냉각탑용 설계절차 및냉각탑용 설계절차 및냉각탑용 설계절차 및냉각탑용 설계절차 및side streamerside streamerside streamerside streamer
재질선정기술을 이용한 양산화기술지원재질선정기술을 이용한 양산화기술지원재질선정기술을 이용한 양산화기술지원재질선정기술을 이용한 양산화기술지원
2004. 08. 132004. 08. 132004. 08. 132004. 08. 13
지원기관지원기관지원기관지원기관:::: 한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원지원기업지원기업지원기업지원기업:::: 주 오성엔비데크주 오성엔비데크주 오성엔비데크주 오성엔비데크( )( )( )( )
산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부
- 2 -
별지 제 호 서식[ 9 ]
관리 번호:
종합기술지원사업 기술지원성과보고서종합기술지원사업 기술지원성과보고서종합기술지원사업 기술지원성과보고서종합기술지원사업 기술지원성과보고서
사 업 명냉각탑용 설계절차 및 재질선정기술을 이용한 양산side streamer
화기술지원
지원책임자소속 한국생산기술연구원:
성명 한 명 근:지원기간
부터2003. 8. 1.
까지2004. 7. 31.
사업비 규모
총 백만원185,302
지원기관의
참여연구원
한 명 근
이 준 균
안 경 준
정 부 출 연 금 백만원: 92,651
기업부담금현금 백만원: 55,591
현물 백만원: 37,060
부품 소재종합기술지원사업운영요령 제 조의 규정에 의해 종합기술지원사업18ㆍ
수행에 대한 기술지원성과보고서를 제출합니다.
첨 부 기술지원성과보고서 요약서 전산출력물 부첨 부 기술지원성과보고서 요약서 전산출력물 부첨 부 기술지원성과보고서 요약서 전산출력물 부첨 부 기술지원성과보고서 요약서 전산출력물 부: 1. ( ) 5: 1. ( ) 5: 1. ( ) 5: 1. ( ) 5
기술지원성과보고서 부기술지원성과보고서 부기술지원성과보고서 부기술지원성과보고서 부2. 52. 52. 52. 5
년 월 일년 월 일년 월 일년 월 일2004 8 132004 8 132004 8 132004 8 13
작성자작성자작성자작성자( )( )( )( ) 지 원 책 임 자지 원 책 임 자지 원 책 임 자지 원 책 임 자 :::: 한 명 근한 명 근한 명 근한 명 근
지원기관장지원기관장지원기관장지원기관장( )( )( )( ) 한국생산기술연구원장한국생산기술연구원장한국생산기술연구원장한국생산기술연구원장 :::: 주 덕 영주 덕 영주 덕 영주 덕 영
확인자확인자확인자확인자( )( )( )( ) 지원기업 대표지원기업 대표지원기업 대표지원기업 대표 :::: 이 용 면이 용 면이 용 면이 용 면
부품 소재통합연구단장 귀하부품 소재통합연구단장 귀하부품 소재통합연구단장 귀하부품 소재통합연구단장 귀하ㆍㆍㆍㆍ
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첨부 서식[ 3 ]
종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서
사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.
시스템 설계 제작 평가 절차 확립- side stream filtration / /
장치 경량화를 위한 제품용 최적 여과사 선정기술 확립-
냉각탑 내 유기물 영양염류 제거를 위한 공정기술지원- SS, ,
수질 등의 분석 평가 기술지원- ,
기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.
급 상향류 모래여과기 방식 냉각탑용 설계기술지원을 수행함5 ton/h side streamer .
유기물질 및 특정유해 영양염류 물질 제거를 위한 공정 실험 분석 지원1. ( )
등을 통한 기기분석 지원 총 인량 및 총 질소량 측정을 위한 분석기술 지원- ICP ,
냉각탑 내 유기물 영양염류 제거공정을 위한 분석 기술지원- SS, ,
시스템 설계 제작 평가 절차 확립2. side stream filtration / /
모래여과 및 폐수의 세정과정을 동시에 작업 역세척 하며 를 고효율로 제거- - , Flux, SS
처리 가능한 장치 설계 및 제작 기술 지원
장치 경량화를 위한 제품용 최적 여과사 선정기술 확립3.
현장 에 대한 기술 지원4. Pilot Test
시제품시험평가를 위한 실험 및 자료분석 기술 지원-
- 4 -
지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.
지원항목지원내용
비고기술지원前 기술지원後
탁도 제거율(SS) 60% 80%
제거율TOC (COD) 10% 30%
영양염류제거 30% 50%
질산성농도 제거율 70% 90%
지원항목 번항목의 기술지원내용 및 범위를 근거로 지원실적을 항목별1. : 2※
로 구분하여 기재
지원내용 지원항목별로 기술지원2. : 前ㆍ後 상황을 비교하여 기재
기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.
해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)
적용제품명 : Side streamer੦
모 델 명 : Astrasand Filter੦
품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)
구 분 경쟁 제품해당기술 적용제품
비 고지원전 지원후
경쟁제품 대비 품질사Paques
Sand filter60% 90%
경쟁제품 대비 가격
객관화 된 를 근거로 작성DATA※
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원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)
구 분 절 감 금 액 비 고
원부자재 절감 백만원 년100 / ( %)
인건비 절감 백만원 년/ ( %)
계 백만원 년100 / ( %)
공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영※
적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )
구 분당해연도
매출차년도 예상매출
전년대비
증가비율비 고
내 수 백만원 년100 / 백만원 년200 / 100%
수 출 천달러 년- / 천달러 년- /
계 백만원 년100 / 백만원 년200 / 100%
참고 적용제품 주요 수출국) 1. :
작성당시 환율기준2. :
수입 대체효과수입 대체효과수입 대체효과수입 대체효과5)5)5)5)
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해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)
신제품 개발 상향류 모래여과기 방식 냉각탑용 장치의 개발: side streamer□
공 정 개 선 친환경적인 공정 도입을 통한:□
냉각수 부식성 감소-
케미칼 투입량 비산량 감소- /
열교환기 유지모수 비용 절감-
보충수 투입량 감소-
상용화 개발 규모 장치의 개발: 5 ton/h side streamer□
기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)
년(2005 )
산업용 냉각수 수질 관리용 양산 제품 시판- side streamer
전자동 병렬제어기술 확보로 처리수질 일관성제고 및 대단위 모델 시판- Real Time ,
년(2006 )
현장 적용 결과를 통한 기존 단일품 및 양산품에 적용- design
개선된 의 화 및 최적공정 확립 등 세대 제품 개발 및 시판- side streamer package 2
제품의 대량 생산으로 동남아시아 및 중국 수출 모색- package
적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,
규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,
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지적 재산권지적 재산권지적 재산권지적 재산권2)2)2)2)
세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.
항 목지원
건수지원성과
기술정보제공 건4 문헌 조사 실험 결과 분석 정보 제공,
시제품제작 건1 설비 제작 완료Pilot
양산화개발 건
공정개선 건1
품질향상 건3 시험 결과 분석을 통한 수질 개선 예상 도출
시험분석 건8 총 회 시험 분석 실시8
수출 및 해외바이어발굴 건
교육훈련 건
기술마케팅 경영자문/ 건
정책자금알선 건
논문게재 및 학술발표 건
기 타 건
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종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.
냉각탑내의 수질은 일반적으로 약 달 후 오염도가 배로 증가하므로 약 달마다 냉각2 , 2
탑내에 있는 톤에 이르는 물을 새 물로 전량 교체한다 그러나 가5000 . , Side Streamer
동하여 약 의 물을2%
순환시 불순물의 증가는 나타나지 않았으며 오히려 청정효과가 나타남Side Streamer ,
을 뚜렷이 알수 있었다 따라서 의 순환수 처리 용량의 설치를 통. , 2 5% Side Streamer～
하여 뚜렷한 가동효과를 볼 수 있으리라 사료된다.
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제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문
산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하
본 보고서를 냉각탑용 설계절차 및 재질선정기술을 이용한 양산화" side streamer
기술지원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제“( : 2003. 8. 1.~2004. 7. 31.)
출합니다.
2004. 8. 13.2004. 8. 13.2004. 8. 13.2004. 8. 13.
지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원::::
대표자 주 덕 영대표자 주 덕 영대표자 주 덕 영대표자 주 덕 영( )( )( )( )
지원기업 주 오성엔비테크지원기업 주 오성엔비테크지원기업 주 오성엔비테크지원기업 주 오성엔비테크( )( )( )( )
대표자 이 용 면대표자 이 용 면대표자 이 용 면대표자 이 용 면( )( )( )( )
지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 :::: 한 명 근한 명 근한 명 근한 명 근
참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 안 경 준안 경 준안 경 준안 경 준
““““ 이 준 균이 준 균이 준 균이 준 균
““““ 한 지 희한 지 희한 지 희한 지 희
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목 차목 차목 차목 차
제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111
제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111
제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222
제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333
제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222
제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111
기술지원의 달성도기술지원의 달성도기술지원의 달성도기술지원의 달성도1.1.1.1.
시스템 설계 제작 평가 절차 확립시스템 설계 제작 평가 절차 확립시스템 설계 제작 평가 절차 확립시스템 설계 제작 평가 절차 확립2. Pilot Side Streamer / /2. Pilot Side Streamer / /2. Pilot Side Streamer / /2. Pilot Side Streamer / /
가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter
나 의 특징나 의 특징나 의 특징나 의 특징. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter
다 를 이용한 사례다 를 이용한 사례다 를 이용한 사례다 를 이용한 사례. Sand filter Denitrification. Sand filter Denitrification. Sand filter Denitrification. Sand filter Denitrification
라 과제에 적용된 의 개요라 과제에 적용된 의 개요라 과제에 적용된 의 개요라 과제에 적용된 의 개요. Astra Sand filter. Astra Sand filter. Astra Sand filter. Astra Sand filter
시료 채취 및 분석 방법시료 채취 및 분석 방법시료 채취 및 분석 방법시료 채취 및 분석 방법3.3.3.3.
가 탁도가 탁도가 탁도가 탁도....
나나나나. COD. COD. COD. COD
다 부유 고형물다 부유 고형물다 부유 고형물다 부유 고형물. (SS). (SS). (SS). (SS)
라 인라 인라 인라 인....
마 질소마 질소마 질소마 질소....
현장 에 대한 기술지원 시험결과현장 에 대한 기술지원 시험결과현장 에 대한 기술지원 시험결과현장 에 대한 기술지원 시험결과4. Pilot Test ( )4. Pilot Test ( )4. Pilot Test ( )4. Pilot Test ( )
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가 원수의 시험 분석 결과가 원수의 시험 분석 결과가 원수의 시험 분석 결과가 원수의 시험 분석 결과....
