In this study, the fate and removal of 15 pharmaceuticals (including stimulants, non-steroidal anti-inflammatory drugs, antibiotics, etc.) in unit processes of a sewage treatment plant (STP) were investigated. Mass loads of pharmaceuticals were 2,598 g/d in the influent, 2,745 g/d in the primary eff...
In this study, the fate and removal of 15 pharmaceuticals (including stimulants, non-steroidal anti-inflammatory drugs, antibiotics, etc.) in unit processes of a sewage treatment plant (STP) were investigated. Mass loads of pharmaceuticals were 2,598 g/d in the influent, 2,745 g/d in the primary effluent, 143 g/d in the secondary effluent, and 134 g/d in the effluent. The mass loads were reduced by 95% in the biological treatment process, but total phosphorous treatment did not show a significant effect on the removal of most pharmaceuticals. Also, mass balance analysis was performed to evaluate removal characteristics of pharmaceuticals in the biological treatment process. Acetaminophen, caffeine, acetylsalicylic acid, cefradine, and naproxen were efficiently removed in the biological treatment process mainly due to biodegradation. Removal efficiencies of gemfibrozil, ofloxacin, and ciprofloxacin were not high, but their removal was related to sorption onto sludge. This study provides useful information on understanding removal characteristics of pharmaceuticals in unit processes in the STP.
In this study, the fate and removal of 15 pharmaceuticals (including stimulants, non-steroidal anti-inflammatory drugs, antibiotics, etc.) in unit processes of a sewage treatment plant (STP) were investigated. Mass loads of pharmaceuticals were 2,598 g/d in the influent, 2,745 g/d in the primary effluent, 143 g/d in the secondary effluent, and 134 g/d in the effluent. The mass loads were reduced by 95% in the biological treatment process, but total phosphorous treatment did not show a significant effect on the removal of most pharmaceuticals. Also, mass balance analysis was performed to evaluate removal characteristics of pharmaceuticals in the biological treatment process. Acetaminophen, caffeine, acetylsalicylic acid, cefradine, and naproxen were efficiently removed in the biological treatment process mainly due to biodegradation. Removal efficiencies of gemfibrozil, ofloxacin, and ciprofloxacin were not high, but their removal was related to sorption onto sludge. This study provides useful information on understanding removal characteristics of pharmaceuticals in unit processes in the STP.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 항생제, 각성제, NSAIDs 등 15종의 물질을 대상으로 하수처리시설에서 채취한 시료를 액상과 고상으로 나누어 정량 분석하였고, 각 단위공정에서의 부하량을 산출하여 거동을 평가하였다. 또한 물질수지 분석을 통해 A2O 공법에서 잔류의약 물질의 제거 특성을 파악하고자 하였다.
본 연구에서는 15종의 잔류의약물질을 대상으로 A2O공법을 이용한 하수처리시설에서 단위공정별 거동 및 물질수지를 분석하여 제거 특성을 평가하였으며, 본 연구에서 도출된 결론은 다음과 같다.
제안 방법
각 단위공정별 잔류의약물질의 부하량을 산출하여 거동과 제거효율을 평가하였다. 유입수, 1차침전지 유출수, 2차침전지 유출수, 방류수, 활성슬러지, 반송슬러지, 잉여슬러지에 대한 대상물질의 부하량을 Table 3에 나타내었으며, 유입수 부하량에 대한 각 단위공정에서 처리되고 남은 부하량의 비율을 Table 4에 제시하였다.
45 ㎛ 실린지 필터를 이용해 여과하고 이를 최종 시 료로 사용하였다. 고상시료 중 슬러지의 경우 원심분리기를 이용하여 3,000 rpm으로 5분간 고액분리를 시킨 뒤 상등수는 0.45 ㎛ 실린지 필터를 이용해 여과하여 액상시료와 동일한 방법으로 분석하였고, 원심분리되어 원심유리관에 남은 슬러지는 1 g-wet을 취하여 부유물질의 추출방법과 동일한 순서로 분석하였다. 분석 장비는 HPLC(Nexera X2, Shimadzu, Japan)와 질량분석장치(LCMS-8050, Shimadzu, Japan)를 이용하여 분리된 피크를 확인하고 정량 하였으며, HPLC 컬럼과 온라인 SPE 컬럼은 각각 ACE 5 C18-PFP (150 x 2.
