초록 ▼

개발 목적 및 필요성
최근 폭넓게 이용되고 있는 MBR공정에서 분리막 이용에 따라 필연적으로 발생하는 분리막 오염문제로 인한 설치비 및 운영비 증가문제를 정족수 감지 억제(QQ) 미생물 및 유동성 담체를 이용하여 해결함으로서 시설의 설치비 및 운영비를 절감하여 경제적이고 안정적이며 경쟁력 있는 국내원천기술을 개발하고 사업화 하고자 하였다.

연구개발 결과
정족수 감지 억제 미생물을 접종한 담체를 활용한 QQ MBR공정의 물리적·생물학적 오염저감효율을 평가하고 파일럿플랜트 운전을 통해 공정 실증화에 필요한 운영

개발 목적 및 필요성
최근 폭넓게 이용되고 있는 MBR공정에서 분리막 이용에 따라 필연적으로 발생하는 분리막 오염문제로 인한 설치비 및 운영비 증가문제를 정족수 감지 억제(QQ) 미생물 및 유동성 담체를 이용하여 해결함으로서 시설의 설치비 및 운영비를 절감하여 경제적이고 안정적이며 경쟁력 있는 국내원천기술을 개발하고 사업화 하고자 하였다.

연구개발 결과
정족수 감지 억제 미생물을 접종한 담체를 활용한 QQ MBR공정의 물리적·생물학적 오염저감효율을 평가하고 파일럿플랜트 운전을 통해 공정 실증화에 필요한 운영 인자 및 시설 개발을 수행하고자 하였다.
1) Lab Test
- 분리막 유동을 위한 설계조건
· 분리막 간격 : 6mm
· 산기관 방향 : 하방향 산기
· 적정 산기량 : 12L/㎡min 이상　
- 최적 운전방식 : 10분 가동 / 2분 휴지
- 생산성, 내구성 및 효율을 고려한 최적 담체형태 : 구형(spherical type)

2) Pilot plant
- QQ MBR성능평가 및 운영조건 최적화를 위핸 Pilot plant 설치
· 용량 : 10㎥/day
· 수량 : 5대(3대 : 1차년도, 2대 : 2차년도 추가)
· 장소 : 안산하수처리장

연구개발 결과
- 시설 효율 평가를 위한 Pilot plant 운전 형태
· QQ MBR : QQ미생물이 접종된 담체 투입
· Vacant MBR : 미생물이 접종되지 않은 담체 투입
· Conventional MBR : 담체가 투입되지 않은 대조군

- 최적 운전조건 선정
· 산기량과 Flux를 조절하여 산기량 40% 이상 절감할 수 있는 다양한 조건에서 최적 운전 성능 평가

· LMH 60%증가 조건에서 Leading company 설계기준 대비 산기량 52%감소 또는 운영기간(세정주기) 116%증가로 연구목표 달성

· 운영 기간 중 안정된 처리수질 모니터링

3) QQ담체 배제기술 개발
- QQ담체의 유실을 방지하고 안정적 분리막 오염 저감 효율을 얻기위한 QQ담체 배제기술 개발

- 내부 유체흐름을 제어하기 위한 격벽과 격벽을 이용한 슬러지 유속제어 및 슬러지 침적 방지를 위한 경사판을 이용한 잡체 배제설비 고안

- 추가 에너지 투입 및 유지관리 포인트 증가 없이 약 80%이상의 높은 담체 배제효율 달성

성능사양 및 기술개발 수준
QQ미생물을 접종한 하이드로겔 담체를 MBR공정에 투입하여 분리막의 Biofouling를 저감시킨 세계 최초의 공정으로 본 연구를 통해 상용화가 가능한 단계임을 확인하였으며, 기존 공정 대비 분리막 세정용 산기에너지 및 분리막 설치비를 40%이상 절감할 수 있는 경쟁력 있는 공정이다.

활용계획
MBR 공정에 정족수 감지 미생물을 접종한 비드형태의 담체를 적용한 QQ MBR 공정을 신규 하폐수처리시설 및 기존 하폐수처리시설 개보수현장에 적용함으로서 전력비 및 약품비 등의 운영비용을 절감하고 유지관리의 용이성을 확보하여 국내 하폐수처리시설의 경제적 효율을 개선하고 국내 하폐수 처리 업체의 해외시장 진출의 교두보로 활용하고자 한다.

(출처 : 요약서 4p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
1. Development of membrane and module
- Pure water flux : > 8,000LMH
- Operating flux : 33.4LMH
- Maximum operating TMP : 50kPa
- Pore size : < 0.2㎛
- Module : 10㎡/module

2. Design factor (Lab Test)
- Aeration rate and direction : 12.0L/㎡·min & downstream
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Ⅳ. Results
1. Development of membrane and module
- Pure water flux : > 8,000LMH
- Operating flux : 33.4LMH
- Maximum operating TMP : 50kPa
- Pore size : < 0.2㎛
- Module : 10㎡/module

2. Design factor (Lab Test)
- Aeration rate and direction : 12.0L/㎡·min & downstream
- interval between membrane : 6mm
- Operation time : 10min On / 2min off
- Optimum bead type : spherical type

3. Verification test (Pilot plant test)
- Operation results under various operating conditions, stable and economical operating efficiency was exhibited at high flux operating conditions.

· Optimum Flux : 33.4LMH
· Optimum Aeration rate : 12.0L/㎡·min

- Efficiency verification of QQ MBR process
· Reduction rate of power for membrane aeration : 52%
· Increment rate of membrane cleaning cycle : 116%
· Reduction rate of installation cost for membrane : 40%
· Stable treated water quality for long term operation

- Development of carrier separating facility
· Control of sludge flow rate using baffle and prevention of bead using inclination plate
· Development of carrier separating facility with out additional energy and maintenance point
·Bead separating rate : 80%

(출처 : SUMMARY 12p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 제출서 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 서 ... 4
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 11
• 목차 ... 15
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 17
• 1-1. 연구개발 목적 ... 17
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 19
• 1-3. 연구개발 범위 ... 27
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 28
• 2-1. 국외 기술개발 현황 ... 28
• 2-2. 국내 기술개발 현황 ... 31
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 33
• 3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ... 33
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 36
• 가. 분리막 및 모듈 개발 ... 36
• 나. Lab Test를 통한 최적운영인자 선정 ... 41
• 다. Pilot plant 구축 ... 58
• 라. QQ MBR 효율평가 및 최적화 ... 74
• 마. 담체 소실율 검토 ... 117
• 바. 담체 유출 방지방안 마련 ... 119
• 바. QQ MBR공정 경제성 검토 ... 127
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 130
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 140
• 4-1. 목표달성도 ... 140
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 141
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 143
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 145
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 146
• 8. 국가과학기술종합정보시스템(NTIS)에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 147
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 148
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 150
• 11. 기타사항 ... 151
• 12. 참고문헌 ... 153
• 끝페이지 ... 154