최근 4대강 살리기 사업과 수질오염총량관리제 도입 등으로 하수처리의 중요성이 새롭게 부각되고 있다. 정부는 지난 7월부터 수질오염 총량관리제를 모든 하천에 도입했으며 오는 2012년부터 새로 강화된 하수처리장 방류수질기준을 입법예고 한 바 있다.

이처럼 새로운 물 이용 시대를 맞아 국내외 하수처리 시설 운영사례를 살펴보고 하수도 정책과 이에 따른 대처방안을 모색하기 위한 ‘하수도연구회 제200회 심포지엄’이 지난 6월30일 서울 그랜드힐튼호텔에서 열렸다.

이번 심포지엄은 ‘하수처리장 방류수질 기준 강화시대, 어떻게 맞이할 것인가’라는 주제로 발표와 토론이 이어졌으며 이만의 환경부 장관, 안문수 환경부 상하수도 정책관, 김영관 대한상수도학회 회장, 남궁은 수처리선진화사업단 단장, 토모노리 마츠오(Tomonori Matsuo) 전 동경대학 교수 등을 비롯해 연구회 회원 등 100여 명이 참석했다.

이만의 장관은 축사를 겸한 기조연설에서 “수자원 관리는 환경위기로 대변되는 기후변화와 경제위기를 극복하는 대안이 될 수 있다”며 “정부가 추진하는 ‘4대강 살리기’사업이야 말로 양질의 수자원을 충분히 확보하고 강을 효율적·친환경적으로 이용하는 방법이다”라고 말했다.

이어 심포지엄에 참석한 전문가들은 발표를 통해 방류수질기준 강화의 당위성을 강조하며 새로운 물 이용 시대를 맞아 수처리 기술에 대한 연구와 개발이 시급하다고 입을 모았다.

토모노리 마츠오(Tomonori Matsuo) 교수의 발표에 따르면 일본은 지난 2008년 인광석의 수입단가가 급증하면서 하수처리단계에서의 총인(T-P) 처리와 인 재활용이 주목받기 시작했다.

마츠오 교수는 일본의 총인처리 기술을 두 가지 방식으로 나눠 살펴보면 하나는 슬러지와 수처리를 통해 인을 회수하는 것이고 또 다른 하나는  하수 오니 소각재로부터 인을 회수하는 것이라고 설명했다.

소각재로부터 인을 회수하는 경우 소각재에 NaOH 용액을 첨가해 PO₄³-(인산염)을 용출시켜 고부가가치의 비료원료를 회수함과 동시에 탈인된 소각재(탈인재)를 건설자재 등의 원료로 제품화할 수 있는 점을 장점으로 꼽았다. 

현대엔지니어링 조용완 상무는 방류수질 기준 강화시대에 설계·시공 관련 기업이 시장에 적응하고 발전하기 위해서는 경쟁력 있는 기술을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다고 강조했다.

조 상무는 기술확보를 위한 과제로 △기존하수처리시설 처리공정 효율성 제고 △설계 능력 극대화 도모 △물 부족 해소 및 서비스 개선 △방류 수역의 안정적 수질 보전 기여 등을 제시했다. 

하수처리시설 처리공정의 효율성 제고를 위해서는 기존 시설에 대한 평가 기법이 개발돼야 하며 개선 및 개량 기법 개발을 통해 기술력을 향상시켜야 한다고 설명했다. 또한, 처리공정에 대한 설계 기준을 확립하고 프로세스 선정 단계에서 선진 기술 도입을 검토해 위험요소의 사전 발견 및 대처 방안을 수립해야 한다고 덧붙였다.

(주)서남환경 김경환 대표이사는 하수 고도처리시설의 현황 및 시설 현대화 사업에 대해 설명하면서 총인 규제에 따른 대처방안을 발표했다.

김 대표는 대처 방안으로 반류수 별도처리 공정을 통한 하수의 총인 부하 감소, 수처리 공정의 약품 투입을 통한 총인 제거, 약품 투입 방식의 최적화를 통한 제거 효율 극대화 등을 제시했다. 

반류수란 오니처리 공정에서 미처 처리되지 못하고 수처리 공정으로 되돌아가 수질에 악영향을 미치는 고농도의 오니 상징수 및 탈리액을 총칭하는 것으로 이러한 반류수를 별도로 차집 처리하면 하수의 총인 부하를 감소시킬 수 있다는 게 그의 설명이다.