따라서 본 연구에서는 항생제, 각성제, NSAIDs 등 15종의 물질을 대상으로 하수처리시설에서 채취한 시료를 액상과 고상으로 나누어 정량 분석하였고, 각 단위공정에서의 부하량을 산출하여 거동을 평가하였다. 또한 물질수지 분석을 통해 A2O 공법에서 잔류의약 물질의 제거 특성을 파악하고자 하였다.
2018년 6월 부터 12월까지 3회에 걸쳐서 조사하였다. 반류수 및 잉여슬러지의 경우 단일시료(Grab)를 대상으로 하였으며, 그 외 모든 시료는 24시간 혼합시료(Composite) 를 분석하였다.
45 ㎛ 실린지 필터를 이용해 여과하여 액상시료와 동일한 방법으로 분석하였고, 원심분리되어 원심유리관에 남은 슬러지는 1 g-wet을 취하여 부유물질의 추출방법과 동일한 순서로 분석하였다. 분석 장비는 HPLC(Nexera X2, Shimadzu, Japan)와 질량분석장치(LCMS-8050, Shimadzu, Japan)를 이용하여 분리된 피크를 확인하고 정량 하였으며, HPLC 컬럼과 온라인 SPE 컬럼은 각각 ACE 5 C18-PFP (150 x 2.1 mm) 와 MAYI-ODS(G) (2.0 x 10 mm)를 사용하였다.
하수처리시설 내 미량오염물질 단위공정별 물질수지 분석을 위해 각 단위공정에서의 유량과 잔류의약 물질 농도를 파악하여 부하량을 산출하였다. 잔류의 약물질 농도는 액상과 고상시료에서 각각 검출된 농도를 합하여 구하였다. 하수처리시설에서 잔류의약물 질은 주로 생물반응조에서 미생물에 의한 생분해와 슬러지 흡착에 의해 제거된다고 알려져 있다 (Gao et al.
하수처리시설 내 미량오염물질 단위공정별 물질수지 분석을 위해 각 단위공정에서의 유량과 잔류의약 물질 농도를 파악하여 부하량을 산출하였다. 잔류의 약물질 농도는 액상과 고상시료에서 각각 검출된 농도를 합하여 구하였다.
하수처리시설에서 잔류의약물질은 액상 혹은 고상 의 형태로 존재하므로 두 가지 형태의 시료에 대해 다른 전처리법을 적용하였으며, 선행 연구에서 제시 한 분석 절차 및 기기 조건으로 분석을 수행하였다 (Park et al., 2018). 액상시료는 0.
대상 데이터
하수처리시설로 유입수가 유입되면 침사지, 1차침전지, 생물반응조, 2차침전지, 고속 응집침전시설을 거쳐 처리되어 방류가 되며, A2O 공법의 운영 조건은 Table 2에 나타내었다. 2018년 6월 부터 12월까지 3회에 걸쳐서 조사하였다. 반류수 및 잉여슬러지의 경우 단일시료(Grab)를 대상으로 하였으며, 그 외 모든 시료는 24시간 혼합시료(Composite) 를 분석하였다.
표준물질은 Sigma-Aldrich와 Fluka에서 구입한 98% 이상의 고순도 시약을 사용하였고 10 mg/L의 표준용액을 조제하여 -20℃ 이하의 냉동고와 4℃ 냉장고에 각각 보관하였다. 대체표준물질은 acetaminophen-D4, caffeine 13C3, carbamazepine-D10, ketoprofen-D3, ciprofloxacin-D8, sulfadimethoxine-(phenyl-13C6) 등 7종을 이용하여 메탄올로 표준용액을 조제한 후 분석 당일에 희석하여 사용하였다.
일평균 하수처리량은 40,000 m3 /d이고 A2O 공법을 사용하는 A 하수처리시설을 조사대상 시설로 선정하였으며, 하수처리시설의 처리계통도 및 조사 지점은 Fig. 1에 나타내었다. 하수처리시설로 유입수가 유입되면 침사지, 1차침전지, 생물반응조, 2차침전지, 고속 응집침전시설을 거쳐 처리되어 방류가 되며, A2O 공법의 운영 조건은 Table 2에 나타내었다.