나 재순환수의 시험 분석 결과나 재순환수의 시험 분석 결과나 재순환수의 시험 분석 결과나 재순환수의 시험 분석 결과....
다 모랫 세척수의 시험 분석 결과다 모랫 세척수의 시험 분석 결과다 모랫 세척수의 시험 분석 결과다 모랫 세척수의 시험 분석 결과....
고찰고찰고찰고찰5.5.5.5.
가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값. ,. ,. ,. ,
나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상. Side Streamer. Side Streamer. Side Streamer. Side Streamer
다 의 제거다 의 제거다 의 제거다 의 제거. Total-N. Total-N. Total-N. Total-N
라 의 제거라 의 제거라 의 제거라 의 제거. Total-P. Total-P. Total-P. Total-P
마 과 의 상관관계마 과 의 상관관계마 과 의 상관관계마 과 의 상관관계. Total-N SS. Total-N SS. Total-N SS. Total-N SS
제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222
기술지원 추진 일정기술지원 추진 일정기술지원 추진 일정기술지원 추진 일정1.1.1.1.
세부추진 실적세부추진 실적세부추진 실적세부추진 실적2.2.2.2.
제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333
부 록 회의록부 록 회의록부 록 회의록부 록 회의록::::
장치 경량화를 위한 제품용 최적 여과사 선정기술 확립장치 경량화를 위한 제품용 최적 여과사 선정기술 확립장치 경량화를 위한 제품용 최적 여과사 선정기술 확립장치 경량화를 위한 제품용 최적 여과사 선정기술 확립
시 험성적서시 험성적서시 험성적서시 험성적서
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제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111
제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111
현재 산업화와 인구의 증가로 인해 배출되는 하폐수는 특성이 다양해져서 효율적,
인 처리에 많은 어려움이 있으며 미처리된 오염물질이 하천이나 호소를 비롯한 기,
타 수원에 유입됨에 따라 효율적 수질관리에 많은 문제점을 야기하고 있다 특히. ,
질소 인과 같은 영양염류는 부영양화를 유발시키는 주 원인물질로서 관리의 중요,
성이 증가하고 있다.
특히 우리나라 물관리 여건은 매우 열악한 실정이다 좁은 국토에 많은 인구가 살, .
다 보니 물도 많이 필요하게 되지만 물은 부족하고 환경용량도 작아 수질오염에 취
약하다 우리나라 연평균 강수량은 로 세계평균 의 배이나 연간. 1,283mm 970mm 1.3
인당 강수량은 약 톤으로써 세계평균의 에 불과하다 그나마 강수량의1 2,700 1/10 .
가 여름 장마철 때 일시에 바다로 쓸려 내려가 이용할 수 있는 물은 매우 제한2/3
되어 있다 이렇다 보니 평상시 하천에 흐르는 물이 적고 이는 곧 하천의 환경용량.
이 적다는 의미가 된다 이렇게 적은 환경용량을 가진 국토에 세계 위의 인구밀도. 3
를 갖고 있으니 우리나라의 물 관리정책은 세계적으로도 손꼽힐 정도로 어려운 조
건을 갖고 있다 또한 수자원이 부족하여 다목적 댐 등 각종 담에 의해 조성되는.
저수지가 중요한 용수원으로 이용되고 있으나 급속한 개발 정책 및 산업화에 기인,
하여 생활 하수와 공장폐수에 의해 오염된 많은 하천이 상수원으로 이용되고 있는
호소로 유입됨으로써 국내 호소의 반이상이 부영양화되어 있거나 진행되고 있는,
상태이며 최근에는 연안에서도 적조 현상이 매우 빈번하게 발생하고 있다, .
- 13 -
수중에서 질소는 요소와 아미노산과 같은 유기질 암모니아성 질(organic nitrogen),
소 아질산성 질소 및 질산성 질소 의 상태로(ammonia/ammonium), (nitrite) (nitrate)
존재하며 인은 단백질 등과 같은 유기인 인산염, , ATP (organic phosphate),
의 형태로 존재한다 질소 인은 주로 농업용 비료 사람이나 가축의 분(phosphate) . · ,
뇨 합성세제로부터 발생되며 더욱이 미처리된 하수 또는 공장폐수에 의해 강이나, ,
댐을 포함한 호소로 다량 유입될 경우 부영양화 연안의 적조현상 암모니아의 어류, ,
독소 수중의 용존산소 결핍 등을 야기시키며 상수중의 암모니아는 염소요구량을, ,
증가시키고 질산성 질소는 음용수 중에 높은 농도로 존재하는 경우 건강에 위해를,
미치기도 한다 또한 질소 인 등의 상수원 유입으로 인한 조류의 과잉성장은 정수. ·
장에 다음과 같은 문제를 일으킬 수 있다 첫째 조류의 과다 번식으로 발생하는 대. ,
사물질인 과 등은 수돗물에서의 맛과 냄새 등Geosmin 2-MIB(2-Methylisoborneol)
의 불쾌감을 일으킨다 둘째 정수공정인 모래여과지의 막힘현상을 유발하여 여과지. ,
의 운전시간을 단축시킨다 수계로의 질소 인 유입은 정수비용의 증가에 따른 경제. ·
적인 손실발생 공중보건상 안전하고 깨끗한 수자원확보의 어려움 등의 문제를 유,
발시키며 따라서 수계로의 영양염류 유입을 근원적으로 차단하는 것이 가장 근원,
적인 해결책이므로 하 폐수 및 축산폐수에서 유기물의 제거와 더불어 질소 인의 처· ·
리가 더욱 강조되고 있는 실정이다.
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냉각탑의 냉각수에는 스케일 및 미생물 억제를 위하여 차아염소산 소다 등(Scale)
미생물 살균제 분산제 약품 등이 보편적으로 투입되고 사용된 냉각탑 순환수가, ,
되어 우수 또는 폐수처리장으로 연결 처리되고 있다 또한 냉각탑 내에Over Flow , .
서도 역시 냉각수중에 함유된 용존 산소 등 부식인자에 의한 기기의 부식 장해와
냉각수중에 용존한 난용성 염이 농축되어 전열면에서 석출하는 스케일 장해 계 내,
에서 미생물의 증식에 의해 발생하는 슬라임 장해가 발생하게 된다 이러한 장해들.
의 영향으로 기기의 성능이 이하로 현저히 감소하게 되며 하절기 라지오넬라50% ,
번식에 의한 의료 사고가 발생하고 있다 따라서 이에 대한 대책으로 냉각탑 부속.
품으로 기존 의 기능을 응용한 부품을 설치하여 상기의 문제점을 저감하sand filter
고 부식 방지제 살균 살충제 등 유독성 화공약품의 사용 및 비산량 사용을 감소시, -
키는 등의 친환경 효과를 얻을 수 있는 시스템의 설계 절차side stream filtration
및 재질 선정 기술 개발을 수행하는 의 양산화를 위한 기술 지원이 요side stream
구된다.
현재 보편적으로 사용되고 있는 개방 순환식 냉각 시스템은 미생물과 염화물에 의
한 설비 부식, CaCO3, Ca3(PO4)3침적에 따른 열교환기의 성능 저하 분산제와 경,
도 안정제 등의 케미칼 투입에 따른 비용 부담 문제와 환경 부담의 문제를 동시에
안고 있다 기업의 비용 부담을 줄이는 동시에 환경친화성을 지닌 프로세스의 도입.
이 절실히 요구되는 가운데 상향류 모래 여과기를 이용한 냉각탑 여Side-Stream
과 방식은 이에 적절히 상응하는 개발 업무가 아닐 수 없다.
- 15 -
제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222
요청 기업의 현황 및 애로 기술요청 기업의 현황 및 애로 기술요청 기업의 현황 및 애로 기술요청 기업의 현황 및 애로 기술
주 오성엔비테크는 활성탄을 기초로 환경 관련 제품 및 시스템 전문 제작 공급을( ) -
해왔으며 이와 관련하여 분말 활성탄 시스템 용제 회수용 흡착 시스템 활Dosing , ,
성탄 개발 등 환경 친화적 기술 개발을 수행하였다 그 중 동일한 수처Mat Filter .
리 계통인 냉각탑에서 발생하는 미생물 활동에 의한 현상 영양 염류에bio-fouling ,
의한 미생물 번식 등이 냉각탑 시스템 저하의 문제점이 되고 있음을 파악하여 이를
개선하는 효과를 내는 장치의 개발을 시도하였으나 관련 기술 개발 인력 확보에 어
려움이 있는 실정이다.
개발 후 개선되어 지는 장치의 효과*
오염수의 배출이 가능-
냉각수의 부식성이 감소-
냉각수 처리를 위한 약제의 투입량 감소-
열교환기 유지 보수 비용의 절감-
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보충수 투입량 감소-
기술 지원 범위기술 지원 범위기술 지원 범위기술 지원 범위
시스템 설계 제작 평가 절차 확립(1) side stream filtration / /
장치 경량화를 위한 제품용 최적 여과사 선정 기술 확립(2)
냉각탑 내 유기물 영양염류 제거를 위한 공정 기술 지원(3) SS, ,
수질 등의 분석 평가 기술 지원(4) ,
제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333
전술한 바와 같이 현재의 열교환기 냉각시스템은 기업과 사회에 비용과 환경 문제
라는 두가지 부담을 모두 지우고 있다 한국생산기술연구원과 주 오성엔비테크는. ( )
개방순환식 냉각시스템의 문제점을 최소화하기 위한 상향류 모래여과기를 이용한
냉각탑 여과 방식을 개발하는 데에 주력하여 왔다 개발 프로세스는Side-Stream .
미생물 활동에 의한 과 영양 염류를 동시에 제거 가능하며 케미칼 투입Biofouling ,
량을 감소시키면서도 냉각수의 부식성은 떨어지는 효과를 가져와 비용과 환경 부담
의 문제를 동시에 해결할 수 있다 또한 보충수의 투입량이 줄어들고 열교환기 유. ,
지보수에 관련한 비용을 절감할 수 있게 된다.
- 17 -
위와 같은 개념으로 사가 개발한 방식의 연속 모래 여과시스템ASTRACO Upflow
를 도입하여 냉각탑의 으로 사용하는 실험을 수행하ASTRASAND Filter Side-Stream
였으며 공정에 사용된 원수와 재순환수의 수질 분석을 의뢰하여 여과과정의 효율,
성을 검토해 보았다.
- 18 -
제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222
제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111
기술지원의 달성도기술지원의 달성도기술지원의 달성도기술지원의 달성도1.1.1.1.
본 과제를 통하여 냉각탑용 의 설계절차 및 최적 공정기술 지원 양Side streamer ,
산화 기술 확립을 위한 계획 대비 달성도를 아래 표에 나타내었다.
