초록 ▼

연구개발 결과
자성비드와 자기분리기를 활용하여 이를 응집처리 장치에 활용하여 응집을 진행하였다. 자성재료로는 페라이트를 사용하는 경우보다는 순철(Fe)을 사용할 경우 우수한 자기분리 특성을 보였고, 이때 비드에 충진 된 양은 30% 내외에서 우수한 특성을 보였다. 응집에 사용된 응집제로는 철염(FeCl₃)와 알럼(Al₂(SO₄)₃)를 사용하였다. 두 가지 응집제와 자성비드를 폐수에 투입하여 응집을 진행 할 경우 플록(floc)의 형성이 원활하게 생성

연구개발 결과
자성비드와 자기분리기를 활용하여 이를 응집처리 장치에 활용하여 응집을 진행하였다. 자성재료로는 페라이트를 사용하는 경우보다는 순철(Fe)을 사용할 경우 우수한 자기분리 특성을 보였고, 이때 비드에 충진 된 양은 30% 내외에서 우수한 특성을 보였다. 응집에 사용된 응집제로는 철염(FeCl₃)와 알럼(Al₂(SO₄)₃)를 사용하였다. 두 가지 응집제와 자성비드를 폐수에 투입하여 응집을 진행 할 경우 플록(floc)의 형성이 원활하게 생성되었다. 플록(floc)과의 결합력을 증가시키기 위하여 고분자 비드의 표면을 기능기(functional group) 들로 처리할 경우 결합력에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다.
비드와 응집물이 단단하게 결합한 플록(floc)은 자체의 무게가 증가하여 침강속도가 응집제만을 사용한 경우에 비하여 빠르게 진행됨을 확인하였다. 그리고 비드의 무게는 일반적으로 수지상 고분자를 응집보조제로 사용하는 기능과 유사한 효과를 발휘하는 것으로 판단된다. 이러한 기능으로 인하여 자성비드는 응집보조제로써도 그 기능을 발휘하기 때문에 응집제와 응집보조제의 사용양을 감소시키는 기능을 담당하고 있다. 본 과제에 사용된 폐수로는 제지 폐수와 축산폐수를 사용하여 1차년도의 시험에 사용 되었고, 2차년도의 파이로트 스케일의 장치는 강원도 내의 모 하수처리장의 생활하수가 유입 되는 것을 폐수로 사용하여 시험 데이터를 얻는 데 활용하였다. 자성분리기는 전자석과 영구자석을 활용하여 자성비드와 함께 응집된 플록(floc)을 처리수로부터 분리하는 기능을 담당하도록 하였다. 채널(channel)을 통과하는 응집물에 대하여 자석의 힘을 이용하여 처리수와의 플록(floc)을 연속적으로 분리함으로 써 침강조의 크기를 대폭적으로 감소시킬 수 있었다. 응집물과 함께 섞여 있는 자성비드는 슬러지 상태에서 캐비테이션(cavitation) 장치를 설치하여 물리 적으로 쉽게 플럭(floc)과 분리하여 재활용 하게 됨으로써 처리 비용의 감소와 환경 친화적인 공정이었다. 파일롯(pilot) 크기의 처리장치에서는 하루 처리량을 20톤을 목표로 하여 응집처리를 진행하였다. 이때 처리장치에 사용된 침강조의 크기는 1m³이었고, 이들 장치를 3×6M의 면적을 가지는 콘테이너에 처리장치를 설치할 수 있었다. 이러한 처리 장치를 활용하여 이동식 응집처리 장치를 개발하게 되었다. 이동식 처리 장치는 처리 부하의 변동이 심한 장소에 사용 할 경우 고정식 처리 장치를 건설하는데 들어가는 비용을 절감할 수 있으며. 비점오염원 이나 녹조발생장소 및 축산폐수와 같은 곳에 아주 유용하게 사용 될 수 있을 것이다. 또한 침강속도가 대폭적으로 개선되었기 때문에 MBR과 같은 장치에도 응용이 가능 할 것으로 판단된다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
The experiments process have done coagulation using coagulation apparatus including magnetic beads and magnetic separation equipment. It was presented better result using pure iron(Fe) comparing to the ferrite and have a good result on 30% content inside of bead. The use of coagulation

Ⅳ. Results
The experiments process have done coagulation using coagulation apparatus including magnetic beads and magnetic separation equipment. It was presented better result using pure iron(Fe) comparing to the ferrite and have a good result on 30% content inside of bead. The use of coagulation agent for coagulation was iron chloride(FeCl₃) and alum (Al₂(SO₄)₃). It was formed floc easily in case of each two type coagulation agents and magnetic bead during coaglation process. It was checked positive effect on coherence to increase coherence with floc in case of treatment of functional group. The floc which have beads and coagulation materials are increase weight by themselves so precipitation speed was investigated more rapidly comparing to case of using coagulation agent only. Generally the weight of bead have a similar effect with polymer resin.
