정수처리공정은 일반적으로 상수원수를 취수하는 수원지로부터 침사, 약품혼화, 응집, 여과 및 소독, 급수 등의 단계로 구성된다. 이 중 약품 혼화 공정은 원수의 콜로이드성 부유물질을 제거하는 가장 기본적인 약품처리 공정으로 응집제, 응집보조제, 알칼리도, 교반강도, pH, 탁도, 온도, 체류시간 등에 따라 응집효과는 현저하게 달라진다.

 

현재 우리나라의 정수장의 응집제 등과 같은 약품 주입방법은 ’50년대의 약품 주입 방법을 그대로 사용하고 있어 약품 혼화의 이상적인 조건인 0.7sec내에 약품의 분산이 이루어지기가 어렵고, 적절한 교반이 불가능하여 대량의 약품이 투입되는 문제점을 내포하고 있다.

 

그러나 이러한 단점을 극복하기 위하여 사용되는 방법이 단순히 혼화지내의 교반속도를 증가시키는 수준에 그치고 있어 이로 인한 동력비 및 유지관리비의 상승을 초래할 뿐만 아니라 균일한 응집 플럭(Floc)형성을 방해하여 정수처리효율을 저하시키는 중요한 원인으로 지적되고 있어 이에 대한 해결방안의 마련이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

 

국내외 연구 동향으로는 약품 혼화 공정의 개선을 통한 정수의 수질 개선과 비용절감 효과에 대한 연구는 미국과 일본을 중심으로 많은 연구가 진행되고 있다.

미국의 경우 Pontomac 과 Manatee 정수장의 약품혼화지에서는 응집제의 투입 후 순간적인 분산 효과를 얻을 수 있도록 기계적 혼화장치를 상향류 형태의 Diffuser로 대체하여 순간적인 약품 분산이 이루어지도록 함으로서 기존의 정수처리방식에 비하여 처리효율이 개선됨은 물론 운영비가 상당히 감소한 것으로 보고되고 있다.

본 연구에서는 정수장 수질 개선 및 정수 처리 비용을 절감할 수 있는 기술 및 장치 개발을 위하여 기존의 정수장의 혼화지를 그대로 활용하면서도 혼화 효율을 극대화하고 혼화 장치의 운전동력을 절감하여 경제적이면서도 효율적인 초음파 약품주입장치의 개발을 목적으로 하였다.

본 방식은 초음파를 이용한 혼화조에서의 주입약품의 혼합비율을 높이는 국내에서 전혀 시도된 바가 없는 새로운 방식의 고효율 혼화 방식이다. 초음파 노즐을 이용한 In-line Injection 혼화 방식은 기계식 혼화방식(Back-mixing) 및 수리 낙차에 의한 혼화방식의 문제점인 응집제와 기 반응한 혼화수가 약품과 재반응 하여 응집 효율이 감소하는 현상과 급속 혼화 능력의 부족을 해결할 수 있을 것으로 판단된다.

 

이러한 기존 혼화방식의 문제점을 해결함으로써 처리 효율이 향상되어 약품비용, 슬러지의 처리비용 및 동력비 절감효과가 상당히 클 것으로 예상된다. 또한, 큰 규모의 혼화지와 교반기를 설치하여야 하는 기존의 기계식 혼화시설에 비하여 초음파 노즐에 의한 In-line Injection 혼화방식은 혼화지와 교반기가 필요하지 않으므로 부지축소 및 건설비용의 감소효과를 기대할 수 있으며, 초음파 노즐을 이용한 In-line Injection 혼화 방식이 실제 정수처리 공정에 적용한다면 이에 따른 처리효율 증대와 경제적 이익이 매우 크다.

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]