Ultrasonic sludge pre-treatment has been studied to enhance the performance of anaerobic digestion by increasing sludge hydrolysis which is regarded as the rate-limiting-step of anaerobic digestion. In this study, the effect of ultrasonic pre-treatment on sludge hydrolysis (solubilization) and methane production was investigated. Sludge solubilization efficiency increased with ultrasonic energy input. However, it is uneconomical to apply more than 720 kJ/L as the solubilization efficiency per energy input declines afterwards. Volatile fatty acids concentration increased after the ultrasonic sludge hydrolysis. Anaerobic batch digestion showed that methane volume reached 64.7 and 84.5 mL after 18 days of incubation with the control sludge and ultrasonically hydrolyzed sludge, respectively. Methane production potential, maximum methane production rate, and the lag time of modified Gompertz equation were changed from 70 mL, 6.4 mL/day, and 1.2 days to 89 mL, 9.6 mL/day, and 0.5 day, respectively, after the ultrasonic sludge treatment. The results proved that ultrasonic pre-treatment contributed significantly not only for the methane production but also for the reduction of anaerobic digestion time which is critical for the performance of anaerobic sludge digestion.
It is required to propose an alternatives for appropriate sludge treatment owing to persistent construction of sewage treatment plant and increase of sewage sludge quantity. In order to treat sludge more efficiently, the methods which reduce the cost of sludge treatment have been studied such as sludge reduction and conditioning. Especially ozone treatment reduces solid quantity and improves separation of solid-liquid at the same time. Therefore ozone treatment have a positive effect on reduction and stabilization of sludge. So, this study applied ozone to sewage sludge and induced cell destruction of sludge. By comparing with the correlation between thickening and dewatering, and evaluating moisture content and solubilization of cake, this study verificates the effect of process improvement for ozone pre-treatment. In J-STP case, according to ozone dose solid flux increased about 12 times from $1kg/m^2{\cdot}h$ to $12kg/m^2{\cdot}h$. Also this plant were capable to shorten thickening time from 40 minutes to 6~7 minutes. Thus it is expected to reduce volume and retention time of thickener. On pH effect factor, dewatering at pH4 was more than at pH11, $3.05{\times}10^{11}$ and $3.82{\times}10^{11}(m/kg)$. But effect of pH was analogous to ozone, $2.81{\times}10^{11}(m/kg)$. The effect of pH on thickening was similar to law sludge, $0.68(kg/m^2{\cdot}h)$, and the effect of ozone injection on thickening was the biggest, $3.45(kg/m^2{\cdot}h)$. The COD solubilization rate improved from about 5 to 30%. So it is judged that we are able to utilize most solubilized sludge to another sewage treatment plants.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.32
no.9
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pp.894-899
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2010
We coordinated the experiments with ozone pretreatment and two-phase anaerobic digestion using solid-liquid separation to raise the efficiency of sludge volume reduction and obtained the following results. The pre-treatment with ozone reduced the solid concentration in the average of TSS $8.3{\pm}2.0%$ TSS and $9.2{\pm}}2.8%$ VSS. Of the organic material, TCOD decreased $5.1{\pm}2.4%$, but SCOD showed $72{\pm}6.5%$ increased, which was due to destruction of the cell wall and dissolution of icell media by the powerful oxidative stress of ozone. During the two-phase anaerobic digestion process, we achieved the reduction of $21.5{\pm}3.4%$ TSS, $20.2{\pm}8.4%$ VSS, $32.1{\pm}7.9%$ TCOD and $22.1{\pm}7.2%$ SCOD in average. The maximum methane gas production were 177.6 mL per g TSS, 210.8 mL per g VSS, 127.0 mL per g TCOD and 1452.0 mL per g SCOD, respectively. Solid material reduction through the two-phase anaerobic digestion and MLE (Modified Ludzack-Ettinger) processes were 93.8% of TSS and 92.0% of VSS. We concluded that suggested two-phase anaerobic digestion and MLE process could achieve the reasonable production of biogas and a maximum reduction of the sludge volume.
Objectives: Wastewater treatment plants typically produce a large volume of waste sludge. In this study, the conditioning and dewatering properties of a digested and thickened sludge from an industrial wastewater treatment plant were investigated in order to improve the dewaterbility of the sludge. Methods: Jar-tests and Buchner funnel tests were carried out to assess the conditioning and dewatering properties of a waste sludge. TTF (Time to Filter Test) and SRF (Specific Resistance to Filtration) were adopted as the indices of sludge dewaterbility. Results: The valuation indices influencing the dewaterbility of the waste sludge, including TTF, SRF, water contents, VS/TS ratio and turbidity, were measured. The TTF and SRF of the digested and thickened sludge were decreased to 40 sec, $3.43{\times}10^{12}$ m/kg, and 39 sec, $1.09{\times}10^{12}$ m/kg, respectively. Conclusions: The conditioner composed of natural inorganic materials turned out to be effective in the reduction of sludge water contents.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.12
no.2
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pp.52-60
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2004
The basic approach to sewage sludge is organic waste minimization, promotion of energy recovery; volume and weight reduction by final treatment, and environmentally final disposal of natural circulation. Dry and pyrolysis of maize was experimentally investigated in full-scale rotary kiln in semi-continuous operation. The operational parameters varied are the operating temperature $160{\sim}175^{\circ}C$ of dry and $450{\sim}800^{\circ}C$ of pyrolysis, the solids residence time 9 min for pyrolysis. Important parameters studied include the running time, water content of sewage sludge, solids amount of sewage sludge(TS%) by the varied temperature. Also, with the increasing of temperature, how the yield of oil and char product change was observed, and the distribution of gas production components was observed. The gas of $C_1{\sim}C_3$ yield increased and oil of $C_4{\sim}C_6$ yield decreased along with pyrolysis temperature of $670^{\circ}C$ by the run time of 9 min.
