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KR20170023237A - 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템 및 이를 이용한 방법. - Google Patents

하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템 및 이를 이용한 방법. Download PDF

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KR20170023237A
KR20170023237A KR1020150116618A KR20150116618A KR20170023237A KR 20170023237 A KR20170023237 A KR 20170023237A KR 1020150116618 A KR1020150116618 A KR 1020150116618A KR 20150116618 A KR20150116618 A KR 20150116618A KR 20170023237 A KR20170023237 A KR 20170023237A
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KR
South Korea
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solution
water
sewage
forward osmosis
induction
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020150116618A
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English (en)
Inventor
이호원
김승건
현명택
Original Assignee
제주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제주대학교 산학협력단 filed Critical 제주대학교 산학협력단
Priority to KR1020150116618A priority Critical patent/KR20170023237A/ko
Publication of KR20170023237A publication Critical patent/KR20170023237A/ko
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Abstract

본 발명은 하수처리장의 침사지를 거쳐 유입되는 유입수를 1차적으로 침전 처리하는 1차 침전지의 앞단 또는 후단에 연결설치되어, 정삼투 막에 의해 공급용액 이동구간 및 유도용액 이동구간으로 구분되는 정삼투 모듈; 상기 정삼투 모듈의 제1말단에 연결설치되어 공급용액을 공급하는 제1공급관과 상기 공급용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈의 제2말단에 연결설치된 제1배출관; 상기 정삼투 모듈의 제3말단에 연결설치되어, 유도용액을 공급하는 제2공급관과 상기 유도용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈의 제4말단에 연결설치된 제2배출관; 을 포함하며, 상기 유도용액 이동구간을 통과하여 희석된 유도용액은 재이용수로 사용가능 한 것을 특징으로 하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템을 제공한다.

Description

하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템 및 이를 이용한 방법. {System for producing reusable water and concentrated sewage from waste water and method using the same}
본 발명은 비료 조성물을 유도용액으로 하는 정삼투식 담수화 시스템을 이용하여 하수로부터 처리수량이 감소된 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.
세계 수자원 수요량의 2/3 정도는 농업용수로 사용되고 있고, 하수 재이용분야에서도 농업용수로의 재이용이 가장 중요한 부분을 차지하며, 많은 나라에서 생활하수를 처리하여 관개용수로 재이용하려는 노력을 하고 있다. 최근 하수처리수의 농업용수로의 재이용 보고 사례만 67개국에 이르는 것으로 알려져있다.
하수처리수의 농업용수 재이용 타당성에 대한 실증적 실험결과 하수처리수를 관개용수로 재이용할 경우, 수확량의 20% 내외의 증수효과와 함께 유기물질의 제거율이 60%에 달하는 등 수질개선효과에도 뚜렷한 성과를 보이는 것으로 나타났다.
그러나, 하수처리수의 염화물 함량이 높아 직접 농업용수로 사용하기 어려워 농업용수로의 재이용율이 낮으며 이러한 하수처리수의 염화물을 제거하기 위해서 현재 사용되고 있는 방법은, 도 1 (A)에 나타낸 역삼투 공정(RO ; Reverse Osmosis)이다. 그러나 역삼투 공정은 삼투압이 크게 발생 되므로 상당한 고압이 필요하다. 이로 인해 역삼투 공정을 이용한 하수처리 재이용은 설치비와 운전비용이 많이 소요되어 현실적으로 적용에 어려움이 많다.
이에 반해, 도 1 (B)에 나타낸, 정삼투 공정(FO ; Forward Osmosis)은 막을 사이에 두고 공급용액과 유도용액 간의 삼투압차를 이용하여 담수(재이용수)를 생산하는 기술로서, 고압이 불필요하여 에너지 비용과 막오염이 크게 절감되어 앞으로 역삼투 공정을 대체할 수 있는 신기술로 판단되고 있다.
현재 대부분의 정삼투 기술은 원수(해수 또는 기수)로부터 담수를 생산하여 물부족을 해결할 수 있는 대안으로 많은 연구가 진행되고 있으며, 하수를 정삼투 기술을 이용하여 처리하고자 하는 연구는 초기 단계에 있다.
한국 등록특허공보 10-1286044호에 나타난 바와 같이, 정삼투 기술의 실질적인 적용에서의 가장 큰 문제는 생산수를 계속적으로 생산하기 위해서 희석된 유도용액으로부터 유도용질을 분리하는 추가 공정이 필요하다는 것이다.
또한, 우리나라의 경우 강우가 집중적으로 발생하는 특성을 가지고 있어, 강우 시 하수유입량이 시설용량을 초과하여 유입될 경우, 용량을 초과한 하수처리장 월류수가 하수와 혼입되어 1차 침전조에서 월류되어 하천으로 방류되고 있는 실정이다. 게다가, 2차 침전지의 수면적 및 고형물부하가 증가함에 따라 침전 슬러지 부상 등의 문제가 발생될 수 있어, 이를 위한 대책으로 저류조를 설치하여 일시적으로 발생되는 하수처리장 월류수를 저류하였다가 나중에 처리할 수 있는 방안을 고려하고 있으나 월류수의 양이 많아서 저류조의 용량이 커지고 이를 설치하기 위한 부지, 공사비 등의 부담이 발생하는 문제점이 있다.
