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오폐수
오폐수(汚廢水)는 오수(汚水)와 폐수(廢水)를 아울러 이르는 말이다.[1]
개요
오수(汚水)는 각종 실생활에서 사용하고 더 이상 쓰지 못하게 된 물을 말하는 데 그것은 쉽게 얘기해서 샤워하고, 설거지하고, 빨래하고 이런 용도로 사용된 물이다. 화장실(변기)도 포함이다. 다만 오수가 정화조를 거쳐 하수관으로 유입되는 시점부터는 그것은 하수(下水)가 된다. 하수는 빗물, 병원 따위에서 쓰고 버리는 물 등과 섞여있기 때문에 오수처럼 세분화된 이름이 아니다.
폐수(廢水)는 공장이나 광산 등지에서 공업용으로 쓰고 난 뒤에 버리는 물이다. 폐수는 인체에 해로운 물질을 많이 포함하고 있기 때문에, 처리 방법도 까다롭고 법적 제제도 많이 받는다. 다만, 이것도 폐수처리장에서 완전히 처리된 후 하수관으로 유입이 되면, 이것도 하수라고 볼 수 있다. 따라서 일부의 경우 하수(下水)를 빗물이나 집, 공장, 병원 따위에서 쓰고 버리는 더러운 물이라 정의하기도 한다.
암튼 지역마다, 동네마다 수질 처리 방식이 다르므로 각각 오수, 폐수, 하수의 이름들은 서로 다를 수 있다. 결국은 집에서 사용한 물은 오수, 공장에서 사용한, 물은 폐수, 하수관을 통해가는 물은 하수, 이 정도로 간단히 생각하면 되겠다. 다만 오수는 오수처리, 폐수는 폐수처리를 거친다는 것은 알고 있어야 한다.[2][3][4]
오수처리
우리나라에서 하루에 발생하는 오수 15,310천㎥ 중 69.9%인 10,708천㎥이 하수처리 구역 내에서 발생하고 있으나 실제 하수종말 처리 시설로 유입 처리되는 생활 오수는 전체의 50%인 7,690천㎥이고 전체 오수의 28%는 오수처리 시설 또는 정화조 등의 개별처리 시설에서 처리되고 있으며 나머지 22%는 단독 정화조를 거쳐 공공수역에 방류되고 있다.
오수처리 시설은 건물에서 배출하는 각종 배수를 하수종말처리장을 갖춘 공공 하수도 이외로 방출할 경우에 설치하는 정화처리 장치로서, 보건 및 위생상의 예방은 물론 수질오염 방지에 의한 수자원 확보와 자연환경 및 경관의 보전을 위해 필수적인 시설이다.
정화시설의 구분
생활계의 배수 처리 시설은 '오수, 분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률'의 기준에 따라 단독 정화조와 오수처리 시설로 나눈다.
단독 정화조
수세식 화장실에서 나오는 오수만을 처리하는 시설이다. 주로 부패·분해 등의 과정을 거쳐 정화되나, 처리 효율이 50～65%선으로 매우 낮은 1차 정화처리에 불과하다.
오수처리 시설
수세식 화장실에서 나오는 오수뿐만 아니라, 사람의 일상생활과 관련하여 발생되는 욕실 배수·주방 배수·세탁 배수 등의 잡 배수도 함께 처리하는 시설이다. 오수를 물리적, 생물학적 또는 화학적으로 분해 및 분리하는 과정에 의해 정화되며, 처리 효율이 85～95%로서 매우 높다
오수처리 시설과 단독 정화조를 비교 설명은 아래의 표와 같다.