항생제 5종, NSAIDs 5종, 각성제 1종 등 총 15종을 조사 대상 물질로 선정하였으며, 물질별 물리･화학적 특성은 Table 1에 나타내었다. 표준물질은 Sigma-Aldrich와 Fluka에서 구입한 98% 이상의 고순도 시약을 사용하였고 10 mg/L의 표준용액을 조제하여 -20℃ 이하의 냉동고와 4℃ 냉장고에 각각 보관하였다. 대체표준물질은 acetaminophen-D4, caffeine 13C3, carbamazepine-D10, ketoprofen-D3, ciprofloxacin-D8, sulfadimethoxine-(phenyl-13C6) 등 7종을 이용하여 메탄올로 표준용액을 조제한 후 분석 당일에 희석하여 사용하였다.
항생제 5종, NSAIDs 5종, 각성제 1종 등 총 15종을 조사 대상 물질로 선정하였으며, 물질별 물리･화학적 특성은 Table 1에 나타내었다. 표준물질은 Sigma-Aldrich와 Fluka에서 구입한 98% 이상의 고순도 시약을 사용하였고 10 mg/L의 표준용액을 조제하여 -20℃ 이하의 냉동고와 4℃ 냉장고에 각각 보관하였다.
성능/효과
10 mg/L의 표준용액을 순차적으로 희석하여 0~10,000 ng/L의 범위로 검정곡선을 작성하였고 모든 물질의 결정 계수가 0.99 이상의 높은 값을 나타내었다. Shrivastava and Gupta (2011)의 연구에서 제시한 것처럼 검출한계 (Limit of detection, LOD)와 정량한계(Limit of quantification, LOQ)는 크로마토그램 상에서 신호 대 잡음비 (S/N ratio)가 각각 3, 10 이상으로 산출하였다.
15종의 물질에 대한 유입수 총 부하량은 2,598 g/d 였으며, 1차침전지 유출수 총 부하량은 2,745 g/d로 나 타났다. 유입수 부하량 대비 1차침전지 유출수 부하량은 물질별로 83~164%의 범위로 변동 폭이 크게 나타났으며, 전체적으로 평균 6%가 증가하였다.
1차침전지에 서 부하량이 높아진 물질들 중에서 cefradine(38 g/d→62 g/d)이 64%로 가장 높았으며, acetaminophen(1,157 g/d →1,376 g/d)이 19%, naproxen(103 g/d→111 g/d)이 8% 높아진 것으로 나타났다.
3). Acetylsalicylic acid, ketoprofen, sulfamethoxazole은 50~100 ng/L의 농도 범위 였으며, cefradine, caffeine, gemfibrozil은 10 ng/L 이하의 낮은 농도로 나타났다.
Carbamazepine은 A2O공법에서 4%만이 제거되었으며, trimethoprim, diclofenac은 생물반응조로 유입되는 부하량보다 유출되는 부하량이 높아지는 등 negative 한 제거효율을 나타내었다. 본 연구에서의 결과와 유사하게 carbamazepine, diclofenac, trimethoprim 등의 물질들은 일부 생물학적 처리공정에서 negative한 제거 효율을 보였는데 (Guerra et al.
Chapter 3.2의 연구 결과를 통해 하수처리시설에서 잔류의약물질은 2차 처리(생물학적 처리공정)에 의해 가장 높게 제거되는 것을 확인할 수 있었다. 생물학적 처리공정에서 잔류의약물질의 제거 특성을 보다 정확하게 이해하기 위해 물질수지를 분석하였으며, 각각의 물질들에 대하여 생분해 및 슬러지 흡착에 의한 제거 정도와 어떤 제거 특성이 우세하게 작용하고 있는지를 Fig.
, 2012). Diclofenac, gemfibrozil, sulfamethoxazole 등 일부 물질도 유입수보다 1차침전지 유출수에서 11~36% 의 범위로 부하량이 증가하였으나, 유입수 부하량이 높지 않기 때문에 상대적으로 변동 폭이 크게 나타났다. 반면에 caffeine(833 g/d→741 g/d), acetylsalicylic acid(265 g/d→246 g/d), iopromide(42 g/d→35 g/d)는 유입수보다 1차침전지 유출수에서 부하량이 감소하는 등 7~17%의 범위로 제거되었으며, ciprofloxacin, ketoprofen, ofloxacin, trimethoprim 등의 물질들은 부하량의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.