KR 등록 1286044 (2013.07.09)
상기 서술한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 하수를 농축하여 하수의 처리수량을 감소시킬 수 있고, 희석된 유도용액으로부터 유도용질을 분리하는 추가 공정 없이 재이용수를 생산하고, 이 때 생산된 재이용수는 별도의 분리공정 없이 액비 또는 적하시비 (fertigation, 적하식 관수(灌水) 장치의 물에 비료를 섞어 공급)로 사용이 가능하므로 역삼투 공정에 비해 에너지 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 친환경 공정으로 토양 및 지하수를 보호할 수 있는 하수로부터 재이용수를 생산하는 시스템 및 이를 이용한 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 혼합비료 조성을 바탕으로 하수로부터 재이용수 생산에서 사용 가능한 유도물질을 제조하여 이를 유도용액으로 사용하고자 한다.
본 발명은 하수처리장의 침사지를 거쳐 유입되는 유입수를 1차적으로 침전 처리하는 1차 침전지의 앞 단 또는 후 단에 연결설치되어, 정삼투 막에 의해 공급용액 이동구간 및 유도용액 이동구간으로 구분되는 정삼투 모듈; 상기 정삼투 모듈의 제1말단에 연결설치되어 공급용액을 공급하는 제1공급관과 상기 공급용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈의 제2말단에 연결설치된 제1배출관; 상기 정삼투 모듈의 제3말단에 연결설치되어, 유도용액을 공급하는 제2공급관과 상기 유도용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈의 제4말단에 연결설치된 제2배출관; 을 포함하며, 상기 유도용액 이동구간을 통과하여 희석된 유도용액은 재이용수로 사용가능 한 것을 특징으로 하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템을 제공한다.
본 발명은 상기 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템을 이용하여, (a) 상기 공급용액과 유도용액을 향류로 공급하는 단계; (b) 상기 공급된 공급용액과 유도용액은 농도차에 의해 상기 공급용액에 포함된 담수가 정삼투압 현상에 의해 상기 정삼투 막을 통과하여 유도용액 이동구간으로 이동하는 단계; 및 (c) 상기 이동된 담수가 제외되어 농축된 공급용액은 다음 단계의 처리조로 이동하는 단계를 포함하며, 상기 이동된 담수가 포함되어 희석된 유도용액은 재이용수로 이용하는 단계;를 포함하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템은 하수를 농축시켜 처리수량을 감소시키며, 혼합비료를 유도용액으로 사용함으로써, 생산된 재이용수는 별도의 분리공정이 필요없이 액비 또는 적하시비로 사용 가능하므로 에너지비용을 절감할 수 있으며, 친환경 공정으로 토양 및 지하수를 보호할 수 있다.
도 1은 종래의 역삼투 공정과 정삼투 공정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 종래의 정삼투 공정과 본 발명에 따른 정삼투 공정을 나타낸 공정도이다.
도 3은 통상적인 하수처리 계통도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하수로부터 재이용수를 생산하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수로부터 재이용수를 생산하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 유도용액의 종류별 농도변화에 따른 삼투압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 유도용액의 종류별 삼투압을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 유도용액 중 혼합비료에 대한 개별 성분, 개별성분의 합 및 혼합비료의 삼투압을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 유도용액 중 혼합비료의 농도 변화에 따른 개별 성분 삼투압 합과 혼합비료 삼투압의 비교를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 유도용액의 종류별 pH를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 공급용액이 FS-1일 때의 유도용액 별 수투과선속 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 공급용액이 FS-2일 때의 유도용액 별 수투과선속 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 공급용액이 FS-3일 때의 유도용액 별 수투과선속 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예의 공급용액이 FS-2, FS-3일 때의 유도용액 별 수투과선속의 변화를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예의 유도용액에 따른 공급용액 별 평균 수투과선속을 나타낸 그래프이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예의 공급용액에 따른 유도용액 별 평균 수투과선속을 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예의 공급용액 FS-1에 따른 농축인자의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예의 공급용액 FS-2에 따른 농축인자의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예의 공급용액 FS-3에 따른 농축인자의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예의 공급용액 별 농축인자의 변화를 나타낸 그래프 이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예의 유도용액 별 농축인자의 변화를 나타낸 그래프 이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 상기 도면의 간단한 설명에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 21과 실시예를 통해 본 발명인 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템 및 이를 이용한 방법을 상세히 설명한다.
본 발명은 혼합비료를 유도용액으로 하는 정삼투 공정을 이용하여 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하기 위한 시스템에 관한 것이다.
여기서, 재이용수라 함은 통상적으로, 하수처리시설에서 처리된 처리수를 의미한다. 재이용수는 장내용수와 장외용수로 구분할 수 있으며, 장내용수로는 세척수, 냉각수, 청소수, 식수대, 희석용수, 장내중수도 및 장내 기타용수 등이 있으며, 장외용수로는 공업용수, 농업용수, 하천유지용수, 장외 기타용수 및 장외 중수도 등이 포함된다.
