폐수가 우리집에 다시 돌아온다고?
대학생신재생에너지기자단 22기 이지원
사람의 활동이 수질오염에 끼치는 영향
우리나라에서 하루에 발생하는 19,724천 톤의 하수 및 폐수가 발생하고 있다. 하수란, 사람의 생활이나 경제활동으로 인해 오염된 물, 건물 및 도로의 부지로부터 하수도로 유입되는 빗물과 지하수를 말한다. 폐수는 산업단지에서 발생한 오염물질을 말하며, 그대로 사용할 수 없다. 이러한 하수와 폐수의 80%는 그대로 자연에 방류되고 있다.
보통 물을 오염시키는 것은 산업폐수라 생각한다. 하지만 실제 가정에서 버리는 생활하수가 하루 폐수 발생량 중 78%로, 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 생활하수란, 가정이나 건물 등 사람이 살아가면서 생기는 하수, 유기물, 합성세제를 말한다. 설거지할 때 사용하는 세제나 화장실에서 배출되는 하수로 인해 부영양화를 일으킬 수 있다. 부영양화란, 미생물이 대량의 유기물을 과량 분해하며 영양염류(질소, 인)로 인해 수초와 녹조류가 번창해지고 BOD(생물학적 산소요구량)이 증가하게 되면서 물속 산소가 부족해지는 현상을 말한다.
[자료 1. 부영양화 진행 과정]
출처 : SK Ecoplant Neswroom
또한, 인구가 꾸준하게 증가하면서 상수 사용량이 증가하기에 물의 자정 능력을 넘어서고 있고 화학 제품의 사용량이 증가함에 따라 안정한 수은, 납, 카드뮴 등 고농도 중금속의 위험도 무시할 수 없다. 먹이 사슬에 따라 만약 체내에 들어오면 언어장애, 신경마비 등 질병을 일으킬 수 있다.
실제 1991년 3월 16일 구미공단 두산전자에서 페놀 원액이 파손된 파이프를 통해 낙동강으로 유입되었다. 오염된 물은 대구시 거의 모든 지역에 식수로 공급되어 이 물을 마신 일부 주민들은 구토와 두통 증세, 자연유산 등 피해를 입었다.
1950년대 초 일본 규슈에 있는 미나마타라는 어촌 마을에서도 공장의 배수 중에 포함된 메틸수은이 어패류 체내에 들어가 이 어패류를 먹은 사람에게 유기수은 중독이 나타났다. 주민들은 손과 발이 마비되기 시작하면서 시각장애와 언어장애가 나타났으며, 고양이들 또한 거품을 물고 쓰러져 마을 전체가 혼비백산을 겪었다.
이렇게 부영양화로 인한 피해를 막기 위해 세제 사용을 줄이고 가축의 분뇨를 적절하게 처리하는 것도 중요하지만 확실한 해결 방법은 질소와 인의 영양성분을 제거하는 것이다. 이들을 제거하는 것이 바로 하·폐수를 재처리하는 중수도이다.
중수도 원리
중수도란, 사용한 수돗물을 화장실, 냉각용수 청소 등 생활용수나 공업용수로 재활용할 수 있도록 다시 처리하는 시설을 말한다. 물의 재이용으로, 상수도와 하수도 중간에 위치한다는 뜻에서 비롯되었다.
기본적으로 하·폐수를 처리하는 방법은 불순물을 침전·여과시키는 ‘물리적 처리’, 약품을 투입해 응집이나 산화시키는 ‘화학적 처리’ 그리고 각종 미생물을 활용해 정화하는 “생물학적 처리”로 나뉜다.
[자료 2. 물 처리 과정]
출처 : SK Ecoplant Neswroom
질소를 제거하는 탈질 과정은 쉽게 말하면 물속 질소를 가스로 만들어 날리는 것이다. 먼저, 산소가 있는 호기성 (공기 또는 산소가 존재하는 조건에서 자라고 살 수 있는 생물의 성질) 상태에서 질소를 산화시키는 미생물을 넣어 질산화 과정을 거친다. 그 과정을 통해 생성된 질산성질소(NO3-N)을 무산소 상태에서 통성혐기성 탈질 미생물(무산소 환경에서도 증식할 수 있는 미생물 중 질산염을 기체 상태로 바꾸는 미생물)을 넣으면 기체 상태인 질소가스가 생성돼 방출된다.
