초록 ▼

개발 목적 및 필요성
기존 응집제의 문제를 해결할 수 있는 대안의 응집제를 개발하며, 보다 효과적으로 응집처리가 가능한 응집 기술을 개발하고자한다. 또한 최종적으로 실험실 규모에서 나아가 현장, 파일럿 규모의 실험을 진행하여 사업화가 가능한 지를 평가하며, 새로운 응집 처리 산업을 창출하고 개선하고자한다.

연구개발결과
수중의 유기물과 인 응집 제거 시 Ti 계열 응집제는 Al 계열 응집제에 비해 사용량은 많으나 최대제거효율은 더 높았다. 최종 pH가 Ti 계열 응집제의 응집 효율에 영향을 미쳤다. 합성폐수의

개발 목적 및 필요성
기존 응집제의 문제를 해결할 수 있는 대안의 응집제를 개발하며, 보다 효과적으로 응집처리가 가능한 응집 기술을 개발하고자한다. 또한 최종적으로 실험실 규모에서 나아가 현장, 파일럿 규모의 실험을 진행하여 사업화가 가능한 지를 평가하며, 새로운 응집 처리 산업을 창출하고 개선하고자한다.

연구개발결과
수중의 유기물과 인 응집 제거 시 Ti 계열 응집제는 Al 계열 응집제에 비해 사용량은 많으나 최대제거효율은 더 높았다. 최종 pH가 Ti 계열 응집제의 응집 효율에 영향을 미쳤다. 합성폐수의 경우 최종 pH 3에서 인 제거 효율이 가장 높았다. 초기 pH가 높을수록 Ti 계열 응집제의 소모량은 높았다. 알칼리도가 적정량 이상일 경우 Ti 계열 응집제의 소모량은 증가하였다. TiCl₄의 경우 20 wt%가 가장 안정적이었다. poly titanium chloride-hydrogen peroxide의 경우 염기비가 0.3-0.8에서 응집효율이 가장 높았다.
실제 하수와 비슷한 성상의 합성폐수를 제작하여 티탄염 응집제의 응집 효율 확인 및 생성된 슬러지로부터 상업용 산화티탄과 비슷한 수준의 고순도 광촉매 산화티탄 제조하였고 기존 티탄염 응집제 보다 응집성능이 우수한 Poly 티타늄 계열 응집제를 개발하여 최적의 인 제거 가능한 응집조건을 도출하고 생성된 슬러지로부터 고순도의 광촉매 산화티탄 제조하였다. 또한 설계한 Poly 티타늄 계열 응집제를 실제 하수종말처리장에서 적용하여 획득한 응집 슬러지를 이용하여 고순도 산화티탄 제조하였으며 제조한 산화티탄의 성능 향상을 위한 개질 공정 조건 확립하여 저비용 대량생산 가능한 광촉매 산화티탄 제조하였고 슬러지 산화티탄의 대량생산을 위한 Poly 티탄염 계열 응집제의 대량 생산 장치 및 연속식 소성로 설계도를 제시하고, 제조 조건 확립하였다.

성능사양 및 기술개발 수준
20 wt% TiCl₄의 응집제로 수중 내 인을 0.2 mg/L 이하로 제거 가능하며, 세계 최초로 본 연구진에서 확인하였다. TiCl₄뿐만 아니라 PTC-HP(poly titanium chloride-hydrogen peroxide)응집제 역시 99%의 인 제거(초기 인 농도 2mg/L 기준)가 가능하며 염기비를 0.3~3.0까지 제조가 가능하다. 티타늄 계열 응집 슬러지로부터 고순도의 광촉매 산화티탄뿐만 아니라 저비용 대량생산 가능한 광촉매 산화티탄을 제조가 가능하다.

활용계획
현재 많이 사용하고 있는 Al 또는 Fe 계열의 응집제에 문제가 발생하였을때 Ti 계열 응집제를 대체 응집제로 활용가능하다. Ti 계열 응집제는 pH가 낮은 폐수에 좀 더 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 티타늄 계열 응집제를 이용한 응집 슬러지로부터 산화티탄 대량 생산 시 본 과제에서 도출한 대량 생산 장치, 연속 소성로 설계도, 제조 조건 등을 활용할 계획이다.