이에 더하여, 정삼투(forward osmosis, FO) 공정이라 함은 용질은 통과할 수 없는 반투막을 두고 한쪽에 공급용액 용질의 농도보다 더 높은 농도의 용질을 녹여서 공급용액보다 더 높은 삼투압을 유도함으로써 자발적으로 공급용액 중 담수화된 물을 반투막을 통해 유도용액 쪽으로 얻는 방법을 의미하며, 도 2 (B)에는 공급용액으로부터 정삼투 막을 이용하여 공급용액 중 담수를 유도용액 쪽으로 이끌어 내는 과정을 나타낸 공정도가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템은 하수처리장의 침사지를 거쳐 유입되는 유입수를 1차적으로 침전 처리하는 1차침전지(10)의 앞 단(11) 또는 후 단(12)에 연결설치되어, 정삼투 막(110)에 의해 공급용액 이동구간(120) 및 유도용액 이동구간(130)으로 구분되는 정삼투 모듈(100); 상기 정삼투 모듈(100)의 제1말단(101)에 연결설치되어 공급용액을 공급하는 제1공급관(210)과 상기 공급용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈(100)의 제2말단(102)에 연결설치된 제1배출관(220); 상기 정삼투 모듈(100)의 제3말단(103)에 연결설치되어, 유도용액을 공급하는 제2공급관(310)과 상기 유도용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈(100)의 제4말단(104)에 연결설치된 제2배출관(320); 을 포함하며, 상기 유도용액 이동구간(130)을 통과하여 희석된 유도용액은 재이용수로 사용가능 한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 정삼투 모듈(100)은 그 내부가 상기 정삼투 막(110)을 사이에 두고 상기 제1공급관(210)을 통해 공급되는 공급용액이 상기 정삼투 모듈(100)로 공급될 수 있도록 공급용액 채널이 형성되어 있으며, 상기 제2공급관(310)을 통해 공급되는 유도용액이 상기 정삼투 모듈(100)로 공급될 수 있도록 유동용액 채널이 형성되어 있다.
보다 구체적으로, 공급용액의 공급과 유동용액의 공급을 통해서 상기 정삼투 모듈(100)에서 정삼투 공정이 진행되며, 상기 제1공급관(210)을 통해서 공급용액이 상기 정삼투 모듈(100)로 유입됨과 동시에 상기 제2공급관(310)을 통해서 유도용액이 상기 정삼투 모듈(100)로 유입된다. 그에 따라 상기 정삼투 막(110)을 구비한 정삼투 모듈(100)에서는 정삼투 작용이 일어나게 된다.
여기서, 상기 정삼투 막(110) 공정에서는 일정 농도의 유도용액이 지속적으로 공급 되어야 한다.
또한, 상기 정삼투 모듈(100)에 구비된 정삼투 막(110)은 선택적 투과성질을 가지고 있는 삼투막을 구비하고 있다. 구체적으로 삼투막이라 함은 반투막이라고도 불리며 표면에 아주 미세한 구멍이 촘촘히 균일하게 형성되어 있어, 용매만을 통과시키는 성질을 가지고 있는 막을 의미한다.
여기서, 상기 정삼투 막(110)은 셀루로오스 트리아세테이트(CTA), 씬필름컴포지트 폴리아마이드(TFC) 등으로 구성될 수 있다.
이에 더하여, 상기 공급용액은 상기 1차침전지(10)의 유입수 또는 유출수 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 1차침전지(10)의 앞 단(11)에 상기 정삼투 모듈(100)이 연결설치 될 경우, 상기 공급용액은 상기 1차침전지(10)로 들어가는 유입수를 이용할 수 있고, 상기 1차침전지(10)의 후 단(12)에 상기 정삼투 모듈(100)이 연결설치 될 경우, 상기 공급용액은 상기 1차침전지(10)에서 배출되는 유출수를 이용할 수 있다.
또한, 상기 유도용액은 용질로서, NH4NO3, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, NH4HCO3, (NH4)2SO4, Ca(NO3)2, K2S2O3, KCl,　KHCO3, KNO3,　NH4Cl로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 용질을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기의 유도용액 용질은 비료 조성물을 포함하고 있으며, 더욱 바람직하게는 NH4NO3, KCl, (NH4)2HPO4 및 이를 혼합하여 만든 혼합비료(Blend)를 제조하여 유도용액으로 사용할 수 있다.
여기서, 상기 혼합비료(Blend)는 NH4NO3, (NH4)2HPO4 및 KCl 을 각각 이용하여 질소(N):인(P2O5):칼륨(K2O)의 중량비(w/w%)가 21: 15~18: 15~18인 것을 특징으로 하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 NH4NO3, (NH4)2HPO4 및 KCl은 질소(N):인(P):칼륨(K)의 중량비(w/w%)가 21:6~8:13~15인 것을 특징으로 한다.
일 예로, 이는 제주도에서 주로 사용되는 혼합비료 조성을 바탕으로, 하수로부터 재이용수를 생산하는 시스템에서 사용 가능한 혼합비료를 제조하여 유도용액으로 사용할 수 있다. 제주지역에서 가장 많이 사용되는 비료 조성은 질소(N):인(P2O5):칼륨(K2O)의 비가 21:17:17(w/w%)인 혼합비료이다
상기 질소(N), 인(P2O5), 칼륨(K2O)이라 함은 작물의 생육에 필요한 여러가지 필수원소 중에서 작물이 비교적 다량으로 요구하고 토양 중에 부족되기 쉬운 영양소로 비료의 3대 요소를 의미한다. 특히 본 발명에서는 유도용액으로 NH4NO3, (NH4)2HPO4 및 KCl을 사용함으로써, 질소, 인, 칼륨의 비율을 독립적으로 조절할 수 있다. 일 예로, NH4NO3, (NH4)2HPO4 및 KCl을 적정 비율로 혼합하여 질소(N), 인(P2O5), 칼륨(K2O)의 비가 중량비(w/w%)로 21:17:17이 되도록 제조한 혼합비료(N:P:K = 21.0:7.4:14.1)를 유도용액으로 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 본 발명의 유도용액 용질의 농도는 상기 공급용액의 농도보다 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급관(210), 제2공급관(310), 제1배출관(220), 제2배출관(320)은 각각 적어도 하나의 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 도 3에 나타낸 바와 같이, 통상적인 하수처리 계통도에서 유입된 하수가 침사지를 거쳐 1차침전지(10)로 들어가는 유입수를 이용하도록 상기 정삼투 모듈(100)이 상기 1차침전지(100) 앞 단(11)에 설치될 경우, 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 제1공급관(210)은 침사지와 연결설치 되어 상기 침사지로부터 배출되는 하수(1차침전지의 유입수)를 공급받아 이를 공급용액으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1배출관(220)은 상기 1차침전지(10)와 연결설치되어 공급용액을 상기 1차침전지(10)로 배출하여 상기 1차침전지(10)를 거쳐, 남은 후 단 처리가 진행될 수 있다.
