(주) 테크윈 폐수 재활용 기술 TECHWIN Co., Ltd..

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1 (주) 테크윈 폐수 재활용 기술 TECHWIN Co., Ltd.

2 (주) 테크윈 I. 기술 개발 추진배경과 목적 핵심과제 TECHWIN Co., Ltd. 사회환경 실용적인 폐수재활용 및 중수도
물부족으로 인한 재활용 필요성 대두 용수비용 현실화 중수도 설비 의무화 및 확대 보급  난분해성 폐수 재활용 기술 개발 사회환경 실용적인 폐수재활용 및 중수도 기술확보  경제적, 효율적 처리 기술 개발 업계현황 기초 기술력 취약 난분해성 폐수처리 기술 취약  효율적인 기술 개발 체계 확보 - 용수 사용량 증가 및 공업용수 확보의 어려움 지하수 및 하천수의 다량 소비로 인한 인근 주민과의 마찰 - 용수 비용절감 추구 CUSTOMER  현장 중심의 상용화 기술 개발 환경규제로 적극적 보호무역주의 채택 UN이 2006년부터 물부족이 예상되는 국가로 지정 FOCUS AT WORK  기존처리장의 간단한 증설로 재활용 기술 개발 -11- TECHWIN Co., Ltd.

3 (주) 테크윈 II. 폐수 재활용(중수도)의 개요 TECHWIN Co., Ltd. 공업용수 시상수 지하수 -12-
PROCESS UNITS 공정수 폐수 빗물 세척수 등 공업용수 시상수 지하수 용수처리설비 UTILITY UNITS BOILER SYSTEM COOLING TOWER Condensate Loss Blow Down Blow Down OTHER USES 식당, 화장실 목욕탕 등 오수 폐수처리장 공업용수 재활용처리시스템 (공정수, 냉각수, Boiler수) 잡용수 방 류 (세탁, 화장실, 정원수, 세척수, 목욕탕등) -12- TECHWIN Co., Ltd.

4 (주) 테크윈 III. 중수도 추진현황 및 보급 현황 TECHWIN Co., Ltd. -13- 중수도 추진 현황 개념 도입기
1996 2001 개념 도입기 초기 도입기 본격 도입기 ’96 : 수도요금 감면 조례 제정 (지자체33개소) ’97.02 : 중수도 확충 계획 수립, 중수도시설 확대 보급 추진 ’98.08 : 48개소에 중수도 시설보급 하루 16만6천톤 의 물을 재활용 ’98.07 : 중수도 설치 의무화를 위한 연구용역 사업수 행 (환경부) ’99 : 수도요금 감면 조례 제정 (지자체 97개소) ’99.11 : 97개소에 중수도 시설 보급, 하루 66만톤의 물 을 재활용 ’ 00 : 개별순환방식, 지구순환방식, 광역순환방식 등 다양한 중수도 이용시스템 도입 추진 (환경부) ’89.06 : 잠실롯데월드 1850톤/일 규모의 중수도시설 설치 ’91.12 : 중수도제도 규정 신설(수도법 제3조제14호) ’94.06 : 중수도 실무 지침서 및 설치모델 개발,보급 (환경부) ’94.08 : 중수도 시설기준 및 유지관리 지침보급 (환경부) : 물다량 이용 신축건물에 대해 중수도 설치를 의무화함 (수도법 제11조) 2001 : 생산원가의 74% 수준인 광역상수도 공업용수도등의 요금이 100%수준까지 현실화 -13- TECHWIN Co., Ltd.

5 (주) 테크윈 TECHWIN Co., Ltd. -14- 중수도 보급 현황 97개소 시•도명 건물명 중수도 원수 공급능력
(톤/일) 용도 비고 전국 잠실롯데월드 661,537 청소수, 화장실세정수 세면수, 목욕수 서울시 서면롯데호텔 1,850 청소수, 화장실세정수 89.6 세면수, 목욕수 부산시 무림제지 1,500 공업용수 96.3 공업용수 대구시 앰코테크놀로지코리아㈜ 5,000 세척수, 청소수 공업용수 광주시 삼성광주전자환경센타 3,500 화장실, 양어장, 조경수 96.9 공업용수 광주시 정부대전청사 3,000 화장실세정수, 청소용 96.9 세면수, 목욕수 대전시 현대전자 800 화장실세정수, 조경용 97.12 세면수, 목욕수 경기도 모나리자 제1공장 4,000 세정수, 냉각수 세면수, 목욕수 전북도 세풍제지 3,500 공정용수 94.4 세면수, 목욕수 전북도 LG마이크론㈜ 65,000 청소용, 약품처리 92.1 세면수,목욕수,공업용수 경북도 포항제철 4,118 세정수, 냉각수 93.9 공업용수 경북도 400,000 80 -14- TECHWIN Co., Ltd.

