중국 산업계의 환경 오염 물질 배출 감소 노력과 화공 및 야금 산업의 폐수 자원화 및 오염 제어 기술 개발 현황 doc_id PCY_201703230435032101_9

지난 2015년 12월 28일 중국은 베이징에서 “중국 전력산업 오염물질 배출 감소 연구 보고서(2015)”를 공식 발표하였다. 본 보고서 내용에 따르면, 중국의 전력산업은 비 화학 석유 에너지를 발전시키고 전력 공급 분야 석탄 소모를 감소시키고 온라인 손상 비율을 감소시키는 조치를 통해 이산화탄소 배출을 대폭 감소시키는 면에서 뚜렷한 효과를 본 것으로 나타났다. 지난 2005년도를 기준으로 2006년도부터 2014년 9년 간 중국은 누계로 60억 톤 규모에 달하는 이산화탄소 배출을 감소시킨 것으로 나타났다. 이번 “중국 전력산업 오염물질 배출 감소 연구 보고서(2015)”는 중국 전력기업 연합회와 미국 환경보호 협회가 공동으로 연속 8년 간 발표한 중국 전력산업 오염물질 배출 상황 관련 연구 보고서이다. 관련 통계 자료에 따르면, 지난 2014년 말까지 중국의 발전설비 총량과 발전 총량은 각각 13.7억 kW와 5.6만 억 kWh 규모에 달하여 전년 동기 대비 8.95%와 4.33% 성장한 것으로 나타났다. 화공, 특히 정밀 화공 산업의 폐수는 성분이 복잡하고 독성이 높기 때문에 처리가 제일 어려운 공업 폐수에 속하며 처리 원가도 매우 높기 때문에 지속가능한 발전 분야 난제로 되고 있다. 이에 대해 중국 내 전문가들은 “화공 폐수는 중국 ‘국가 13차 5개년(2016-2020년) 계획’ 실행 기간 공업 분야 물 오염에 대한 예방 관리 업무의 중점으로 될 것”이라고 강조하고 있다. 특히 화공 산업 배치는 중국의 환경 민감 구역, 중점 유역에 밀집하였기 때문에 화공 기업 폐수 통제 지표는 점점 더 많아지고 엄격해지고 있다. 화공 특히 정밀 화공 산업 폐수 수질은 매우 복잡한 동시에 변화가 많고 독성 유해 물질 종류가 다양하고 농도가 높다. 과거 폐수에 대해 대량 처리 방법을 이용하였는데 구체적으로 혼합 처리 방법에 속한다. 대량의 물로 폐수를 희석시킴으로써 COD 농도를 500mg/L 수준으로 감소시켜 생물 독성을 없애고 오수 처리공장에 배출하였다. 방직 염색, 화공 등 물 사용량이 비교적 큰 산업에 대해 중국 정부가 이미 제정한 항업 배출 표준에서는 기업이 사용하는 물 사용량에 대해 구체적으로 제한하고 있다. 장수(江蘇), 저장(浙江) 등 지역에서는 시범적으로 심각한 오염과 오수 배출량이 큰 기업에 대해 허가를 받은 후에 오수를 배출하는 제도를 실행하고 있다. 기업과 정부 각 급 관리 부문에서는 점점 더 심각해지고 있는 환경 보호 압력으로 “제로 배출”을 위한 노력을 강화하고 있다. 기존의 과정을 보면 대부분의 “제로 배출”은 기본적으로 전통적인 “막 방법을 이용한 농축+간단한 증발” 모델을 탈피하지 못하고 있으며 계통적으로 운행하는 안정성이 떨어지고 원가가 높다는 단점이 있다. 더욱 중요한 점은 “제로 배출” 관련 공법은 심각한 “후유증”이 존재하고 있는데, 높은 농도, 높은 염도의 폐수에 대해 증발 농축에 의존하면 최종적으로 생성되는 염분은 위험 폐기물에 속하기 때문에 전문적인 처리 작업이 필요하다. 이런 방법은 물 오염을 고체 폐기 오염화 시키고 있다. “제로 배출”은 어려움이 많지만 정밀 화공산업의 지속가능한 발전을 실현한다는 장기적인 차원에서 보면 폐수 자원화가 중요한 방향으로 되고 있다. 폐수 처리를 실행한 후 독성 물질을 자원화 하여 화공 폐수 관리를 위해 새로운 발전의 길을 개척해야 한다. 화공 폐수의 품질 분류를 더욱 정밀하게 분석해야 하며 COD 혹은 암모니아질소 등 단일한 지표만 중시하지 않고 COD, 염분, 물, 질소 4개 분야 균형을 실현해야 한다. 품질 분류와 동시에 물질 순환을 화공 생산 과정까지 연결시켜야 한다. 배출 전에 오수 관리 분류를 실행한다. 