하수슬러지 자원화 “하수슬러지의 일생과 탈수기의 중요한 역할”
안녕하세요, 에이알케이 홍보실 황민희입니다. 오늘은 환경보호 연재 콘텐츠의 1편으로 하수슬러지에 대해 설명드리려 합니다. 하수는 가정등에서 발생하는 생활하수로 산업분야에서 발생하는 폐수와 더불어 오염된 물질을 지녔기에 처리가 필요합니다. 이 과정에서 슬러지가 발생하게 되는데요.
슬러지는(Sludge)는 쉽게 말하자면 오염원과 물을 내포한 진흙덩어리 입니다. 그런데 도시에서 발생하는 하수의 양은 어마어마한데 이 슬러지를 탈수처리를 안하고 운반 및 매립을 하게 되면 엄청난 소요 비용이 발생하겠죠?
때문에 하수처리장에선 탈수처리를 한 후 함수율(물을 머금은 양)을 낮춰 자원화시설에 보내 비용을 낮추고 있습니다.
만약 함수율을 낮추지 않고 그대로 운반해 매립지에 매립하게 된다면? 토양은 슬러지의 오염원을 제거하기 위해 더 높은 에너지를 써야하며 운반비용 뿐만 아니라 대지가 사용해야할 에너지 또한 증가하게 됩니다.
이러한 과정, 즉 슬러지의 일생에 대해 궁금하시죠? 수도권매립지관리 공사가 설명하는 영상과 자료를 공유해 환경기본상식을 에이알케이가 전해드립니다.
수도권매립지관리공사 소개
콘텐츠를 제작해주시고 국가의 수자원보호를 위해 힘써주시는 수도권매립지관리공사에 대해 먼저 설명드리겠습니다.
수도권매립지관리공사는 다음과 같은 설립목적을 가지고 2004년에 설립되었습니다.
- 수도권지역에서 발생하는 폐기물의 적정한 처리
- 수도권지역에서 발생하는 폐기물의 자원화 촉진
- 주변지역 주민의 쾌적한 생활환경 조성에 기여
설립배경으로는 다음과 같은 배경이 있습니다.
- 92년 쓰레기매립 시작 이후 운영관리의 주도권을 둘러싸고 3개 시·도와 환경관리공단 간의 이해관계로 정상적이고 안정적인 매립지 운영관리의 어려움 발생
- 주변 환경오염 등을 이유로 인근지역 주민들의 과도한 지원요구 및 매립지 운영관리 참여 등으로 주민들과 첨예하게 대립
- 따라서 당시 체제로는 수도권 폐기물의 적정처리에 중대한 차질발생이 우려되어, 환경부 산하에 국가공사를 설립하여 환경부장관이 직접
관장토록 하기 위하여 의원입법으로 『수도권매립지관리공사의 설립 및 운영 등에 관한 법률』을 제정(법률 제6200호, 2000.1.21)
주요사업으로는 국가가 지정한 수도권매립지에 반입되는 폐기물 처리와 자원화 및 기술지원, 사후관리 등을 진행합니다.
- 수도권매립지에 반입되는 폐기물의 처리
- 폐기물처리시설 및 이에 부속되는 시설의 설치 및 관리
- 폐기물을 자원화 하기 위한 시설의 설치 및 운영
- 주민지원기금 조성 및 주변영향지역 지원
- 반입수수료, 가산금, 부담금 등의 결정 및 징수
- 수도권매립지 및 주변지역의 환경 관리
- 오염방지시설의 설치 및 확보
- 복토용 토사의 확보를 위한 토취장 개발 및 운영
- 수도권매립지의 사후관리
- 수도권매립지 안의 공원시설, 체육시설, 문화시설의 설치 및 운영
- 기타 수도권매립지의 설치·운영과 관련하여 국가 또는 지방자치단체로부터 위탁받은 업무 등
- 위의 사업을 위한 조사·연구,설계,책임감리,환경오염물질의 측정·분석 및 기술지원 등 부대 업무
하수슬러지의 일생, 운반부터 자원화까지의 과정
출처: 수도권매립지공사 공식유튜브채널(https://www.youtube.com/@slcdream)
1. 하수슬러지의 운반(하수처리장 > 수도권매립지 슬러지 자원화시설)
가정(싱크대)에서 버려지는 오수는 하수관로를 통해 하수처리장으로 이송되어 처리되고 그 처리 과정에서 발생되는 찌꺼기를 하수슬러지라하며, 하수처리장에선 효율적인 슬러지 처리를 위해 함수율을 낮추는 탈수기를 사용합니다. 최대한 함수율을 낮춰 슬러지를 가볍게 한 후 운반비용을 낮추는게 관건이겠죠?
탈수기의 역할
이때 하수처리장 및 폐수처리장에서의 탈수기 역할은 물리회전력을 가하는 모터의 고속회전에 의해 수분을 줄여 함수율을 낮추는 역할을 합니다. 슬러지의 종류와 처리장에 주로 반입되는 하수폐수의 성격에 따라 원심탈수기, 스크류프레스, 벨트프레스, 필터프레스 등이 사용되며 고분자 응집제와 용해장치, 펌프등과 함께 탈수처리 과정을 거치게 됩니다.
