우리나라 수돗물은 주로 지방자치단체나 한국수자원공사 등에서 생산하는데, 각 공급자들은 취수장 → 착수정 → 혼화지 → 침전지 → 여과지 → 고도정수처리 → 염소 → 배수지 → 아파트 등의 물탱크 → 수도꼭지 과정을 거치지만, 세부적인 면에서는 다소 차이가 있다.

수원지에서 정수장에 도착한 물은 혼화(混化), 응집(凝集), 침전(沈澱)을 거친 뒤 여과지(濾過池)로 전달된다. 여과지에서는 침전지에서 제거되지 않은 작은 플럭들이 여재(濾材)(여과재료)인 모래 사이에서 그 대부분이 억류된다.

 

     한강 성남취수장

 

그 결과 탁질(濁質)을 함유하지 않은 매우 청정한 물이 여과지로부터 나오게 되고, 이물은 큰 탱크로 된 정수지(淨水地)에서 받아 염소소독을 거친 후 가정으로 공급하게 된다.

 

여과방식은 다양하지만 크게 완속여과(緩速濾過)와 급속여과(急速濾過)로 나눌 수 있다. 완속여과는 여과층인 모래의 두께가 60∼90㎝로 1일 3∼5m정의 속도로 천천히 물을 여과시킨다.

 

완속여과는 모래층의 표면에 성장한 호기성 생물여과막의 존재에 의해서 현탁성 물질을 제거함과 함께 환원성 무기물을 산화하기도 하고 생물분해성 물질을 분해제거하기도 한다. 완속여과는 생물화학적으로 많은 종류의 물질을 제거할 수 있다는 잇점이 있는 반면에 고농도의 성분 제거에는 적당치 않다.

 

또한 생물이 분해하지 못하는 용해성물질이 대량으로 함유될 경우에도 그대로 통과시켜 버린다. 따라서 대량의 수돗물을 생산해야 되는 오늘날에는 대부분이 급속여과 방식을 도입하고 있다.

 

     대전 월평정수장
 

 

급속여과는 응집제의 첨가에 의해 플럭화된 미세입자가 모래입자의 표면에 부착 응집하여 제거되는 과정이다. 여과 전단계에서의 응집제의 주입은 응집과 침전을 용이하게도 하지만 모래여과지에서 수중의 현탁물(懸濁物)을 효율적으로 제거할 수 있도록 도와주는 역할도 한다.

 

만약 응집제가 주입되지 않으면 물속의 현탁입자는 모래 표면이나 모래에 부착된 현탁입자에 접촉하여도 여재의 표면에 부착하지 않기 때문에 제거할 수가 없다. 보통 여과지에서는 현탁물을 96∼97%정도 제거한다. 즉, 원수 탁도가 20∼30도 이상이어도 처리된 정수의 탁도를 1도 이하로 유지할 수 있게 한다.

 

여과지는 현탁질의 분리를 확실하게 해야하는 최후의 제거단계이므로 안전을 고려하여 필요로하는 제거율보다 상회하도록 설계하는 것이 보통이다. 급속여과지는 여재의 유효경이 0.45∼1㎜, 여과속도를 120∼150m/일를 표준으로 한다.

 

여과지속시간이 어느 한계에 도달하면 손실수두(損失水頭)가 증가하여 여재에서 탁수가 누출되거나 여재상에 억류된 세균 등에 의한 위험성 등으로 주기적인 여재의 세척이 필요하다.

 

여과지의 세척이란 여과지의 하부에서 물을 주입하여 모래층(沙層)의 두께를 120∼130% 정도로 팽창시키고 6∼8분정도 세척을 지속하는 조작이다. 만약 주기적으로 세척을 하지 못하거나 충분치 못하면 응집제를 가해 형성된 플럭들이 여과층내에 간극을 좁히면서 모여 하나의 덩어리를 형성하게된다.

 

이 덩어리를 니구(泥球, mud-ball)라 하는데 세균의 번식처 또는 모래층의 균일성을 깨뜨리고 단락류(短絡流)의 발생 원인이 되는 등 문제를 일으켜 양질의 수돗물을 생산하는 데 지장을 초래한다.