, 2018). Iopromide, ketoprofen, carbamazepine은 100~1,000 ng/L의 농도 범위로 나타났고 diclofenac과 gemfibrozil의 농도는 각각 45 ng/L, 12 ng/L로 나타나는 등 유입수에서 낮은 수준으로 검출되었다.
Ketoprofen, iopromide, sulfamethoxazole은 제거효율이 각각 75%, 56%, 52%였으며, 그 중 슬러지 흡착에 의한 제거가 0.1%, 0.5%, 1.7%로 나타나 주로 생물반응조에서 생분해에 의해 제거되는 것을 알 수 있었다. Park et al.
하수처리시설로 유입된 부하량이 높았던 caffeine, acetaminophen, acetylsalicylic acid는 99% 이상의 높은 제거 효율을 보였다. caffeine과 acetaminophen은 슬러지 흡착에 의한 제거가 0.1% 미만으로 미비하였고, acetylsalicylic acid도 1.8%만이 슬러지 흡착에 의해 제거되는 등 이들 물질들의 제거에는 생분해가 크게 기여하는 것으로 나 타났다. 이와 같은 제거 특성은 cefradine과 naproxen에서도 나타났는데 두 물질은 생분해에 의한 제거효율이 99% 이상으로 높게 나타났다.
하수처리시설 유입수의 농도 범위는 12-24,608 ng/L이 며 acetaminophen>caffeine>acetylsalicylic acid>cimetidine 순으로 나타났고, 방류수의 농도 범위는 LOQ-1,704 ng/L이며 acetaminophen>caffeine>acetylsalicylic acid>cimetidine 순으로 나타났고, 방류수의 농도 범위는 LOQ-1,704 ng/L이며cimetidine>iopromide>diclofenac>carbamazepine 순으로 높게 검출되었다. 각 단위공정에서 잔류의약 물질의 부하량을 산출한 결과 유입수 2,598 g/d, 1차침전지 유출수 2,745 g/d, 2차침전지 유출수 143 g/d, 방류수 134 g/d로 나타났다. 하수처리시설로 유입된 잔류의약물질은 1차침전지를 거치면서 부하량이 6% 증가하였으나, 2차 처리를 거치면서 95% 이상이 제거되 는 등 대다수의 물질들이 생물학적 처리공정에서 가장 높은 제거효율을 보였다.
6-4 ng/g로 나타났다. 대상물질의 회수율은 액상시료에서 92~113%, 고상시료에서 61~115%였고 평균 10% 미만의 상대표준편 차를 나타내었으며, 이는 선행 연구 (Bourdat-Deschamps et al., 2014; Rossini et al., 2016)에서 제시한 회수율 범 위와 유사한 것으로 나타나 신뢰성과 재현성 있게 분석이 가능한 것으로 판단하였다.
3에 나타난 바와 같이 하수처리시설의 반류수 농도를 조사한 결과 acetaminophen이 5,573 ng/L로 가장 높았으며, caffeine(3,841 ng/L), acetylsalicylic acid(3,303 ng/L), cimetidine(2,385 ng/L) 순으로 높게 나타났다. 반류수 에서 diclofenac, ofloxacin, ciprofloxacin의 농도는 236 ng/L, 160 ng/L, 63 ng/L로 나타나는 등 유입수 농도보다 반류수 농도가 높게 나타나는 경향을 보였으며, 이들 물질의 경우 반류수를 통해 하수처리시설로 다시 유입되는 비율이 높은 것을 알 수 있었다. 반류수 농도의 변동 폭이 큰 물질들이 다수 있었는데 이는 하수처리시설에서 반류수의 유입 특성상 유량이 일정하지 않고 간헐적으로 유입되는 것이 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.
반면에 caffeine(833 g/d→741 g/d), acetylsalicylic acid(265 g/d→246 g/d), iopromide(42 g/d→35 g/d)는 유입수보다 1차침전지 유출수에서 부하량이 감소하는 등 7~17%의 범위로 제거되었으며, ciprofloxacin, ketoprofen, ofloxacin, trimethoprim 등의 물질들은 부하량의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.
