[논문]활성슬러지공정 하수종말처리장의 단위공정별 세균 제거효율

이동근; 정미라; 성기문; 박성주

제안 방법

Salmonella 검출을 위해서는 연속희석된 시료 일정량을 여과한 여과지를 bismuth sulfite agar (BSA) 배지에 올려 놓고 배양하거나, 연속희석된 시료 일정량을 평판 배지 위에 도말하여 일정시간동안 배양하였다. 배양 결과 형성되는 집락 가운데 가장자리에 하얀색 테가 있으며 (halo effect), 검거나 짙은 갈색의 금속광택으로 반짝이는 세균집락을 전형적 인 추정양성 Salmonella (다음부터 'Salmonella' 로 표기) 로 간주하여 계수하였다.
Positive or negative values of variation represent decrease and increase, respectively, of bacterial concentrations at sampling sites. Samples were abbreviated as IN (incoming sewage to the plant), PI (influent of primary clarifier), PE (effluent of primary clarifier), AI (influent of aeration tank), AE (effluent of aeration tank = influent of secondary clarifier), SE (effluent of secondary clarifier = influent of final discharge conduit), and FE (final effluent). Unit processes were abbreviated as PC (primary clarifier), AT (aeration tank), SC (secondary clarifier) and FD (final discharge conduit)
단위공정별 세균 제거효율은 각 단위공정으로 들어오는 유입수의 세균농도에서 빠져나가는 유출수의 세균 농도를 뺀 값을 유입수의 세균농도로 나눈 백분율(%)로 구하였다.단위공정별 세균감소 여부와 세균농도 연관성을 확인하기 위하여 통계분석 프로그램인 SPSS (V12.
Salmonella 검출을 위해서는 연속희석된 시료 일정량을 여과한 여과지를 bismuth sulfite agar (BSA) 배지에 올려 놓고 배양하거나, 연속희석된 시료 일정량을 평판 배지 위에 도말하여 일정시간동안 배양하였다. 배양 결과 형성되는 집락 가운데 가장자리에 하얀색 테가 있으며 (halo effect), 검거나 짙은 갈색의 금속광택으로 반짝이는 세균집락을 전형적 인 추정양성 Salmonella (다음부터 'Salmonella' 로 표기) 로 간주하여 계수하였다. Shigella 는 xylose lysine desoxycholate (XLD) agar 배지에 올려놓거나, 연속희석된 시료일정량을 평판배지 위에 도말하여 일정시간동안 배양하였다.
Shigella 는 xylose lysine desoxycholate (XLD) agar 배지에 올려놓거나, 연속희석된 시료일정량을 평판배지 위에 도말하여 일정시간동안 배양하였다. 배양한 후 형성되는 붉은색 세균집락을 전형적인 추정양성 Shigella (다음부터 ‘Shigella 로 표기)로 간주하여 계수하였다.
병원성세균으로는 먹는샘물 수질기준에 설정되어 있는 장티푸스 원인균인 살모넬라(장티푸스균, Salmonella typhi) 와 이질 원인균인 시겔라(세균성이질균, Shigella)의 2종류 병원균을 대상으로 하여 막여과법 혹은 평판계수법을 실시하였다. Salmonella 검출을 위해서는 연속희석된 시료 일정량을 여과한 여과지를 bismuth sulfite agar (BSA) 배지에 올려 놓고 배양하거나, 연속희석된 시료 일정량을 평판 배지 위에 도말하여 일정시간동안 배양하였다.
대전하수종말처리장은 연속흐름혼합반응조(continuous flow-stirred tank reactor, CFSTR)의 활성슬러지공법으로서, 처리흐름도는 유입펌프장, 조목스크린, 침사지, 세목스크린, 최초침전지(다음부터 ‘초침’이라 표기), 포기조, 최종침전지(다음부터 ‘종침’이라 표기 ), 최 종방류관거의 순서 이다. 시 료채 취지 점 은 유입 펌프장에서 나오는 유입생하수(incoming sewage to the plant, IN), 초침유입수(influent of primary clarifier, PI), 초침유출 수(effluent of primary clarifier, PE), 포기조유입수(influent of aeration tank, AI), 종침유입수인 포기조유출수(effluent of aeration tank, AE), 최종방류관거의 유입수인 종 침 유출수(effluent of secondary clarifier, SE), 그리고 하수처리장을 빠져나가는 최종방류수(final effluent, FE) 등 처리공정흐름도를 따라 선정하였다. 시료는 2003년 5월에서 12월 사이에 총 20회 채취하였으며, 특히 여름인 7월에는 12회에 걸쳐 집중 채취하였다.
