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문제 정의
- 또한, 특정수질유해물질의 폐수종말처리장 유·입출 실태조사 및 종합적인 관리에 관한 연구가 미흡한 실정이다.6) 이에 본 연구를 통해 국내 산업단지 폐수종말처리장의 특정수질유해물질 유입 및 방류 실태를 조사하고 폐수종말처리장의 효율적인 특정수질유해물질 관리에 필요한 기초자료를 마련하고자 한다.
- 본 연구에서는 산업단지 폐수종말처리장의 유입수 및 방류수에 대해 특정수질유해물질 검출현황을 파악하기 위하여 현장조사(유입수와 방류수의 채수 및 분석)를 실시하였다. 국내 산업단지 폐수종말처리장 중 2,000 m3/일 이상을 처리 및 방류하는 27개소 폐수종말처리장을 조사대상으로 선정하였다.
가설 설정
- /일 이상인 15개 산업폐수 종말처리장(27개 중 15개 처리장에서 자료 제공)에서 자료를 제공받 아 개별배출시설 배출수의 산업폐수 종말처리장 유입시 특정수질유해물질의 희석률을 구하였다. 희석률은 유입승인 서상 특정수질유해물질이 기재된 모든 개별업체에서 해당 유해물질을 방류한다고 가정하고 산정하였다. 예를 들어 구리를 포함한 처리수를 배출하는 개별업체의 배출량이 1,000 m3/일이고 산업폐수 종말처리장으로 유입되는 물의 양이 10,000 m3/일 이면 희석률은 10배이다.
제안 방법
- 폐수종말처리장의 특정수질유해물질 모니터링 기간은 2012년 7~9월이었다. 각 처리장의 유입수 및 방류수를 매월 1회(처리장별 3회) 채수하고 특정수질유해물질을 분석하였다. 다만, 한 지점은 2회만 시료를 채취할 수 있어서 전체 시료의 수는 유입수와 방류수 각각 80개이었다.
- 대부분의 산업단지 폐수종말처리장이 BOD, COD 등 일반항목 처리를 위해 설계되어 운영되고 있으므로 엄밀히 말해서 특정수질유해물질이 제거되었다고 할 수는 없으나, 8) 본 연구에서는 폐수종말처리장의 유입수 및 방류수 검출현황을 토대로 휘발성유기물의 확산, 중금속의 슬러지 흡착 등 매체간의 이동도 포함하여 제거율을 산정하였다. Fig.
- 4는 27개 산업단지 폐수종말처리장 유입수 및 방류수의 특정수질유해물질별 제거율을 나타내며, 셀레늄(selenium), 1,4-다이옥산(1,4-dioxane)을 제외하고는 특정수질유해물질이 60% 이상 제거되었다. 또한, Fig. 4에서는 각 특정수질유해 물질의 활성슬러지법, 생물학적처리 등 모든 처리공법(n=27)의 제거율과 활성슬러지공법(n=16)을 사용하는 폐수종말처리장의 제거율을 비교하여 나타내었다. 유기인(organophosphorous compound) 및 셀레늄(selenium)의 경우에는 활성슬러지공법을 사용하는 폐수종말처리장에서 검출되지 않아 전체 처리공법의 제거율만 나타내었다.
- 채수된 시료에 대해 관리대상 특정수질유해물질 28종 중 염화비닐(vinyl chloride), 나프탈렌(Naphthalene), 아크릴아미드(acrylamide) 등 6종을 제외한 22개 항목을 분석하였다. 분석은 공인된 기관인 보건환경연구원(각 관할 지자체 소재)에서 수질공정시험법7)에 따라 수행하였다.
- 처리용량이 2,000 m3/일 이상인 15개 산업폐수 종말처리장(27개 중 15개 처리장에서 자료 제공)에서 자료를 제공받 아 개별배출시설 배출수의 산업폐수 종말처리장 유입시 특정수질유해물질의 희석률을 구하였다. 희석률은 유입승인 서상 특정수질유해물질이 기재된 모든 개별업체에서 해당 유해물질을 방류한다고 가정하고 산정하였다.
- 특정수질유해물질별로 위해성 및 독성이 다르므로 절대 농도보다는 수질기준 대비 최대값의 비가 중요한 의미를 갖는다. 현행 폐수종말처리시설의 방류수 수질기준에는 특정수질유해물질에 대한 기준이 없으므로 배출허용기준을 대상으로 최대값의 비를 계산하였다. 폐수종말처리장 유입수 최대농도가 특례지역기준에 비해 높은 특정수질유해물질은 벤젠(5.
