사업성과

제주 스코리아로부터 제조된 Na-A 제올라이트계 흡착제를 이용한 양돈분뇨 중 암모니아성 질소 및 중금속 제거 흡착공정 개발

구분 : 기술개발 연구책임자 : 감상규 소속 : 제주대학교
연구기간 : 2020.05.~12. 연구비 : 40 연구년도 : 2020

< 연구목적 >

양돈분뇨 중에 높은 농도로 존재하고 있는 NH3-N 와 중금속 이온의 제거를 위한 연속 흡착처리공정을 개발하고자 함

< 연구내용 및 결과 >

연구내용

- 제주도 양돈분뇨중 오염물질 현황 분석

- 제주 스코리아로부터 Na-A 제올라이트계 흡착제 개발 및 특성 분석

- 주 스코리아로부터 제조된 Na-A 제올라이트계 흡착제의 오염물질 제거 특성 평가

- Na-A 제올라이트계 흡착제를 이용한 오염물질의 흡착속도 및 등온흡착량 평가

- Na-A 제올라이트계 흡착제의 오염물질 제거를 위한 연속 흡착처리공정 개발

- 흡착처리공정에 대한 경제성 평가

연구결과

- 제주 스코리아로부터 제조한 합성 제올라이트를 XRF, XRD SEM으로 분석한 결과 Na-A 제올라이트계 물질임을 확인할 수 있었고, 이의 CEC는 기존에 개발되었던 합성제올라이트에 비해 1.5~3.0, 국내 제올라이트 판매업체보다도 약 2.12~3.39 배 높은 값을 보임

- 등온흡착실험결과 Langmuir 등온식에 적합하며 최대흡착량은 합성 제올라이트는 원료인 제주 스코리아에 비해 약 100배 이상의 높은 흡착량을 보였고 상용 제올라이트의 70%에 접근하는 흡착능을 보였음순으로 나타났음

< 기대성과 >

환경적 효과

- 양돈분뇨 중에 존재하는 다양한 오염물질 중 고농도로 존재하는 NH3-N 및 중금속(Zn, Cu)의 효율적 처리는 악취민원 해결 및 지역 환경보전에 기여

- 제주 스코리아를 고부가 가치의 Na-A 제올라이트로 재이용 및 자원화 가능함

사회적 효과

- 양돈분뇨로부터 발생되는 환경오염물질의 현황과 특성분석으로 환경오염을 최소화할 필요성이 제기되고 양돈농가 자체적인 정화인식 촉진

- 합성 제올라이트는 매우 우수한 이온교환/흡착능을 갖고 있어 제주 스코리아를 부가가치가 높은 흡착제로 전환

- 제주 지역 수질오염 저감용 흡착제로 활용함으로서 시장성 확대

경제적 효과

- 제주 지역 내 양돈분뇨 처리시, Na-A계 제올라이트 흡착제가 충진된 연속 흡착공정을 적용한 경우 흡착제(0.6억원), 장치 제작 및 설치(1.0억원), 운영비용(0.4억원) 등 총 2.0 억원/년으로 5년 운전시 5.2억원이 소요될 것으로 예상된다. 3년 내에 처리비 절감을 통해 회수 가능 (10/일 기준)

- 공공처리장 위탁처리 대비 양돈분뇨 처리비 단가를 40,000/톤을 기준으로 5년 운전비용을 산정하면, 7.3억원이 소요되어 약 29% 정도의 처리비용 절감

- (공공처리 비용) 40,000/(연속 흡착공정 처리비용) 28,350/

액비 등으로 질소원을 회수하는 비용을 산정하지 않음

 

기타 성과

- 국내 저명학술지에 1편 게재, 3편 학술행사에서 논문발표

- 6개월 이내에 2편을 국내 저명학술지에 투고 예정

 

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