초록 ▼

개발 목적 및 필요성
혐기성 소화조 탈리액 또는 폐수 내에 함유된 고농도 암모니아성 질소에서 암모니아 가스를 효과적으로 탈기 시킨 후, 제올라이트를 이용하여 암모니아를 흡착·탈착 시켜 암모니아 가스를 회수하는 공정 개발이다.

우리나라는 세계 3대 암모니아 수입국으로 수입의존도가 높은 나라로 본 기술로 암모니아 수입량 감소에 긍정적 영향을 줄 것이다.

연구개발 결과
1) 암모니아 흡착제 선정 및 Pilot-scale 제조
- 제올라이트(Zeolite) X 선정
: 열안정성 >500℃

개발 목적 및 필요성
혐기성 소화조 탈리액 또는 폐수 내에 함유된 고농도 암모니아성 질소에서 암모니아 가스를 효과적으로 탈기 시킨 후, 제올라이트를 이용하여 암모니아를 흡착·탈착 시켜 암모니아 가스를 회수하는 공정 개발이다.

우리나라는 세계 3대 암모니아 수입국으로 수입의존도가 높은 나라로 본 기술로 암모니아 수입량 감소에 긍정적 영향을 줄 것이다.

연구개발 결과
1) 암모니아 흡착제 선정 및 Pilot-scale 제조
- 제올라이트(Zeolite) X 선정
: 열안정성 >500℃
: 비표면적 567 m²/g
: 암모니아 흡착율 13 wt%
: 암모니아 흡·탈착 효율 89%
- Pilot-scale 제올라이트(Zeolite) X 생산:　50 kg/일

2) 열압력변동흡착(Temeprature Pressure Swing Adsorption, TPSA) 시스템
- 파일럿플랜트 규모로 제작 및 운영
: 처리용량 = 3 m³/일
: 총 운영기간 = 2016. 12. 01.~2017. 03. 31.
: 3일 흡착 / 1일 탈착, 총 15회 탈착 공정 수행함
: 흡착된 암모니아 평균 회수율 = 80.3%
: 회수된 암모니아 가스 최대 농도: 22% at 300℃ 탈착
: 회수된 암모니아 수 최대 농도: 14% at 150℃ 탈착

성능사양 및 기술개발 수준
· 국내 하·폐수 처리시설에서 발생되는 암모니아 가스 상태 자체를 제올라이트 계열 흡착제로 흡·탈착시켜 암모니아를 가스 상태로 회수하는 실공정 적용된 연구가 드문 상황이다.

· 국내 암모니아 흡착제 흡·탈착효율 89% 및 암모니아 회수율 80%를 달성하였으며, 흡착제 투입량을 증가시켜 더 많은 양의 암모니아 가스를 흡착시킨다면 고농도 암모니아 가스를 회수할 수 있다.

활용계획
본 시스템의 특징은 하·폐수속 암모니아성 질소를 감소할 수 있고, 혐기성소화탈리액의 경우, 기 적용되는 생물학적 처리조의 크기를 크게 감소시킬 수 있다. 고농도 암모니아 가스 유입 시 고농도 암모니아 회수효과를 볼 수 있으며, 다음과 같은 분야 등에 적용 가능함

· 고농도의 암모니아성 질소가 함유된 혐기소화탈리액
· 매립지에서 발생되는 고농도 암모니아 가스를 흡착하여 회수하는 공정

(출처 : 요약서 5p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
This research is to develop and select ammonia(NH₃) adsorbents with high NH₃ capacity.

The selected adsorbents were produced in a pilot-scale. Temperature-Pressure Swing Adsorption system called as TPSA consisting of two adsorption towers filled with produc

Ⅳ. Results
This research is to develop and select ammonia(NH₃) adsorbents with high NH₃ capacity.

The selected adsorbents were produced in a pilot-scale. Temperature-Pressure Swing Adsorption system called as TPSA consisting of two adsorption towers filled with produced adsorbents has been installed and studied for recovering ammonia(NH₃).

