초록 ▼

본 기술개발과제는 염색폐수 색도제거 및 산업폐수고도처리를 위한 통합 IAOP (Intergrated Advanced Oxidation Process)로서 화학응집처리의 대체 공정 기능성 촉매 제조 및 촉매산화수 공정 개발, 전기산화공정 개발, Ferrioxalate/photo-Fenton 산화 공정 개발, Ferrioxalate/photo-Fenton 산화공정과 연계된 혼합광촉매 공정개발을 목표로 연구개발과제를 수행하였다.
촉매산화수공정 개발과 전기산화공정개발은 화학응집처리의 대체공정으로서 활성슬러지공정 과의 연계처리를 통한

본 기술개발과제는 염색폐수 색도제거 및 산업폐수고도처리를 위한 통합 IAOP (Intergrated Advanced Oxidation Process)로서 화학응집처리의 대체 공정 기능성 촉매 제조 및 촉매산화수 공정 개발, 전기산화공정 개발, Ferrioxalate/photo-Fenton 산화 공정 개발, Ferrioxalate/photo-Fenton 산화공정과 연계된 혼합광촉매 공정개발을 목표로 연구개발과제를 수행하였다.
촉매산화수공정 개발과 전기산화공정개발은 화학응집처리의 대체공정으로서 활성슬러지공정 과의 연계처리를 통한 고효율, 저비용의 새로운 염색 폐수처리 시스템을 구축 목표로 하였다.
전처리 공정으로써 Ferrioxalate/photo-Fenton 산화 공정과 연계된 혼합광촉매 공정개발은 현장폐수 적용을 위한 폐수처리 공정시스템을 구축하였다.
그 외 나노광촉매 박막 제조기술을 응용한 광촉매 고정화기술을 통하여 VOCs의 대표적인 대기오염물질을 제거하는 공정시스템을 구축하였다
□ 1차 년도
1. 기능성 촉매 제조 및 촉매산화수 공정 개발
염색가공업종별 발생 폐수 및 종합염색폐수에 대한 촉매산화수 반응실험을 실시하여 촉매산화반응 특성을 고찰하였고, 이를 근거로 촉매 필요량, 촉매배합비, NaOCl 농도, HRT, pH 등 최적 반응조건을 확립하고자 하였다.
2. 전기산화 공정 개발
Small scale pilot 전기산화 공정 시스템을 통하여 현장 염색가공 공정별로 배출되는 염색폐수에 대한 적용성을 평가하였고, pilot 전기산화 공정시스템 운전에 따른 전극의 수명, 처리효율의 안정성 평가 하였다.
3. 나노입자 혼합 광촉매 제조 및 광촉매 산화 공정 시스템 개발
나노 입자 혼합광촉매 개발을 위하여 여러 전이금속을 첨가된 고효율 광촉매를 제조하였고, 이들 광촉매에 대한 광활성도를 평가를 위하여 회분식 반응장치와 small scale pilot를 통하여 염료별, 광산화 반응인자별로 광활성 평가를 하였다.
□ 2차 년도
1. 촉매산화수 공정 개발
촉매산화수공정과 활성슬러지 공정으로 이루어진 $20m^3/day$ 규모 pilot plant를 이용하여 운전인자 변화에 따른 장기간의 염색폐수처리 실험을 실시하였으며, 그 처리 결과를 비교 분석하여 pilot plant의 염색폐수처리 효율 향상을 위한 방안들을 제시하고자 하였다.
2. 전기산화 공정 개발
전기산화 공정 시스템의 현장 적용성 평가를 위하여 폐수발생원의 단위 공정별로 염색폐수와 도축폐수에 대한 $5m^3/day$ 규모 pilot plant 운전으로 처리효율을 평가하였고 전기산화공정과 활성슬러지 공정을 연계하여 처리효율과 경제성을 평가하였다.
3. 혼합 광촉매 고정화 및 광촉매 산화 공정 시스템 개발
여러 전이금속이 첨가된 혼합광촉매와 다공성 실리카겔에 담지된 광촉매에 대한 고정화를 와 광활성 평가와 현장적용을 위한 Scale up 대비 광활성에 영향을 주는 인자를 분석하였고, 광촉매 산화 공정의 전처리 공정으로 Ferrioxalate 광촉매 반응의 최적 조건도출 하여 여러 현장 염색폐수에 대하여 10m^3/day$ 규모 pilot plant 운전 및 최적화하였다.그리고 Ferrioxalate 광촉매 산화공정과 연계된 혼합광촉매 산화공정을 구축하여 1$10m^3/day$ 규모 pilot plant 운전을 현장 폐수를 대상으로 광활성도를 평가하였다.
□ 3차 년도
1. 촉매산화수 공정의 $20m^3/day$ 규모 pilot plant 운전
국산화된 촉매를 이용하여 $20m^3/day$ 규모 pilot plant를 장기간 운영하였으며, 이를 기초로 시스템의 운전인자를 최적화 하였다. 촉매산화수공정과 활성슬러지공정으로 이루어진 통합 염색폐수처리시스템의 처리효율과 경제성을 기존 염색폐수처리 시스템과 비교 평가하였으며, 개발된 시스템의 현장 적용방안을 제시하였다.
2. 혼합 광촉매 고정화 및 광촉매 산화 공정 시스템 개발
Ferrioxalate 광촉매 산화공정과 연계된 혼합광촉매 산화공정에 대한 현장 적용성을 평가하기위하여 현장 염색폐수를 대상으로 $10m^3/day$ 규모 pilot plant 장기간 운전을 통하여 현장 폐수를 대상으로 광활성도를 평가하였다.
3. $TiO_2$와 TiO-N 광촉매의 박막필름 제조 및 환경 분야 적용성 평가 스퍼터링법으로 제조된 $TiO_2$와 TiO-N 광촉매의 박막필름을 환경분야에 적용하기 위하여 수질분야와 대기분야로 나누어 광활성 평가하였다. 그리고 대표적인 VOCs 대기오염물질을 대상으로 광활성도를 평가하였다.

