초록 ▼

본 연구는 원수 수질에 따라 기포의 크기가 자동으로 조절되고, 1㎛ 수준의 미세기포를 발생시키는 장치를 개발하는 것임.
1. 미세기포의 크기가 작을수록 오존 전달효율 및 OH·생성농도가 증가하고, 기포의 크기 및 수농도의 조절이 가능한 미세기포 크기 가변기술을 개발함.
2. 대용량 기액혼합 펌프 및 접속산화 반응조, 믹싱탱크의 개발을 통하여 미세기포 발생장치를 개발하고, 내구성 3년을 인증함.
3. 개발된 초미세버블을 이용한 AOP 장치는 오존투입량이 작고 배기오존 관리가 용이하여 오존이용률 및 전달효율이 높고, 색

본 연구는 원수 수질에 따라 기포의 크기가 자동으로 조절되고, 1㎛ 수준의 미세기포를 발생시키는 장치를 개발하는 것임.
1. 미세기포의 크기가 작을수록 오존 전달효율 및 OH·생성농도가 증가하고, 기포의 크기 및 수농도의 조절이 가능한 미세기포 크기 가변기술을 개발함.
2. 대용량 기액혼합 펌프 및 접속산화 반응조, 믹싱탱크의 개발을 통하여 미세기포 발생장치를 개발하고, 내구성 3년을 인증함.
3. 개발된 초미세버블을 이용한 AOP 장치는 오존투입량이 작고 배기오존 관리가 용이하여 오존이용률 및 전달효율이 높고, 색도 제거에 매우 탁월하며, 총대장균군의 불활성화가 4log이상 수준까지 가능함. 활성탄 흡착과 연계공정을 통하여 TOC를 포함한 모든 목표수질을 모두 달성함.
4. 원수의 탁도 및 TOC 값에 따라 미세기포의 크기를 선택적으로 자동 조절하는 제어프로그램 “마이컴”을 개발하고, 기존 대비 30% 이상의 에너지를 절감함

(출처 : 요약서 5p)

Abstract ▼

4. Results
1) Development of ultra-fine bubble generator
- Existing AOP devices can be effective in eliminating high-concentration contaminants. However, under the conditions of short reaction times and low concentrations of contaminants, there is no better treatment efficiency than normal ozo

4. Results
1) Development of ultra-fine bubble generator
- Existing AOP devices can be effective in eliminating high-concentration contaminants. However, under the conditions of short reaction times and low concentrations of contaminants, there is no better treatment efficiency than normal ozone processes.
- By combining normal ozone processes with ultrafine bubbles, OH⦁ generation and oxidation efficiency were maximized. A device that is simpler to install than aconventional AOP device has been developed.

2) Research on the effect of the size of micro-bubble on the production of OH⦁ and the mechanism of OH⦁ generation
- Using the pCBA resolution, calculate the OH⦁ generation concentration. The smaller the bubble, the more advantageous it is to create OH⦁.
- Even in various cases, such as pH, temperature changes, carbonate, and human acid inputs, the smaller the size of the micro-bubble, the higher the ozone transfer efficiency and the higher the OH⦁ production concentration. In addition, even if there is an OH⦁ interfering substance, the smaller the micro-bubble size, the higher the OH⦁ concentration and the higher the ozone transfer efficiency.
- The smaller the size of the micro-bubble, the better the oxidation ability of the micropollutants.

3) Securing custom ultra-fine bubble size technology
- Through CFD analysis, it was confirmed that the size and water concentration of the ultrafine bubble are regulated according to the hole area of the bulkhead, location ofthe bulkhead, and number of bulkhead inside the mixing tank.
- The number of ultra-fine bubbles increased with smaller head loss. The various nozzle devices that performed the experiment caused head loss.
- The higher the operation Hz of the pump, the smaller the size of the ultrafine bubble and the higher the water concentration. Depending on the RPM adjustment of thepump, the size distribution of the ultrafine bubble can be different.

4) Performance Evaluation of the oxidation process using a Customized Microbubble through
Test-bed Operation
- The devices developed in the study use ultra-fine bubble to reduce the ozone generator's required capacity and make it easier to control. Also, ozone utilization andozone solubility are very high.
- The internal structure of the existing oxidation contact reactor was improved, and the short circuit phenomenon was resolved by adding slits to induce upper fluid. It also made 95% of the theoretical contact time the actual contact time.
- The ozone oxidation process was able to remove the color at both ozone concentrations within 10 min. In both cases, the inactivation of the total coliforms wasmaintained at a level of 4log or higher.
- The COD was removed to the target water level after reaction time of 8 min at the concentration of 10.4 mg/L of ozone, and the target water quality was not achieved even after 16 min at the concentration of 5.3 mg/L of ozone.
- It was difficult to meet the target water quality of TOC through a single oxidation process, so the target water quality was achieved by adding an activated carbon adsorption process.
- The activated carbon adsorption process for removing TOC was evaluated to have a replacement cycle of 15.7 days under the EBCT 20min condition, making it difficult to apply in practice given the economics and practicality. It was judged that the targetquality for reuse water was too low.
- A large amount of medicinal ingredients were also detected in the discharge water of the sewage treatment plant. The elimination effect of micropollutants greater than 99% was verified by alone oxidation process.

5) Development of Control Program and Micom
- A program was developed to select and automatically control the size, number and ozone dissolved rate of ultrafine bubbles according to their turbidity and TOC values by utilizing the custom ultra-fine bubble size control technology.
- The development of the UFB tank enabled the production of ultrafine bubble with a level of 1μm. And the pump changed its RPM control range to between 40 and 60Hz. It saved more than 30% of its energy compared to its previous oxidation devices.

(출처 : SUMMARY 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 9
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 14
• 그림목차 ... 16
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 20
• 1-1. 연구개발 목적 ... 20
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 21
• 1-3. 연구개발의 범위 ... 27
• 2. 국내∙외 기술개발 현황 ... 32
• 2-1. 미 국 ... 32
• 2-2. 러시아 ... 42
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 46
• 3-1. 연구 내용 ... 46
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 52
• 가. 고도산화공정 (Advanced Oxidation Process, AOP) ... 52
• 나. 미세기포의 크기가 OH radical의 생성에 미치는 영향 ... 62
• 다. 초미세기포 발생을 위한 믹싱탱크의 개발 ... 83
• 라. 미세기포의 크기 가변 기술개발 및 크기 측정 ... 95
• 마. 접촉산화 반응조의 성능평가 ... 103
• 바. 기액혼합 펌프의 개발 및 내구연한 평가 ... 115
• 사. 자동제어 프로그램 (마이컴, Micom)의 개발 ... 120
• 사. 에너지 절감률 및 경제성 평가 ... 130
• 자. 실증화 설비 운영 및 수질분석 결과 ... 134
• 차. 미량오염물질의 제거성능 및 산화효율 ... 146
• 카. 설계 표준화 ... 153
• 타. 러시아 수산폐수의 재이용 및 적용 ... 155
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 160
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 163
• 4-1. 목표달성도 ... 163
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 165
• 4-3. 연구목표 변경사유 및 차후계획 ... 166
• 5. 연구결과의 활용계획 등 ... 167
• 5-1. 기술적 활용계획 ... 167
• 5-2. 사업화 추진계획 ... 167
• 5-3. 사업화 추진 경과 및 진행상황 ... 169
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 170
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 170
• 8. NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 ... 170
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 170
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 171
• 10-1. 기술적 성과 ... 171
• 10-2. 대표 연구실적 ... 176
• 11. 기타사항 ... 177
• 12. 참고문헌 ... 177
• 끝페이지 ... 179