I. 서론

산업화와 도시화가 급속도로 진전됨에 따라 하수 배출량이 지속적으로 증가하고 있으며, 하수 처리는 환경 보호 분야의 핵심 과제로 부상했습니다. 하수 성분의 복잡성이 증가함에 따라 기존 하수 처리 방식은 점차 한계에 부딪히고 있습니다. 이러한 맥락에서 효율적이고 환경 친화적인 새로운 하수 처리 기술인 오존 고도 산화 기술이 많은 주목을 받고 있습니다. 본 논문에서는 하수 처리 분야에서 고도 오존 산화 기술의 실제 적용을 심층적으로 분석하고 시장 전망을 논의합니다.

2. 첨단 오존 산화 기술의 원리

오존(O)은 강력한 산화제이며, 산화환원(REDOX) 전위는 강력한 산화 활성을 가진 불소 다음으로 높습니다. 첨단 오존 산화 기술은 특정 조건에서 오존이 생성하는 히드록실 라디칼(·OH)을 주로 이용하여 하수 중 유기 오염물질을 분해합니다. ·OH의 산화력은 매우 뛰어나고 반응 속도가 매우 빠르며, 거의 모든 유기 오염물질이 반응하여 이산화탄소, 물, 그리고 저분자 무기물로 분해될 수 있습니다.

일반적인 고급 오존 산화 기술에는 오존/과산화수소(O2/H₂O₂), 오존/자외선(O2/UV), 그리고 오존/촉매(O2/catalyst) 조합 공정이 있습니다. O2/H₂O₂ 공정에서는 과산화수소를 첨가하면 오존이 분해되어 더 많은 ·OH-를 생성하여 산화 효과를 강화합니다. ₃/UV 공정에서는 자외선이 오존 분해에 기여하여 ·OH-의 생성 효율을 높입니다. 이와 반대로, O-₃/촉매 공정은 촉매를 첨가하여 오존 분해의 활성화 에너지를 감소시키고 ·OH-의 생성을 촉진합니다.

셋째, 기술적 이점

산둥지웨이가 개발한 고농도 오존 발생기는 산업 표준의 병목 현상을 돌파하고 고주파 방전 기술을 결합하여 오존 농도를 180~300mg/L에 도달시킬 수 있습니다. 이는 반도체 산업 및 고농도가 요구되는 첨단 산화 공정에 적용될 수 있습니다.

1. 높은 효율성: 이 기술은 살충제, 염료, 항생제 등 분해하기 어려운 다양한 유기 오염 물질을 빠르게 분해하고 하수 처리 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.

2. 환경보호: 오존은 분해 후 산소로 전환되므로 2차 오염이 발생하지 않으며, 반응 과정에서 다량의 화학물질을 첨가할 필요가 없습니다.

3. 비선택적: · OH는 비선택적 산화 특성을 가지고 있어 복잡한 성분을 가진 하수를 효과적으로 처리할 수 있습니다.

4. 살균 및 소독: 오존 자체는 강력한 살균 및 소독 능력을 가지고 있어 하수를 정화하는 동시에 살균 기능을 실현할 수 있습니다.

5. 소형 장비: 일부 전통적인 처리 공정과 비교해 첨단 오존 산화 장비는 차지하는 면적이 작고 통합 및 설치가 용이합니다.

4. 적용 사례

1. 날염 폐수 처리: 포산 화학공업원 날염 공장은 오존/과산화수소 복합 공정을 이용하여 날염 폐수를 처리합니다. 폐수에는 다량의 염료와 보조제가 함유되어 있으며, 조성이 복잡하고 채도가 높습니다. 공정 처리 후, 폐수의 채도 제거율은 95%를 초과하고, 화학적 산소 요구량(COD)은 70% 감소하며, 방류수 수질은 국가 방류 기준을 충족합니다.

2. 제약 폐수 처리: 제약 회사의 폐수에는 다양한 항생제와 분해가 어려운 유기물이 포함되어 있습니다. 오존/촉매 공정으로 처리한 후, 최적화된 반응 조건에서 폐수 내 항생제와 COD 제거율이 각각 85%와 60%에 도달하여 후속 생화학적 처리를 위한 좋은 토대를 마련했습니다.