계획 대비 기술지원 달성도계획 대비 기술지원 달성도계획 대비 기술지원 달성도계획 대비 기술지원 달성도
No. 기술지원 내용 달성도 (%)
1 연속 상향류 소형 모래여과과정의 공정설계 기술 지원 90
2 최적 여과사 선정 및 세정 성능 분석 기술 지원 100
3상향류 모래여과기 방식 냉각탑용 시스템side stream filtration
제작 기술 지원100
시스템 설계 제작 평가 절차 확립시스템 설계 제작 평가 절차 확립시스템 설계 제작 평가 절차 확립시스템 설계 제작 평가 절차 확립2 Pilot Side Streamer / /2 Pilot Side Streamer / /2 Pilot Side Streamer / /2 Pilot Side Streamer / /
가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리가 탈질소 공정에 적용되는 의 원리. ASTRASAND FILTER. ASTRASAND FILTER. ASTRASAND FILTER. ASTRASAND FILTER
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탈질 공정에 사용되는 샌드필터는 탈질 미생물을 함유한 모래입자층으로 구성되어
있다 혐기성 조건하에서 이 미생물들은 메탄올과 같이 쉽게 분해될 수 있는 탄소.
원이 존재한다면 유입수 내에 포함되어 있는 아질산염과 질산염을 질소가스와 물로
변환시킨다.
질산염을 포함하고 있는 피처리수는 사전 메탄올 주입 파이프 를 통해 샌1) - - ②
드필터 내로 유입된 후 모래층의 아래 부분 에서 분산되고 이후 윗 방향으로③
모래층 을 통과하면서 여과된다 여과 후 질소가 제거된 처리수는 정상적으로 배.④
출된다.
피처리수가 윗 방향으로 모래층을 통과하는 동안 모래는 균일하게 아래쪽으로2) ,
이동한다 이것은 펌프 에 의해 샌드필터의 하단부 으로부터 계속적으로. Air-Lift ⑧ ⑥
모래가 제거되기 때문이다 그림.( 1)
압축공기는 중앙의 파이프를 둘러싸고 있는 파이프 을 통해 공급된3) Air-Lift Jacket
다 모래를 신드필터의 하단부로 이동시키는 추진력은 바로 이 펌프 안으로. , Air-Lift
공급되어 위쪽으로 상승하는 압축공기이다.
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그림 의 개념도그림 의 개념도그림 의 개념도그림 의 개념도1. ASTRASAND FILTER1. ASTRASAND FILTER1. ASTRASAND FILTER1. ASTRASAND FILTER
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펌프에 의해 필터 상단으로 이동한 미생물을 함유한 모래는 세척설비4) Air-Lift , ⑩
안으로 들어가며 여기에서 모래와 오염물질 슬러지형태의 이 분리된다( Biomass) .
이것은 세척설비 안으로 올라오는 소량의 물에 의해 일어나는 현상 때문에Scouring
발생한다.
이러한 모래의 이동으로 오염물질의 제거가 지속적으로 이루어지며 결국 피처리수,
의 유입량 형성 샌드필터로부터의 물질의 제거 사이에 평형이 일어난다, Biomass , .
샌드 워셔는 필터의 상단부에 있으며 펌프와 같은 중심축을 갖도록 설계5) , Air-Lift
되어 있다 세척된 모래는 필터층 상단부위로 떨어져 다시 채워지고 오염물질은. ,⑦
세척수와 함께 배출되는 데 이것은 필터의 상단부에서 연속적으로 이루어 진다, .⑨
나 의 특징나 의 특징나 의 특징나 의 특징. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter. ASTRASAND Filter
ApplicationApplicationApplicationApplication
폐수 폐수처리공정의 마지막 단계 고농도 및 질산성 질소 제거- , SS
지표수 호수 강 운하등의 지표수로부터 공정수의 생산- , ,
냉각수 냉각탑에서의 여과- Side Stream
지하수 공정수및 식수의 생산 오염된 지하수의 정제- ,
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세척수 활성탄 모래여과 발생 세척수의 공정 재활용-
공정수 내부 순환용 공정수의 처리- Process
TechnologyTechnologyTechnologyTechnology
방식- Upflow / Continuous
여과와 세정과정이 동시에 이루어짐 공정중단 없음- →
역세척 불필요 등의 설비 불필요- P/P, T/K→
등의 변화와 관계없이 높은 여과성능 처리수질 유지- Flux, SS &
고농도 처리 가능- SS
적고 일정한 압력 손실 기존설비와의 연결이 간단 중력에 의한 가- , Feeding→
능
DesignDesignDesignDesign
-Capa : 5 ~ 75m3대/h.
디자인으로 설치및 부품교환이 간단- Modular ,
고객 요구에 의한 특수 재질로도 제작 가능 등- Concrete 'Shell'→
경제성경제성경제성경제성
유동부분이 없고 내구성이 뛰어나 감가상각이 김- ,
적은 운전 유지비용- /
적은 에너지 비용 압력손실및 압공 소모가 적음- ( )
한 설비로 설치면적 감소- Compact
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자동화자동화자동화자동화
모래순환속도의- Monitoring (ASTRAMETER)
모래순환속도의 최적화- (ASTRACONTROL)
다 를 이용한 사례다 를 이용한 사례다 를 이용한 사례다 를 이용한 사례. SANDFilter Denitrification. SANDFilter Denitrification. SANDFilter Denitrification. SANDFilter Denitrification
네덜란드 지역의 하수처리장Vlaardingen (DeGoot Lucht)•
278,000 p.e.• →
4,100 m• →3/hr(dry weather) / 12,000m
3/hr(peak)
총질소에 대한 강화된 배출 허용기준( <10mg/L N• total 연평균 을 만족시키기 위해, )
샌드필터에 의한 을 으로 도입 한 사례ASTRA biofiltration post-denitrification
년에 를 실시하였으며 적절한 운전시스템 을 동1996 pilot test , (ASTRACONTROL)•
시에 적용하여 최적의 여과성을 실현하게 되었다.
높은 유입수 내 질소농도(up to 30mg/L NO• 3 와 심하게 변동되는 유입수 조건-N)
에서도 이상의 제거효율을 나타내고 있음95%
유럽 최초의 샌드필터를 이용한 대형 생물학적 탈질 로 년 설치되어plant , 1998•
년부터 운전되고 있으며 는199 capa 3,600m3
임/hr .
소개소개소개소개
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생물학적 탈질공정은 혐기성 상태 하에서anoxic( ) NO• 3와 NO2를 N2로 변환시키기
위해 를 사용하는 에 의해carbon source (e.g. methanol) heterotrophic bacteria
수행됨
의 사용량은methanol 3 mg /mg NO• 3-N
생물학적 탈질의 경우 샌드필터는 로 사용되며 모래는 탈질 박테리아, bioreactor ,•
질산염 질소가스로 변환 의 역할을 수행한다( ) carrier .→
이러한 유동층 샌드필터 내에서 모래는 연속적으로 세정되며 따라서 필터내에,•
생성된 도 지속적으로 제거된다biomass .
모래순환속도는 로 주입되는 압축공기의 량으로 조절될 수 있으며 이것은airlift ,•
필터 내에 존재하는 의 랑도 조절될 수 있다는 것을 의미한다biomass .
결국 샌드필터를 이용한 은 효율적인 질산염의 변환 와 과잉biofiltration , solids•
의 효율적인 제거 그리고 최적의 체류 등을 결합한 공정이라고biomass , biomass
할 수 있다.
디자인디자인디자인디자인
총질소에 대한 배출허용기준을 맞추기 위해 설치 는capa 3,600m•3으로 결정/hr
되었으며 탈질효율 기준 로( 88% ) concrete setup
디자인 data•
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유입되는 질산염의 농도는peak 3.0 kg N / m•3 이며 다음과 같은 요구 조건을d ,
충족시켜야 했음
결과결과결과결과pilot testpilot testpilot testpilot test
시간을 절약하기 위해 시스템 디자인과 를 동시에 진행하였다, pilot test .•
이 를 통해 디자인을 하고 샌드필터 콘트롤에 대한 를 얻을 수test confirm , data•
있었으며 의 중요성 때문에 이에 관련되는 결과들이 주로 다, ASTRACONTROL test
루어졌음.
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이 하수 처리장은 유입수 조건이 크게 변동되고 있었으며 아래의 과 에, fig1 fig2•
서 유입 수량의 변동폭을 확인할 수 있다.
이러한 유입수 조건의 변동에 잘 대처할 수 있고 질산염의 를 막기, breakthrough•
위해서는 적절한 시스템이 요구되었으며 기간동안 몇가process control , pilot test
지 하는 방법에 대한 시험과 최적화가 이루어졌다control .
이 시스템의 핵심은 필터층 내에 존재하는 의 실량에 근거한 모control , biomass•
래순환속도의 적절한 조정이며 원리는 하루 중에도 크게 변동되는 증가하는 질산, ( )
염 부하에 대처할 수 있도록 충분한 양의 를 유지시키는 것이다biomass .
모래순환속도를 조절하여 질산염의 유출을 방지하는 탈질성능이 위 그림에 나타•
나 있으며 의 경우 손실두 에 대한 척도 가 보다 배 높도록 유지, fig2 (biomass ) fig1 3
되었다.
에 나타나 있듯이 의 양을 높게 유지하는 쪽이 질산염 부하가 크게Fig2 biomass ,•
증가한 경우에도 처리 효율이 좋다는 것을 알 수 있다.
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본 공장은 년 월 준공되어 동년 월에 가동을 시작하였으며 운전 최적화에1999 2 4 ,•
약 주가 소요되었음4 .
아래의 은 년 월의 로 질소 인에 대한 처리 결과를 보table1 1999 8 data /COD/SS/•
여주고 있음
의 평균제거 효율은 이상이었음 평균 유입농도NOx-N 95% . (NOx-N 11mg/L,•
flowpattern 0~3,600m3/hr)
에 따른 증가는 정도로 미미하였고 이 은Methanol dosing COD 0.4mg/L , methanol•
연속적으로 측정되는 유입수 내의 의 농도에 따라 자동조절 주입됨NOx-N . feed→
forward control
는 유입수 처리수 모두 매우 낮았으며 총인 분석 결과 정도의 제거SS , , 0.4mg/L•
효과가 나타났다 이는 주로 에 의한 의 섭취에 기인한다. biomass ortho-P .
는 유입되는 의 농도가 높은 경우에 제거효율이 좋다는 것을 보여주table2 NOx-N•
며 질소 제거효율은 평균 였다, 92.7% .
