1. 들어가며
우리가 일상생활에서 사용하는 물은 사용 후 하수 또는 폐수의 형태로 배출된다.
가정에서 발생하는 생활하수뿐만 아니라 산업단지의 각종 생산시설에서 배출되는 산업폐수 역시 다양한 처리과정을
거쳐야만 하천이나 공공수역으로 안전하게 방류될 수 있다.
하지만 처리시설로 유입되는 물은 단순히 오염물질만 포함하고 있는 것이 아니다.
비닐, 플라스틱, 천 조각, 나무, 금속류, 종이류, 음식물 찌꺼기 등 다양한 협잡물이 함께 유입된다.
이러한 협잡물은 처리시설 내 각종 기계설비의 고장을 유발하고 처리효율을 저하시킬 수 있다.
특히 공공폐수처리시설의 경우 다양한 업종의 공장에서 폐수가 유입되므로 협잡물의 종류와 양이 매우 다양하다.
따라서 유입 초기 단계에서 협잡물을 제거하는 것은 시설 전체의 안정적인 운영을 위해 반드시 필요하다.
이때 가장 먼저 설치되는 설비가 바로 스크린(Screen)이다.
스크린은 전처리공정의 첫 번째 관문으로서 협잡물을 제거하고 후속 공정을 보호하는 매우 중요한 역할을 수행한다.
2. 스크린이란 무엇인가
스크린은 폐수 또는 하수에 포함된 협잡물을 물리적으로 걸러내는 장치이다.
쉽게 말하면 집에서 사용하는 체나 거름망과 비슷한 역할을 한다. 물은 통과시키고 일정 크기 이상의 물질은 걸러내어 제거한다.
환경공학적으로 스크린은 다음과 같이 정의할 수 있다.
하수 및 폐수에 포함된 부유성 또는 부상성 협잡물을 물리적으로 차단하여 제거하는 전처리 설비
스크린은 처리시설의 가장 앞단에 설치된다.
그 이유는 유입되는 협잡물을 가능한 한 빨리 제거하여 후속 설비를 보호하기 위해서이다.
일반적인 처리공정은 다음과 같은 순서로 구성된다.
유입수 → 스크린 → 침사지 → 유량조정조 → 침전지 → 생물학적 처리시설 → 방류
즉 스크린은 처리시설의 첫 번째 방어선이라고 할 수 있다.
3. 스크린이 필요한 이유
스크린이 필요한 가장 큰 이유는 협잡물이 각종 설비에 심각한 영향을 미치기 때문이다.
만약 협잡물을 제거하지 않는다면 펌프 임펠러에 비닐이 감기거나 배관이 막히고,
침사지나 폭기조 내부에 협잡물이 축적될 수 있다.
실제 현장에서는 물티슈, 비닐, 장갑, 천 조각 등이 펌프에 감겨 긴급정비를 실시하는 사례가 자주 발생한다.
스크린이 없는 경우 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
- 펌프 고장 증가
- 배관 막힘 발생
- 침사지 기능 저하
- 폭기조 운영 장애
- 탈수설비 손상
- 유지관리 비용 증가
- 처리효율 저하
따라서 스크린은 단순한 거름망이 아니라 전체 처리공정을 보호하는 핵심 설비라고 볼 수 있다.
4. 스크린의 기본 작동 원리
스크린의 원리는 매우 단순하다.
스크린 바(Bar) 사이에 일정한 간격을 두고 설치하여 그보다 큰 물질은 걸러내고 작은 물질은 통과시키는 방식이다.
예를 들어 스크린 간격이 20mm라면 20mm보다 큰 물질은 걸리고 작은 물질은 통과하게 된다.
폐수가 스크린을 통과하면서 협잡물은 전면에 축적된다. 이후 레이크(Rake) 또는 체인장치가 협잡물을 긁어올려 제거하게 된다.
최근에는 자동스크린이 보편화되어 협잡물 축적량이나 수위차에 따라 자동으로 운전되도록 설계되고 있다.
5. 스크린에서 제거되는 협잡물의 종류
스크린에서 제거되는 협잡물은 매우 다양하다. 생활하수에서는 다음과 같은 물질이 유입된다.
- 비닐봉지
- 물티슈
- 종이류
- 플라스틱
- 음식물 찌꺼기
- 천 조각
산업폐수에서는 다음과 같은 물질이 유입된다.
- 플라스틱 사출 부산물
- 섬유 찌꺼기
- 포장재
- 절삭칩
- 고무류
- 금속조각
우천 시에는 자연계 협잡물도 함께 유입된다.
