지난 1999년에 창업된 (주)에코테크엔지니어링은 2001년 일본 大坪환경엔지니어링(주)와 공동으로 국내 최초 ‘전해 슬러지 감량’ 기술을 개발한 이래 수처리 전문업체로 성장하고 있다.

지난 4월 26일 개최된 제13회 환경정책 설명회 및 신기술 발표전시회에서 에코테크는 ‘슬러지 가용화에 의한 탈수효율증대 기술’이라는 신기술을 소개했다.

전기분해로 세포막 파괴시키는 원리

에코테크의 이 기술은 ‘에너지/CO₂ 저감형 전기분해 기술’로 슬러지 감량과, 고농도폐수처리에 효율적이다.

슬러지처리에 있어 우리나라는 2003년 7월부터 직매립 금지, 올 2월부터 해양배출의 금지로 한국형 하·폐수고도처리모델의 확보가 절실한 상황이다.

이러한 가운데 에코테크의 슬러지 가용화를 위한 ‘전해 가용화조’는 농축 슬러지를 가용화조에 넣어 전기분해를 통해 세포막을 파괴시키는 원리를 응용한 기술이다. 이 기술에 사용되는 전극은 Mesh DSA Electrode로, 이 같은 전기분해는 폐수에 직류전원을 통전시킬 때 발생하는 산화와 환원 반응에 의해 오염물질을 분해하는 것이다.

전기분해 기작의 원리는 직접산화와 간접산화의 방식으로 이뤄지는데 직접산화에 의해 유기물질(R)이 산화성 양극에 흡착된 수산화 이온과 반응해 이산화탄소물 혹은 수소이온으로 분해된다.

간접산화로 제거되는 유기물질의 전기화학반응은 전기분해 중 염소의 양극산화가 동시에 발생하며 하이포아염소산이 전극표면에 형성된다. 또 음극에서 발생하는 수소에 의해 수중의 유기물질이 환원되기도 하며 산화형 색소 등은 쉽게 환원돼 무색이 된다.

전해농축 원리는 전극반응을 통해 수체 내에서 수산화물을 형성, 안정화된 상태에서 응집돼 각 전극에서 발생되는 수소와 산소 등 미세기를 형성해 응집된 플록들과 함께 수표면으로 부상된다.

미생물 활성도 높여 처리효율↑슬러지 함수율 낮춰 발생량↓

전해가용화 원리는 폐수 중 유기물질이 활성 슬러지 중의 미생물에 섭취돼 정화되고 이렇게 섭취된 유기물질은 미생물의 활동 에너지 및 증식원으로 사용된다. 증식된 미생물은 잉여슬러지로 배출된다.

이 과정에서 전해에서 발생한 활성이 높은 차아염소산에 의해 미생물의 단단한 세포벽의 일부가 파괴돼 세포질이 흘러나오게 한다. 미생물의 세포질은 포기조로 이송돼 폐수 중의 유기물질과 다른 미생물에 섭취된다.

결과적으로 미생물의 활성도를 높임으로써 처리효율을 높이고 슬러지의 함수율을 낮춰 슬러지 발생량이 감소된다.

이 기술에서는 전기분해를 통해 발생되는 산화제인 차아염소산 등이 미생물의 세포벽 손상을 일으켜 세포질을 용출하게 되며, 이를 통해 세포는 사멸하게 된다.

이 과정을 거치면서 사멸 후 남은 세포질은 미생물에 의해 재포식하고 고도처리를 거칠 경우 탄소원으로 활용한다. 그리고 2단전해조를 통해 슬러지의 가용화 효율을 극대화할 수 있다.

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