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Results of full scale installation (24hr flow proportional samples)Results of full scale installation (24hr flow proportional samples)Results of full scale installation (24hr flow proportional samples)Results of full scale installation (24hr flow proportional samples)
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Results full scale installation (NOx-N:31 24-hrs flow proportional samples, COD: 20spot samples)Results full scale installation (NOx-N:31 24-hrs flow proportional samples, COD: 20spot samples)Results full scale installation (NOx-N:31 24-hrs flow proportional samples, COD: 20spot samples)Results full scale installation (NOx-N:31 24-hrs flow proportional samples, COD: 20spot samples)
Results of full scale installation(24-hrs flow proportional sample)Results of full scale installation(24-hrs flow proportional sample)Results of full scale installation(24-hrs flow proportional sample)Results of full scale installation(24-hrs flow proportional sample)
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은 제거와 동시에 및 총 인도 제거되는 것을 보여주고 있다table3 TSS COD .•
에서 알 수 있듯이 에 의한 인의 제거는 농도 에table1 biomass NOx-N 8~10mg/L
서 약 정도였다0.3mg/L .
하지만 은 의 인 제거효과를 보여주고 있으며 이는 제거에table3 0.8mg/L , TSS•
따라 도 추가적으로 제거되기 때문이다P .
라 과제에 적용된 의 개요라 과제에 적용된 의 개요라 과제에 적용된 의 개요라 과제에 적용된 의 개요. ASTRA SANDFilter. ASTRA SANDFilter. ASTRA SANDFilter. ASTRA SANDFilter
대의 안에 상향류 모래여과기 케미- 2 Container 1 set, Feed Pump, Compressor,
칼 주입 및 응집제의 균일한 혼합을 위한Pump In-Line Static Mixer, Control
조명과 동절기 를 위한 등 현장 실험에 필요한 시스템으로 구성Panel, Test Heater
되어 있다.
Model AS-070-15
Capacity 5 ~ 10 m3/h
용도
하 페수처리장 제거, SS (Polishing)
냉각탑 여과Side Stream
탈질 질산성 질소 유입농도( < 120 ppm)
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세척수 발생 유입수의 이하10%
여과 면적 0.7 m2
모래 size 1.2 ~ 2 mm
필요 압공 min. 4 bar
전기 상 조명380 V * 3 * 60 Hz ( 220V)
시료 채취 및 분석 방법시료 채취 및 분석 방법시료 채취 및 분석 방법시료 채취 및 분석 방법3.3.3.3.
가 탁도가 탁도가 탁도가 탁도....
탁도의 개념탁도의 개념탁도의 개념탁도의 개념
일정한 굴절율과 흡광도를 갖고있는 광학적으로 균질한 매질에서(Homogeneous)
광은 직진한다 엄밀한 의미로 광 빛 의 직진은 진공에서만 가능하다 장애물에 빛. ( ) .
이 부디치면 빛은 직진하지 못하고 굴절한다 그림 이와같은 물리적 현상을 산란( 1).
이라 한다 빛의 산란특성은 빛의 색깔 입자의 성상 매질에 따라 다르(Scatering) . ,
다 부유물질의 경우 모든 입자에 의한 광산란의 집학적 효과로 시각적인 탁도현상.
이 나타난다 즉 광산란이 탁도현상의 원인이다 탁도단위 즉 등. . NTU, FTU, EBC
은 이 정상적인 현상을 정량적으로 표시하기위한 것이다 탁도를 일으키는 입자의.
구조 크기 모양 굴절율 등이 탁도의 정도를 좌우한다 그러나 이것의 역은 성립되( , , ) .
지 않는다 즉 상이한 부유물질이 동일한 탁도를 보일 수 있다 또한 동일한 부유물. .
질을 상이한 광학적 구조로 된 탁도계로 측정하면 측정값이 다르다 또 다른 난해.
성은 탁도의 개념상의 문제다 즉 탁도를 탁한 매질에 의한 광의 세기의 감소와 매.
질에 의하여 측면으로 산란된 광을 측정하는 두가지 방법이 있다는 것이다 그러나.
흡광과 산란은 상이한 물리적 법칙에 따른다.
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탁도 측정 방법탁도 측정 방법탁도 측정 방법탁도 측정 방법
산란입자의 농도 산란능력 물리적 특성등을 알기 위해서 탁도를 측정한다, , .
탁도측정에는 탁도계수를 이용하는 법과 산란광의 세기를 이용하는 두가지 방법이
있다 위의 두 변수는 입자농도에 비례함으로 가장 이상적 변수라 할 수 있다 그러. .
나 탁도계수와 산란광의 세기는 물리적으로 다른 개념이다 입도의존도와 같은 법.
칙은 한 변수에서 다른 변수로 대체 변경 시킬 수 없다 탁도계수는 투과광에서 분( ) .
리된 산란광의 총량으로 결정한다 그러나 산란광의 세기는 특정산란각도로 산란된.
빛의 세기만을 의미한다.
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탁도계수는 적분양이고 산란광의 세기는 미분양이다 이와같이 한양에서 다른양을.
계산할 수 있는 관계가 성립되는 경우는 거의 없다 서로 다른 물리적 양이면서 탁( )
도계수는 투과광의 손실된 광량을 측정한다 탁도가 낮은 경우는 손실광이 미만. 1%
이다 이와 같은 미세한 세기 편차를 측정하는 것은 대단히 어렵다 실제로 이 측정. .
은 비현실적이다 편차를 측정하기 보다는 차라리 산란광을 측정한다 산란광의 세. (
기 산란광의 세기는 여러 각도에서 측정할 수 있다 산란이론은 탁도입자의 크기). .
와 성상에 관한 정보의 각분포 에 관한 것이다 따라서 탁도측(Angular Distribution) .
정은 실제적으로 산란광을 측정하는 것이다.
탁도계는 광원이 반드시 단색광이 아닐수도 있다 즉 백색광 또는 넓은. Spectrum
의 색깔있는 빛이다 스펙트럼 분포를 정확히 규정하지 않는다 미국의 경우이. ( →
고 과 세계표준기구에서는 의 적외선으로 규정되었다 매질의, Europe 860~880nm .)
흡광에 의하여 산란광의 정도가 감소하기 때문에 흡광 즉 색보상 을 반드시2~5% ( )
보상해야 한다.
투과광 전방산란광의 일부 을 흡광 색보상 보상에 기준량으로 사용한다 그러나 파( ) ( ) .
장과의 관계에서 설명한 이유때문에 측정광 산란광 과 기준광이 정확히 동일한( )
은 될 수 없다 더욱이 광학적 구조가 확실하게 규정되지 않는다 광구Spectrum . . (
시료 의 크기 광학소자의 성 등Aperture, Cell , Spectrum )
나나나나. COD. COD. COD. COD
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COD(Chemical Oxygen Demand)COD(Chemical Oxygen Demand)COD(Chemical Oxygen Demand)COD(Chemical Oxygen Demand)
호수나 해역의 유기오염물을 측정하는 대표적 지수이며 수중의 유기물을 산화제를,
사용하여 화학적으로 분해하고 산화시킬 때 소비되는 산소의 양을 물의 단위 체적
당 중량으로 나타내고 이것을 화학적 산소요구량 (COD, chemical oxygen
이라 한다 화학적 산소 요구량 단위는 이며 생물학적으로 산화될 수demand) . ppm ,
있는 유기물 분해가 불가능한 물질을 강산화제(K2CrO7, KMnO4 를 사용하여) CO2와
H2 로 완전 산화 시킨다 따라서 일반적으로 물의 값은 값보다 크다O . COD BOD .
호수나 해역에서는 플랑크톤이 많으므로 가 지표로 이용되며 이하COD , COD 1ppm
는 인위적 오염이 없는 바람직한 수치이다 이상에서는 호수가 상수도. COD 3ppm
용수 및 수영의 용수로서 부적당하고 특정한 어류를 제외하고는 어류가 생식할 수,
없다 호수의 공업 용수 수원이나 환경보전의 취기 한계는 이하가 적당. COD 8ppm
하다.
또 다른 산소요구랑 중의 하나인 는 생물화학적 산소요구량으로서 자연계에서BOD
분해자인 박테리아와 같은 미생물에 의하여 분해될 때 박테리아가 소비하는 용존산
소의 양으로써 생물화학적산소요구량 라고 한Biochemical Oxygen Demand ( BOD)
다 이때 유기물질을. CO2와 H2 로 완전 산화시키는 데는 생물학적으로 산화될 수O
있는 유기물과 생물학적 분해 불가능한 물질 모두 강력한 산화제에 의해 강제적으
로 산화 가능하므로 값이 값보다 일반적으로 높게 나타난다 또한 실COD BOD . COD
험은 실험이 일내지 일이 걸리는 데 반해 약 시간 이내 측정이 가능하다BOD 5 20 2
는 장점이 있다 내에도 사용하는 산화제에 따라 과망간산법과 중크롬산칼륨법. COD
의 두가지로 나눌 수 있는데 일반적으로 중크롬산법이 더 산화력이 높다.
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의 측정법의 측정법의 측정법의 측정법CODCODCODCOD
실험은 자연수 도시 하수 산업 폐수의 유기 함량을 측정하는 데 사용된다COD , , .
유기 물질의 산소 당량은 산화 매개체은 강산화제 중크롬산칼륨 를 이용하여 측정( )
된다 실험은 유기 화합물의 어떤 저항 물질을 산화하는 데 도움을 주는 촉매제 황. (
산은 를 이용해 고온에서 실시한다 산화제인 과잉의 중크롬산염을 이용해 유기 물) .
질 측정할 때 관여하는 반응은 다음과 같다.
유기 물질의 양을 결정하기 위해 산화 후에 남아있는 중크롬산염의 양을 구한다, .
존재하는 유기 물질과 남아있는 양 사이의 차이는 등
으로 된 유기물을 산화하는 데 필요한 등가의 산소량으로 표현된다.
암모니아로 전환되어 존재하는 환원된 질소 때문에 실험은 대략적인 최종 탄COD
소계 생화학적 산소요구량 을 구하는 데 이용된다(BODu) .
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실험과 같이 여러 날이 걸리는 다른 실험과 비교해서 실험은 짧은 시간BOD COD
약 시간 이 걸리기 때문에 광범위하게 사용된다 하지만 실험은 생물학적으로( 3 ) . COD
산화 가능한 물질과 비활성 물질 사이의 차이를 구별할 수 없다 또한 유기 물질이.
생물학적으로 산화되는 속도도 알 수 없다 게다가 염소와 같은 무기물은 시험에.
방해를 줄 수 있다 이러한 성분이 존재한다면 시료는 실험 전에 방해물질을. COD
제거하도록 처리되어야 한다.