일부 폐수는 대량의 물을 이용하여 희석한 후에도 독성이 여전히 매우 큰 상황이다. 이런 폐수의 미량 물질의 존재는 생물화학 처리 공법에 큰 영향을 끼치고 있다. 일부 기업이 배출하는 폐수 중에는 0.3%의 브롬이 함유되어 있다. 수량이 많지 않기 때문에 많은 기업체들은 브롬 배출을 중시하지 않고 있지만 이런 물질은 폐수 처리에 심각한 영향을 끼치고 있다. 이런 상황에서는 원천적으로 분리하여 회수해야 한다. 브롬은 고부가가치 제품으로서 판매 가격이 높은 동시에 폐수 처리를 쉽게 실행될 수 있도록 한다. 폐수 처리 과정에서 염분 분류는 매우 중요하다. 화공 폐수 중에서 주요 물질은 황산염, 염화물과 질산염으로 분류되며 특히 황산염과 염화물이 핵심이다. 폐수 처리 과정에서 우선 생물화학 처리를 통해 폐수 COD를 뚜렷이 감소시키고 나노 필터 장치 혹은 고급 산화 공법을 통해 염화물을 분리해 내고 가성 소다 공장에 이용할 수 있는 재료로 개발할 수 있다. 3%의 염분을 함유한 폐수는 해수와 유사하며 해수 담수화 공법을 이용하여 공업 염분을 생성시키고 물은 회수 사용할 수 있다. 황산염에 대해 막 기술 발전을 이용하는 동시에 산과 알칼리로 개발하여 생산 과정에 응용할 수 있다. 현재 중국은 일부 우수 기술을 보유하고 있지만 완전한 분리를 실현하지 못하고 회수 가치가 크지 못하다. 현재 외국 선진 기술은 유기물과 염분을 완전히 분리할 수 있기 때문에, 이런 선진 기술을 도입하여 폐수 처리에 응용하게 되면 화공 폐수 자원화 순환을 실현할 수 있다고 중국 내 전문가들은 강조하였다. 최근, “국가 수질 전문 프로젝트(수질오염 통제 및 관리 과학기술 중대 전문 프로젝트)” 중의 “망간-아연 습식 방법으로 야금 산업 중금속 수질 오염 물질 과정의 배출 감소 세트 공법 플랫폼” 개발 연구팀은 전해 망간, 아연 업계에서 최초로 자체 오염 제어 등 8종의 핵심 단일 종목 기술을 개발하는데 성공하였으며 세계 최초로 “전해망간 업계 중금속 수질 오염 물질 과정 배출 감소 세트 공법 플랫폼”등을 구축하는데 성공하여 이슈가 되고 있다. 중국 전해망간 생산능력, 생산량은 세계의 98% 이상 수준을 차지하고 있으며 전해 아연 생산량은 연속 10년 간 세계 1위를 차지하고 있다. 전해망간, 아연 중금속 수질오염이 심각한 주요 원인은 생산 공정이 뒤떨어져 있고 설비가 낙후하기 때문이다. 중금속 오염 문제를 해결하기 위해 “국가 수질 전문 프로젝트”에 속하는 “하천 물 환경 종합 복원 기술 연구 및 종합 시범” 프로젝트는 “아연-망간 습식 방법으로 야금업계 중금속 수질 오염물질 과정 배출 감소 세트 공법 플랫폼” 개발 프로젝트를 특별히 선정하였다. 연구팀은 장기간의 지속적인 연구를 통해 전해망간, 아연 업계에서 최초로 8종의 전해 공장 전용 스마트 제조, 자체 오염제어 등 핵심 기술을 개발하는데 성공하였다. 또한 멀티 기능 매직 핸드, 전해조 출입구 정밀 위치 결정을 핵심으로 다양한 학과, 넓은 분야, 교차 영역의 다양한 모노머 통합 기술을 이용하여 10,000톤/연 전해아연 생산라인과 일체화된 시범 시스템을 통합적으로 구축하는데 성공하였다. 연구팀의 이번 연구개발 성과는 세계 최대 전해망간 기업체인 닝샤톈위안(寧夏天元) 등 기업에서 활용되고 있으며 오염을 감소시키고 효율을 높이며 노동자 건강을 보호하는 등 면에서 양호한 효과를 나타내고 있다. 연구팀은 이번 연구개발을 통해 최초로 습식 방법을 이용하여 야금 업계에서 황산염 스마트 식별 및 드라이 방식 제거 기술을 성공적으로 개발하였으며 황산염 결정체 회수 수준을 98% 이상 수준에 도달시켰다. 동시에 원 위치 “브러쉬 컬렉션(brush collection)” 기술을 개발하여 전해망간, 전해 아연 전해조 출구 음극판 액적이탈(Liquid entrainment) 감소 수준을 각각 75%와 80% 이상 수준에 도달시켰다.