여기서, 상기 1차침전조(10) 앞 단(11)에 설치되는 상기 정삼투 모듈(100)은 상기 유도용액을 공급해주는 유도용액 공급조(300)를 더 포함하여 연결설치 될 수 있으며, 상기 유도용액 공급조(300)는 상기 제2공급관(310)과 연결설치 된다.
상기 유도용액 공급조(300)로부터 공급된 유도용액은 상기 정삼투 모듈의 유도용액 이동구간(130)을 경유하여 상기 제2배출관(320)을 통해 배출되어 재이용수로 사용할 수 있다.
이에 더하여, 상기 정삼투 모듈(100)이 상기 1차침전지(100) 후 단(12)에 설치될 경우, 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 제1공급관(210)은 상기 1차침전지와 연결설치 되어 상기 1차침전지로부터 배출되는 하수(1차침전지의 유출수)를 공급받아 이를 공급용액으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1배출관(220)은 상기 1차침전지(10) 후 단에 구비된 생물반응조와 연결설치되어 공급용액을 상기 생물반응조로 배출하여 처리 할 수 있다.
여기서, 상기 1차침전지(10) 후 단(12)에 설치되는 상기 정삼투 모듈(100)은 상기 유도용액을 공급해주는 유도용액 공급조(300)를 더 포함하여 연결설치 될 수 있으며, 상기 유도용액 공급조(300)는 상기 제2공급관(310)과 연결설치 된다.
상기 유도용액 공급조(300)로부터 공급된 유도용액은 상기 정삼투 모듈의 유도용액 이동구간(130)을 경유하여 상기 제2배출관(320)을 통해 배출되어 재이용수로 사용할 수 있다.
이때, 상기 1차침전지(10) 앞 단(11) 또는 후 단(12)에 설치되는 상기 정삼투 모듈(100)에서 상기 제2배출관(320)을 통과하는 상기 유도용액은 희석된 유도용액으로써, 비료성분을 함유하고 있어 별도의 분리 공정 없이 액비 또는 적하시비 (fertigation, 적하식 관수(灌水) 장치의 물에 비료를 섞어 공급)로, 즉 물에 희석하여 사용이 가능하여 일반적인 정삼투 공정에서 희석된 유도용액 분리를 위한 추가 공정이 필요 없을 뿐만 아니라, 역삼투 공정에 비해 에너지 비용을 줄일 수 있으며, 친환경 공정으로 토양 및 지하수를 보호 할 수 있다.
특히, 본 발명에서 공급용액을 공급하는 제1공급관(210)과 유도용액을 공급하는 제2공급관(310)은 상기 정삼투 모듈(100) 양 말단에 서로 대각선 방향에 위치하도록 설치되어, 공급용액과 유도용액이 향류로 흐르게 할 수 있다.
여기서, 향류라 함은 2개의 유체 사이에서 열의 이동이나 물질의 이동이 있는 경우, 2개의 유체가 흐르는 방향이 반대인 경우를 의미한다. 특히, 본 발명에서 공급용액과 유도용액이 향류로 흐르게 함은 병류로 흐르게 하는 것에 비하여 삼투압차를 크게 함으로써 병류보다 높은 효율이 있어, 공급용액과 유도용액이 향류로 흐르게 설치할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템에서는 다음과 같은 공정이 진행된다.
본 발명의 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 방법은 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템을 이용하여, (a) 상기 공급용액과 유도용액을 향류로 공급하는 단계; (b) 상기 공급된 공급용액과 유도용액은 농도차에 의해 상기 공급용액에 포함된 담수가 정삼투압 현상에 의해 상기 정삼투 막을 통과하여 유도용액 이동구간으로 이동하는 단계; 및 (c) 상기 이동된 담수가 제외되어 농축된 공급용액은 다음 단계의 처리조로 이동하는 단계를 포함하며, 상기 이동된 담수가 포함되어 희석된 유도용액은 재이용수로 이용하는 단계; 를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 1차침전지(10)의 앞 단(11) 또는 후 단(12)으로부터 공급되는 공급용액의 공급과 유동용액을 향류로 공급하면 상기 정삼투 모듈(100)에서 정삼투 공정이 진행된다.
이때, 제1공급관(210)을 통해서 공급된 공급용액은 공급용액 이동구간(120)을 통과하는 동시에 제2공급관(310)을 통해서 공급된 유도용액은 유도용액 이동구간(130)을 통과하며, 그에 따라 정삼투 막(110)을 구비한 정삼투 모듈(100)에서는 정삼투 작용이 일어나게 된다.
특히 정삼투 막(110) 공정에서는 일정 농도의 유도용액이 지속적으로 공급되어야 한다.
이러한 정삼투 작용에 의한 정삼투 공정이 진행되면서, 정삼투 막(110)을 통과하지 못한 염 등의 용질에 의해 하수가 농축되어 생산되고 제1배출관(220)을 통해 다음 단계의 처리조로 유입된다. 이때, 하수가 농축되어 하수의 처리수량이 감소되는 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 공급용액이 상기 정삼투 모듈(100)을 통과하여 상기 제1배출관(220)을 통해 다음 단계의 처리조로 이동하며 하수가 농축되어 하수의 처리수량이 감소될 때, 공급용액(하수)의 농축인자와 부피감소율(volume reduction ratio, VRR)은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, fc 는 공급용액의 농축인자, Vo 는 공급용액의 초기 부피, Vt는 t시간 후의 공급용액의 부피를 나타낸다.