산성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량산성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량산성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량산성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량
화학적 산소요구량 은 시료를 황산 산성으로 하여 과망간산칼륨 일정과량을(COD)
넣고 분간 수욕상에서 가열 반응시킨 다음 소비된 과망간산칼륨의 양으로부터 이30
에 상당하는 산소의 양을 측정하는 방법이다.
알칼리성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량알칼리성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량알칼리성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량알칼리성에서 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량
시료를 알칼리성으로 하여 과망간산칼륨 일정 과량을 넣고 분간 수용상에서 가열20
반응시키고 요오드화칼륨 및 황산을 넣어 남아 있는 과망간산칼륨에 의하여 유리된
요오드의 양으로부터 산소의 양을 측정하는 방법이다 일반적으로 해수 등 염소이.
온이 다량 함유된 시료에 적용한다.
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다 부유 고형물다 부유 고형물다 부유 고형물다 부유 고형물. (SS). (SS). (SS). (SS)
용존 가스 외에 물의 모든 오염 물질은 고형물 부하에 기인한다 고형물은 그것들.
의 크기와 상태에 의해 구분되기도 하며 화학적 특성과 크기 분포에 의해 구분할,
수 있다.
고형물의 크기고형물의 크기고형물의 크기고형물의 크기
상수 및 폐수 내 고형물 및 반고형 물질은 그것들의 크기에 의해 침전성 부유성, ,
콜로이드성 용존성으로 구분될 수 있다 침전성 고형물은 에서 시간, . Imhoff cone 1
후에 침전된 고형물의 양을 측정함으로써 결정된다 부유성과 침전성 고형물의 차.
이점은 실질적인 차이이다 진흙은 대표적인 콜로이드성 부유 고형물이다 실제로. . ,
콜로이드성 고형물이라는 용어는 거의 쓰이지 않는다 대신에 고형물은 두 개의 큰.
그룹으로 나눌 수 있는데 약 의 공극 크기의 막여과를 이용하여 구분한다 여1.2 .㎛
과막을 통과하는 입자는 용존성이고 남는 입자는 부유성으로 고려한다 일부 경우, .
에 더 정확하게 여과성 비여과성이라는 용어를 쓰기도 한다 용존성 및 부유성 고, .
형물의 총합을 총고형물이라고 한다.
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고형물의 화학적 특성고형물의 화학적 특성고형물의 화학적 특성고형물의 화학적 특성
고형물은 또한 비휘발성인지 휘발성인지에 따라 특징지어진다 휘발성 고형물은.
의 온도에서 휘발되어지는 고형물을 말한다 많은 경우에 휘발성 고형물은550 . ,℃
유기성인 것으로 고려되며 실험이 고형물의 유기 무기 특성을 평가하는 데 사용되/
기도 한다 고형물의 여러가지 형태의 상호 관계를 그림 에 나타내었다. 2 .
TS : total solids
SS : suspended solids
VSS : volatile suspended solids
FSS : fixed suspended solids
TVS : total volatile solids
FS : filtrable solids
VFS : volatile filtrable solids
FFS : fixed filtrable solids
TFS : total fixed Solids
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그림 상수 및 폐수에서 발견되는 고형물의 상관관계그림 상수 및 폐수에서 발견되는 고형물의 상관관계그림 상수 및 폐수에서 발견되는 고형물의 상관관계그림 상수 및 폐수에서 발견되는 고형물의 상관관계2.2.2.2.
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오염된 물과 가정 하수에서의 측정오염된 물과 가정 하수에서의 측정오염된 물과 가정 하수에서의 측정오염된 물과 가정 하수에서의 측정
침강성 고형물-
침강성 고형물 분석에서는 보통 그림 과 같은 을 사용하며 정치3 Imhoff cone , (靜
상태에서 시간의 침강 시간을 준다 시료는 실온에 가깝게 유지되어야 하며 고) 1 . ,置
형물의 정상적인 침강을 방해하는 태양 직사광이 들지 않는 곳에서 수행해야 한다.
측정된 결과는 로 환산하여 나타낸다ml/l .
그림 침강성 고형물의 측정에 이용되는그림 침강성 고형물의 측정에 이용되는그림 침강성 고형물의 측정에 이용되는그림 침강성 고형물의 측정에 이용되는3. Imhoff cone3. Imhoff cone3. Imhoff cone3. Imhoff cone
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휴고형물-
대부분의 경우 원래 물 속의 용존 고형물의 양은 오염된 폐수 중에 존재하는 전체
양의 많은 부분을 차지하고 있고 또 그 함량의 변화가 크므로 운반수 중에 본래
존재하고 있던 고형물의 양을 알지 못하면 자료의 평가가 불가능해진다.
부유물질-
오염된 물의 분석에서 부유물질의 측정은 매우 중요하다 하천 오염 방지 연구에서.
시간이 제한인자가 아닌 경우 부유 물질은 모두 침가성 고형물로 간주한다 생물학.
적 응집과 화학적 응집에 의해 석출이 일어나게 된다 그러므로 부유물질의 측정.
결과는 와 완전히 같은 의미로 간주되고 있다BOD .
부유물질의 측정에 있어서 많은 양의 시료를 여과하는 것은 어려우므로 시료의 크
기는 보통 로 제한하고 있다 제거되는 고형물의 무게가 이사이 되는 경20ml . 20mg
우는 거의 없으며 대부분 이하이므로 무게를 측정할 때 작은 실수가 대단히, 10mg
큰 오차를 유발할 수 있다 이를 방지하려면 약 의 무게 증가가 생길 수 있도. 10mg
록 가능한 한 충분한 양의 시료를 여과한다.
부유물질 중 휘발성 고형물의 함량은 고형물의 양이 워낙 적어서 튀어나가는 현상
이 일어나지 않으므로 머플 로에서 직접 유리섬유 여과지를 강열하여 측정할 수 있
다 부유물질은 가 휘발성 물질인 경우도 자주 있다 강열 잔류 고형물이. 80% . 2mg
이하일 때도 흔히 있다 이 분석법에서 특히 주의하여야 할 것은 여과지가 손실되.
지 않도록 해야 하는 것이다 의 온도는 여과지의 용융점에 가까우므로 노의. 600℃
온도는 를 넘어서는 안된다 건조하여 연소시키는 동안 여과지에 약간의 무게550 .℃
손실이 일어나므로 여과지만을 시료와 꼭 같은 방식으로 처리하여 적절히 보정할,
수 있도록 바탕 시험을 한다 부유물질의 양은 로 나타내며 휘발성 부유물질. mg/l ,
의 양은 대개 부유물질 중의 퍼센트로 나타낸다.
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산업폐수에 이용하는 측정법산업폐수에 이용하는 측정법산업폐수에 이용하는 측정법산업폐수에 이용하는 측정법
산업폐수에는 여러가지 다양한 물질이 포함되어 있으므로 분석할 때는 가능한 한
중요한 자료들이 모두 얻어질 수 있도록 모든 항목의 측정을 하여야 한다 따라서.
가정하수에 적용하였던 일바적인 고형물의 분석법이 모두 중요하다.
침강성 고형물의 분석이 특히 중요하며 그 측정 결과는 일차 침전조의 필요성 유,
무를 결정하는 데 중요한 근거로 이용되기 때문이다 대부분의 산업 폐수에는 용존.
무기염의 함량이 대단히 높으며 이것은 총고형물 분석으로 쉽게 측정할 수 있다, .
용존 무기염들의 농도와 특성은 폐수의 호기성 처리에 대한 효율을 결정하는 인자
들이다 및 분석 시험법이 개발되기 전까지는 총고형물 중의 휘발성 고형. COD TOC ,
물 함량이 유기물의 양을 측정하는 방법으로 널리 이용되었다.
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라 인라 인라 인라 인....
인 측정의 개념인 측정의 개념인 측정의 개념인 측정의 개념
다중 인산염은 일부 공설 급수에서 부식 방지제로 이용되며 또 일부 단물화된 물,
에서 재탄산화하지 않고 탄산칼슘을 안정화시키는 데도 사용된다 모든 지표수원에.
는 작은 수중 생물들이 살고 있다 이중 물속을 자유롭게 떠돌아 다니는 생물을 플.
랑크톤이라고 하며 환겨공학에서 대단히 중요한 생물이다 플랑크톤에는 동물인 동, .
물성 플랑크톤과 식물인 식물성 플랑크톤이 있다 식물성 플랑크톤은 클로로필을.
가진 생물들인 조류이며 그 생장은 물속 영양 원소들의 양에 크게 영향을 받는다, .
연구에 의하면 조류의 생장에는 질소와 인이 필수 성분이며 대체로 이 원소들 양,
의 한계가 성장속도의 조절 인자로 된다 질소와 인이 풍부한 곳에서는 수화현상.
이 일어나며 이것은 공해를 일으키는 원인이 된다 이러한 수화는(algal blooming) , .
질소 또는 인 그리고 둘 다의 양이 아주 적을 때는 나타나지 않는다.
폐수처리폐수처리폐수처리폐수처리
가정하수에는 인 화합물들이 비교적 많이 들어있다 무기인의 대부분은 사람의 배.
설물인 오줌에 섞여 나오는 단백질의 분해산물 중의 인산염이다 대부분의 가정용.
강력합성세제에는 증강제 로 다량의 다중 인산염이 포함되어 있다 대부분' (builder)' .
으 인 즉 다중 인산염을 이상 포함하고 있다 이 물질들이 비누 대12~13% 1 , 50% .
용으로 사용되면서 가정하수의 인 함량은 크게 증가되었다 인산염을 주 구성성분.
으로 하는 합성 세제의 사용을 법령으로 제한하지 않았다면 다중 인산염의 합성 세
제 제조업체들의 매상고로 미루어 현재의 가정하수에는 두배 내지 세배의 무기인을
포함하게 되었을 것이다.
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폐수의 생물학적 처리공정에 관여하는 모든 생물들은 증식과 새로운 세포조직의 합
성에 인을 필요로 한다 가정하수에서는 들어있는 한정된 양의 유기물질을 안정화.
시키는 데 필요한 양보다 훨씬 많은 양의 인을 포함한다 이와 같은 사실은 생물학.
적 처리장으로부터의 유출수에 많은 양의 인이 포함되는 것으로부터 알 수 있다.
그러나 대부분의 공장폐수에는 처리에 이용되는 미생물의 최적 생장에 필요한 인의
양이 충분히 들어있지 않다 이런 경우에는 무기인을 첨가하여 부족한 양을 보충해.
주어야한다.
슬러지의 비료 가치슬러지의 비료 가치슬러지의 비료 가치슬러지의 비료 가치
폐수처리에서의 큰 문제 중의 하나는 호기성 처리 및 혐기성 처리에서 남게 되는
슬러지의 처분이다 모든 슬러지에는 상당한 양의 질소와 인이 포함되어 있으므로.
