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문제 정의
- 본 연구에서는 광주지역의 폐수배출사업장에서 배출되는 방류수를 대상으로 업종별로 중금속 및 VOCs등의 24 종 특정수질유해물질의 농도와 검출빈도에 대한 배출 특성을 조사하였다. 그리고 이러한 결과를 바탕으로 향후 배출 사업장에 대한 특정수질유해물질의 효율적인 관리를 위한 기초 자료로써 활용하고자 한다.
- 본 연구에서는 광주지역의 폐수배출사업장에서 배출되는 방류수를 대상으로 업종별로 중금속 및 VOCs등의 24 종 특정수질유해물질의 농도와 검출빈도에 대한 배출 특성을 조사하였다. 그리고 이러한 결과를 바탕으로 향후 배출 사업장에 대한 특정수질유해물질의 효율적인 관리를 위한 기초 자료로써 활용하고자 한다.
제안 방법
- 4 %) 순으로 나타났다. 그리고 각각의 사업장은 업종별로 세탁시설(washing and dry cleaning services, WD), 금속제조(manufacture of basic metal products, MM), 도금(plating and anodizing of metals, PA), 식료품제조(manufacture of food products, MF), 보건업(human health, HH), 섬유제조(manufacture of synthetic fibers, MS), 세차시설(motor vehicle cleaning services, MC), 수도사업(water supply, WS), 고무제조(manufacture of synthetic rubber, MR), 기타시설(other facility, OF)의 10 개 업종으로 각각 분류하여 그룹화 하였다.
- 본 연구에서는 광주지역 10 업종의 165 개 폐수배출사업장 방류수를 대상으로 중금속 및 휘발성유기화합물질 등 24 종의 특정수질유해물질을 분석하여 오염물질 종류와 농도, 검출빈도 등 배출 특성을 조사하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 특정수질유해물질 중 중금속 7 종(Cu, Pb, As, Hg, Se, Cd, Cr+6)과 VOCs 15 종 (trichloroethylene, tetrachloroethylene, benzene, carbon tetrachloride, dichloromethane, 1,1-dichloroethylene, 1,2-dichloroethane, chloroform, 1,4-dioxane, vinyl chloride, acrylonitrile, bromoform, toluene, xylene, ethylbenzene) 및 CN, phenol 등 총 24 종을 조사대상 물질로 선정하였다.
- 업종별 특정수질유해물질의 차이점을 보기위해 모든 업종에서 검출되고 있는 Cu와 chloroform 대상으로 관계를 살펴보았다. Table 6에 업종별에 따른 특정수질유해물질인 Cu와 chloroform의 일원배치 분산분석한 결과를 나타내었다.
데이터처리
- Table 6에 업종별에 따른 특정수질유해물질인 Cu와 chloroform의 일원배치 분산분석한 결과를 나타내었다. 각 업종별 특정수질유해물질의 평균 농도값을 비교하기 위해 사후분석인 Duncan법을 이용하였다. 일원배치 분석결과 Cu는 F=1.
- 폐수배출사업장 업종별로 특정수질유해물질 검출 패턴 확인을 위해 일원배치 분산분석 기법을 사용하 였다. 일원배치 분산분석(one way ANOVA)은 하나의 독립변수로 두 집단 이상의 평균을 비교하는 통계적 분석방법이다.
이론/모형
- 대상 물질에 대한 분석결과의 신뢰성을 확보하기 위해 수질오염공정시험기준의 정도보증/정도관리에 의해 방법검출한계(method detection limit, MDL), 정량한계(limit of quantification, LOQ), 정밀도 및 정확도를 산출하여 정도관리를 수행하였다. 정제수에 정량한계 부분의 농도가 되도록 표준물질을 동일하게 첨가한 7 개 시료를 전처리한 후 분석하여 표준편차에 99 % 신뢰수준의 t 값인 3.
- 분석방법은 수질오염공정시험기준16에 준하였으며 중금속류는 원자흡광분광광도계인 AAS (AAnalyst 800, Perkin-elmer), CN와 phenol은 수질자동분석기(SYNCA, BLTEC)를 이용하여 분석하였다. VOCs은 Headspace_GC/MSD (7890B/5977A, Agilent)를 이용한 분석하였으며 운영조건은 Table 1과 같다.
