화장품 제조업을 위한 최첨단 폐수 처리 기술
생산량을 늘리면서도 지역 하수로 유입되는 오염물 부하를 줄이는 것이 목표였습니다. 이를 위해 독일의 한 혁신적 화장품 제품 제조업체는 DAS Environmental Expert GmbH에 폐수 처리 시설의 리뉴얼 및 확장을 의뢰했습니다.
폐수 처리 2.0 – 현대화, 대형화된 안정적 솔루션
국제적으로 활동하는 화장품·케어 제품 개발, 제조, 포장업체는 기존 폐수 처리 시설의 현대화 및 처리 용량 확대를 위해 DAS Environmental Expert GmbH를 신뢰했습니다.
당초 프로젝트는 단순한 현대화만 계획되었으나, 드레스덴 기반 환경 기술 전문가와의 협의를 통해 화학적, 물리적 폐수 처리 공정의 결합 솔루션이 개발되었습니다. 이 솔루션은 고객의 생산 확장 계획을 고려하여 설계되어, 폐수량 변동에도 안정적인 처리가 가능하며, 지역 하수처리 시설 부담을 줄이고 모든 규제 기준을 준수합니다.
"이 설비를 통해 우리는 설비 설계와 자동화 수준에서 새로운 기술적 수준에 도달했습니다. 화장품 제조사의 최신 생산 라인과 일치하도록, 최신 환경 기술이 설치되었습니다. 우리는 이에 대해 매우 자랑스럽게 생각합니다."
부하 변동에 따른 유량 변화 폐수
생산 과정에서 설비와 이동식 운송 장치를 배치별로 세척하기 때문에, 폐수 처리 시설은 폐수량 변동이 크고 오염 부하가 복잡하게 변화하는 조건을 고려해 설계되었습니다.
제품군이 다양하여 폐수에는 유화물과 높은 COD 부하가 포함될 수 있으며, 일일 140 m³ 처리 기준으로 COD를 10,000 ppm에서 1,500 ppm 이하로 안정적으로 저감하는 것이 목표였습니다. 이를 위해 DAS 환경 기술 전문가들이 최신 자동화 폐수 처리 시설을 설치했습니다.
지역 하수처리장 부담 완화 – MBBR 도입
지역 하수처리장의 부담을 줄이기 위해, 폐수 처리 시설은 혁신적인 오염물 분리 기술과 생물학적 분해 공정을 결합했습니다.
시설의 핵심은 COD 저감을 위한 이동층 생물막 반응기 (MBBR)이며, 기존 현장의 3단 Chamber 시스템과 대형 혼합·평형조를 통합했습니다. 나머지 장치들은 신규 건설된 홀에 설치되어 안정적이고 효율적인 처리를 지원합니다.
신뢰 기반 지능형 폐수 처리 공정
생산 폐수는 수집 라인을 통해 기존 3단 Chamber 시스템으로 유입되어 1, 2단에서 침전물과 지방을 제거합니다. 3단 Chamber에서 처리된 폐수는 신규 폐수 처리 시설 (WWTP)의 혼합·평형조로 이송됩니다.
생물학적 처리 단계의 과부하를 방지하기 위해, 폐수는 플로테이션 장치와 사전 배관 플록큘레이터 (flocculator) 를 통해 전처리됩니다. pH는 염산 또는 수산화나트륨으로 자동 조절되며, 폴리알루미늄 클로라이드로 유화물을 분해하고, 플록큘런트를 통해 하류 용존공기부상(DAF)에서 고형물을 효율적으로 제거합니다.
플로테이션 장치는 독립 제어반을 갖추고 있어 WWTP 제어 시스템과 연동되어 안정적인 운영을 지원합니다.
유동층 반응기 미생물 분해 공정
폐수는 유동층 반응기 (Fluidized Bed Reactor, FBR)로 유입되어, 미생물이 부착된 바이오필름과 활성 슬러지 (Activated Sludge Flocs)를 통해 유기물을 호기성으로 효율적으로 분해합니다. 산소는 중복 설계된 폭기 장치를 통해 공급되며, 공기 유입으로 반응기 내 캐리어가 자연스럽게 교반됩니다.
과잉 슬러지는 처리수와 함께 2차 침전지로 이동하여 중력으로 분리된 후, 편심 스크류 펌프를 통해 플로테이트 호퍼로 전달됩니다. 호퍼에서는 플로테이션에서 분리된 고형물도 함께 모이며, 플로테이션 슬러지 펌프로 하류의 슬러지 탈수 시스템으로 이송됩니다. 안정적 운전을 위해 펌프는 2대 설치되어 있으며, 호퍼 충전 상태에 따라 자동으로 제어됩니다.
플로테이션에서 이미 유기물 부하가 낮아진 맑은 물은 수조를 거쳐 생물학적 처리 단계로 들어갑니다. 유동층 반응기에서 미생물은 캐리어 표면의 바이오필름에서 성장하며, 폐수 내 산소, 암모니아성 질소, 정인산 (orthophosphate) 등 영양분을 필요로 합니다. 이러한 영양분은 수조 내 계량 장치를 통해 자동으로 공급되어 안정적이고 지속적인 유기물 분해를 보장합니다.
수요에 따른 폐수 흐름 최적화
슬러지 프레스 전단에서 플록큘런트 (flocculant)를 첨가하여 자유수를 효과적으로 분리하고, 스크류 프레스로 슬러지를 탈수합니다. 잔여 슬러지는 스크류 컨베이어를 통해 컨테이너로 이송되며, 배출수는 3단 Chamber 시스템으로 되돌아갑니다.
평상시 폐수는 중간 펌프를 통해 MBBR로 이동하지만, 필요 시 혼합·평형조로 재순환할 수 있어 유연한 운영이 가능합니다.
"코로나 상황 속에서 설비 구축에는 몇 가지 어려움이 있었지만, 전체적으로 플랜트 설치는 문제 없이 순조롭게 진행되었습니다. 시운전 시기에는 “세기의 한파”가 찾아오기도 했지만, 신속한 동결 방지 조치 덕분에 이 난관 역시 무사히 극복할 수 있었습니다."
거품 발생 문제 해결과 안정적 폐수 처리
화장품 제조 공정에서 세제 성분이 포함된 폐수는 거품 발생 위험이 있어, 이를 방지하기 위한 조치가 필요합니다. 먼저, 필요에 따라 생분해성 소포제를 첨가하며, MBBR 전단에는 거품 억제 장치를 설치하여 폐수를 펌프로 순환시키고, 특수 노즐 시스템을 통해 압력 분사함으로써 거품을 효과적으로 제거합니다.
새로운 설비는 증가하는 폐수량도 안정적으로 처리하며, COD < 1,500 기준을 안정적으로 달성합니다. 하루 유량은 기존 80㎥에서 120~140㎥까지 원활히 증가시켰으며, 향후 생산 확장에도 대응 가능합니다.
DAS Environmental Expert GmbH, Process Design의 Dr. Anita Haupt는 “전체 설비가 설계와 기능 면에서 매우 효율적이고, 향후 생산 확장에도 문제 없이 대응할 수 있도록 구현했다”고 강조합니다. 코로나 상황 속에서도 설치 과정은 원활하게 진행되었습니다.
폐수 처리에 관한 문의
화장품 산업의 안전한 폐수 처리를 위한 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
Chief Operating Officer Water Treatment
