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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 구미시 지역에 위치한 하수종말처리장(4단지, 구미, 원평) 방류수와 방류하천 상․하류를 대표지점으로 선정하여 N, P의 농도 및 유량을 측정하여 부하량을 산정하였으며, 이 결과를 토대로 하수처리 방류수의 N, P가 하천에 미치는 영향을 알아보았다.
제안 방법
- 하류의 유량은 낙동강 홍수통제소의 자료를, 처리장 방류수 유량은 조사기간 중 년 평균 자료를 이용하였다. 채수된 시료는 4℃이하로 보관하여 즉시 실험실로 운반하였고, 인(TP, DTP, PO4), 질소(TN, DTN, NO3, NH3)는 수질오염공정시험기준에 따라 분석하였고, 부하량 계산은 측정된 유량에 총인(TP)와 총질소(TN) 농도를 곱하여 산정하였다.
대상 데이터
- 원평하수처리장(G2, 60,000 m3/d)은 고도처리 DNR 공법을 추가로 이용하여 생활하수를 처리하고 있으며 유역이 대부분 도시로 이루어진 구미천에 위치하고 있다. 본 연구에서는 각기 다른 처리공법 및 유입수의 특성 그리고 다양한 유역특성을 보이는 하수처리장과 하천 지역을 조사지점으로 선정하였다.
- 조사대상지는 경북 구미지역에 위치한 하수처리장(구미 4단지, 구미, 구미 원평) 방류수 및 방류하천 상류지역(H1, N1, G1) 및 하류지역(H3, N3, G3)으로 하였다(Fig. 1).
이론/모형
- 조사기간은 2009년 10월부터 2010년 9월까지 총 12회(월 1회)에 걸쳐 진행하였으며, 하천(한천, 구미천) 상․하류의 유량은 회전식 유속계(model 2100-c140)를 이용하여 ISO 2425의 단일측정방법 중 하나인 유속-면적법(velocity-area method)을 이용하여 측정하였고, 낙동강 상․하류의 유량은 낙동강 홍수통제소의 자료를, 처리장 방류수 유량은 조사기간 중 년 평균 자료를 이용하였다. 채수된 시료는 4℃이하로 보관하여 즉시 실험실로 운반하였고, 인(TP, DTP, PO4), 질소(TN, DTN, NO3, NH3)는 수질오염공정시험기준에 따라 분석하였고, 부하량 계산은 측정된 유량에 총인(TP)와 총질소(TN) 농도를 곱하여 산정하였다.
성능/효과
- 1) 하수처리장 방류수가 유입되어 하천상류보다 하천하류 지역에서 영양염류 농도가 다소 증가하는 것으로 나타났고, 인과 질소 모두 용존성 형태가 대부분을 차지하였고, 특히 하수처리장 방류수의 용존성 비율이 높은 것으로 조사되었다.
- 2) 하천에서 인은 강우기에, 질소는 비강우기에 높은 경향을 보였고, 하수처리장은 미생물 활성도가 비교적 떨어지는 겨울철에 영양염류 농도가 높은 것으로 나타났다. 도시하천인 구미천의 경우 갈수기(겨울철)에 인, 질소 농도가 매우 높았는데 이는 도시지역의 불명하수 유입에 의한 것으로 판단되었다.
- 3) N/P 비는 비교적 수질이 양호한 하천 상류지역에서 가장 높고, 하수처리장 방류수가 가장 낮은 것으로 조사되었다. 하지만 공통적으로 N/P 비의 제한영양염 기준인 16보다 높은 값을 보여 하천과 하수처리장 방류수 모두 인이 제한영양염인 것으로 나타났다.
- 4) 하수처리장 방류수의 부하량이 하류하천에 미치는 영향은 하천 및 처리장 규모에 따라 다양하게 나타났으나, 공통적으로 하수처리장의 유량보다 농도가 하천 하류에 미치는 영향이 더 큰 것으로 조사되었다. 본 연구에서 조사된 구미지역 3개의 하수 처리장 방류수의 부하량이 낙동강 하류(N3) 지점에서 차지하는 비율은 TP 8%, TN 6%로 조사되었다.
