공공하수처리시설에서 수질오염물질 유입 및 배출 특성 고찰 - 산업폐수 및 매립지 침출수 연계처리 시설을 중심으로 - A study on characteristics of influent and effluent pollutants in public sewage treatment works combined with industrial wastewater and landfill leachate원문보기
In this study, we investigated influent and effluent water pollutants in 53 Public Sewage Treatment Works (PSTWs) where industrial wastewater or landfill leachate is combined four times for two years from 2014 to 2015. Also, we analyzed the characteristics of heavy metals and volatile organic carbon...
In this study, we investigated influent and effluent water pollutants in 53 Public Sewage Treatment Works (PSTWs) where industrial wastewater or landfill leachate is combined four times for two years from 2014 to 2015. Also, we analyzed the characteristics of heavy metals and volatile organic carbons at influent and effluent of these PSTWs caused by sewage treatment combined with industrial wastewater or landfill leachate. As a result, six heavy metals such as barium, copper, iron, manganese, nickel and zinc, and four volatile organic carbons (VOCs) including phenols, di(2-)ethylhexyl phthalate (DEHP), formaldehyde and toluene were observed above detection limits in most of PSTWs. Also, it was revealed that six heavy metals such as hexavalent chromium, mercury, cadmium, chromium, nickel and selenium, and four VOCs including 1,1-dichloroethylene, vinyl chloride, naphthalene, and epichlorohydrin were observed more frequently according to precipitation. As a result of reviewing the monitoring data on "Water Quality Monitoring Networks" in lower watersheds of PSTWs, both heavy metals and VOCs were below detection limits, indicating that the effluent water had little influence on the watershed. Nevertheless for the better management of influent and effluent pollutants in PSTWs, it is necessary to establish the advanced management plans for water pollutants in PSTWs, which include a list of priority substances management, monitoring plans, and guidelines for industrial wastewater and landfill leachate combined in PSTWs.
In this study, we investigated influent and effluent water pollutants in 53 Public Sewage Treatment Works (PSTWs) where industrial wastewater or landfill leachate is combined four times for two years from 2014 to 2015. Also, we analyzed the characteristics of heavy metals and volatile organic carbons at influent and effluent of these PSTWs caused by sewage treatment combined with industrial wastewater or landfill leachate. As a result, six heavy metals such as barium, copper, iron, manganese, nickel and zinc, and four volatile organic carbons (VOCs) including phenols, di(2-)ethylhexyl phthalate (DEHP), formaldehyde and toluene were observed above detection limits in most of PSTWs. Also, it was revealed that six heavy metals such as hexavalent chromium, mercury, cadmium, chromium, nickel and selenium, and four VOCs including 1,1-dichloroethylene, vinyl chloride, naphthalene, and epichlorohydrin were observed more frequently according to precipitation. As a result of reviewing the monitoring data on "Water Quality Monitoring Networks" in lower watersheds of PSTWs, both heavy metals and VOCs were below detection limits, indicating that the effluent water had little influence on the watershed. Nevertheless for the better management of influent and effluent pollutants in PSTWs, it is necessary to establish the advanced management plans for water pollutants in PSTWs, which include a list of priority substances management, monitoring plans, and guidelines for industrial wastewater and landfill leachate combined in PSTWs.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 2014~2015년 2년간 산업폐수 또는 매립지 침출수가 연계처리 되는 53개 공공하수처리시설에 대한 유입･방류수의 수질오염물질 배출실태에 대한 조사결과를 분석하여 산업폐수 또는 매립지 침출수의 연계처리로 인한 공공하수처리시설 유입･방류수 중 중금속 및 휘발성 유기물질의 특성을 고찰하였다.
본 연구에서는 2014년부터 2015년까지 하수 처리용량이 하루 500 m3 이상인 전국의 공공하수처리시설 중 산업폐수가 연계되는 처리장을 중심으로 수질오염 물질 유입 및 배출 실태 조사를 실시하고, 이를 바탕으로 공공하수처리시설에서 수질오염물질에 대한 유입 및 배출 특성을 고찰하고자 한다.