김 대표는 반류수 별도 처리 공정을 통해 90% 이상의 총인을 제거하면 유입부하가 감소돼 약품 투입량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제거 효율을 극대화해 방류수질 기준 준수가 용이할 것이라 예측했다.

대우엔텍 상하수도본부 박명균 상무는 ‘기존 하수처리장에서의 고도처리기술 연구개발 사례’를 소개했다. 박 상무의 설명에 따르면 생물학적으로 질소·인을 동시에 제거하기 위해서는 혐기·무산소·호기 조건을 조합해야 하며 이러한 기술을 상업화 한 것이 Air Product & Chemical 사의 A²/O 공정이라 한다.

그러나 A²/O 공정은 반송슬러지내의 질산성 질소로 인해 혐기조에서 인 방출 저해 작용이 발생하면 인 제거율이 떨어지는 단점이 있다. 특히, 국내 하수의 경우처럼 저농도 유기물이 유입되는 경우 효율이 낮을 수 있다는 게 그의 설명이다.

따라서 A²/O의 단점을 보완한 신공법인 대우엔텍의 DNR 공정이 반송슬러지 내의 질산성 질소 제거 및 유지관리의 편리성을 높여 국내 현실에 적합하다고 설명했다.

대우엔텍은 남양주시 화도하수처리장에 DNR 공정을 적용해 5천㎥/일 규모의 실증플랜트를 건설해 운영중이며 BOD 60∼90㎎/L, 총질소 22∼35㎎/L, 총인 4∼5㎎/L의 유입수가 BOD 15㎎/L 이하, 총질소 10㎎/L, 총인 1㎎/L로 안정적으로 처리된 것을 확인했다고 전했다. 

김덕진 한국환경공단 물산업진흥팀장은 오늘날 하수 고도처리기술의 현안으로 설계인자 구체성 미흡, 유입부하변동에 따른 적정수질관리의 어려움, 적절한 운전모드 변환의 어려움(SBR계열), 메디아 투입효과 계량화 필요(담체계열) 등 4가지를 꼽았다.

김 팀장은 고도처리시설 설계 시 처리 공법 선정 단계에서 선정 근거가 되는 명확한 기준이 없다고 지적했다. 그러다 보니 과거의 경우 기술적 판단보다는 기타 외적인 이유로 공법을 선정하는 경우가 많았으며, 평균 수온 등의 지역특성과 합류식 및 연계처리 등의 유입 특성에 대한 고려가 미흡했다고 평가했다.

특히, 현장여건을 반영해 하수처리시설을 설계·운영해야 한다고 강조했다. 하수고도처리 기술의 설계와 운영, 공법선정 현안에 따른 대책을 살펴보면 먼저 지역별 생물반응조의 수온차이를 반영해 설계해야 하며 현장 유입하수나 연계처리수의 성상 및 유량 변동 등이 정확하게 설계에 반영돼야 한다고 설명했다.


인 부족 대비 지구 차원 대응 시급

하수도연구회 김응호 회장은 인광석의 P₂O 함유량은 10년에 1%씩 감소하고 있는 추세이며 인광석 매장량도 50∼100년 후에는 고갈 될 것으로 예측되고 있는 만큼 인 부족에 대비한 지구 차원의 대응이 시급하다고 강조했다.

이러한 인광석 부족에 대한 대안으로 하수 중의 인 회수가 주목받고 있으며, 하수 중의 인을 회수할 경우 인광석에 비해 불순물 함유가 적은 인을 회수해 판매이익을 얻을 수 있고 하수·슬러지 처리비용의 절감은 물론, 수역의 부영양화를 방지하는 효과를 거둘 수 있다고 설명했다. 

김 회장의 발표에 따르면 하수 중 인 회수 방법에는 응집침전법(Precipitative methods)과 생물학적 인제거 법(Biological phosphate removal), 정석탈인법(crystallization) 등이 있다.  물리화학적 처리 방법의 하나인 응집침전법은 침전물 분리에 에너지가 필요하고 산업 공정에 방해가 되는 단점이 있어 산업적 회수 이용에 어려움이 따른다.

그러나 일본에서 실용화되어 좋은 성과를 얻고 있는 정석탈인법은 슬러지 발생량이 적고 경제적인 장점이 있으며 이 외에 생물학적 인제거법은 인 회수 기초공정으로 적합한 방법이라고 설명했다.