 따른 문제점, 수처리에 있어 하수처리장 슬러지처리에 대한 종합적인 문제점을 고려할 때 본 사업을 반드시 추진하여할 것으로 판단된다.
연구 결과, 5개 하수처리장에서 소화효율이 저조한 것으로 조사되었으며, 이를 개선하기 위해서는 첫째, 일반적으로 사용되는 중력농축조로 고형물회수율이 낮아 소화조로 유입되는 슬러지량이 증가됨에 따라 소화효율이 저하되고 있으므로 이에 대한 대안은 생슬러지나 잉여슬러지 모두 기계식농축방식이 필요할 것으로 사료되나 중력농축조를 사용하여야 된다면 생슬러지는 중력농축방식을 채택하고 잉여슬러지는 기계식농축방법을 채택하여 슬러지의 고형물회수율을 최대한 높이는 것이다. 둘째, 소화조의 가온방식으로 현재 분석된 처리장의 경우 직접가온방식을 간접 가온방식(열교환기식)으로 전환시키는 것이 중요하며, 셋째, 슬러지의 전처리 방안으로 각 처리장에 적합한 가용화시설을 도입하여 소화효율을 극대화시키는 것이다. 넷째, 가스교반방식을 기계식교반으로 전환시키는 것이며, 마지막으로 정기적인 준설을 통해 적정 체류시간을 확보하고 완전교반을 이룸으로서 소화효을 극대화시킬 수 있을 것으로 사료된다.
5개하수처리장에 대하여 소화조효율개선사업을 통한 바이오메탄의 사업타당성을 분석한 결과, 소화조효율개선이 이루어질 경우 2010년 가스발생량기준으로 30% ~ 100%정도 증가될 것으로 판단된다. 또한 모든 하수처리장에서 발생된 소화가스를 소화조가온에 사용하고 잉여된 가스는 소각시켜 자원으로 활용하지 않고 있는 것으로 조사되었는데, 이를 전력생산이나 바이오메탄으로 활용될 경우 매년 적게는 4억원정도(C하수처리장)에서 최대 30억원(A하수처리장)정도까지 수익을 창출할 수 있을 것으로 판단되었으며, 전력생산에 비해 바이오메탄 생산이 30~70%가량 더 많은 소득을 창출할 수 있는 것으로 나타났다.
각 처리장에 비용편익을 분석한 결과, A하수처리장의 경우 전력생산의 경우 순현재가치가 -1,169백만원으로 음(-)으로 조사되었으며, 바이오메탄생산의 경우 4,329백만원으로 양(+)으로 조사되어 사업타당성이 있는 것으로 분석되었으며, B하수처리시설의 경우 잉여슬러지를 가용화하여 소화조에 투입함으로써 소화가스 생산량을 극대화했을 때 전력생산 시 0.995로 1에 근접하였으며 바이오메탄 생산 시 1.337로 1이상으로 분석되었다. C하수처리장은 현재 잉여슬러지를 통합하여 처리하고 있으며 소화조 효율개선 사업 후에도 슬러지 저감량 및 바이오가스 생산에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되어 비용편익비가 전력생산 시 0.348, 바이오메탄생산 시 0.423으로 사업 타당성이 거의 없는 것으로 분석되었으나, C하수처리장과 근접되어 있는 석수처리장의 슬러지를 이송처리할 경우 사업타당성이 크게 증가할 것으로 판단된다. D하수처리시설의 경우 탈수처리하고 있는 잉여슬러지를 가용화하여 소화조에 투입하여 소화가스 생산량을 극대화시켰을 때 전력생산시 순현재가치는 -4,813백만원으로 음(-)으로 분석되었으며 바이오메탄생산 시에도 순현재가치가 -3,531백만원으로 사업 타당성이 없는 것으로 분석되었다. E하수처리장은 잉여슬러지 발생량이 타시설보다 많이 발생하는 시설로 편익부분에서 슬러지 저감량이 크게 발생하여 수익이 높아 비록 바이오가스 생산량이 적음에도 불구하고 전력생산 시 비용편익비가 0.904로 1에 근접하였으며 바이오메탄 생산 시는 0.993으로 1에 근접한 결과를 보여 사업타당성이 있는 것으로 분석되었다.
본 사업은 환경부 하수처리시설 에너지 자립화 계획에 따라 국고를 70%정도 확보할 수 있는 사업이라는 점과 수도권매립지의 하수슬러지 반입에 따른 문제점, 수처리에 있어 하수처리장 슬러지처리에 대한 종합적인 문제점을 고려할 때 본 사업을 반드시 추진하여할 것으로 판단된다.
목차
[표지]
[연구요약]
[차례]
표차례
그림차례
[제1장 서론]
제1절 연구 배경 및 목적
제2절 연구 내용 및 방법
[제2장 소화조 효율개선 및 바이오가스 활용방안]
제1절 소화조 효율개선 방안
제2절 바이오가스 활용방안
[제3장 소화조 운영현황 및 바이오가스 발생량 예측]
제1절 대상하수처리장의 소화조 운영현황
제2절 소화조 효율개선사업 후 바이오가스 생산량 예측
[제4장 경제적 타당성 검토]
제1절 운영관리비
제2절 비용ㆍ편익분석 방법
제3절 경제성 분석의 기법
[제5장 사업 추진 및 재원조달 방안]
제1절 사업 추진 방법 검토
제2절 소요 사업비 산정
제3절 재원조달 방안
[제6장 결론 및 정책 제언]
제1절 결론
제2절 정책 제언
[참고문헌]
참고문헌 (0)
참고문헌 신청이 논문의 저자 정보
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