So magnetic bead have a function of decreasing coagulation and coagulation additive agents because of the above roles. The use of waste waters for this project was paper waste and livestock waste water and from second year, the pilot scale equipment was installed on certain large scale waste water disposal plant at Kangwon-Do where sewage disposal treatment, all test data was get from this site using real sewage disposal wate water. The magnetic separation apparatus was designed have a function of separating coagulated floc from after treated water using permanent magnets and magnetic coil with metal bobbin. It can reduce precipitation vessel volume to downsize greatly. This process was saving treatment cost and ecological according to reuse after separate flog of coagulated materials with magnetic beads physically using cavitation apparatus. The target of pilot equipment was designed to fit 20 tons disposal per day. The precipitation vessel volume was 1(m³ ) and installed inside 3m x 6m container. The waster water equipments developed using these apparatus. The movable equipment can save construction cost of fixed type treatment apparatus when set up at location in case of severe load variation, will be well suitable to apply on non-point pollutants, green algae appearance and livestock waste water. It will be apply to like MBR equipment because of improving precipitation speed greatly.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 서 ... 4
• 요 약 문 ... 6
• SUMMARY ... 9
• 목 차 ... 12
• 표 목 차 ... 16
• 그 림 목 차 ... 17
• 제 1 장 서 론 ... 27
• 제1절 연구개발과제의 개요 ... 27
• 1. 연구개발의 중요성(필요성) ... 27
• 2. 연구개발의 국내외 현황 ... 32
• 가. 국내의 기술개발동향 ... 32
• 나. 해외의 기술개발동향 ... 32
• 3. 연구개발 대상 기술의 차별성 ... 36
• 제2절 연구개발의 목표 및 추진전략 ... 36
• 1. 연구개발의 목표 ... 36
• 가. 연구개발의 최종목표 ... 36
• 나. 연구개발의 연차별 목표 ... 37
• 2. 연구개발의 추진전략·체계 및 연구수행방법 ... 38
• 가. 연구개발의 추진전략 ... 38
• 나. 연차별 추진체계 ... 39
• 다. 연차별 연구수행방법 ... 40
• 제 2 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 65
• 제1절 연구의 이론적 배경 ... 65
• 1. 응집이론 ... 65
• 가. 응집제의 역할 ... 65
• 나. 자성비드가 응집에 미치는 영향 ... 69
• 2. 개선방향 ... 72
• 제2절 고분자 자성 비드의 제조 ... 73