인은 질소와 반대로 미생물이 인을 모두 섭취해 제거된다. 인을 제거하는 미생물, PAOs(Denitrifying Phosphorus Accumulating Organisms)은 혐기성 상태(산소가 없는 조건에서 자라고 살 수 있는 생물의 성질)에서 인을 방출시키고 호기성 상태에서 인을 섭취하는 성질을 가지고 있다. 즉, 혐기성 상태에서 인이 포함된 유기물과 임의성 미생물(호기성도 혐기성도 아닌 미생물을 넣으면 분해가 쉬운 휘발성 지방성으로 바뀐다. 이때, PAOs를 넣으면 조건이 다시 호기성 상태로 바뀌면서 인을 섭취하게 되는 것이다.
[자료 3. 인 제거 과정]
출처 : SK Ecoplant Neswroom
마지막으로 생물학적 처리는 고도처리로 불리며, A2O((Anaerobic/Anoxic/Aerobic)과 SBR 공법(Sequencing Batch Reactor)이 꼽히고 있다. 인과 질소의 기본 제거 원리를 활용해 공정이 이루어진다.
1) A2O 공법:A/O(Anaerobic/Aerobic 혐기호기조합법)에서 질소 제거가 가능하도록 무산소(Anoxic) 조건을 추가한 처리 공법
[자료 4. A2O 공법 과정 ]
출처 : SK Ecoplant Neswroom
2) SBR 공법:하나의 반응조에서 유입, 반응, 침전, 배출, 휴지 공정을 연속적으로 수행하는 공법
[자료 5. SBR 공법]
출처 : SK Ecoplant Neswroom
중수도 효과 및 적용사례
한번 사용한 물을 간단하게 처리하게 재이용함으로써 환경성과 경제성 가치를 얻을 수 있다. 먼저 원수의 처리 비용의 감소하고, 관의 수량 부하 감소는 관로의 용량 및 펌프의 동력을 절감시킬 수 있다. 이는 댐 건설이나 하수처리장의 시설용량을 축소할 수 있기에 경제적인 효과를 얻을 수 있다.
실제 실시하기 쉽고 효과가 큰 대형건축물이나 공장시설에서부터 중수도 운영을 실시한다면 일반적으로 약 20%의 절수 효과를 볼 수 있다. 하절기 속, 피크 수요에 대한 대응할 수 있는 여력을 확보할 수 있고 절약되는 수량만큼 정수장에서 처리된 물을 송수할 필요가 없어져 에너지도 절약된다. 만약 계단식으로 상류에서부터 하류로 물을 사용한다면 더욱 효과적인 에너지 절약책이 될 수 있다. 또한, 작은 댐 하나를 건설하는 효과와 맞먹으면서 자연 훼손 염려가 없어 국내에서 중수도 도입이 실행되고 있다.
[자료 6. 국내 중수도 설치 현황]
출처:중수소 시설 필요성
2007년 오산시는 사업비 170억 원을 들여 하수처리수 재이용시설을 설치했다. 2009년 5월부터 연 343만 톤의 재이용 수를 생산해 인근 공단에 공급하면서 한해 20억 원 상당의 수입을 얻고 있다. 구리시는 멀티스포츠센터에서 사용한 수영장 용수와 빗물 등의 오수를 법적 수질기준 이상으로 정화하여 재사용하는 사업을 2021년에 추진하였다. 기후변화로 인한 물 부족 문제 심화 가능성에 대응하고자 활용도가 가장 높고 경제성이 우수한 센터에 설치사업 대상으로 선정해 실시하기로 했다. 환경부로부터 국비 9억 8천 7백만 원을 지원받아 화장실 용수, 청소용수, 조경용수 등으로 재사용할 수 있게끔 분리막을 적용하여 이용할 방침이다. 일일 65톤의 버려지는 물을 재사용함에 따라 연간 1억 원 이상의 수도 요금이 절약되면서 탄소 배출량 저감 등 효과를 기대하는 바이다.
하지만, 각 지역마다 물 수급 균형이 다르고 만약 중수도를 보급시키더라도 얻을 수 있는 효과가 일부에 지나치지 않을 수도 있다. 이 외에도 기술상, 위생상, 법령 등 여러 방안에서 문제가 있어 보급화에 어려움을 겪고 있다.
1) 기술상:상수보다 중수 생산비용이 낮아야 중수도의 경제성이 높아진다. 하지만 1) 중수의 용도별 적합 처리기술의 개발, 2) 부식, 슬라임 등의 장애요인 해결 3) 상수와 중수의 오접합 방지 대책 등 문제점이 있다.
2) 위생상:중수도의 용도는 피부접촉이나 음용이외의 사용에 제한이 되어 있기에 1) 세균, 바이러스 등의 병원성 미생물의 효과적인 제거, 2) 냉각탑이나 처리공정 등에서 발생되는 휘발물질의 비상에 따른 악영향 해소 등이 해결되어야 한다.
