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 높은 농도의 암모니아질소-중금속 복합 오염물질에 대한 퇴치에 대해서는 경제적으로 실행 가능한 폐수 처리 기술이 부족하여 암모니아질소, 중금속은 이미 중국 수질 오염에서 제일 심각한 오염물질로 되고 있다. 지난 2011년도에 중국의 폐수 중에서 암모니아질소 배출량이 260.4만 톤에 달하여 물 환경 용량의 4배 정도에 달하고, 중금속은 이미 20%에 달하는 경작지를 오염시킨 것으로 나타났다. 이런 상황에 근거하여 중국 정부는 2011년부터 2015년까지 실행되는 ‘국가 12차 5개년 계획’ 기간에 중금속 배출을 15% 감소시키고 암모니아질소 배출을 10% 감소시킨다는 목표를 제시하였다.
중국 국가환경보호부가 최근에 발표한 ‘2012년도 환경보호 과학기술상’을 수상한 연구개발 성과 중에는 중국과학원 과정(過程) 공정 연구소, 톈진(天津)대학, 베이징(北京) 사이커캉룬(賽科康侖)환경보호회사, 장수(江蘇)화후이(華暉)환경보호회사 등 기관, 대학, 회사들이 공동연구를 통해 ‘고농도 암모니아질소 폐수 자원화 처리 기술 및 공정 시범 연구’에서 달성한 중대성과가 포함되어 있다. 이번 연구개발 성과를 통해 중국 내 수질 오염 제거에서 최대 이슈에 속하는 암모니아질소-중금속 복합 오염 물질을 제거할 수 있는 기술 솔루션을 제공할 수 있게 되어 그 의미가 주목을 받고 있다. 이번 연구개발 성과의 달성은 중국의 비철금속야금(Nonferrous metallurgy), 희토산업의 지속적이고 환경 친화적인 발전을 추진하는데 필요한 중요한 기술 수단을 제공할 수 있게 되었다.
이번 ‘고농도 암모니아질소 폐수 자원화 처리 기술 및 공정 시범 연구’는 중국 국가과학기술부의 ‘첨단기술 산업화 프로젝트(863 계획)’ 비용 지원을 받아 중국과학원 과정 공정 연구소, 톈진대학, 베이징 사이커캉룬환경보호회사, 장수화후이환경보호회사 등 연구기관, 대학, 회사들이 산학연 협력을 실행하고 공동연구를 실행하여 달성한 원천 혁신 과학연구 성과에 속한다. 이번 연구를 통해 연구팀은 ‘고농도 암모니아질소 폐수 자원화 처리 전체 과정 공법과 공업화 응용 장치’를 연구 개발하는데 성공하였다.
중국과학원 과정연구소 전신(前身)은 중국과학원 화공야금연구소로서, 중국과학원 산하 연구소 중에서 자원에 대한 효율적이고 클린적인 전환 등 공정과학기술 연구개발에 종사하는 유일한 연구소이다. 이번 연구를 주도한 중국과학원 과정연구소 ‘습식야금 청정 생산 기술(hydrometallurgical clean production technology) 국가 공정 실험실’ 차오훙빈(曹宏斌) 연구원의 설명에 따르면, 이번에 개발된 기술은 ‘증류 탈아미노효소 공법 계량화 디자인(distillation deaminase process quantitative design)’을 통해 높은 처리량(High-throughput), 낮은 저항 드롭(Low resistivity drop), 높은 분리 효율, 오염 부착물 형성에 저항(Anti-fouling)하는 신형 타워 내부 부품을 디자인하고 개발하였을 뿐만 아니라 전체 과정 제어 자동화를 실현함으로써 공업 고농도 암모니아질소 폐수의 자원화 처리를 실현하였다.
고농도 암모니아질소 폐수 자원화 및 무공해화 처리 난제를 해결함에 따라 독자적인 지적재산권을 보유한 고농도 암모니아질소 폐수 청정 처리 공법을 개발함으로써 암모니아질소 원시 농도가 1?70g/L에 달하는 암모니아질소 폐수는 기술 처리를 거친 후 암모니아질소농도가 10ppm 이하 수준으로 감소되어 국가 1급 배출 표준(<15ppm) 수준에 도달한 것으로 나타났다.
