‘SMBR 및 SAM 공법’ 오·폐수처리 기술 총아
‘물 없는 곳에 미래 없다’는 위기의식이 팽배해지고 있는 가운데 용도에 따라 재활용수로 가능한 오·폐수 처리 기술을 실용화한 (주)진우환경기술연구소(대표 송우현)가 단연 장안의 화제다.
진우환경기술연구소는 지난 1998년 갈수록 악화돼 가는 오늘의 환경여건을 개선하기 위해 관련기술을 개발, 보급하겠다는 원대한 포부로 설립됐다.
이어 1999년 수질오염방지시설업 및 벤처기업 등록을 마치고 2002년 6월 한국과학기술연구원(KIST)와 침지형막분리를 이용한 오·폐수 고도정화처리 기술개발 연구계약을 체결했다.
또 ’02년 10월 평판형 정밀 여과막 모듈장치의 실용신안을 등록하고 ’03년 9월에는 “유입수 부하변동에 따른 침지형 막분리 운전방법” 및 “질소 및 인의 동시처리를 위한 무산소 및 혐기공정 교대운전형 활성슬러지공법”으로 특허 2건 등록하는 등 기술개발 외길을 걸었다.
이 회사가 자랑하는 첨단기술은 평판형 정밀여과막을 이용한 오·폐수처리 기술인 ‘SMBR(Submerged Mem brane Bio-Rector)공법’과 ‘SAM(Sequencing Anoxic /Anaerobic MBR)공법’이다.
이중 SMBR공정은 기존 활성오니조 내에 평판 정밀여과막을 침지시켜 완벽한 고액분리를 이루는 공정이다.
지금까지 분리막을 이용한 처리공정은 폭기조 내에 분리막을 설치해 유기물 및 부유물질(SS)을 처리하는 수준에 그쳤다.
중력 또는 저압여과로 양질의 처리 수 확보
그러나 본 공정에서는 폭기조를 분할해 1,2 반응조로 나누고, 제 1반응조는 간헐반송을 이용한 무산소조 및 혐기성조로, 제 2반응조는 호기성 상태를 유지하는 폭기조의 공정을 도입했다.
이로써 유기물 제거 및 영양원의 제거효율을 증가시켰으며, 처리수를 재활용할수 있는 수준에 이르게 되었다.
본 공법은 무산소조-호기조-침전지로 구성된 기존 A/O공정의 호기성 처리조에 유지·관리가 용이한 평판형 정밀여과막을 침지시켜 처리된 처리수를 침전지를 거치지 않고 저압으로 여과함으로써 양질의 처리수를 확보할 수 있는 처리방법이다.
이 공정은 처리시설이 간단할 뿐만 아니라 유지 관리가 용이하며 안정된 처리수를 얻을 수 있다.
정밀여과막이 침지된 호기성 반응조 내의 활성슬러지의 농도는 통상 8,000~13,000mg/L의 고농도를 유지해 운전하기 때문에 오·폐수 중의 유기물 제거속도가 높다.
뿐만 아니라 SRT를 길게 운영할수 있으므로 슬러지 발생량을 대폭 감소시킬 수 있다.(절반수준)
공정단순화 자동시스템 … 경비 절감
또 정밀여과막의 막힘현상을 억제하기 위하여 적량의 공기를 공급해 1차목적으로 막의 self cleaning을 항상 행하며 2차 목적으로 미생물이 필요로하는 산소공급으로 호기성 반응조 내에서의 질소화합물의 질산화가 잘 일어나 무산조에서 탈질 반응 향상을 가져올 수 있다.
질소제거는 제2반응조인 막분리 폭기조를 호기성 상태의 반응기로 유지해 질산화를 유도하고 혼합액이 제1교대반응조인 혐기 및 무산소조로 반송돼 탈질을 유도해 제거시킬 수 있도록 했다.
생물학적 처리과정의 세포합성에 따라 세포구성에 세포구성에 필요한 만큼 질소가 제거되는데, 고농도 유기성 폐수의 경우 8,000~15,000mg/L의 MLSS가 가능하므로 질소제거율이 상승된다.
인의 제거를 보면 제 1교대반응조의 혐기반응시에 균체 중의 유기물 저장과 동시에 인의 방출이 시작되고 제 2반응조의 호기성 상태에서 균체증식과 폴리인산을 축적하면서 인의 과잉섭취 및 슬러지 인출로 인이 제거된다. 이 공정은 침지형 분리막을 통해 처리수를 얻음으로써 기존 활성오니공정의 침전조나 모래여과기 등의 부대 시설이 필요 없게 된다.
