현재 우리나라에서 발생하는 하․폐수 발생량의 배출원별 비중을 보면, 생활하수가 68%, 산업폐수 31.2%, 축산폐수 0.8%로서 생활하수가 대부분을 차지하며, 오염부하량(BOD)의 비중도 생활하수가 50.7%로서 산업폐수 40.8%보다 높은 비중을 차지한다.

 

그러나 오염부하량을 기준으로 하면 산업폐수의 비중이 생활하수 배출량의 경우보다 높다. 업종별로 상기 산업폐수 방류 부하량을 비교해 볼 때 화학공장 13.7%, 식․음료 16.1%, 섬유․전자 26%, 제지 20.3%, 염색․피혁 4%로서 전체 산업폐수 방류 부하량의 81%를 차지하고 있으며, 위 산업폐수 발생원의 다수가 고농도 유기물 및 질소․인을 함유하고 있고, 독성을 함유하고 있어 적정 폐수처리에 어려움을 겪고 있다.

 

1997년 이후 환경규제의 강화에 반하여 현재 운영되고 있는 대다수의 처리시설은 고농도 질소 및 인의 처리에 어려움을 겪고 있는 실정이며 또한 독성물질을 함유한 폐수의 경우 질소제거의 대안을 찾지 못하고 있는 실정이다.

 

 이에 대한 현실적인 처리대안으로써 물리․화학적 처리방법인 struvite 결정화공법이 대두되고 있으며, Struvite 결정화공법은 처리시간이 짧기 때문에 부지면적이 적게 소요되며 질소․인 동시 처리가 가능하며 생성된 침전물은 다시 재이용 할 수 있다.

 

특히, 반도체폐수에서 발생되는 폐수는 인이 고농도로 함유하기 때문에 결정화시 소요되는 외부 인(PO43-) 주입량을 절감할 수 있으며, 또한 struvite 결정화공법은 별도의 시설이 불필요하고 생물학적 처리공정과 연계처리 함으로써 처리효율을 증진시킨다는 커다란 장점을 가지고 있다.

 

그러나 struvite의 가장 큰 issues는 화학약품 투입에 의한 경제성과 관내의 견고한 scale 형성 등 현장적용에 많은 문제가 있어, struvite로 인한 scale은 관내, 파이프 엘보우, 밸브, 펌프 등에서 빈번하게 일어나고 있어 후속적인 공정에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 대량의 폐수처리 플랜트에서 폭넓은 문제점으로 증가하고 있다.

 

선행연구 결과, Struvite 결정화를 위한 간수는 소금생산 공정의 부산물로 가격이 화학약품인 MgCl2 및 Mg(OH)2에 비해 매우 저렴하여 하루에 1000ton의 폐수를 처리할 경우 24,000원의 비용이 소요되는 반면 MgCl2 및 Mg(OH)2는 각각 1,520,000 및 1,007,000원으로 간수보다 40~60배 많이 소요된다.

 

또한, Struvite의 재이용 시 다량의 질소 및 인을 함유하고 있어 부가가치가 높아졌으나 불순물이 많아 직접 비료로 이용하는데 문제가 있다. 때문에 고농도 불소(F-), 암모늄(NH4+), 인(PO43-)이 다량 함유된 악성 산업폐수에서 N․P․F 동시제거 기술 개발 및 효율적이고 경제적인 화학약품 공급원의 대체물질 개발이 필요하며 또한 개발된 기술의 실용화가 가능하여야 하며 결정화 공법의 부산물인 struvite의 재이용 기술개발이 필요하다.

Struvite는 유가부산물 중 하나로 토양개량제로서 적합한 물리적 성질과 풍부한 영양소(N, P, Mg)가 함유되어 있다. 본 연구팀의 사전연구결과, H사 반도체 NH4F 폐수를 대상으로 struvite 결정화 공법에서 얻어진 부산물(struvite)의 EDX 분석결과 N:47%, Mg:19%, P:28%, K:6%와 같이 인축에 해로운 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg)은 검출되지 않았다.

 

사전연구결과를 미루어 볼 때 Struvite 결정화물질은 다른 산업폐기물과 달리 환경에 대한 악영향이 없으나 비료로서 토양에 처리할 때는 산업폐기물이라는 일반인의 인식 때문에 재활용에 있어서 문제점으로 대두되어지고 있다.

 

 일반인의 인식을 바꾸어 놓기 위해서는 보다 신빙성 있는 비료로서의 가치와 유해성 여부를 실험한 근거를 가지고 널리 알리는 것이 필요함과 동시에 산업폐기물이라는 상표를 바꾸어 약간의 가공에 따른 새로운 비료로의 탈바꿈이 필요해 보인다.

 

 

[원문 파일첨부 참조]