반면에 gemfibrozil, ofloxacin, ciprofloxacin은 제거효율이 높지는 않았으나, 슬러지 흡착에 의한 비율이 높게 나타났다. 생물학적 처리공정에서 잔류의 약물질을 제거하는데 있어서 생분해와 슬러지 흡착이 기여하는 비율은 물질에 따라 다르게 나타났으나, 전반적으로 생분해에 의해 제거되는 비율이 높은 것을 알 수 있었다. 물질수지 분석을 통한 잔류의약물질의 제거 특성에 대한 이해를 바탕으로 향후 생물학적 처리공정에서 생분해와 슬러지 흡착에 의한 제거를 향상시키기 위한 운전 조건을 검토하고 다양한 3차 처리 공법에서 잔류의약물질의 제거 성능을 평가하는 등 추가적으로 연구를 수행하여 하수처리시설에서 잔류의약물질을 효율적으로 제거할 수 있는 방안을 제시하는 것이 필요하다.
15종의 물질에 대한 유입수 총 부하량은 2,598 g/d 였으며, 1차침전지 유출수 총 부하량은 2,745 g/d로 나 타났다. 유입수 부하량 대비 1차침전지 유출수 부하량은 물질별로 83~164%의 범위로 변동 폭이 크게 나타났으며, 전체적으로 평균 6%가 증가하였다. 1차침전지에 서 부하량이 높아진 물질들 중에서 cefradine(38 g/d→62 g/d)이 64%로 가장 높았으며, acetaminophen(1,157 g/d →1,376 g/d)이 19%, naproxen(103 g/d→111 g/d)이 8% 높아진 것으로 나타났다.
유입수에서 15종의 물질이 모두 검출되었다. acetaminophen 의 농도가 24,608 ng/L로 가장 높았으며, caffeine(17,727 ng/L), acetylsalicylic acid(5,643 ng/L), cimetidine(2,488 ng/L), naproxen(2,183 ng/L) 순으로 높게 나타났다 (Fig.
특히 acetaminophen(1,376 g/d→2 g/d), caffeine(741 g/d→0 g/d), acetylsalicylic acid(246 g/d→4 g/d), naproxen(111 g/d→1 g/d), cefradine(62 g/d→1 g/d)은 2차침전지 유출 수에서 부하량이 상당히 감소하였다. 이들 물질들의 경우 유입수 부하량 대비 2차침전지 유출수 부하량은 98~100%의 범위로 감소하는 등 A2O공법을 거치면서 효율적으로 제거된 것으로 나타났다. Gao et al.
하수처리시설 유입수의 농도 범위는 12-24,608 ng/L이 며 acetaminophen>caffeine>acetylsalicylic acid>cimetidine 순으로 나타났고, 방류수의 농도 범위는 LOQ-1,704 ng/L이며 acetaminophen>caffeine>acetylsalicylic acid>cimetidine 순으로 나타났고, 방류수의 농도 범위는 LOQ-1,704 ng/L이며cimetidine>iopromide>diclofenac>carbamazepine 순으로 높게 검출되었다.
하수처리시설로 유입된 부하량이 높았던 caffeine, acetaminophen, acetylsalicylic acid는 99% 이상의 높은 제거 효율을 보였다. caffeine과 acetaminophen은 슬러지 흡착에 의한 제거가 0.
호기조에서 채취한 활성슬러지 농도는 ofloxacin이 1,022 ng/g로 가장 높았으며, acetylsalicylic acid(659 ng/g), cefradine(386 ng/g), cimetidine(296 ng/g) 순으로 높게 나타났다 (Fig. 4). Trimethoprim과 iopromide는 검출되지 않았고 naproxen과 gemfibrozil의 농도는 20 ng/g 이하로 낮게 나타났다.
후속연구
향후 생물학적처리 공정에서 효율적으로 제거되지 않는 물질들에 대 하여 처리과정 시 대사되어 생성되는 물질의 거동을 평가하여 이를 보다 정확하게 이해할 필요성이 있다. 또한 MBR 공법, sequencing batch reactor(SBR) 공법, media 공법 등 현재 하수처리시설에 많이 적용되어 있는 처리 공법들에 대한 조사 및 온도, HRT, SRT, MLSS(Mixed liquor suspended solids) 농도 등 생물반응조의 다양한 운전 조건에 따른 제거효율을 파악하는 것이 필요하다. 이와 더불어 오존, 자외선, 활성탄 등 3차 처리 공법의 제거 성능을 평가한다면 기존 하수처리시설에서 잔류의약물질을 효율적으로 제거할 수 있는 방안을 제시할 수 있을 것으로 보인다.
