하수처리수의 인 제거에 미치는 Al(Ⅲ)응집제 염기도의 영향

Abstract

2011년 2월 환경부에서 개정 및 공포된 하수도법 시행규칙 개정내용에 따르면, 용수사용 및 공공수역의 생태계 보전에 중점을 두고 부영양화 생성의 주요인자인 총인과 COD에 대하여 2012년 1월부터 공공하수처리시설의 방류수 수질기준이 강화되었고 2013년 3월부터 공공하수도시설 운영관리 업무지침이 개정되어 총인처리시설의 설계 및 운영 수질 등이 포함되었다. 또한, 2010년 4월에는 총인과 COD에 대하여 2010년부터 폐수종말처리시설의 방류수 수질기준을 강화한다는 내용으로 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률의 시행규칙을 개정, 공포하였다. 이는 부영양화 생성의 주요인자인 총인과 난분해성 유기물질의 측정항목인 COD가 종전의 관리지표인 BOD에서 새로운 관리지표로 제시되는 것으로 생각되며, 공공수역에서의 화학물질 사용과 자연적인 유기물질 생성 및 난분해성 유기물질의 유입 등 오염원의 변화로 인하여 새로운 관리지표로의 변화 요구가 반영된 것으로 생각된다. 하천 수계 내에서의 유기물질 증가는 생활하수․산업폐수․축산분뇨 등 점오염원과 산림․농경지․도시 등의 비점오염원이 오염물질 주원인이지만, 조류 및 수생식물이 생산하는 수계 내 자체 생산 유기물질량이 전체 유기물질 부하량의 약 25～30 % 추정되고 있다(환경부, 2009). 그러므로 공공수역 수질관리의 문제점으로 나타나는 유기물질을 제어하기 위하여 조류의 성장제한 인자인 총인의 처리강화가 요구되는 상황으로, 하수처리시설의 총인에 대한 방류수 수질기준은 2011년까지 2 ㎎/L(겨울철 8 ㎎/L)을 적용받았으나, 현재 설치되어 가동중인 생물학적 처리에 의한 제거 가능한 총인의 양에는 한계가 있으며, 2012년부터 강화된 현행 방류수 수질기준인 0.2 ㎎/L(겨울철 0.2 ㎎/L)을 만족시키기 위해서는 화학적 응집을 이용한 인의 화학적 처리에 대한 다양한 검토가 필요한 실정이다. 대부분의 하수처리장에서는 생물학적인 고도처리를 통해 인을 제거하고 있으나, 계절의 변화에 따른 미생물 활동성의 변화가 심하여 인의 처리정도에 대한 대응이 어려운 실정이다. 이에 따라 인의 처리를 위해 응집제를 사용한 화학적 처리를 병행하여 사용하고 있으나, 인의 처리에 대한 화학적 처리기술에 대한 mechanism의 연구는 미흡함에 따라 합리적이고 과학적인 응집제의 선정 및 사용방법이 필요한 실정이다. 인은 비교적 용해도가 낮아 수중에서 침전물(precipitate)의 생성이 용이하다(Rittmann, 2002). 따라서 생물학적인 처리공정에서의 인의 처리는 미생물에 흡수된 형태로 제거되어 지며, 화학적인 처리공정에서는 응집제와 화학적 또는 물리적으로 결합된 침전물의 형태로 제거되어 진다(John, 2006). 저농도의 인을 효과적으로 제거하기 위해서는 일반적으로 생물학적 처리공정보다는 화학적 처리공정에서 응집․침전 또는 응집․여과설비로 효과적인 인의 처리가 가능하며, 유입수질의 변동에 능동적으로 대처할 수 있는 특징을 가지고 있다(황응주외 1인, 2009). 따라서 본 연구에서는 2012년부터 강화된 하수처리 방류수의 수질기준을 만족하기 위하여 하수처리수에 함유되어 있는 인에 대한 알루미늄과 인의 효과적인 응집 mechanism을 반영한 새로운 응집제를 적용함은 물론 다양한 염기도와 Al 가수분해종을 함유한 응집제를 제조하여 인의 응집에 미치는 염기도와 Al 가수분해종의 영향에 대하여 살펴보고자 하였다.