석탄화학 산업의 물 절약 및 배출 감소에 있어 어떤 장애물들이 있을까?”

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석탄화학 산업의 물 절약 및 배출 감소에 있어 어떤 장애물들이 있는가? 작성자/출처: 날짜: 2016-02-18 클릭률: 9 “물 절약 및 배출 감소는 현대 석탄화학 산업 발전의 중요한 방향입니다.”물 문제는 결국 자금 문제입니다.특히 페놀암모니아 폐수의 경우, 연간 40억 입방미터의 석탄 기반 천연가스를 생산하는 프로젝트에서 페놀암모니아 폐수 처리 장비 한 세트를 도입하려면 8억 위안의 투자가 필요합니다.이로 인해 이미 어려움에 처한 현대 석탄화학산업은 더욱 큰 압박을 받고 있습니다.”중국화학공정그룹회사의 총공정사인 왕수건이 최근에 이렇게 말했습니다. 　　2015년 12월, 환경부는 『현대 석탄화학 공정 건설 프로젝트의 환경적 허가 조건』(이하 ‘허가 조건’)을 발표했습니다. 이 문서에서는 현대 석탄화학 산업이 더 엄격한 절수 기준과 폐수 배출 기준을 준수해야 한다고 명시되어 있습니다. 즉, 절수 조치를 강화할 뿐만 아니라, 염분이 포함된 폐수를 포함한 모든 폐수의 배출도 관련 오염물질 배출 기준을 충족해야 합니다. 　　많은 업계 전문가들은 기술 혁신과 시스템 최적화를 통해 우리나라의 현대 석탄화학 산업이 직면한 물 사용 및 오염물질 배출 문제를 해결하는 것이 ‘13차 5개년 계획’ 기간 동안 이 산업이 반드시 해결해야 할 과제라고 생각합니다. 현행 프로젝트에는 해결해야 할 문제들이 많다. 『진입 조건』의 초안 작성에 참여한 대당크기 석탄을 이용한 천연가스 생산 프로젝트의 환경보호 책임자인 류지학은 “『진입 조건』의 요구사항에 따르면, 현재 가동 중인 일부 현대적인 석탄화학 공장들도 물 사용량 줄이기와 오염물질 감소와 관련하여 여전히 해결해야 할 문제들이 많다”고 말했다.첫째, 산업 간 융합 발전이 보편화되어 있으며, 전문적인 관리 팀이 부족합니다；둘째, 증발조의 부적절한 사용으로 악취가 발생해 주민들에게 피해를 주고, 대량의 고형 폐기물이 처리되지 못한다；셋째, 프로젝트 주변에는 오수를 처리할 수 있는 수역이 전반적으로 부족하여, 시험 가동 과정에서 발생하는 많은 양의 오수가 처리될 곳이 없습니다；넷째, 높은 COD와 염분 함량을 가진 폐수는 처리가 어렵으며, 다량의 이물질이 포함된 염분들도 효과적으로 활용될 수 없습니다. 연간 40억 입방미터의 석탄을 이용해 천연가스를 생산하는 프로젝트의 경우, 매년 5만~8만 톤의 이물질이 포함된 염분이 발생합니다.” 　　알려진 바에 따르면, 고농도 유기성 폐수는 주로 가스화 공정에서 발생하는 폐수이며, 염분 함량이 낮고 오염물질은 주로 COD입니다.일반적으로 COD 함량은 2000mg/L 이상이며, 일부 공정에서는 10,000mg/L를 초과하기도 합니다.많은 폐수의 BOD와 COD의 비율이 0.3 미만인데, 이러한 폐수는 처리해도 기준을 충족시키기 어려워 주변 환경에 악영향을 미칩니다. 　　류지학에 따르면, 현재 현대 석탄화학공업의 폐수 처리 문제는 주로 4가지 측면에서 나타난다.우선, 업계는 폐수 처리 기술에 대한 중요성을 충분히 인식하지 못하고 있습니다.