연속흐름 혼합반응조(CFSTR, continuous flow-stirred tank reactor) 의 활성슬러지공법으로 처리되는 대전시 하수종말처리장의 단위공정별 세균 제거효율을 파악하기 위하여, 유입생하수(IN), 초침유입수(PI), 초침유출수(PE), 포기조유입수 (AI), 포기조유줄수(AE), 종침유줄수(SE), 최종방류수(FE)를 대상으로 일반세균 (HPC), 총대장균군(TC), 분원성대 장균군 (FC), 분원성연쇄상구균(FS), Salmonella 와 Shigella 농도를 측정하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
막여과법으로 계수하였다. 연속희석된 시료 일정량을 여과한 구멍크기 0.45 um 의 여과지를 분원성연쇄상구균 선택배지인 m-Enterococcus 한천배지에 올려놓고, 35℃에서 24 시간 배양한 후 나타나는 세균집락 가운데 붉은색 계통의 세균 집락만을 전형적인 양성 분원성연쇄상구균으로 간주하여 계수하였다.
막여과법으로 계수하였다. 연속희석된 시료 일정량을 여과한 구멍크기(pore size) 0.45 um의 여과지를 분원성 대장균군 선택배지인 m-FC 한천배지에 올려놓고, 44.5℃에서 24시간 배양한 뒤 나타나는 파란색의 세균집락을 전형적인 양성 분원성대장균군으로 간주하고 계수하였다.
효율적인 운전이 가능할 것이다. 이에 본 연구에서는 방류수 수질기준에서 지표세균의 적합여부를 판단함과 동시에 , 하수종말처리시설의 단위공정별로 지표세균은 물론 병 원성세균인 Salmonella 와 Shigella 의 제 거효율을 비교하였다.
활용된다. 일반세균수는 영양한천(nutrient agar, NA) 평판배지에 연속희석된 시료 0.1 mL을 접종하고, 35℃, 48 시간 배양한 후 형성되는 모든 세균집락을 계수하였다.
)을이용하여 대응, -검정과 대응표본 상관계수를 구하였다. 지표 세균과 병원성세균은 Kay 등(2008)이 사용한 상용로그 (log)를 취하여 분석하였으며, 수질기준에 총대장균군과 분원성 대장균군 등 지표세균은 3000 이하라고 명시되어 있어 측정된 세균수로도 분석하였다.
처리장 전체의 세균 제거효율은 유입펌프장에서 양수되는 유입생하수 (in) 와 처리장에서 빠져나가는 최종방류수 (FE)의 세균농도를 비교하여 산출하였다. 처리효율을 ‘세균 항목 (평균, 최소, 최대)’로 표시하면 TC (76, -74, 99), FC (95, 61, 100), HPC (95, 67, 99), FS (98, 94, 100), Salmonella (-25225, -199900, 100), Shigella (-4760, -72900, 100) 이었다.

대상 데이터

2003년 현재 대전시 하수종말처리장의 1단계 처리시설 (15만 m3/일)을 연구대상으로 하였다. 대전하수종말처리장은 연속흐름혼합반응조(continuous flow-stirred tank reactor, CFSTR)의 활성슬러지공법으로서, 처리흐름도는 유입펌프장, 조목스크린, 침사지, 세목스크린, 최초침전지(다음부터 ‘초침’이라 표기), 포기조, 최종침전지(다음부터 ‘종침’이라 표기 ), 최 종방류관거의 순서 이다.
