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본 연구에서는 생물학적 고효율 전환기술 및 분리막을 결합한 복합 고도 수처리 및 재이용 기술을 개발하여 궁극적으로 산업폐수의 무배출 및 공정내 재이용을 위한 관리기술을 개발하고자 하였다. 본 단계에서는 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
1) 고활성 미생물의 탐색 및 세포외 효소에 의한 섬유산업 폐수의 효율적인 처리기술 개발
2) 고정화기술을 적용한 섬유가공 폐수의 처리기술 개발
3) 효소생산을 위한 최적화 기술 개발
4) 최적 생물학적 처리 공정 기술 개발
5) NF 및 RO 고분자막에 의한 염료용액의 막분

본 연구에서는 생물학적 고효율 전환기술 및 분리막을 결합한 복합 고도 수처리 및 재이용 기술을 개발하여 궁극적으로 산업폐수의 무배출 및 공정내 재이용을 위한 관리기술을 개발하고자 하였다. 본 단계에서는 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
1) 고활성 미생물의 탐색 및 세포외 효소에 의한 섬유산업 폐수의 효율적인 처리기술 개발
2) 고정화기술을 적용한 섬유가공 폐수의 처리기술 개발
3) 효소생산을 위한 최적화 기술 개발
4) 최적 생물학적 처리 공정 기술 개발
5) NF 및 RO 고분자막에 의한 염료용액의 막분리 기술 개발
6) NF 및 RO 복합공정에 의한 염료합성공정폐액의 처리 및 재이용 기술 개발
7) 효소 생물반응 및 막분리의 결합공정에 의한 염료폐수의 고도처리 및 용수재이용 기술 개발
8) 세라믹막분리공정에 의한 염료폐수의 막분리 기술 개발
9) 화학응집 및 펜톤산화 결합공정에 의한 염료폐수의 고도산화처리기술 개발
10) 광촉매산화반응에 의한 염료폐수의 고도산화처리기술 개발