 

급속여과에 의해 제거된 물은 원칙적으로 1㎛ 정도의 세균을 대부분 제거할 수 있다. 그러나 친수성이 높은 세균은 완벽하게 제거하지 못할뿐만 아니라 정수된 물도 급수과정에의 수도관 안에서 세균등으로 재오염될 가능성이 있다. 따라서 소독을 통해 세균을 제거하여야 한다.

 

     영등포정수장 고도정수처리시설

 

소독방법에는 가열, 자외선 조사, 산화제 이용 등이 있으며, 가열은 물을 끓임으로서 거의 완벽하게 세균과 바이러스를 제거할 수 있으나 가정에서 소량의 물을 끓여 음용하는 정도에나 가능하다.

 

자외선의 이용은 음식점이나 먹는샘물에 사용하나 접촉하는 물층을 매우 얇게 하여야 하고 잔류성이 없어 수돗물 소독에는 적합치 않다. 산화제에는 염소(Cl2)나 오존(O3) 등이 있으며, 이중 오존은 살균력이 매우 뛰어나 바이러스 등에도 좋은 효과가 있으나 잔류효과가 없고 인체에 해롭기 때문에 소독제로는 적합치 않으며, 소독의 전단계인 오염물질 제거과정에 이용하고 있다.

 

염소제에는 액화염소, 차염소산나트륨, 차염소산칼슘(고도표백분)과 전해법에 의한 염소가스 및 차염소산나트륨을 자가 생산하여 사용하는 방법이 있다. 대개 대량의 물을 생산하여야 하는 상수도에서는 용기에 담긴 액화염소를 널리 이용하고 있다.

 

염소는 살균조작 후에도 잔류염소로서 물 속에 계속 지속되므로 수돗물 공급과정에도 세균의 재성장이나 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다. 우리나라에서는 「수도법」으로 잔류염소가 0.2㎎/L 이상 유지되도록 규정하고 있으며, 살균효과의 지표로서 대장균군수와 일반세균수를 먹는물 수질기준으로 관리하고 있다. 대장균은 검출되어서는 안되고, 일반세균은 1㎖당 100마리 이하여야 한다.

 

    가정, 학교 등의 수요처

 

염소는 소독효과 외에도 냄새나 맛을 억제하는 효과와 금속성분의 제거나 암모니아성질소 제거에 뛰어난 능력을 가지고 있어 우리나라를 비롯한 미국, 일본 등 선진국은 물론 세계각국에서 거의 필수적으로 이용하고 있다.

 

다만 상수원수가 오염되었다든지, 잘 분해되지 않은 유기물인 휴믹물질이 존재하면 염소와 반응하여 암을 일으키는 트리할로메탄(Trihalometans, THM's) 성분이 생성되나 이 경우는 원수 수질이 양호하면 문제가 없고, 원수 수질이 오염되었다하더도 소독과정 이전에 응집, 침전, 오존처리 및 활성탄처리 등 고도정수처리를 행하면 트리할로메탄을 생성할 전구물질들이 사전에 제거되기 때문에 THM's이 생성되지 않는다.

 

 

또한 우리나라와 일본 등에서는 THM's를 먹는물 수질기준으로 규정하여 관리하고 있으며, 그 기준값은 0.1㎎/L 이하로 규정하고 있다. 광주광역시의 경우 연중 THM's의 농도가 0.001∼0.008㎎/L로 수질기준 값보다 매우 낮게 유지되고 있다.

 

여과와 소독과정은 수돗물 생산의 최종단계로서, 이곳에서 생산된 수돗물이 그대로 소비지인 가정까지 공급되기 때문에, 조그만 실수나 하자가 있어서는 절대 안된다. 따라서 여과지의 유지관리나 소독상태의 확인은 매시간 계속되며, 자동화되어 있어서 약품의 주입이나 여과지 세척은 철저히 이루어진다. 또한 소독상태의 확인은 매주 가정수도꼭지의 물까지 순회하며 철저히 검사하고 있다.

 

 [첨부파일 출처 : 서울시 상수도사업본부(arisu.seoul.go.kr )]