시 료채 취지 점 은 유입 펌프장에서 나오는 유입생하수(incoming sewage to the plant, IN), 초침유입수(influent of primary clarifier, PI), 초침유출 수(effluent of primary clarifier, PE), 포기조유입수(influent of aeration tank, AI), 종침유입수인 포기조유출수(effluent of aeration tank, AE), 최종방류관거의 유입수인 종 침 유출수(effluent of secondary clarifier, SE), 그리고 하수처리장을 빠져나가는 최종방류수(final effluent, FE) 등 처리공정흐름도를 따라 선정하였다. 시료는 2003년 5월에서 12월 사이에 총 20회 채취하였으며, 특히 여름인 7월에는 12회에 걸쳐 집중 채취하였다. 채취기간 동안 처리장의 소독공정은 가동되지 않았다.
동정은 실시하지 않았다. 지표세균 계수에 필요한 배지 등은 Fluka와 BBL 등에서 구하였으며, 기타 시약은 Sigma에서 구하였다. 각 지표세균의 계수에는 수질오염 공정시험 방법(환경부, 2004)과 먹는 물 수질 공정시험 방법(환경부, 2008b)에 수록된 방법과 동일한 것이기는 하지만, 본연구는 이들 시험방법이 시행되기 이전에 수행된 것이다.

데이터처리

값을 유입수의 세균농도로 나눈 백분율(%)로 구하였다.단위공정별 세균감소 여부와 세균농도 연관성을 확인하기 위하여 통계분석 프로그램인 SPSS (V12.0) (SPSS Inc.)을이용하여 대응, -검정과 대응표본 상관계수를 구하였다. 지표 세균과 병원성세균은 Kay 등(2008)이 사용한 상용로그 (log)를 취하여 분석하였으며, 수질기준에 총대장균군과 분원성 대장균군 등 지표세균은 3000 이하라고 명시되어 있어 측정된 세균수로도 분석하였다.
양의 제거효율은 100%를 초과할 수 없는 반면 음의 제거효율은 -199900%와 같은 음수값에 의해 처리효율이 왜곡될 가능성이 있으므로 합리적인 제거효율을 산출하기 위해 통계분석을 수행하였다. Table 1에 하수처리장 유입생하수(IN)와 최종방류수(FE) 사이인 전체 처리장(IN-FE)의 세균 농도 변화의 평균, 최소, 최대와 함께 대응표본 △검정으로 구한 P-값을 나타내었다.

이론/모형

막여과법으로 계수하였다. 연속희석된 시료 일정량을 여과한 구멍크기(pore size) 0.
최적확수법은 희석배수마다 5개의 발효관에 lauryl tryptose broth(LTB) 배지와 기포 포집관(Durham관) 을 넣고, 여기에 1/10씩 연속희석된 시료를 접종하여 35℃ 에서 24시간 배양한 후, 기포가 발생된 발효관을 양성으로 간주한다. 양성시험관수를 세어 MPN 표를 이용하여 대장균군 수를 추정하는 추정-MPN 법을 사용하였다.
총대장균군은 최적확수법 (most-probable-numbers, MPN) 을 적용하였다. 최적확수법은 희석배수마다 5개의 발효관에 lauryl tryptose broth(LTB) 배지와 기포 포집관(Durham관) 을 넣고, 여기에 1/10씩 연속희석된 시료를 접종하여 35℃ 에서 24시간 배양한 후, 기포가 발생된 발효관을 양성으로 간주한다.

성능/효과

1) 방류수 수질기준을 TC만 20회 가운데 단 1회만 초과하였으며, FS는 TC와 FC에 비해 낮은 농도로 검출되었다 (Fig. 1, 2). 단 1회 기준초과 측정값은 세균의 확정 및 완전시험과 동정을 하지 않은 추정양성의 결과이며 초과 정도가 기준치에 가까운 것으로 보아 완전시험으로 거치면 수질기준을 만족시킬 수 있을 것으로 보인다.
2) 유입생하수와 최종방류수 사이에서 양의 제거율을 보인 횟수 및 평균제거율을 보면, 전체 20회 분석 중 TC가 19회에 83.94%, FC가 20회에 94.84%, HPC가 20회에 95.01%, FS가 20회에 98.08%였다(Table 3).
