초록 ▼

1. 최종목표
마이크로버블 오존기포 발생 장치를 이용한 난분해성 유기물 분해 및 병원성 미생물 소독 동시처리 폐수처리 시스템 개발
2. 개발내용 및 결과
■ 특수 제작된 기액 혼합용 micromixing pump와 line mixer에 side stream 형태로 물시료를 직접 유입 통과시킴으로 오존버블의 사이즈를 13 μm까지 소형화시킬 수 있었으며, 이로 인하여 기액 접촉시간의 증대와 산화력 지속시간이 연장되는 효과가 3배 이상 향상되었음.
■ COD 제거
? 복합 처리시 : 오존 단독, 오존/UV,

1. 최종목표
마이크로버블 오존기포 발생 장치를 이용한 난분해성 유기물 분해 및 병원성 미생물 소독 동시처리 폐수처리 시스템 개발
2. 개발내용 및 결과
■ 특수 제작된 기액 혼합용 micromixing pump와 line mixer에 side stream 형태로 물시료를 직접 유입 통과시킴으로 오존버블의 사이즈를 13 μm까지 소형화시킬 수 있었으며, 이로 인하여 기액 접촉시간의 증대와 산화력 지속시간이 연장되는 효과가 3배 이상 향상되었음.
■ COD 제거
? 복합 처리시 : 오존 단독, 오존/UV, 오존/$H_{2}O_{2}$ 는 COD 제거율에 큰 차이가 없으며, 오존/UV/$H_{2}O_{2}$ 복합 처리하는 경우에 제거율 상승
? 단계적 처리시 : 1차로 오존을 충분히 용존 포화시킨 후, 오존공급을 차단하고 2차로 UV/H2O2를 적용하면 라디칼 생성율을 향상시키고 이를 이용하여 COD를 100% 가까이 제거하는 것이 가능
■ 색도 제거 : 오존 단독처리 만으로도 우수한 색도 제거율을 얻었으며 UV나 $H_{2}O_{2}$의 기여도는 크지 않음.
■ 항생물질 분해 : 항생제 분해속도는 $O_{3}$ 단독 < $O_{3}$/UV $\leq$ $O_{3}$/UV/$H_{2}O_{2}$ 의 순이며 $O_{3}$/UV/$H_{2}O_{2}$ 조합이O3/UV에 비해 크게 우월하지 않으므로 항생제 분해를 위한 AOP 조합으로는 $O_{3}$/UV 의 조합이 가장 적합함.
■ 미생물 소독능 : 오존 단독으로는 폐수 중의 미생물 소독효과는 크지 않았으며 UV가 포함되어야 원활한 미생물 사멸효과를 기대할 수 있음.
■ 오존 기반 AOP는 보통 악취제거 및 색도 제거 등의 용도로는 효과적이나 하폐수 중 COD 제거에는 제거율이 높지 않고 동력비가 많이 소요되어 성공적인 적용사례가 많지 않았다. 본 사업에서는 마이크로 오존 기포의 이용, 오존 포화 단계와 UV/$H_{2}O_{2}$ 단계를 시간적으로 분리한 단계적 AOP 적용 전략에 의하여 오존 발생시간을 최소화하여 동력비 및 약품비를 저감하면서, 효율적으로 라디칼 산화제에 의한 분해를 수행함으로써 항생물질을 포함하는 난분해성 COD 제거를 성공적으로 달성하였다. 또한 AOP 적용과 아울러 항생제 내성세균을 비롯한 미생물 소독능을 확보하여 “오존/UV 기반 AOP + 소독”의 통합 공정이 가능하게 되었다.
3. 사업성과
? 기술적 성과
■ 마이크론 사이즈 오존기포 발생 및 오존수 제조장치 개발 및 설계기술 확보
■ 오존 용해도 증대 및 체류접촉시간 연장을 통한 산화 분해 효율 향상
■ 생물학적 처리시설에서 분해되지 않는 잔류 항생물질과 같은 난분해성 유기물 분해 공정기술 확보
■ 유기물 분해와 미생물 소독의 동시 실현
? 경제적 성과
■ 고효율 미세오존 버블 발생장치, 오존+UV AOP/소독 복합공정시스템 기술 국산화
■ AOP/소독 복합 공정시스템 기술을 내세운 국내 및 해외 하폐수 처리 시장 진출
■ 현 사업에서는 하폐수처리 기술을 목표로 개발하였지만 운용방식 변화를 통하여 악취 또는 유지분해를 포함한 다음 분야로 적용범위 확대 가능 일반 하수종말처리장, 축산폐수 연계처리 하수처리시설, 개별 및 집단 축산농가 처리시설 음식물 침출수의 전처리 시설 및 병원성세균제거 시설 활용, 염색폐수 등 색도처리장치 활용, 호소수 수질개선장치 활용, 슬러지 저감, 매립지 침출수 처리장치로 활용, 위해 환경시설 병원성 세균 처리시설로 활용
? 사회적 성과
이 사업을 위하여 한경대학교와 명지대학교에 4인의 대학원생(석사과정)을 진학시킬 수 있었으며, 프로젝트 수행을 통하여 오존/UV AOP 분야의 실무적 전문 인력으로 양성되었음.
4. 향후추진계획
■ 실증화 사업 추진
본 과제에서 개발 도출된 공정시스템을 현장에 설치하여 장시간 처리운전 실증화 사업 추진.
■ 적용할 사업분야의 다각화
앞에 언급한 활용분야 중 가장 사업가능성이 높은 축산폐수 처리시설(공동처리시설 포함), 중수도 및 용수재활용 분야, 호소수 수질개선장치 활용, 음식물 침출수 처리 등의 분야에 적용범위 확대
■ 결과의 홍보
얻어진 결과 및 공정시스템의 개념(특히, 마이크로 오존 버블의 이용, 오존 포화 단계와 UV 단계를 시간적으로 분리한 단계적 AOP 적용 전략 부분)은 독창성과 신규성이 있으므로 환경기술전람회, 전문 학술대회와 학술지에 발표 및 전시함으로써 지속적인 개발성과 홍보

목차 Contents

• 사업비 사용실적 보고서...1
• I. 총괄현황...1
• II. 과제개발비 집행내역...1
• 개발결과의견서...8
• 최종보고요약서(초록)...9
• 목 차...11
• 제 1 장 서 론...12
• 제 1 절 개발대상기술의 개요...12
• 제 2 절 기술개발의 필요성...12
• 제 3 절 국내ㆍ외 관련 기술의 현황...14
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...27
• 제 1 절 기술개발의 목표 및 범위...27
• 제 2 절 연구수행 방법 및 전략...29
• 제 3 절 결과 및 고찰...37
• 제 3 장 사업성과...52
• 제 1 절 기술적 성과...52
• 제 2 절 경제적 성과...53
• 제 3 절 기타 성과...54
• 제 4 장 결 론...55
• 제 1 절 결론...55
• 제 2 절 기대효과 및 활용방안...56
• 제 3 절 향후 계획...56
• 참고문헌...57
• 참여 연구원...58