오수 정화시설의 비교 구 분 오수처리 시설 단독 정화조 설치 지역 - 하수종말 처리구역 외 지역의 모든 오수발생 신축 건물
- 기존 일정 규모 면적 이상의 오수 발생 건물, 증축 용도변경 건물
- 하수종말 처리 구역 내 합류식 하수관거 지역의 모든 건물
- 기존 오수처리 시설 미설치 대상 건물로서 일정 규모 미만의 건축물, 증축 용도변경 건물
처리 시설 용량 산정기준 - 환경부 고시 2001-168호에 의한 건축 용도별 단독 정화조 처리 대상 인원 기준에 의거 산정
분류 형태 - 처리 방식별로 구분
- 1일 오수처리 용량(㎥/day)으로 구분(1일 오수처리 용량을 인당 오수량비 0.2㎥/인으로 나누어 인용으로 구분하는 경우도 있음)
- 처리 대상 인원으로 구분
- 처리 방식별 구분
주요 처리 시설 - 생물학적 처리
- 생물학적 처리
처리 대상 오수 - 모든 생활오수
- 화장실 변기 세척수
주 설치 대상 건물 - 중, 대형 건축물
관리 방식 - 전문적인 관리
- 매일 관리 점검
- 간이 관리
- 월1회 관리점검
처리 효율 - 90～98%
- 50～65%
처리 농도 - 7～20(mg/L)
- 140～200(mg/L)
처리방식 - 활성 오니법 : 장기 폭기 방법, 한외여과막 방법 , 표준 활성 오니 방법, 접촉 안정 방법,
- 고정 미생물막법 : 살수여상 방법, 회전원판 접촉 방법, 접촉 산화 방법, 분리 접촉 폭기 방법, 현수미생물 접촉방법, 혐기여상 접촉 폭기 방법
- 부패탱크 방법, 폭기 방법, 접촉 폭기 방법, 살수여상 방법, 변형접촉 폭기 방법, 산화형 혐기성 방법, 토양침투처리 방법, 무 희석 가열식 부패탱크 방법
처리 방법
오수를 처리하는 방법에는 물리적 방법, 화학적 방법, 생물학적 방법 등이 있다. 그러나 자연계에 생존하는 미생물의 작용을 이용해서 유기물을 분해 처리하는 생물학적 처리가 주가 되며, 침전·여과·소독 등 물리적, 화학적 처리는 보조적인 사항으로 사용되는 것이 보통이다. 일반적으로 다음과 같은 과정으로 진행된다.
- 1차 처리 : 침전을 주로 하는 물리적 처리이다. 오수 중의 부유물과 액체를 분리하는 처리로서, 침전·부상(浮上)·여과 등의 물리적 방법이 사용된다.
- 2차 처리 : 생물처리에 의해 침전으로 제거할 수 없는 오염물질 처리이다. 분리된 액체 중 오염물질을 분해해서 부패성을 없애 안정화시키고, 소독을 하여 안전하게 하여 방류한다. 생물학적 산화·분해 및 염소에 의한 멸균이 사용된다. 분리된 슬러지(오니)는 역시 안정화와 감량화 시켜서 처리한다. 오수처리 시설이나 단독 정화조에서는 일반적으로 2차 처리까지만 이루어진다.
- 3차 처리 : 2차 처리에서 제거되지 않은 것을 처리한다. 2차 처리에서 제거되지 않은 미세한 부유물, 용해성의 유기물, 미생물로는 쉽게 분해되지 않는 유기물 및 호수 등 폐쇄성 수역에서 부영양화 현상의 주요 물질인 질소, 인 또는 착색 물질을 다시 고도로 제거하는 처리이다.
물리적 방법(physical purification)
확산·침강·흡착·희석 등 물리적 작용에 의한 방법으로 스크리닝(screening), 침사, 침전, 파쇄, 교반, 여과, 희석 등의 처리가 있다.
화학적 방법(chemical purification)
산소에 의한 산화나 용존물의 화학반응 등 화학적 작용에 의한 방법으로 중화(中和)·응집·흡착·탈색·탈취·이온 교환·소독 등의 처리가 있다. 유기물 계통의 생활 배수보다는 무기물 계통의 산업폐수나 폐약품 처리 등에서 응집 침전법에 주로 채용된다.
