폐 다중 매립지 부지에 지하수 처리 시설 구축
DAS Environmental Expert GmbH의 처리 플랜트는 독일 Baden-Württemberg주 Grenzach-Wyhlen에서 진행된 종합 현장 복원 프로젝트의 일환으로, 안전하게 Rhine강으로 방류할 수 있는 청정 지하수를 생산하고 있습니다.
DAS EE 정화 시설로 안전하고 깨끗한 지하수 확보
Rhine강 바로 인근에 위치한 ‘Kesslergrube’는 과거 산업체, 폐기물 수집 업체, 지방 자치단체들이 생활폐기물, 굴착물, 잔석, 산업 및 상업 폐기물을 매립하던 다중 폐기물 매립지였습니다.
현지 기업인 Roche를 포함한 여러 화학 회사는 주로 고체, 비가연성 잔류물을 처리하기 위해 이 매립지를 사용했으며, 필터 보조제, 금속염, 잔석, 재, 슬래그, 여과 잔류물 등이 포함되었습니다.
이 노후 퇴적지의 서쪽 부분(북서쪽 1/3 구역)은 정화 작업을 완료했습니다. 로슈 파마 AG는 먼지 차단 및 방음 시설이 갖춰진 덮개 아래에서 오염 가능성이 있는 토양을 완전히 제거했습니다. 굴착된 토양은 외부에서 열처리되었으며, 이후 깨끗하고 오염되지 않은 토양으로 채워졌습니다.
최적의 지하수 처리를 위한 예비 조사
DAS Environmental Expert GmbH는 2014년 3월부터 9월까지 진행한 예비 조사를 통해 오염된 지하수를 처리하기 위한 최적의 설비 구성을 결정할 수 있었습니다.
DAS 프로젝트 책임자인 André Lunow 박사는 “이러한 환경에서는 주로 유기화합물, 암모늄, 할로겐화 탄화수소 오염이 발생합니다. 검증된 공정을 통해 설비를 가장 효율적인 방식으로 설치하고, 시운전과 동시에 바로 운영할 수 있습니다.”라고 언급했습니다.
이후 바우어(Bauer)사는 Rhine강 부두에 별도의 설비동을 건설하여 공장 설치를 준비했습니다. 지하수 처리 설비는 2017년 말 가동을 시작했으며, 예비처리/침전, 모래 여과, 생물학적 폐수 처리, 침전 및 활성탄 여과 설비로 구성됩니다. 또한, 처리된 물을 Rhine강에 방류하기 전 모아두는 정수 탱크도 설치되어 있습니다.
최적화된 통합 처리 공정
펌핑 필드에서 유입되는 물과 함께 운반될 수 있는 모래나 경량 입자(예: 오일, 연료)를 제거하기 위해, 강수조 유입구에 먼지 및 응집 분리기 (dirt & coalescence separator)를 예비 챔버로 설치합니다. 이후 오염수는 침전 및 응집 공정을 이용한 예비 처리 단계로 들어가며, 주로 무기성 부유물질을 제거합니다.
이후 고형물은 배플 플레이트 증점기 (baffle plate thickener)에서 분리됩니다. 폐수는 경사판 침전기 (inclined plate settler)를 통과하며 슬러지 플록을 모읍니다. 플록이 일정 두께에 도달하면 슬러지 깔때기(sludge funnel)로 미끄러지듯 떨어집니다. 깔때기에는 저속 회전 레이블 레이크 (rabble rake)가 설치되어, 침전된 액체 슬러지를 배출 밸브로 유도하고 깔때기 벽에 슬러지 층이 형성되는 것을 방지합니다.
마지막으로, 슬러지는 압착 스크류 프레스를 통해 증점 및 배출됩니다.
생물학적 수처리를 위한 충전재 기반 미생물
이후 물은 다층 모래 여과 (multilayer sand filtration)를 거친 뒤, 생분해성 유기물을 제거하기 위해 각 23.5㎥ 용량의 4개 COD 생물반응기 중 하나로 유입됩니다.
이 설비에서는 DAS Environmental Expert GmbH가 이동식 생물막 반응기 (MBBR) 기술을 활용합니다. MBBR에서는 충전재 표면에 생물막이 형성되며, 활성슬러지 공정과 달리 전문 미생물도 충전재 위의 생물막에 안정적으로 정착할 수 있습니다. 활성슬러지에서는 세대 시간이 길어 충분한 밀도로 유지되기 어렵습니다.
