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표제지
제출문
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록
요약문
목차
제1장 기술개발의 중요성 및 목적 16
제1절 기술개발의 중요성 16
제2절 기술개발의 목적 18
제2장 음폐수 관리 및 기술개발 현황 19
제1절 음폐수 관리 현황 19
1. 음폐수 발생 및 처리현황 19
2. 음폐수 관련 정책 22
제2절 국내외 기술개발 현황 27
1. 국내 현황 27
2. 국외 현황 38
제3장 기술개발의 내용 및 범위 43
제4장 연구개발수행 내용 및 결과 46
제1절 문헌연구 46
1. 혐기성 처리 46
2. 2상 혐기성 소화 공정 52
3. 막결합형 혐기성 소화조 58
제2절 음폐수 및 생산공정 유기성 폐수의 혼합처리 가능성 파악 64
1. 목적 64
2. 실험방법 64
3. 음폐수의 메탄발생능 평가 66
4. 결론 68
제3절 실험실 규모의 2상 혐기성 소화공정 운전특성 69
1. 목적 69
2. 실험방법 69
3. 음폐수의 혐기성 2상 소화조 운전 결과 74
4. 혐기성 2상 소화조의 운전인자에 따른 처리효율 비교 95
5. 결론 105
제4절 막결합형 2상 혐기성 소화 플랜트의 운전 결과 106
1. 목적 106
2. 실험재료 및 방법 106
3. TPADUF 운영 결과 115
4. 결론 142
제5절 바이오가스 CDM 사업 143
1. 음폐수 처리를 위한 혐기성 소화공정에 대한 CDM 타당성 분석 143
2. 적용 가능한 CDM 방법론 조사 144
3. CDM 사업기간 검토 147
4. CDM 사업을 통한 예상 수익 분석 147
제5장 활용 방안 및 기대 효과 150
제1절 활용 방안 150
제2절 기대 효과 150
1. 환경적, 정책적 효과 150
2. 경제적 효과 151
참고문헌 153
표 2.1.1. 전국 음식물폐기물 배출 및 처리현황 19
표 2.1.2. 2007년 전국 음식물폐기물 자원화시설 현황 20
표 2.1.3. 연도별 음식물폐기물 처리량 및 음페수 관리 현황 21
표 2.1.4. 2007년 음식물폐기물 자원화시설의 음폐수 배출현황 22
표 2.1.5. 해양배출 가능 폐기물의 세부규정 24
표 2.1.6. 환경부의 음폐수 육상처리 전환 목표 25
표 2.1.7. 음폐수의 육상처리를 위한 중점 추진내용 25
표 2.1.8. 음폐수의 육상처리 전환을 위한 소요예산 계획 26
표 2.2.1. 국내 음식물폐기물 혐기성소화 처리 시설 현황 27
표 2.2.2. 국내 음폐수 에너지화 시설 운전특성 비교 28
표 2.2.3. 광주광역시 음식물자원화시설 현황 29
표 2.2.4. 광주광역시 음식물자원화시설 운영비용 30
표 2.2.5. 부산광역시 음식물자원화시설 현황 31
표 2.2.6. 부산광역시 음식물자원화시설 음폐수 농도 변화 31
표 2.2.7. 수도권 매립지 음폐수와 침출수 병합처리시설 운영 결과 33
표 2.2.8. 2007년 침출수 처리시설의 수질현황 및 음폐수 유입농도 34
표 2.2.9. 음폐수 수도권매립지 반입기준 35
표 2.2.10. 파주시 환경기초시설 현황 36
표 2.2.11. 파주시 음식물폐기물 및 축산분뇨혼합처리시설 현황 36
표 2.2.12. 우리나라 혐기성 소화기술 및 사업자 현황 38
표 2.2.13. 국외 유기성 폐기물 에너지화 기술 현황 39
표 2.2.14. 유럽의 음식물폐기물 및 음폐수 에너지화 기술 40
표 2.2.15. 독일의 바이오가스 플랜트 예 41
표 2.2.16. 일본의 음식물폐기물 등 통합 메탄발효 시설 현황 42
표 4.1.1. 혐기성 여상 운전 결과 51
표 4.1.2. 유동상 반응조 운전결과 51
표 4.1.3. UASB 운전결과 51
표 4.1.4. UASFF 운전결과 52
표 4.1.5. ADUF의 운전효율 60
표 4.1.6. 파이로트 및 현장 규모 BIOREKR(이미지참조) 플랜트의 운전 결과 60
표 4.1.7. 막 노화 및 fouling의 원인 62
표 4.1.8. 막 세정에 사용되는 화학약품 63
표 4.2.1. 음폐수 성상 64
표 4.2.2. 유기성 폐수 성상 65
표 4.2.3. BMP 시험을 위한 영양물질의 구성 및 농도 66
표 4.2.4. 중온 및 고온 BMP 시험에서 물질수지 67
표 4.3.1. 실험실 규모 실험에 사용된 음폐수의 성상 69
표 4.3.2. 4개의 실험 반응조 시스템 70
표 4.3.3. 실험실 규모 이상 혐기성 반응조 시스템 운전 조건 72
표 4.4.1. 5 톤/일 규모 TPADUF 운전에 사용된 음폐수의 성상 106
표 4.4.2. 5 톤/일 규모 TPADUF 단위 설비의 개요 108
표 4.4.3. UF 분리막의 규격 110
표 4.4.4. 5 톤/일 규모 TPADUF 플랜트 운전조건 112
표 4.4.5. 분석방법 113
표 4.4.6. 5 톤/일 규모 TPADUF 운전 조건별 VFA 농도 및 성분분포 127
표 4.4.7. 5 톤/일 규모 TPADUF 분리막 세정 실험 조건 137
표 4.4.8. 분리막의 화학적 세정 방법 138