성능/효과
- 도금업종 1 개 사업장을 제외하고는 모든 중금속의 농도가 배출허용기준 이내였다. CN은 보건업에서 1 개소, phenol은 고무제조업 등 5 개소로 검출율이 각각 0.6 %, 3.0 %로 나타났으며 검출 농도는 배출허용기준의 평균 1 %, 8 % 수준으로 조사되었다.
- 86 µg/L) 등의 순으로 검출율이 높게 나타났다. Dichloromethane은 금속제조, 식료품제조, 세차시설 업종 중 5 개소 사업장에서 배출허용기준을 초과하였다.
- VOCs 중 vinyl chloride, 1,2-dichloroethane, carbon tetrachloride을 제외한 12종이 검출되었으며, chloroform 80.6 % (0.42~81.60 µg/L), benzene 16.4 % (1.49~3.31 µg/L), trichloroethylene 11.5 % (1.78~6.02 µg/L), 1,1-dichloroethylene 10.3 % (1.23~5.89 µg/L), dichloromethane 8.5 % (0.28~968.86 µg/L) 등의 순으로 검출율이 높게 나타났다. Dichloromethane은 금속제조, 식료품제조, 세차시설 업종 중 5 개소 사업장에서 배출허용기준을 초과하였다.
- 41 µg/L로 높게 나왔다. 금속제조, 도금, 식료품제조, 보건업, 세차시설 업종에서는 dichloromethane, chloroform, 1,1-dichloroethylen, acrylonitrile, benzene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, 1,4-dioxane 등 다양한 VOCs가 검출되었다.
- Se은 검출되지 않았다. 도금업종 1 개 사업장을 제외하고는 모든 중금속의 농도가 배출허용기준 이내였다. CN은 보건업에서 1 개소, phenol은 고무제조업 등 5 개소로 검출율이 각각 0.
- 모든 업종에서 chloroform이 검출되었으며, 특히 세탁시설 및 수도사업에서 평균 농도가 각각 24.88 µg/L, 53.41 µg/L로 높게 나왔다. 금속제조, 도금, 식료품제조, 보건업, 세차시설 업종에서는 dichloromethane, chloroform, 1,1-dichloroethylen, acrylonitrile, benzene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, 1,4-dioxane 등 다양한 VOCs가 검출되었다.
- 중금속 중 Cu는 0.008~35.420 mg/L 농도 범위를 보였으며 검출율 46.8 %로 전 업종에서 검출되었다. 그 외 Cd, As, Hg, Pb, Cr+6의 검출율은 0.
후속연구
- 특정수질오염물질에 대한 관리가 점차 강화하는 추세임을 감안하면 폐수처리 공정에 대한 기술적인 보안과 개선을 통해 2 차 오염물질이 발생되지 않는 처리기술의 도입 및 배출 사업장에 대한 기술적 지원이 필요하다. 또한 소독 및 산화공정에서 사용 될 대체물질 개발 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 또한 acrylonitrile, tetrachloroethylene, bromoform, 1,4-dioxane 등 미량 검출되었다. 세차장 2 개소에서는 배출허용기준을 초과된 dichloromethane이 검출되는 등 다양한 VOCs가 검출되어 해당 사업장의 철저한 폐수처리와 주기적인 모니터링이 필요하겠다.
- 이번 조사결과만으로 해당 업종에서 특정수질유해물질의 배출 여부를 단정하기에는 통계적으로 자료가 부족할 수 있으므로, 폐수 중에서 이들 수질오염물질의 정확한 검출원인을 파악하기 위해서는 사용원료, 생산공정, 폐수발생과 흐름 등 전반적인 분석이 병행되어야 하겠다.
- 특정수질오염물질에 대한 관리가 점차 강화하는 추세임을 감안하면 폐수처리 공정에 대한 기술적인 보안과 개선을 통해 2 차 오염물질이 발생되지 않는 처리기술의 도입 및 배출 사업장에 대한 기술적 지원이 필요하다. 또한 소독 및 산화공정에서 사용 될 대체물질 개발 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 향후 체계적인 수질관리를 위해 폐수배출 사업장 인·허가 또는 지도·점검 시에는 지하수 배관망 등으로부터 오염, 원료의 구성성분, 생산공정 중 반응에 따른 반응부산물 등 다양한 원인과 경로를 파악하며 폐수처리공정 등 전 과정에 대한 면밀한 검토를 거쳐 배출 가능한 오염물질을 선정하고 특정수질유해물질의 경우 미량이라도 공공수역으로 직접 방류되어 생태계에 영향을 줄 수 있으므로 지속적인 모니터링이 필요하다.
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