원자력의학원 중입자치료센타 오수정화시설 MSC공법(1)
저희가 관리대행을 맡고 있는 한국원자력의학원 중입자치료센타의 오수정화시설을 관리함에 따라
해당시설에 적용된 MSC공법의 사전 지식습득을 위하여 자료를 찾아 참고하여 조합 정리하였습니다
1)유동상 생물막 담체공정(MSC 공정)
이러한 문제를 해결할 수 있는 최선의 방법으로 NEW MBBR-MSC(Moving Bed Biofilm Reactor)를 들 수 있겠다.
이 유동상 생물막 담체공정(MSC 공정)은 기존의 활성슬러지공법과 생물막공법의 장점만을 결합하여 개발된 기술로
표면적이 크고 미생물 부착 및 공기투과가 쉬운 구조의 작은 담체(Carrier Element)에 생물막을 형성시켜 반응기
내부로 공기를 직접 주입하거나 기계적 또는 수리학적 교반 수단을 통해 생물막 담체를 반응기내에서 부상, 교반시키는 방법으로 유기물 및 영양염류 등을 처리하는 방식으로 미생물을 고농도로 유지할 수 있어 반응기 부피를 작게 할 뿐만 아니라 고정상에서 일어나는 막힘현상이 없고 활성슬러지 공법에서 일어나는 슬러지 팽화현상이 없는 특징을 가지고 있다.
또한 처리설비의 신설없이 기존의 시스템을 충분히 이용할 수 있어 높은 경제성을 지니고, 부지 문제해결을 이룰 수
있을 뿐 아니라 유기물 및 영양염류(질소․인) 처리 면에서 모두 뛰어난 효율을 나타낸다.
예를 들면
울산의 S정밀화학은 염분을 함유한 폐수에 공업용수 6000M3을 희석하여 표준활성슬러지법으로 처리하였으나,
MBBR 공법으로 변경하여 공업용수 6000M3을 사용하지 않고도 염농도(4%)의 폐수처리가 가능하였으며 염농도
조절을 위한 공업용수를 절약할 수 있었다.
또한 S중공업(주)거제소의 경우 건물의 신설, 인원증가로 인한 오수량 증가와 오수처리장 7개를 가동하는 불편함이
있었으나 5곳을 철거하고 기존 처리장 2곳에 MBBR 공법을 적용하여 간단한 개보수 공사를 통해 증가한 물량을
성공적으로 처리(BOD:5ppm, SS:5ppm)하고 있다.
그리고 KOEX 중수처리시설의 경우 기존 고정상 담체를 철거하고 MBBR공법을 적용하여 중수도 수질기준으로
방류함으로써 1,100톤/일을 중수도로 재사용하고 있는 우수한 공법이다.
최근에는 단위 체적당 표면적이 크고 경제성이 있는 NEW MBBR(MSC)이 개발되어 많은 현장에 적용되어 있다.
2)생물막 유동상 담체공정의 장점
◇ 설치 면적이 적다
- 포기조내 미생물 농도를 높게 유지할 수 있어 처리속도가 매우 빨라(매우 짧은 체류시간) compact한 시설로 설계할 수 있기 때문에 투자비(건설비용,용지비 용)가 적음. 기존 활성슬러지 공법 대비 50%이하로 폭기조 용량을 줄일 수 있다.
◇ 충전률 50% 이상에도 완벽한 유동이 된다.
- 담체는 50%이상 충전시에도 유동을 원활하게 하기 위해서 물과 흡사한 비중 의 재료를 사용하였으며 원활하게 유동될 수 있도록 담체 외부에 돌기가 돌 출되어 있다.
◇ 부하변동에 대한 대응성이 강함
- 유입수량, 농도 및 성분의 큰 변동을 견딜 수 있다. 유기물질의 농도, pH, 온 도 및 독성물질의 급격한 변동으로 인한 미생물의 감소는 24시간 이내에 정상 으로 복귀되어 정상적인 처리가 가능함.
(활성슬러지법의 경우는 정상시스템으 로 복귀되는데 1~2주 가량의 시간이 소요됨.)
◇ 질소 및 인 제거에 탁월한 효능 (질소 10㎎/ℓ이하, 인 1㎎/ℓ이하)
- 폭기조 체류 2~3시간으로 질소․인을 효율적으로 제거.