대상 데이터
- 본 연구에서는 산업단지 폐수종말처리장의 유입수 및 방류수에 대해 특정수질유해물질 검출현황을 파악하기 위하여 현장조사(유입수와 방류수의 채수 및 분석)를 실시하였다. 국내 산업단지 폐수종말처리장 중 2,000 m3/일 이상을 처리 및 방류하는 27개소 폐수종말처리장을 조사대상으로 선정하였다. Fig.
이론/모형
- 채수된 시료에 대해 관리대상 특정수질유해물질 28종 중 염화비닐(vinyl chloride), 나프탈렌(Naphthalene), 아크릴아미드(acrylamide) 등 6종을 제외한 22개 항목을 분석하였다. 분석은 공인된 기관인 보건환경연구원(각 관할 지자체 소재)에서 수질공정시험법7)에 따라 수행하였다.
성능/효과
- 1) 특히 산업폐수는 수계로 유입되는 다른 여러 종류의 오염원에 비해 특정수질유해물질들을 다수, 고농도로 포함하고 있어 공공수역으로 배출될 경우 다른 오염원에 비해 큰 위험성을 가지고 있다.2)
- 1) 폐수종말처리장 유입수에서 특례지역기준 대비 최대 농도의 비(= 최대농도/특례지역기준농도)가 높게 검출된 특정수질유해물질은 1,1-디클로로에틸렌, 벤젠, 수은, 비소 등 이었고, 방류수에서 청정지역기준 대비 최대농도의 비(= 최 대농도/청정지역기준농도)가 높게 검출된 특정수질유해물질은 수은, 셀레늄, 비소, 납 등이었다.
- 134 mg/L) 등이 높게 검출되었다. 1,1-디클로로에틸렌은 대부분의 폐수종말처리장 유입수에서는 평균 농도가 0.022 mg/L로 낮게 검출되었으나, 한 곳의 폐수종말처리장 유입수에서 특례기준과 청정기준 대비 각 1회씩 초과 검출되어 해당 산업단지 내 개별업체에서 다량 배출되고 있을 가능성이 높은 것으로 추정된다.
- 페놀류도 모든 유입수가 청정지역기준 이하이고 평균제거율 또한 95%로 높게 나타났다. 1,4-다이옥산은 평균제거율이 18%로 낮게 나타났으나, 27곳의 폐수종말처리장 중 2곳에서만 검출되었다. 1,4-다이옥산은 슬러지에 흡착되었다가 물에 쉽게 탈착될 수 있다.
- 2) 중금속, 휘발성유기화합물, 독성물질 등 대부분의 특정 수질유해물질은 폐수종말처리장의 생물학적처리를 통해 60% 이상의 제거(상전이 포함) 효율을 나타냈고, 셀레늄과 1,4-다이옥산의 경우 일부 폐수종말처리장에서 제거효율이 낮은 것으로 나타나 해당 폐수종말처리장에서 이 두 물질에 대한 관리가 필요하다.
- 2는 조사대상 27개 폐수종말처리장 유입수 내 특정수질유해물질 모니터링 결과를 나타내며, 각 특정수질유해 물질별 농도범위가 정리되어 있다. 27개 폐수종말처리장 유입수의 특정수질유해물질별 평균농도는 구리(0.104 mg/L)와 페놀(0.101 mg/L)을 제외하고는 모두 0.1 mg/L 이하로 검출되었다. 폴리염화바이페닐(PCB)은 모든 시료에서 검출되지 않았다.
- 3) 현재 산업단지 폐수종말처리장에는 특정수질유해물질에 대한 방류수 수질기준이 없어 처리장으로부터 이들 물질 이 방류되는 것을 예방할 수 있는 법적·제도적 장치가 미약하다. 본 연구에 의한 폐수종말처리장의 유입 및 방류수 내 특정수질유해물질 검출실태는 향후 폐수종말처리장의 특정 수질유해물질 방류수 수질기준을 설정하고 그에 따른 관리 방안을 모색하기 위한 기초자료로 활용이 가능할 것이다.
- DEHP는 27개의 여러 폐수종말처리장에서 청정지역기준을 초과하는 높은 농도로 유입되었으나, 제거율은 평균 85% 로 높게 나타났다. DEHP (C24H38O4)는 소수성물질(pKow = 7.
