초록 ▼

개발 목적 및 필요성
■ 목적 : 바이오가스플랜트의 경제성 향상과 친환경성 확보를 위하여 고효율‧저운전비용 혐기소화액 처리기술 개발 및 실증
■ 기술개발의 필요성 : 음식물류 폐기물 기반의 혐기소화액은 고농도의 유기물 및 질소오염원에 대한 부하량 변화가 크기 때문에 단일 기술로 안정적인 처리효율 확보가 어려움
■ 통합처리플랜트의 개발 필요성 : 생물학적처리에 의한 유기물 및 질소제거속도는 유기물 제거속도가 빠르기 때문에 체류시간이 길수록 C/N비가 낮아짐에 따라 운전비용이 증가하는 문제점이 있음. 따라서 운전비를 절

개발 목적 및 필요성
■ 목적 : 바이오가스플랜트의 경제성 향상과 친환경성 확보를 위하여 고효율‧저운전비용 혐기소화액 처리기술 개발 및 실증
■ 기술개발의 필요성 : 음식물류 폐기물 기반의 혐기소화액은 고농도의 유기물 및 질소오염원에 대한 부하량 변화가 크기 때문에 단일 기술로 안정적인 처리효율 확보가 어려움
■ 통합처리플랜트의 개발 필요성 : 생물학적처리에 의한 유기물 및 질소제거속도는 유기물 제거속도가 빠르기 때문에 체류시간이 길수록 C/N비가 낮아짐에 따라 운전비용이 증가하는 문제점이 있음. 따라서 운전비를 절감하기 위해서는 생물학적처리조의 체류시간을 줄이고 미처리된 질소를 연계처리할 수 있는 통합처리개념이 필요함

연구개발 결과
■ 음식물류 폐기물 기반 바이오가스플랜트에서 발생하는 혐기소화액의 경제적인 처리를 위하여 통합처리공정 개발에 대한 연구를 수행

■ 통합처리공정은 『고압필터프레스 + 생물분리막반응기 (무산소조 + 호기조+ 분리막조) + 전기화학반응기』로 구성하였으며 각각의 단위기술에 대한 최적화를 통하여 실증플랜트를 구축하고 처리효율과 운전비용을 평가함

■ 통합처리공정 실증플랜트 평가 결과
1. 고압필터프레스의 평가결과 : 입자성오염원을 93%수준으로 제거하는 조건에서 유기물은 75%, 질소는 23%, 인은 96% 수준으로 처리됨
2. 생물분리막반응조의 평가결과 : 입자성 오염원은 99.6%, 유기물은 95%,질소는 87%, 인은 93% 수준으로 처리됨
3. 전기화학반응조의 평가결과 : 난분해성 유기물은 47%, 질소는 34% 수준으로 제거되는 것으로 평가되었으며 이때 암모니아성 질소 제거에 대한 전력효율 9g/kwh으로서 설계값인 10g/kwh의 90%를 달성함
4. 오염원별 부하량 처리효율에 대한 종합 평가 결과 : SS부하량에 대한 평균 처리효율은 99.9%로 대부분 처리되었으며 유기물인 COD _Cr부하량과 COD_Mn부하량에 대한 평균 처리효율은 각각 98.1%, 98.3%로 평가됨. 총질소부하량에 대한 평균 처리효율은 92.9%이며 이중 암모니아성 질소부하량에 대한 평균 처리효율은 91.6%로 평가됨. 총인부하량에 대한 평균 처리효율은 99.7%로 평가됨. 전체적으로 실증플랜트 운전에서 현재 처리효율은 의한 J하수처리장 연계처리 배출수 기준을 만족함
5. 실증플랜트의 경제성 평가 결과 : 실증플랜트 운전시 약품사용비와 전기사용비는 폐수 1톤 처리당 8,402원으로 본 과제의 목표값인 12,000원/톤 이하를 만족할 수 있었으며 고정비와 변동비를 합한 운영비용은 30톤/일 처리규모에서 36,951원/톤, 300톤/일 처리규모에서 20,974원/톤으로 산출됨

공정·제품 사진 및 도면
■ 통합처리공정 실증플랜트 흐름도 및 물질수지
■ 통합처리공정 실증플랜트 조감도 및 설치위치

성능사양 및 기술개발 수준
■ 통합처리공정 실증플랜트 평가를 통하여 연계처리수 배출허용기준을 만족함(질소부하량 15kg/일 이하)과 동시에 처리비용 (전기비용 + 약품비용)을 8,400원/톤 수준으로 절감함

활용계획
■ 실증플랜트의 상용운전을 지속적으로 수행하여 운영기술 확보를 바탕으로 중대규모 바이오가스 플랜트의 혐기소화액 처리 분야 운영사업 추진: 바이오가스플랜트는 최근 100톤/일급 이상 규모로 대형화 추세이며 대형화시 대부분 혐기소화액 처리 설비를 수반함

■ 유기성 폐기물 에너지화 시설에 바이오가스플랜트 설치와 패키지 형태로 수주사업 추진

( 출처 : 요약서 3p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 서 ... 3
• 요 약 문 ... 6
• 목차 ... 13
• 표목차 ... 15
• 그림목차 ... 19
• 제 1 장 서론 ... 23
• 제 1 절 연구개발과제의 개요 ... 23
• 1. 연구개발의 필요성 ... 23
• 2. 연구개발 대상 기술의 차별성 ... 26
• 제 2 절 연구개발의 국내외 현황 ... 31
• 1. 관련 기술의 국내 기술 동향 ... 31
• 2. 관련 기술의 국외 기술 동향 ... 33
• 3. 관련 공정기술의 국내외 기술 동향 ... 36
• 제 3 절 연구개발의 내용 및 범위 ... 38
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 38
• 2. 연도별 주요 연구개발 내용 및 연구수행 결과 ... 39
• 3. 연구개발 추진방법 ... 40
• 제 2 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 41
• 제 1 절 설계인자 최적화 연구 ... 41
• 1. 실험실규모 연구를 통한 단위공정별 설계인자 확보 ... 41
• 2. 최적 설계인자 도출을 위한 연구 결과 ... 97
• 3. 수도권매립지 바이오가스플랜트 탈리액 폐수처리 시설 운전을 통한 최적화 연구 ... 116
• 4. 통합공정 실증플랜트 기본설계 ... 122
• 5. 고압필터프레스 제작 및 현장운전 최적화 ... 133
• 6. 에너지 절감을 위한 수직형 생물분리막반응기(MBR) 모듈의 최적 공기량 산정 ... 146
• 7. 전류효율 향상을 위한 망상형 전기화학반응기(ECR) 셀의 접촉속도 산정 ... 156
• 8. 전기화학반응기 효율 향상을 위한 세부 설계 ... 164
• 8. 실증플랜트 현장 설치 및 통합공정 구축 ... 175
• 9. 실증플랜트 현장운전 및 경제성 평가 ... 181
• 제 2 절 연구개발 결과 요약 ... 218
• 제 3 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 221
• 제 1 절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 221
• 제 2 절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 222
• 제 4 장 연구개발결과의 활용계획 등 ... 224
• 제 1 절 연구개발 결과의 활용계획 ... 224
• 제 2 절 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 225
• 제 3 절 연구개발결과의 보안등급 ... 235
• 제 5 장 참고문헌 ... 236
• 끝페이지 ... 238