[국토일보 선병규 기자] 서울물연구원(원장 김혜정)은 중랑물재생센터와 함께 하수처리장에서 인(P)을 제거하기 위해 사용하는 응집제 투입량을 최대 50%까지 줄이고, 자원으로 회수하는 인의 농도를 5배까지 높일 수 있는 기술을 개발해 특허 등록을 완료했다고 23일 밝혔다.

특허 기술명은 ‘하수처리장치의 응집제 분산 투입 방법’(등록번호: 제10-2289906-0000)으로, 철·알루미늄 계열 응집제를 분산 투입해 하수처리 운영비용을 절감하고 동시에 고농도 인(P)을 회수하는 기술이다.

2020년 기준 서울시 하수처리장에서 사용하는 응집제 투입량은 연간 5만6천톤으로, 비용으로 환산하면 연간 114억에 육박한다.

서울시 물재생센터는 하수 내 유기물 및 질소(N)를 제거하기 위해 생물반응조(무산소조+호기조)에서 호기조의 혼합액을 무산소조로 순환시켜 정화하는데, 이 과정에서 응집제를 투입해 인(P)을 제거한다.

연구원은 하수처리 과정에서 응집제의 투입 위치와 비율 등을 자동으로 제어해 응집제 사용량을 줄이면서 동시에 자원으로 회수하는 인의 농도를 높일 수 있는 연구를 수행했다.

기존 물재생센터의 하수처리 과정에서는 생물반응조에서 호기조 후단만 응집제를 투입했으나, 혼화강도와 시간이 부족해 응집제를 과다 투입할 수 있다는 문제점이 있었다.

연구원이 고안한 ‘응집제 분산투입 자동제어 기술’은 호기조 후단뿐만 아니라 호기조 중간 및 무산소조에도 적정량의 응집제를 자동으로 분산투입 함으로써 투입량을 최대 50%까지 줄이고 인 처리효율을 향상시키는 기술이다.

생물반응조 내 하수와 응집제의 혼화강도와 시간, 생물학적 처리효율 등을 종합적으로 고려해 투입 위치와 양을 자동으로 계산한다.

기술의 효과를 증명하기 위해 파일럿 실험과 현장실험 2단계로 연구 과제를 진행했으며, 두 실험에서 모두 20~50%까지 응집제 투입량이 감소한 것을 확인했다.

응집제 투입위치를 호기조 후단에서 분산투입으로 변경한 결과, 파일럿 실험과 중랑물재생센터의 현장실험에서 모두 응집제 투여량을 기존 투입방식보다 20~50% 절감하면서, 미생물 활성화에 미치는 악영향이 최소화 된 것을 확인할 수 있었다.

이 기술을 현장에 적용할 경우, 하수처리비용 중 높은 비중을 차지하는 응집제 비용을 연간 최소 22억원에서 최대 57억원가량 절감할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

동시에 철(Fe)/알루미늄(Al) 계열 응집제의 투입 비율을 자동으로 제어해 안정적으로 총인을 처리하고, 하수찌꺼기에서 발생하는 반류수에서 기존보다 5배 높은 농도의 인 회수가 가능하도록 했다.

철 또는 알루미늄 계열 응집제를 단독으로 사용하면, 응집제와 인이 강력하게 결합해 고농도 인을 자원으로 회수하는데 어려움이 있었다.

연구원은 철계열 응집제투입 증가 시 반류수의 인 농도 증가 및 알루미늄 계열 응집제투입 증가 시 반류수의 인 농도 감소 원리를 이용해 철·알루미늄 계열 응집제 투입량 비를 제어함으로써, 인 회수시설의 총인 농도를 기존 10~20mg/L에서 100mg/L 이상을 유지할 수 있도록 하는 기술을 제안, 고농도 인을 비료로 만들 수 있는 기반을 제공했다.

하수 속의 인(P)을 높은 수준으로 제거해 하천의 부영양화를 방지하고, 회수한 인은 비료로 활용해 보다 친환경적 물순환이 가능해 질 전망이다.

기술 개발을 주도한 서울물연구원의 장신요 박사는 “이번 특허는 하수처리 과정에서 응집제 사용량과 슬러지 발생량을 크게 줄이고, 동시에 인(P) 처리 및 회수까지 가능하게 한 혁신적인 기술”이라고 설명했다.

물연구원은 이번 기술을 포함해 하수, 찌꺼기, 악취 등 하수처리분야와 관련한 5건의 특허등록을 완료했다.