비료로서의 가치가 있다 소화 슬러지의 총인 함량은 보통 약. (total phosphorus) 1%
이며 가열 건조한 활성 슬러지에는 약 가 포함되어 있다1.5% .
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인 또는 인산염 측정 방법인 또는 인산염 측정 방법인 또는 인산염 측정 방법인 또는 인산염 측정 방법
o-phosphateo-phosphateo-phosphateo-phosphate
오르토 인산염의 인은 무게법 부피분석법 또는 비색법에 의하여 정량적으로 측정,
할 수 있다 무게 분석법은 대량의 인이 존재하는 경우에 이용된다 그러나 통상적. .
인 산업 현장에서도 이와 같은 경우는 나타나지 않는다 부피분석법은 인산염의 농.
도가 이상일 때 적용할 수 있으나 이와 같은 농도는 보일러 용수와 소화조50mg/l ,
상층액을 제외하고는 나타나는 일이 거의 없다 이 방법은 침전의 생성 여과 조심. , ,
스러운 침전의 세정 그리고 적정의 순서로 이루어지는데 시간이 많이 소요된다 용.
수 및 폐수에 대한 표준 방법은 정확도는 약간 떨어지기는 하지만 비색법을 이용하
고 있다.
오르토 인산염의 측정에는 세가지 비색법이 이용되고 있다 기본 원리는 모두 같으.
며 최종 단계인 발색에 사용하는 시약의 특성이 다르다 기본적인 화학 반응은 다.
음과 같다.
즉 인산 이온이 물리브덴산 암모늄과 산성 조건에서 반응하여 몰리브도 인산
착화합물을 생성한다(molybdophosphate) .
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많은 양의 인산염이 존재할 때에는 포스포몰리브덴산 염이 황색 침전을 형성하게
되므로 여과하여 부피정량 분석에 사용할 수 있다 인산염 농도가 낮을 때에는 코.
롤이드 졸이 생성되며 중가 정도의 농도에 알맞은 비색 정량 분석법을 이용한다, .
바나듐을 첨가하는 방법은 바나도몰리브도인산(vanadomoIybdo phosphoric acid)
착물을 생성시킴으로써 더 짙은 황색을 얻을 수 있어 이하의 낮은 농도의 인을mg/l
분석할 수 있게 된다.
포스포몰리브덴산 암모늄에 포함되어 있는 몰리브덴도 쉽게 환원되어 인산염의 양
에 비례하여 청색의 졸을 생성한다 여분의 몰리브덴산 암모늄은 환원되지 않으므.
로 분석을 방해하지 않는다.
다중 인산염다중 인산염다중 인산염다중 인산염
다중 인산염은 황산으로 산성화시킨 시료를 최소 분 동안 끓이면 오트로 인산염90
으로 전환된다 의 고압솥 속에서 가열하면 빠르게 가수분해된다 가수분해를. 20psi .
빠르게 하기 위해 가한 여분의 산은 몰리브덴산 암모늄 용액을 넣기 전에 먼저 반
드시 중화시켜야 한다 다중 인산염으로부터 생성시킨 오트로 인산염은 본래의 시.
료 속에 있던 양과 함께 측정되며 측정 방법은 위에 설명한 바와 같다, .
총무기 인산염 오트로 인산염 다중 인산염- =
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유기인유기인유기인유기인
산업폐기물이나 슬러지 중의 유기인 함량을 측정해야 할 때가 자주 있다 이 분석.
에서는 유기물을 분해하여 인이 인산이온으로 방출되도록 하는 방법을 이용한다.
유기물은 에 수록되어 있는 세 가지의 습식 산화 또는 소화 방'Standard Methods'
법 중의 어느 하나를 이용하여 분해한다 산화제로는 과염소산 황산 질산 또는 과. , - ,
황산염이 사용된다 과염소산은 가장 격렬한 산화제이지만 사용하기가 가장 위험한.
물질이다 폭발에 의한 피해를 입지 않도록 특수한 후드에서 소화를 해야 하며 약. ,
품을 가할 때 특히 주의해야 한다 소화가 끝난 다음의 인 분석은 오르토 인산염에.
서와 같은 방법으로 한다 유기인 분석에서는 인의 모든 형태 총인 가 측정되므로. ( ) ,
다음과 같이 계산하여 유기인의 양을 구한다.
총 인 무기인 유기인(total P) - (inorganic-P) = (Org-P)
마 질소마 질소마 질소마 질소....
질소 분석의 개념 위생 수질 지표질소 분석의 개념 위생 수질 지표질소 분석의 개념 위생 수질 지표질소 분석의 개념 위생 수질 지표----
위생 수질 측정에 년경 개발된 세균학적 방법이 이용되기 이전에는 주로 화학1893 ,
적 방법을 이용하여 오염물질의 존재를 확인하였다 염화 이온 시험법도 이와 같은.
화학적 시험법 중의 하나였다.
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그러나 이 방법으로는 오염이 언제 일어났는지는 증명하지 못하였다 과학자들은.
폐수와 오염된 담수를 다루면서 질소의 대부분이 본래 유기질소 단백질 의 형태와, ( )
암모니아로 존재하고 시간이 경과함에 따라 이 유기질소가 점차적으로 암모니아성,
질소로 전환되고 다시 호기성 조건에서는 암모니아가 아질산 이온과 질산 이온으,
로 산화되는 것을 알게 되었다 이 진행과정은 대략적으로 그림 와 같이 일어나는. 4
것으로 알려져 있으며 이 지식을 근거로 하여 위생 수질의 보다 정밀한 해석이 이,
루어질 수 있었다.
예를 들어 유기질소와 암모니아성 질소를 주로 포함하는 물은 최근에 오염된 것으
로 간주되며 큰 위험성이 있는 것으로 된다 질소의 대부분이 질산 이온의 형태로, .
존재하고 있는 물은 오래 전에 오염이 일어난 것으로 간주되며 공중보건에 우려할,
일이 거의 없음을 나타낸다 상당한 양의 아질산 이온이 들어있는 물은 판단하기가.
매우 곤란한 특성이 있다 대장균군에 대한 세균학적 시험법이 먹는물의 위생적인.
안전도에 보다 신뢰도 높은 상세한 기준을 제공하게 되면서 대부분의 상수에 대한,
광범한 질소 분석은 불필요하게 되었다.
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그림 호기성 조건의 오염된 물에서 나타나는 질소 형태의 변화그림 호기성 조건의 오염된 물에서 나타나는 질소 형태의 변화그림 호기성 조건의 오염된 물에서 나타나는 질소 형태의 변화그림 호기성 조건의 오염된 물에서 나타나는 질소 형태의 변화4.4.4.4.
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영양소와 관련된 문제들영양소와 관련된 문제들영양소와 관련된 문제들영양소와 관련된 문제들
환경공학에서 이용하는 모든 생물학적 처리 공정들은 사용된 생물들의 증식에 의존
한다 폐수처리 시설을 계획할 때는 이 생물들에 필요한 충분한 양의 질소가 폐수.
에 포함되어 있는지를 확인해야 한다 부족한 경우에는 외부 질소원을 공급해주어.
야 한다 일반적으로 질소 분석을 통해 암모니아성 질소와 유기 질소의 양을 측정.
하여 이에 필요한 정보를 얻게 된다.
강과 하구에서의 산화 반응강과 하구에서의 산화 반응강과 하구에서의 산화 반응강과 하구에서의 산화 반응
암모니아의 아질산 이온과 질산 이온으로의 독립 영양성 전환에는 산소를 필요로
한다 따라서 암모니아성 질소가 유입되고 이것이 연속적으로 산화되고 있는 강과.
하구 특히 생장이 느린 질산화 박테리아에 필요한 긴 체류시간이 가능한 수역에서,
는 유존 산소의 감소가 심각하게 일어날 수 있다 또한 질산화균들은 고효율의 호.
기성 생물학적 처리 시스템에서 대량으로 생성되며 이들이 처리된 유출수와 함께,
유입되어 수로에서 빠른 질산화 반응을 일으킬 수 있다 이 문제는 유출수를 염소.
살균하여 최소화할 수 있다 질소 분석은 이러한 문제가 생길지의 여부를 판단하고.
암모니아 방류를 감소시키기 위해 설계된 처리 공정의 운영에 중요하다.
생물학적 처리 공정의 제어생물학적 처리 공정의 제어생물학적 처리 공정의 제어생물학적 처리 공정의 제어
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질소의 측정 결과는 생물학적 처리에서 정수의 정도를 조절하는 데 자주 이용된다.
분석시험을 통하여 유기물의 효과적인 안정화는 질산화 단계로의 산화를 거치BOD
지 않고도 이루어질 수 있음을 알았다 이것은 암모니아 제거가 별도로 규정되지.
않은 경우에 시간과 공기 소요량을 크게 절약하게 한다.
앞서 말한 바와 같이 질소 제어는 폐수처리장의 설계와 운전에서 대단히 중요하다.
분자성 암모니아가 독성이 있다는 것은 잘 알려진 사실이다 그러나 암모늄 이온은.
독성이 없다 다음에 나타낸 이 두 화합물 사이의 평형 관계는 에 의존한다. pH .
그림 는 대부분의 자연수가 가지고 있는 범위에서 암모니아성 질소의 농도에5 pH
따른 자유 암모니아와 암모늄 이온 사이의 관계를 나타낸 것이다 자유 암모니아.
농도가 약 이상일 때에는 여러가지 어종들에 대하여 치명적일 수 있다 그0.2mg/l .
림에 나타난 자료로부터 암모니아의 독성은 이하이고 암모니아성 질소 농도가pH8
이하인 유입 수역에서는 문제가 되지 않는 것을 확실히 알 수 있다 암모니아1mg/l .
의 독성 문제는 암모니아 자체를 제거하거나 질산화 반응에 의하여 제어할 수 있
다 경우에 따라 이 한계치는 유출수 중에서 나타날 수 있는 총질소의 양으로 대체.
되기도 한다 이 규제 조건은 때로 암모니아의 제거로 충족시킬 수 있으나 질산화. ,
반응과 탈질 반응을 필요로 하는 경우가 많다 이와 같은 새로운 규제 때문에도 질.
소 모든 형태의 측정 방법이 대단히 중요해 진다.
