초록 ▼

1. 최종목표
- MBR 공정에 의해 고도처리 된 안정적인 처리수를 열펌프 시스템의 열원으로 이용하여, MBR 공정과 접목한 경제적이고 안정적인 열펌프(Heat pump) 시스템 개발
2. 개발내용 및 결과
□ MBR 공정 구성 및 공정의 처리 수질
- 하수의 안정적인 고도처리(N제거)를 위한 MBR 공정을 구성하고, 하수의 유기물, 질소를 제거를 위해 최적의 운전조건을 도출하여 처리수의 수질 평가
- MBR 단일 반응조에서 Simultaneous Nitrification and Denitrificatio

1. 최종목표
- MBR 공정에 의해 고도처리 된 안정적인 처리수를 열펌프 시스템의 열원으로 이용하여, MBR 공정과 접목한 경제적이고 안정적인 열펌프(Heat pump) 시스템 개발
2. 개발내용 및 결과
□ MBR 공정 구성 및 공정의 처리 수질
- 하수의 안정적인 고도처리(N제거)를 위한 MBR 공정을 구성하고, 하수의 유기물, 질소를 제거를 위해 최적의 운전조건을 도출하여 처리수의 수질 평가
- MBR 단일 반응조에서 Simultaneous Nitrification and Denitrification(SND)를 적용하여 안정적인 생물학적 질소제거 적용
- MBR 단일 반응조에서 동시 질산화ㆍ탈질을 이용한 질소제거 공정에서 MLSS 5000 ± 300mg/L, HRT 24hr, C/N 비가 약 10.5로 하여 용존산소 농도 변화에 따라 운전한 결과 용존산소 농도 약 1.3 ∼ 1.6 mg/L로 운전 했을때 총질 소제거율이 약 72.92%로 가장 좋은 효율을 나타냄
□ MBR 공정의 처리수를 이용한 열펌프 시스템 적용 및 안전성 평가
- MBR 공정의 처리수 성분을 분석하여 부식성 및 스케일 지수(LSI, RSI)를 산출하였고, 시스템 내부의 부식 및 스케일 생성 여부를 평가한 결과 기존의 열펌프(Heat pump) 시스템 구성장치인 열교환기 없이 안정적인 시스템 운전이 가능한 것으로 판단됨.
- 본 연구과제의 LSI, RSI 개발 목표는 각각 -0.5□ 열펌프 시스템의 성능평가
- MBR 공정의 처리수를 열원으로 이용하여 열펌프 시스템의 냉ㆍ난방 성능계수(COP) 산출.
- 열펌프의 소비전력 및 실내기의 온도, 습도 등의 Data를 10분 단위로 기록, 저장하여 물-냉매 방식 적용시 FCS 프로그램의 Data table MMI 프로그램의 일종으로 전체적인 냉ㆍ난방 시스템의 가동 상태 확인 및 Data 저장으로 값을 산출.
- 냉ㆍ난방 시스템 성능계수(COP) 결과
3. 사업성과
□ 기술적 성과
- 기존의 생물학적 질소제거의 경우 포기조와 무산조를 결합한 공정에서 제거하므로서 넓은 부지면적을 차지하고, 소요 동력비가 큰 단점이 있다. 하지만 MBR 반응조에 SND를 적용하여 처리장의 부지면적을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 소요 동력비까지 절감할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그리고 MBR 공정의 가장 큰 장점인 안정적인 처리수질을 달성할 수 있는 이점이 있다.
- MBR 공정을 거친 안정적인 처리수를 열펌프 시스템에 적용함으로써 열교환기 없이 열펌프 시스템을 구성할 수 있어 초기 설치비 절감과 함께 열펌프 운전에 영향을 미치지 않고 열교환기에서의 열 손실을 줄일 수 있어 열에너지 생산효율이 증가된다.
□ 경제적 성과
- 하수처리수를 열원으로 이용한 열펌프 기술을 개발함으로써, 현재 우리나라 1일 처리되는 하수를 열펌프 시스템의 열원으로 이용하여 많은 양의 화석에너지 절감 및 대체효과가 가능하다.
- MBR 공정과 접목한 열펌프 시스템의 경우, 안정적인 처리수를 열원으로 사용하여 열교환기 없이 열펌프 시스템을 구성하여 설치비 감소와 함께 열에너지 생산효율이 증가되면서 경쟁력을 강화 할 수 있다.
- 하수처리수를 열원으로 한 열펌프 기술을 보급화하여 하수처리시설의 집단에너지 공급처로 전환효과를 가져올 수 있다
□ 사회적 성과(일자리 창출 등)
- MBR 공정을 거친 하수 처리수를 열원으로 한 열펌프 시스템을 상용화함으로써 대체 에너지를 회수할 수 있는 새로운 녹색기술 분야 및 환경시장을 개척하고, 고급 일자리 창출에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
4. 향후추진계획
연구개발 결과가 실용화될 경우, MBR 공정을 접목한 열펌프 시스템을 하수처리뿐만 아니라 축산폐수, 음식물 폐수 등 고농도 유기성 폐수처리에까지 범위를 확대하여 폐수의 고도처리와 처리수 열원의 에너지를 회수하는 녹색기술로 정착시킬 계획이다.
연구개발 단계에서의 결과를 직접 상용화하고 환경산업에 활용하기 위해서는 개발시스템의 규모 확장을 통한 문제점 보완, MBR 공정에 대한 추가 연구, 열펌프시스템의 효율성 및 활용성에 대한 평가와 검증 작업을 진행할 예정이다.

목차 Contents

• 사업비사용실적보고서...1
• II. 과제개발비 세부집행내역...1
• 개발결과의견서...5
• 최종보고요약서(초록)...6
• 목차...9
• 제 1 장 서론...10
• 제 1 절 기술 개발의 개요...10
• 제 2 절 기술 개발의 필요성 및 중요성...10
• 제 3 절 국내ㆍ외 관련 기술의 현황...11
• 제 4 절 국내ㆍ외 시장규모...12
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...13
• 제 1 절 기술 개발 목표...13
• 제 2 절 개발 내용 및 범위...13
• 제 3 절 기술 개발의 평가방법 및 평가항목...14
• 제 3 장 사업성과...15
• 제 1 절 연구 기술의 기술적 성과...15
• 제 2 절 연구 기술의 경제적 성과...15
• 제 4 장 결론...16
• 제 1 절 SND를 적용한 MBR 반응조에서의 하수고도처리...16
• 제 2 절 미생물 발열반응에 의한 열수지 분석...22
• 제 3 절 MBR 공정을 접목한 열펌프 시스템의 안정성 및 에너지 생산 효율 평가...25