제안 방법
공공하수처리시설 방류수 수질오염물질이 공공수역에 미치는 영향을 살펴보기 위해 방류수계 하류지역 수질 측정망 자료를 이용하여 수질오염물질을 중심으로 운영 현황을 조사하였다. 중금속은 연 4회 이상 실시하고 있으나, 휘발성 유기물질은 페놀류를 제외하고 중권역 대표지점과 주요지점에서만 연 1~2회 실시하고 있다(Table 6).
2014년부터 2015년까지 조사대상 공공하수처리시설은 총 53개소로 산업폐수를 연계 처리하는 공공하수 처리시설 40개소와 매립지 침출수를 연계 처리하는 공공하수처리시설 4개소를 지역별로 배분하여 선정하고, 유입수 및 방류수 중 수질오염물질 검출 실태를 비교하기 위하여 산업폐수를 연계 처리하지 않는 9개 공공하수처리시설을 추가로 선정하였다(Table 2). 수질오염물질 조사항목은 배출허용기준 48개 항목과 방류수역에 대한 영향을 고려하여 하천환경기준 2개 항목(안티몬, 헥사클로로벤젠)을 추가하여 총 50개 항목을 측정․분석하였다.
공공하수처리시설의 수질오염물질 조사는 2014년부터 2015년까지 4회에 걸쳐 전국 53개 시설(5개소 중복)에 대하여 실시하였다(Table 1). 이들 공공하수처리시설에 대한 유입･배출 실태 조사와 더불어, 국내 주요 공법을 도입한 공공하수처리시설에 대한 수질오염물질 특성을 파악하기 위해 하수처리 공법별 특성 조사를 실시하였다. 수질오염물질 유입･배출 특성에 대한 조사대상 공공하수처리시설은 매립지 침출수나 산업폐수가 연계 처리되고 있는 시설을 중심으로 방류수 수질기준 적용지역별로 배분하였으며, 비교대상 하수처리시설을 지역별로 배분하여 선정하였다(Fig.
대상 데이터
2014년부터 2015년까지 조사대상 공공하수처리시설은 총 53개소로 산업폐수를 연계 처리하는 공공하수 처리시설 40개소와 매립지 침출수를 연계 처리하는 공공하수처리시설 4개소를 지역별로 배분하여 선정하고, 유입수 및 방류수 중 수질오염물질 검출 실태를 비교하기 위하여 산업폐수를 연계 처리하지 않는 9개 공공하수처리시설을 추가로 선정하였다(Table 2). 수질오염물질 조사항목은 배출허용기준 48개 항목과 방류수역에 대한 영향을 고려하여 하천환경기준 2개 항목(안티몬, 헥사클로로벤젠)을 추가하여 총 50개 항목을 측정․분석하였다.
공공하수처리시설의 수질오염물질 조사는 2014년부터 2015년까지 4회에 걸쳐 전국 53개 시설(5개소 중복)에 대하여 실시하였다(Table 1). 이들 공공하수처리시설에 대한 유입･배출 실태 조사와 더불어, 국내 주요 공법을 도입한 공공하수처리시설에 대한 수질오염물질 특성을 파악하기 위해 하수처리 공법별 특성 조사를 실시하였다.
이들 공공하수처리시설에 대한 유입･배출 실태 조사와 더불어, 국내 주요 공법을 도입한 공공하수처리시설에 대한 수질오염물질 특성을 파악하기 위해 하수처리 공법별 특성 조사를 실시하였다. 수질오염물질 유입･배출 특성에 대한 조사대상 공공하수처리시설은 매립지 침출수나 산업폐수가 연계 처리되고 있는 시설을 중심으로 방류수 수질기준 적용지역별로 배분하였으며, 비교대상 하수처리시설을 지역별로 배분하여 선정하였다(Fig. 1).
우리나라의 경우, 산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침은 공공하수처리장에 산업폐수 연계처리 시 사전검토 사항, 절차 및 방법 등을 정하기 위하여 2011넌 7월 당시 수생태보전과에서 마련한 지침으로 수질 및 수생태 보전에 관한 법률 제32조 제8항과 하수도법 제27조 배수설비의 설치 등에 근거를 두고 있다. 지침의 적용 범위는 분류식 하수처리구역 내 배수설비를 갖춘 폐수배출시설 설치･운영하는 사업자를 대상으로 한다. 이들 사업자 중에서 특정수질유해물질 및 중금속을 배출하는 사업자는 대상에서 제외하며, 음식료품 제조업 등 공공하수처리시설의 적정 운영에 지장을 초래하지 않는 업종으로 1일 폐수배출량이 50 m3 미만인 5종 사업장을 우선 선정하도록 하고 있다.
