우리나라 인구의 대부분은 소도시와 농촌 지역에 거주하며, 농촌 하수가 수질 환경으로 오염되는 문제가 점차 심각해지고 있습니다. 서부 지역의 낮은 하수 처리율을 제외하면, 우리나라 농촌 지역의 하수 처리율은 전반적으로 증가했습니다. 그러나 우리나라는 국토가 넓고, 각 지역 도시와 마을의 환경 조건, 생활 습관, 경제 여건이 매우 다릅니다. 지역 여건에 맞춰 분산형 하수 처리를 효과적으로 수행하는 방법에 대해서는 선진국의 경험을 참고할 가치가 있습니다.
우리나라의 주요 분산형 하수처리 기술
우리나라 농촌 하수처리 기술은 주로 다음과 같은 유형으로 나뉩니다(그림 1 참조). 바이오필름 기술, 활성 오니 처리 기술, 생태 처리 기술, 토양 처리 기술, 그리고 생물학적·생태적 복합 처리 기술입니다. 적용 범위가 넓으며, 운영 관리 성공 사례도 있습니다. 하수처리 규모 측면에서 볼 때, 일반적으로 처리 용량은 500톤 미만입니다.
1. 농촌 하수처리기술의 장단점
농촌 하수처리 실무에서 각 공정기술은 다음과 같은 장단점을 보인다.
활성 슬러지법: 제어가 유연하고 자동 제어가 가능하지만, 가구당 평균 비용이 높고 운영 및 유지관리에 전문 인력이 필요합니다.
인공습지 기술: 건설비용은 낮지만, 제거율이 낮고 운영 및 관리가 불편합니다.
토지처리 : 시공, 운영, 유지관리가 간단하고 비용도 저렴하지만 지하수를 오염시킬 수 있으며 장기적인 운영 및 유지관리가 필요합니다.
생물학적 턴테이블 + 식물 침대: 남부 지역에 적합하지만 작동 및 유지 관리가 어렵습니다.
소규모 하수처리장: 도시 생활하수 처리 시설과 인접합니다. 장점은 방류수 수질이 양호하다는 점이지만, 단점은 농촌 농업하수 처리 수요를 충족하지 못한다는 점입니다.
일부 지역에서는 "무동력" 농촌 하수 처리 기술을 장려하고 있지만, "동력" 하수 처리 기술이 여전히 상당한 비중을 차지하고 있습니다. 현재 많은 농촌 지역에서 토지는 가구별로 할당되어 있으며, 공유지는 거의 없고, 경제가 발달한 지역의 토지 이용률은 매우 낮습니다. 토지 이용률이 높고 하수 처리에 사용할 수 있는 토지 자원이 부족합니다. 따라서 "동적" 하수 처리 기술은 토지 이용률이 낮고 경제가 발달했으며 수질 요구 조건이 높은 지역에서 적용 가능성이 높습니다. 에너지를 절약하고 소비량을 줄이는 하수 처리 기술은 농촌과 도시의 분산형 생활 하수 처리 기술의 발전 추세가 되었습니다.
2. 농촌 하수처리기술의 복합화
우리나라 농촌 하수처리 기술 조합은 주로 다음 세 가지 모드를 가지고 있습니다:
첫 번째 방식은 MBR(접촉 산화) 또는 활성 슬러지 처리입니다. 하수는 먼저 정화조로 유입된 후 생물학적 처리 장치를 거쳐 주변 수역으로 방류되어 재이용됩니다. 농촌 지역에서는 하수 재이용이 더 일반적입니다.
두 번째 모드는 혐기성 + 인공 습지 또는 혐기성 + 연못 또는 혐기성 + 토지입니다. 즉, 혐기성 단위는 침전조 후에 사용되고 생태학적 처리 후 환경으로 방출되거나 농업용으로 사용됩니다.
세 번째 모드는 활성 오니 + 인공 습지, 활성 오니 + 연못, 접촉 산화 + 인공 습지, 또는 접촉 산화 + 토양 처리입니다. 즉, 침전조 후에 호기성 및 폭기 장치를 사용하고 생태적 처리 장치를 추가하여 질소와 인 제거를 강화합니다.
실제 적용에서는 첫 번째 모드가 가장 큰 비중을 차지하며 61%에 이릅니다.
위 세 가지 방식 중 MBR은 처리 효과가 더 우수하고 수질 요건이 높은 일부 지역에 적합하지만, 운영비가 상대적으로 높습니다. 인공습지 및 혐기성 기술은 운영비와 건설비가 매우 낮지만, 종합적으로 고려할 때 더욱 이상적인 방류 효과를 달성하기 위해서는 폭기 공정을 강화해야 합니다.
해외에 적용된 분산형 하수처리 기술
1. 미국
관리 체계 및 기술 요건 측면에서 미국의 분산형 하수 처리 시스템은 비교적 완전한 체계 하에서 운영되고 있습니다. 현재 미국의 분산형 하수 처리 시스템은 주로 다음과 같은 기술을 보유하고 있습니다.
정화조. 정화조와 토양 처리는 해외에서 널리 사용되는 기술입니다. 독일 조사 자료에 따르면 하수의 약 32%가 토양 처리에 적합하며, 그중 10~20%는 부적합합니다. 고장의 원인은 과도한 사용 시간, 과도한 유압 부하, 설계 및 설치 문제, 운영 관리 문제 등 시스템이 지하수를 오염시키는 것일 수 있습니다.
모래 여과. 모래 여과는 미국에서 매우 일반적으로 사용되는 하수 처리 기술로, 우수한 제거 효과를 얻을 수 있습니다.
