초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 고효율 탈질을 위한 다기능 복합황담체의 개발 및 수처리공정으로의 적용을 목적으로 하고 있다.
1. 다기능 복합황담체의 개발 및 최적화에서는 기존의 종속영양탈질 공정에 독립영양탈질 기능의 부가/전환을 통하여, 1)외부탄소원 및 슬러지발생량의 저감, 2)담체의 다기능화에 의한 수처리기능의 향상 (인 제거, pH저감 방지, 알칼리도 보충 등)을 도모한다. 또한, 담체의 부유식 및 고정식 활용의 적정성을 평가하여, 공정구성 및 처리목적에 따른 담체의 최적 적용방안에 대하여 검토한다.
2. 막분리 하수

□ 연구개요
본 연구는 고효율 탈질을 위한 다기능 복합황담체의 개발 및 수처리공정으로의 적용을 목적으로 하고 있다.
1. 다기능 복합황담체의 개발 및 최적화에서는 기존의 종속영양탈질 공정에 독립영양탈질 기능의 부가/전환을 통하여, 1)외부탄소원 및 슬러지발생량의 저감, 2)담체의 다기능화에 의한 수처리기능의 향상 (인 제거, pH저감 방지, 알칼리도 보충 등)을 도모한다. 또한, 담체의 부유식 및 고정식 활용의 적정성을 평가하여, 공정구성 및 처리목적에 따른 담체의 최적 적용방안에 대하여 검토한다.
2. 막분리 하수처리공정 적용에서는 1) 수처리특성, 탈질효율 평가 및 미생물 군집분석, 2)담체의 최적 주입조건. 탈질에 따른 담체의 소모비율 최적화, 3) 폭기량 및 에너지소비량을 평가하여 공정운영 방안의 최적화를 검토한다.
3. 처리수의 재이용을 위한 다양한 수질에 대한 적용성 평가에서는 1) RO농축수의 고농도 난분해성 유기물 및 질산성질소의 처리성 평가, 2) 농축폐수 등에 대한 탈질 효율성평가를 통하여 하수처리수 재이용방안을 도출한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 다기능 황담체 제조기술 확보 및 적용성 평가
1) 고효율 탈질을 위한 복합황담체의 조성은 분말황(S), 탄산칼슘으로 황원 및 알칼리도(pH저감 방지)를 보충하여 바인더로Sodium silicate를 이용하여 복합황담체를 개발함. 2)복합황담체의 수처리공정의 적용성을 평가하기 위해 접촉여상 방식의 장기간 운전을 통하여, 황을 이용한 담체를 적용하는 경우 독립영양 탈질에 높은 질산성 질소제거 효과가 있음을 확인하였고, 전자공여체로 활용된 황은 탈질 후 황산이온으로 변환되며 유출수 중 황산이온의 농도를 보면 황 담체를 이용하여 탈질 작용이 일어난 것임을 알 수 있었다. 3)제조된 황 담체의기공률과 기공 크기는 Sodium silicate의 비율이 더 크거나 물이 첨가된 담체일수록 증가하는 것으로 나타난 반면, 밀도와 압축강도는 감소하였다. up-flow 고정상 반응기를 연속적 운행을 통하여 질산성 질소의 제거율은 Sodium silicate의 비율이 증가할수록 높게 나타났다. 이러한 높은 제거율은 담체의 향상된 기공 특성에 의한 미생물 군집의 차이에 의한 것으로 사료된다.
2. 막분리 하수처리 공정 및 재이용 적용방안 도출
1) MBR실험 결과 담체를 넣은 시스템이 담체를 넣지 않은 시스템보다 더 높은 암모니아성 질소 제거율을 보였다. 황 담체를 첨가한 시스템은 종속영양 탈질과 독립영양 탈질이 동시에 일어나게 되며, 담체를 첨가하지 않은 시스템보다 더 낮은 질산성질소 유출농도를 보였다. 또한, 담체를 넣은 시스템의 비탈질율은 질소부하량이 증가함에 따라 증가했으며 운전기간동안 종속영양탈질의 비탈질율보다 높게 나타났다. 이는 담체의 첨가 유무에 따라 질소 제거 측면에서 큰 차이를 나타나는 것으로 볼 수 있다. 각 유입 질소 부하량에서 질소 제거율은 담체를 넣은 시스템이 담체를 넣지 않은 시스템보다 더 높게 나타났으며, 이는 황 담체를 MBR공정에 적용하였을 때 효과적인 질소 제거가 가능한 것으로 판단된다. 2)고농도의 난분해성 유기물과 농축된 T-N, T-P, Cl^-을 포함한 RO농축수 처리 실험 결과, 질산성 질소 제거율은 염분의 농도가 증가할수록 점차 낮아졌고 1000mgCl/L의 염분농도를 가진 RO농축수를 유입시켰을 땐 효율이 감소하였음(효율이 낮아졌음에도 방류수 수질기준을 만족하는 처리 효율을 보임).
3. SBR 공정에 대한 담체의 적용성 평가
1) SBR실험 결과 MBR공정과 마찬가지로 황 담체를 넣은 시스템이 황 담체를 넣지 않은 시스템보다 더 높은 질소 제거율을 보였다. 질산성 질소 제거율는 황담체를 추가한 시스템이 황담체를 넣어주지 않은 시스템보다 약 11배 높은 것으로 관찰되었다. 또한 황담체의 구성성분인 CaCO₃에 의하여 황을 이용한 독립영양탈질이 진행됐음에도 pH를 중성으로 유지하는 것으로 관찰되었다. 따라서 기존의 SBR공정에 황담체를 추가한다면 시설 변화 없이 수처리 기능을 향상시킬 것으로 사료된다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1. 기술적 의의 및 중요성 : 본 연구에서는 황을 이용한 독립영양 탈질을 유도하여 기존의 고도처리를 보완 및 개선할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다. 특히, 질소의 방류수질기준의 강화가 예상되고 있는 가운데, 저비용의 효율적 질소처리기술의 도입이 시급한 실정으로, 유기물을 매개하지 않는 탈질 반응을 유도함으로써 질소제거에 수반되는 제반 비용의 절감 및 효율의 향상이 있을 것으로 기대된다.
2. 환경경제적 의의 및 중요성 : 대체수자원 확보를 위해 해수담수화, 하수처리수 재이용 등의 기술 개발이 추진되고 있는 가운데, 하수처리수 수질의 고도화와 농축수의 무방류 또는 저감화가 필수적이다. 농축수는 수질 특성상 난분해성 유기물 및 높은 질산성질소와 TDS농도로 인해 향상된 수처리기술의 적용이 요구된다. 따라서, 본 연구에서 개발되는 황기반 담체를 이용한 독립영양 탈질에 의한 고효율 질소제거 기술의 적용은 이러한 문제들을 효과적으로 해결해 나가는 기반 기술로서 역할을 할 것으로 판단된다.
3. 산업적 의의 및 중요성 : 고도 질소처리 및 관련 핵심소재기술의 개발을 통하여 수처리시장의 기술경쟁력 확보와 아울러 소재 및 설계 운영 분야와 같은 파생산업의 형성에 촉진제 역할을 할 것으로 사료된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 필요성 ... 4
• 1.2 연구 개발 목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 30