년도

2008

분야

환경정책연구

연구과제명

대덕연구단지 오폐수의 에너지절약형 중수화처리 핵심기술개발

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책임자/기관

최명재 박사/한국화학연구원

연구기간

08.3~09.2

참여 연구원수

2 명

연구사업비

65만원

연구목적

1. 연구의 목적 :
대덕연구단지에서 발생하는 오폐수를 처리하여 중수로 전환시키는 에너지절약형 핵심처리기술을 개발한다.
- 목표중수수질: 대장균수(불검출), 탁도(2NTU이하), PH(5.8-8.5), 색도(20도이하), COD(20ppm이하)
2. 연구의 필요성 :
- 금강수변지역에 수질오염 총량관리제가 시행될 예정이며 수질환경보전법 시행규칙에 따른 오염물질 배출허용기준은 계속 강화되고 있으나 현재의 국내 하수처리 기술 수준은 미국, 유럽의 산업기술수준에 비해 비교적 낮은 상황이기 때문에, 국외 선진기술과 대등한 수준으로 높일 수 있는 기술개발이 절실하다.
- 특히, 일반 처리기술로 처리하기 어려운 대덕연구단지에서 발생하는 고농도의 오폐수를 처리하여 중수로서 재활용하기 위해서는 산화반응메커니즘을 적용한 난분해성 하폐수처리기술, 고효율 산기관개발, 유해세균 제어기술 등의 중수핵심기술 개발이 필요하다.

주요내용

1. 에너지절약형 폭기시스템 개발
일반적으로 사용되고 있는 표면폭기기는 산소-폐수간의 접촉시간이 짧아 산화효율이 낮아 폐수처리에 전력비가 과다하게 소요되는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 한국화학연구원에서 수년간 연구를 통하여 개발한 고효율 원뿔형산기관과 유동상담체를 적용하여 기존 표면산기조보다 에너지를 20% 이상 절약할 수 있는 에너지절약형 고효율 폭기시스템을 개발할 계획이다.
고효율 원뿔형 산기관은 superoxide radical을 생성하기 위해 필요한 산소의 전달속도를 증가시킬 뿐 만 아니라 생성된 생물막의 탈리 및 역세척을 용이하게 해 준다. 유동상여재는 표면적이 크고 미생물 부착 및 공기투과가 쉬운 구조로서 표면에 생물막이 용이하게 형성되며 처리조 내부로 공기를 주입하면 처리조 내에서 부상, 교반되어 유기물 및 영양염류 등을 처리하게 된다.
미생물을 고농도로 유지할 수 있어 처리조 부피를 작게 할 뿐만 아니라 고정상에서 일어나는 막힘현상이 없고 활성슬러지 공법에서 일어나는 슬러지 팽화현상이 없는 특징을 가지고 있다. 또한 처리설비의 신설 없이 기존의 시스템을 충분히 이용할 수 있어 높은 경제성이 있으며 필요한 부지도 작고 유기물 및 영양염류(질소․인) 처리 면에서 모두 뛰어난 효율을 나타낸다.

2. 유동화 광촉매 산화공정개발
한국화학연구원에서 수행한 수년간의 연구결과를 활용하여 타 수처리 공법과는 달리 수중속의 오염물질을 직접 분해 처리하여 2차 오염물질인 슬러지를 발생시키지 않는 유동화 광촉매 산화반응을 연구하려 한다. 특히, 기존의 분말형태의 TiO2 광촉매를 사용하는 산화반응에서 문제시 되었던 고가의 광촉매 분리 및 회수 공정을 해결하기 위하여 물과 비슷한 밀도 1.0-2.0 g/cm3 의 담체를 이용하려 하며, 코팅된 담체의 반응효율을 극대화하고 자외선 lamp에 부착된 scale을 제거하기 위하여 기포와 액상의 유체역학적인 흐름으로 유동화시키는 광화학반응 수질오염방지기술을 도입할 계획이다. 본 연구에 수반되는 광촉매 산화반응 메커니즘을 다음 그림에 나타내었다.

3. 바이오필터기술 개발
역세가 용이하고 영구적으로 사용이 가능한 바이오칩 여과장치를 적용하며 필터조에 사용되는 필터로는 비중이 물보다 낮은 바이오칩필터를 사용할 계획이다.

4. 방류수 살균처리공정개발
유동상 자외선 살균장치를 도입하여 배출수 중에 잔류하는 대장균 등의 유해세균을 살균할 계획이다. 자외선 살균처리기술개발은 관련기술을 확보하고 있는 기업체 등과 협력하여 수행할 계획이다.

연구결과 활용

1. 대전천 생태하천 복원시 청계천 적용사례처럼 원촌동 하수종말처리장 방류수를 중수화처리하여 대전천등 하천 상류에 방류가능.
2. 호수 녹조, 해상 적조 제거를 위한 바이오칩 필터와 유동상 광촉매/UV살균장치 제공
3. 환경설비․관리의 전문화 및 고용창출 효과
4. 각종 중소규모폐수처리장 사업장에 편리성(자동화 가능), 경제성(기존제품가격보다 60%의 중저가에 적용 가능성)이 개선된 신규 하폐수처리시스템 제공.