따라서, 농축인자의 값이 커질수록 부피감소율이 커지므로, 하수의 처리수량이 감소한다.
한편, 정삼투 막(110)을 통과한 하수 중 담수는 유도용액과 함께 섞이게 되어 희석된 유도용액이 만들어지고, 이러한 유도용액 혼합액은 제2배출관(320)을 통해 정삼투 모듈(100)로부터 배출되어 재이용수로 사용 가능하다. 특히, 희석된 유도용액은 액체비료로 사용될 수 있다.
여기서, 상기 정삼투 모듈(100)이 상기 1차침전지(10) 앞 단(11)에 설치된 경우, 상기 공급용액은 일 예로, 상기 1차침전지(10)의 유입수를 20~40분간 정치한 상등액을 이용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30분간 정치한 상등액을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 정삼투 모듈(100)이 상기 1차침전지(10) 후 단(11)에 설치된 경우, 상기 공급용액은 일 예로, 상기 1차침전지(10)의 유출수를 20~40분간 정치한 상등액을 이용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30분간 정치한 상등액을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 더하여, 상기 1차침전지(10)의 유출수를 0.5~2 ㎛ 카트리지 필터를 통과한 여과액을 이용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 카트리지 필터를 통과한 여과액을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
본 발명에 이용된, 비료를 유도용액으로 사용한 정삼투 공정 시스템을 구현하기 위하여 실시예를 실시하였다.
본 발명의 시스템을 구현하기 위해 정삼투 모듈을 준비하였다. 이때, 정삼투 모듈은 정삼투 막을 사이에 두고 공급용액(feed solution, FS)과 유도용액(draw solution, DS)이 110mm(L) x 36mm(W) x 3mm(D)인 정삼투 모듈의 채널로 각각 흐르도록 준비하였다.
상기 FO 막은 활성층(activated layer)이 위로, 공극층(porous layer)이 밑으로 향하도록 설치하여, 상기 공급용액은 정삼투 막의 윗면에 흐르게 하였고, 유도용액은 정삼투 막의 밑면으로 흐르게 하였다.
본 발명의 실시예에서 사용된 정삼투 막은 HTI사에서 제조한 cellulose triacetate(CTA) 재질의 평막(OsMemTM CTA-ES)으로써 막면적은 3,960 mm2 이다. 표 1에는 본 실시예에서 사용된 막의 특성을 나타내었다.
Membrane type CTA(cellulose triacetate) with embedded polyerster screen support
Maximum operating temperature 71℃
Maximum transmembrane pressure 70 kPa
pH range 3 to 8
Maximum chlorine 2 ppm
Cleaning guideline Use only cleaning chemicals approved for CA/CTA RO membranes
또한, 공급용액은 다이어프램 펌프(DWP-62163A, Moterbank, KOREA)를 이용하고, 유도용액은 기어펌프(WT3000-1JA, Baoding Longer Precision Pump Co., Ltd, China)를 이용하여 정삼투 모듈에 공급하였다. 상기 정삼투 모듈의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 항온조(M20, LAUDA, Germany)를 이용하였으며, 운전 온도는 25 ± 1 ℃ 로 일정하게 유지하였다.
이에 더하여, 상기 시스템 운전은 PE 재질의 공급용액 탱크 및 유도용액 탱크에 공급용액 및 유도용액을 각각 2L씩 채우고 펌프를 사용하여 각각 정삼투 모듈로 공급하였다. 공급용액과 유도용액은 모두 500ml/min의 일정한 유량으로 향류로 흐르도록 하고, 정삼투 모듈을 통과한 용액은 각각 공급용액 및 유도용액 탱크로 순환되도록 하였다. 표 2에 본 실시예의 운전조건을 나타내었다.
Membrane material CTA(cellulose triacetate)
Membrane area 3,960 mm2
Flow rate of FS and DS 500mL/min
Temperature 25 ± 1 ℃
Initial volume of FS and DS 2L
Flow direction of FS and DS Counter current
Operation time 24hr
본 실시예에서는 공급용액과 유도용액을 준비하였다. 사용된 공급용액은 제주하수처리장 1차 침전지의 유입수를 30분간 정치한 후 상등액(이하 FS-1), 1차 침전지의 유출수를 30분간 정치한 후 상등액(이하 FS-2), 1차 침전지 유출수를 1㎛ 카트리지 필터를 통과한 여과액(이하 FS-3)을 사용하였다.
유도용액은 NH4NO3, (NH4)2HPO4, KCl 및 혼합비료(Blend)를 사용하였다. 여기서 혼합비료는 제주지역에서 가장 많이 사용되고 있는 복합비료(21-17-17)와 같은 비율로, NH4NO3, (NH4)2HPO4 및 KCl를 각각 사용하여 질소(N):인(P2O5):칼륨(K2O)의 중량비(w/w%)를 21:17:17이 되도록 하여 제조하였다.
유도용액은 단일비료 또는 혼합비료를 탈이온수에 녹여서 제조하였으며, 유도용액의 농도는 2mol/L H2O로 농도를 일정하게 하였다. 본 실시예에서 사용한 NH4NO3, (NH4)2HPO4 및 KCl은 모두 순도 99% 이상의 시약(Samchun co. Korea)을 사용하였다.