생물학적 방법 (biological treatment)
자연계에 생존하는 균(효모균, 사상균, 박테리아, 바이러스), 조류(藻類), 원생동물 등 미생물의 작용에 의해 오탁 물질을 생물학적으로 산화 또는 환원하여 안정화시키는 처리법이다. 유기물을 산화 분해 시키는 호기성미생물과, 부패 분해 시키는 혐기성미생물에 의해 처리된다.
- 미생물은 단순 세포의 하등생물로서 분열에 의해 증식되며 단독 또는 집단으로 생존한다. 이들은 오수 중의 오염원인 유기화합물을 영양원으로 섭취하고 동시에 주위의 산소를 섭취하여, 복잡한 유기화합물을 단순한 무기물로 가수분해하거나 산화 또는 환원하여 물이나 가스로 변하게 한다. 미생물은 적당한 조건하에서 개체가 증대한 다음 분열에 의해서 개체 수가 시간과 더불어 급속하게 증가한다. 증식을 위해 산소를 필요로 하는 미생물을 호기성미생물(好氣性微生物), 산소가 없는 상태에서 증식하는 것을 혐기성미생물(嫌氣性微生物), 산소 유무에 관계없이 증식하는 것을 통기성미생물(通氣性微生物)이라 한다.
- 오수 중에 공기를 충분히 공급시키면 호기성 미생물이 증식 활동을 하며, 이들의 작용에 의해 유기물을 산화·분해시켜 오수를 정화하는 방법으로 2차 처리에 주로 이용된다. 오수 중에 부유물이 많으면 산화·분해가 어려우므로 반드시 1차 처리에 의해 여과나 침전 등의 방법으로 제거해야 한다. 호기성 미생물에 의한 처리 방법에는 생물막법(生物膜法)과 활성오니법(活性汚泥法)이 있다.
- 생물막법은 접촉재의 표면에 호기성 미생물이 부착되어 생성된 생물막과 오수를 접촉시켜 정화하는 방법이다. 이 방법은 유량이 변동하여도 성능이 안정하며, 생성되는 생물의 종류가 다양하고, 잉여오니의 발생량이 적어 유지관리가 쉽다. 그러나 운전 중 생물량을 조절할 수가 없으므로 정화 능력을 조정하는 폭이 좁다. 생물막법에는 회전판 접촉 방식, 접촉 폭기 방식, 살수여과 방식 등이 있다.
- 활성오니법은 오수를 폭기(曝氣)에 의해 공기와 충분히 교반하면 호기성 미생물과 유기물·무기물의 부유(浮游) 입자가 응집하여 젤라틴 상태의 응집체(floc)가 생성되는데 이를 활성 오니라 한다. 이 응집체는 유기물을 응집하여 흡착하는 힘과 산화력이 매우 강하여 미생물을 산화 및 동화작용에 의해 오수를 정화한다. 증식된 활성 오니는 침전 탱크에서 분리되며 그 일부는 폭기 탱크에 반송되어 재 폭기한다.
- 이 방법은 부하 변동에 따라 자유로이 미생물의 량을 조절할 수가 있어 정화 효율이 높고 악취 발생이 적으며, 투시도가 높은 처리수가 되어 도시지역에서 많이 사용된다. 그러나 생물이 활동하는데 최적 상태로 조절하는 것이 어렵고, 잉여 오니 발생량이 많으며 유지관리에도 숙련이 필요하다. 또한 과부하가 되면 생물체가 유출되어 처리되는 수질이 악화하는 경우도 있다. 활성오니법에는 장기간 폭기 방식, 표준 활성오니 방식, 접촉 안정 방식 등이 있다.
방류수 수질 기준
오수 정화시설에서 처리된 방류수의 수질은 아래의 표의 기준에 따라야 한다.
