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Executive Summary
목차
제1장 서론 14
1. 연구의 필요성 14
1.1. 연구 필요성 14
2. 연구목표 및 연구내용 20
2.1. 최종목표 20
2.2. 연차별 목표 및 세부 연구내용 24
제2장 연구 수행방법 및 체계 25
1. 연구내용 및 방법 25
1.1. 잡배수 all-in-one 전처리 침전/부상공정 개발 25
1.2. 상온 저에너지형 질소제거 공정 27
1.3. 고도산화 일체형 세라믹 막여과 단위공정 제작 38
2. 추진전략 및 추진체계 40
2.1. 연구 추진전략 40
2.2. 연구 추진체계 42
제3장 연구 추진내용 및 결과 43
1. 잡배수 all-in-one 전처리 침전/부상공정 개발 43
1.1. All-in-one 전처리 침전/부상공정 개요 43
1.2. 전처리 유입원수 특성 분석을 위한 잡배수 공정 현황 조사 44
1.3. 잡배수 유입원수 성상 분석 46
1.4. Jar-test 수행을 통한 실증 플랜트 운전인자 도출 48
1.5. CFD 해석 (200m³/day 용량 기준) 58
1.6. 잡배수 전처리 취·퇴수관 및 수류완충지 설치 59
2. 상온/저에너지형 질소제거공정 개발 63
2.1. 상온 혐기성 암모늄 산화 단일공정 구축 및 최적화 63
2.2. 천연 제올라이트를 활용한 암모니아 제거 단위공정 구축 74
3. 고도산화 일체형 세라믹 막여과공정 개발 80
3.1. 고도산화 일체형 세라믹막 시작품 제작 및 운영 80
3.2. 오존/AOP 패키지 시스템 상세설계 98
제4장 결론 104
1. 잡배수 all-in-one 전처리 침전/부상공정 개발 104
2. 상온/저에너지형 질소제거공정 개발 105
3. 고도산화 일체형 세라믹 막여과공정 개발 106
제5장 활용방안 및 기대효과 108
1. 활용방안 108
1.1. 개별공정 활용방안 108
2. 기대효과 109
2.1. 기술적 파급효과 109
2.2. 사회적 파급효과 110
2.3. 경제적 파급효과 111
참고문헌 112
서지자료 117
Bibliographic Data 118
판권기 119
[그림 1.1] 스마트시티 분산형 물재생 시스템 개발 목표 20
[그림 1.2] 연구개발 추진방향 21
[그림 1.3] 세부과제의 구성 22
[그림 2.1] 3중 구조 미생물 담지체에 의한 질소 제거 기작 개요도 28
[그림 2.2] 담지체에 사용한 (좌) 질산화 미생물; (우) 혐기성 암모늄 산화 미생물 28
[그림 2.3] 3중 구조 미생물 담지체 모습 29
[그림 2.4] 완전혼합형 혐기성 암모늄 산화 단일공정(R1) 개략도 30
[그림 2.5] 연속 회분식 혐기성 암모늄 산화 단일공정(R2) 개략도 32
[그림 2.6] 제올라이트의 암모늄 흡착 Batch test 전경 35
[그림 2.7] 제올라이트 재생 칼럼테스트 36
[그림 2.8] Air stripping 비교 실험: (a) air blowing (b) stirring (c) air spraying 36
[그림 2.9] 에어로사이클론을 활용한 암모니아 제거장치 모식도 및 설치 전경 37
[그림 2.10] 고도산화 일체형 세라믹 막여과공정 Lab-scale 장비 38
[그림 3.1] All-in-one 전처리 침전/부상공정 개요도 43
[그림 3.2] Jar-test 실험 절차 49
[그림 3.3] 일산친환경사업소 1차침전지 유출수 분석결과 53
[그림 3.4] 잡배수 BOD 분석결과 시험성적서 54
[그림 3.5] 잡배수 분석항목별 Jar-test 결과 56
[그림 3.6] 잡배수 원수 탁도 시험성적서 57
[그림 3.7] 잡배수 처리수 탁도 시험성적서 57
[그림 3.8] 잡배수 처리효율 평가 사진 58
[그림 3.9] 전처리 반응조 CFD 해석결과 59
[그림 3.10] 취수펌프 및 취·퇴수관 설치 위치 60
[그림 3.11] 수류완충지 배관 구성도 61
[그림 3.12] 수류완충지 구성도 61
[그림 3.13] 응집제 자동제어 알고리즘 62
[그림 3.14] E-SEM을 이용한 3중 구조 미생물 담지체 내부 구조 모습 63
[그림 3.15] 3중 구조 미생물 담지체 크기 비교 (좌) 운전 전, (우) 310일 운전 후 64
[그림 3.16] 완전혼합형 혐기성 암모늄 산화반응기의 질소제거 성능 65
[그림 3.17] 연속 회분식 혐기성 암모늄 산화 단일공정 질소제거 성능 66
[그림 3.18] 질산 이온 농도 예측 발생량 및 실제 발생량 비교 67
[그림 3.19] 다변량 통계분석 및 Hierarchical clustering 분석 결과 69
[그림 3.20] Two-way dendrogram 분석 결과 69
[그림 3.21] 제올라이트 재생을 통한 암모니아 회수 실험 74
[그림 3.22] 제올라이트 재생에 따른 나트륨 이온의 농도 변화 75
[그림 3.23] Air spraying에 의한 용액에서의 NaCl 분리 실험 전경 76
[그림 3.24] Air blowing 기법을 이용한 재생액 연속활용 기법 모식도 76
[그림 3.25] Air blowing 기법을 이용한 재생액 연속활용 실험 장치 전경 77
[그림 3.26] Air stripping 유무에 따라 제올라이트에서 탈착된 암모늄 제거효율 78
[그림 3.27] Air stripping 유무에 따라 제올라이트에 남아 있는 암모늄 농도 78
[그림 3.28] 기액비에 따라 제올라이트 내에 남아 있는 암모늄 이온의 비율 79
[그림 3.29] 세라믹과 공기/오존 산기 공정을 결합한 공정 81
[그림 3.30] 기 출원한 고도산화 일체형 세라믹 막여과 일체형 반응조 공정도 82
[그림 3.31] Al₂O₃/SiO₂-ZrO₂ 막 공극 83
[그림 3.32] 세라믹 평막과 막 홀더 83
[그림 3.33] 순수투과도 측정 공정 84
[그림 3.34] 세라믹 평막의 순수투과도 85
[그림 3.35] 카올린 현탁액 여과시의 수투과도 변화 87
[그림 3.36] 유기성물질 여과시의 수투과도 변화 89
[그림 3.37] 역세척 압력에 따른 회복률 90
[그림 3.38] 운전조건에 따른 일일 여과수 생산량 비교 91
[그림 3.39] 오존 반응으로 생성되는 OH라디칼과 라디칼 중간생성물 93
[그림 3.40] 출원한 일체형 반응조에서의 오존 역세척을 통한 오염물 제거 기작 95
[그림 3.41] 유기성물질 여과조건에서 오존 역세척 주입농도에 따른 수투과도 변화 97
[그림 3.42] 오존 발생량별 회복률 98
[그림 3.43] 출원 특허의 개량공정 모식도 99
[그림 3.44] 솔레노이드 밸브 이용 개량 공정 이용 모식도 100
[그림 3.45] 고도산화 일체형 세라믹 막여과 단위공정 설계도 101
[그림 3.46] 고도산화 일체형 세라믹 막여과 단위공정 실험장치 102
[그림 3.47] 고도산화 일체형 세라믹 막여과 단위공정의 유체 흐름도 103
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