처리 후의 암모니아질소 오염물질은 100%로 자원화 이용을 실현하여 고순도 농축 암모니아 제품 생산에 사용되었다. 암모니아질소 오염 물질 감소 비율과 이용 비율은 모두 99%를 넘어섰으며, 전체 과정은 폐수, 폐기 기체, 폐기 찌꺼기 등 2차 오염을 일으키지 않는다. 최근 희토, 질소 비료, 유색야금 등 산업 분야에서는 이번에 개발된 공법을 도입하여 약 30개에 달하는 시범 공정을 가동한 상황이다.
유색야금, 희토산업, 금속재료 제조 등 산업의 오염 배출 원천은 일반적으로 ‘중금속-암모니아질소’의 복잡한 복합 형태로 존재하며 전형적인 중금속-고농도 암모니아질소 복합 오염 폐수 분야에 속한다. 장기간 암모니아질소 폐수는 줄곧 희토산업 발전을 제약하는 보틀넥(Bottleneck) 문제로 되었으며, 희토 산업에서 생성되는 암모니아질소 폐수도 고농도 암모니아질소 폐수 중에서 제일 대표적이고 제일 처리하기 어려운 폐수에 속하였다. 하지만 희토산업 중의 높은 암모니아질소, 높은 염도 폐수를 효과적으로 처리할 수 있는 기술이 줄곧 개발되지 못한 상황이다.
전통적인 처리 방법은 주로 에어 스트리핑 방법, 암모니아 증발 방법, 증류 방법, 생물 질화-탈질 방법 등으로서, 이런 방법은 2차 오염이 존재하고, 에너지 소모가 높고, 처리 능력에 한계가 있고, 설비 내부가 쉽게 결정화되고 오염 부착물이 발생하여 관련 작업에 영향을 끼치는 문제점이 존재하였을 뿐만 아니라 암모니아 자원을 회수하기 어려운 상황에 처해 있었다.
현재 이번 연구개발 성과는 유색야금, 희토, 질소비료 등 산업 분야 오수처리에서 일간 100~1,000톤 규모에 달하는 오수처리 시범 공정을 약 30개 정도 실행하고 있는데 시범 업체들을 위해 누계로 약 1,000만 톤 이상 규모에 달하는 폐수를 처리하였으며 고염도 복잡 폐수를 570만톤 규모 적게 배출하고 암모니아질소를 약 5.5만톤 규모 적게 배출하였으며 중금속을 약 50톤 규모 적게 배출하였으며 새롭게 증가시킨 생산액 규모는 3억 위안(약 4,762만 달러)에 달하는 것으로 나타났다. 이번 연구개발 성과는 중국의 유색야금, 재료, 석탄화공 등 분야 고농도 암모니아질소 폐수 처리 분야에서 전통적인 기술과 공법을 대체할 수 있는 차세대 기술이 되고 있다.
연구팀은 이번 연구를 통해 중국의 유색야금, 희토 산업에 적용할 수 있는 고농도 암모니아질소 폐수에 대한 효율적인 청정 처리 기술 시스템을 제시하였으며, 오염물질 자원화, 고부가가치화를 실현할 수 있는 산업화 플랫폼 기술을 개발하였다. 이번 연구개발 성과의 달성은 중국의 희토산업 분야 청정 생산 및 에너지 절약과 오염물질 배출 감소를 추진할 수 있는 원천적인 과학기술 보장 수단과 경로를 제공해 주어 그 의미가 주목을 받는다.
환경보호 관련 새로운 국가 표준이 실행됨에 따라 중국과학원 과정공정 연구소 연구팀은 암모니아질소 폐수 자원화 프로젝트를 실행한 기초를 기반으로 하여 지속적으로 관련 기술 시스템을 최적화하고 핵심 설비 디자인을 개선하여 고농도 암모니아질소 폐수 자원화 처리 기술과 공정 시범 프로젝트로 하여금 유색야금 산업, 식품가공산업, 제약산업, 날염 산업, 코킹(Coking) 산업 등 고농도 암모니아질소 폐수 배출 산업에서 암모니아질소 오염 물질 배출을 감소시키는 동시에 환경을 개선하도록 추진하는 면에서 중대한 역할을 발휘할 수 있게 할 전망이다. 동시에 암모니아질소에 대한 자원화 회수를 통해 관련 산업의 암모니아 원료 소모량을 대폭 감소시키고 기업체의 경제 수익을 향상시켜 암모니아질소 배출 총량을 원천 차원에서 감소시키는 면에서도 중대한 역할을 발휘하게 될 것으로 전망된다.
출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/
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