한마디로 탈수기는 슬러지의 함수율을 낮추는데 가장 중요한 핵심 기계로 없어서는 안될 중요한 역할을 하고 있습니다.
2단계 시설 : 저장조 > 건조기 > 냉각/반출
1. 슬러지 자원화 2단계시설 : 저장조로 운반
이렇게 각 하수처리장에서 발생한 함수율을 낮춘 슬러지는 자원화 2단계시설로 운반되어 저장고로 이동됩니다. 이곳의 주요 역할은 슬러지를 건조해 고형연료를 만드는데 있습니다.
2. 슬러지 자원화 2단계시설 : 저장조로 운반 > 건조기로 투입 > 악취방지 처리
이렇게 각 하수처리장에서 발생한 함수율을 낮춘 슬러지는 자원화 2단계시설로 운반되어 저장고로 이동됩니다. 이곳의 주요 역할은 슬러지를 건조해 고형연료를 만드는데 있습니다. 슬러지는 반입장을 통해 각각의 슬러지 저장조로 투입되며 이때 수분이 적은 소화슬러지는 하수처리장에서 발생한 슬러지를 혐기성 소화조에서 분해 과정을 거친 슬러지로 악취가 적고 점성이 작은 특징을 가지고 있습니다.
이 소화슬러지를 건조를 시켜 더욱 함수율을 낮춰 고형연료로 사용가능하게끔 만드는 과정을 건조기를 통해 진행합니다.
회전드럼(로터리킬른) 방식을 사용하는 2단계 시설은 최대한 건조효율을 높이기 위해 파쇄기를 통해 슬러지가 작은 입자로 분해되도록 하고 분해된 슬러지는 800도씨의 고온열풍과 접촉해 함수율 80%에서 10%이하로 건조됩니다.
이 과정에서 발행하는 악취는 전량 포집되어 악취방지시설에서 처리합니다.
3. 슬러지 자원화 2단계시설 : 냉각/반출
이렇게 건조단계를 거친 슬러지는 뜨거운 건조연료의 형태가 된후 냉각기로 냉각하여 건조연료 저장조에 보관하게 됩니다. 2단계 시설 마지막인 냉각/반출을 거쳐 3단계 시설로 이동되기전 저장조에 저장됩니다. 그럼 다음 3단계를 보실까요?
3단계 시설 : 저장조 > 건조기 > 냉각/반출
1. 슬러지 자원화 3단계시설 : 저장조 투입
슬러지는 반입장을 통해 각각의 슬러지 저장조로 투입됩니다. 소화슬러지는 앞에서 설명한 것과 같이 악취가 덜하고 점성이 작지만 반대로 처리가 안된 슬러지의 경우를 비소화슬러지(생슬러지)라고 명명합니다.
비소화슬러지(생슬러지)
- 하수처리장에서 발생한 슬러지를 별도 처리과정 없이 탈수만 마친 슬러지로 악취가 심하고 점성이 큼
소화슬러지의 처리과정과 비소화슬러지의 처리과정 모두 고형연료로 사용하려면 건조작업을 진행해야 하는데 이때 비소화슬러지의 경우 소화슬러지와는 다른 3단계, 2단계보다 1단계가 더 들어간 처리과정을 거쳐야 합니다.
1차건조기
: 저장소에서 끌어올려진 슬러지는 1차 건조기로 이동합니다.
1차 건조기에서는 패들타입 간접 열교환 방식으로 온 스팀을 활용해 슬러지를 건조하는데 이 단계에서는 함수율 80%인 슬러지를 55% 함수율료 부분 건조합니다.
2차건조기
: 슬러지를 더 효율적으로 건조시키기 위해 회전드럼 로타리 킬른 방식을 사용하며 드럼 내부 파쇄기를 통해 슬러지의 입자를 작게 파괴함과 동시에 밀폐형 구조로 악취가 발생하지 않으며 800도씨의 고온 열풍과 접촉해 함수율 10% 이하로 처리합니다.
열풍건조단계를 거친 슬러지는 건조연료의 형태가 되어 순환기 냉각기와 이송식 냉각 컨베이어를 통해 저장조로 옮겨서 반출됩니다.
2단계/3단계를 거친 최종 고형연료 살펴보기
생산된 고형연료의 발열량은 3800kcal/kg 내외로 석탄 발열량의 절반수준으로 13년간 총 677만톤 하수슬러지가 처리되고 있습니다. (생산된 고형연료:52만6천톤/173억원 수익창출)
수도권매립지관리공사의 고형연료는 발전소의 보조연료로 판매되고 있으며 미세먼지와 탄소배출량 감축을 위한 석탄발전 상한제 시행으로 고형연료의 사용량이 감소하고 있습니다.
슬러지 발생을 줄여 환경보호를 하고 에너지낭비를 가하는 독자분들은 어떤 행동을 해야 할까요? 가정에서 물사용량을 최소화한다면 슬러지 발생량을 줄일 수 있습니다.^^
원심탈수기 정보 안내 : 바로가기