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그림 물속의 자유 암모니아 농도에 대한 와 암모니아성 질소그림 물속의 자유 암모니아 농도에 대한 와 암모니아성 질소그림 물속의 자유 암모니아 농도에 대한 와 암모니아성 질소그림 물속의 자유 암모니아 농도에 대한 와 암모니아성 질소5. pH5. pH5. pH5. pH
농도농도농도농도(NH(NH(NH(NH3333+NH+NH+NH+NH4444++++ 의 영향의 영향의 영향의 영향))))
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질소 분석법질소 분석법질소 분석법질소 분석법
암모니아성 질소암모니아성 질소암모니아성 질소암모니아성 질소
암모늄 이온으로 존재하거나 이것과 평형을 이루고 있는 모든 질소는 암모니아 질-
소로 간주된다.
에는 네 가지의 암모니아성 질소 측정법이 제시되어 있다 이중‘Standard Methods' .
두가지는 비색법이며 하나는 부피분석법 그리고 암모니아 선택성 막 전극을 이용,
하는 기기분석법이다.
직접 네슬러화법- (direct Nesslerization)
이 방법은 오래된 비색법의 하나로 황산 아연과 수산화나트륨으로 전처리하어 적절
히 정화시킨 시료를 아이오딘화 제이수은 칼슘의 센 알칼리성 용액인 네슬러 시약
으로 처리하면 암모니아성 질소의 양을 측정할 수 있게 된다 네슬러 시약이 알칼.
리성 용액 속에서 NH3와 반응하여 황갈색의 롤로이드 분산을 형성하며 그 색의 강,
도는 NH3의 양에 정비례하여 나타난다.
직접 페네이트 첨가법-
이 방법은 네슬러화법의 대체 비색법으로서 알칼리성 페놀 용액 하이포아염소산염, ,
그리고 망간염을 첨가하여 수행한다 망간은 페놀 하이포아염소산염 그리고 암모. , ,
니아가 포함된 반응의 촉매로 작용하여 매우 푸른 빛을 지닌 인도페놀을 형성시킨
다.
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증류에 의한 분석법-
직접 네슬러화법과 페네이트법은 색과 탁도가 있는 시료에 대해 큰 오차를 나타낸
다 따라서 많은 시료들에 이들 방법을 적용할 수 없게 된다 증류에 의한 분석법은. .
방해물질로부터 암모니아를 증류하여 분리해 내고 앞서 말한 비색법을 포함한 여러
가지 방법에 의해 암모니아성 질소를 측정하는 방법이다.
부피 분석법-
가정하수와 대부분의 산업폐수의 경우와 같이 시료의 암모니아성 질소 농도가
를 넘는 경우 앞서 말한 바와 같이 증류와 붕산을 이용한 암모니아 흡수 후2mg/l
에 표준 황산 용액을 이용하여 적정함으로써 농도를 측정할 수 있다.
붕산은 우수한 완충제로서 위의 반응식과 같이 증류수 중 암모니아와 결합하여 암
모늄 이온과 붕산 이온을 생성한다 이러한 완충 작용에 의해 가 약간 낮아지게. pH
되나 붕산을 과잉으로 사용하면 암모니아의 흡수에 알맞은 범위를 유지할 수 있pH
다 그런 다음 네슬러화 방법이나 황산과 같은 센 산으로 역적정하여 암모니아를.
측정한다 역적정은 실제로는 용액 속에 존재하는 붕산 이온의 양을 산으로 측정.
하는 것이다.
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유기 질소유기 질소유기 질소유기 질소
유기 화합물 속에 들어있는 모든 질소는 유기 질소로 간주할 수 있다 여기에는.
아미노산 아민 아마이드 이미드 나이트로 화합물 및 그 밖에 여러가지 화합물들, , ,
이 포함된다 이들 대부분은 특정한 산업 폐수에만 포함되므로 물 분석에서는 별로.
중요하지 않다.
가정하수에 들어있는 유기 질소는 단백질이거나 폴리펩티드 및 아미노산과 같은 단
백질의 분해물이다 그러므로 수질 분석에서는 다른 형태의 유기물에는 관계없이.
앞서 열거한 형태의 것들을 확실하게 분석할 수 있어야 한다.
질소를 포함하는 유기 화합물의 대부분은 암모니아의 유도체이므로 질소의 산화수
는 암모니아의 질소와 같이 이다 유기물이 산화되면 질소는 암모니아의 형태로-3 .
방출된다 표준 분석법으로는 황산을 산화제로 사용하는 분석법이 이용되고. kjeldahl
있다.
아질산성 질소아질산성 질소아질산성 질소아질산성 질소
아질산성 질소는 폐수처리장의 유출수의 경우에도 이상의 농도로 들어있는1mg/l
경우는 거의 없다 따라서 이와 같이 낮은 농도를 측정하기 위하여 감도가 높은 측.
정법이 필요하며 비색법은 그 정도의 감도를 제공한다 또 다른 표준 분석법으로, .
이온 크로마토그래피를 이용한 기기분석법이 있다.
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질산성 질소질산성 질소질산성 질소질산성 질소
질산성 질소의 측정은 신빙성 있는 결과를 얻기가 가장 어려운 분석의 하나라고 할
수 있다.
자외선 분광 광도법에 의한 예비실험-
물속의 질산 이온은 파장이 인 자외선을 흡수한다220nm .
이것을 이용하여 질산 이온의 측정에 이 광학적 분석법을 사용할 수 있다 이 방법.
은 매우 예민하기는 하나 자외선 분광 광도계를 필요로 한다, .
이온 크로마토그래프법-
이온 크로마토그래프법은 질산성 질소의 농도가 이상인 경우에 매우 효율적0.2mg/l
이다 이 방법은 질산성 질소의 분석시 방해물질의 영향을 줄일 수 있으며 다른 물.
질을 동시에 분석할 수도 있다.
카드뮴 환원법-
질산 이온의 분석에 대단히 감도 높은 방법이 이 카드뮴 환원법이다. NH4Cl-
용액이 첨가된 시료를 여과한 후 카드뮴 아말감 입자들이 들어있는 특수하게EDTA
제작한 컬럼 속으로 통과시킨다 질산 이온은 컬럼을 통과하면서 카드뮴에 의하여.
정량적으로 환원되어 아질산 이온으로 된다 이렇게 생성된 아질산 이온은 다이아.
조화 방법으로 측정한다 시료에 본래 들어있던 아질산 이온도 함께 측정되므로 이.
방법으로 측정한 것을 결과적으로 질산성 질소와 아질산성 질소의 합계이다.
질산 이온 전극법-
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질산 이온 전극은 일종의 액체 막 전극이며 약 이하 농도의 질산성 질소를, 1mg/l
검출해낼 수 있다 이 전극법의 장점은 한번 보정해 놓으면 질산 이온을 신속하게. ,
분석할 수 있는 점이다 또한 연속적인 검출이 매우 쉬우며 공정의 자동제어에 적. ,
합하다 단점은 염화 이온과 탄산수소 이온 등과 같은 여러가지 공통이온의 방해를.
받으며 질산 이온 농도가 아주 낮은 경우 때로 전극의 감도가 좋지 못한 점이다, .
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현장 에 대한 기술지원 시험 결과현장 에 대한 기술지원 시험 결과현장 에 대한 기술지원 시험 결과현장 에 대한 기술지원 시험 결과4. Pilot Test ( )4. Pilot Test ( )4. Pilot Test ( )4. Pilot Test ( )
수질 측정을 위해 원수 재순환수 모래세척수 등 가지 샘플을 채취 검사하였다, , 3 , .
원수 냉각탑내의 물로 로 유입되어 청정되고자 하는 최초의 물임: Side streamer
재순환수 모래등에 의해 여과작용을 거쳐 냉각탑으로 재투입 되는 물임: .
모래세척수 모래등에 잔류하는 이물질을 세척후 하수로 방류되는 물임: .
또한 오염도는 까지 약 달동안 총 회 측정이 되었으며 각각의 실측값, 6/4~7/5 1 , 7
들은 다음 표들에 나타내었다 측정은 주 지구환경에 의뢰하여 실시되었으며 측정. ( )
항목은 탁도 등 총 개의, SS, NH3-N, NO2-N, NO3-N, total-N, total-P, COD 8
항목이다 이하 각각의 실측 데이터를 나열하고자 한다. , .
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가 원수의 시험 분석 결과가 원수의 시험 분석 결과가 원수의 시험 분석 결과가 원수의 시험 분석 결과....
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나 재순환수의 시험 분석 결과나 재순환수의 시험 분석 결과나 재순환수의 시험 분석 결과나 재순환수의 시험 분석 결과....
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다 모래 세척수의 시험 분석 결과다 모래 세척수의 시험 분석 결과다 모래 세척수의 시험 분석 결과다 모래 세척수의 시험 분석 결과....
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고찰고찰고찰고찰5.5.5.5.
앞서의 결과에서 로 제작된 가 냉각탑에 정상적으로 연결되어 상pilot side streamer
시 가동되지 않았으므로 시간에 따른 원수의 청정경향은 확인할 수가 없었다 그러.
나 매회 의 가동에 따른 원수의 오염도 및 재순환수의 청정정도는 명Side streamer
확히 확인할 수 있었다 총 회 측정된 원수 재순환수 및 모래세척수의 비교분석. 7 ,
을 위해 각각의 평균값을 표와 그래프의 나타내었다.
그림 에서 알 수 있듯이 재순환수의 항목별 평균값이 원수보다 낮게 측정되고 있6
다 이 결과를 통해 우리는 냉각탑에서 나온 폐수가 를 통과하면서 정화. Sand Filter
되고 있다는 사실을 알 수 있다.
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가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값가 원수 재순환수 및 모래 세척수의 시험 항목 평균값. ,. ,. ,. ,
- 64 -
그림 원수 재순환수 및 모래세척수의 수질 분석 결과그림 원수 재순환수 및 모래세척수의 수질 분석 결과그림 원수 재순환수 및 모래세척수의 수질 분석 결과그림 원수 재순환수 및 모래세척수의 수질 분석 결과6. ,6. ,6. ,6. ,
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나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상나 사용에 따른 냉각탑 수질 개선 예상. Side Streamer. Side Streamer. Side Streamer. Side Streamer
본 과제에서 제작된 규모의 사용에 따른 냉각탑 수질 개선은Pilot Side streamer
아래와 같은 방법으로 예상될 수 있었다.
우선 냉각탑 내의 총 물량 톤 로의 유량 톤 일 이중 에5000 , side streamer 100 / , 82%
해당되는 톤 일은 냉각탑으로 재순환되며 나머지 톤 일은 모래세척수로 하수구82 / 18 /
로 방류된다.
로 흘러가는 유량 톤 일 중 재순환수의 비가 인 사실은Side streamer 100 / . 82% side
통과전 원수에 포함된 불순물이 통과후 재순환수와 모래세척수로 나누어streamer
진다는 사실에 착안하여 계산되었고 그 결과는 그림 에 나타내었다7 .
