카즈아키 야마우치/ 일본 에바라 환경엔지니어링

일본, 저비용 하수처리시설 설치 ‘붐’ 
디스크스크린, 월류수(CSO) 통합폐수 간단하게 처리 
에너지 절약·고농도 농축되는 벨트압축기 사용 늘어




   
▲ 카즈아키 야마우치/ 일본 에바라 환경엔지니어링
일본에서는 대도시와 지방도시의 정비상황에 큰 격차가 있어, 행정지정 도시가 90%를 넘고, 인구 5만 명 미만의 도시에서는 27%의 보급에 그쳐, 이후의 과제가 되고 있다. 일본의 하수도는 8차에 걸쳐 ‘하수도정비 5∼7개년 계획’에 따라 정비되어져 왔다. 도시 내의 침수방제, 도시의 오수배제에 의한 생활환경 개선 등의 하수도 목표는 차례로 달성되어지고 있다.

 그러나, 인구 100만 명 이상의 대도시와 5만 명 미만의 중소 시와 촌과의 사이에 나타나는 지역간의 격차를 해소하는 하수도정비를 시작으로 하수도 선진도시에서 노후한 시설의 개축, 갱신과 기존의 하수도 시스템을 고도화시켜 나가는 것이 새로운 과제가 되고 있다.

에너지 절약형·유지관리 간단한 기기 ‘인기’

   
‘RS 자동막대 스크린’은 부식저항물질인 수지와 스테인리스강을 사용한다. 갈퀴의 과부하방지 메카니즘을 제공해 안정성을 향상시키는 한편, 에너지 절약과 간편한 유지관리를 위해 운전부는 구동축 집적 연결형으로 운전된다.

체인은 체인가이드를 따라가면서 운전되어지기 때문에 수중에 사슬톱니바퀴가 없고 페인트칠이 필요 없으며, 한번 감소량에 필요한 갈퀴의 수로 대용량을 긁어모아 유지관리에 있어 간편한 특징을 가지고 있다.  

‘무축 스크류 이송기’는 밀폐구조로 냄새대책이 쉽고 유송물질의 누출이 없는 특징을 가지고 있다. 구조가 간단하고 스크린의 얽힘이 없으며, 대유송용량으로 에너지를 절약할 수 있고 유지관리가 간단하다. 또한 최대 30도 경사 설치가 가능하여 공간을 절약할 수 있다.

   
▲ 일본에서는‘RS 자동막대 스크린’(위)에 부식저항물질인 수지와 스테인리스강을 주로 사용하며, 슬러지 안정화와 농축능력이 향상되는 슬러지 탈기기(아래)를 많이 이용한다.
스크류는 특별 스테인리스강, 상자는 스테인리스강, 인감은 고밀도 폴리에틸렌(피복)으로 구성되어 있고 그리트 쳄버를 통해 그리트, 스크린 물질의 이송기로, 슬러지 탈수를 통해 탈수케잌으로 응용이 가능하다.

‘V자 체인형 슬러지 제거기’는 V자형 체인 채택(저항 피복), 수지와 스테인리스 재료 및 체인가이드를 채택하여 유지관리가 간단하며 짧은 운전기간으로 재생작업에 적합하다. 또한 폐수의 직사각형 침전조나 음료수, 산업용수의 직사각형 침전조로 응용되기도 한다.

   
‘혐기성 탱크의 저운전 전력교반기’의 경우 바닥에 설치된 운전부, 저회전 속도, 쉬운 설치와 유지관리, 경량과 간단한 구조로 유지관리가 간단하다. 교반날개의 경우 수지(resin), 축은 반영구적인 수명을 자랑하는 US304로 구성되어 있으며 반응탱크, 혐기성 탱크, 무산소 탱크, 폐수조절 탱크로 이용된다.

‘초미세 공기 확산기’는 폭기용 송풍기 전력에 대해 절약이 가능하고 간헐적 폭기, 혐기 또는 호기운전이 가능하다. 폭기변화의 적응이 간단하고 최적 확산 패널 구성이 가능해 에너지 절약은 물론 저 비용의 효과를 얻을 수 있다.
   
▲ 반응탱크, 혐기성탱크의 에너지절약형 교반기(위)와 초미세 공기방울 및 멤브레인형 공기 확산기(아래).
확산기의 브레인은 특별 폴리우레탄, 기본판과 고정축은 부식저항성이 좋은 SUS316로 구성되어 있으며 하수, 계곡 폐수, 폐수처리 폭기 탱크의 확산기, OD 프로세스로 이용 가능하다.

스크류 압축 약점을 보완하고 장점을 유지시킨 ‘축 슬라이딩형 스크류 압축 탈수기’는 적은 전력소비와 적은 세정수량으로 에너지를 절약할 수 있다. 또한 플러그 길이 조절에 의한 다양한 슬러지 조건으로 최고의 효과적인 조건에서의 운전이 가능하다.
축 슬라이딩에 의한 출구에서의 슬러지 찌꺼기 막힘이 없고 저함수 탈수슬러지로 탈수 가능은 물론, 스크류 압축기에 고농도 슬러지 공급에 의한 처리 능력 향상으로 유지관리가 간단하다. 주로 폐수 슬러지로 이용된다.

