하수처리시설에서 약품은 응집, 인 제거, pH 조정, 소독, 탈질 등 여러 공정에 사용된다. 약품 주입량은 처리수질과 운영비에 직접 영향을 주기 때문에 저장탱크 안의 약품 농도를 일정하게 유지하는 것이 중요하다. 이때 교반기는 단순히 약품을 휘젓는 부속설비가 아니라 정량주입설비의 신뢰성을 뒷받침하는 장치다. ■ 침전과 층분리를 막아 실제 주입농도를 일정하게 분말약품을 물에 녹여 사용하거나 석회와 같은 슬러리 약품을 저장하면 용해되지 않은 입자와 고형물이 바닥에 가라앉을 수 있다. 희석·조제한 약품도 유입 직후 충분히 섞이지 않거나 저장시간과 온도 변화가 크면 탱크 내부에 농도 편차와 결정성 침전물이 생길 수 있다. 이 상태에서 정량펌프가 운전되면 초기에는 묽은 상등액이, 이후에는 상대적으로 농도가 높은 약품이 흡입될 수 있다. 설정된 펌프 유량이 같더라도 실제 유효성분 투입량은 달라져 응집 불량, pH 변동, 인 제거 효율 저하 또는 약품 과다투입으로 이어질 가능성이 있다. 적정한 교반은 탱크 내부 농도를 균일하게 유지해 주입량 제어의 재현성을 높인다. ■ 배관 막힘과 탱크 유효용량 감소 예방 탱크 바닥에 쌓인 침전물은 흡입배관, 밸브, 스트레이너와 정량펌프 체크밸브를 막는 원인이 된다. 침전층이 장기간 굳으면 탱크 세척과 폐약품 처리도 어려워지고 실제 사용할 수 있는 저장용량도 줄어든다. 교반을 통해 고형분을 부유 상태로 유지하면 침전물 축적과 국부적인 고농도 영역을 줄일 수 있어 유지관리 부담을 낮추는 데 도움이 된다. 미국 환경보호청(EPA)의 폐수처리 약품 매뉴얼도 분말약품을 용액으로 조제할 때 약품의 용해도에 따라 노즐 또는 기계식 교반기를 적용하고, 입자가 충분히 젖고 혼합돼야 응집·침전·부상을 피하면서 정확하게 분산시킬 수 있다고 설명한다. 석회 슬러리와 고분자 약품 조제계통에서도 혼합탱크와 교반 과정이 주요 구성으로 제시된다. ■ 모든 약품에 동일한 교반을 적용해서는 안 돼 교반기가 필요하다는 이유만으로 모든 약품을 같은 속도로 계속 교반하는 것은 적절하지 않다. 이미 균일한 상태로 납품되는 완전 용해 액상약품은 저장조건에 따라 연속교반이 불필요할 수 있다. 반대로 분말 용해액, 슬러리, 희석 조제액, 장기 저장 또는 저온에서 결정이 생길 우려가 있는 약품은 교반 필요성이 커진다. 고분자 응집제는 지나치게 강한 교반을 하면 고분자 사슬과 형성된 플록이 손상돼 성능이 떨어질 수 있으므로 조제 단계와 숙성·저장 단계의 회전속도를 구분해야 한다. 차아염소산나트륨과 같은 산화성 약품, 강산·강알칼리 약품은 재질 적합성, 온도, 환기, 가스 발생과 비산 위험을 함께 검토해야 한다. 서로 반응하는 약품은 같은 교반기나 배관을 공유해서도 안 된다. ■ 약품 성상과 탱크 구조를 반영한 설계가 핵심 교반기 용량과 임펠러 형식은 탱크 용량만으로 결정하기 어렵다. 약품의 점도·비중·고형물 농도·입자 크기·용해성, 탱크의 높이와 직경, 저장시간, 운전수위, 연속 또는 간헐 운전 조건을 함께 검토해야 한다. 임펠러의 설치 높이와 직경이 적절하지 않으면 교반기가 있어도 탱크 하부나 모서리에 사각지대가 남을 수 있다. 운영 안전을 위해서는 최저수위에서 임펠러가 노출되지 않도록 저수위 정지 연동을 두고, 축·임펠러·볼트 등 접액부는 해당 약품에 견디는 재질을 사용해야 한다. 회전체 방호, 점검공간, 누출 방지, 세척과 배수 방법도 함께 계획해야 한다. 최종 운전조건은 약품 공급사의 물질안전보건자료와 기술자료, 교반기 제작사의 선정자료를 확인해 정하는 것이 바람직하다. 결국 약품탱크 교반기의 목적은 약품을 무조건 빠르게 섞는 데 있지 않다. 필요한 범위에서 농도 균일성을 확보하고 침전과 막힘을 예방해, 정량펌프가 설정값에 맞는 유효성분을 안정적으로 공급하도록 만드는 것이 핵심이다. 자료: 미국 환경보호청(EPA) 「Chemical Aids Manual for Wastewater Treatment Facilities」