초록 ▼

□ 연구개요
기존 에너지 소비형 하폐수처리 시스템을 에너지생산/오염물질처리 시스템으로 전환할 수 있는 새로운 패러다임 기술을 개발한다. 핵심원천기술로써 ‘Membrane Distillation 공정과 입상화 슬러지 혐기성 발효조를 결합한 hybrid시스템’을 개발하여 생활하수를 방류수수질기준을 만족하는 수준으로 처리하는 동시에 바이오가스 생산이 가능하도록 한다. 최종적으로 COD제거>95%, TN제거>90%, TP제거>95%, SS제거>99%, 바이오가스 생산≥50 N㎥/㎥/일, 에너지 소비량 20% 이상 절감을 달성한다.

□ 연구개요
기존 에너지 소비형 하폐수처리 시스템을 에너지생산/오염물질처리 시스템으로 전환할 수 있는 새로운 패러다임 기술을 개발한다. 핵심원천기술로써 ‘Membrane Distillation 공정과 입상화 슬러지 혐기성 발효조를 결합한 hybrid시스템’을 개발하여 생활하수를 방류수수질기준을 만족하는 수준으로 처리하는 동시에 바이오가스 생산이 가능하도록 한다. 최종적으로 COD제거>95%, TN제거>90%, TP제거>95%, SS제거>99%, 바이오가스 생산≥50 N㎥/㎥/일, 에너지 소비량 20% 이상 절감을 달성한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
< 1차년도 >
(1) 실험실 규모(5L/day) 입상화 슬러지 기반 혐기성 발효조 제작
(2) 혐기성 발효조 처리수 대상 Membrane Distillation 적용: 온도차, CFV, digestate 성상에 따른 flux, 막오염 관측; 세정에 따른 flux회복률 관측
(3) 막 오염 제어를 위한 Rhamnolipids 부착형 나노입자 제조

< 2차년도 >
(1) 실제 생활하수대상 혐기성 발효 공정 성능 평가
(2) 실제 하수처리 혐기발효액을 대상으로 한 MD 공정 성능평가
(3) Rhamnolipids 부착형 기능성 나노입자의 Bio-fouling 제어 기초실험 수행

< 3차년도 >
(1) 개발 시스템 장기 성능평가: 운전조건에 따른 처리수질, VFA, 메탄가스 생성율조사; 시스템 최적 운전 인자 도출 및 경제성 평가
(2) Rhamnolipids 부착형 기능성 나노입자의 Bio-fouling 제어 실험 수행
(3) Hybrid 시스템 내 유기물 정성적 특성 변화와 Bio-fouling 상관 관계 분석

□ 연구개발결과의 중요성
(1) 기술적 학문적 측면
- 혐기 반응 안정성과 메탄전환율이 크게 향상된 세계적으로 경쟁력 있는 하수처리혐기 발효공정제시
- 방류수 처리수질이 우수한 MD기술 하이브리드 혐기공정 개발을 통해 기존의 호기성 하수처리 공법의 패러다임을 전환시킬 수 있는 미래형 시스템 제안
- 에너지 소비를 최소로 하는 것은 물론 신재생에너지를 생산하는 생활하수처리 공법 개발
- 혐기성소화조에서 배출되는 소화탈리액의 경제적인 처리기술 확보

(2) 환경적 측면
- 에너지 소비율이 높은 하수처리장이 아닌 에너지 생산형 하수처리 기술 제시
- 정부가 추진하는 물환경, 수생태 보전 및 신재생에너지 생산에 기여
- 법적 방류수 수질기준 보다 낮은 처리수질을 확실하고도 안정적으로 유지하여 수계로의 환경부하 유입 저감 효과를 기대

(3) 경제적․산업적 측면
- 개발 기술의 상용화 및 사업화를 추진할 수 있도록 지속 노력(일반 하폐수뿐 아니라 고농도 폐수처리 적용성 확대 가능)
- 환경, 재료, 바이오, 신재생 에너지 분야의 융합을 통해 새로운 부가가치 산업을 육성할 수 있으며 이에 따른 고용창출 효과 기대

(출처 : 연구결과 요약문 2p)