Zeolite X in this research was selected as NH₃ adsorbents with high NH₃ capacity. Daily 50 kg of the chosen Zeolite X was produced. The produced Zeolite X was shown that it has a thermal stability up to 500℃. The thermal stability of Zeolite X allowed to proceed repeated adsorption-desorption process. Zeolite X with 567 m²/g was shown that it adsorbed a large amount of gaseous NH₃. As a result of NH₃ adsorption testing, Zeolite X was capable of 13 wt% NH₃ adsorption. Repeatedly adsorption-desorpting testing of Zeolite X showed that the efficiency of adsorption-desorption was about 89%.

Temeprature Pressure Swing Adsorption system called as TPSA was installed in S water recycling center. This system has been operated for 4 months(from 2016-12-01 to 2017-03-31). Continuous adsorption-desorption process experiments were consisted of 3 times of adsorption and 1 time of desorption, indicating that the total number of 15 desorption process was conducted in the research. As a result of TPSA experiments in S water recycling center, the average NH₃ recovering rate was 80.3%. When desorption processes of TPSA were conducted at 300℃ and 150℃, the maximum concentration of NH₃ gas and liquid were 22% at 300℃ and 14% at 150℃, respectively.

(출처 : SUMMARY 12p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 서 ... 5
• 요 약 문 ... 8
• SUMMARY ... 11
• 목차 ... 14
• 표목차 ... 16
• 그림목차 ... 19
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 26
• 1-1. 연구개발 목적 ... 28
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 28
• 가. 고농도 암모니아성 질소 발생현황 및 특성 ... 28
• 나. 암모니아성 질소 제거 기술개발 필요성 ... 29
• 다. 암모니아(NH3) 회수 필요성 ... 31
• 1-3. 연구개발 범위 ... 31
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 32
• 2-1. 암모니아 성 질소 처리 기술 ... 34
• 가. 암모니아 탈기(Ammonia Stripping) ... 34
• 나. 파괴점 염소주입(Break-Point Chlorination) ... 35
• 다. 이온교환(Ion Exchange) 공정 ... 36
• 라. 스트루바이트 암모니아 침전법(Struvite Precipitation) ... 36
• 마. 이온교환 공정전기분해 처리법(Electrolytic Treatment) ... 36
• 바. 이온교환 공정전기투석법(Electrodialysis) ... 37
• 사. 이온교환 공정역삼투법(Reverse Osmosis) ... 37
• 아. 증발법(Distillation) ... 38
• 2-2. 암모니아 성 질소 회수 기술 ... 38
• 가. 저온 냉각에 의한 암모니아 수 회수 ... 38
• 나. 스트루바이트 침전법(Struvite Precipitation) ... 39
• 다. 제올라이트(Zeolite)를 이용한 암모니아 회수 ... 39
• 2-3. 연구개발의 국내외 현황 ... 40
• 가. 해외 기술개발 동향 ... 40
• 나. 국내 기술개발 동향 ... 40
• 다. 국내 지식재산권(특허) 현황 ... 41
• 3. 연구수행내용 및 결과 ... 42
• 3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ... 44
• 가. 최종목표 ... 44
• 나. 연구개발의 내용(범위) ... 44
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 46
• 가. 연구개발 추진일정 ... 46
• 나. 연구개발 추진체계 ... 47
• 다. 연구개발 최종결과 ... 48
• 라. 연차별 연구개발 결과 및 토의 ... 48
• 라. 경제성 평가 ... 202
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 206
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 208
• 4-1. 목표달성도 ... 210
• 가. 최종성과목표 및 달성도 ... 210
• 나. 연차별 성과목표 ... 211
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 212
• 가. 기존 수처리 기술의 한계점을 극복 ... 212
• 나. 개발공정의 에너지 및 약품 절감 효과 ... 212
• 다. 암모니아 회수에 따른 에너지 회수 효과 ... 212
• 라. 소각시설 및 화력발전소에 제공하는 효과 ... 212
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 214
• 5-1 기술적 측면의 활용 ... 216
• 5-2 환경적 측면의 활용 ... 216
• 5-3 산업적 측면의 활용 ... 216
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 218
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 222
• 8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 226
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 230
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 234
• 11. 기타사항 ... 238
• 12. 참고문헌 ... 242
• 끝페이지 ... 246