- 특히 5~10℃의 저온에서도 탁월한 성능 발휘
- 증설없이 기존 처리시설을 이용하여 질소․인 제거
◇ 슬러지 발생량이 적음
- 미생물 보존량이 높아 자기소화량이 많고 잉여오니를 줄일 수 있음.
◇ 폭기조의 막힘과 침전조의 슬러지 팽화 현상이 없음
- 미세한 다공성 생물막공법과는 달리 막힘현상이 없고 활성슬러지공법의 단점 인 슬러지 팽화현상이 없음.
◇ 시설 운전관리 용이 및 안정성 높음
- 활성슬러지공법과는 달리 반송슬러지가 없어서 운전관리가 용이하다.
◇ 시스템의 유연성이 큼
- 유량과 유기물 부하가 증가되는 경우에 처리용량을 늘이는 것이 용이함.
- 폭기조 용량의 증설없이 담체 충진율 증가와 산기시설 확충으로 손쉽게 해결.
◇ 시스템 고장시 처리가 간편
- 반응조내의 시설고장등으로 시설보수가 필요한 경우 쉽게 처리가 가능.
예를 들어 만약 반응조내 폭기장치가 막히게 되면 담체를 펌핑함으로써 외부로 퍼낼 수 있음. 유사하게,
공정을 재가동할 때에도 반응조 안으로 쉽게 펌핑할 수 있음.
◇ 반영구적 접촉재
- 다른 생물막공법에 사용되는 접촉재는 유동상의 경우 벽면과 담체간의 마찰로 마모가 발생하므로 2~3년 사용 후에는
일정부분을 교환해야 하고, 고정상 생 물막공법에서는 접촉여재가 자주 막히므로 막 역세를 하는 동안 일부가 배출 되고
마모되어 보충, 교환해 주어야 하지만 MSC 시스템의 경우는 담체가 소 프트 플라스틱으로 되어있어 마찰로 인한 마모가
거의 없어 그 수명이 반영구 적이라 할 수 있음.
◇ 고농도 염분 폐수, 하수, 오수에 강한 담체
- 기존 공법의 경우 염분을 함유한 폐수처리에 어려운 점이 있었으나 MBBR공 법의 경우 고염폐수처리의 난이함 해결.
모 업체는 표준활성슬러지법을 이 공법으로 변경, 염농도(4%)폐수 처리. 염농도 조절을 위한 공업용수 6,000M3 절약
3)다른 공법과의 비교
◇ 고정상생물막공법 및 활성슬러지공법과의 비교
구 분 | MSC공법 | 고정상생물막공법 | 활성슬러지공법 |
담체방식 및 유무 | 유동상 | 고정상 | 없음 |
설치면적 | 적음 | 보통 | 큼 |
유량 및 부하변동 | 강함 | 강함 | 약함 |
저 온 | 강함 | 보통 | 약함 |
유기물 용적부하 (kg BOD/㎥/d) | 0.8 ~ 4.0 | 0.5 ~ 1.2 | 0.2 ~ 0.6 |
MLSS (㎎/ℓ) | 6,000 ~ 18,000 | 5,000 ~ 12,000 | 2,000 ~ 5,000 |
BOD 제거율 (%) | 90 ~ 95 % | 90 ~ 95 % | 80 ~ 95 % |
TKN 제거율(%) | 85 ~ 95 % | 60 ~ 80 % | 40 ~ 70 % |
폭기조 체류시간 (HRT) | 작다 | 크다 | 아주크다 |
슬러지발생량 | 적음 | 적음 | 많음 |
유지관리비 | 저렴 | 저렴 | 비쌈 |
증설공사 용이성 | 매우 용이 | 보통 | 보통 |
슬러지 반송 | 필요 없음 | 필요 | 필요 |
◇ 유동상생물막 담체공법의 비교
구 분 | MSC공법 | K사 | P사 |
모 양 | 원통형 | 정육면체(스폰지형) | 입방체(스폰지형) |
충 전 률 | 40 ~ 50% | 10 ~ 30% | 10 ~ 20% |
유 동 성 | 양호 | 보통 | 보통 |
폐쇄현상 | 없음 | 있음 | 있음 |
수 명 | 반영구적 | 교체주기 있음 | 교체주기 있음 |
재 질 | 폴리에틸렌(P.E) | 폴리우레탄 | 폐타이어 |