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Title K-water, 시흥정수장에 국내최초 신기술 고도정수처리공정 도입 운영
Wirter roplant Date 2015-12-13 오후 8:08:49
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“K-water, 시흥정수장에 국내최초
신기술 고도정수처리공정 도입 운영”

UV-AOP+GAC F/A 복합공정 적용…맛·냄새물질·환경호르몬 제거

 

▲ 홍정조 K-water 과천권관리단장
고도정수처리공정 도입 배경

 

최근 온난화에 따른 수온상승 등 물환경 변화로 인해 수돗물의 원료가 되는 하천수 및 호소수의 수질이 악화되어 조류개체수가 과거보다 증가하고, 이로 인한 맛·냄새 물질의 발생도 빈번해져 정수처리에 많은 어려움을 겪고 있다. 특히 수도권 시민의 상수원인 한강수계의 경우 팔당댐 및 댐 하류에서도 조류개체수 증가로 인한 맛·냄새 물질이 매 하절기마다 반복적으로 발생하고 있는 실정이다.

맛·냄새 물질의 발생정도를 나타내는 지표로는 2-MIB, 지오스민(Geosmin)이 있다. 2-MIB(2-Methyl Isoborneol)는 남조류 등에 의해서 생성되는 탄소·수소·산소로 만들어진 물질로 곰팡이냄새를 내는 무색의 천연물질이며, 지오스민은 남조류 등에 의해서 생성되는 탄소·수소·산소로 만들어진 물질로 흙냄새를 내는 원인이 되는 무색의 천연물질이다.

환경부에서는 2-MIB, 지오스민을 먹는물 감시항목으로 지정하여 각각 20ppt(ng/L) 이하로 관리해오고 있다. 이러한 맛·냄새 물질은 기존의 표준처리공정으로는 제거가 어려울 뿐만 아니라 분말활성탄을 투입해 제거한다고 해도 고농도로 유입될 시에는 처리에 한계가 있기 때문에 한강물을 정수장 원수로 사용하는 K-water와 서울시 등 지자체들은 고도처리공정을 도입·운영하고 있는 추세이다.

고도정수처리공정 기술동향

 

정수처리공정은 크게 표준정수처리와 고도정수처리 두 가지로 나눌 수 있다. 표준정수처리공정은 완속 또는 급속여과공정 등 모래여과지를 통과한 기존의 정수처리방법으로 수돗물의 맛·냄새물질(2-MIB, 지오스민), 미량유기오염물질 등을 제거하기 어렵다는 한계를 가진다.

이에 반해 최근 도입되고 있는 고도정수처리공정은 생물처리, 막여과, 오존처리, UV처리, 활성탄처리 등의 공정을 표준정수처리방법에 단독적으로 추가하거나 조합한 형태의 시설로써, 기존의 표준정수처리에서 제거하지 못했던 물질들을 제거해 보다 깨끗하고 안전한 수돗물의 생산이 가능하다.

이러한 고도정수처리 설비를 도입할 때에는 원수수질, 정수장 여유부지, 기존시설과의 호환, 경제성 등 여러 가지 사항을 종합적으로 고려하여 정수장에 가장 적합한 공정을 선정, 적용해야 한다. K-water에서는‘전오존+GAC(입상활성탄) F/A’, ‘후오존-AOP+GAC’, ‘전오존-AOP+GAC F/A’, ‘UV-AOP+GAC F/A’ 등 다양한 고도처리 공정을 도입하여 운영 중이다.

시흥정수장, 국내최초 UV-AOP 공정 도입

 

시흥정수장은 앞에서 제시한 다양한 고도처리공법 중에서 적은 시설용량(12만9천㎥/일) 및 협소한 부지 등 현장여건을 고려하여 가장 적합한 공정으로 ‘UV-AOP(자외선-과산화수소 고도산화공정) + GAC F/A(입상활성탄 여과·흡착)’ 공법을 선정하고 국내 최초로 도입했다.

