환경부·한국환경공단, 5월30일 순천 에코그라드호텔서 시상식

환경부와 한국환경공단은 상수도 시설의 운영 효율화를 위해 연구 개발·적용하고 있는 우수 기술들을 발굴·평가·시상함으로써 현장의 노력을 격려하고 모범사례를 확산시키기 위해 ‘제2회 깨끗한 수돗물 생산·관리 기술 공모전’을 실시했다.

이번 공모전에는 정수장 분야 12건, 상수도 관망 분야 9건 등 총 21건 응모했으며, 지난 5월30일 전남 순천시 에코그라드호텔에서 열린 ‘2013년 상수도 운영관리 워크샵’에서 공모기술 발표·전시 및 심사를 통해 12건의 우수기술을 선정, 시상을 했다.

총 2억 원의 상금이 걸린 이번 공모전의 대상은 정수장 분야 서울 강북아리수정수센터(수상자 임건혁), 상수관망 분야는 평창군 수도사업소(〃 김종훈)가 선정돼 각각 상장 및 3천만 원의 상금을 받았다.

또 우수상은 정수장 분야 서울시 뚝도아리수정수센터(수상자 이승제)와 양평군 수도사업소(〃 이동호), 상수관망 분야는 서울시 상수도사업본부(〃 이준호), 서울시 강서수도사업소(〃 박홍) 등이 뽑혀 각각 상장 및 2천만 원의 상금을 받았다.

본지는 환경부와 한국환경공단의 협조를 받아 이번 공모전에 응모한 21개 우수기술들을 6회에 걸쳐 연재한다. <편집자 주>

대구광역시는 총인(T-P)의 제거를 위해 7개 하수처리장 총인 시설 사업비로 2천262억 원(국비 50%, 지방비 50%)을 투자했다. 지방비는 물이용부담금으로 충당하여 대구시에서는 부담이 없었으나, 매년 유지관리비가 약 100억 원씩 투입되고 있어 큰 부담을 안고 있다. 유지관리비 100억 원 중에서 약품비가 약 50억∼60억 원 정도 소요되는데 이것을 정수슬러지에 함유되어 있는 응집제로 대체가 가능했다.

정수장에서는 원수의 탁질을 제거하기 위해 알루미늄이 함유되어 있는 응집제(PAC 등)가 주입되는데 알루미늄은 응집·침전·여과를 거쳐 최종적으로 정수슬러지에 포함된다. [표 1]에서 나타낸 바와 같이 일반토양에서의 알루미늄이 4.7% 이었던 것이 5개 정수장에서 발생되는 정수슬러지에는 약 3배 가량 많이 함유되어 있어, 이것이 응집제의 알루미늄(Al)에 의한 것으로 판단됐다.

정수슬러지에 함유되어 있는 알루미늄은 자연상태가 아닌 응집제에서 발생된 알루미늄으로서 pH 2 이하 또는 pH 12 이상에서 이온화되는 특징을 갖고 있으므로 염산으로 응집제 회수가 가능하다. 정수슬러지에 함유되어 있는 응집제만 회수하면 되므로 정수슬러지(습윤)와 10% 염산을 1:2 비율로 1∼2시간 교반하여 여과하면 재생응집제(pH 2 이하, 5% Al2O3 함유)로 회수할 수 있다.

정수슬러지에 함유되어 있는 알루미늄은 10%의 염산용액으로 교반만 시켜도 약 90% 정도 회수 가능하므로 응집제(PAC)제조공정에서 필연적으로 소요되는 고온중압반응이 필요 없어 제조시간이 절반으로 줄어들었다.

하수처리장에서 총인(T-P) 제거용으로 사용하고 있는 응집제(PAC, 황산반토 등)는 특별한 기준이 없고 기존 정수장에서 사용하고 있는 응집제를 이용하고 있어, 정수슬러지에서 회수한 재생응집제로 대체 가능했다.

정수슬러지로 재생한 재생응집제(SAC)가 기존 응집제인 폴리염화알루미늄(PAC)보다 동일한 알루미늄 함량에서 약 5% 정도 효율이 높은 것으로 나타났는데, 이는 염기도가 높은 폴리염화알루미늄(PAC)는 OH기를 많이 가지고 있어 물에서 수산화물이 생성되어 Al이 인(P)과의 반응이 줄어든다. 반면에 재생응집제(SAC)는 염기도가 낮아 용해성 인(PO43-)과 선택적으로 결합한다. 또한 재생응집제에는 알루미늄 외에 +3가인 철이 PAC보다는 많이 함유되어 있으므로 효율이 높아진다.

대구광역시 상수도사업본부에서는 정수슬러지(4만 톤, 습윤 2012년)를 시멘트 제조공정에 재활용하고 있으나, “국내 시멘트는 중금속 함량이 외국 시멘트에 비해 현저히 높아 국민의 건강을 위협하고 있다(최병성, 2008년 열환경공학회 발표)”라는 보고가 있어, 정수슬러지를 재생응집제로 활용함에 따라 시멘트 중금속을 낮출 수 있다. 알루미늄은 우리나라에서 생산되지 않아 알루미늄의 원석인 보크사이트 또는 수산화알루미늄을 브라질, 터키, 베트남 등에서 100% 수입하고 있어 수입 대체효과가 크다.

대구광역시 하수처리장에서는 PAC 및 황산반토 등을 사용하여 하수처리량(116만㎥, 2012년)의 총인을 1.0㎎/L에서 0.3㎎/L 기준치 이하로 낮추는데 연간 51억 원 소요(정수슬러지로 조제한 응집제(SAC)를 이용하면 연간 15억 소요), 약 36억 원의 비용을 절감할 수 있다([표 2], [표 3] 참조).

 

정수슬러지로 조제한 응집제(SAC)와 하수처리장에서 사용하고 있는 폴리염화알루미늄(PAC)의 총인 제거 효율을 비교하기 위해 Jar-Test을 실시했고, 슬러지 처리부산물을 중화 후 유해성을 판단하기 위해 폐기물 용출 실험을 실시하여 [그림 2]와 같은 결과를 얻었다.

두 응집제 모두 아주 미량이 주입되므로 pH에 대한 영향 없었으며, 정수슬러지로 조제한 응집제(SAC)가 폴리염화알루미늄(PAC)보다 약 5% 정도 효율이 높았다. 정수슬러지로 조제한 응집제(SAC)는 유입 총인 농도에 따라 달라지나 대체적으로 톤당 0.12∼0.20L 정도 주입하면 총인 방류기준인 0.3㎎/L 이하로 유지할 수 있었다. 정수슬러지 부산물(수분 70%, 유기물함량 29.4%) : 소석회 = 10 : 1로 혼합한 후 용출실험한 결과 유해성이 검출되지 않아 일반 토양으로 환원 가능한 것으로 나타났다.

향후 정수슬러지를 확대 재이용함으로 환경보전 및 경제성을 극대화시킬 계획이다. 전국 총인 제거시설 약 340개소 시설용량 1천만㎥의 하수시설에 확대 적용 시, 연간 약 360억 원의 약품비용이 절감될 것으로 예상된다. 알루미늄(Al) 수입 대체효과 증대도 기대된다.

 

                                                                                                        ※원문은 첨부파일 참조

 

                                                                         [출처 : 워터저널(www.waterjournal.co.kr) 2013년 7월호]