정삼투 공정에서 가장 중요한 인자는 유도용액과 공급용액의 삼투압차이다. 즉, 공급용액과 유도용액 사이의 삼투압차가 클수록 수투과선속은 증가함을 의미한다. 또한, 정삼투 공정에서 사용하는 막은 재질에 따라 허용 pH 범위가 다르기 때문에 유도용액과 공급용액을 사용할 경우에 정삼투막의 변형을 일으킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 유도용액의 삼투압 및 pH를 측정하였다. 여기서, 유도용액의 삼투압 및 pH는 Stream Analyser 3.2 (OLI Systems Inc., Morris Plains, NJ, USA)를 이용하여 계산하였다.
본 실시예에서는 1) 유도용액의 종류별 농도변화에 따른 삼투압 변화 측정, 2) 2mol/L H2O 농도의 유도용액의 종류별 삼투압 측정, 3) 2mol Blend/L H2O 의 혼합비료에 대한 개별성분, 개별성분의 합 및 혼합비료의 삼투압 측정, 4) 혼합비료의 농도 변화에 따른 개별 성분 삼투압 합과 혼합비료 삼투압의 비교, 5) 유도용액의 종류별 pH를 나타내었다.
1) 유도용액의 종류별 농도변화에 따른 삼투압 변화 측정
먼저, 본 발명에서 사용되는 각각의 유도용액의 농도변화에 따른 삼투압을 측정하고 이를 도 6에 나타내었다.
그 결과, 유도용액의 농도가 증가함에 따라 삼투압이 증가함을 알 수 있었다.
2) 2mol/L H2O 농도의 유도용액의 종류별 삼투압 측정
유도용액의 농도를 모두 2mol/L H2O로 일정하게 하였을 때, 유도용액의 삼투압을 도 7에 나타내었다.
그 결과, NH4NO3, (NH4)2HPO4 , KCl 및 혼합비료(Blend)의 삼투압은 각각 64.8 atm, 95.0 atm, 89.3 atm 및 65.4 atm으로 나타났으며, (NH4)2HPO4 > KCl > Blend > NH4NO3 순으로 나타났다.
3) 2mol Blend/L H2O 의 혼합비료에 대한 개별성분, 개별성분의 합 및 혼합비료의 삼투압 측정
혼합비료가 2 mol Blend/L H2O 일 때, 혼합비료를 구성하는 개별 성분의 삼투압과 3 성분의 삼투압 합(Sum) 및 혼합비료(Blend)의 삼투압을 비교하였다.
도 8에 나타낸 바와 같이, NH4NO3 0.92 mol/L, (NH4)2HPO4 0.43 mol/L 및 KCl 0.65 mol/L의 삼투압은 각각 28.9 atm, 21.4 atm 및 29.3 atm으로서 3 성분의 삼투압 합(Sum)은 79.6 atm이 된다. 그러나 NH4NO3 0.92 mol, (NH4)2HPO4 0.43 mol 및 KCl 0.65 mol가 혼합된 2 mol/L H2O 혼합비료의 삼투압은 79.6 atm보다 적은 65.4 atm으로 나타났다.
이러한 이유는 혼합비료의 경우 용해된 이온간의 상호작용에 의해 삼투압이 감소되기 때문이다.
4) 혼합비료의 농도 변화에 따른 개별 성분 삼투압 합과 혼합비료 삼투압 비교
도 9에는 혼합비료의 농도변화에 따른 삼투압과 혼합비료를 구성하는 3개의 개별성분 삼투압의 합(Sum)을 비교하여 나타내었다.
그 결과, 2 mol/L H2O 혼합비료의 경우와 마찬가지로 혼합비료의 삼투압은 3 성분의 삼투압의 합에 비해 낮게 나타났다. 이러한 차이는 혼합비료의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 이러한 이유는 혼합비료의 경우 용해된 이온간의 상호작용에 의해 삼투압이 감소되기 때문이다. 또한, 이러한 차이는 혼합비료의 농도가 증가함에 따라 증가하였다.
5) 유도용액의 종류별 pH
도 10에는 NH4NO3, (NH4)2HPO4, KCl 및 Blend의 농도가 2 mol/L H2O일 때 계산한 pH를 나타내었다.
그 결과, NH4NO3, (NH4)2HPO4, KCl 및 Blend 의 pH는 각각 4.9, 7.7, 6.9 및 7.7으로 나타났으며, 실시예 1에서 나타낸 바와 같이, 정삼투 막의 적용 pH 범위는 3~8이므로 모두 실시예에서 사용한 정삼투 막인 CTA-ES의 pH 허용범위 내에 있었다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 시스템을 하수처리장의 1차 침전지 앞 단에 설치하여 제주하수처리장 1차 침전지의 유입수를 공급용액으로 사용했을 때, 실시예 2에서 준비한 유도용액을 이용하여 각 2 mol/L H2O의 농도를 가진 유도용액별 수투과선속(water permeate flux)을 측정하였다.
도 11에는 1차 침전지 유입수(공급용액: FS-1)에 따른 2mol/L H2O의 농도로 준비한 각 유도용액 별 운전시간에 따른 수투과선속 변화를 그래프로 나타내었다.
그 결과, 유도용액의 종류에 관계없이 운전시간에 따라 수투과선속은 감소하였고, KCl과 NH4NO3의 수투과선속은 거의 유사하게 나타났고, 그 다음으로는 Blend, (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 시스템을 하수처리장의 1차 침전지 후 단에 설치하여 제주하수처리장 1차 침전지의 유출수 및 유출수 여과액을 공급용액으로 사용 했을 때, 실시예 2에서 준비한 유도용액을 이용하여 각 2 mol/L H2O의 농도를 가진 유도용액별 수투과선속(water permeate flux)을 측정하였다.