UV-AOP(Ultraviolet Advanced Oxidation Process), 즉 자외선·과산화수소 고도산화공정은 자외선을 이용하여 맛·냄새 등 오염물질을 제거하고 효율을 극대화하기 위해 통상 과산화수소(H2O2)를 같이 투입해 사용하는 공법이다.

또 GAC F/A(Granular Activated Carbon Filter/Adsorb)는 입상활성탄 여과·흡착을 의미하며, 기존 표준처리공정의 모래여과지 대신 입상활성탄을 여재로 사용해 여과와 흡착이 동시에 이루어지는 공법을 말한다. ‘UV-AOP + GAC F/A’ 공정은 UV를 발생시키는 UV 반응기(reactor)와 과산화수소를 투입하기 위한 투입시설 및 접촉조만 설치하면 되기 때문에 추가로 필요한 부지가 상대적으로 적다.

오염물질 산화·파괴 반응 동시 발생

 

또 활성탄여과지는 기존 모래여과지의 모래여재만 입상활성탄으로 교체하면 되므로 기존에 표준정수처리공정을 운영 중이면서 정수장 부지가 상대적으로 협소한 정수장에 적용이 보다 유리한 공정이다.

기존에 적용하던 오존공정은 산소를 원료로 사용하여 현장에서 오존 가스를 생산해 용해시키는 공정으로 산소 발생장치, 오존 발생기, 오존 용해장치, 배오존 파괴기 등 다양한 부속 설비들이 요구되는 까닭에 유지 보수에 많은 시간과 인력이 필요했다.

반면, UV-AOP 공정은 과산화수소 용액이 용해된 물이 수 초 동안 UV 반응기에서 접촉하는 단순한 과정만을 거치므로 기존의 공정보다 장치의 유지관리가 간단하다.

또한 기존 ‘오존+GAC’ 공정은 오존 접촉조에서 유출되는 잔류 오존이 활성탄 여과지에 유입되면서 낙차에 의해 탈기되는 과정을 거치며 활성탄 여과지에서 강한 오존취가 발생하는 문제점이 있었으나, UV-AOP 공정에서는 냄새로 인한 문제가 전혀 발생하지 않는다.

UV-AOP 공정은 크게 자외선의 강한 에너지가 유해물질의 화학 결합을 끊어 물질을 분해하는 과정과, 과산화수소가 자외선 에너지에 의해 분해되어 OH 라디칼(Radical)이라는 강력한 산화력을 지닌 물질을 생성시켜 오염물질을 산화·파괴하는 두 가지 반응이 동시에 일어난다.

OH 라디칼은 거의 모든 오염물질의 살균 및 소독에 관여하는 물질로 오염물을 화학적으로 분해하고 제거할 수 있을 정도로 강한 산화력을 갖고 있다. 이 공정을 거치고 남은 일부 맛·냄새 물질은 후속공정인 GAC F/A 공정을 통해 최종적으로 제거된다.

▲ 시흥정수장 UV 반응기(reactor) 외부(위)와 내부 모습.

 

2-MIB·지오스민 10ng/L 이하 유지

이러한 복합공정을 통해 맛·냄새 물질인 2-MIB와 지오스민을 환경부 먹는물 감시기준(20ng/L(ppt)) 뿐만 아니라 K-water 자체 수질기준(10ng/L(ppt)) 이하로 상시 유지할 수 있게 되어 맛·냄새 유발물질로 인한 이취미(異臭味) 발생을 근본적으로 차단할 수 있다. 아울러 원수 내에 존재하는 환경호르몬과 같은 미량유기오염물질도 효과적으로 제거할 수 있어 고품질의 건강한 수돗물을 시흥 및 안산지역에 공급할 수 있게 됐다.

K-water는 이처럼 원수수질 및 정수장 특성에 맞는 맞춤형 신기술 고도처리공정을 도입하여 시민들에게 건강하고 맛있는 물공급을 위해 앞으로도 최선의 노력을 다할 것이다.

[『워터저널』 2015년 12월호에 게재]

 

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