재순환수의 비가 로 변화될 때 예상되는 불순물의 양 재순환수 모래세척60~100% ( +
수 을 계산 후 원수의 불순물과의 가 최소가 되는 지점을 결정한) , residual square
결과 임을 알았다82%
원수의 불순물r:
r0 재순환수불순물 재순환수 비 모래세척수 불순물 재순환수비: x + x(1- )
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그림 원수 중의 재순환수 계산그림 원수 중의 재순환수 계산그림 원수 중의 재순환수 계산그림 원수 중의 재순환수 계산7. %7. %7. %7. %
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시간에 따른 냉각탑내의 수질은 그림 에서와 같이 직선적으로 증가하며 약 달뒤8 2
수질이 배로 불순물량이 배 나빠진다고 가정하였다 를 가동함으2 ( 2 ) . Side streamer
로써 불순물의 증가는 나타나지 않았으며 오히려 청정 효과가 나타남을 뚜렷이 알
수 있었다.
위의 계산에 사용된식은 아래와 같다.
여기서 냉각탑수질 미가동시 는 미가동시 수질이 자연오염되는 속도( ) side streamer
를 나타낸다.
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그림 냉각탑 가동에 따른 자연적 수질 오염 및 가동에 따른 수질그림 냉각탑 가동에 따른 자연적 수질 오염 및 가동에 따른 수질그림 냉각탑 가동에 따른 자연적 수질 오염 및 가동에 따른 수질그림 냉각탑 가동에 따른 자연적 수질 오염 및 가동에 따른 수질8. Side streamer8. Side streamer8. Side streamer8. Side streamer
개선 효과 예측개선 효과 예측개선 효과 예측개선 효과 예측
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다 의 제거다 의 제거다 의 제거다 의 제거. Total-N. Total-N. Total-N. Total-N
제거는 의 효율을 보이고 있는데 이는 다른 항목에 비해 다소 낮은 수치T-N 24% ,
이다 일반적인 모래여과 처리는 전반적으로 부유성 유기질소의 처리에 효과적이나.
대부분의 질소화합물이 암모니아성 질소인 점을 고려한다면 처리 효율에 있어, T-N
높은 효과를 나타내지는 못하고 있으며 처리효율 개선을 위한 노력이 필요하다 최.
근 호주에서 활발히 진행되는 여과법의 변종인 수정모래여과법은 활성슬러지법의
처리수에 함유된 영양물질 질소 인 을 제거하기 위해 진흙 형태의 보크사이트 정제( , )
잔류물 과 모래를 혼합한 수정모래를 이용하여 여과하는 방법이다 보크사(red mud) .
이트 정제 잔류물에는 인산염을 흡착하는 철산화물과 알루미늄 산화물이 포함되어
있어 인제거 효율이 향상되고 양이온 교환능을 가지고 있어 질소 제거도 가능하다, .
그러나 보크사이트 정제 산화물은 와 알칼리도가 높기 때문에 폐석고로 중화시pH
킨 후 수정모래여과에 사용한다 점토의 혼합비율에 따른 질소 제거효율은 점토의.
혼합비 로 충진된 칼럼을 통과한 경우 차 처리수 및 차 처리수는 모두30% , 1 2 90%
이상의 높은 인 제거율을 나타내었고 질소 제거율은 차 처리수의 경우 의 제, 2 16%
거율에 불과하나 차 처리수를 통과시켰을 때 의 높은 제거율을 나타내어 바2 74% ,
센디안 모래 에 점토 물질을 혼합한 수정모래여과법을 이용하면(Bassendean sand)
차 차 처리수로부터 질소와 인의 제거율을 향상시킬 수 있다1 , 2 .
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라 의 제거라 의 제거라 의 제거라 의 제거. Total-P. Total-P. Total-P. Total-P
본 과제에서 채취한 원수의 경우는 대부분 양이 매우 적은 관계로 조류 생성의T-P
가능성이 적다고 사료되지만 반응성 인이 있기만 하면 조류 생성의 가능성은 항상,
존재하는 것이다 그림 에서 알 수 있듯이 급속여과 또는 완속 모래여과를 통한 인9
의 제거효율은 비교적 높은 편이다 오염도가 심한 폐수의 경우 여과와 함께 화학.
적 처리를 겸하면 처리율은 훨씬 더 증가할 것이다.
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그림 급속여과에 의한 인과 불순물의 제거 완속모래여과에 의한 인과그림 급속여과에 의한 인과 불순물의 제거 완속모래여과에 의한 인과그림 급속여과에 의한 인과 불순물의 제거 완속모래여과에 의한 인과그림 급속여과에 의한 인과 불순물의 제거 완속모래여과에 의한 인과9. (a) , (b)9. (a) , (b)9. (a) , (b)9. (a) , (b)
불순물의 제거불순물의 제거불순물의 제거불순물의 제거(Bernhardt,1990)(Bernhardt,1990)(Bernhardt,1990)(Bernhardt,1990)
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마 과 의 상관관계마 과 의 상관관계마 과 의 상관관계마 과 의 상관관계. Total N SS. Total N SS. Total N SS. Total N SS
그림 은 재순환수의 값과 값의 관계를 도시해 놓은 것이다 탈질 반응이10 T-N SS .
진행되면 슬러지가 부상하기 때문에 처리수의 부유 물질이 증가한다는 사실을 입증
해 주고 있다.
그림 과 의 변화 곡선그림 과 의 변화 곡선그림 과 의 변화 곡선그림 과 의 변화 곡선10. Total-N SS10. Total-N SS10. Total-N SS10. Total-N SS
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과 부유물의 상관 관계를 좀 더 자세히 살펴보면 모래층 속에는 다량의 생물T-N ,
이 증식하며 모래 입자 표면에서 하수의 생물화학적 처리와 마찬가지로 유기물을
흡착 산화시킨다는 사실을 앞서 모래여과기의 기능을 설명하면서 언급한 바 있다.
생물화학적 처리에 있어서 탈질 반응속도는 폐수 중의 유기물의 생분해성과 포기조
의 활성 생물체 농도에 따라 달라진다 따라서 슬러지 중의 불활성 고형물과 그림.
에서와 같은 관계가 있다11 .
위와 같은 이유로 무산소 조건에서 슬러지와 폐수를 혼합하여 회분 탈질 시험을 하
여 잔류 NO3 농도의 시간적 변화와 폐수의 유기물 조성에 따라 적절한 제거 속도-N
를 구하는 작업이 여과기를 설계하는 과정에 포함되어야 한다.
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대형 질화 탈질 처리장에서 부유물질과 질산염 농도의 관계대형 질화 탈질 처리장에서 부유물질과 질산염 농도의 관계대형 질화 탈질 처리장에서 부유물질과 질산염 농도의 관계대형 질화 탈질 처리장에서 부유물질과 질산염 농도의 관계11. /11. /11. /11. /
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제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222
기술지원 추진 일정기술지원 추진 일정기술지원 추진 일정기술지원 추진 일정1.1.1.1.
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세부추진 실적세부추진 실적세부추진 실적세부추진 실적2.2.2.2.
가 연속 상향류 소형 모래여과과정의 공정설계 기술 지원.
여과 세정과정을 동시작업 역세척 없고 질산성 질소 농도 제, , Flux, SS(>80%), ( ,→
거 효율 의 제거 영양염류 이하로 제거>90%) Post-Denitrfication TOC 30% , 50%
등에 관한 기술 지원
전산모사를 통한 선정기술 지원 및 기초실험 및 양산제품에 대한 실proto-type▶
험 선정 및 정밀 기기 분석
나 최적 여과사 선정 및 세정 성능 분석 기술 지원.
여과사 성분 및 크기에 따른 최적 여과사 선정 실험 및 유기물질 및 특정유해→
물질 제거
여과사에 대한 자료 조사 및 대표물질 및 형상 선정 이후 을 통한. proto type▶
여과사 성능의 평가 및 검토를 거쳐 양산재품용 최적 여과사 선정을 통한 기기 최
적 운전 조건 선정 이후 최종 장치에 대한 분석 기법 적용.
다 상향류 모래여과기 방식 냉각탑용 시스템 제작 기술 지원. side stram filtration
냉각수 부식성 감소 케미칼 투입량 및 비산량 감소 열교환기 유지보수 비용 절, ,→
감 보충수 투입량 감소 에너지 절감형 구조 요구됨, ,
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기존 주 오성엔비텍의 협력사인 의 의 미생물 활동에 의한( ) Paques sand filter社▶
억제기능 및 영양염류 동시 제거가능 시스템을 정밀 분석하여 시스템에bio-fouling
대한 전산모사를 수행하며 이 결과를 신규부품에 적용 가능함 기존 장치가 보유하, .
고 있는 농축수 배수 기능을 도입하여 냉각탑 수질을 일정하게 유지시키는 공정 개
발
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제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333
냉각탑내의 수질은 일반적으로 약 달 후 오염도가 배로 증가하므로 약 달마다2 , 2
냉각탑내에 있는 톤에 이르는 물을 새 물로 전량 교체한다 그러나5000 . , Side
가동하여 약 의 물을 순환시 불순물의 증가는 나타나Streamer 2% Side streamer ,
지 않았으며 오히려 청정 효과가 나타남을 뚜렷이 알수 있었다 따라서 의. , 2~5%
순환수 처리 용량의 설치를 통하여 뚜렷한 가동효과를 볼 수 있으Side Streamer
리라 사료된다 특히 냉각탑에서 가장 문제가 되는 등의 증가. , COD, total-N, SS,
억제 효과가 있었으며 이로 인해 냉각수 부식성 감소 케미칼 투입량 비산량 감소, / ,
열교환기 유지모수 비용 절감 보충수 투입량 감소 등의 효과를 얻을 수 있으므로,
연간 약 억원의 기대 이익을 볼 수 있다1 .
또한 본 과제를 통하여 문헌조사 실험결과 분석 등으로 총 건의 기술정보제공을, , 4
하였으며 의 제작에 대한 기술지원 공정개선 건 시험 결과, pilot side streamer , 1 ,
분석을 통한 수질 개선 예상 도출로 품질향상 건 총 회 시험 분석 실시 등을 실3 , 8
시 하였다.
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향후 산업용 냉각수 수질 관리용 양산 제품 시판 및 전, side streamer Real Time
자동 병렬제어기술 확보로 처리수질 일관성제고 및 대단위 모델 시판하고자 한다, .
또한 오는 년에는 현장 적용 결과를 통한 기존 단일품 및 양산품에 대한, 2006
적용하여 개건된 의 화 및 최적공정 확립feed back design side streamer package
등 세대 제품 개발 및 시판하고자 하며 이 제품의 대량 생산으로 동남2 package
아시아 및 중국 수출 모색 할 예정이다.
