환경 보호 프로젝트를 위한 수처리 분야에서 초여과막 기술의 적용

2025년 6월 11일

도시 음주 물 정화:

사회가 발전함에 따라 사람들은 식수 안전에 대한 요구 수준이 점점 높아지고 있지만, 동시에 우리나라 도시 수원 오염은 심각해지고 있습니다. 직접 공급되는 물의 수질이 식수 기준을 충족하지 못하는 경우가 점점 늘어나고 있어 도시 식수 정화가 절실히 필요합니다.

도시의 식수는 주로 지하수와 지표수에서 공급됩니다. 두 수원의 오염 메커니즘은 다르지만, 주요 오염물질은 무성생식 생물, 박테리아, 곰팡이, 바이러스, 부유물질 등입니다.

기존의 식수 정화 방법은 미생물과 곰팡이의 불활성화 및 정화는 물론 미크론 크기의 부유 입자 정화를 달성할 수 있습니다. 이러한 기반 위에 초여과 멤브레인 기술을 적용하면 나노 크기의 입자까지 효과적으로 제거할 수 있어 처리수의 수질을 향상시킬 수 있으며, 이는 도시 거주자의 식수 건강에 매우 중요한 의미를 갖습니다.

바다해수 담수화:

재생 불가능한 자원인 지구상의 식수용 담수 자원은 점차 고갈되고 있으며, 물 부족은 현대 인류가 직면한 가장 시급한 문제 중 하나가 되었습니다. 해수 담수화는 식수 위기를 해결할 수 있는 효과적인 방법으로 여겨집니다. 현재 전 세계적으로 가장 활발히 연구되고 있는 해수 담수화 기술은 전기투석 기술입니다. 전기투석은 해수 담수화에 효과적인 방법으로 알려져 있지만, 운영 비용이 높고 회수율이 낮다는 단점이 있습니다. 기술 발전과 함께 역삼투 해수 담수화에 초여과막 기술이 적용되기 시작했습니다. 초여과막의 우수한 분리 성능과 물리화학적 특성은 해수 담수화 효율을 더욱 향상시키고 에너지 소비를 크게 줄였습니다.

도금 폐수 처리:

전기 산업에서 발생하는 폐수의 양은 막대하며, 6가크롬, 구리, 니켈 등의 중금속을 다량 함유하고 있습니다. 이러한 폐수는 유해성이 매우 높고 생분해성도 매우 낮습니다. 실제 현장에서는 철 산화 및 전기분해 공정이 흔히 사용되지만, 철 산화 공정은 많은 슬러지를 발생시켜 추가 처리가 필요합니다. 전기분해 공정은 전기 폐수 처리에 효과적이지만, 운영 비용이 높아 대규모 보급에는 적합하지 않습니다. 초여과 기술과 역삼투 기술을 결합한 공정은 도금 폐수 처리에 효과적인 방법으로 여겨집니다. 두 가지 막 기술을 함께 사용하면 도금 폐수 내 대부분의 중금속, 유기 탄소 및 질산염을 제거할 수 있으며, 초여과 막을 사용하면 역삼투 막의 오염을 줄이고 수명을 연장할 수 있습니다.

기름 함유 폐수 처리:

유성 폐수의 주요 발생원은 원유 유출, 도축장 폐수, 생활하수 등입니다. 주요 구성 성분은 부유유, 분산유, 유화유, 중질유 등입니다. 일반적으로 사용되는 유성 폐수 처리 장치는 그리스 트랩이지만, 유화유는 처리할 수 없으므로 부유선별법이 보조 처리로 자주 사용됩니다. 유화유 분자는 일반적으로 크기 때문에, 초여과막 기술을 이용하여 유성 폐수를 고압으로 초여과막을 통과시키면서 유화유를 비롯한 고분자 오염물질을 높은 제거 효율로 걸러낼 수 있습니다.

도시 하수 재활용:

도시 하수 재이용은 도시 용수 부담을 완화하는 중요한 방안입니다. 도시 생활하수를 재이용 기준에 맞게 처리한 후에는 도시 녹화 용수 및 도시 재활용수 시스템에 사용할 수 있습니다. 초여과막 기술을 이용하면 도시 하수를 신속하게 처리하여 재이용 기준을 충족시킬 수 있습니다. 도시 하수는 생분해성이 우수하기 때문에 실제 작업에서는 처리수 수질 개선을 위해 순환 활성 슬러지 공정(CASS)과 초여과막 기술을 동시에 적용하는 경우가 많습니다. 12시간의 수력 작용 시간 조건에서 이 방법의 COD 제거율은 86% 이상, 암모니아 질소 제거율은 90% 이상에 도달하며, 처리수의 pH는 7.25~7.89 범위로 도시 용수 재이용 기준을 충족합니다.

식품 산업 폐수 재활용:

초여과 멤브레인 기술은 폐수 수질 개선 외에도 다량의 유용한 고형 물질을 농축 및 재활용할 수 있습니다. 가장 대표적인 적용 분야는 식품 산업입니다. 식품 산업에서 발생하는 폐수에는 지방, 단백질, 전분, 효모 등이 다량 함유되어 있습니다. 이러한 물질들을 외부 환경으로 배출하면 환경 오염을 유발할 뿐만 아니라 막대한 폐기물을 발생시킵니다. 따라서 초여과 모듈 기술을 이용하여 폐수에서 유용한 성분을 분리하고, 동시에 물 속의 BOD와 COD를 제거합니다. 분리된 환경 물질을 추출 및 재활용함으로써 기업에 더 큰 경제적 이익을 가져다줄 수 있습니다.

요약하자면, 초여과막 기술은 환경 보호 사업에서 중요한 수처리 기술입니다. 도시 하수 처리, 각종 산업 폐수 처리, 유용 물질 회수 등에서 매우 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다. 현재 초여과막 기술 연구 방향은 더욱 효율적인 초여과 장치를 개발하고, 유입수 수질 특성에 따라 다른 수처리 기술과 결합하여 처리수의 수질을 개선하는 데 있습니다.