"3조 졸업시켜조"의 두 판 사이의 차이

2019년 6월 20일 (목) 17:35 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 00000000..

영문 : 00000000..

과제 팀명

00000..

지도교수

000 교수님

개발기간

2018년 3월 ~ 2018년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20114300** 김**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20114300** 정**

서울시립대학교 환경공학부 20114300** 조**

서울시립대학교 환경공학부 20114300** 이**

서울시립대학교 환경공학부 20114300** 남**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

내용

개발 과제의 배경 및 효과

내용

개발 과제의 목표와 내용

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

가. 제품요구사항

전처리 공정에서 초음파만 쓸 때와 비교해서 이종캐비테이션 시스템을 사용하는 것이 적절한가?

초음파와 수리동력학적 캐비테이션을 함께 이용하는 것이 전처리 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다. 또한 수리동력학적 캐비테이션과 초음파 캐비테이션, 그리고 두 공정을 혼합한 이종캐비테이션에 대한 파일럿 실험의 비교 결과에 따르면 이종캐비테이션을 사용한 경우 초음파 캐비테이션을 단독으로 사용할 경우와 비교해 요구동력을 줄일 수 있다는 연구가 있어 우리 공정에 적용하기에 적절하다고 판단하였다.

소화가스 증산율을 충족하는가?

슬러지 전처리 시설을 도입함으로써 소화가스를 증산 할 수 있을 것으로 판단되며, 소화가스를 40% 이상 증산 시 경쟁력이 있을 것으로 판단하여 40% 증산율을 충족하는 것을 목표로 한다.

고액분리 효율을 충족하는가?

현재 하수도법으로 정하는 바에 따르면 디스포저의 합법적인 사용을 위해서는 배출되는 고형물의 80%이상을 회수해야 한다. 따라서 고액분리 단계에서 음식물 폐기물 처리수의 고형물을 80%이상 제거해 주어야한다.

악취발생을 방지가능한가?

혐기성 소화에서 발생하는 H2S와 NH3등의 물질로 인해 악취가 발생한다. 우리 공법은 주거단지에 설치하는 것을 목표로 하기 때문에 악취문제를 해결하는 것이 중요하다고 판단하였고, 수세법을 통해 NH3를 제어하며 활성탄을 이용하여 H2S와 수세법을 통과 한 이후 포함되는 미세한 물 입자를 제거하는 방법을 적용하고자 한다.

주택단지에 시공 가능한가?

저류조와 전처리시설, 소화공정에 걸친 일련의 공정을 주거단지에 설치한다는 목적에 맞게 미관상의 문제를 해결하기 위해 Closed System 공정으로 설치하는 것을 목표로 하고 있다. 공동주택에 수돗물을 공급하는데 있어서 배수지에서 바로 각 가정으로 수돗물을 공급하는 방식인 가압직결급수가 일반화됨에 따라 수돗물을 보관해 둘 물탱크를 설치 할 필요가 없어 Closed System 공정을 만족하는데 컨테이너 크기의 설치 공간 확보가 필요할 것으로 판단되며, 목표로 하는 세대수와 그에 따른 목표 처리수량에 맞게 적당한 규격을 산정할 필요가 있다.

나. 기능계통도

다.QFD(품질기능전개)

라. 설계사양

개념설계안

구조

전체 공정은 아래 그림6 에서 보는 바와 같이 묘사하였다. 먼저 각 가정 내 싱크대에 설치된 디스포저로 음식물쓰레기가 배출되면 하수도를 따라 내려오던 음식물쓰레기는 수집연결배관을 통해 따로 포집되어 내려온다.
이후 음식물쓰레기는 유량조정조로 이동하게 된다. 그리고 유량조정조 내부에 설치된 초음파 캐비테이션 장치가 음식물쓰레기를 잘게 쪼개어 염분제거율을 높여 준다. 이와 같은 방식으로 초음파 캐비테이션 과정을 여러 번 반복시킨다.
이렇게 초음파 처리한 음식물쓰레기는 2상 혐기성소화조의 산 생성조와 메탄 생성조 둘 중에서 먼저 산 생성 조로 이동하여 가수분해와 산 생성 반응이 일어난다. 이렇게 산 생성과 메탄 생성이 나뉘어 있는 이유는 각 단계에서 작용하는 미생물은 생리적인 특징 및 영양적 요구성이 매우 다르므로 외부의 조건이 바뀌면 두 생물군 사이의 균형이 깨어져 저해를 받게 된다. 따라서 두 반응을 나누었을 때 각각의 반응이 최적의 조건에서 효율적으로 일어날 수 있도록 하기 위해 두 반응을 나눈 2상 혐기성 소화조 기술을 채택했다. 그리고 산 생성조에는 수리동력학적 캐비테이션을 일으키는 벤츄리관이 연결되어 있다. 이 장치는 항상 가동되는 것은 아니고 가스저장소에 설치된 메탄 감지 센서에서 메탄 가스 생성이 원활하지 않을 때 신호를 보내주면, 이 장치를 가동시킨다. 벤츄리관을 통해 생성된 기포를 이용해 수리동력학적 캐비테이션 반응을 여러 번 순환시켜 음식물쓰레기의 입자를 미생물 반응이 활발해 지도록 가용화 시킨다. 그렇게 되면 혐기성 소화 과정에서 메탄 가스의 생성이 더욱 활발하고 빨리 일어날 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
다음으로는 메탄 생성조로 이동하여 메탄 가스 생성 반응이 일어나게 되고 생성된 가스는 메탄 생성조 위쪽에서 포집하여 수분 제거와 탈황 과정을 거쳐 정제된 상태로 가스 저장소에 저장되고 이후 가스 연료로 산 생성조에서 가온 과정에 사용이 가능하다. 이렇게 자원 순환을 시켰을 때 전체 공정의 에너지 자립률이 올라갈 수 있다.
혐기성 소화과정이 완료된 음식물쓰레기 소화슬러지는 이후 고액 원심분리장치로 이동하여 고형물 80~85%와 액체 20~15% 정도로 분리된다. 이 때 분리된 액체는 배출시켜 액체 비료로 가공하여 사용할 수 있도록 한다.
고액 원심분리가 완료되면 고형물은 호기성 퇴비화조로 이동하여 고온 호기성 미생물과 반응하여 난분해성 물질들이 분해되고 발효 소멸되어 퇴비화가 이루어지게 된다. 이 때 팽화제인 목질 바이오칩과 호기성 미생물을 동시에 첨가한다. 고형물과 교반하여 섞어주면 고형물의 함수율을 줄여주고 발효 소멸 과정이 더욱 잘 이루어지게 된다. 퇴비화가 완료되면 배출시켜 퇴비로 이용한다.
그리고 전체 공정이 Closed System 이므로 발생하는 가스들의 악취를 제거하기 위한 장치를 시스템 내부에 설치하여 각각의 공정에서 배출되는 악취물질을 한꺼번에 제거시킨다.

