초록 ▼

1. 최종목표
○ 내부순환형 pre-stage ATAD의 설계인자 도출 및 내부장치개발
○ 내부순환형 pre-stage ATAD를 적용한 에너지절감형 혐기공정 개발
2. 개발내용 및 결과
3. 사업성과
○ 기술적 성과
● pre-stage ATAD 및 혐기소화조 설계인자확보
● 저에너지 내부순환형 pre-stage ATAD 기술 확보
● 내부순환형 기술에 의한 저에너지 고효율 혐기공정 기술 확보
● 에너지 절감형 혐기공정의 운전인자 확보
○ 경제적 성과
● Bio-gas 수

1. 최종목표
○ 내부순환형 pre-stage ATAD의 설계인자 도출 및 내부장치개발
○ 내부순환형 pre-stage ATAD를 적용한 에너지절감형 혐기공정 개발
2. 개발내용 및 결과
3. 사업성과
○ 기술적 성과
● pre-stage ATAD 및 혐기소화조 설계인자확보
● 저에너지 내부순환형 pre-stage ATAD 기술 확보
● 내부순환형 기술에 의한 저에너지 고효율 혐기공정 기술 확보
● 에너지 절감형 혐기공정의 운전인자 확보
○ 경제적 성과
● Bio-gas 수율 향상 및 발효속도 상승
● 고품질의 Bio-gas 생산
● 기존 혐기소화 HRT 감소 및 소화조 여유공간 확보
● 기존 대비 20%이상의 공정에너지 절감
● 기술 보급에 의한 매출 확대
○ 사회적 성과(일자리 창출 등)
● 내부순환형 pre-stage ATAD의 기술개발을 통해 기술개발품의 제품생산이 가능해져 일자리 창출 가능
● 혐기소화 시스템의 기계적 결함, 소화효율 저하, Bio-gas 생산 저하 등의 문제점 해결함으로써 환경서비스의 선진화
4. 기술개발결과 활용계획
○ 산발효조 또는 Bio-gas 시설 전처리
○ 기존 시설의 성능 향상
○ 하수슬러지 감량화 시스템 활용
○ 고농도 폐기물 처리 시스템 활용
○ 유기탄소원 및 유기산 생산
○ 무가온 고온성 미생물 배양조 및 액비 발효조 활용
5. 기술개발자료의 보안관리
○ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
○ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원ㆍ등록 실적
● 연구개발이 종료됨 시점으로부터 본 기술개발 관련한 자료를 대ㆍ중소협력기관에 기술임치 예정
● 특허 출원 (자기발열식 고온산발효조 및 이를 구비한 2상 혐기소화 시스템/10-2014-0051158(2014.04.29.))
● 기술혁신형 이노비즈 인증 (제141004-00414호(2014.04.16.))

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 『산학연협력 기업부설연구소 지원사업』최 종 보 고 서 ... 2
• 기업부설 연구소 운영 실적 ... 3
• 기술개발 성과 실적 ... 5
• 개발결과의견서 ... 6
• 최종보고요약서 ... 8
• 목차 ... 10
• 표목차 ... 17
• 그 림 목 차 ... 19
• 제 1 장 서 론 ... 25
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 25
• 1. 연구개발의 필요성 ... 25
• 가. 유기성 폐기물 발생량 증가 및 해양 배출 전면금지 ... 25
• 나. 경제적, 안정적 처리시설 및 기술의 부재 ... 27
• (1) 유기성 폐기물 처리시설 문제점 ... 27
• (2) 국내 혐기성 소화 처리 시설 문제점 ... 28
• 제 2 절 이론적배경 ... 31
• 1. 혐기성 소화 기술 ... 31
• 가. 혐기성 소화과정 ... 33
• (1) 가수분해(hydrolysis) ... 34
• (2) 발효(fermentation) ... 34
• (3) 아세트산 생성(acetogenesis) ... 35
• (4) 메탄 생성(methanogenesis) ... 35
• 나. 혐기성 미생물 ... 37
• 다. 영향인자 ... 38
• (1) pH ... 38