- 특정수질유해물질별 유입 및 방류 현황을 토대로 제거율을 분석한 결과, 휘발성 유기화합물류 각각의 평균제거율이 70% 이상으로 높게 나타났다. 대부분의 폐수종말처리장에서 TCE가 모두 제거되어 방류수에서 검출되지 않았으며, 휘발성 유기화합물은 활성슬러지공정의 포기조에서 탈기에 의해 제거(대기로 탈기됨)되는데, 일반적으로 용해도가 낮고 A/V (air-water interfacial area/volume) 비가 높을수록 탈기율이 높다. 9)
- 3%이었다. 따라서 모든 폐수종말처리장의 유입수에서 특정수질유해물질이 높게 검출되는 것이 아니라 항목에 따라 일부 폐수종말처리장에서 높게 검출됨을 알 수 있었다. 이상의 결과를 토대로 볼 때 일부 특정수질유해물질을 다량 함유한 개별배출시설 의 배출수가 폐수종말처리장으로 유입되는 경우가 발생할 수 있으며, 이렇게 유입된 특정수질유해물질이 폐수종말처리장의 처리성능을 악화시킬 가능성이 있다.
- 방류수의 특정수질유해물질 검출농도가 청정지역기준보다 높게 검출된 경우는 수은 3회, 셀레늄 3회, 비소 2회 등이었고, 수질환경기준보다 높게 검출된 경우는 페놀 13회, 시안화합물 10회, 셀레늄 6회 등으로 나타 났다. 방류수 시료의 특정수질유해물질 농도가 청정지역기 준보다 높은 비율은 0.7%, 수질환경기준보다 높은 비율은 2.5%이었다. 하지만, 이 값들은 특정수질유해물질별로 다른 위해성을 감안하여 서로 비교하기 위해 참고로 비교한 것일 뿐, 실제 기준을 초과한 것은 아니다.
- 방류수 특정수질유해물질의 최대농도가 청정지역기준에 비해 높은 항목은 수은(3.2배), 셀레늄(2.1배), 비소(1.4배), 납(1.1배) 등으로 나타났고, 수질환경기준에 비해 높은 항목은 페놀(26.2배), 셀레늄(21.4배), 시안화합물(4배), 수은(3.2 배) 등으로 나타났다. 방류수의 특정수질유해물질 검출농도가 청정지역기준보다 높게 검출된 경우는 수은 3회, 셀레늄 3회, 비소 2회 등이었고, 수질환경기준보다 높게 검출된 경우는 페놀 13회, 시안화합물 10회, 셀레늄 6회 등으로 나타 났다.
- 2 배) 등으로 나타났다. 방류수의 특정수질유해물질 검출농도가 청정지역기준보다 높게 검출된 경우는 수은 3회, 셀레늄 3회, 비소 2회 등이었고, 수질환경기준보다 높게 검출된 경우는 페놀 13회, 시안화합물 10회, 셀레늄 6회 등으로 나타 났다. 방류수 시료의 특정수질유해물질 농도가 청정지역기 준보다 높은 비율은 0.
- 예를 들어 구리를 포함한 처리수를 배출하는 개별업체의 배출량이 1,000 m3/일이고 산업폐수 종말처리장으로 유입되는 물의 양이 10,000 m3/일 이면 희석률은 10배이다. 분석결과 희석률은 8개소에서 20배 이상으로 나타났고, 나머지 곳에서도 대부분 10배 이상으로 나타났다.
- 청정지역기준 보다 높게 검출된 경우는 구리 1회, 납 5회, 비소 4회, 수은 3회, 6가 크롬 3회 등으로 최대농도를 청정지역기준과 비교하면 벤젠 57배, 1,1-디클로로에틸렌 38배, 수은 21배, 사염화탄소 15배 높게 나타났다. 유입수 시료의 특정수질유해물질 농도가 특례지역기준보다 높은 비율은 0.5%, 청정지역기준보다 높은 비율은 3.3%이었다. 따라서 모든 폐수종말처리장의 유입수에서 특정수질유해물질이 높게 검출되는 것이 아니라 항목에 따라 일부 폐수종말처리장에서 높게 검출됨을 알 수 있었다.
- 조사대상 폐수종말처리장의 시설용량은 최소 3,500 m3/일, 최대 115,000 m3/일이었고, 시설용량대비 처리유량은 평균 58%이었다.