생물학적 처리공정에서 잔류의 약물질을 제거하는데 있어서 생분해와 슬러지 흡착이 기여하는 비율은 물질에 따라 다르게 나타났으나, 전반적으로 생분해에 의해 제거되는 비율이 높은 것을 알 수 있었다. 물질수지 분석을 통한 잔류의약물질의 제거 특성에 대한 이해를 바탕으로 향후 생물학적 처리공정에서 생분해와 슬러지 흡착에 의한 제거를 향상시키기 위한 운전 조건을 검토하고 다양한 3차 처리 공법에서 잔류의약물질의 제거 성능을 평가하는 등 추가적으로 연구를 수행하여 하수처리시설에서 잔류의약물질을 효율적으로 제거할 수 있는 방안을 제시하는 것이 필요하다.
또한 MBR 공법, sequencing batch reactor(SBR) 공법, media 공법 등 현재 하수처리시설에 많이 적용되어 있는 처리 공법들에 대한 조사 및 온도, HRT, SRT, MLSS(Mixed liquor suspended solids) 농도 등 생물반응조의 다양한 운전 조건에 따른 제거효율을 파악하는 것이 필요하다. 이와 더불어 오존, 자외선, 활성탄 등 3차 처리 공법의 제거 성능을 평가한다면 기존 하수처리시설에서 잔류의약물질을 효율적으로 제거할 수 있는 방안을 제시할 수 있을 것으로 보인다.
, 2012) 등이 제거 효율을 negative하게 만들 수 있는 원인으로 보고하였으나, 본 연구에서는 각 단위공정에서 composite으로 채수를 하여 액상과 고상 시료를 모두 분석하였기 때문에 이들 원인들은 배제될 수 있다. 향후 생물학적처리 공정에서 효율적으로 제거되지 않는 물질들에 대 하여 처리과정 시 대사되어 생성되는 물질의 거동을 평가하여 이를 보다 정확하게 이해할 필요성이 있다. 또한 MBR 공법, sequencing batch reactor(SBR) 공법, media 공법 등 현재 하수처리시설에 많이 적용되어 있는 처리 공법들에 대한 조사 및 온도, HRT, SRT, MLSS(Mixed liquor suspended solids) 농도 등 생물반응조의 다양한 운전 조건에 따른 제거효율을 파악하는 것이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
잔류의약물질의 사용 목적은?
, 2004). 많은 종류의 신규 미량오염물질 중 항생제, 진통제, 비스테로이드 항염증제(Non-steroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs) 등 잔류의약물질은 주로 사람과 동물 의 질병 치료와 농축산업의 성장촉진 및 면역력 향상의 목적으로 사용된다. 이들 물질이 환경에서 미량이더라도 장기간 노출되면 만성 독성, 내분비계 장애, 항생제 내성 등 수생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있고 잠재적으로 인체에 위해의 우려가 있다고 보고 되고 있다 (Andreozzi et al.
잔류의약물질이 환경에서 미량이더라도 장기간 노출될 경우 나타하는 문제점은?
많은 종류의 신규 미량오염물질 중 항생제, 진통제, 비스테로이드 항염증제(Non-steroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs) 등 잔류의약물질은 주로 사람과 동물 의 질병 치료와 농축산업의 성장촉진 및 면역력 향상의 목적으로 사용된다. 이들 물질이 환경에서 미량이더라도 장기간 노출되면 만성 독성, 내분비계 장애, 항생제 내성 등 수생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있고 잠재적으로 인체에 위해의 우려가 있다고 보고 되고 있다 (Andreozzi et al., 2004; Xie et al.
반류수가 포함하고 있는 물질은 무엇인가?
하수처리공정에서 소화조 및 농축조에서 탈수된 슬러지의 상등수는 질소, 인 등 오염물질의 부하가 높기 때문에 다시 하수처리공정으로 유입되어 처리되는데 이를 반류수라고 일컫는다. 반류수에는 기존 오염물질뿐만 아니라 슬러지 상에 존재하던 잔류의약물질 또한 포함되어 있으며, 이들 농도가 높을 경우 하수처리시설의 처리 안정성을 저하시킬 수 있다. Fig.
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