고도폐수처리의 이해 및 처리기술

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문서 내 토픽

• 1. 고도폐수처리 개요 및 필요성

  고도폐수처리는 활성슬러지법 등 2차 처리보다 더욱 정화된 처리수를 얻기 위한 처리법으로, 질소와 인 같은 영양염류 제거를 목적으로 한다. 부영양화 현상 방지, 배출허용기준 충족, 수자원 재활용 등이 주요 목적이며, 2020년 기준 국내 공공하수처리시설의 고도처리 비율은 95.6%에 달한다. 고도처리 방식은 A2O(58.4%), 담체(29.8%), SBR(6.9%) 등으로 적용되고 있다.

• 2. 질소 제거 기술

  질소 제거는 호기성 조건에서 질산화 박테리아(Nitrosomonas, Nitrobacter 등)에 의해 암모니아가 질산기로 산화되는 질산화 과정과 무산소 상태에서 탈질미생물(Pseudomonas 등)에 의해 질산성질소가 질소가스로 환원되는 탈질화 과정으로 이루어진다. 생물학적 질소 제거가 가장 선호되며, 물리화학적 방법으로는 암모니아 탈기법, 파괴점 염소주입법, 이온교환법 등이 있다.

• 3. 인 제거 기술

  인 제거는 생물학적 방법과 화학적 방법으로 구분된다. 생물학적 방법은 인축적미생물(PAOs)을 이용하여 혐기성과 호기성 조건을 교대로 유지하며 인을 과잉 섭취시키는 A/O 공정과 Phostrip 공정이 있다. 화학적 방법은 알루미늄염, 철염, 석회 등 응결제를 사용하여 인산을 난용성물질로 응결시켜 침전 제거하며, 90% 이상의 제거 효율을 달성할 수 있다.

• 4. 질소와 인 동시제거 공정

  A2O 공정은 혐기/무산소/호기 단계를 거쳐 질소와 인을 동시에 제거하며, 국내 공공하수처리시설에 가장 많이 적용된다. 5단계 Bardenpho, UCT, MUCT, VIP, SBR 공정 등 다양한 개량 공정들이 개발되었으며, 각 공정은 처리효율, 건설비, 운전 난이도 등에서 차이를 보인다. 최근에는 MBR 등 분리막 기술을 적용한 고도처리 공정이 대형화되는 추세이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 고도폐수처리 개요 및 필요성

  고도폐수처리는 현대 환경보호의 핵심 기술입니다. 기존의 1차, 2차 처리만으로는 부족한 오염물질을 제거하여 수질 기준을 충족시킵니다. 특히 질소와 인 같은 영양염류는 수체의 부영양화를 유발하므로 반드시 제거되어야 합니다. 산업화와 도시화로 인한 폐수 증가로 고도처리의 필요성은 더욱 증대되고 있습니다. 환경규제 강화와 수자원 재이용 확대 추세에서 고도폐수처리 기술의 도입은 선택이 아닌 필수입니다. 이를 통해 깨끗한 수환경을 보전하고 지속가능한 발전을 도모할 수 있습니다.

• 2. 질소 제거 기술

  질소 제거는 생물학적 질화-탈질 공정이 가장 효율적이고 경제적입니다. 호기성 조건에서 질화균이 암모니아를 질산염으로 산화하고, 혐기성 조건에서 탈질균이 질산염을 질소가스로 환원합니다. 이 공정은 에너지 소비가 적고 운영비가 저렴하여 광범위하게 적용됩니다. 최근에는 SHARON, CANON 등 단계별 질소 제거 기술도 개발되어 고농도 질소 폐수 처리에 활용되고 있습니다. 막분리 기술과 결합하면 더욱 안정적인 처리가 가능합니다.

• 3. 인 제거 기술

  인 제거는 화학적 침전과 생물학적 축적 방식으로 나뉩니다. 화학적 방법은 철염이나 알루미늄염을 투여하여 빠르고 확실한 제거가 가능하지만 슬러지 발생량이 많습니다. 생물학적 인 제거는 혐기-호기 조건 변화를 이용하여 인축적 미생물을 선택적으로 증식시키는 방식으로, 슬러지 감소와 자원 회수 측면에서 유리합니다. 두 방법을 병행하면 처리 효율을 극대화할 수 있으며, 회수된 인은 비료로 재활용 가능하여 자원순환 경제에 기여합니다.

• 4. 질소와 인 동시제거 공정

  질소와 인의 동시제거는 A2O, SBR, MBBR 등 다양한 공정으로 구현됩니다. A2O 공정은 혐기-무산소-호기 단계를 거쳐 인축적 미생물과 탈질균을 동시에 활성화하여 효율적입니다. 이러한 공정들은 단일 반응조에서 질소와 인을 동시에 제거하므로 시설 규모를 줄일 수 있고 운영비도 절감됩니다. 최근 고도 처리 기술과 결합하면 매우 높은 제거율을 달성할 수 있습니다. 앞으로 에너지 효율성과 자동화 수준을 높인 차세대 동시제거 공정의 개발이 중요한 과제입니다.