3) 전체 20회 분석 중 단위공정별로 양의 제거율을 보인 횟수 및 평균제거율을 보면, 최종침전지의 경우 TC 가 20회에 94.68%, FC가 19회에 88.38%, FS가 20회에 95.87%, HPC가 20회에 93.94%, Shigella 가 19회에 97.72%로서 가장 높은 제거효율을 보였다(p<0.001). 최초침전지에서도 HPC, TC, FC, FS 등이 통계적으로 유의한(p<0.
4) 종침유출수보다 최종방류수의 TC, FC, FS 농도가 높았는데 (Fig. 1, 2, Table 1), 특히 TC 와 FS 는 통계학적 유의성도 있었으며(p<0.05)(Table 1, 2), 양의 제거율을 보인 횟수보다 음의 제거율을 보인 횟수가 많았다(Table 3). 종침유출수에서는 대장균군이 방류수 수질기준을 초과한 사례가 없었지만 최종방류수에서는 한 번 있었다.
1~3). FC, HPC, FS의 제거효율은 90% 이상으로 우수한 반면, TC는 음수인 경우를 제외하더라도 84%로 처리효율이 다른 지표세균에 비해 낮았다.
2는 대전하수종말처리장의 단위공정별 일반세균(HPC) 과 분원성연쇄상구균(FS)의 농도이다. HPC는 유입생하수 (IN)부터 종침유입수(SI)까지 평균 106 CFU/mL을 유지하였고, 종침유출수(SE)와 최종방류수(FE)가 평균 104 CFU/mL 로 나타났다. HPC는 유기물을 기질로 하여 살아가는 모든 종류의 세균을 말한다.
(환경부, 2009). MPN법으로 계수한 TC 평균농도를 보면유입생하수(IN)가 2.6x104 MPN/mL 이었으며, 최종침전지로 유입되기 전까지는 대체로 유입생하수와 비슷한 104 MPN/mL 수준이 유지되었다. 그러나 종침을 거치면서 102 MPN/mL 수준으로 대폭 줄어들었으며, 최종방류수(FE) 는종침유출수(SE)보다 약간 높지만 거의 같은 102 MPN/mL 수준을 유지하였다.
3은 대전하수종말처리장의 단위공정별 병원성세균인 Salmonella 와 Shigella 속 세균농도이다. Salmonella 의 평균농도는 유입생하수(IN)와 초침유입수(PI)가 103 CFU/mL, 초침유출수(PE), 포기조유입수(AI), 포기조유출수(AE)가 모두 102 CFU/mL, 종침유출수(SE)와 최종방류수(FE)가 101 CFU/mL이 었다. Shigella 의 평균농도는 유입 생 하수(IN) 부터 포기조유출 수(AE)까지 103 CFU/mL, 종침유출수(SE)와 최종방류수(FE)가 101 CFU/mL이었다.
첫째, 종침유출수가 최종방류수로 이동하는 동안의 세균 생장 가능성이다. Spearman's rho 상관계수로 종침유출수(SE)와 최종방류수(FE)의 세균 농도 관계를 보면, TC(p=0.058)를 제외한 다른 항목들은 모두 유의성이 있었고(p<0.05), HPC와 TC를 제외하고는 상관계수가 0.6 이상으로 세균농도의 높은 상관성을 확인할 수 있었다. 즉 최종방류관거로 유입되는 종침유출수의 FC 와 FS 농도가 높을수록 최종방류수의 농도가 높다는 것이다.
TC 와 같이 최종침전지 (SC, AE-SE) 와 전체 처리장 (IN-FE)에서는 양의 제거율을 보인 횟수가 많고, PE-AI 사이와 최종방류수 (FD, SE-FE) 에서 증가된 횟수가 감소된 횟수보다 많은 세균항목은 Salmonella 를 제외한 HPC, FC, FS, Shigella 이 었다. Table 1 의 대응표본 t-검정 결과와 비교하면 통계적으로 볼 때 최종침전지 (AE-SE) 와 전체 처리장(IN-FE) 에서는 세균제거가 잘 되고 있는 것으로 판단되며, PE-AI 사이와 최종방류관거(SE-FE)에서는 실제로 세균 제거가 잘 되고 있지 않거나, 측정결과가 통계적으로 유의하지 않는 것으로 나타났다.