일부 연구기관은 특정 단위 기술에 대해서만 깊이 연구할 뿐, 전 과정을 아우르는 전문 연구기관이 부족하여 통일된 인식을 형성하지 못하고 있다.둘째, 일부 프로젝트는 폐수 처리를 중요하게 여기지 않고, 단순히 환경영향평가를 통과시키기 위해 평가를 진행할 뿐입니다. 폐수 처리 효과를 과장하여 일부 기술적 결함을 은폐하며, 이는 실제 공사 현황과 일치하지 않습니다.다시 말해, 업계 내에서 폐수 처리 기술에 대한 정보 교류가 부족하며, 실제 현장에서 경험이 있는 기술자들은 어려움에 대해 자세히 이야기하기를 꺼립니다.마지막으로, 일부 유닛은 업계 표준이 부족합니다.프로젝트 개발 과정에서 생화학적 슬러지 소각이나 혼합염 정제 후의 제품 표준과 같이 “규정이 없어 처리할 수 없는” 상황에 자주 직면합니다. 　　“석탄화학공정에서 발생하는 폐수로부터 결정화된 이물질들은 유기물과 미량의 중금속을 함유하고 있어 위험한 고체 폐기물로 분류됩니다. 이러한 이물질들은 반드시 활용되거나 안전하게 처리되어야 합니다.현재 이물질이 섞인 염분의 자원화 활용 기술은 아직 연구 단계에 있으며, 하류 제품의 표준도 적용하기 어려운 등의 한계가 있습니다.고염도 폐수의 효과적인 처리 방법과 기술의 활용에 큰 관심을 기울여야 합니다.”왕수건은 이렇게 말했다. 　　 고염수 처리: 시스템 최적화와의 연계 부족
현재, 석탄화학 공정에서 발생하는 폐수 처리 공정은 예비 처리, 생화학적 처리, 염분이 포함된 폐수의 재사용, 고염수 처리라는 4가지 단계로 나뉩니다.고염수 처리 유닛은 기술적으로 어려운 부분이며, 기술의 종류는 많지만 안정적으로 작동하는 것은 드뭅니다. 　　“다음 단계의 중점 과제는 핵심 기술을 선별하고, 실험 검증을 바탕으로 통합을 최적화함으로써 이물질 함량을 줄이고 자원화할 수 있는 새로운 방안을 모색하는 것입니다.폐수 처리 유닛은 다양한 수처리 기술이 관련된 복잡한 시스템 공학으로, 운영 과정에서는 전체 시스템과 전 과정의 최적화 및 연계에 중점을 두어야 하며, 특히 수량의 동적 균형을 유지하여 시스템에 충격이 가해지는 것을 방지해야 한다.핵심은 원천적인 관리에 중점을 두어, 화학 공정상에서 오염물질의 유입을 줄이는 것입니다. 폐수를 분류하여 수집하고, 그 특성에 맞게 처리하는 것이 이제 폐수 처리의 필수 조건이 되었습니다.”류지학은 석탄화학 기업의 물 절약 및 배출 감소를 위해서는 시스템적인 관점에서 물의 효율적인 활용을 고려해야 한다고 생각합니다. 석탄화학 기업의 모든 물 사용 부문을 하나의 통합된 물 네트워크로 간주하여 최적화해야 하며, 각 물 사용 단위에 어떻게 물의 양과 질을 분배할지 고려함으로써 물의 재사용률을 극대화하고 동시에 폐수 배출량을 최소화해야 합니다. 　　소개에 따르면, 석탄화학공업에서 물 사용을 줄이고 오염물질 배출을 감소시키는 과정의 시스템 공학적 방법은 다음과 같습니다: 수분 균형 측정 – 수자원 네트워크 시스템의 통합 최적화 – 폐수의 심층 처리 및 재사용.수분균형 측정은 기초가 되며, 계측 장비를 보강하고 정확하게 관리함으로써 전체 공장의 수분균형을 측정합니다. 그런 다음 물 사용과 관련된 기술적·경제적 지표를 계산하여, 자사의 물 사용 수준과 선진 기업들의 수준과의 차이를 파악합니다. 