본 연구개발과제에서는 섬유/염색 산업에서 배출되는 폐수에서 야기되는 BOD, COD, T-N, 색도 등 난분해성 산업폐수의 보다 효율적인 처리를 위해 IAOP(Integrated Advanced Oxidation Process)공정기술 개발의 일환으로 크게 4개 AOP 분야로 염색폐수처리에 있어 약품사용 및 슬러지 처분에 많은 비용이 소요되는 화학응집처리의 대체 공정으로 기능성 촉매 제조 및 촉매산화수 공정 개발, 전기산화공정 개발을 단위공정별로 5m3/day 규모 pilot plant를 통한 현장 적용 연구를 수행하였다.

 

그리고 촉매산화수공정과 활성슬러지 공정으로 이루진 새로운 염색폐수처리 시스템을 구축하여 20m3/day 규모 pilot plant를 통한 현장 적용성 평가를 수행하였다.

광촉매 산화공정의 현장 적용을 위하여 1) 혼합광촉매의 고정화 2) 전처리 공정으로 Ferrioxalate/Photo-fenton 산화 공정을 도입하여 10m3/day 규모 Pilot Plant를 통한 현장 적용성 평가를 수행하였다.

1. 기능성 촉매를 이용한 촉매산화수공정개발
20m3/day Pilot Plant 운영결과를 근거하여, 기존 화학응집처리공정에서 사용되는 약품비는 염색폐수 처리 물량(m3)당 280원으로 조사되었고, 촉매산화수공정에서는 약품비가 90.5원으로 조사되었다. 즉 촉매산화수공정은 기존 화학응집처리공정에 비해 약품비를 약 67 %(189.5 원/m3) 정도 절감시킬 수 있는 것으로 평가되었다.
또한, 촉매산화수공정의 적용에 따른 슬러지 Cake 처리비는 14.7원/m3으로 조사되어 기존 화학응집처리공정의 슬러지 Cake 처리비(117.6원/m3)를 약 87% 감소시킬 수 있는 것으로 조사되었다.

2. 전기산화에 의한 폐수처리 공정 개발
전기산화 공정과 생물학적 처리 공정을 연계하여 여러 염색 공정에서 발생되는 염색폐수를 처리한 결과 기존의 화학적-생물학적처리공정과 비교하여 처리비용에서는 165.1원/m3 절감, 1차 전기산화 공정에서의 유기오염물질 부하량 감소로 생물학적처리공정의 HRT 감축시킴으로써 전체적인 폐수처리비용 절감되었다.

3. Ferrioxalate/Photo-fenton 산화반응 공정개발
D 공단 종합염색폐수에 대한 10m3/day 규모 Pilot Plant 실험 결과 유입폐수의 평균 색도 약 1120(도)에서 처리수의 색도가 약 390(도)로 65.1%가 제거되었다.그리고 S공단 종합폐수에 대하여 실험한 결과 유입수의 평균색도 약 370(도)에서 처리수의 색도는 약 150(도)로 57.1% 이상이 제거되었다.

4. 산업폐수처리를 위한 혼합광촉매 공정 개발
고효율 광촉매로서 장파장 영역에서도 광활성을 가지는 광촉매를 제조하기 위하여 여러 전이금속이 첨가된 TiO2 광촉매와 SiO2 메조포러스에 담지된 TiO2 광촉매를 제조하였다.
D공단 종합염색폐수 유입수, S공단 산업폐수처리장 유입수에 대하여 10m3/day 규모의 Ferrioxalate/Photo-fenton 산화 공정-혼합광촉매 산화 공정 운전 결과 초기 색도 평균 1150(도)에서 색도는 평균 72-74% 제거(890-920(도)), 나염폐수(680(도)), 종합염색폐수의 1차 화학적 처리수(750(도))는 각각 58.7%, 72.0%, 63.2% 색도가 제거되었다. 그 외 COD는 평균 74-80% 제거되었다.

5. 광촉매 박막을 이용한 대기오염물질 처리 공정 시스템 개발
스퍼터링법을 이용하여 제조된 TiO2박막을 FE-SEM, XRD, AFM으로 분석한 결과, 박막두께가 2000～3000Å로 광활성이 뛰어난 아나타제결정의 평탄한 박막이 형성되어 우수한 TiO2박막임을 확인하였다.
TiO2박막은 UV Lamp하에서 분해 실험 결과 톨루엔(5mg/L) 88%, 1.2-디클로로벤젠(5mg/L) 80%, 클로로벤젠(5mg/L) 81%, 스티렌(5mg/L) 93%로 환경 오염물질의 제거에 우수한 효과를 나타내었다.