초록 ▼

▷ 광 반응기내의 저압 UV lamp에 대해 과산화수소 actinometry 방법을 이용하여 UV 강도와 유효투과거리를 평가하였다. 저압 UV시스템인 경우, 1L 반응기에서 8.5watt/L, 20L 반응기에서 2.4watt/L의 강도가 측정되었고 각각 65%, 31%의 전기에너지 효율을 나타내었다. 또한 이들 반응기의 유효투과거리는 1L반응기에서 3.9cm, 20L반응기에서 12.3cm로 산출되었고, 이러한 평가법을 이용하여 광반응기의

▷ 광 반응기내의 저압 UV lamp에 대해 과산화수소 actinometry 방법을 이용하여 UV 강도와 유효투과거리를 평가하였다. 저압 UV시스템인 경우, 1L 반응기에서 8.5watt/L, 20L 반응기에서 2.4watt/L의 강도가 측정되었고 각각 65%, 31%의 전기에너지 효율을 나타내었다. 또한 이들 반응기의 유효투과거리는 1L반응기에서 3.9cm, 20L반응기에서 12.3cm로 산출되었고, 이러한 평가법을 이용하여 광반응기의 UV시스템을 설계할 수 있었다. 중압UV은 넓은 파장대에 분포하므로 특정파장에서의 강도 측정이 불가능하므로 전체 파장에서의 과산화수소 분해속도를 측정하여 저압 UV 시스템과 비교하였다. 과수/UV 공정을 이용한 유기물 제거 실험에서 사염화탄소는 중압 UV에서 UV만으로 20분에 약 90%가 제거되었고, 과산화수소 첨가시 과산화수소에 의한 photon shielding 효과로 제거효율이 저조하였다. 2,4-DCP의 경우 저압 및 중압 UV lamp에 상관없이 제거가 잘 되었으나, 저압시스템을 이용할 경우 단위 에너지당 처리효율이 중압시스템에 비해 약 3.6배 높은 것으로 평가되었다. 오존/UV 공정의 평가를 위하여 광 반응기와 spectrophotometer로 구성된 연속식 오존농도 측정시스템을 구성하였고, 특히 오존의 직접 광분해속도를 이용한 오존 actinometry방법을 새롭게 개발하였다. 오존/UV 시스템에서 투입된 전기에너지당 오존 분해효율을 계산하면 중압UV보다 저압UV이 약 7-24배만큼 더 경제적이었다. 2,4-DCP는 오존/UV 공정에서는 UV에 의한 영향보다는 오존의 주입농도에 따라 처리효율이 증가하는 결과를 나타내었다. 과수/UV 공정의 kinetic model를 정립하여 simulation program을 개발하였으며, 대상 유기물의 처리조건별 처리효율을 예측할 수 있었다. 2,4-DCP에 대하여 실험결과와 simulation 결과를 비교한 결과, 반응의 진행에 따라 생성되는 부산물에 의한 UV shielding effect로 인하여 실험결과와 simulation 결과간의 deviation이 증가하는 경향을 보였다. 제지폐수, 염색폐수, 매립지 침출수 등에 적용하면서 처리효율 및 경제성을 분석하였다. 제지폐수인 경우, 과수/UV공정, 전기산화공정 및 펜톤공정을 적용하였는데 처리효율이 약 60%미만에서는 펜톤이 경제적, 약 70%이상에서는 과수/UV가 경제적임을 알 수 있었다. ▷ 염색폐수인 경우, 높은 색도로 인한 UV 투과저해로 과수/UV공정의 처리효율은 약 20% 이내로 저조하였고, 오존/UV인 경우 약 50-60%의 유기물 제거를 가능하였으며 색도 제거에도 효과적임을 알 수 있었다. 매립지 침출수인 경우, 기존의 펜톤 공정은 약품의 과량투입시 약 60%의 제거율을 나타내었고, 오존/UV를 이용한 침출수 처리시 약 40%의 저조한 처리효율와 높은 운전비가 소요되었다. 또한, H제지 S공장의 방류수 고도처리를 위하여 기존의 물리적, 생물학적 폐수처리 공정과의 연계성과 경제성을 고려하면서 과수/UV 및 펜톤 공정을 설계하였다.

목차 Contents

• 제1장 서론...19
• 제2장 국내외 기술개발 현황...21
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과...25
• 제1절 이론적 배경...25
• 1. 산화제의 특성 빛 이용...25
• 2. 고급산화의 산화 mechanism...30
• 제2절 실험조건 및 방법...51
• 제3절 실험결과 및 고찰...64
• 1. 고급산화공정의 설계기술 개요...64
• 2. 과수/UV공정...64
• 가. 물리적 설계인자 측정 및 산출...64
• 나. $CCl_4$의 과수/UV 실험...74
• 다. 2,4DCP(Dichlorophenol)의 과수/UV실험...81
• 라. Benzene의 과수/UV 실험...93
• 3. 오존/UV 공정...100
• 가. 오존/UV 공정 평가...100
• 나. 2,4-DCP의 오존/UV 실험...108
• 다. Benzene의 오존/UV 실험...117
• 라. Photocatalyst 적용 실험...117
• 4. 과수/UV의 kinetic modeling 및 simulation program 개발...126
• 가. 과수/UV 의 kinetic model...126
• 나. Kinetic simulation program 개발...133
• 다. 실험결과와 program 결과 비교...136
• 5. 고급산화 pilot reactor 설계 및 제작...139
• 6. 산업폐수의 고급산화공정 적용 실험...139
• 가. 제지폐수 발생원인 폐수 분석...139
• 나. 과수/UV 공정에 의한 제지폐수 방류수의 처리실험...139
• 다. 전기산화에 의한 제지폐수 방류수의 처리실험...144
• 라. 펜톤산화에 의한 제지폐수 방류수의 처리실험...148
• 마. 고급산화공정을 이용한 염색폐수 처리실험...148
• 바. 펜톤공정을 이용한 매립지 침출수 처리실험...151
• 사. 고급산화공정을 이용한 매립지 침출수 처리실험...158
• 7. 제지 폐수 방류수의 고도처리를 위한 고급산화공정별 경제성 비교...158
• 8. 제지 폐수 고도산화처리 공정 설계...167
• 제4장 연구개발 목표달성도 및 대외 기여도...171
• 제1절 연도별 연구목표 및 연구개발 목표달성...171
• 제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도...173
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...178
• 제1절 향후 연구방향...178
• 제2절 타 연구에의 응용...180
• 제6장 참고문헌...183