매일안전신문 - 건설연, 하수처리 운전에너지 60% 이상 절감 가능한 시스템 개발

▲ 개발된 저에너지 부상시스템(사진, 한국건설연구원 제공)

[매일안전신문=강수진 기자] 하수처리 운전에너지를 60% 이상 저감할 수 있는 시스템이 개발됐다.

한국건설연구원은 23일 ‘저에너지 가압부상 분리 시스템(이하 저에너지 부상시스템)’을 개발했다고 밝혔다.

저에너지 부상시스템은 건설연이 자체 개발한 마이크로버블 펌프를 탑재해 하수처리 운전에너지를 60% 저감할 수 있다.

부상시스템이란, 하수처리 최종단계에서 총인을 제거하기 위해 사용되는 하수처리 방법 중 하나다. 총인은 하천 등에서 부영양화를 나타내는 지표로 질소와 함께 적조의 원인이 된다.

따라서 최근 하천의 적조현상을 예방하기 위해 부상공정 기술의 중요성이 부각되고 있다.

부상시스템은 약품혼합을 통해 오염된 물을 다양한 성상과 크기의 오염물질 덩어리로 응집하는 방식이다. 응집된 플록은 마이크로버블을 이용해 물 위로 부상시키며 물 위로 띄워진 플록은 스크러버로 제거된다.

그러나 기존 부상시스템에서는 가압부상을 위한 마이크로버블을 만들기 위해 ▲마이크로버블 생성장치인 ‘포화기’ ▲포화기에서 고압의 물을 공급하는 장치인 ‘가압펌프’ ▲포화기에 고압의 공기를 공급하는 장치인 ‘공기압축기’ ▲마이크로버블 공급 배관인 ‘산기관’ 노즐 등 4종의 부품이 필요하다.

건설연 환경연구본부 연구팀은 마이크로버블 발생장치를 기존 포화기 방식에서 ‘S자 임펠러’를 활용한 마이크로버블 펌프 방식으로 대체한 ‘저에너지 가압부상 분리 시스템’을 개발한 것이다.

S자형 임펠러는 기존의 알자형 날개를 S자가 계속 이어지는 형태로 개선된 것이다. 기존 대비 공기방울 입자를 효율적으로 만들 수 있고 저에너지 부상시스템에서는 공기방울을 더 작게 만들어 오염물질이 물에 더 잘 뜰 수 있도록 했다.

여러 개의 마이크로버블 생성 설비 및 부품을 마이크로버블 펌프 단일 설비로 대체할 수 있게 됨에 따라 4개의 부품 수를 1개로 줄여 초기 설치 비용을 50% 이상 절감했다.

또한, 부상시스템의 주요 부품인 약품혼화조를 저에너지 부상시스템에서는 라인 믹서로 대체하여 설치 공간도 약 20% 절감했다.

연구팀은 1일 300톤 처리용량으로 설계된 저에너지 부상시스템을 일산수질복원센터에 설치해 지난해 2개월동안 실증평가를 수행했다.

그 결과, 처리된 총인의 수질은 0.034mg/ml로 환경부 배출수 허용기준인 0.2mg/L 이하를 만족하는 것으로 나타났다.

기존 부상공정에서는 마이크로버블을 생성시키기 위해 9kW가 필요했으나 저에너지 부상공정에서는 3.3kW만으로도 동일한 성능을 낼 수 있는 것으로 확인됐다.

즉, 저에너지 부상공정은 운전에너지의 60% 이상을 절감할 수 있고 일산수질복원센터에 설치된 300톤 규모를 기준으로 비용으로 환산하면 연간 약 500만원 이상의 전기료를 절약할 수 있다.

이는 탄소저감 측면에서도 연간 22.9톤의 온실가스 감축효과에 해당한다.

김병석 원장은 “새로이 개발된 저에너지 부상시스템은 하수러치장 외에도 상수, 산업폐수처리, 축산분뇨, 바이오가스 처리 등 수질정화가 요구되는 다양한 시설에도 활용될 수 있으며 정부의 탄소저감 정책에 일조할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 과학기술정보통신부 출연금으로 건설연의 중소·중견기업 지원사업(2020~2021)의 예산을 지원받아 수행된 것이다.

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