제 5 장 동결농축폐수처리시스템 경제성 분석
사업소 내 동결농축폐수처리장치의 선택과 관련된 주요 고려사항은 크게 세 가지 정도로 첫째 폐수처리 장치로서의 중요한 기능인 분리효율이다. 분리효 율이 우수해야 추출된 얼음을 산업 및 생활용수로 활용할 수 있기 때문이다.
이론적으로는 폐수 내 물 분자는 다른 분자에 비해 작기 때문에 동결층이 성 장할 때 물 분자 이외의 오염물질이 동결계면 밖으로 배제되어 순수한 얼음과 농축액으로 분리되게 되며, 제빙된 청정한 얼음은 융해과정을 거쳐 용수로써 재활용되는데, 실제로는 동결계면의 성장속도, 폐수의 농도 등 변수에 영향을 받아 분리효율이 달라진다. 둘째로는 시스템의 처리량 즉 생산성이다. 생산성 은 시스템 설치 초기비용을 좌우하게 된다. 생산성 향상을 위해서 전진동결농 축법에서는 동결층의 성장속도의 조절이 중요한 요소로 작용한다. 성장속도가 빠를수록 많은 양을 처리할 수 있으며 시스템의 처리량이 증가하고, 초기투자 비용을 절감할 수 있다. 그러나 연구결과들을 보면 동결층의 성장속도는 분리 효율과 상반되는 관계를 갖고 있어 적절한 선택이 필요하다. 마지막으로 시스 템의 에너지 효율을 높이는 것이다. 시스템 효율을 높일수록 소요되는 에너지 를 최소화 할 수 있으며, 투입되는 에너지 대비 더 많은 처리량을 확보할 수 있어 장비의 운영에 효과적이다[43].
위의 세 가지 주요 고려사항 중 분리효율은 폐수처리 장치로써 가장 기본 성능으로 검토되어야 하며, 오염물질을 순도 높게 분리할 수 있어야 폐수처리 장치로 이용 가능하게 된다. 처리량과 시스템이 갖는 에너지 효율은 폐수발생 시설을 보유한 사업소에서 선택할 중요한 고려사항으로 이는 경제적인 시스템 운영의 주요 검토 요소가 된다.
여기서는 4장의 해석을 바탕으로 각 시스템의 에너지 효율을 분석하고, 현 재 중소규모의 폐수처리에 주로 이용되는 방법과 운전비용을 비교하였다. 또, 사용 가능한 열원 회수 및 용수 재활용의 측면에서도 시스템의 경제성을 분석 하였다. 일반적으로 경제성을 검토하기 위해서는 장비비, 건축공사비, 설치공 사비, 수전설비, 지원금, 세제 혜택 등을 고려해야 하며, 기기와 설비는 수명이 한정되어 있으므로 수명 및 유지보수를 위한 기본전력, 에너지 비용, 공간사용 료, 인건비, 보험료, 수선비등 유지관리비도 검토된다[44]. 그러나 폐수동결농축
처리장치는 아직 상용화가 널리 보급되어지지 않은 상황이여서 위의 비용을 계산하여 경제성을 분석하기는 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 시스 템 간 경제성을 개발과 선정에 중요한 항목으로 설명된 생산성과 시스템의 효 율을 비교 분석하는 것으로 하였다. 이를 통해 사업소 내 오염물질배출시설의 처리기준이 일일발생량이므로 이에 상응하는 동결농축폐수처리장치의 일일처 리량과 시스템별 해석 결과를 바탕으로 에너지 효율을 비교하여 우수한 조건 의 시스템 설계안을 제시하고자 하였다. 타 시스템과의 비교에서는 국내 중소 규모의 폐수 배출시설에 주로 사용되는 증발농축처리법 및 전문업체 위탁폐수 처리법 각각의 경우에 대해 처리비용의 측면에서 비교, 분석하여 시스템의 우 수성을 검증하였다.
또, Fig. 5.1과 같이 시스템에서 활용 가능한 열원과 융해된 물의 재사용은 에너지 재이용과 환경친화형 유틸리티로써의 경제성을 높이는 방안으로 기본 적으로 추출된 얼음을 탱크에 축빙하여 필요한 냉방부하에 대응하도록 하고 있다. 따라서 시스템 선택 시 사업소의 냉각 필요량을 검토하여 버려지는 열 을 최소화 하여야 한다. 여기에 시스템 냉동부의 응축기에서 발생하는 고온의 열을 회수하여 겨울철의 난방 및 급탕에 이용하면 시스템의 열효율이 더욱 향 상되며 사업소의 공기조화 비용도 절감된다. 그리고 처리된 얼음이 융해된 물 은 공업용수, 생활용수로 재사용 할 수 있다. 동결농축폐수처리시스템의 종합 적 경제성 검토에서는 폐수처리장치로서의 경제성에 냉난방시스템 연계 및 용 수의 재사용 까지를 포함하여, 사용된 전력 요금대비 얻어지는 폐수처리 절감 비용과 공기조화 냉온열 및 용수 재활용 효과를 금액으로 환산하여 비교하므 로 최종 동결농축폐수처리시스템의 경제적 효과를 제시하고자 하였다.