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[해외신기술] 미국, 폐수의 담수 전환 시스템 기술 개발
2015년 04월 01일 (수) 17:00:54 워터저널 webmaster@waterjournal.co.kr

해외신기술

미국, 폐수의 담수 전환 시스템 기술 개발
깨끗한 담수 생산·유지 가능한 복합 폐수처리 기술 개발 성공
기존 폐수처리 플랜트에 장착 사용 가능…에너지도 30% 절감


미주리 과학기술대 Jianmin Wang 교수팀

미국 미주리(Missouri) 과학기술대학교 Jianmin Wang 교수팀은 폐수처리 효율 향상과 에너지 절약이 필수적일 뿐만 아니라, 상호 양립이 가능함을 증명했다. Wang 교수팀은 전통적인 폐수처리공법에 비해 깨끗한 담수를 생산할 뿐만 아니라 유지 및 에너지 절감 효과를 가지는 복합 폐수처리 기술을 개발하는 데 성공했다. 또한, 이번 발명장치는 기존 폐수처리 플랜트에 새롭게 장착하여 사용이 가능하다.

미주리 주는 소규모 지역사회 공학 보조 프로그램(Small Community Engineering Assistance Program)에 약 110만 달러의 자금을 지원한다고 발표했다. 해당 프로그램은 지역사회에서 부담하는 폐수공학 비용 원조를 목적으로 한다. Wang 교수팀의 기술은 지원받는 지역사회에 적용하기에는 규제적 측면에서 너무나도 새로운 부분이 있지만, 비용 및 처리 효율 면에서 기존 기술을 능가한다고 강조한다.

   
▲ 미국 미주리 과학기술대학교 Jianmin Wang 교수팀은 전통적인 폐수처리공법에 비해 깨끗한 담수를 생산할 뿐만 아니라 유지 및 에너지 절감 효과를 가지는 복합 폐수처리 기술을 개발하는 데 성공했다.

Wang 교수는 미국 전체 에너지 사용량 중 0.8%가 폐수처리에 이용되고 있으며, 특히, 폐수처리장의 수조 폭기(曝氣)에 상당량의 에너지가 소요된다고 설명했다. 에너지는 유기물을 처리하는 미생물에 산소를 공급하는 데에 사용된다. 전통적인 폐수처리 시설에서는 수조 리터당 2㎎의 산소를 유지하고 있으며, 그 이하로 떨어질 경우 미생물 활동이 저해된다.

하지만, Wang 교수는 그 보다 낮은 리터당 5㎎의 산소농도를 유지했지만, 우려할 만한 수준의 피해는 일어나지 않았다고 말한다. 또한 미생물의 생장 주기가 길어지고 영양상태가 강화되었으며, 30% 정도 에너지 절감 효과를 얻었다고 덧붙였다. Wang 교수는 이에 대해, “미생물은 공동체를 가지지 않기 때문”이라고 설명했다.

연구팀은 A3O(Alternating Anaerobic-Anoxic-Oxic, 교차 혐기-무산소-산소) 공정을 새롭게 개발했으며, 이를 통해 유기 오염물질뿐 아니라 질소(N), 인(P) 영양소를 성공적으로 제거함과 동시에 우수한 효율을 얻었다. 별도의 화학물질 없이, 유출수는 총질소(T-N) 5㎎/L, 총인(T-P) 0.5㎎/L 수준을 유지했다. 연구팀은 해당 기술 적용을 통해 전통적 전무산소 공정에 비해 10% 이상의 에너지를 절감할 수 있으며, 더 우수한 총인, 총질소 제거 효율을 얻을 수 있었다고 덧붙였다.

Wang 교수는 이번에 개발한 기술의 우수한 성능 및 에너지 효율, 낮은 운전비용 등은 대규모 기술 적용 단계에서 전 지구적 지표수 부영영화를 억제하는 데 상당 부분 기여할 것으로 기대하고 있다. 부영영화는 생태계에 질소와 인 같은 화학영양물질이 과도하게 존재할 경우 발생한다.

잉여 질소 및 인이 존재할 경우, 녹조와 같은 부작용이 일어나게 된다. 미세조류가 사멸하면, 부패 과정에서의 산소 고갈로 인해 추가적인 생태계 위협이 발생하게 된다. 또한, 미세조류가 생산하는 독소 물질은 식수 수질 관리에서 악영향을 미친다.

이 외에도, Wang 교수팀은 자가혼합 혐기소화조를 개발했으며, 이를 통해 효과적으로 폐수 슬러지와 기타 유기성 폐기물을 바이오가스 에너지로 전환하는 데 성공했다. 이는 슬러지 제거를 통한 환경질 향상 및 유용한 자원 전환을 가능하게 하며, 그 자체로 고속 소화 운전이 가능하다. 연구팀에 따르면, 해당 기술과의 결합을 통해, 폐수처리시설 운전으로부터 순 10% 에너지 발생이 가능하다고 밝혔다. 한편, 현재 폐수처리시설은  27%의 순에너지를 소모하고 있다.

[출처 = KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑』 2015년 2월 27일 / 원문출처 = http://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150220110832.htm]
 

[『워터저널』 2015년 4월호에 게재]
 

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