먼저, 도 12에는 1차 침전지 유출수(공급용액:FS-2)에 따른 2mol/L H2O의 농도로 준비한 각 유도용액 별 운전시간에 따른 수투과선속 변화를 그래프로 나타내었다.
그 결과, 유도용액의 종류에 관계없이 운전시간에 따라 수투과선속은 감소하였고, KCl > NH4NO3 > Blend > (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다.
다음으로, 도 13에는 1차 침전지 유출수 여과액(공급용액:FS-3)에 따른 2mol/L H2O의 농도로 준비한 각 유도용액 별 운전시간에 따른 수투과선속 변화를 그래프로 나타내었다.
도 14에는 상기 FS-2와 FS-3의 그래프를 유도용액 별 비교한 그래프를 나타내었다.
그 결과, 유도용액의 종류에 관계없이 운전시간에 따라 수투과선속은 감소하였고, KCl > NH4NO3 > Blend > (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다. 또한, 공급용액이 FS-3일 때, FS-2에 대해 상대적으로 수투과선속이 높음을 알 수 있었다.
본 실시예에서는 상기 실시예 4 와 실시예 5와 같은 정삼투 실험을 24시간 실시한 후 평균 수투과선속을 계산하여 공급용액(FS-1, FS-2, FS-3) 별 평균 수투과선속 및 유도용액 별 평균 수투과선속을 도 15 및 도 16에 나타내었다.
여기서, 공급용액은 제주하수처리장 1차 침전지의 유입수를 30분간 정치한 후 상등액(FS-1), 1차 침전지의 유출수를 30분간 정치한 후 상등액(FS-2), 1차 침전지 유출수를 1㎛ 카트리지 필터를 통과한 여과액(FS-3)와 2mol/L H2O의 NH4NO3, (NH4)2HPO4, KCl 및 Blend를 각각 유도용액으로 사용하였다.
그 결과, 유도용액의 종류와 관계없이 수투과선속 평균값은 FS-3 > FS-2 > FS-1의 순서로 나타났다. 또한, 유도용액 별 평균 수투과선속은 KCl > NH4NO3 > Blend > (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다. 이러한 경향은 FS-3와 같이 공급용액의 수질이 비교적 양호할수록 뚜렷하게 나타났다.
공급용액과 유도용액에 따른 평균 수투과선속 값은 표3에 나타내었다.
FS-1 FS-2 FS-3
KCl 9.18 LMH 10.87 LMH 13.31 LMH
NH4NO3 9.70 LMH 10.39 LMH 11.60 LMH
Blend 5.60 LMH 8.85 LMH 10.35 LMH
(NH4)2HPO4 3.40 LMH 4.15 LMH 6.03 LMH
상기 실시예에서 상술한 바와 같이, 실험장치와 운전조건을 이용하여 일 예로, 공급용액과 유도용액이 각각 FS-2와 Blend이고, 조업시간 24hr/day 이고, 막모듈은(OsMemTM CTA-ES)으로써 막면적은 16.5m2 일 때 재이용수의 이론적 생성량을 계산하였다.
Figure pat00003
그 결과, FS-2와 Blend을 공급용액과 유도용액으로 사용하고, 막 면적이 16.5m2 일 때 3.5 m3/day가 생성됨을 알 수 있었다.
결론적으로, 상기에서 생성된 재이용수의 성분은 질소(N):인(P2O5):칼륨(K2O)의 중량비(w/w%)가 약 21:17:17이며, 이러한 비율은 제주도에서 가장 많이 사용하는 혼합비료의 성분비이다. 따라서 상기에서 생성된 재이용수를 희석하면 농업용수 등 으로 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 시스템을 하수처리장의 1차 침전지 앞 단에 설치하여 제주하수처리장 1차 침전지의 유입수를 공급용액으로 사용 했을 때, 실시예 2에서 준비한 유도용액을 이용하여 각 2 mol/L H2O의 농도를 가진 유도용액별 농축인자를 측정하였다.
도 17에는 1차 침전지 유입수(공급용액: FS-1)에 따른 2mol/L H2O의 농도로 준비한 각 유도용액 별 운전시간에 따른 농축인자 변화를 그래프로 나타내었다.
그 결과, 운전시간에 따라 농축인자는 지속적으로 증가하였고, KCl과 NH4NO3의 농축인자는 거의 유사하게 나타났고, 그 다음으로는 Blend, (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 시스템을 하수처리장의 1차 침전지 후 단에 설치하여 제주하수처리장 1차 침전지의 유출수 및 유출수 여과액을 공급용액으로 사용 했을 때, 실시예 2에서 준비한 유도용액을 이용하여 각 2 mol/L H2O의 농도를 가진 유도용액별 농축인자를 측정하였다.
먼저, 도 18에는 1차 침전지 유출수(공급용액:FS-2)에 따른 2mol/L H2O의 농도로 준비한 각 유도용액 별 운전시간에 따른 농축인자 변화를 그래프로 나타내었다.
그 결과, 운전시간에 따라 농축인자는 지속적으로 증가하였고, KCl > NH4NO3 > Blend > (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다.
다음으로, 도 19에는 1차 침전지 유출수 여과액(공급용액:FS-3)에 따른 2mol/L H2O의 농도로 준비한 각 유도용액 별 운전시간에 따른 농축인자 변화를 그래프로 나타내었다.
그 결과, 농축인자는 지속적으로 증가하였고, KCl > NH4NO3 > Blend > (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다.
