Ⅰ. 제 목
유체유동을 이용하여 오·폐수 분해 및 분리장치개발
(하수고도화 및 슬러지처리 중심으로)

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
생활수준 향상 및 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 환경질 개선에 관한 요구의 증가로 대도시 지역뿐만 아니라 중·소도시에서도 하수도 정비(하수처리시설 및 하수 관거 정비)가 활발히 진행되고 있으며, 2006년 2월 현재 하수도 보급률이 선진국 수준인 83%로 금년내 85% 까지 증가시킬 계획이다. 이에 따라서 현재 우리나라 전체에 서 발생하는 슬러지는 2003년 연간 227만톤으로, 하수처리시설 정비 및 산업발전에 의하여 계속적으로 증가될 것으로 예측되고 있다.

하수슬러지의 처리는 매립에 의존하여 왔으나, 1993년도부터 슬러지의 해양배출이 시작되면서 직매립 금지조항이 설정된 초기인 2000년도부터 해양배출량이 급격히 증가되어 최근에는 발생되는 슬러지의 70% 이상이 해양배출에 의존하고 있다. 육상에서의 처리·처분 및 자원화를 유도하기 위하여 시행된 직매립금지 조치가 해양배출로 집중되는 현상이 관찰되고 있는 것이다. 그러나 하수슬러지의 해양배출은 런던덤핑협약과 관련된 96의정서가 2006년 발효되었고, 이에 따라 해양배출 기준이 단계별로 강화되고 2012년부터 하수슬러지 등의 해양배출을 전면 금지하는 법안을 입법화 하고 있어, 이에 대한 근본적인 대책이 필요하다.

그러나 소각, 건조, 퇴비화, 고형화, 탄화 등의 슬러지 자원화 기술은 해양배출보다 많은 운영비를 지출해야 하고 악취, 대기오염 등의 2차 오염 방지, 자원화 기술에 대한 신뢰성, 자원화 산물의 질적 확보를 위해서는 탈수슬러지의 성상이 매우 중요하다. 그러나 일반적으로 슬러지의 성상별 상관성을 검토해보면, 유기물의 함량이 높을수록 탈수케이크의 함수율이 높아 재활용기술을 적용하기에 어려운 문제점들이 있다.  따라서 슬러지의 안정화와 감량화 기술의 적용을 통해 슬러지 재활용 산물의 경 제성을 확보하고 자원화 산물의 질을 향상시켜야 할 것이다.

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서 개발할 슬러지 처리 공정은 1차 슬러지, 2차 슬러지의 농축을 유도하 여 MLSS의 농도를 증가시키는 고액분리장치, 오존의 접촉효율을 높여 경제적 소독 및 슬러지 전처리 용도의 오존 접촉조, 유체유동인 PFR 형태의 반응기 구조로 고농도 폐수 및 슬러지의 감량화를 효과적으로 하기 위한 호기성 생물 반응기를 통해서 통합 슬러지 처리 공정을 개발하여 슬러지 감량화를 통해 슬러지 처리의 경제성을 확보하고, 아울러 슬러지 처리계통에서 발생하는 반류수의 영향을 최소화 시켜 하수처리장 수처리 계통의 효율을 높이는 것이다.

1. 유체유동을 이용한 생물반응기 개발
▸ 고농도 오·폐수의 고효율 처리가 가능한 생물반응기 개발
▸ 처리효율이 높은 PFR 형태의 다단 반응기 구조
▸ 고농도 미생물 및 활성 유지
▸ 유체유동에 의한 혼합효과와 높은 산소전달효율

2. 슬러지 농축장치 개발
▸ 스컴, 플록을 배제하고 상등수 인출(상등수의 SS유출 최대한 억제)
▸ 저류조/농축조내 슬러지계면을 최대한 높게 하여 슬러지 농축 및 상등수 배출
▸ 공기주입 및 배출에 의한 상등수를 유출시키는 부상 또는 고정식 장치 개발
▸ 회분식 농축을 통해 활성슬러지 2배 이상 농축
▸ 표면장력을 이용한 표면적 배출로 상승유속 최소화


3. 오존접촉장치 개발
▸ 오존 용해속도를 극대화시킬 수 있는 슬러지 전처리용 오존 접촉조 개발
▸ 혼합효과 촉진에 의한 소량의 오존 주입에 의한 전처리
▸ NaOH 등 화학적 전처리에 의한 경제성 비교

 

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]