Some pretreatment methods have been proposed to enhance the biodegradability and to shorten the hydrolysis reaction time. By means of efficient pretreatment the suspended solids (SS) can be made of better accessible for the anaerobic bacteria. There are several ways how this can be accomplished, which include biological, mechanical, thermal, and chemical methods. For the sludge solubilization using the cavitation phenomenon, we have tried to develop a pretreatment process consisted of a reactor and pumps. The objectives of this study were to develop a advanced wastewater treatment consisted of IABR and the cavitation with PGA. The most effective removal for organic matter and nutrients were occured when both cavitation pretreatment and ${\gamma}$-PGA were applied at the IABR process. Only small portion of ${\gamma}$-PGA at a rate of 1.38mg/L, was enough to improve sedimentation ability, SS removal efficiencies, and sludge volume reduction. After the sludge solubilization by the cavitation, SCOD increased to 193% and SS decreased to 36%. The removal ratio of BOD was 94.5%, T-N removal ratio was 85.5% and T-P removal ratio was 84.9%. The combination process of the IABR with the cavitation and PGA addition seems to be very effective alternative wastewater treatment process.
The objective of this study was to evaluate the microwave drying characteristics of mixtures of chemical wastewater sludge (70~90%) and anthracite coal (10~30%) with respect to physical and economic factors such as mass, volume reduction, moisture content, drying rate and heating value when the wastes were dried at different weight mixing ratio and for different microwave irradiation time. The drying process were carried out in a microwave oven, the combined drying process with a 2,450 MHz frequency and 1 kW of power. Maximum dry rates per unit area on the microwave drying of mixtures with chemical wastewater sludge and anthracite coal were $35.5kg\;H_2O/m^2{\cdot}hr$ for Cs90-Ac10; $40.1kg\;H_2O/m^2{\cdot}hr$ for Cs80-Ac20 and $35.0kg\;H_2O/m^2{\cdot}hr$ for Cs70-Ac30. The result clearly indicated that moisture can be effectively and inexpensively removed from the wastes through use of the microwave drying process.
The purpose of this study was to evaluate the effects of different Hydraulic Retention Times (HRTs) on the contaminant removal efficiency using Aerobic Granular Sludge (AGS). A laboratory-scale experiment was performed using a sequencing batch reactor, and the Chemical Oxygen Demand (COD), nitrogen, orthophosphate removal efficiency, AGS/MLSS ratio, and precipitability in accordance with the HRT were evaluated. As a result, the COD removal efficiency was not significantly different with the reduction in HRT, and at a HRT of 6 h, the removal rate was slightly increased owing to the increase in organic loading rate. The nitrogen removal efficiency was improved by injection of influent division at a HRT of 6 h. As the HRT decreased, the MLSS and AGS tended to increase, and the sludge volume index finally decreased to 50 mL/g. In addition, the size of the AGS gradually increased to about 1.0 mm. Therefore, the control of HRT provides favorable conditions for the stable formation of AGS, and is expected to improve the contaminant removal efficiency with the selection of a proper operation strategy.
In this study, the effect on the stability of Aerobic Granular Sludge (AGS) with different Carbon/Nitrogen (C/N) ratios was investigated. The C/N ratios were controlled to 10.0, 7.5, 5.0, and 2.5 using the sequencing batch reactor, and the results showed that the removal efficiency of organic matter and total nitrogen decreased simultaneously with the decrease of C/N ratio. The removal efficiency of organic matter and total nitrogen at C/N ratio of 2.5 was 70.7% and 52.3% respectively. In addition, the AGS/mixed liquor suspended solids (MLSS) ratio showed a tendency to decrease from 85.7% to 73.7%, while the sludge volume index showed a tendency to increase from 82 mL/g to 102 mL/g as the C/N ratio decreased. At the same time, the apparent deviation of polysaccharide (PS) content in extracellular polymeric substances was observed, and polysaccharides/protein (PS/PN) ratio decreased from 0.62 to 0.31 as the C/N ratio decreased. Optical microscope observations showed that the reduction in C/N ratio caused the growth of filamentous bacteria and significantly affected the stability of AGS.
This study was performed to investigate applicabilities of sewage sludge and papermill sludge as carbon sources in biologically treating abandoned acidic mine drainage, and effects of limestone. In spite of ranging average 3.3 in influent pH, SRB(Sulfate Reducing Bacteria) was well grown. because effluent pH was maintained by alkalinity a little under for whole stages. TCODcr was high in effluent with washing out in early stage. but its concentration was low with passed time and did not cause the problem of secondary pollution. Removal rate of Mn was remarkably low, but in case of heavy metals such as Fe, the fixation trends showed high as the volume of ${SO_4}^2$ reduction increased. In case of mixing sewage sludge and papermill sludge, when their mixing ratio were 1 : 1 and 2 : 1 respectively, rate of ${SO_4}^2$ reduction and removal rate of heavy metals were high. The mixing ratio 1 : 1 was considered as the most appropriate, because degradability of swewage sludge under short time was higher than that of papermill sludge. As a result of investigating efficiencies of limestone and biological treatment, biological treatment excelled limestone in neutralization and removal rate of heavy metals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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