표 4.4.9. 5 톤/일 규모 TPADUF 분리막 유출수 성상 141
표 4.5.1. 처리형태에 따른 MCF 값 147
표 4.5.2. COD 150 g/L인 음폐수 50 톤/일 처리할 때 발전가능량 및 열회수량 148
표 5.2.1. 50 톤/일 규모 TPADUF의 경제적 효과 152
그림 2.1.1. 연도별 음식물폐기물 자원화시설 변화 추이 20
그림 2.1.2. 음폐수의 육상처리를 위한 단계별 추진대책 25
그림 2.2.1. 광주광역시 음식물자원화시설 처리공정 계통도 29
그림 2.2.2. 부산광역시 음식물자원화 시설 공정도 32
그럼 2.2.3. 수도권 매립지 음폐수와 침출수 병합처리 계통도 33
그림 2.2.4. 파주시 음식물폐기물 및 축분 혼합 처리시설 계통도 37
그림 4.1.1. 혐기성 처리의 3단계 48
그림 4.1.2. 혐기성 반응조 종류 50
그림 4.1.3. 산발효 및 메탄발효의 적정 pH 범위 55
그림 4.1.4. SRT에 따른 비메탄생성량(SMP) 및 안정화 속도 57
그림 4.2.1. 중온 및 고온 BMP 시험에서의 누적 메탄발생량 67
그림 4.3.1. 실험실 규모 반응조 시스템의 유기물 부하 변화 73
그림 4.3.2. 실험실 규모 반응조 시스템의 TCOD 변화 77
그림 4.3.3. 실험실 규모 반응조 시스템의 TCOD 제거효율 변화 78
그림 4.3.4. 실험실 규모 반응조 시스템의 SCOD 변화 79
그림 4.3.5. 실험실 규모 반응조 시스템의 VFA 농도 변화 81
그림 4.3.6. 실험실 규모 반응조 시스템의 VFA 구성성분 변화 82
그림 4.3.7. 실험실 규모 반응조 시스템의 SMP 변화 84
그림 4.3.8. 실험실 규모 반응조 시스템의 CH₄ 함량 변화 85
그림 4.3.9. 실험실 규모 반응조 시스템의 pH 변화 87
그림 4.3.10. 실험실 규모 반응조 시스템의 NH4+-N 농도 변화(이미지참조) 88
그림 4.3.11. 실험실 규모 반응조 시스템의 알칼리도 변화 90
그림 4.3.12. 실험실 규모 반응조 시스템의 VS 농도 변화 91
그림 4.3.13. 실험실 규모 반응조 시스템의 VS 제거효율 변화 92
그림 4.3.14. 실험실 규모 반응조 시스템의 VSS 농도 변화 94
그림 4.3.15. 메탄조 유출수 반송에 따른 산발효조의 산생성 및 VS 제거효율 변화 96
그림 4.3.16. 메탄조 유출수 반송 이후 조건 별 평균 산생성 및 VS 제거효율 97
그림 4.3.17. 고형물 내부반송 전후에 유기물 부하에 따른 메탄조의 SMP 변화 98
그림 4.3.18. 고형물 내부반송 전후에 유기물 부하에 따른 유출수의 SCOD 100
그림 4.3.19. 고형물 내부반송 이후 온도별 메탄조의 COD 제거효율 101
그림 4.3.20. 유기물 부하에 따른 메탄조의 SMP 103
그림 4.3.21. 메탄조의 미생물 유기물 부하 104
그림 4.4.1. 5 톤/일 규모 TPADUF 플랜트 개요도 107
그림 4.4.2. 5 톤/일 규모 TPADUF 운전 Mode 별 유기물 부하 114
그림 4.4.3. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 유기물 농도 변화 116
그림 4.4.4. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 유기물 제거효율 변화 118
그림 4.4.5. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 유기물 부하에 따른 유기물 제거효율 변화 121
그림 4.4.6. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 메탄 구성비 122
그림 4.4.7. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 메탄 발생량 124
그림 4.4.8. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 VFA 농도 변화 126
그림 4.4.9. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 pH 변화 130
그림 4.4.10. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 알칼리도 변화 130
그림 4.4.11. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 질소 농도 변화 131
그림 4.4.12. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 고형물 농도 변화 133
그림 4.4.13. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 분리막의 flux 변화 135
그림 4.4.14. 5 톤/일 규모 TPADUF에서 분리막 clogging 발생 형태 136
그림 4.4.15. 5 톤/일 규모 TPADUF 막 세정 전후의 flux 변화 138
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