- 나뭇가지
- 낙엽
- 잡초
- 토사 혼합물
최근에는 물에 녹지 않는 물티슈와 플라스틱 제품의 사용 증가로 인해 스크린의 중요성이 더욱 커지고 있다.
6. 스크린의 주요 기능
스크린은 단순히 협잡물을 제거하는 것 이상의 역할을 수행한다.
첫째, 협잡물 제거 기능이다.
유입 폐수에 포함된 다양한 부유물을 제거하여 후속 공정의 부담을 줄여준다.
둘째, 펌프 보호 기능이다.
펌프에 협잡물이 유입될 경우 임펠러 손상이나 과부하가 발생할 수 있는데 이를 예방한다.
셋째, 배관 보호 기능이다.
배관 내부 막힘을 방지하여 안정적인 유량을 유지할 수 있다.
넷째, 후속 공정 보호 기능이다.
침사지와 침전지, 폭기조 등 후속 설비에 협잡물이 유입되는 것을 방지한다.
다섯째, 유지관리 비용 절감 기능이다.
설비 고장을 줄여 수리비와 교체비용을 절감할 수 있다.
7. 스크린의 종류와 특징
스크린은 간격과 구조에 따라 여러 종류로 구분된다.
조목 스크린(Coarse Screen)
25~100mm 정도의 간격을 가진다.
큰 협잡물을 제거하는 용도로 사용된다.
세목 스크린(Fine Screen)
1~25mm 정도의 간격을 가진다.
조목 스크린을 통과한 작은 협잡물을 제거한다.
미세 스크린(Micro Screen)
1mm 이하의 매우 작은 간격을 가진다.
고도처리시설에서 사용된다.
최근에는 자동 세척 기능과 협잡물 압축 기능이 포함된 고성능 스크린도 많이 적용되고 있다.
8. 스크린 설비의 구조와 구성요소
스크린은 여러 구성요소가 결합되어 작동한다.
스크린 바
협잡물을 걸러내는 핵심 부분이다.
레이크
걸린 협잡물을 긁어올리는 장치이다.
체인
레이크를 이동시키는 역할을 수행한다.
감속기
모터의 회전속도를 조절한다.
모터
스크린 구동을 위한 동력을 제공한다.
컨베이어
제거된 협잡물을 이송한다.
협잡물 수거함
제거된 협잡물을 임시 보관한다.
이들 장치는 서로 유기적으로 연결되어 스크린이 정상적으로 작동하도록 한다.
9. 공공폐수처리시설에서 스크린의 중요성
공공폐수처리시설은 일반 하수처리시설보다 협잡물 종류가 다양하다.
산업단지에는 금속업체, 식품업체, 화학업체, 플라스틱업체 등 다양한 업종이 존재하기 때문이다.
따라서 예상하지 못한 협잡물이 유입될 가능성이 높다.
스크린이 제대로 작동하지 않을 경우 후속 설비 손상 위험도 증가한다.
특히 산업단지 공공폐수처리시설에서는 설비 규모가 크고 유지관리 비용도 높기 때문에 스크린의 역할이 더욱 중요하다.
10. 스크린 운영 및 유지관리 방법
스크린의 성능을 유지하기 위해서는 정기적인 점검이 필요하다.
일일점검
- 협잡물 제거 상태 확인
- 이상 소음 확인
- 수위차 확인
주간점검
- 체인 장력 확인
- 레이크 상태 확인
- 윤활상태 점검
월간점검
- 모터 점검
- 감속기 점검
- 전기설비 점검
정기정비
- 마모부품 교체
- 부식부위 보수
- 전체 성능 점검
예방정비를 실시하면 갑작스러운 고장을 예방할 수 있다.
11. 스크린 운영 중 발생하는 문제와 개선방안
가장 흔한 문제는 스크린 막힘 현상이다.
협잡물이 과도하게 쌓이면 수위가 상승하고 유입장애가 발생할 수 있다.
또한 체인 파손이나 레이크 마모도 자주 발생하는 문제이다.
이를 예방하기 위해서는 정기적인 청소와 점검이 필요하다.
부식 문제도 중요하다.
폐수는 부식성이 강한 환경이므로 스테인리스 재질을 사용하거나 방청처리를 실시해야 한다.
최근에는 수위센서와 자동제어 시스템을 이용하여 막힘을 사전에 감지하는 기술도 적용되고 있다.