• 1. 비드 제조의 개요 및 주요 공정변수 ... 73
• 2. 비드 제조 과정 및 제조된 비드의 특성 ... 75
• 3. 제조된 비드의 종류 ... 76
• 가. 고분자 비드의 제조 ... 76
• 나. 금속 또는 세라믹이 충진 된 비드의 제조 ... 78
• 제3절 응집 및 분리 실험 ... 83
• 1. 비드 기반 응집 실험 ... 83
• 가. 제지폐수 자테스터(Jar test) 시험 ... 84
• 나. 축산폐수 자테스터(Jar test) 시험 ... 91
• 다. 하수처리장폐수 자테스터(Jar test) 시험 ... 95
• 2. 분리장치 개발 및 실험 ... 102
• 가. 랩(Lab) 스케일 분리 장치 ... 102
• 나. 랩(Lab) 스케일 분리 장치의 설계와 제작 ... 106
• 다. 파일럿(Pilot) 스케일 분리 장치의 설계와 제작 ... 109
• 3. 회수장치 개발 및 실험 ... 119
• 가. 랩(Lab0) 스케일 회수 장치 ... 119
• 나. 파일럿(Pilot) 스케일 회수 장치 ... 124
• 4. 전자석 설계와 제작 ... 124
• 5. 공정제어 모니터링 시스템 ... 126
• 가. 직렬통신방식 ... 127
• 나. Multi-Drop 방식 ... 129
• 제4절 위탁기관 연구 : 전기장 모델링 연구 ... 131
• 1. 1차년도 주요 연구 내용 및 달성도 ... 131
• 가. 자성비드에 작용하는 힘 계산이론 ... 131
• 나. 불평등 자계분포 및 채널(channel) 내 유체 속도분포의 정밀해석 방법 ... 131
• 다. 불평등 자계 및 이동 유체에 놓인 자성비드의 운동해석 방법 ... 132
• 라. 자석시스템 설계 기준 도출 ... 132
• 마. 전자석(electromagnet)형 자석시스템 설계 ... 133
• 2. 1차년도 연구 진행 과정 ... 135
• 가. 자성비드에 작용하는 힘 계산이론 ... 135
• 나. 불평등 자계 및 이동 유체에 놓인 자성비드의 운동해석 방법 ... 138
• 다. 자성비드 분리를 위한 자석시스템 설계 ... 143
• 라. 자성비드 동특성 해석 결과 ... 147
• 마. 실험결과 ... 149
• 3. 2차년도 연구진행 과정 ... 151
• 가. 영구자석 시스템 설계 ... 151
• 나. 영구자석 시스템 제작 ... 155
• 다. 이동자계 시스템의 설계, 제작 및 해석 ... 157
• 제5절 연구개발 결과 요약 ... 166
• 1. 1차년도 요약 ... 166
• 2. 2차년도 요약 ... 166
• 제 3 장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 171
• 제1절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 171
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 171
• 2. 연도별 연구개발의 목표·내용 및 달성도 ... 171
• 3. 연도별 연구개발 추진사항 ... 172
• 4. 연도별 연구성과(논문·특허·기술검증·환경표지인증 등)의 도출 ... 173
• 5. 평가의 착안점 및 기준 ... 174
• 6. 세부평가항목 및 개발목표 ... 174
• 제2절 관련분야의 기술발전 기여도(환경적 성과 포함) ... 175
• 제 4 장 연구개발결과의 활용계획 ... 181
• 제1절 연구 성과의 활용계획 ... 181
• 1. 경제사회적 성과달성 계획 ... 181
• 가. 사업화 추진계획 ... 181
• 나. 고용창출 계획 ... 181
• 다. 비용절감 계획 ... 181
• 라. 기술이전 계획 ... 182
• 마. 매출추진 계획 ... 182
• 2. 과학기술적 성과달성 계획 ... 182
• 가. 지식재산권 획득 계획 ... 182
• 나. 국내외 신기술 신제품 등 관련 인증 계획 ... 182
• 다. 국내외 전문학술지 게재 계획 ... 182
• 라. 국내외 학술회의(세미나) 발표 계획 ... 183
• 3. 국제협력 계획 ... 183
• 가. 기술무역 계획 ... 183
• 나. 인력교류 ... 183
• 다. 국제협력 기반 계획 ... 183
• 라. 국제학술회의 개최 계획 ... 183
• 제 5 장 참고문헌 ... 189
• 끝페이지 ... 191