• (2) 온도 ... 41
• (3) 영양물질 ... 42
• (4) 독성물질 ... 43
• 라. 혐기성 소화 반응조 ... 47
• (1) 단상반응기 ... 48
• (2) 이상반응기 ... 48
• (3) 고효율 반응기 ... 49
• 마. 혐기성 소화의 전처리 ... 50
• 2. ATAD ... 52
• 가. ATAD 기술 개요 및 원리 ... 52
• (1) ATAD 원리 ... 52
• (2) ATAD 열수지 ... 56
• (가) VS의 열에너지 전환량 ... 58
• (3) 유기물 분해과정 ... 59
• (4) ATAD 물리ㆍ화학적 변화 ... 59
• (가) 거품의 발생 및 제어 ... 59
• (나) pH 변화 ... 60
• (다) 기타 물리ㆍ화학적 특성 ... 60
• 나. ATAD 공정의 특징 ... 62
• (1) 운전조건 ... 62
• (2) 시스템 구성 ... 62
• (3) 병원균 감소 ... 64
• 다. pre-stage ATAD ... 66
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 68
• 제 1 절 연구개발 내용 및 목표 ... 68
• 1. 연구개발 목표 및 평가 항목 ... 68
• 가. 연구개발 목표 ... 68
• 나. 연구개발 평가 방법 및 평가 항목 ... 69
• 제 2 절 연구개발 내용 ... 70
• 1. 내부순환 시스템(Heat Booster System) 개발 ... 70
• 가. Blower ... 73
• 나. 순환 펌프 및 특수 노즐 ... 75
• (1) pre-stage ATAD 순환 펌프 및 특수 노즐 ... 75
• (가) 설계 및 제작 ... 75
• (나) 산소 전달 능력 테스트 ... 79
• ① 시험 원리 ... 79
• ② 실험 방법 ... 79
• ③ 실험 결과 ... 80
• (다) Heat Booster System 교반 능력 테스트 ... 85
• 2. pre-stage ATAD Foam Breaker 개발 ... 87
• 가. 기존 ATAD 거품제거기 ... 87
• 나. Foam Breaker 개발 ... 89
• (1) Foam Breaker 설계 및 제작 ... 89
• (2) Foam Breaker 성능평가 ... 92
• 3. 연구대상 문헌 조사 및 성상 분석 ... 94
• 가. 유기성 폐기물 문헌조사 ... 94
• (1) 육가공 슬러지 정의 ... 94
• (2) 육가공 슬러지 배출원 ... 96
• (가) 생체 계류장 배출수 ... 98
• (나) 도살장 배출수 ... 98
• (다) 탈모 또는 박피 과정의 배출수 ... 98
• (라) 내장제거 과정의 배출수 ... 98
• (마) 도체 절단, 정리 및 세정 작업의 배출수 ... 99
• (바) 탕적과정 ... 99
• (사) 냉동 과정에서의 발생되는 냉각수 ... 99
• (3) 육가공 슬러지의 특성 ... 100
• 나. 연구대상 성상 분석 ... 101
• (1) 처리대상 현황 ... 101
• (가) 폐수처리 현황 및 슬러지 발생량 ... 101
• (2) 연구대상 분석 ... 103
• (가) 처리대상 육안분석 ... 103
• (나) 처리대상 성상분석 ... 104
• (다) 처리대상 온도 분석 ... 109
• 4. PILOT ... 110
• 가. PILOT 개요 ... 110
• 나. PILOT 시설 용량 산정 ... 114
• 다. Heat Booster System 적용 ... 116
• 라. 소포장치 ... 120
• 마. 센서 ... 120
• 바. 원슬러지 유입시설 ... 121
• 사. 약품주입시설 ... 121
• 아. PILOT 장비 규격 및 설치 전경 ... 122
• 5. 개발수행내용 ... 124
• 가. PILOT 시운전 ... 124
• 나. PILOT 운영 및 효율평가 ... 125
