염색산업은 섬유의 부가가치를 높이는 중요한 역할을 하기 때문에 중소기업 업종 중에서 우리나라 수출의 중요한 부분을 차지하고 있다. 고도의 염색기술을 바탕으로 반 월염색단지 등의 염색전문 단지를 조성하여 현대화, 계열화, 전문화, 고급화, 기술향 상 등의 국제경쟁력 강화를 꾀하고 있다.

 

염색공정은 피염물에 염료를 부착시키는 과정에서 다량의 물을 소비하며 폐수배출 량이 많은 특징이 있고, 이렇게 발생되는 폐수는 고온, 고알칼리성이며, 색소화합물,조염제, 계면활성제, 기타 각종 고분자 유기화합물 등과 같은 난분해성 물질 및 미생물 성장 방해물질를 함유하고 있어 처리에 큰 어려움을 겪고 있다.

 

현재 반월염색단지 61개 업체의 폐수를 처리하는 반월염색사업협동조합 공동폐수처 리장의 경우, 우리나라 염색단지 중 가장 규모가 커서 하루 80,000m3를 처리하고 있 으며 연간 180억원 정도의 막대한 운영, 관리비를 쓰고 있어 보다 경제적이고 효율적 인 공정의 도입을 필요로 하고 있다.

 

또한 반월지역의 경우 이 반월염색폐수처리장에서 배출되는 처리수는 안산하수처리장의 공장폐수 유입유량의 약 50%를 차지하고 있고 염색폐수의 전처리가 안산하수처리장의 전체 폐수 처리효율에 영향을 줄 수 있는 실정이다.

 

본 과업을 통해, 기존 반월염색폐수처리장의 생물학적 처리공정 및 화학적 처리공 (펜톤산화)을 개선하여 기존 처리장의 비용절감(20% 이상)과 처리능력 신장(25% 이 상)을 도모코자 하였으며, 이를 통해 지역 환경 개선에 기여하고 나아가 국내․외 타 염색단지에 대한 기술 보급 또는 기술 수출에도 기여하고자 하였다.

본 연구의 최종목표는 난분해성 염색폐수의 효율적 고도처리 공정 개발과 기존 염색 폐수처리장의 개선에 적합한 공정개발로 크게 구분할 수 있다. 난분해성 염색폐수의 효율적 고도처리 공정 개발 연구는 염색폐수 분해 미생물을 고정화한 특수 담체공정 으로 BOD 90% 이상 제거한 후 고급산화 공정으로 유입시키는, 생물학적 처리와 고급 산화를 조합한 공정으로 색도, 유기물, 영양염류를 RFP의 기준치 이내로 처리하는 것 이다.

 

본 연구에서 목표로 하고 있는 RFP 기준은 색도 100도(최대 40도), CODMn 20mg/L, BOD 10mg/L, SS 10mg/L, T-N 20mg/L, T-P 1mg/L 이하이다.

 

또한 기존 염색폐수처리장의 개선에 적합한 공정개발 연구는 기존 반월염색폐수처 리장을 대상으로 생물학적 처리시설을 개선하고, 펜톤산화 처리공정을 최적화하여 현행 배출수 수질기준을 만족하면서, 경제적 처리가 가능한 공정을 개발하는 것이다.

 
즉, 현 염색폐수 처리공정의 높은 운전비용(180억원/년)을 고려하여, 처리비용을 20% 이상 절감하고 처리능력을 25% 신장할 수 있는 최적의 개선 공정을 개발하는 것 을 목표로 연구를 수행하였다.

1. 난분해성 염색폐수의 효율적 고도처리 공정개발

가. 난분해성 염색폐수의 분해균주 개발 및 확보
현재까지 수행되었던 많은 연구들은 단일 처리대상 물질을 정하여 그 농도에 적응시키면서 단일물질을 기질로 삼아 살아남는 미생물을 분리해 내는 방법을 주로 이용하여 왔다.

 

그러나 본 연구의 대상인 실폐수는 미지의 여러 성분들이 혼합되어 있는 상태이므로 미생물의 분리 측면에서 단일물질 만을 선택하여 기질로 사용하는 미생물 의 경우와 상당한 차이를 보일 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 실제 폐수처리장과 가장 유사한 환경에서 적응된 혼합 미생물 pool을 확보하고, 이와 같이 실 폐수에 적응된 혼합 미생물을 담체에 포괄 고정화하는 방법을 이용하였다.

 

난분해성 염색폐수에 대한 미생물의 적응 상태에 따른 유기물 제거속도를 비교한 결과 기존 처리장의 미생물을 식종하여 적응시킨 경우가 외부 도입 미생물에 비해 난 분해성 물질에 대한 적응성 및 처리효율이 높은 것으로 확인되었다.