하수처리 신공법 아나목스 미생물 스컴블레이드로 해결-미생물의 생성 증가하는데 창신의 교반기가 절대적 역할

하수처리 신공법 아나목스 스컴블레이드로 해결

창신기계 특수 소화조 교반기 녹산하수처리 성공

미생물의 생성 높이는데 교반기의 비밀 숨겨져 있어

'아나목스 미생물'을 투입해 하수처리시설의 대표 오염물질인 질소를 제거하는 공법으로 타 공법 대비 부지사용 면적과 유지관리비가 적게 드는 특성이 있지만 그동안 운영관리에 어려움을 겪었던 기술적 문제를 창신기계(대표 김유학)의 ‘스컵블레이드 장착형 소화조 교반기’로 해결했다.

아나목스(Anammox)기술은 ㈜부강테크가 지난 2023년 부산시 녹산하수처리시설에 하수슬러지·음식쓰레기 통합 처리시설과 '아나목스' 공법을 도입해 국내에서 처음으로 환경 분야에 알려지기 시작했다.

부산시가 과감하게 아나목스 신공법을 도입한 것은 2016년 환경부의 유기성 폐자원 통합 처리 시범사업으로 선정돼 도입을 추진하면서이다. 하수슬러지·음식쓰레기 통합 처리시설은 하수슬러지와 음식물 폐수를 병합해 처리하는 것으로 새로운 통합형 환경시설이다.

아나목스(Anammox) 는 ANaerobic AMMonium OXidation(혐기성 암모늄 산화) 의 약자로 질소를 이용하여 대사하는 미생물종으로 해외에서 일부 활용되고 있는 미생물을 부강테크가 도입하여 정착한 공법이다.

미생물을 활용한 다양한 수처리 공법이 있으나 대부분 관리의 어려움과 4계절이 있는 우리나라 기후 특성에서 미생물의 활동이 축소되거나 사멸되는 경향이 높아 안정적으로 수처리에 활용하지 못한 어려움이 있었다.

특히 부산시 녹산하수처리시설은 부상되는 스컴에 의해 농도 조절이 어렵고 산소의 차단으로 미생물의 활동이 자유롭지 못하여 효율적인 성능을 보여주지 못했다.

부강테크는 시험 운전 초반, 아나목스 미생물의 성장이 더뎌 어려움을 겪었는데, 이는 녹산하수처리장으로 유입되는 황산염 이온(SO42-)의 농도가 설계 당시 예측치를 크게 초과했기 때문이었다. 녹산하수처리장으로 유입된 황산염 이온의 농도는 500〜600㎎/L로, 문헌에서는 180㎎/L 이상에서 아나목스의 효율이 50% 이상 떨어지는 것으로 알려져 있다.

현재 녹산하수처리장에 유입되는 폐수는 유입량의 50〜60%가 인근 녹산산업단지로부터 유입되는 폐수다. 이 때문에 일반 하수처리시설에서는 볼 수 없는 고농도의 황산염이 유입돼 시험 운전 초기 아나목스 미생물의 활성이 44%까지 떨어졌다.

부강테크의 아나목스 기술진은 아나목스 활성을 증가시키기 위해 아나목스 공정 유입 전단의 저류조의 운영조건을 황산염 이온 농도를 완화할 수 있도록 변경하고 아나목스 반응조 내에도 약품(철염)을 투입하여 잔류 황산염 이온 농도를 낮추는 등 아나목스 미생물의 성장을 유도했다. 그 결과 이번 사업 입찰안내서에 제시된 총질소(T-N) 제거 기준인 75%와 성능보증 목표인 T-N 82% 제거율을 상회하는 84.6%의 T-N 제거 효율을 확보해 안정적인 고농도 질소 제거 성능을 시현했다는 것이 부강테크의 논리이다.

하지만 녹산하수처리장의 운영관리에서 아나목스 미생물을 활성화해 원활하게 작동시킨 결정적 원인은 창신기계가 개발한 ‘스컴블레이드 장착형 소화조 교반기’를 도입한 것이 주요 원인이다.

고농축 혐기성 소화조에 적합한 특수형 교반기는 하나의 동력(모터)원을 사용하여 스컴블레이드, 커브드 임펠러, C.S.T(Cone Spiral Turbine)가 서로 다른 RPM(1알피엠, 1.5알피엠)으로 회전되면서 상부에 부상되어 산소를 차단함으로써 미생물의 활동을 가로막는 부작용을 차단하는 국내외에서 가장 선진적 원천기술이다.

이 기술은 고농축 슬러지 제거에 탁월하고, 저속 회전으로 교반이 가능하며 적은 동력으로 구동되어 운영비와 에너지절약을 할 수 있다.

특히 기름기(유분) 많은 음식물 처리용 소화조에 부유하는 유분을 지속해서 제거가 가능하다는 장점이 있다.

이 기술은 혐기성 소화조와 하수처리장의 무산소조, 혐기조, 탈기조, 분뇨처리조 등에 다채롭게 응용할 수 있다.

이 시스템을 도입하여 운영효율이 높은 곳은 여수 도시형 폐기물 처리설비, 남양주 별내 음식물 자원화 설비, 이천 공공하수처리시설, 화성 동탄 2 크린에너지 등에 설치되어 운영되고 있다.

최근에는 삼진밸브가 아나목스 미생물 공법을 도입하여 폐수처리에 활용하고 있어 아나목스 미생물이 수처리 분야에서 새로운 소재로 정착되어가고 있다.

문제는 미생물의 활성화를 위해서는 교반기의 역할이 매우 중요한데 창신의 소화조 교반기는 자연의 이치에 따라 풍부한 산소공급을 통한 미생물의 활성화를 극대화하고 있다는 점에서 좋은 평가를 받고 있다.

서울물재생시설공단(권완택 이사장)도 서남음폐수처리시설 효율 개선 등 기술의 선진화를 위한 실증연구 및 새로운 기법을 도모하려는 움직임이 활발하다.

(환경경영신문www.ionestop.kr 신찬기 전문기자)