최대제거효율을 나타낸 표이다. TC를 보면포기조유줄수(AE)와 종침유출수(SE) 사이 즉 최종침전지에서 20회 모두 양의 제거율을 보였으며 평균제거율은 94.68% 였다. 초침유출수(PE)와 포기조유입수(AI) 사이, 그리고 종 침 유출수(SE)와 최종방류수(FE) 사이는 HPC가 제거된 횟수는 각각 5회인 25%이고, 증가된 횟수는 15회인 70%로서, HPC가 오히려 증가하는 경향이 많음을 알 수 있었다.
Shigella 이 었다. Table 1 의 대응표본 t-검정 결과와 비교하면 통계적으로 볼 때 최종침전지 (AE-SE) 와 전체 처리장(IN-FE) 에서는 세균제거가 잘 되고 있는 것으로 판단되며, PE-AI 사이와 최종방류관거(SE-FE)에서는 실제로 세균 제거가 잘 되고 있지 않거나, 측정결과가 통계적으로 유의하지 않는 것으로 나타났다.
초침유출수(PE)와 포기조유입수(AI) 사이, 그리고 종 침 유출수(SE)와 최종방류수(FE) 사이는 HPC가 제거된 횟수는 각각 5회인 25%이고, 증가된 횟수는 15회인 70%로서, HPC가 오히려 증가하는 경향이 많음을 알 수 있었다. 그리고 유입생하수(IN)와 최종방류수(FE)를 비교하면, 분석 횟수 20회 중 19회가 양의 제거율을 보였으며 평균 제거율은 99.53%였다.
1, 2). 단 1회 기준초과 측정값은 세균의 확정 및 완전시험과 동정을 하지 않은 추정양성의 결과이며 초과 정도가 기준치에 가까운 것으로 보아 완전시험으로 거치면 수질기준을 만족시킬 수 있을 것으로 보인다. 그러나 기준에 부합되었을 때의 측정치 역시 기준치에 가까운 경우가 여러 번 있었으므로 방류수 수질기준을 항상 만족시키기 위해서는 최종방류관거 준설이나 소독공정과 같은 추가대책이 필요한 것으로 판단되었다.
단위공정별로 비교하면 유입생하수 (IN) 와 초침유입수 (PI) 사이와, 초침유출수(PE)와 포기조유입수(AI) 사이에서는 세균 농도 변화의 통계 학적 유의성 이 없었으며, Salmonella 를제외하고는 변화도 적었다(Table 1). 초침유입수(PI)와 초침유출 수 (PE)에서는 HPC 와 FS 가 세균농도의 감소와 함께 유의성을 보여0.
TC와 FC 등은 세균농도 감소가 유의적인 반면(대응표본 t-검정), Spearman's rho 상관계수는 유의적이지 않으므로 제거율이 일정하지 않은 것으로 판단되었다. 대응표본 t-검정과는 달리 IN-PI와 PE-AI 등에서도 단위공정별로 유의성을 보이는 항목이 관찰되었으므로 단위공정별 유입수 세균농도와 유출수 세균농도가 서로 상관성이 있음을 알 수 있었다.
대응표본 △검정 결과도 Salmonella 를 제외한 나머지 항목은 p-값이 0.005 이하로 유의성이 매우 높아(Table 1), 연구대상 하수처리장이 전반적으로 세균제거가 원활함을 알 수 있었다. Shigella 의 경우 평균제거율은 음수값이었지만 양수값을 나타낸 횟수가 많아 △검정에서는 양의 제거율이 유의한 것을 알 수 있었다.
