폐수처리장 등 환경 관련 시설물을 시공하면서 쌓은 경험 등을 토대로 ′06년부터 기존의 수처리 공정을 개선한 ‘조류발생 억제장치’ 개발에 착수하여 ′07년 조류발생 억제장치 특허를 획득하고, 문산 및 금촌하수처리장 등에서의 실증 실험을 통해 ′11년 5월 ‘구리의 전기분해장치와 조도계측기를 연동한 조류억제 기술’로 신기술 인증을 받았다.
개발 배경
일반적으로 물속에 미량의 구리 이온이 존재할 경우 조류가 살아가는데 필요한 영양분의 공급을 차단하여 결국, 조류의 번식을 억제하거나 소멸시키는 역할을 한다. 또한 구리이온이 조류 세포 내에 들어가게 되면 광합성에 사용되는 단백질내의 아미노산이 지닌 황화합물을 공격하게 되며 결과적으로 광합성도 이뤄지지 않아 조류세포가 죽게 된다. 이와 같이 구리이온은 조류세포의 벽과 내부로 흡착됨으로써 조류의 성장과 번식을 억제하거나 그 농도에 따라 조류의 사멸을 촉진시키게 된다는 점에 착안하여 구리봉을 이용한 처리방법을 개발하게되었다.
개요 및 구성
‘구리의 전기분해장치와 조도계측기를 연동한 조류억제 기술’은 금속도체(동, STS 304)에 전극(+,-)을 연결하고 태양의 조도에 따른 자동센서에 의해 간헐적으로 전류를 공급하여 전기화학적으로 구리이온을 해리시켜 조류발생을 억제하고 기 발생한 조류를 사멸시키는 기술이다. 태양의 조도를 이용한 운전의 자동제어와 구리봉을 이용한 전기분해를 통하여 하․폐수처리수의 재이용(하천유지용수, 도시미관용수, 조경용수, 수세식 화장실용수, 청소용수 등) 및 호소의 모든 조류발생을 원천적으로 억제하여 투명도를 유지시킨다. 조류의 생장으로 BOD, COD, SS, 영양염류, 탁도 등이 증가하는 것을 방지하기 위한 기술이다.
조류억제장치는 유입펌프, 유량 분배조, 구리이온 발생부(전기분해조), 균등화조, 방류구로 구성되어 있으며, 구리이온 발생부에는 전류밀도 제어기가 연결되어 전기를 공급하고 전류밀도 제어기에 조도센서가 연동되어 간헐운전시 태양의 조도에 따른 가동과 정지를 자동 제어한다.
(사진 기술의공정도)
가동 사례 및 특ㆍ장점
현재 파주금촌 하수처리시설내에 파이롯트 시설이 설치되어 간헐적으로 운전 중이며, 파주문산 첨단산업단지 폐수처리시설내의 처리수를 연못 물로 재이용하는데 장치되어 가동 중에 있다. 조류 및 기타항목 처리효율을 입증하기 위하여 ′07년 5월 2일부터 11월 28일까지 총 60회에 걸쳐 실험ㆍ분석됐다.
일반적인 황산동 주입이나 산화제 처리법보다 약간 낮은 처리효율을 보였으나, 조류의 억제에 목적이 있으므로 조류의 억제와 처리를 병행함으로써 기존 타 공법에 비해 우수한 공법이라고 할 수 있다.
(사진 조도센서, 조류억제장치, 재이용수공급장치)
조도센서를 이용하여 조류의 생성 시에만 전기를 주입, 간헐적으로 구리이온(Cu2+)을 해리하므로 과다한 구리이온의 해리를 방지하여 2차 오염을 사전에 차단한다. 처리수의 시료 60개를 분석한 결과 처리수의 잔류구리농도는 평균 0.0089ppm으로 조사되었고, 구리농도의 증가율도 장치 통과 후 5.8%로 낮게 측정되었다. 이는 구리의 방류수 수질기준에 비하여 지극히 낮은 농도로써 처리수의 2차 오염에 대한 안전성을 입증할 수 있다. 기존의 처리방법은 약품에 의존하여 연간 유지관리비가 과다하게 소요되었으나, 본 기술에서는 전기를 간헐적으로 주입하는 방법이므로 약품비가 소요되지 않으며, 전력비 또한 절감할 수 있다.
설비가 단순하여 현장 적용시 간단하게 설치할 수 있으며, 조작법도 간단하다. 구리봉을 손쉽게 교환할 수 있어 유지관리가 용이하고 Chl-a의 농도에 따라 전압 및 전류를 가변적으로 조절할 수 있어, 상황에 따라 운전인자의 제어가 가능하다.
환경적으로도 조류에 독성작용을 하는 구리이온(Cu2+)을 이용하여 발생 자체를 억제시키는 방법이므로 영양물질의 양과는 관계없이 조류의 발생을 억제할 수 있다. 조류발생의 억제와 더불어 전기분해에 의한 유기물산화 및 인제거가 부수적으로 일어나므로 처리수의 수질이 향상되어 하천수, 분수대, 연못 등과 조경용수로 이용되는 도시미관용수, 농업용수, 화장실 세척용수 등에 활용 가능하다.
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