Ammonia is recently considered as an environmentally friendly carbon-neutral fuels and energy carrier capable of transporting and hydrogen. However, ammonia production consumes a significant amount of energy and emits large quantities of greenhouse gases. To address this issue, research focusing on recovering ammonia from wastewater has attracted considerable interest. Among these approaches, the ammonia stripping process is widely employed in various industries due to its simplicity and practicality. However, increasing the process scale is inevitable to enhance the efficiency of gas-liquid contact, resulting in significant energy consumption. In this thesis, I investigate the ammonia recovery process utilizing impeller to reduce the scale while achieving high recovery performance. Additionally, I develop a process that applies hydrodynamic cavitation to raise the temperature of wastewater, decompose sludge, and utilize water electrolysis to maintain the required pH conditions for ammonia recovery without adding chemical reagent.
암모니아는 최근 탄소를 배출하지 않는 친환경 연료와 수소를 운반할 수 있는 에너지 운반체로서 각광받고 있다. 하지만 암모니아 생산은 에너지 소모량이 크고 다량의 온실가스를 배출하기에 이를 해결하기 위해 폐수로부터 암모니아를 회수하는 연구들이 주목받고 있다. 그 중에서도 암모니아 탈기공정은 운전이 간단하고 현장 적용이 용이하기에 대부분의 산업현장에서 사용중인 암모니아 회수 기술이지만 기-액접촉의 효율을 높이기 위해 공정 규모가 커지는 것을 피할 수 없으며 이로 인한 에너지 소모가 큰 공정이다. 본 학위논문에서는 임펠러를 암모니아 회수 공정에 도입하여 기존의 공정의 규모를 줄임과 동시에 높은 회수 성능을 가진 공정에 대해 연구하였다. 또한 암모니아 회수 공정에 수리학적 공동현상을 적용하여 폐수의 온도를 올리고 슬러지를 분해할 수 있으며 수전해를 활용하여 별도의 약품주입 없이 암모니아 회수에 요구되는 pH 조건을 유지할 수 있는 공정을 개발하였다.