성능/효과
조사결과 바륨, 구리, 철, 망간, 니켈, 아연 등 중금속 6개 항목과 페놀류, 디에틸헥실프탈레이트(DEHP), 포름알데히드, 톨루엔 등 휘발성 유기물질 4개 항목은 거의 모든 처리장 유입수에서 정량한계 이상 검출되었다. 강우에 따라 검출빈도가 증가하는 항목은 중금속의 경우 Cr+6, Hg, Cd, Cr, Ni, Sb 등 6개 항목이고, 휘발성 유기물질은 1,1-디클로로에틸렌, 염화비닐, 나 프탈렌, 에피클로로히드린 등 4개 항목인 것으로 조사되었다. 조사대상 하수처리시설의 방류 하류지역 수질측정망 자료를 검토한 결과, 중금속 및 휘발성 유기물질 모두 정량한계 미만으로 검출되어 하수처리 방류수에 의한 수계에의 영향은 미미한 것으로 판단되었다.
중금속 중 바륨 구리, 철, 망간, 니켈, 망간, 아연 등 6개 항목은 거의 모든 처리장 유입수에서 정량한계 이상 검출되었으나, 배출허용기준(나 지역)을 초과한 곳은 없는 것으로 조사되었으며 비소, 납 등 2개 항목은 조사기간 중 검출되지 않았다. 검출된 중금속 중 셀레늄은 24개소 하수처리시설의 유입수와 방류수에서 검출되었지만 모두 정량한계 미만이었다(Fig. 5). ”수질 및 수생태계 보전에 관한 법률” 시행규칙의 배출허용기준과 기준항목에 대한 정량한계는 부록에 수록하였다(APPENDIX 1).
공공하수처리시설에서 수질오염물질 검출현황은 Fig. 4에 나타낸 바와 같이 2014년부터 2015년까지 중금속 검출항목은 2년간 크게 변하지 않았으나, 2015년 휘발성 유기물질의 검출항목은 2014년보다 증가한 것으로 나타났다. 2015년 공공하수처리시설 유입수와 방류수에서 중금속 및 휘발성 유기물질이 검출되는 처리시설 수가 유사한 것은 유입된 중금속 및 휘발성 유기물질이 공공하수처리시설 공정을 거치는 동안 처리되기 어렵다는 것을 나타낸다.
이번 4회 조사기간 동안 강우에 따른 중금속 검출결과를 살펴보면, Cr+6, Hg, Cd, Cr, Ni, Sb 등 6개 항목은 강우시 검출빈도가 더 높았으며, Zn의 경우는 강우시 검출빈도가 낮아지는 것으로 조사되었다. 휘발성 유기물질은 1,1-디클로로에틸렌, 염화비닐, 나프탈렌, 에피클로로히드린 등 4개 항목이 강우시 검출빈도가 높았고, 페놀류, 트리클로로에틸렌, 1,2-디클로로에탄, 클로로포름, 자일렌, 헥사클로로벤젠 등 6개 항목은 강우시 검출빈도가 낮아지는 것으로 조사되었다(Fig.
조사결과 바륨, 구리, 철, 망간, 니켈, 아연 등 중금속 6개 항목과 페놀류, 디에틸헥실프탈레이트(DEHP), 포름알데히드, 톨루엔 등 휘발성 유기물질 4개 항목은 거의 모든 처리장 유입수에서 정량한계 이상 검출되었다. 강우에 따라 검출빈도가 증가하는 항목은 중금속의 경우 Cr+6, Hg, Cd, Cr, Ni, Sb 등 6개 항목이고, 휘발성 유기물질은 1,1-디클로로에틸렌, 염화비닐, 나 프탈렌, 에피클로로히드린 등 4개 항목인 것으로 조사되었다.
중금속은 연 4회 이상 실시하고 있으나, 휘발성 유기물질은 페놀류를 제외하고 중권역 대표지점과 주요지점에서만 연 1~2회 실시하고 있다(Table 6). 조사대상 하수처리시설 하류지역의 중권역 대표지점과 주요지점에 대하여 2014~2015년 하천수질 현황을 분석한 결과 수질오염물질은 모두 정량한계 미만 검출된 것으로 조사되어 하수처리 방류수에 의한 수계에의 영향은 미미한 것으로 판단되었다.