이것은 곧 종 침 유출수와 최종방류수 사이의 농도 상관성은 세균 생장이 아닌 다른 요인이 있다는 것을 의미한다. 둘째, 종 침 유출수에서는 결집되어 플록 (floc) 을 이루고 있던 세균들이 최종 방류 관거 에서 방류되 면서 분리 됨 으로써 세 균수가 증가되 었을가능성이다. 이 가능성에 대한 확인실험은 본 연구에서 수행하지 않았으므로 가능성만을 제시하는 정도이다.
이는 확정시험과 완전시험을 거치치 않은 농도이므로, 실제 TC 농도는 기준을 만족시킬 수도 있었을 것이다. 따라서 대전하수종말처리장은 소독 공정 없이도 최종방류수가 대장균군 수 기준을 충족시킬 수 있을 것으로 보인다. 그러나 TC 농도가 기준치에 근접한 경우가 몇 번 있었기 때문에 기준을 완벽히 충족시키기 위해서는 소독공정을 추가하는 등의 부가적 조치를 취하는 것이 필요한 것으로 판단되었다.
이 퇴적물이 바로 최초침전지에서 직접 최종방류관거로 유입된 폐수에서 유래했을 가능성이 높다. 따라서 최종방류수가 종침유출수보다 높은 세균수를 보이는 것은 최종방류관거 퇴적물이 원인일 가능성이 가장 큰 것으로 판단된다. 한편 Desmarais 등(2002)도 TC 등이 환경에서 생장하면서 재부유될 가능성이 높다고 보고하였다.
Shigella 의 평균농도는 유입 생 하수(IN) 부터 포기조유출 수(AE)까지 103 CFU/mL, 종침유출수(SE)와 최종방류수(FE)가 101 CFU/mL이었다. 본 연구결과에서 분원성 오염의 지표세균인 TC, FC, FS 농도 가운데 TC가 가장 높고, FC, FS 순서로 줄어드는 것으로 나타났다 Salmonella 나 Shigella 농도는 FS 농도와 비슷하고 FC 농도보다는 적으므로, 하수종말처리 장의 처리 효율을 나타내는 지 표세 균으로서 FS 보다는 FC 나 TC 가 더 적합한 것으로 보인다.
유입생하수(IN) 부터 종침유입수(SI) 까지 평균 102 CFU/mL, 종침유출수 (SE) 와 최종방류수 (FE) 가 평균 101 CFU/mL 로나타났다. 분원성오염의 지표로서 TC가 갖는 한계성을 극복하기 위하여 FC 와 FS 가 새로운 지표세균으로 활용되고 있는데(환경부, 2008b, 2009), 본 연구에서는 TC와 FC 농도는 서로 비슷한 수준이었고, FS는 1~2 log 정도 낮은 것으로 나타났다.
이 가능성에 대한 확인실험은 본 연구에서 수행하지 않았으므로 가능성만을 제시하는 정도이다. 셋째는 외부로부터의 유입가능성인데, 연구기간동안 대전하수종말처리장 1단계 시설의 최종방류관거에는 2단계 시설의 유출수도 섞여 같이 방류되고 있었다. 2003년 9월 23일부터 12 월까지 총 4회에 걸쳐 2단계 시설의 종침유출수를 본 연구 결과와 동일한 시료채취일에 분석한 결과, 1단계 처리시설과 비슷한 수질을 보였기 때문에(자료 미수록) 비록 2단계 시설의 방류수가 합류된다.
FS는 대장균군과 일반세균에 비해 농도가 낮았다. 유입생하수(IN) 부터 종침유입수(SI) 까지 평균 102 CFU/mL, 종침유출수 (SE) 와 최종방류수 (FE) 가 평균 101 CFU/mL 로나타났다. 분원성오염의 지표로서 TC가 갖는 한계성을 극복하기 위하여 FC 와 FS 가 새로운 지표세균으로 활용되고 있는데(환경부, 2008b, 2009), 본 연구에서는 TC와 FC 농도는 서로 비슷한 수준이었고, FS는 1~2 log 정도 낮은 것으로 나타났다.