본 실시예에서는 상기 실시예 7 및 실시예 8과 같은 정삼투 실험을 24시간 실시한 후 평균 농축인자 계산하여 공급용액(FS-1, FS-2, FS-3) 별 평균 농축인자 및 유도용액 별 평균 농축인자를 도 20 및 도 21에 나타내었다.
여기서, 공급용액은 제주하수처리장 1차 침전지의 유입수를 30분간 정치한 후 상등액(FS-1), 1차 침전지의 유출수를 30분간 정치한 후 상등액(FS-2), 1차 침전지 유출수를 1㎛ 카트리지 필터를 통과한 여과액(FS-3)와 2mol/L H2O의 NH4NO3, (NH4)2HPO4, KCl 및 Blend를 각각 유도용액으로 사용하였다.
그 결과, 농축인자 평균값은 FS-3 > FS-2 > FS-1의 순서로 증가하는데, 이러한 경향은 수투과선속의 경향과 동일하며, 이는 농축인자가 수투과선속에 의존하기 때문이다.
또한, 유도용액 별 평균 농축인자는 KCl > NH4NO3 > Blend > (NH4)2HPO4의 순서로 나타났다. 이러한 경향은 FS-3와 같이 공급용액의 수질이 비교적 양호할수록 뚜렷하게 나타났다.
공급용액과 유도용액에 따른 평균 농축인자 값은 표4에 나타내었다.
FS-1 FS-2 FS-3
KCl 1.77 2.07 2.72
NH4NO3 1.86 1.97 2.23
Blend 1.36 1.73 1.97
(NH4)2HPO4 1.19 1.25 1.40
상기 실시예에서 상술한 바와 같이, 실험장치와 운전조건을 이용하여 일 예로, 공급용액과 유도용액이 각각 FS-2와 KCl일 때 부피 감소율의 이론적 값을 [수학식 2]에 따라 계산하였다.
Figure pat00004
Figure pat00005
그 결과, FS-2와 KCl을 공급용액과 유도용액으로 사용하고, fc가 2.07일 때, 51.7%의 부피 감소율을 얻음을 알 수 있었다.
결론적으로, 상기의 예시를 바탕으로 하면, 본 발명의 시스템을 이용하면 하수의 농축이 가능하여 다음 단계의 처리조로 이송되는 하수 처리량이 50%이상이 감소됨을 알 수 있다.
100: 정삼투 모듈
101: 제1말단 102: 제2말단
103: 제3말단 104: 제4말단
110: 정삼투 막
120: 공급용액 이동구간 130: 유도용액 이동구간
210: 제1공급관 220: 제1배출관
300: 유도용액 공급조
310: 제2공급관 320: 제2배출관

Claims (8)

  1. 하수처리장의 침사지를 거쳐 유입되는 유입수를 1차적으로 침전 처리하는 1차 침전지의 앞 단 또는 후 단에 연결설치되어, 정삼투 막에 의해 공급용액 이동구간 및 유도용액 이동구간으로 구분되는 정삼투 모듈;
    상기 정삼투 모듈의 제1말단에 연결설치되어 공급용액을 공급하는 제1공급관과 상기 공급용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈의 제2말단에 연결설치된 제1배출관;
    상기 정삼투 모듈의 제3말단에 연결설치되어, 유도용액을 공급하는 제2공급관과 상기 유도용액을 배출하며, 상기 정삼투 모듈의 제4말단에 연결설치된 제2배출관; 을 포함하며,
    상기 공급용액 이동구간을 통과하여 농축된 공급용액에 의해 후 단의 처리수량이 감소하는 것을 특징으로 하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공급용액은 상기 1차침전지의 유입수 또는 유출수 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유도용액은 용질로서, NH4NO3, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, NH4HCO3, (NH4)2SO4, Ca(NO3)2, K2S2O3, KCl,　KHCO3, KNO3,　NH4Cl로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 용질을 포함하는 것을 특징으로 하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 유도용액은 NH4NO3, KCl 및 (NH4)2HPO4을 각각 이용하여 질소(N):인(P2O5):칼륨(K2O) 의 중량비(w/w%)가 21: 15~18: 15~18 인 혼합물을 제조하여 사용 가능 한 것을 특징으로 하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1공급관, 제2공급관, 제1배출관, 제2배출관은 적어도 각각 하나의 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 따른 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 시스템을 이용하여,
    (a) 상기 공급용액과 유도용액을 향류로 공급하는 단계;
    (b) 상기 공급된 공급용액과 유도용액은 농도차에 의해 상기 공급용액에 포함된 담수가 정삼투압 현상에 의해 상기 정삼투 막을 통과하여 유도용액 이동구간으로 이동하는 단계; 및
    (c) 상기 이동된 담수가 제외되어 농축된 공급용액은 다음 단계의 처리조로 이동하는 단계를 포함하며, 상기 이동된 담수가 포함되어 희석된 유도용액은 재이용수로 이용하는 단계; 를 포함하는 하수로부터 농축하수 및 재이용수를 생산하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공급용액은 상기 1차침전지의 유입수를 20~40분간 정치한 상등액인 것을 특징으로 하는 하수로부터 처리수량이 감소된 농축하수 및 재이용수를 생산하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 공급용액은 상기 1차침전지의 유출수를 20~40분간 정치한 상등액 또는 상기 1차침전지의 유출수를 0.5~2 ㎛ 카트리지 필터를 통과한 여과액 중 하나 인 것을 특징으로 하는 하수로부터 처리수량이 감소된 농축하수 및 재이용수를 생산하는 방법.

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