고농도의 MLSS 유지가 가능하므로 폭기조 용량을 1/2~1/3정도 줄일 수 있을 뿐 아니라 슬러지 발생량도 기존의 1/2로 감소된다. 또 생물학적 처리의 활성슬러지 공정에 침지형 분리막을 도입해 유기물 및 부유물질을 완벽하게 제거하고 안정된 처리수질을 확보한다.
따라서 기존의 후처리단계로써 도입된 응집침전, 여과, 활성탄 흡착 공정들이 불필요하게 됨으로 공정의 단순화와 설치면적을 줄일 수 있게 된다. 또 중수도 시스템에 널리 보급된 활성탄 흡착 공정의 미비한 처리효율과 비효율적인 재생비를 절감할 수 있다.
분리막에 의한 고액분리가 이루어지므로 활성오니 성상의 관리가 쉬울 뿐 아니라 유입 유기물의 부하변동에 의한 처리수질에 변동이 적다. 게다가 완전자동화시스템을 구축함으로써 비전문 운전요원에 의한 유지관리도 가능하다.
야심작 ‘SAM 공법’ 하·폐수처리 새바람
이 시스템은 이미 병원, 오피스 빌딩, 공장, 휴게소, 제약회사 등에 납품되어 그 성능의 우수성을 입증 받고 있다.
특히 진우환경기술연구소가 한국과학기술연구원과 공동연구를 수행해 야심작으로 개발한 분리막 생물반응조를 이용한 하·폐수고도정화처리기술(SAM)은 이미 실용화 시험을 마친 상태다.
이 SAM 공법은 바이오·나노기술을 이용한 하·폐수 고도처리 기술로 설치면적이 반으로 줄고, 수질은 10배 이상 좋아지는 것으로 나타났다.
오염된 생활하수와 폐수의 수질을 1급수 수준으로 깨끗하게 정화랄 수 있는 이 신기술은 지난 2000년부터 5년여에 걸친 연구 끝에 그 빛을 보게됐다.
이 기술은 하·폐수의 BOD(생물학적 산소요구량)농도를 1ppm이하로 낯출 수 있을 뿐 아니라 인체에 유해한 병원성 원생동물 및 일반 대장균까지 제거함으로써 보다 안전한 처리수를 생산할 수 있다.
따라서 이러한 우수한 수질의 처리수를 하천에 방류함으로써 하천수질의 안정성에 크게 기여하고 나아가 수영 등 레저활동에 적합한 친수공간으로의 환경조성이 가능케 됐다.
이 하·폐수 고도처리기술은 기존에 알려진일반 공정과는 달리 침전과정을 거치지 않고 미세한 크기의 기공을 갖는 분리막을 이용, 하·폐수를 정화하는 것이 특징이다.
BOD·COD·질소·인 농도 낮춰 수질 개선
이 과정에서 나오는 나노 크기 수준의 입자성 오염물질을 걸러낼 수 있으며, 미생물의 유출이 없어 생물학적 처리능력이 극대화됨으로써 완벽한 처리수를 얻을수 있으며 후공정인 소독공정을 대폭 감소시킬수 있다.
또 부영양화의 주요 원인물질인 질소와 인을 제거하기 위해서는 일반적으로 2~3개의 별도의 반응조가 필요했으나 이 신 공정에선 하나의 반응조에서 질소와 인이 동시 제거된다.
이는 유입하수 중의 질소와 인의 양이 많고 적음에 따라 적절하게 자동제어가 이루어지는 시스템(간헐반송)이 새롭게 구축됐기 때문이다.
따라서 일반 공정에 비해 설비 설치면적을 절반으로 크게 줄일 수 있을 뿐 아니라 기존 공정에서 10~15ppm 정도이던 처리수의 BOD 농도를 5ppm 이하로, 20~30ppm의 COD(화학적 산소요구량)농도를 10ppm이하로 낮출 수 있다.
또 질소와 인을 제거하는데도 효과적이며 20~30ppm의 질소농도를 10ppm이하로, 3~5ppm이던 인 농도를 1ppm이하로 떨어뜨려 수질을 획기적으로 개선할 수 있다.
이는 상류계곡의 맑은 물과 같은 상태로, 하천 수질기준으로 1급수에 해당한다.
한편 이 기술의 실용화를 위해 경기도 소대 ‘광주하수처리장’에 하루 70톤을 처리할 수 있는 실험설비를 설치, 3년간 실증실험을 마친 결과 계절변화에 관계없이 우수한 1급수 수질이 유지되는 것이 확인된 것으로 밝혀졌다.
이렇듯 누구도 넘볼 수 없을 정도로 이어져온 우진환경기술연구소의 기술개발 노력은 마침내 하·폐수처리 분야의 독보적인 위치를 확보, 벤처기업사이에서도 부러움을 사고있다.
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