전체공정도

초음파전처리 공정비교

이론적 계산 및 시뮬레이션

유입유량산정

산생성조 규격

메탄생성조 규격

초음파 염분제거 효율

수리동력학적 캐비테이션 벤츄리관의 개수에 따른 효율

 그림 9는 벤츄리관을 하나 또는 두 개 설치하였을 때 처리 시간에 따른 SCOD(Soluble Chemical Oxygen Demand : 용존성 화학적 산소 요구량)의 변화를 도시한 그래프이다. SCOD는 슬러지의 가용화 지표로 주로 사용되는 것이다. 
벤츄리관이 하나인 경우, 운전 시작 후 처음 8시간 동안에는 SCOD의 변화가 미미하다가 그 후부터는 빠르게 증가하여 20시간 처리 후에는 1600mg/L의 SCOD 값을 보였다. 
반면, 벤츄리관 두 개를 직렬로 연결한 경우에는 운전시작과 동시에 SCOD가 증가하여 14시간 처리 후에 SCOD 농도가 2700mg/L에 도달하였으며, 그 이후부터는 SCOD 증가량이 미미하였다. 20시간 처리 후의 SCOD 증가량은 벤츄리관 두 개를 직렬로 연결한 경우가 벤츄리관이 하나일 때보다 약 2배였다. 이는 벤츄리관 두 개를 직렬로 연결함으로써 캐비테이션 발생 영역이 2배로 확장되는 효과가 있었기 때문이다. 
더 많은 수의 벤츄리관을 직렬로 연결하여 슬러지의 가용화 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 각 벤츄리관은 착탈 가능하게 연결되어 필요에 따라 벤츄리관의 수를 용이하게 조절할 수 있도록 구성될 수도 있다.
따라서 본 설계에서는 벤츄리관의 수를 3개로 설정하였다.

수리동력학적 캐비테이션 순환방법

수리동력학적 캐비테이션 발생 장치는 처리된 슬러지의 일부만 배출하고 배출된 양만큼 미처리 슬러지를 공급하여 재순환하도록 구성하여, 슬러지 배출량을 변경함으로써 간편하게 슬러지의 순환 횟수를 조절하여 필요한 슬러지 가용화 효율을 달성할 수 있다. 
예를 들어, 벤츄리부 앞에서의 유량이  일 경우, 배출량을 로 설정하면 동일한 유량()의 미처리 슬러지가 새로이 유입되어 이미 장치 내를 순환하고 있는 슬러지 흐름과 합류된다.   
즉, 배출밸브에서 전체 유량의 1/20이 배출되고 나머지 19/20은 다시 순환하여 벤츄리부로 공급되며 이러한 과정이 재차 반복됨으로써 결국 슬러지 저장조로부터 유립된 슬러지는 약 20회의 순환 후에 배출되는 것이다. 또한, 만약 하루 목표 처리량이 이라면, 배출량을 약 로 설정하여 이를 달성할 수 있다.
이와 같이, 단순히 슬러지 배출량을 변경함으로써 슬러지의 순환 횟수를 조절할 수 있으며, 이에 따라 필요한 슬러지의 가용화 효율을 용이하게 달성할 수 있다.

전처리공정 운영/유지비용 산정

조립도

제어부 및 회로설계

내용

자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

내용

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

내용

소프트웨어 프로그램 소스

내용

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 ===조립도===
 ===제어부 및 회로설계===
-내용
-===소프트웨어 설계===
 내용