3) 법령상:현재 중수도 이용과 관련한 법 제도의 뒷받침이 미비해 현행 수도법에서 중수도의 설치ᅟᅳᆯ 권장 사항에서 의무 사항으로 개정하는 것이 중수도 제도를 실현화할 수 있다. 또한, 단독 시설이나 물 사용량이 많아 절수효과가 확실한 공업에서는 중수도 권장이 어렵다.
중수도의 필요성과 나아가야 할 방향
2003년 하수도법에 중수도 및 물 재이용 부문이 포함되어 입법이 시행되어 왔지만, 처리 규모가 적고 시장성이 확대될 만큼 중수 생산원가가 저렴하지 않은 요인으로 아직은 시장성이 활발하지 않다.
하지만 대규모 산업단지 건설과 국민의 생활 수준 향상 등으로 용수의 수요를 감당하기 위한 대규모 댐 속 한정되어있는 지표수에 의존하기엔 훗날 공급에 한계가 올 것이다. 그렇기에 장래에 일어날 물 부족 문제를 해결하기 위해 중수도 시설은 필요하다. 물을 재이용하는 것은 각종 분야에서의 절약 효과와 공공수역으로 배출되는 오염부하량을 감소시켜 수질오염을 예방하는 효과가 있다.
즉, 중수 사용이 의무화가 되지는 않았지만, 중수도를 사용하면 하수도 요금을 감면해 주는 혜택이나 중수도 투자비에 대한 조세감면 및 금융지원 등 제도적 장치가 도입되면 중수도 확충을 늘어나지 않을까 기대해 보는 바이다.
폐수에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기
1. "폐수 무방류 시스템은 무엇일까?", 15기 민정윤, renewableenergyfollowers.org
폐수 무방류 시스템 무엇일까?
폐수 무방류 시스템 무엇일까? 15기 민정윤 환경부는 하천 수질을 개선하기 위해 2012년부터 폐수종말처리시설의 방류수 수질 기준을 강화하였다. 이번에 강화된 방류수 수질 기준은 용수사용 및
renewableenergyfollowers.org
2. "골칫덩이 폐수, 그린 암모니아로 재탄생한다고?", 21기 김채윤, 박도현, 23기 김서정, 김태현, renewableenergyfollowers.org
골칫덩이 폐수, 그린 암모니아로 재탄생한다고?
골칫덩이 폐수, 그린 암모니아로 재탄생한다고? 대학생신재생에너지기자단 21기 김채윤, 박도현, 23기 김서정, 김태현 [ 3월 22일, 물의 날을 맞이하며 ] [자료1. 세계 물의 날] 출처: LG케미토피아
renewableenergyfollowers.org
참고문헌
[사람의 활동이 수질오염에 끼치는 영향]
1) 환경부, 수질오염, 2007.10.01., https://www.me.go.kr/home/web/board/read.do;jsessionid=UIeqTsE88RTFgpsHoDvdHxrX.mehome1?pagerOffset=4350&maxPageItems=10&maxIndexPages=10&searchKey=&searchValue=&menuId=&orgCd=&boardMasterId=2&boardCategoryId=&boardId=160238&decorator=
1) SK ecoplant팀 최형주, SK ecoplant “영양분이 많은 물은 ‘독’이 된다”, 2022.03.29., https://news.skecoplant.com/for-earth/2381/
1) 김명화, “[특집] 하수처리수 재이용 ···공업용수 수요처 확보가 관건”, 대한민국 환경 대상, 2020.03.31., http://ecomedia.co.kr/news/newsview.php?ncode=1065577389876688
2) 장경국, “경주시, 급속 수처리 기술 현장 적용·사업화 지속 확대”, 아투시티뉴스, 2018.10.16., https://www.asiatoday.co.kr/view.php?key=201810160100080774
3) 조태인, “구리시, 멀티스포츠센터에 ‘물 재이용 중수도시설’ 설치”, 경인매일, 2021.04.08., https://www.kmaeil.com/news/articleView.html?idxno=274609
'News > 기후변화-환경' 카테고리의 다른 글
| 트램, 자연의 친구일까 환경 파괴범일까? (9) | 2023.07.29 |
|---|---|
| 바닷속 부비트랩, 폐어망 (5) | 2023.06.27 |
| 왜 여우인가 (11) | 2023.06.24 |
| 탄소 잡는 탄소! 색깔로 보는 탄소의 구분 (8) | 2023.05.30 |
| 치고!달려라! 야구의 녹색 물결 (15) | 2023.05.30 |
댓글