이를 통해 가장 효과적으로 물 절약이 가능한 부분을 찾아낼 수 있습니다；수자원 네트워크 시스템의 통합 최적화가 핵심이며, “워터 클램프 포인트” 방법을 활용해 물의 품질을 단계적으로 활용하고, 수원과 저수지를 합리적으로 배치함으로써 신선한 물의 사용량을 줄여 결과적으로 공급되는 물의 양도 크게 감소시킬 수 있다；외부로 배출되는 오수의 심층 처리 및 재사용은 마지막 단계입니다. 앞의 두 단계를 거친 후에는 오수의 양이 크게 줄어듭니다. 그래도 꼭 외부로 배출해야 하는 오수의 경우, 심층 처리와 같은 방법을 통해 재사용 가능한 수준으로 처리한 다음, 다시 시스템 내에서 사용하게 됩니다.이 단계의 특징은 설비 투자가 크고, 투자 회수 기간이 길다는 것입니다. 오염물질 관리를 위한 새로운 기술은 아직 검증이 필요합니다. 업계 전문가들에 따르면, 현재 우리나라는 현대적인 석탄화학 공정에서 발생하는 폐수의 오염물질을 관리할 수 있는 기술을 개발하기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다.하지만 많은 새로운 기술들은 아직 더욱 개선되고 검증되어야 합니다. 　　루치 가스화 공정을 예로 들면, 석탄의 경량 성분들은 가스화 과정에서 가스로 전환되는데, 그 외에도 타르, 페놀, 암모니아, 알칸류와 같은 물질들도 가스와 함께 생성됩니다. 이러한 물질들 대부분은 가스수에 포함되며, 이는 전형적인 고농도의 분해가 어려운 유기성 폐수입니다.이에 대해 하얼빈공과대학교에서 개발한, 루치로, BGL로 및 저온분해로 등에서 발생하는 고농도의 페놀-암모니아 오수를 처리하기 위한 복합 처리 기술(EBA 공정)은, 오수의 생화학적 처리 가능성을 높이고, 독성을 줄이며, 슬러지의 활성을 증진시킴으로써, 고농도 페놀-암모니아 오수 처리 후의 수질을 재사용 기준에 부합하도록 만든다. 　　호북의 한 화학 기업은 또한 폐쇄형 공냉식 순환수 냉각 기술을 개발했습니다.폐쇄형 공냉식 순환 냉각수 시스템은 연수나 제염수를 냉각수로 사용하여 열교환 장비의 열을 흡수합니다.연수는 폐쇄형 순환 시스템에서 순환되며, 외부 공기와 접촉하지 않으면서 흡열과 발열의 열전달 과정을 거칩니다.이 공정은 기존의 산업용 순환 냉각수 시스템을 대체하며, 절수형 수막식 공냉기나 복합형 공냉기를 냉각탑 대신 사용함으로써 냉각수 온도가 각종 공정 요구사항을 충족시킬 수 있도록 합니다. 또한 물 사용량을 줄이고, 파이프 및 장비의 스케일 형성을 방지하여 장비의 수명을 연장할 수 있습니다. 　　또한, 고농도 염수의 분별 결정 처리를 활용한 종합 활용 기술은 고농도 염수의 종합적인 활용을 위한 방안이 될 수 있습니다.고농도 염수의 다단계 증발 결정을 통한 혼합염 제조 기술은 중석도크의 비료 프로젝트에서 그 효과가 검증되었지만, 이러한 혼합염의 종합적 활용에는 아직 문제가 있습니다. 　　“결정 분염 및 종합 활용 기술은 단계적 결정 방식을 통해 염화나트륨과 황산나트륨을 분리하고, 농축 염수 내의 유기물 등의 불순물을 어떻게 처리할 것인지에 관한 것이며, 이러한 단계적 결정의 효과는 아직 실험 데이터로 검증되지 않았다.또한 현재 우리나라의 염화나트륨, 황산나트륨 제품의 품질 기준은 산업 폐수를 이용한 소금 생산에는 적용될 수 없으며, 충분한 검증과 중간 규모의 실험이 더 필요합니다.”왕수건이 소개했다.