6 (주) 테크윈 IV. 정부 지원 제도 TECHWIN Co., Ltd. 정부지원 배경 정부 및 지방자치단체 지원 -15-
(관련법규 : 수도법, 수도법시행령, 수도법시행규칙, 조세특례감면법, 지방자치단체조례) 생태계 파괴와 지역주민의 반발로 댐 건설이 어려움 댐, 정수장, 하수처리장, 하수관거 등의 건설비용 증가 수자원 확보가 한계에 이르러 물부족 사태 발생 중수도 설치•운영비의 과다소요로 보급율 저조 정부지원 배경 설치비 세액 공제 - 설치비의 5~10% 상당액을 법인세 또는 소득세에서 공제 초기 설치비 융자 - 3억~4억원의 자금을 연 7~8%의 낮은 금리로 융자 - 20억원의 자금을 3년거치 7년상환으로 융자 (환경관리공단) 상수도 요금 감면 - 용도에 따라 50~70% 감면  하수도원인자 부담금 감면 - 전액 면제  환경개선 부담금 감면 - 25% 감면 정부 및 지방자치단체 지원 -15- TECHWIN Co., Ltd.

7 (주) 테크윈 중수도 적용 시 기대 효과 기업의 이익 극대화 TECHWIN Co., Ltd. 무형의 효과 유형의 효과 -16-
환경친화적인 기업 이미지 제고 (국•내외 신인도 제고) 댐•정수장 •하수처리장 •하수관거등의 사회 간접비용 절감 방류량의 감소로 수질오염 및 생태계 파괴 비용 감소 유형의 효과 안정적 용수원 확보 및 폐수처리장의 운영 효율 제고 지하수 개발 비용 절감 상•하수도 요금 절감 환경개선 부담금 절감 갈수기의 물부족 사태로 인한 경제적 손실 감소 -16- TECHWIN Co., Ltd.

8 (주) 테크윈 V. 폐수 재활용(중수도) 관련 기술 TECHWIN Co., Ltd. -17- 처리공정 1 2 3 4 5 6
원수 접촉산화조 침전조 Sand Filter A/C Filter 소독 2 원수 폭기조 MBR Sys. A/C Filter 소독 3 원수 1차처리 Sand Filter A/C Filter Micro Filter U/F 소독 4 원수 1차처리 Sand Filter A/C Filter Micro Filter R/O 소독 5 원수 1차처리 펜톤산화법 Sand Filter A/C Filter 소독 6 원수 1차처리 Sand Filter 전기분해 A/C Filter EDR 핵심기술 접촉산화법 접촉재에 부착된 미생물을 이용하여 오염물질을 처리하는 방법 오수를 이용한 중수도 설비 적용 U/F 용액에서 고분자물질이나 입자를 막에 의해 분리,여과하는 방법 난분해성 폐수를 포함한 모든 원수에 중수도 설비 적용 가능 R/O 용액중의 물만 통과시키는 반투막의 특성과 삼투현상을 이용하여오염물질을 분리, 여과하는 방법 MBR 폭기조 후단의 침전조를 대체하여 막을 이용해 입자를 분리시키므로 미생물 분해효율을 증진시키는 방법 오수를 이용한 중수도 설비 적용 난분해성 폐수를 포함한 모든 원수에 중수도 설비 적용 가능 전기분해 전자의 이동만을 이용하여 물질의 산화,환원 작용을 일으켜 유기물 또는 무기물을 처리하는 방법 반투과성의 이온선택성 박막을 이용하여 용액의 이온 성분을 분리하는 장치 난분해성 폐수를 포함한 모든 원수에 중수도 설비 적용 가능 EDR 펜톤시약(과산화수소와 철염의 혼합체)을 이용하여 난분해성 유기물을 산화시키는 방법 난분해성 폐수를 포함한 모든 원수에 중수도 설비 적용 가능 펜톤산화법 -17- TECHWIN Co., Ltd.

9 (주) 테크윈 공정 비교표 TECHWIN Co., Ltd. -18- 접촉산화법 MBR U/F R/O 펜톤산화법 설치면적 100
NET공정 (전해유기물산화법) 접촉산화법 MBR U/F R/O 펜톤산화법 설치면적 100 500 400 120 120 400 운전비 100 100 200 200 300 250 초기투자비 100 200 300 250 350 160 처리효율 100 70 80 90 100 70 안정성 100 60 80 100 100 60 간편성 100 300 200 120 200 500 자동운전 가능 어려움 어려움 가능 가능 어려움 난분해성폐수 적용가능여부 가능 어려움 어려움 어려움 가능 가능 비고 처리의 안정성 간편한 유지 관리 처리불안정 유지관리 어려움 막교체 주기가 빠름 -막교체 주기가 빠름 고가의 막 막교체 주기가 빠름 -과다한 약품 투입 -처리불안정 -18- TECHWIN Co., Ltd.