미처리 폐수 급속반응 살균 시스템, 공간·경비 절약

슬러지 안정화와 농축 능력 향상, 진공처리에 의한 황화수소 가스제거 장치인 ‘슬러지 탈기기(Deaerator)’는 약품 향상으로 슬러지 탈수를 향상시켜 에너지를 절약할 수 있고 냄새농도를 감소시켜 환경개선 효과도 얻을 수 있으며, 자동조절에 의한 연속운전으로 유지관리가 간단한 특징을 가지고 있다. 주요 장치는 스테인리스강으로 구성되어 있다.

황화수소를 제거하고 유송 폐수슬러지의 냄새 농도를 감소시켜 타 시설에서의 취합 슬러지 처리로 응용되고 압축능력과 중력압축기의 탈수 향상, 중력농축기에서의 부유찌꺼지를 방지시켜 폐수처리시설에 이용된다. 폐수슬러지로부터의 인(P) 자원회수기술인 ‘소화 슬러지 MAP 회수 시스템’은 혐기성 소화 슬러지로부터의 MAP 입자를 회수(마그네슘, 암모늄, 인산염)하고 인(P) 안정화에 의한 부영양화를 방지해 고기능의 효과가 있다.

인(P) 회수경비 최소화로 저비용이며 MAP에 의한 파이프 막힘을 방지해 유지관리가 간단하다. MAP은 시멘트로 사용되는 슬러지, 비료의 원료로 자원절약이 가능하며, 폐수슬러지의 혐기성소화 처리시설, 유기성 폐수의 메탄발효 처리시설에 이용된다.

통합오수관류(CSO, Combined Sewer Overflow) 대책으로 미처리 폐수의 ‘급속반응살균  시스템’은 짧은 시간 내의 살균을 완료해 급속반응, 공간 절약(염소체류시간의 약 1/5)의 특징을 가진다. 암모니아질소의 영향이 없어 경비가 절약되며, 1년 이상 장기간 약품저장이 가능해 유지관리가 간단하다. 펌프장과 처리시설, 미처리 폐수의 살균 등에 응용된다.

통합시스템을 향상시키는 2차 처리 폐수처리 필터 스크린, 즉 ‘디스크 스크린’은 설치면적에 대한 큰 여과면적과 여과율로 공간을 절약할 수 있다. 작은 여과 배관압력손실(head loss)로 약 200∼300mm의 작동이 간단하며, 디스크의 메쉬 크기를 선택 가능해 기능의 향상에 도움을 준다. 강우의 통합폐수의 간단한 처리, 펌프장의 미처리 폐수처리, 처리폐수의 여과로 이용된다.

   
▲ 월류수(CSO) 등 통합폐수를 간단하게 처리할 수 있는 디스크스크린.
‘밸트 압축기’는 여과압축 메카니즘에 의한 고농도 압축이 가능하다. 또한, SS(부유물질) 회수효율이 약 95%에 이르며, 저운전 전력, 설치비용 감소로 에너지를 절약할 수 있음은 물론, 간단하고 경량구조로 구성되어 있고 운전 또한 간단해 유지관리가 편하다. 본체는 SUS304, 밸트는 폴리에스테르, 제거기와 쟁기는 합성수지로 구성돼 있다. 하수, 계곡폐수, 폐수처리 혼합, 잉여슬러지에 응용된다.

   
▲ 전기전력생산 효율 28%, 생산출력 95kW, 총열효율(폐열회수) 76%인 마이크로 가스 터빈(MGT).
‘마이크로 가스 터빈(MGT)’은 소형이고 경량이며 포장형으로 설치가 간단하다. 전기전력생산 효율이 28%, 생산출력 95kW로 고출력 전기전력생산이 가능하며 총 열효율은 76%(폐열회수)이다. 저 NOx, 저소음, 저진동이며, 유지관리가 간단해 특별한 기술자가 필요없다. 일반적으로 단순한 구조로 인한 유지보수의 편리성, 높은 전기부하 추종능력 및 전력 품질, 그리고 청정한 배기가스 배출에서 오는 환경친화적 특성 등 다양한 장점을 보유하고 있다.

일본 내 마이크로터빈 시장 추이를 보면, 정부의 2003년 ‘에너지 기본계획’ 발표에 따라 열병합 분야를 신·재생에너지 분야에 포함하여 지원하고 있으며, 향후 마이크로터빈을 포함한 분산형 발전 시장이 확대될 것으로 전망되고 연료전지 마이크로터빈 하이브리드 시스템의 개발 및 보급확대가 이루어질 것으로 예상된다. 특히, 대형중심에서 슈퍼마켓 등에 냉난방도 동시에 공급하는 마이크로 중심으로 확대가 예상된다.

 

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