연속재생형 메디아 필터에 의한 녹조 제거

Abstract

급속한 산업화와 경제 성장으로 매년 녹조현상이 발생함으로써 수질 악화 및 수생태계의 파괴로 인하여 인간에게까지 피해를 미치고 있다. 녹조발생에 따른 피해를 최소화하기 위하여 물리적, 화학적, 생물학적 기술들이 개발되어 현장에 적용되고 있으나, 그 제거효율이 미비한 수준이며 2차 오염에 대한 문제점도 해결되어야 할 과제로 떠오르고 있다. 현재 하수처리장에서 사용되고 있는 여과시설은 모래여과방식 또는 막여과법을 주로 사용하고 있다. 모래여과방식은 낮은 유지비용에 비해 복잡한 설비와 모래의 세척이 어려운 단점이 있고, 막여과법은 안정된 수질과 원생동물의 제거율이 높아 다른 여과법에 비해 선호하는 편이지만 막의 가격이 고가이고 잦은 막힘으로 인한 역세척 주기가 짧아져 필터의 수명이 감소되는 치명적인 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 제한요소를 극복하고 효과적인 녹조제거와 농축을 위한 연속재생형 메디아 필터에 관한 연구를 추진하게 되었으며, 최적설계인자를 도출을 위하여 진공 여과 시 압력과 유량 변화, 메디아의 물리적 성상, 용출 특성 등의 기초실험을 수행하였다. 이를 바탕으로 시작품을 제작하여 메디아 입경, 메디아 층의 깊이, 재생속도, 응집제 투여 등에 따른 녹조제거 효과를 도출하여 비교분석하였으며, 현재 보편적으로 상용화 되어 있는 미세섬유 여과기를 비교대상으로 선정하여 메디아 필터의 경제성을 평가하였다. 그 결과 최적 메디아로는 모래가 선정되었고 메디아 층의 입경별 깊이에 따른 압력과 유량측정을 통해 입자크기가 200 ㎛일 때 1 ㎝, 150 ㎛일 때 0.8 ㎝, 90 ㎛일 때 0.7 ㎝ 이하일 경우 효율이 가장 좋은 것으로 나타났다. 메디아 층의 입경별 녹조제거 특성에서는 안정된 마진을 고려하여 입경 10 ㎛ 이하의 녹조여과의 경우 메디아 평균입경 150 ㎛ 이하, 메디아 층의 두께 15 ㎝ 이상, 진공압력 380 ㎜Hg 정도가 적절한 것으로 평가되었으며, 재생속도 및 응집제 투여에 따른 녹조제거 특성에서는 최적 RPM은 15, 최적 응집제 주입량은 40 ㎎/ℓ로 판명되었다. 경제성 평가에서는 메디아 필터가 미세섬유 여과기에 비해 장치가 콤팩트하고 필요 부품의 수가 적기 때문에 설치비는 미세섬유 여과기에 비해 더 낮게 산출되었으며, 1년간 장치 운영에 소요되는 비용은 미세섬유 여과기의 약 75%, 5년 간 장치 운영 시는 약 67%로 계산되어 현장에서 장기간 운영 시 메디아 필터의 경제성이 더 높을 것으로 판단된다.