Abstract ▼

Conventional dyeing wastewater treatment system has its limit in treatment efficiency and can not actively cope with stringent environmental regulations. It is expected that the environmental costs of dyeing industries would be much increased by additional facilities for better efficiency, banning o

Conventional dyeing wastewater treatment system has its limit in treatment efficiency and can not actively cope with stringent environmental regulations. It is expected that the environmental costs of dyeing industries would be much increased by additional facilities for better efficiency, banning on ocean dumping of sludge, and strengthened regulations of landfill. Therefore, it is of importance to develop new processes with better treatment efficiency and lower operating cost.
In this research, it was aimed to develop IAOP(Integrated Advanced Oxidation Processes). These are Catalytic Oxidation-Water Process, Electro-Oxidation Process, Ferrioxalate/Photo-Fenton Process, and mixed Photocatalytic Oxidation Process.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...4
• 요약문...5
• SUMMARY...12
• CONTENTS...14
• 목차...17
• 제1장 서 론...20
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성...20
• 제2절 연구개발의 범위...23
• 제2장 국내외 기술개발 현황...27
• 제1절 염색폐수의 특성...27
• 1. 염색폐수의 특성...27
• 2. 제조공정별 폐수의 특성...27
• 3. 염색가공 공정...33
• 제2절 대구염색산업단지 공동폐수처리 현황...38
• 1. 일반현황...38
• 2. 폐수처리 현황...38
• 제3절 국내.외 염색폐수처리기술 현황...46
• 1. 전기화학적 산화/환원을 이용한 염색폐수처리...47
• 2. 전자빔을 이용한 염색폐수처리...51
• 3. Fenton 산화를 이용한 염색폐수처리...52
• 4. 초음파를 적용한 Fenton 산화공정...53
• 5. AOP산화법을 이용한 폐수처리...53
• 6. Ferrioxalate/Photo-Fenton 산화반응...56
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...59
• 제1절 기능성 촉매를 이용한 촉매산화수공정개발...59
• 1. 촉매산화수공정개발 배경...59
• 2. 촉매...61
• 3. 실험 재료 및 장치...69
• 4. 연구개발수행 내용 및 결과...97
• 5. 결 론...202
• 제2절 전기산화에 의한 폐수처리 공정 개발...205
• 1. 전기산화 공정개발 배경...205
• 2. 전기산화반응의 기본 이론...206
• 3. Pilot 운전 방법 및 조건...208
• 4. 전기산화 공정 개발 내용 및 결과...212
• 5. 경제성 평가...235
• 6. 결 론...237
• 제3절 Ferrioxalate/Photo-Fenton 산화반응 공정개발...238
• 1. Ferrioxalate/Photo-Fenton 산화반응 공정개발 배경...238
• 2. Ferrioxalate 광촉매반응의 기본 이론...239
• 3. Ferrioxalate 촉매 제조...246
• 4. Ferrioxalate/Photo-Fenton 산화반응 공정개발...248
• 5. 결 론...292
• 제4절 산업폐수처리를 위한 혼합광촉매 공정 개발...293
• 1. 혼합광촉매 공정개발의 배경...293
• 2. TiO2광촉매의 기본 이론...293
• 3. TiO2 및 혼합광촉매의 제조...298
• 4. 혼합광촉매의 고정화 기술...328
• 5. 수처리 공정 시스템 개발...345
• 6. 경제성 평가...384
• 7. 결론...386
• 제5절 광촉매 박막을 이용한 대기오염물질 처리 공정 시스템 개발...388
• 1. 반응장치 및 실험...388
• 2. 톨루엔 분해 연구...393
• 3. 1.2-디클로로벤젠 분해연구...407
• 4. 클로로벤젠 분해연구...412
• 5. 스티렌 분해연구...416
• 6. 오염물질에 따른 TiO2박막의 분해 효율 비교...420
• 7. 경제성 평가...422
• 8. 결 론...423
• 제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도...424
• 제1절 연구개발 목표 달성도...424
• 1. 기능성 촉매를 이용한 염색폐수의 색도 제거 기술 개발...427
• 2. 전기산화 공정 개발...428
• 3. Ferrioxalate/photo-Fenton 산화공정과 연계한 광촉매 산화공정 개발...429
• 제2절 연구개발에 대한 대외기여도...430
• 제5장 연구결과의 활용계획...434
• 제1절 추가연구의 필요성...434
• 제2절 연구개발결과의 활용계획...435
• 제3절 타 연구에의 응용...436
• 제6장 참고문헌...437