강우에 따라 검출빈도가 증가하는 항목은 중금속의 경우 Cr+6, Hg, Cd, Cr, Ni, Sb 등 6개 항목이고, 휘발성 유기물질은 1,1-디클로로에틸렌, 염화비닐, 나 프탈렌, 에피클로로히드린 등 4개 항목인 것으로 조사되었다. 조사대상 하수처리시설의 방류 하류지역 수질측정망 자료를 검토한 결과, 중금속 및 휘발성 유기물질 모두 정량한계 미만으로 검출되어 하수처리 방류수에 의한 수계에의 영향은 미미한 것으로 판단되었다.
2015년 조사에서 유입수 중 중금속류는 8~11종이 검출된 것으로 나타났는데, 전년도 조사 보다 검출항목이 늘어난 것은 조사대상 중 산업폐수를 연계 처리하는 하수처리시설이 늘어났기 때문으로 판단된다. 중금속 중 바륨 구리, 철, 망간, 니켈, 망간, 아연 등 6개 항목은 거의 모든 처리장 유입수에서 정량한계 이상 검출되었으나, 배출허용기준(나 지역)을 초과한 곳은 없는 것으로 조사되었으며 비소, 납 등 2개 항목은 조사기간 중 검출되지 않았다. 검출된 중금속 중 셀레늄은 24개소 하수처리시설의 유입수와 방류수에서 검출되었지만 모두 정량한계 미만이었다(Fig.
특정수질유해물질 항목에 해당하는 구리, 페놀, 디에틸헥실프탈레이트(DEHP), 폼알데하이드 등 4개 항목은 전지역 처리장의 유입수에서 모두 정량한계 이상 검출되었으며, 방류수에서는 페놀류와 디에틸헥실프탈레이트, 포름알데히드의 검출빈도가 비교적 높게 나타났다(Fig. 7).
페놀류, 디에틸헥실프탈레이트, 포름알데히드, 톨루엔 등 4개 항목은 거의 모든 처리장 유입수에서 정량 한계 이상 검출되었으나, 중금속과 마찬가지로 배출허용기준(나 지역)을 초과한 곳은 없는 것으로 조사되었다. 폴리클로리네이티드비페닐, 테트라클로로에틸렌, 사염화탄소, 아크릴로니트릴, 브로모포름, 나프탈렌 등 6개 항목은 조사 기간 중 검출되지 않았다(Fig.
, Hg, Cd, Cr, Ni, Sb 등 6개 항목은 강우시 검출빈도가 더 높았으며, Zn의 경우는 강우시 검출빈도가 낮아지는 것으로 조사되었다. 휘발성 유기물질은 1,1-디클로로에틸렌, 염화비닐, 나프탈렌, 에피클로로히드린 등 4개 항목이 강우시 검출빈도가 높았고, 페놀류, 트리클로로에틸렌, 1,2-디클로로에탄, 클로로포름, 자일렌, 헥사클로로벤젠 등 6개 항목은 강우시 검출빈도가 낮아지는 것으로 조사되었다(Fig. 9).
후속연구
향후 추가 연구를 통해 조사기간 동안 검출된 수질오염물질을 목록화하고, 검출빈도, 검출농도, 위해도 등을 고려하여 우선관리대상 오염물질을 선정하는 것이 필요하며, 우선관리대상 오염물질의 우선순위에 따른 수질모니터링 조사항목을 결정하고, 이들 물질의 측정주기 및 분석방법 등을 포함한 수질모니터링 계획안을 마련하여 상시 모니터링을 실시하는 것이 필요하다. 또한 이 결과에 따라 검출 빈도가 높은 수질오염물질을 대상으로 감시항목 또는 수질기준 설정 등 관리방안을 수립하는 것이 필요하다.
