그 중 물산업 분야와 대기환경 분야에서 앞선 기술력과 최고의 실적으로 주목받고 있다. 가장 주력하는 물산업 분야에서는 취수원에서부터 하수처리까지 수자원 이동의 전 과정에 걸쳐 높은 기술력을 보유하고 있으며, 하·폐수 및 빗물재이용, 중앙정수, 자외선 하수소독, 중수도처리, 테마파크(워터파크) 수처리 등의 서비스를 제공하고 있다.
(주)두합크린텍 김상진 대표는 최근 자체 연구개발비를 투자하여 산·학 연계 연구개발 과제로 충남대학교 산학협력단과 공동으로 하·폐수 중의 인제거 및 재이용수 생산을 위한 초고속, 초저에너지소비형 수처리기술(JustfloⓇ Process)인 자연유하식 혼화·응집조 및 하이브리드여과지를 결합한 저탄소형 녹색환경신기술을 개발하여 상용화하였다.
신기술의 개요
본 신기술은 하·폐수중의 인제거와 재이용수 생산을 위하여 응집제를 투입한 후 혼화, 응집 및 플록형성, 경사판 침전 및 여과가 작은 수두차를 이용한 초고속, 자연유하식으로 이루어져 에너지를 절감하는 구조이며, 교반기와 역세척수의 외부공급이 불필요하고 슬러지 농축이 여과지 직하부의 배출수조에서 수행되어 별도의 슬러지 농축조가 필요 없어졌다. 슬러지 농축 후의 상징액을 단거리 이송하여 재이용함으로서 시설의 크기를 작게 함과 동시에 에너지소비를 최소화한 기술이다.
기술의 필요성
부영양화 현상, 조류의 과대번식으로 점오염원 관리 차원에서의 하수중의 인(Phosphorus)제거 중요성이 증대되고, 최근에는 전국 주요 수계를 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ지역으로 구분하여 ′12년부터 총인의 하수처리장 방류수 수질기준이 각각 0.2, 0.3, 0.5mg/ℓ로 강화되고 BOD, CODMn, SS, T-N, 총대장균군수도 강화되고 있는 실정이다.
현재 하수처리장에서 채택하고 있는 생물학적 인제거 고도처리공정은 강화되는 총인 방류수 수질기준의 상시 달성이 어려우므로 응집제를 투입하여 인을 불용성 침전물 화하고 적절한 방법으로 고액분리하는 기술의 적용이 필수적이다.
현재 개발되어 있는 혼화, 응집·플록형성, 침전, 여과, 막분리와 같은 고액분리 기술들은 고압펌프, 교반장치, 슬러지 수집기 등의 사용으로 인하여 구조가 복잡하고 에너지를 많이 소비하므로 써 최근 가장 중요한 이슈로 대두되고 있는 저탄소 녹색성장 개념의 수처리 방식에 부합하지 않는 경우가 많다.
신기술의 내용
자연유하식 혼화공정
혼화공정은 투입된 응집제가 원수와 빠른 시간 내에 혼합되어 응집이 일어나게 하는 공정이다. 기존 급속혼화 방식에는 기계식, 수류식, 가압수확산방식, 인라인 고정식 등이 있으나, 순간혼화가 어렵고 단락규가 발생하며 에너지가 많이 소요(5W/m3)됨은 물론 회전축과 기어드라이브에 고장이 종종발생한다. 자연유하식 혼화지는 응집제 주입용 유공파이프, 오리피스형 정류벽, 우류식 혼화모듈로 구성된다.
원수가 주입된 응집제와 오리피스형 정류벽을 함께 통과하자마자 우류식 혼화모듈에 진입한 후 우류식 혼화모듈 내에서 수류에 의한 모듈 뒤쪽 벽면 충돌, 와류 및 난류의 발생을 통하여 혼화가 순간적으로 이루어지므로 외부동력이 불필요하다. 기존의 기술과는 달리 응집보조제, pH조절제의 순차적 투입이 가능하고, 다지점, 응집제 균등주입에 의해 혼화효율이 극대화될 수 있다.
자연유하식 응집·플록 형성 공정
플록형성공정은 중력에 의한 침전을 용이하게 하기 위하여 응집된 입자를 크고 무거운 플록으로 만드는 공정으로 미세입자간, 미세입자와 기형성된 플록간, 플록간의 충돌에 의해 이루어지고, 충돌은 미세입자나 플록을 함유하고 있는 물을 교반함으로써 달성된다. 교반방법으로는 기계식교반과 우류식교반이 있으나, 기계식교반의 경우에는 많은 에너지가 소모(15~50W/m3)된다.