Shigella 의 경우 평균제거율은 음수값이었지만 양수값을 나타낸 횟수가 많아 △검정에서는 양의 제거율이 유의한 것을 알 수 있었다. 유입생하수(IN)에서는 Salmonella 가 FS 및 Shigella 에 비하여 높은 농도를 유지 하고 있음에도(Fig. 2, 3), 최종방류수(FE)에 나타난 제거효율은 FS 및 Shigella 가 1 log 이 상인 반면 Salmonella 는 0.23 log로 매우 낮았다(Table 1). 이 결과는 유입생하수(IN) 세균 농도와 제거효율과는 상관성이 없음을 말해 주는 것이다.
나타낸 것이다. 유입생하수(IN)와 최종방류수(FE) 사이를 대응표본 t-검정 결과와 비교하면 HPC 만 공통적으로 유의성을 보였을 뿐 나머지 항목은 Spearman's rho 상관계수의 유의성이 나타나지 않았다. Spearman's rho 상관계수는 정규분포가 아니라도 적용이 가능한 순위 상관계수이고, 대응 표본 t-검정은 처리전후의 평균을 비교하는 것이므로, HPC 농도 감소는(Table 1) 유의적이며(대응표본 t-검정), 동시에 하수처리장의 HPC 제거율이 일정하므로, 단위공정으로 들어오는 유입수의 HPC 농도가 높으면 유출수 HPC 역시 높게 나오는 것으로 생각된다(Table 2).
전체 처리장(IN-FE) 의 세균농도 변화 중에서 감소가 잘된 것은 FC, TC, HPC, Shigella 순서로 1 log (90%) 이상의 감소를 보였고, FS와 Salmonella 제거효율은 높지 않았다. 대응표본 △검정 결과도 Salmonella 를 제외한 나머지 항목은 p-값이 0.
004)를 제외하고는 유의성 이 없었고 세균농도의 변화도 크지 않았다. 종침유입수인 포기조유출 수(AE)와 종침유출수(SE) 사이가 가장 큰 세균 농도의 감소를 보였으며, 동시에 대응표본 t-검정 결과 역시 Salmonella 를 제외한 모든 항목의 p-값이 0.001 이하로 높은 유의성을 보여, 최종침전지에서 가장 많은 세균농도의 감소를 확인할 수 있었다(Table 1). 한편 종침유출수(SE)와 최종유출수(FE)를 비교하면 TC, FC, FS의 증가가 관찰되었지만, FC는 통계학적 유의성이 없었다(Table 1).
이 결과는 유입생하수(IN) 세균 농도와 제거효율과는 상관성이 없음을 말해 주는 것이다. 즉 유입 생 하수(IN), 초침유입수(PI)에서는 Salmonella 가 검출되 지 않았음에 도 최 종방류수(FE)에서 Salmonella 가 검 출됨으로써(5회), Salmonella 의 제거효율이 낮게 나타난 것으로 판단된다.
막여과법으로 분석한 FC의 평균농도는 TC와 거의 비슷하였다. 즉 유입생하수(IN) 104 CFU/mL에서 초침유입수(PI), 초침유출수(PE), 포기조유입수(AI), 포기조유출 수(AE)는 모두 비슷한 103 CFU/mL, 그리고 종 침 유출수(SE)와 최종방류수(FE)는 102 CFU/mL 수준이었다. 현재 시행중인 하수종말처리장방류수 수질기준에 규정된 TC 와 FC 기준인 3000개 이하/mL(환경부, 2009)와 비교하였을 때, 연구기간동안 최종방류수 수질이 기준을 초과한 횟수는 TC 의 경우 최적확수법 (MPN) 으로 분석하였을 때 단 1회에 불과하였으며, FC는 단 한 번도 기준을 초과하지 않았다.
6 이상으로 세균농도의 높은 상관성을 확인할 수 있었다. 즉 최종방류관거로 유입되는 종침유출수의 FC 와 FS 농도가 높을수록 최종방류수의 농도가 높다는 것이다. 하지만 수리학적 체류시간이 불과 몇 초~몇 분에 불과할 정로도 짧은 최종방류관거 길이를 고려할 때 종 침 유출수에 포함된 세균 생장은 불가능하다.