- 한편, 조사대상 22종의 특정수질유해물질 중 17종이 청정지역기준에 비해 높은 농도로 검출된 경우가 있었다. 청정지역기준 보다 높게 검출된 경우는 구리 1회, 납 5회, 비소 4회, 수은 3회, 6가 크롬 3회 등으로 최대농도를 청정지역기준과 비교하면 벤젠 57배, 1,1-디클로로에틸렌 38배, 수은 21배, 사염화탄소 15배 높게 나타났다. 유입수 시료의 특정수질유해물질 농도가 특례지역기준보다 높은 비율은 0.
- 특정수질유해물질별 유입 및 방류 현황을 토대로 제거율을 분석한 결과, 휘발성 유기화합물류 각각의 평균제거율이 70% 이상으로 높게 나타났다. 대부분의 폐수종말처리장에서 TCE가 모두 제거되어 방류수에서 검출되지 않았으며, 휘발성 유기화합물은 활성슬러지공정의 포기조에서 탈기에 의해 제거(대기로 탈기됨)되는데, 일반적으로 용해도가 낮고 A/V (air-water interfacial area/volume) 비가 높을수록 탈기율이 높다.
- 시안화합물은 일부 폐수종말처리장에서 청정지역기준 이상 농도로 유입되는 경우가 있었으나 제거율이 72%로 높아 방류수내 농도는 모두 청정지역기준 이하로 나타났다. 페놀류도 모든 유입수가 청정지역기준 이하이고 평균제거율 또한 95%로 높게 나타났다. 1,4-다이옥산은 평균제거율이 18%로 낮게 나타났으나, 27곳의 폐수종말처리장 중 2곳에서만 검출되었다.
- 현행 폐수종말처리시설의 방류수 수질기준에는 특정수질유해물질에 대한 기준이 없으므로 배출허용기준을 대상으로 최대값의 비를 계산하였다. 폐수종말처리장 유입수 최대농도가 특례지역기준에 비해 높은 특정수질유해물질은 벤젠(5.7배), 수은(4.2배), 1,1-디클로로에틸렌(1.9배), 비소(1.4배) 등으로 나타났다. 폐수종말처리장 유입수의 특정 수질유해물질 검출농도가 특례지역기준 보다 높게 검출된 경우는 벤젠 2회, 수은 2회, 1,1-디클로로에틸렌 3회, 비소 1회이었다.
- 5는 27개 처리장에서 모두 검출된 구리의 제거율을 각 처리공법 별로 분류하여 나타낸 것이다. 폐수종말처리장의 처리공법 별로 분류하여 구리의 제거율을 살펴본 결과 SBR 공법과 접촉산화 공법의 구리 제거율이 다른 공법들에 비하여 상대적으로 낮게 나타났다. 다른 중금속류는 처리장에 따라 검출 된 곳도 있고 검출되지 않은 곳도 있어 공법별 처리효율이 뚜렷한 경향을 나타내지는 않았다.
후속연구
- 특히 산업단지의 개별업체 생산공정에서 발생된 특정수질유해물질 중 일부는 폐수종말처리장에 유입되어 처리가 되지 않고 수계로 방류될 수 있기 때문에 수질오염문제를 일으킬 수 있다.5) 특정수질유해물질의 수계유입을 방지하고 효율적으로 관리하기 위해서는 특정수질유해물질을 수계로 직접 배출하는 배출원인 개별처리시설 및 폐수종말처리장에 대한 체계화된 관리시스템이 필요하다. 하지만 국내의 경우 개별업체 배출수에 대한 특정수질유해물질 기준은 있으나, 폐수종말처리장 방류수에 대한 특정수질유해물질 기준이 설정되어 있지 않아 폐수종말처리장으로부터 특정수질유해물질이 수계로 방류되는 것을 방지할 수 있는 법적․제도적 기반이 미약하다.
- 3) 현재 산업단지 폐수종말처리장에는 특정수질유해물질에 대한 방류수 수질기준이 없어 처리장으로부터 이들 물질 이 방류되는 것을 예방할 수 있는 법적·제도적 장치가 미약하다. 본 연구에 의한 폐수종말처리장의 유입 및 방류수 내 특정수질유해물질 검출실태는 향후 폐수종말처리장의 특정 수질유해물질 방류수 수질기준을 설정하고 그에 따른 관리 방안을 모색하기 위한 기초자료로 활용이 가능할 것이다.
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