호기성 처리. 호기성 처리는 미국 여러 지역에서 시행되고 있으며, 처리 규모는 일반적으로 1.5~5.7톤/일이며, 생물학적 턴테이블 공법이나 활성 오니 공법을 사용합니다. 최근 미국에서는 질소와 인의 효과적인 활용에 큰 중요성을 두고 있습니다. 미국에서 질소는 대부분 폐수에 포함되어 있습니다. 조기 분리를 통해 후속 처리 비용을 절감하는 것이 중요합니다.
이 외에도 소독, 영양소 제거, 오염원 분리, N과 P 제거 및 회수 등이 있습니다.
2. 일본
일본의 분산형 하수 처리 기술은 정화조 처리 시스템으로 비교적 잘 알려져 있습니다. 일본의 생활 하수 발생원은 우리나라와는 다소 다릅니다. 주로 세탁 폐수와 주방 폐수로 분류하여 수거합니다.
일본의 정화조는 관망 집수에 적합하지 않고 인구 밀도가 상대적으로 낮은 지역에 설치됩니다. 정화조는 다양한 인구와 조건에 맞춰 설계됩니다. 현재 정화조는 세대를 거쳐 교체되고 있지만, 여전히 싱크대가 주를 이루고 있습니다. AO 반응기, 혐기성, 탈산소, 호기성, 침전, 소독 등의 공정을 거친 후, A형 정화조는 정상적으로 운영되고 있다고 할 수 있습니다. 일본에서 정화조가 비교적 성공적으로 적용된 것은 단순히 기술적인 문제가 아니라, 완전한 법적 체계 하에 비교적 완벽한 관리 시스템을 갖추고 있어 비교적 성공적인 사례라고 할 수 있습니다. 현재 우리나라에도 정화조 적용 사례가 있으며, 동남아시아 시장도 형성되어 있다고 할 수 있습니다. 동남아시아, 인도네시아, 필리핀 등 여러 국가도 일본의 분산형 하수 처리 정책의 영향을 받고 있습니다. 말레이시아와 인도네시아는 자체적으로 정화조에 대한 국내 기술 규격과 지침을 수립했지만, 실제로 이러한 규격과 지침은 현재의 경제 발전 상황에 적합하지 않을 수 있습니다.
3. 유럽연합
실제로 EU 내에는 경제·기술적으로 발전한 국가도 있지만, 경제·기술적으로 낙후된 지역도 있습니다. 이들의 경제 발전 수준은 중국과 유사합니다. EU는 경제 발전의 돌파구를 마련한 후 하수 처리 개선에도 힘쓰고 있으며, 2005년에는 소규모 분산형 하수 처리에 대한 EU 표준 EN12566-3을 통과시켰습니다. 이 표준은 지역 여건, 지리적 조건 등에 맞춰 다양한 처리 기술을 채택하는 방안을 제시한 것으로, 정화조 및 육상 처리 방식을 주로 포함합니다. 이 표준에는 종합 시설, 소규모 하수 처리 시설, 전처리 시스템 등이 포함됩니다.
4. 인도
여러 선진국 사례를 간략히 소개한 후, 우리나라의 경제적으로 저개발된 지역과 비교적 가까운 동남아시아 개발도상국의 상황을 소개하겠습니다. 인도의 생활 하수는 주로 주방 폐수에서 발생합니다. 하수 처리 측면에서는 현재 동남아시아에서 가장 널리 사용되는 기술은 정화조 기술입니다. 하지만 전반적인 문제는 우리나라와 마찬가지로 모든 종류의 수질 오염이 매우 심각합니다. 인도 정부의 지원을 바탕으로 정화조를 효과적으로 확장하기 위한 조치와 프로그램이 진행 중이며, 정화조 처리 및 접촉 산화 기술에 대한 세부 규정도 마련되어 있습니다.
5. 인도네시아
인도네시아는 열대 지방에 위치하고 있습니다. 농촌 경제 발전이 상대적으로 뒤떨어져 있음에도 불구하고, 지역 주민들의 생활하수는 주로 강으로 방류되고 있습니다. 따라서 말레이시아, 태국, 베트남 등 다른 국가의 농촌 지역 보건 상황은 낙관적이지 않습니다. 인도네시아의 정화조 보급률은 50%에 달하며, 인도네시아에서는 정화조 사용 기준 및 기준을 강화하기 위한 관련 정책도 수립되어 있습니다.
해외 경험 풍부
간단히 요약하자면, 선진국은 우리나라가 배울 수 있는 선진 경험을 많이 가지고 있습니다. 선진국의 표준화 시스템은 매우 완벽하고 표준화되어 있으며, 전문가 교육과 시민 교육을 포함한 효율적인 운영 관리 시스템이 있습니다. 또한 선진국의 하수 처리 원칙은 매우 명확합니다.
구체적으로는 다음과 같습니다. (1) 하수처리의 책임을 명확히 하는 동시에 국가는 자금과 정책을 통해 하수의 분산 처리를 지원합니다. 분산 하수처리를 규제하고 지도하기 위한 상응 기준을 제정합니다. (2) 공정하고 표준화되고 효율적인 행정 관리 및 산업 관리 체계를 구축하여 분산 하수처리의 효과적인 개발 및 장기 운영을 보장합니다. (3) 분산 하수 시설의 건설 및 운영 규모, 사회화 및 전문화를 개선하여 편익을 보장하고 비용을 절감하며 감독을 용이하게 합니다. (4) 전문화 (5) 홍보 및 교육, 시민 참여 프로젝트 등입니다.
실제 적용 과정에서 성공적인 경험과 실패의 교훈을 종합하여 우리나라 분산형 하수처리 기술의 지속 가능한 발전을 실현하고자 합니다.
크.앤톱
게시 시간: 2023년 4월 13일