목차 Contents

• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1절 연구개발의 개요 ... 3
• 2절 연구개발의 필요성 ... 4
• 1. 기술적 측면 ... 4
• 2. 경제$\cdot$산업적 측면 ... 4
• 3. 사회$\cdot$문화적 측면 ... 5
• 3절 연구개발 목표 및 내용 ... 8
• 1. 연구개발의 최종 목표 ... 8
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 1절 국내$\cdot$외 타 연구기관의 연구개발 실적 ... 12
• 1. 생물학적 처리기술 ... 12
• 2. 막분리 기술 ... 13
• 3. 공정폐수의 재이용 및 무배출 관리기술 ... 13
• 2절 개발기술의 수준 ... 16
• 1. 개발 당시 기술상태의 취약성 ... 16
• 2. 개발기술의 수준과 전망 ... 16
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 17
• 1절 고활성 미생물의 탐색 및 섬유산업 폐수의 효율적인 처리 ... 17
• 1. 염료 색도 분해능이 우수한 고활성 미생물 탐색 ... 17
• 2. 고활성 미생물에 의한 염료에 색도제거 ... 23
• 3. 고활성미생물(곰팡이)에 의한 색도제거와 일반 활성슬러지에 의한 색도제거 비교 ... 82
• 4. 결론 ... 84
• 2절 고정화 기술을 적용한 섬유가공 폐수의 처리 ... 85
• 1. Na-alginate와 celite bead를 이용한 고정화 방법 확립 ... 85
• 2. 고정화 배양과 현탁 배양에서의 폐수처리능 비교 연구 ... 106
• 3. 결론 ... 120
• 3절 고활성 미생물 조합 및 효소작용에 의한 섬유산업폐수 재활용 방안 마련 ... 121
• 1. 미생물에 의한 색도제거 메카니즘 ... 121
• 2. 혼합 고활성 균주에 의한 염료의 색도제거 ... 124
• 3. 결론 ... 130
• 4절 염료 분해율과 효소 고생산성을 위한 배지최적화 ... 131
• 1. 곰팡이 (fungi) ... 131
• 2. 세균 (bacteria) ... 151
• 3. 결론 ... 157
• 5절 산소 공급의 유무에 따른 반응 특성 ... 158
• 1. 산소전달의 정의 및 중요성 ... 158
• 2. 산소농도에 따른 염료의 색도제거특성 ... 160
• 3. 산소전달계수의 측정 ... 167
• 4. 결론 ... 171
• 6절 최적 생물학적 처리 공정 연구 ... 172
• 1. 곰팡이 (fungi) ... 172
• 2. 미생물 (bacteria) ... 176
• 3. 결론 ... 182
• 7절 NF 및 RO 고분자막에 의한 염료용액의 막분리 ... 183
• 1. 이론 ... 183
• 2. 연구 내용 및 방법 ... 189
• 3. 연구 결과 ... 194
• 4. 결론 ... 215
• 8절 NF 및 RO 복합공정에 의한 염료합성공정폐액의 처리 및 재이용 연구 ... 216
• 1. 반응성염료의 제조공정과 염료폐수 처리 ... 216
• 2. 실험방법 및 재료 ... 218
• 3. 실험결과 ... 222
• 4. 결론 ... 230
• 9절 효소 생물반응 및 막분리의 결합공정에 의한 염료폐수의 고도처리 및 용수재이용 연구 ... 231
• 10절 세라믹 분리막 공정에 의한 염료폐수의 막분리 ... 235
• 1. 이론 ... 235
• 2. 연구 내용 및 방법 ... 238
• 3. 연구결과 ... 241
• 11절 화학응집 및 펜톤산화 결합공정에 의한 염료폐수의 고도산화처리 ... 245
• 1. 개요 ... 245
• 2. 이론 ... 247
• 3. 실험 내용 및 방법 ... 253
• 4. 결과 및 토의 ... 255
• 5. 결론 ... 270
• 12절 광촉매산화반응에 의한 염료폐수의 고도 산화처리 ... 271
• 1. 이론 ... 271
• 2. 연구내용 및 방법 ... 272
• 3. 결과 ... 275
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 277
• 1절 연구개발목표 달성도 ... 277
• 1. 고활성 균주 및 효소의 확보 ... 277
• 2. 고정화기술의 확보 ... 277
• 3. 최적 분리막 시스템 구축 ... 277
• 4. 단위공정 배출폐수에 대한 운전 ... 278
• 5. 고활성 미생물 조합 및 효소에 의한 처리효율 향상 ... 278
• 6. 산소농도에 따른 처리효율 향상 및 산소전달율 해석 ... 278
• 7. 최적생물학적 처리 공정 연구 ... 279
• 8. 생물 및 분리막 기술을 결합한 공장내 폐수 처리 및 용수 재활용 공정 확립 ... 279
• 2절 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 281
• 1. 염료 분해와 효소 고생산성을 위한 최적화 (3장 4절) ... 281
• 2. 세라믹막분리 공정에 의한 염료폐수의 막분리 (3장 10절) ... 281
• 3. 화학응집 및 펜톤산화 결합공정에 의한 염료폐수의 고도산화처리 (3장 11절) ... 281
• 4. 광촉매산화반응에 의한 염료폐수의 고도산화처리 (3장 12절) ... 281
• 3절 관련분야 기술발전에의 기여도 ... 282
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 300
• 1. 단위공장내 산업폐수 재이용 및 무배출 공정 확립 ... 301
• 2. 생태산업단지(EIP: Eco Industrial Park) 구축을 위한 단위기술로서의 활용 ... 301
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외학술기술 정보 ... 302
• 1절 고할성 미생물에 의한 섬유산업폐수의 효율적인 처리 ... 302
• 2절 세포의 효소에 의한 섬유산업폐수의 효율적인 처리 ... 305
• 1. 곰팡이에 의한 염료탈색 ... 306
• 2. 효소에 의한 염료탈색 ... 307
• 3. 지속적인 효소처리 ... 308
• 3절 고정화 기술을 적용한 섬유가공 폐수의 처리 ... 309
• 4절 막분리 기술에 의한 염료합성공정폐액의 처리 및 재이용 연구 ... 310
• 5절 효소 생물반응 및 막분리의 결합공정에 의한 염료폐수의 고도처리 및 요수재이용 연구 ... 311
• 6절 세라믹 분리막 공정에 의한 염료폐수의 막분리 ... 312
• 7절 광촉매산화반응에 의한 염료폐수의 고도 산화처리 ... 314
• 제7장 참고문헌 ... 315
• [첨부1] 연구결과 활용계획서 ... 326
• [첨부2] 기술 요약서 ... 336