10 (주) 테크윈 VI. 실제적용 사례 (LG화학 청주공장)            
추진경과 Lab Test 폐수처리방안 용역보고서 제출 1차 Pilot Test 1차 Test 결과 보고서 제출 (99’ 4-5) (99’ 8-9) 원수조 및 전체 공정 효율화와 안정화 방안 2차 Pilot Test 2차 Test 결과 보고서 제출 폐수처리장 신설 1차 공사 (99’ 10) (99’ 11) 무방류 시스템 처리 공정 확정 ( ) 수질보증치   BOD: <10ppm BOD: (10,115ppm)  COD: <10ppm  COD: (5,067ppm)   SS : <10ppm SS : (1,121ppm) 원 수 재활용수   N-H: - N-H: (868ppm)   LAS: <0.5ppm LAS: (1,757ppm)  TDS : <500ppm  TDS : - -19- TECHWIN Co., Ltd.

11 (주) 테크윈 처리 공정 TECHWIN Co., Ltd. -20- 공정별 처리결과 가압부상처리 (stage I) 미생물처리
(stageII) 전기분해처리 (stage III) 활성탄처리 (stage IV) 전기투석처리 (stage V) 분석항목 원폐수 CODmn 5,100 1,480 132 20 10 <10 LAS 1,800 40 3 1 0.5 <0.5 TDS 4,500 5,500 5,000 4,500 4,500 <300 -20- TECHWIN Co., Ltd.

12 (주) 테크윈 VII. 회사 기술 개발 체제 TECHWIN Co., Ltd. -21- 정부 지원 및 산·학·연 공동개발
자체 기술 개발 정부 지원 및 산·학·연 공동개발  자체 연구소 보유  현장 TEST, 분석을 통한 자체 공정개발 Basic & Detail Eng’g 실증 Pilot Test Plant 보유 자체 기기 제작 Plant 보유  효율적 정부 지원 및 협력  학교 · 연구소와의 연대  독자 고유 기술 확보 국제 경쟁력 확보 (특허보유전략) 해외 선진기술 보유사와 협력 기술의 효율적 적용분야 개발  효율적 기술 검증 및 경제성 평가  사업분야의 효율적 확대  현장 밀착 개발  적용분야별 Marketing  우수 기술 보유사와 연대  엔지니어의 효율적 기술 습득  상호 협력 체계 구축 -21- TECHWIN Co., Ltd.

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(주) 테크윈 VIII. 주요 보유 기술 현황 공정개발 및 처리공정 최적화 폐수처리공정, 처리수 재활용 난분해성 폐수처리 등 러시아과학자들과 협력 전기분해기술 전기응집기술 전기투석(EDR)기술  난분해성 유기폐수 처리  처리수 재활용 및 중수도  특허출원  원천기술확보 자체 개발 독자기술 러시아 기술 가압부상조기술 막분리기술 유수분리기술 미생물기술  처리효율의 고도화  기존처리공정의 최적화  향후 당사자체 기술화 미국 기술 -22- TECHWIN Co., Ltd.

14 (주) 테크윈 XI. 재활용 Project 추진 Model TECHWIN Co., Ltd. -23- 현황 파악
2주 3주(5주) 2주(7주) 2주(9주) 3~4주(12~13주) 현황 파악 재활용 방향 설정 재활용 공정 검토 LAB TEST PILOT TEST 기존 공정 파악 및 검토  기존처리시설의 최적화 -공정별 운전효율 안정화 및 최적화 재활용수 사용 목적에 따른 용수 수질 확정  재활용수 용량 결정 NET + 해외과학진 Conceptional Engineering 현장 Test ( NET + 해외과학진)  처리공정 확정 Pilot Test System 제작 현장 Test 3주(15~16주) 4주(19~20주) 8주(27주~28주) 4주(31주~32주) Basic Engineering Detail Engineering 설치 공사 시운전 설비운전 및 유지관리 공정 확정 기기 Spec. 결정 PFD layout 등 각종 기초도면 Issue 토목, 건축 부문 확정 기계, 배관, 전기, 계장 등 상세 설계  각종 Engineering 도면 Issue  토목, 건축부문 공사  구매품 발주 장치류 공장 제작 현장 설치 공사 각 Unit별 처리수 분석을 통한 전공정의 안정화와 최적화 -23- TECHWIN Co., Ltd.

15 (주) 테크윈 참 고 자 료 TECHWIN Co., Ltd.