세균농도를 비교하여 산출하였다. 처리효율을 ‘세균 항목 (평균, 최소, 최대)’로 표시하면 TC (76, -74, 99), FC (95, 61, 100), HPC (95, 67, 99), FS (98, 94, 100), Salmonella (-25225, -199900, 100), Shigella (-4760, -72900, 100) 이었다. 최종방류수가 유입생하수보다 세균수가 많아서 처리효율이 음수로 나온 경우는 TC가 1회(10월), Salmonella 가 8회(7월 6회, 10월과 12월 각 1 회), Shigella 가 4회(7월 3회, 9월 1회)이었다(Fig.
최종방류관거에서 세균농도가 증가할 수 있는 요인으로 다음의 4가지를 들 수 있다. 첫째, 종침유출수가 최종방류수로 이동하는 동안의 세균 생장 가능성이다. Spearman's rho 상관계수로 종침유출수(SE)와 최종방류수(FE)의 세균 농도 관계를 보면, TC(p=0.
변화도 적었다(Table 1). 초침유입수(PI)와 초침유출 수 (PE)에서는 HPC 와 FS 가 세균농도의 감소와 함께 유의성을 보여0.05), 최초침전지가 세균농도 감소에 기여하고 있는 것으로 나타났다. 포기조유입수(AI)와 포기조유출 수(AE) 사이는 FC (0=0.
68% 였다. 초침유출수(PE)와 포기조유입수(AI) 사이, 그리고 종 침 유출수(SE)와 최종방류수(FE) 사이는 HPC가 제거된 횟수는 각각 5회인 25%이고, 증가된 횟수는 15회인 70%로서, HPC가 오히려 증가하는 경향이 많음을 알 수 있었다. 그리고 유입생하수(IN)와 최종방류수(FE)를 비교하면, 분석 횟수 20회 중 19회가 양의 제거율을 보였으며 평균 제거율은 99.
한편 Desmarais 등(2002)도 TC 등이 환경에서 생장하면서 재부유될 가능성이 높다고 보고하였다. 최종방류수의 수질 악화를 방지하여 수질기준을 만족시키기 위해서는 최종방류관거의 퇴적물을 제거할 필요가 있는 것으로 나타났다.
001). 최초침전지에서도 HPC, TC, FC, FS 등이 통계적으로 유의한(p<0.05) 세균 제거율을 보였다(Table 1, 3).
1과 2를 보면 TC, FC, HPC, FS 모두 최종침전지를 거친 종침유출수 (SE) 가 앞에 위치한 단위공정 폐수보다 낮은 농도를 보였다. 하지만 최종방류관거의 유입수인 종 침 유출수(SE)와 최종방류관거의 유출수인 최종방류수(FE) 사이를 보면 HPC, Salmonella, Shigella 농도는 감소한 반면 TC, FC, FS 농도는 오히려 증가하는 경향을 보였다(Table 1).
001 이하로 높은 유의성을 보여, 최종침전지에서 가장 많은 세균농도의 감소를 확인할 수 있었다(Table 1). 한편 종침유출수(SE)와 최종유출수(FE)를 비교하면 TC, FC, FS의 증가가 관찰되었지만, FC는 통계학적 유의성이 없었다(Table 1).

후속연구

종침유출수에서는 대장균군이 방류수 수질기준을 초과한 사례가 없었지만 최종방류수에서는 한 번 있었다. 따라서 최종방류관거의 퇴적물 청소나 종침유출수의 소독과 같은 추가적인 방류수 수질관리대책이 필요한 것으로 보인다.
하수종말처리장의 단위공정별로 미생물 제거효율을 파악한다면 가장 취약한 공정의 파악과 대비 등이 가능할 것이며 효율적인 운전이 가능할 것이다. 이에 본 연구에서는 방류수 수질기준에서 지표세균의 적합여부를 판단함과 동시에 , 하수종말처리시설의 단위공정별로 지표세균은 물론 병 원성세균인 Salmonella 와 Shigella 의 제 거효율을 비교하였다.

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