한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 침전공정과 부상공정을 하나의 반응조 안에 융·복합해 하수처리장의 부지를 50% 이상 절감할 수 있는 ‘일체형 침전부상공정(SeDAF: Sedimentation and Dissolved Air Flotation, 이하 세다프)’을 개발했다고 최근 밝혔다.

침전공정과 부상공정은 오염물질을 제거하는 수처리 과정에서 가장 일반적인 공정이다.

침전공정(Sedimentation)은 응집제를 투여해 밀도가 높고 크기가 큰 오염물질을 응집시킨 뒤, 가라앉힘으로써 제거하는 공정이다. 부상공정(Dissolved Air Flotation)은 밀도가 낮고 크기가 작고 가벼운 부상성 오염물질을 응집시킨 뒤, 미세한 공기 방울들을 부착해 물 표면으로 띄워서 제거하는 공정이다.

두 공정 모두 필요한 공정으로 각각의 단점을 서로 보완할 수 있다. 그러나 침전공정은 오염물질을 가라앉혀야 하고, 부상공정은 오염물질을 물 위로 떠오르게 해야 하는 반대 개념의 공정이기 때문에 하나의 수조에 함께 적용하는 것은 불가능하다고 알려져 있었다.

이에 건설연 환경연구본부 연구팀(팀장: 김원재 박사)은 두 공정의 장점을 살리고, 단점을 서로 보완할 수 있는 ‘일체형 침전부상공정(세다프)’을 개발했다.

하부에 침전공정을 배치하고, 상부에 부상공정을 구성해 하나의 수조 안에서 침전과 부상의 상반된 두 개의 공정이 순차적이고 상호보완적으로 기능하도록 개발했다.

오염물질은 응집공정을 거치면서 다양한 성상과 크기의 덩어리(Floc, 이하 플록)를 형성한다. 밀도가 높고 입경이 큰 침강성 플록과 밀도와 입경이 작고 가벼운 부상성 플록이 함께 섞여 있는 상태가 된다.

침강성 플록은 먼저 침전공정(경사판침전부)에서 제거되고, 잔류하는 부상성 플록은 부상분리공정(부상분리부)에서 제거된다. 두 공정을 통해 깨끗해진 처리수는 유공관을 거쳐 최종처리수조로 배출된다.

하수처리시설은 더 강화된 수질기준을 만족하기 위해서 새로운 공정이 추가로 도입돼야 함에도 기존의 협소한 부지와 혐오시설에 대한 시민들의 반대로 인해 부지 확보가 어려운 상황이다. 세다프는 적은 부지에서 약 1시간의 짧은 체류시간 만으로 큰 입자와 작은 입자뿐만 아니라 물속에 녹아 있는 오염물질도 한꺼번에 처리할 수 있는 특장점이 있다.

또한, 세다프는 하수처리의 첫 공정인 1차 침전공정, 최종 단계인 인 고도처리공정과 하수 찌꺼기를 첫 공정으로 되돌리는 반류수공정 등을 모두 대체할 수 있는 공정으로 범용성이 넓다. 기존 공정보다 오염이 더 심한 경우에도 대응이 가능하고, 수질적인 변동과 수량적인 변동에도 모두 유연하게 대응할 수 있어 다양한 목적의 하수처리시설에 활용될 수 있다.

김병석 원장은 “일체형 침전부상공정은 적은 부지와 짧은 처리시간을 특징으로 하기 때문에 기존 하수처리시설의 고도화와 현대화, 친환경시설로의 전환 등에 직접적으로 기여할 수 있을 것”이라고 강조했다.