- 2) 하천에서 인은 강우기에, 질소는 비강우기에 높은 경향을 보였고, 하수처리장은 미생물 활성도가 비교적 떨어지는 겨울철에 영양염류 농도가 높은 것으로 나타났다. 도시하천인 구미천의 경우 갈수기(겨울철)에 인, 질소 농도가 매우 높았는데 이는 도시지역의 불명하수 유입에 의한 것으로 판단되었다.
- 4) 하수처리장 방류수의 부하량이 하류하천에 미치는 영향은 하천 및 처리장 규모에 따라 다양하게 나타났으나, 공통적으로 하수처리장의 유량보다 농도가 하천 하류에 미치는 영향이 더 큰 것으로 조사되었다. 본 연구에서 조사된 구미지역 3개의 하수 처리장 방류수의 부하량이 낙동강 하류(N3) 지점에서 차지하는 비율은 TP 8%, TN 6%로 조사되었다.
- 하수처리장 방류수의 TP와 TN의 부하량이 하류하천의 부하량 중 차지하는 비율은 10% 미만으로 낮았지만 최근 4대강 사업으로 보가 건설되어 하천의 체류 시간이 늘어날 가능성이 많기 때문에 고농도의 하수처리장 방류수가 하천으로 유입될 경우 오염물질의 축적으로 인하여 부영양화 현상이 더욱 가속화 될 수 있을 것으로 보인다. 따라서 이러한 결과분석을 바탕으로 효율적인 수계의 유역관리 및 하수처리장 공정의 개선과 방류수 관리 정책들이 수립되어야 한다.
후속연구
- 하수처리장 방류수의 TP와 TN의 부하량이 하류하천의 부하량 중 차지하는 비율은 10% 미만으로 낮았지만 최근 4대강 사업으로 보가 건설되어 하천의 체류 시간이 늘어날 가능성이 많기 때문에 고농도의 하수처리장 방류수가 하천으로 유입될 경우 오염물질의 축적으로 인하여 부영양화 현상이 더욱 가속화 될 수 있을 것으로 보인다. 따라서 이러한 결과분석을 바탕으로 효율적인 수계의 유역관리 및 하수처리장 공정의 개선과 방류수 관리 정책들이 수립되어야 한다. 또한 현재 고도처리시설이 각 하수처리장에 설치되었는데 설치 이후의 모니터링 결과를 추적할 필요가 있을 것으로 판단된다.
- 따라서 이러한 결과분석을 바탕으로 효율적인 수계의 유역관리 및 하수처리장 공정의 개선과 방류수 관리 정책들이 수립되어야 한다. 또한 현재 고도처리시설이 각 하수처리장에 설치되었는데 설치 이후의 모니터링 결과를 추적할 필요가 있을 것으로 판단된다.
- 또한 Huh 등(1991)도 소양호의 경우 N/P 비의 감소와 남조류의 출현이 일치하고 있다고 연구한 결과가 있다. 본 연구에서도 하천의 상류에서 하류로 갈수록 하수처리장 방류수의 유입으로 N/P 비가 감소하고 있는데, 하수처리장 방류수가 지류하천을 통해 낙동강으로 유입된다면 남조류의 출현이 일어날 가능성이 높아질 수 있기 때문에 대표적인 점오염원인 하수처리장 방류수의 관리가 반드시 필요할 것으로 판단된다.
- 5 mg/L 이하)으로 하수처리장 방류수의 유입으로 하천 생활환경 기준 등급도 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 수질오염총량관리제도에서 총인(TP)항목이 추가됨에 따라 2012년 1월 1일 이후 TP의 하수처리장 방류수 기준이 크게 강화되었기 때문에 향후 추가적인 연구를 통해 방류하천에 대한 하수처리장 방류수의 영향을 비교해 볼 필요성이 있을 것으로 보인다. 영양염류 농도의 계절별 변동을 보면 하천의 경우 인은 대체로 갈수기에 낮고 풍수기에 높게 나타났고, 질소는 이와 반대로 갈수기에 높고 풍수기에 낮은 경향을 보였다.
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