3. 매립지 침출수 처리: 매립지 침출수에는 고농도의 유기물, 암모니아성 질소, 중금속이 포함되어 있습니다. 침출수 내 COD 제거율은 50% 이상이었고, 암모니아성 질소 제거율 또한 크게 증가하여 침출수 수질을 효과적으로 개선했습니다.

5. 시장 현황

1. 기술 발전: 최근 몇 년간 첨단 오존 산화 기술은 끊임없이 혁신을 거듭하며 새로운 촉매 연구 개발 및 공정 최적화가 연구의 중심이 되었습니다. 많은 기업과 과학 연구 기관은 오존 분해 효율과 산화 성능을 향상시키고 운영 비용을 절감하기 위한 효율적이고 안정적인 촉매 개발에 전념하고 있습니다.

2. 시장 수요: 환경 기준이 점차 엄격해짐에 따라, 산업체와 도시 하수 처리 시설의 효율적인 하수 처리 기술에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 특히 수질 요건이 높은 전자, 제약, 식음료 산업에서는 우수한 처리 효과를 자랑하는 첨단 오존 산화 기술이 선호됩니다.

3. 경쟁 양상: 현재 첨단 오존 산화 기술 시장은 매우 경쟁이 치열합니다. 산둥지웨이는 기술 연구개발과 장비 혁신을 통해 오존 발생기 분야를 선도하고 있습니다.

6. 시장 전망 예측

1. 시장 규모 성장: 향후 몇 년간 환경 보호 정책의 지속적인 추진과 하수 처리 수요 증가라는 두 가지 요인에 힘입어 고도 오존 산화 기술 시장 규모가 꾸준히 확대될 것으로 예상됩니다. 시장 조사 기관에 따르면, 향후 5년간 세계 오존 고도 산화 기술 시장은 연평균 8~10%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다.

2. 응용 분야 확장: 고도 오존 산화 기술은 기존의 산업 폐수 및 도시 하수 처리 분야 외에도 음용수 심층 처리, 해수 담수화 전처리, 슬러지 저감 등 다양한 분야에서 폭넓은 가능성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 음용수 고도 처리 분야에서 이 기술은 수중 미량 유기 오염물질과 소독 부산물 전구체를 효과적으로 제거하여 음용수의 수질을 개선할 수 있습니다.

3. 기술 혁신 주도: 지속적인 기술 혁신은 선진 오존 산화 기술 시장 발전을 촉진하는 핵심 동력이 될 것입니다. 앞으로 새로운 촉매, 반응기 설계, 그리고 자동 제어 기술의 지속적인 발전을 통해 선진 오존 산화 기술의 처리 효율은 더욱 향상되고 운영 비용은 절감되어 시장 경쟁력이 강화될 것입니다.

4. 정책 지원: 각국 정부는 환경 보호에 대한 중요성을 더욱 강조하고 있으며, 효율적인 하수 처리 기술의 연구 개발 및 적용을 장려하고 지원하기 위한 관련 정책을 도입해 왔습니다. 정책 지원은 첨단 오존 산화 기술의 시장 발전을 위한 강력한 보장 역할을 할 것입니다.

7. 결론

효율적이고 친환경적인 폐수 처리 기술인 고도 오존 산화 기술은 난치성 유기 오염물질 처리에 상당한 이점을 제공합니다. 다수의 실제 적용 사례를 통해 이 기술은 인쇄 및 염색, 제약, 매립지 침출수 및 기타 폐수 처리 분야에서 우수한 성과를 거두었음을 알 수 있습니다. 현재 고도 오존 산화 기술 시장은 지속적인 기술 혁신, 수요 증가, 그리고 치열한 경쟁이 펼쳐지는 상황입니다. 향후 시장 규모 확대, 응용 분야 확대, 기술 혁신 추진, 그리고 정책 지원을 통해 고도 오존 산화 기술은 하수 처리 분야에서 폭넓은 전망을 제시하며, 하수 처리 산업의 주류 기술 중 하나로 자리매김할 것으로 예상됩니다.