방류수 수질 기준 지역 항목 구분 단독정화조 오수처리 시설 수변구역 생물화학적 산소요구량 제거율(%) 65 이상 생물화학적 산소요구량(mg/L) 100 이하 10 이하 부유물질량(mg/L) 10 이하 특정지역 생물화학적 산소요구량 제거율(%) 65 이상 생물화학적 산소요구량(mg/L) 100 이하 20 이하 부유물질량(mg/L) 20 이하 기타 지역 생물화학적 산소요구량 제거율(%) 50 이상 생물화학적 산소요구량(mg/L) 20 이하 부유물질량(mg/L) 20 이하 토양 침투 처리 방법에 의한 단독 정화조의 방류수 수질 기준은 다음과 같다. - 1차 처리 장치에 의한 부유물질 50% 이상 제거
- 1차 처리 장치를 거쳐 토양 침투시킬 때의 방류수의 부유물질량 250mg/L 이하
골프장 및 스키장에 설치된 오수처리 시설의 방류수 수질 기준은 생물화학적 산소요구량 10mg/L 이하, 부유물질량 10mg/L 이하로 한다. 다만, 숙박시설이 있는 골프장에 설치된 오수처리 시설의 방류수 수질 기준은 생물화학적 산소요구량 5mg/L 이하, 부유물질량 5mg/L 이하로 한다.
- 수변구역 : 한강수계 상수원 수질개선 및 주민지원 등에 관한 법률이 정한 구역
- 특정지역 : 상수원 보호구역, 취수시설로부터 유하거리 4km 이내의 상류지역, 상수원의 수질보전을 위한 특별대책지역, 호소 수질 보호구역, 자연공원 및 공원보호구역, 지하수 보존구역
관리 기준
- 1일 처리 용량이 200m3 이상인 오수 정화시설과 1일 처리 대상 인원이 2,000명 이상인 단독 정화조는 6개월마다 1회 이상 방류수 수질을 측정하고 결과를 3년간 보존한다.
- 단독 정화조나 오수처리 시설은 년 1회 이상 내부 청소를 한다. 다만, 상수 보호구역・특별대책지역・특정호소 관리구역 내에서 아래와 같은 영업을 하는 시설물의 정화조는 6개월마다 1회 이상 청소를 한다.
- 관광숙박업 또는 관광객 이용 시설업
- 식품접객업(과자 영업과 다방 영업은 제외) 또는 조리판매업
- 숙박업
- 처리 대상 인원이 500인 이상인 단독 정화조 또는 1일 처리 용량이 100m3 이상인 오수 정화시설에서 배출되는 방류수에 대해서는 염소 등에 의한 소독을 한다.[5]
폐수처리
산업의 발달과 대규모화로 인하여 각종의 생산 시설에서는 막대한 양의 공업용수가 사용됨으로써 다량의 산업폐수가 배출되어 인근의 하천, 호수, 해역을 오염시키는 주원인이 되고 있다. 또한 증가하는 공장들을 효율적으로 관리하고 국토의 이용률을 향상시키고 생산성을 제고하기 위해 공업 단지를 조성하여 여기에 기존의 공장을 입주시키고 있다.
따라서 고단 지역에서는 수질오염이 심화되고 오염물질의 종류 또한 다양하여 이들의 관리에 어려움이 가중되고 있다. 그러므로 폐수처리장은 공업단지에서 나오는 다양한 오염물질을 처리함과 동시에 주변의 생활하수도 함께 혼합하여 처리하고 있다.
폐수처리장
폐수처리장은 폐수 중의 유해 물질을 제거하거나 회수하고, 소정의 허용 한계 수질로 처리하는 장치를 갖춘 시설로써 처리의 방법으로는 보통침전, 응집 침전, 부상 분리, 여과 등의 물리적 방법과 산화, 환원, 중화, 이온 교환 등의 화학적 방법 그리고 활성 오니, 살수여상, 소화 등의 미생물을 사용하는 생물학적 방법이 있다.
만약 오늘날 우리가 사용하고 버린 물이 이러한 폐수처리 과정이 없이 그대로 자연으로 돌아간다면 얼마나 끔찍한 일이 일어나는지 말하지 않아도 많은 사람들은 알고 있을 것이다.