16 (주) 테크윈    TECHWIN Co., Ltd. -25- 원 리
전기분해 개념도 원 리 불용성 금속산화막을 사용하는 양극산화방식으로 DSA전극을 양극으로 사용하여 전기 화학적 반응을 유도하면 양극에서는 유기물의 산화반응이 일어나고 음극에서는 중금속의 환원반응이 일어나 폐수의 오염물을 제거 양극에서의 유기물 산화반응 (유기물-R , 산화금속전극 -Mox)  1단계반응: 물의 방전에 의한 활성계(Mox+1) 형성 - (1),(2) H2O 1/2O2 Mox  2단계반응: 유기물 산화 - (3) (4) (1)  H+ + e- RO 3단계반응: 산소발생 -(4) (3) R Mox+1 Mox (-OH) (2) H+ + e- -25- TECHWIN Co., Ltd.

17 (주) 테크윈 TECHWIN Co., Ltd. -26- 전기응집 및 분해기술
1 전극구조 판 형 - 폐수중의 유기물농도 및 종류에 따라 구조가 결정됨 2 주요반응 ▶양극 : ① Al → +3 + 3e ② Fe +2(+3) + 2e(3e) ▶음극 : 2H + + 2e H ( ↑ ) ▶ 양극 산화 - 2OH - 2e 2OH O - R – e R + H 음극 환원 ) : H 분리 , 유기물 - H 3 O + e H + H H + OH - R + e R + H + e RH 재 질 : Fe, Al ( 용출전극 전도성 물질 탄소판 , Fe, Al, Ti, SUS) : Titanium + Active Layer : Steel (Pt, Ru) 4 전극판의 수명 1주일 ∼ 3개월 2-3 년 5 반응시간 폐수성상에 의함 6 특징 적용분야 펜톤공정을 전기화학 처리로 대치 미생물공정 제거 가능 최소한의 부지 면적 운전 유지비용의 저렴 안정적 처리 고효율의 처리율 난분해성 폐수 색도제거 각종 후처리 재활용 공정 * BOD, COD, SS, T-N, T-P, 색도 N- Hexane, 중금속 미생물 TDS 등 폐수의 종류 성상에 최 적공정 선정 적용가능성 결정 유지보수 간편 특 징 No 구 분 전 기 응 집 기 술 전 기 분 해 기 술 특 기사항 Oxidation H2O + 1/2O2 -26- TECHWIN Co., Ltd.

18 (주) 테크윈 TECHWIN Co., Ltd. < Electrodialysis >
전기투석(EDR) 개념도 + - < Electrodialysis > < Three Hydraulic / Three Electric Stages > -27- TECHWIN Co., Ltd.

19 < Reverse Osmosis >
(주) 테크윈 R/O 개념도 < Reverse Osmosis > -28- TECHWIN Co., Ltd.

20 (주) 테크윈 TECHWIN Co., Ltd. Microfiltration > 50 Ao 막분리
EDR과 R/O 비교(1) 공극비교 Microfiltration > 50 Ao 막분리 Ultrafiltration 5- 50 Ao R/O 3- 5 Ao 이온 3% Divinyl Benzene: 19Ao (15-30Ao) 8% Divinyl Benzene: 17Ao 양이온: 16% Divinyl Benzene: 13.5Ao (8-28Ao) 음이온: 평균 7-70Ao (이온결합과 염기성에 의존) EDR 막수명 EDR - ED막은 굵고 합성적이며 매우 내성이 있다. - 건조에 잘 견디며 산성용액에 쉽게 재생이 가능하다. - 막수명은 성분에 따라 8-20년 정도이다. RO - RO막은 동방성 또는 비동방성인 얇고 건조에 매우 민감하며 1년에서 반년정도까지 막의 특성을 가진다. -29- TECHWIN Co., Ltd.

21 · Exchange of electric polarity
(주) 테크윈 EDR과 R/O 비교(2) Parameters EDR RO (TFC) RO (CA) Turbidity Silt Density Index (SDI) Chlorine Residual (ppm) Temperature (℃) Maximum Silica in Brine Typical Recovery (%) Feed Pressure (Bar) Typical Membrane Life (yrs) Long Term Storage Cleaning Chemicals pH Range < 2 10 ∼ 15 1.5 0 ∼ 43 No Limit 80 ∼ 90 4 ∼ 5 7 ∼ 10 Keep Wet · HCl / NaCl / NaOH (3 ∼ 5% Solution) · Exchange of electric polarity 1 ∼ 11 < 0.5 < 3 0 ∼ 40 160 ppm 70 ∼ 80 18 ∼ 25 3 ∼ 5 Biocide Specialty Chemicals 2 ∼ 11 < 0.5 < 5 < 1.0 0 ∼ 30 160 ppm 70 ∼ 80 25 ∼ 35 < 3 Biocide Specialty Chemicals 4 ∼ 6 -30- TECHWIN Co., Ltd.