• (1) pre-stage ATAD 및 혐기소화조 처리수 분석 ... 125
• (가) 분석방법 ... 125
• (나) TSS 분석 ... 126
• (다) TVS 분석 ... 128
• (라) TS 분석 ... 130
• (마) TS, TSS, TVS 종합 분석 ... 132
• (바) CODcr 분석 ... 134
• (사) T-N 분석 ... 136
• (아) NH3-N 분석 ... 138
• (자) T-P 분석 ... 140
• (차) n-H 분석 ... 142
• (카) 알칼리도 분석 ... 143
• (타) pH 분석 ... 145
• (파) 온도 변화 관찰 ... 148
• (하) 물질수지 분석 ... 150
• (2) pre-stage ATAD 가용화 효율 평가 ... 152
• (가) S-COD 및 COD 분석 ... 152
• (나) 휘발성 지방산 분석 ... 154
• (3) Bio-gas 품질 및 생산 효율 평가 ... 155
• (가) CH4함량 분석 ... 155
• (나) Bio-gas 생산 수율 분석 ... 158
• (4) 내부순환 유무에 따른 효율 평가 ... 162
• (가) 온도상승 속도 ... 162
• (나) 소요동력 ... 164
• (다) 열수지 분석 ... 166
• (5) 현미경 분석 ... 169
• (가) 원슬러지 현미경 분석 ... 169
• (나) pre-stage ATAD 처리수 현미경 분석 ... 170
• (다) 혐기소화조 처리수 현미경 분석 ... 171
• 다. 설계 인자 도출 ... 172
• (1) pre-stage ATAD 및 혐기소화조의 적정 HRT 산정 ... 172
• (2) pre-stage ATAD 및 혐기소화조의 적정 운전인자 산정 ... 172
• 라. 경제성 평가 ... 173
• (1) 자가발열에 의한 가온에너지 절감 비용 ... 173
• (2) 동력 비용 절감 ... 174
• (가) 소요동력 ... 174
• (나) 절감비용 ... 174
• (3) Bio-gas 생산수율 향상에 따른 비용 ... 175
• (가) 기존 ... 175
• (나) 연구개발 ... 176
• (다) 절감비용 ... 176
• (4) 혐기소화율 증대에 따른 슬러지 처리 절감 비용 ... 177
• (가) 기존 ... 177
• (나) 연구개발 ... 177
• (5) 최종 시설 비용 ... 178
• (6) 최종 시설 제안 ... 179
• (가) 공정별 기능 및 역할 ... 179
• 6. 목표 달성도 평가 ... 181
• 가. 과제개발 목표 달성도 평가 ... 181
• 나. 과제개발 수행도 평가 ... 182
• 제 3 장 사업성과 ... 184
• 제 1 절 기술적 사업성과 ... 184
• 제 2 절 경제적 사업성과 ... 185
• 제 3 절 기타 사업성과 ... 186
• 1. 특허 출원 ... 186
• 2. 이노비즈 인증 ... 187
• 제 4 절 기대효과 ... 188
• 1. 기술적 기대효과 ... 188
• 2. 경제ㆍ산업적 기대효과 ... 188
• 3. 국가적 기대효과 ... 189
• 4. 본사의 기술개발 기대효과 ... 190
• 제 4 장 결론 ... 191
• 제 1 절 결론 ... 191
• 제 2 절 연구결과 활용 계획 ... 193
• 제 5 장 참고문헌 ... 195
• 부록 ... 197
• 1. 표 ... 198
• 1차년도 원슬러지 성상 분석(mg/L) ... 199
• 2차년도 원슬러지 성상 분석(mg/L) ... 200
• 1차년도 원슬러지 TS 대비 TSS 함량 및 TVS 함량 ... 203
• 2차년도 원슬러지 TS 대비 TSS 함량 및 TVS 함량 ... 204
• A社 슬러지 온도 측정 결과 ... 207
• 연구개발기간 Bio-gas 조성 비율 변화 ... 208
• 연구개발기간 Bio-gas 수율 변화 ... 210
• 연구개발기간 소요동력 변화 ... 212
• 끝페이지 ... 213