(출처 : 요약서 4p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
In the removal of organic matter and phosphorus aggregate in the water, the Ti- based coagulant was more abundant than the Al - based coagulant, but the maximum removal efficiency was higher. The final pH affected the coagulation efficiency of the Ti- based coagulant. In synthetic wast

Ⅳ. Results
In the removal of organic matter and phosphorus aggregate in the water, the Ti- based coagulant was more abundant than the Al - based coagulant, but the maximum removal efficiency was higher. The final pH affected the coagulation efficiency of the Ti- based coagulant. In synthetic wastewater, phosphorus removal efficiency was the highest at the final pH of 3. The higher the initial pH, the higher the consumption of Ti coagulant. When the alkalinity was above the proper amount, the consumption of Ti coagulant increased. In case of TiCl₄, 20 wt% was the most stable. In the case of poly titanium chloride-hydrogen peroxide, the coagulation efficiency was the highest at a base ratio of 0.3-0.8.
Synthesized wastewater with similar properties to actual sewage was prepared and the coagulation efficiency of the titanium salt coagulant was confirmed. Titanium dioxide was made of high-purity photocatalyst from generated sludge. This showed properties similar to those of commercial titanium dioxide. Poly Ti-salt coagulant, which has better flocculation performance than existing titanium salt coagulant, was developed. The optimum conditions for the removal of phosphorus were found and the photocatalytic titanium dioxide was produced from the sludge. High purity titanium dioxide was prepared from the coagulated sludge obtained by applying Poly Ti-salt coagulant at the actual terminal disposal plant of sewage. The photocatalytic titanium dioxide which can be mass - produced at low cost was prepared by establishing the conditions of the reforming process to improve the performance of the titanium oxide. In order to mass-produce titanium oxide from sludge, a mass production system of Poly Ti-salt coagulant and a continuous kiln furnace design were proposed. The production conditions of the photocatalytic titanium dioxide were established from these.

(출처 : Summary 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요 약 서 ... 4
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 10
• 목차 ... 12
• 그림목차 ... 14
• 표목차 ... 19
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 21
• 1-1. 연구개발 목적 ... 21
• 가. 기존 응집제를 대체 가능한 티타늄 계열 응집제 개발 ... 21
• 나. 향상된 성능의 티타늄 계열 응집제 개발 ... 21
• 다. 파일럿 규모의 응집 실험을 통한 실용 가능성 확보 ... 21
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 21
• 1-3. 연구개발 범위 ... 25
• 가. 기존 응집제를 대체 가능한 티타늄 계열 응집제 개발 ... 25
• 나. 향상된 성능의 티타늄 계열 응집제 개발 ... 25
• 다. 파일럿 규모의 응집 실험을 통한 실용 가능성 확보 ... 26
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 27
• 2-1. 해외 기술개발 동향 ... 27
• 2-2. 국내 기술개발 동향 ... 28
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 31
• 3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ... 31
• 가. 연구개발 내용 ... 31
• 나. 최종목표 ... 44
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 44
• 가. 인공폐수 내 인 제거 ... 44
• 나. 공장폐수 내 인 제거 ... 67
• 다. 하수 내 인 제거 ... 74
• 라. 파일럿 플랜트를 이용한 하수 내 인 제거 ... 84
• 마. 티타늄 계열 응집제 슬러지 특성과 산화티탄 회수방법 및 물성 조사 ... 90
• 바. Poly계 티타늄 응집제와 산화티탄 제조 및 물성조사 ... 100
• 사. Poly계 티타늄 응집제 및 산화티탄 대량 생산 제조 조건 확립 ... 115
• 3-3. 산화티탄 생산 시 비용평가 및 슬러지 내 유해물질 분석 ... 146
• 가. 광촉매 산화티탄 생산원가 ... 146
• 나. 광촉매 산화티탄 생산 비용 대비 매출액 ... 147
• 다. 슬러지 내 유해물질 분석 ... 147
• 3-4. 연구개발 결과 요약 ... 149
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 151
• 4-1. 목표달성도 ... 151
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 152
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 153
• 5-1. 기술적 측면 ... 153
• 5-2. 환경적 측면 ... 153
• 5-3. 경제적․산업적 측면 ... 153
• 5-4. 일자리창출 측면 ... 154
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 154
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 155
• 8. 국가과학기술종합정보시스템(NTIS)에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 155
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 155
• 9-1. 연구실 안전 점검 체계 및 실시 ... 155
• 가. 실험실 안점 점검 체계 ... 155
• 나. 실험실 정밀안전진단 실시 ... 155
• 9-2. 교육 훈련 ... 155
• 가. 자체 안전교육 실시요청 ... 155
• 나. 온라인 안전교육 실시 ... 156
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 157
• 11. 기타사항 ... 157
• 12. 참고문헌 ... 159
• 부 록 ... 163
• 끝페이지 ... 178