자연유하식의 응집/플록형성지는 여과식 플록형성모듈, 우류식교반 플록형성모듈, 상향층류식 플록형성모듈로 구성된 상향류식 점감식플록형성지이다. 여과식 플록형성모듈에서는 미세입자를 여재의 부착 및 탈착, 미세 여재공극내에서의 입자간 충돌, 플록의 억류 및 이탈이 수많은 미세 여재공극을 통과할 때 반복적으로 일어나는 현상을 이용하며 플록의 의도적이고 지속적인 파과가 특징이다.
다단의 우류식교반 플록형성모듈은 여과식 플록형성모듈에서 1차 형성된 작은 플록을 함유한 물이 상승유속에 의해 모듈의 위쪽 벽면에 부딪히면서 와류를 형성하므로 써 플록간의 충돌을 유도하는 점차 큰 플록을 형성하는 구조를 갖는다. 상향층류식 플록형성모듈은 열린 공간 내에서 상승유속에 의한 자유충돌을 유도하므로 써 침전지에서 제거할 수 있는 충분한 크기의 플록으로 성장한다.
상향유속은 500m/d, 총 체류시간은 3~5분, 총 손실수두는 10cm 이하이므로 전술한 착수정의 여유수두를 이용하므로 써 에너지소비는 없다. 교반용 모터, 회전축, 패들이나 임펠러는 불필요하며 기계식 교반의 경우와의 침강성 비교실험 결과에서도 대등하거나 우수하다.
자연유하식 하이브리드여과 및 슬러지 농축공정
플록형성지에서 형성된 크고 무거운 플록은 침전지에서 중력에 의해 침전되어 제거된다. 기존의 횡류식 침전지의 체류시간은 2~4시간, 유효수심 즉 플록의 최대 침강거리는 3~4m이므로 구조물의 크기가 매우 크다.
이러한 단점을 해결하기 위하여 경사판 침전지가 사용되며, 경사판의 간격은 10cm, 경사판의 각도는 60°로 이루어져 퇴적된 슬러지가 중력에 의해 슬러지수집기가 있는 바닥 쪽으로 미끄러져 내려오도록 한 공정이다.
중력에 의한 슬러지의 하향 미끄러짐이 원활하지 못한 경우가 종종 발생하기도 한다. 슬러지수집기의 설치가 필수적이며 슬러지 수집기의 구동 및 퇴적슬러지의 농축조로의 이송에 에너지가 소비된다.
하이브리드 여과지는 아래로부터 배출수조 겸 슬러지 농축조, 역세척용 전동(공압)밸브, 횡류식 침전지, 경사판 침전지, 여재층, 역세척수 저류공간으로 구성된다. 플록형성지로부터 이송된 플록은 횡류식 침전지, 경사판 침전지 및 하이브리드여과지를 거치면서 순차적으로 제거된다.
경사판에 퇴적되는 슬러지는 여재의 역세척시 전동밸브를 개방하면 강력한 수류에 의해 하향·동시 세척되므로 경사판 간격을 4~5cm, 경사각 45° 이하가 가능하게 되어 기존의 경사판 침전지에 비해 플록의 침강거리가 크게 단축되고 플록제거효율이 높아진다.
상향류로 여재층을 통과한 최종처리수는 60~70cm 정도의 상부공간에 저류되면서 월류위어를 통하여 배출된다. 저류되는 깨끗한 처리수는 역세척수로 이용하고, 세척은 20초 이내에 완료되므로 역세척 시간 단축, 공기세척 불필요, 역세척수조로부터의 역세척수 이송 펌핑 및 표면세척 불필요에 따라 에너지가 절감된다.
세척된 배출수는 하이브리드 여과지 직하부에 설치된 배출수조 겸 슬러지 농축조에서 다음 역세척 주기까지 슬러지 농축이 충분히 진행되며 상징수는 직상부에서 여과를 수행하여 재이용하므로 이송거리가 단축되어 에너지를 절감한다. 소요부지면적은 여과속도 및 침전지 표면부하량의 함수이지만 기본적으로 침전지 면적이 절감되며 배출수조 및 슬러지 농축조 면적도 불필요하다.
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