따라서 MBBR 공정은 일반적으로 활성슬러지 공정보다 안정성이 높고, 오염물질 제거 효율도 우수합니다.
맑은 물을 위한 단계의 정화 공정
각 COD 반응기에서 흐르는 폐수는 하류의 질화 (nitrification) 반응기로 유입되며, 반응기별 용적은 88㎥입니다. 여기서 아질산염 (nitrite)을 이용해 암모늄을 질산염 (nitrate)으로 산화시키는 질화 과정이 이루어집니다.
이 질화 과정은 고정화 생물량을 이용한 MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)에서도 수행됩니다. 플랜트의 완벽한 운전을 위해 COD 반응기의 유량과 질화 반응기의 유량은 상류의 스탠드파이프 (standpipes)에서 합류하여 부스터 펌프 스테이션으로 공급됩니다.
4개의 부스터 펌프 스테이션 각각은 시간당 37㎥의 일정한 순환 유량을 가지며, 이는 정격 유입량 18㎥/h보다 훨씬 높습니다. 이를 통해 유입되는 물을 탱크 용적과 직접 혼합할 수 있습니다. 캐리어에 부착된 미생물에게 필요한 산소를 공급하기 위해 두 개의 블로워가 스테인리스 배관을 통해 네 개 MBBR에 설치된 에젝터로 공기를 공급하며, 탱크 내용물의 혼합을 향상시킵니다.
2차 처리 단계에서는 정화된 지하수가 다층 모래 여과 (multilayer sand filtration)를 거친 후, 청정수 탱크로 유입됩니다. 이 탱크는 청정수를 모으는 저장소 역할을 하며, 이후 최종 점검을 위해 계측 구간 (measuring section)을 거쳐 Rhine강으로 방류됩니다.
공정 유형
활성탄 필터를 통한 유연한 지하수 처리
이 설비에는 활성탄 필터가 통합되어 있어, 복원 부지에서 펌핑되는 지하수의 오염 물질 농도 변화에 따라 유연하게 대응할 수 있습니다. DAS 프로젝트 책임자인 Mr. Lunow는 “변동하는 오염 수준 때문에 이 설비 기술을 선택했습니다. 동일한 설비 기술로 두 가지 공정 개념에 따라 운전할 수 있으며, 핵심은 공정 순서를 변경하는 것입니다. 이를 통해 특히 생물학적 처리에서 높은 안전성을 확보할 수 있습니다.”라고 설명했습니다.
한편으로, 공정 구성은 생물학적 처리 전 활성탄 여과를 선행하여, 물 속의 살생물제 (biocide)로부터 미생물을 보호할 수 있습니다. 반대로, 생분해되지 않는 오염물이 존재할 경우에는 생물학적 처리 후 활성탄 여과로 최종 정화를 수행할 수 있습니다. 두 경우 모두 처리된 지하수는 라인강으로 직접 방류할 수 있을 만큼 충분히 높은 수질을 확보합니다.
DAS Environmental Expert GmbH가 Kesslergrube 매립지 복원 프로젝트의 일환으로 제안한 지하수 처리 솔루션은 초기 단계와 최종 단계를 갖춘 4라인 처리 설비입니다. 라인당 처리량 18㎥/h, 총 처리량은 72㎥/h입니다.
"설비가 가동된 이후, 기술적 안정성이 입증되었으며, 배출 허가서에 명시된 방류 기준이 꾸준히 준수되고 있습니다.
또한 운영 비용이 낮아 경제적 효율이 뛰어납니다. DAS Environmental Expert GmbH와의 협력 과정에서, 계획 단계부터 탁월한 기술적 문제 해결 능력에 깊은 인상을 받았습니다. 드레스덴 소재의 이 파트너사와 함께 협력하면, 항상 고객의 요구를 충족하는 최적의 솔루션을 도출할 수 있습니다."
폐수 처리에 관한 문의
다중 매립지에서의 안전한 폐수 처리를 위한 맞춤형 처리 솔루션을 제공합니다.
Chief Operating Officer Water Treatment