향후 추가 연구를 통해 조사기간 동안 검출된 수질오염물질을 목록화하고, 검출빈도, 검출농도, 위해도 등을 고려하여 우선관리대상 오염물질을 선정하는 것이 필요하며, 우선관리대상 오염물질의 우선순위에 따른 수질모니터링 조사항목을 결정하고, 이들 물질의 측정주기 및 분석방법 등을 포함한 수질모니터링 계획안을 마련하여 상시 모니터링을 실시하는 것이 필요하다. 또한 이 결과에 따라 검출 빈도가 높은 수질오염물질을 대상으로 감시항목 또는 수질기준 설정 등 관리방안을 수립하는 것이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미국의 우선관리대상 수질오염물질은 총 몇개인가?
미국의 우선관리대상 수질오염물질은 총 126개 물질이며 그 중 우리나라의 산업폐수 배출허용기준에 등록된 항목은 27개 항목으로 조사되었다(US EPA 2010). 또한 유럽은 우선관리대상 수질오염물질로 33개 항목을 선정하여 관리하고 있으며, 그 중 우리나라의 배출허용기준에 등록된 항목은 10개 항목으로 조사되었다(EC 2003, MOE 2016).
산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침의 적용 범위는 어떻게 되는가?
우리나라의 경우, 산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침은 공공하수처리장에 산업폐수 연계처리 시 사전검토 사항, 절차 및 방법 등을 정하기 위하여 2011넌 7월 당시 수생태보전과에서 마련한 지침으로 수질 및 수생태 보전에 관한 법률 제32조 제8항과 하수도법 제27조 배수설비의 설치 등에 근거를 두고 있다. 지침의 적용범위는 분류식 하수처리구역 내 배수설비를 갖춘 폐수배출시설 설치･운영하는 사업자를 대상으로 한다. 이들 사업자 중에서 특정수질유해물질 및 중금속을 배출하는 사업자는 대상에서 제외하며, 음식료품 제조업 등 공공하수처리시설의 적정 운영에 지장을 초래하지 않는 업종으로 1일 폐수배출량이 50 m3 미만인 5종 사업장을 우선 선정하도록 하고 있다.
공공하수처리시설의 역할은?
우리의 생활과 산업활동으로 인하여 유역으로부터 발생되는 각종 수질오염물질을 분뇨처리시설, 매립지 침출수 처리시설, 폐수처리시설, 하수처리시설 등에서 처리하여 공공수역으로 배출되고 있다. 이들 처리시설 중에서도 공공하수처리시설은 지방자치단체가 주체가 되어 운영되는 시설로서 주로 하수관로를 통하여 유입되는 하수를 처리하여 하천 또는 공유수면으로 배출하는 역할을 하며 분뇨 및 정화조의 슬러지, 각종 폐수 등과 다른 처리시설에서 1차적으로 처리된 물을 연계하여 처리하기도 한다. 산업폐수 및 매립지 침출수와 같이 중금속 및 휘발성 유기물질을 함유할 가능성이 높은 배출수를 연계 처리할 때에는 공공하수처리시설 입장에서 각별한 주의가 필요하며, 이를 위해 환경부에서도 산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침과 공공하수처리시설 운영･관리 지침을 마련하고 있다(MOE 2011, MOE 2014a).
참고문헌 (10)
European Commission of Environment(EC) (2003) Achievements and obstacles in the implementation of council directive 76/464/EEC on aquatic pollution control of dangerous substances(1976-2002).
European Union(EU) (2013) Directive 2013/39/EU of the european parliament and of the council of 12 August 2013 amending Directive 2000/60/EC and 2008/105/EC as regards priority substances in the field of water policy.
Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety(FMENCN) (2004) Promulgation of the new version of the ordinance on requirements for the discharge of wastewater into waters.
Ministry of Environment(MOE) (2011) Guideline for industrial wastewater co-treated public sewage treatment works.
Ministry of Environment (2014a) Guideline for operation and management of public sewage system.
Ministry of Environment (2014b) http://hasudoinfo.or.kr (Integrated information management system for sewer system).
Ministry of Environment (2016) The raw for water quality and water ecosystem preservation.
National Institute of Environmental Research(NIER) (2011) A study on appropriate treatment and management of the public sewage treatment works receiving the industrial wastewater.
Reglement de Service D'assainissement(RSD) (2012) Syndicat D'agglomeration Nouvelle de Marne-la-Vallee, Val Maubuee, France.
US EPA (2010) National Pollutant Discharge Elimination System(NPDES) permit writers' manual.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.