폐수처리 과정
전체적인 폐수처리 과정을 설명하자면, 배출되는 폐수에서 주요 처리 대상이 되는 오염물질은 유기물질이다. 주로 생물화학적 산소 요구량(BOD)과 화학적 산소 요구량(COD) 및 부유 물질량(SS), 그리고 페놀류 등 기타 수질 오염 물질 등으로 나누어 볼 수 있다. 폐수 처리 과정을 한번 살펴보면 수 처리 과정과 오니 처리 과정으로 나누어 볼 수 있다.
우리나라의 경우에는 법적으로 요구되는 수질 정도에 따라 처리 기준이 달라진다. 가정의 생활하수는 하수 처리장에서 요구되는 법적인 기준치가 있으며, 공장 폐수의 경우 폐수 배출 허용 기준에 따라 처리하여 배출해야 한다.
수 처리
하수처리장에 유입된 하수는 침사지 – 1차 침전지 – 2차 침전지 – 소독조를 거쳐 다시 하천으로 흘러 들어가게 된다. 각각의 과정에서 일어나는 일을 조금 더 자세히 살펴보면 1차 침전지에서는 물보다 무거운 오염물질과 물보다 가벼운 오염물질을 각각 제거한다. 이 두 가지는 물에 가라앉거나 물 위에 떠올라 쉽게 제거할 수 있다. 다음으로 포기조에서는 미생물을 이용해 유기물을 분해한다. 그리고 2차 침전지에서는 물보다 무거운 유기물은 물에 가라앉히고 맑은 물만 다음 과정으로 보낸다. 소독조에서 소독을 거친 물은 이제 하천으로 흘러간다.
오니(슬러지) 처리
포기조에서 미생물에 의한 분해 과정을 거치다 보면 침전물과 미생물이 섞이게 되는데, 이것을 활성 슬러지 또는 오니라고 부른다. 슬러지 처리 과정은 농축조 – 소화조 – 탈수기 순으로 진행된다. 농축조는 말 그대로 슬러지의 농도를 높이는 곳이다. 이 농축된 슬러지가 소화조에 가면 혐기성 미생물이 유기물질을 분해한다. 그리고 15일 정도 지나면 위에 뜬 침사지로, 농축된 슬러지는 탈수기로 가게 된다. 탈수기에서는 탈수와 함께 운반과 처분이 쉽도록 응집제를 넣어 무게와 크기를 줄인다.
폐수처리 방법
이러한 과정으로 진행되는 폐수처리에 사용되는 방법은 크게 물리화학적 처리법, 고체 액체 분리법, 생물학적 처리법, 열처리법으로 나누어 볼 수 있다.
물리화학적 처리법
중화·pH 조정, 산화·환원, 추출, 흡착, 이온교환, 전기투석, 역삼투막에 의한 처리 등의 방법이다.
- 중화·pH 조정은 폐수에 산이나 알칼리를 주입하여 용해되어 있는 가스를 방출시키거나 금속염을 응집 침강시키고, 또한 뒤에 계속되는 처리를 위해 가장 알맞은 pH로 조정하는 것이다.
- 산화·환원에는 약제를 이용한 산화(시안 폐수를 염소로 처리하여 이산화탄소와 질소 가스로 분리하는 등)나 환원(6가 크롬 폐수를 황산제일철·아황산나트륨으로 환원시켜 독성이 약한 3가 크롬이 되게 하는 등) 외에 농축 크롬 도금 폐수나 농축 시 안폐수의 전기분해에 의한 처리, 오존이나 자외선을 이용한 산화 분해(폐수의 탈색이나 살균 등) 등도 이루어진다.
- 추출은 폐수 속에 존재하는 유용물질을 용매를 이용하여 회수하는 것, 흡착은 활성탄이나 제올라이트와 같은 흡착제로 폐수 속의 각종 유기물질과 암모니아 등을 처리하는 방법이다.
- 이온 교환은 폐수 속의 암모니아 등의 제거나 폐수를 고도 처리하여 재이용수로 이용할 경우의 칼슘 이온·나트륨 이온·염화 이온·황산이온의 제거 등에 이용된다.
