초록 ▼

본 연구에서는 열적산화공법(Thermal Oxidation, TO) 중 하나인 습식산화공법(Wet Air Oxidation, WAO)을 이용하여 수처리공정에서 발생하는 슬러지를 70% 이상(TS 기준) 저감시키고, 유기산과 같은 중간물질을 생성하여 기존 혐기성 소화조의 소화효율 증진을 도모하고자 연구를 수행하였다.
본 연구의 1차 년도는 Lab-scale 실험을 통하여 저임계 습식산화 조건에서 반응온도, 시간, 압력 및 산화제 주입량 등 반응인자에 따른 슬러지의 분해 및 유기산 등 중간물질의 생성특성을 조사하였다. 2차 년도에

본 연구에서는 열적산화공법(Thermal Oxidation, TO) 중 하나인 습식산화공법(Wet Air Oxidation, WAO)을 이용하여 수처리공정에서 발생하는 슬러지를 70% 이상(TS 기준) 저감시키고, 유기산과 같은 중간물질을 생성하여 기존 혐기성 소화조의 소화효율 증진을 도모하고자 연구를 수행하였다.
본 연구의 1차 년도는 Lab-scale 실험을 통하여 저임계 습식산화 조건에서 반응온도, 시간, 압력 및 산화제 주입량 등 반응인자에 따른 슬러지의 분해 및 유기산 등 중간물질의 생성특성을 조사하였다. 2차 년도에는 연속식 슬러지 습식산화 공정을 통해 최적의 설계인자를 도출하였으며, pilot plant(3 ㎥/일)를 설계 · 제작하였다. 3차 년도에는 pilot plant 운전을 통해 유입부하별 최적의 운전 조건을 도출하였으며, scale-up 설계인자 제시 및 경제성 평가를 실시하였다.
1. 습식산화공법의 최적 설계인자 도출
● 반응시간, 반응온도, 압력, 산화제 주입에 따른 슬러지 분해능 평가
● 유기산 생성수율 촉진을 위한 pH와 산화제의 영향
● 유기산 생성 최적 설계인자 도출
2. 연속식 실험을 통한 최적설계인자도출 및 Pilot plant 설계
● 연속식 습식산화반응조 설계 및 운전
● Pilot plant 설계 및 제작
3. Pilot plant 검증을 통한 슬러지 감량 효율 검증 및 유지관리방안 확립
● 유입 부하별 Pilot plant 운전 및 운전 실적 확보
● 개발공정과 대비공정과의 경제성 평가
● 최적 설계 기준 확보 및 scale-up 설계인자 제시

Abstract ▼

This study was done to reduce sludge generated at water treatment process by more than 70% (TS standard) by using Wet Air Oxidation(WAO) that is one of Thermal Oxidation (TO) and to plan the increase of efficient of existing anaerobic digester by creating intermediate such as organic acid.
In the

This study was done to reduce sludge generated at water treatment process by more than 70% (TS standard) by using Wet Air Oxidation(WAO) that is one of Thermal Oxidation (TO) and to plan the increase of efficient of existing anaerobic digester by creating intermediate such as organic acid.
In the 1st year of this study, we investigated the characteristics of creation of intermediate such as organic acid etc. and the dissolution of sludge by reaction factor such as reaction temperature, time, pressure, and the amount of injected oxidant etc. in low critical wet oxidation condition through Lab-scale experiment. In the 2nd year, the optimum design factor was elicited through continuous sludge wet oxidation process, and pilot plant(3 ㎥/day) was designed made. In the 3rd year, the optimum operation condition according to hydraulic loads was elicited through pilot plant operation, and scale-up design factor was suggested and economical efficiency was evaluated.
1. Elicitation of the optimum design factor of wet air oxidation process
● Evaluation of sludge dissolution capability according to reaction time, reaction temperature, pressure and injection of oxidant
● Influence of pH and oxidant to stimulate generation rate of organic acid
● Elicitation of the optimum design factor for organic acid generation
2. The optimum design factor elicitation and pilot plant design through continuous experiment
● Design and operation of continual wet oxidation reaction tank
● Design and production of pilot plant
3. Verification of sludge reduction efficiency and establishment of maintenance through pilot plant verification
● Operation of pilot plant according to hydraulic loads and security of operation achievement
● Evaluation of economical efficiency between development process and preparation process
● Security of the optimum design standard and scale-up design factor

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• Summary ...8
• Contents ...14
• 목차 ...17
• List of Tables ...19
• List of Figures ...21
• 제 1 장 서론...26
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성...27
• 1. 연구 배경 및 필요성...27
• 2. 연구목적...29
• 제 2 절 연구개발의 내용 및 범위...31
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...32
• 제 1 절 국내의 기술개발 현황...33
• 1. 하수 슬러지 처리 목적...33
• 2. 하수 슬러지 처리 방법...35
• 3. 각 국의 하수슬러지 발생 및 처리 현황...43
• 제 2 절 기술개발 내용 및 원리...59
• 1. 기술의 특징...59
• 2. 기술의 내용...62
• 3. 기술의 원리...64
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과...74
• 제 1 절 Lab-scale 운전 결과...75
• 1. Semi-batch 실험...75
• 2. 연속식 (Continuous) 실험...117
• 제 2 절 Pilot plant 설계...129
• 1. Pilot plant 장치 및 세부사양...129
• 2. Pilot plant 설계...135
• 3. 각 공정 및 Pilot plant 현장 사진...150
• 제 3 절 Pilot plant 운전 결과...156
• 1. HRT 변화에 따른 고농도 슬러지의 TS 감량...156
• 2. 12hr 모니터링 운전 결과...158
• 3. 발생부산물의 생성특성 및 재활용성 평가...164
• 4. 연속 운전 결과...166
• 제 4 절 연속식 시스템의 물질수지 및 에너지수지...172
• 1. 물질수지(Mass balance)...172
• 2. 에너지수지(Energy balance)...173
• 제 5 절 열적산화공법의 경제성 평가...175
• 1. 연구내용 및 방법...175
• 2. 연구 결과...176
• 3. LCC기법을 이용한 경제성 분석...180
• 4. 슬러지 처리.처분에 따른 경제성 분석...181
• 5. 비용.편익 분석...181
• 6. 민감도 분석...183
• 제 6 절 유지관리방안...185
• 제 7 절 시범사업 Scale-up 설계...188
• 1. 설계 개요...188
• 2. 시범사업 시설의 설계 LAY-OUT 및 P & ID...191
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...193
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도...194
• 1. 연구목표 및 내용...194
• 2. 연구목표 및 내용 달성도 평가...194
• 3. 연구실적...196
• 제 2 절 대외기여도...197
• 1. 기술적 측면...197
• 2. 경제.산업적 측면...197
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...198
• 제 1 절 추가연구 필요성...199
• 제 2 절 기술이전 및 기업화 추진 방안...199
• 1. 기술이전 및 연구결과 활용계획...199
• 참고문헌...200
• 부록...205
• - 시험성적서...20
• - 경제성검토...216