- 전기투석은 양이온과 음이온의 교환막을 이용하여 탈염하는 방법인데, 막을 음양으로 번갈아 다수 배열하고 양끝에 직류전압을 가해 폐수 속의 양이온·음이온이 각각의 막을 투과하도록 이동시켜 탈염수와 농축액이 하나씩 걸러져 막간으로 분리시킨다.
- 역삼투막에 의한 처리는 물을 통과시키는 반투막을 이용하여 물 이외의 불순물과 물을 분리하는 것인데, 주로 폐수 속의 탈염에 이용되며, 정화된 물은 재이용된다.
고체 액체 분리법
폐수 속의 부유물을 분리 회수함을 목적으로 한다.
- 처리 비용이 싸고 운전 관리도 쉬우므로 중력에 의한 침강분리가 가장 널리 이용되는데, 부유물의 침강분리효율이 침전조의 면적에 의존하므로 처리 장치의 부지면적이 제약을 받는 곳에서는 다른 방법이 필요한 경우도 있다.
- 중력 침강과는 반대로 부상하기 쉬운 부상물을 수면에 자연히 모이게 하는 방법이나 불어넣거나 감압에 의해 발생시킨 물속의 미세 기포의 상승력을 이용한 강제 부상 분리도 있어 폐수 속의 유분 분리나 침강하기 어려운 활성 오니의 농축 분리 등에 이용된다. 부유물을 좀 더 고도로 제거하기 위해서는 여과 과정을 채용한다.
생물학적 처리법
미생물을 이용하여 폐수를 처리하는 방법이다. 미생물과 폐수가 접촉하는 형태에 따라 부유 현탁법과 고착법으로 분류된다.
- 부유 현탁법은 활성 오염법에서 볼 수 있듯이 미생물과 폐수가 혼합되어 미생물이 부유 현탁한 상태로 처리수와 미생물로 분리된 뒤 미생물은 다시 폐수처리로 되돌려진다.
- 고착법에는 살수로상법·회전원판법·침지로상법·유동상법 등이 있는데, 이들은 모두 미생물을 부착시키는 고정된 지지체가 있어 폐수만이 고착 미생물의 주위를 통과하게 된다. 단 미생물이 증식하면 고착한 생물막이 벗겨지므로 침전지에서 제거해야 한다.
이 방법은 이용하는 미생물 집단에 의해서도 분류되나 암모니아를 산화시켜 질화 반응을 추진하는 질화세균(호기성세균), 이것으로 생성된 아질산·질산을 유기물을 이용하여 질소 가스로 환원하는 탈질소세균(혐기성세균)이 활용된다.
일반적으로 유기물을 호기적으로 산화 분해하는 미생물은 세균·효모·균류 등 여러 종류가 있어서 특정화할 수 없다. 한편 혐기성 미생물을 이용한 혐기성 처리에서는 유기물을 저급지방산으로 분해하는 산 생성균과 생성한 아세트산 등이나 이산화탄소·수소를 이용하여 메탄을 생성하는 균이 이용된다. 이 처리법은 오니의 소화나 농후한 유기성 폐수의 처리를 위해 보급되어 있으나 낮은 농도의 유기성 폐수에도 적용된다.
열처리법
열처리는 방류하는 곳의 환경조건이 좋지 않을 경우 등 물을 증발시켜 폐수를 내보내지 않기 위해서 하게 되는데, 폐수처리로 인해 생성된 오니의 처리에도 많이 이용된다.[6]
동영상
각주
참고 자료
- 〈오폐수〉, 《네이버 국어사전》
- 〈오수〉, 《네이버 국어사전》
- 〈폐수〉, 《네이버 국어사전》
- 구미 소식, 〈하수,오수,폐수란〉, 《네이버 블로그》, 2008-03-01
- 상선약수, 〈오수처리설비의 개요〉, 《네이버 블로그》, 2006-10-19
- 절삭유 연마유 필터, 〈폐수 처리 과정〉, 《네이버 블로그》, 2014-09-24
같이 보기
