1.2 도시오수처리장 건설과정에서 주의해야 할 문제점
(2003년 9월 中國環保産業 기계과학연구원환경보호기술 및 장비연구소 王濤)

 

중국국가경제무역위원회, 건설부, 기존 국가기계산업국은 연합으로 2000년부터 2002년에 이르기까지 전국 도시오수처리현황에 대한 조사연구를 진행했다. 이 조사는 전국의 1일당 오수처리량이 1만∼100만㎥에 달하는 426개 오수처리장의 설계, 건설, 운행자료 등 범위를 망라했고 동북(東北), 화북(華北), 화중(華中), 화남(華南), 서남(西南) 등 지역범위를 포괄했다.

그중 36개 오수처리장(도표 참고바람)에 대한 폭기(aeration)공법, 변형공법, 가수분해-호기성 공법, AB 공법, A/O 공법, A2/O 공법, 장기(extended) 폭기공법, SBR 공법 및 변형공법, 인공갈대 습지공법 등 공법유형에 대한 중점적인 분석과 연구를 진행했다.

상기 자료를 수집, 정리, 분석하고 전문가들의 건의를 참조하여 도시오수처리장을 건설할 때 주의해야 할 몇 가지 문제점을 제출했는바 참고하기 바란다.

가. 건설규모가 합리적이어야 한다.
한 개 도시의 경우 도시전반 계획, 배수계획, 환경보호 계획에 따라 오수배수관망과 오수처리장을 건설해야 한다. 동시 오수처리장의 건설은 시스템공정으로, 도시구역의  배수관 개조, 오수 수집, 수송(펌프장 포함), 오수처리 및 배출이용, 진창 처리 등 문제들을 망라하며 하천을 끼고있는 도시의 경우, 오수처리장 건설시 하천의 상류, 하류 및 수체(水體) 자정문제를 고려해야 한다.

 

합리적인 오수수량 및 오수수질의 설계는 오수처리장 공정 투자 및 향후 운행비용과 밀접한 관계를 갖고 있다. 사실상 계획 오수수량과 실제 오수수량, 수집 가능한 오수수량과 실제 처리 가능한 오수수량은 서로 다르다. 설계 오수수량은 보통 도시의 오수 배수관망의 보급율 그리고 실제 수집 가능한 오수수량에 의해 결정된다. 동시, 설계오수수질에 관해, 현재 실제 측정한 수질자료에 대한 분석(공업폐수의 지정 기일 내 수질·수량변화 및 관거내 지하수 침투량 포함)을 근거로 빗물과 오수합류(合流) 및 기존 도시구역 오수배관 시스템의 클로져 배수(colosuse multiple)[주 배수관과 지(支) 배수관은 부동한 클로져 배수를 사용할 수 있음]를 과학적으로 정해야 한다. 현재, 오수처리 수질의 설계수치가 비교적 높은 현상이 많이 존재하는데, 만일 설계수치와 실제 수치사이에 많은 차이가 존재할 경우 투자비용은 많이 들고 설비의 불충분한 사용으로 저(低)효율 등 문제가 발생한다.

나. 공법선정은 기술의 합리성 및 경제성을 고려해야 한다.
오수처리장의 공법선정은 반드시 오수처리 전(前) 수질, 처리요구, 오수처리장 규모, 진창 처리방법, 수납 수체(水體)의 환경기능 및 현지온도, 공정지질, 토지징수 비용, 전기가격 등 각종 요소를 통합 고려해야 한다. 공법선정의 주요 경제기술지표는 단위수량의 처리투자비용, 단위오염물 투자의 절감, 단위수량 처리에 소모되는 전기량 및 비용, 단위오염물 처리에 필요한 전기량 및 비용, 부지면적, 운영 및 신빙성, 유지관리 난도여부, 전반 환경 효과이익 등 내용이 포함된다. 오수처리의 매개 항목 공법기술은 모두 장점, 특성, 적응조건, 부족점이 존재하고 있는데 유입수질, 공법설계 파라미터를 실제 상황에 맞게 설계해야 한다. 동시 수질특성, 오염물 구성에 대한 면밀한 분석을 통해 합리적인 분석예측을 진행해야 하며 수질구성이 복잡하거나 특수할 때는 오수처리공법에 대한 동태적 실험을 진행해야 하며 필요할 경우 중간단계 시험을 거쳐야 한다. 그리고 국내에서 처음 사용되는 새로운 공법에 대해서는 반드시 중간단계 시험과 생산성 시험을 거쳐 신빙성 있는 설계파라미터를 제공한 후 다시 응용에 들어서야 한다. 동시 공법선정은 현지 구체 상황과 중국 국정을 고려해야 하며, 부동한 유입 수(水), 유출 수(水)에 따라 상이한 파라미터를 설계해야 하며 설비의 선정모델도 다르다. 

구체 공법선정에 대한 요구는 하기와 같은 몇 가지 내용을 포괄한다.  
1) 기술의 합리성
기술의 선진성과 성숙성을 요구하고 있다. 즉 수질변화에 대한 적응성이 강해야 하고, 처리를 거친 오수가 관련 요구에 부합되어야 할뿐더러 안정성이 높아야 하며 진창을 쉽게 처리할 수 있어야 한다. 동시, 회수이용 해야 될 오수에 대해서는 심도처리를 거쳐야 하며 질소와 인(phosphorus) 제거를 요구하고 있는 오수에 대해서는 이를 제거할 수 있는 공법을 채용해야 한다.

2) 경제성
운영비용과 건설비용이 낮고 소요면적이 작은 것이 바로 경제성의 기본 요구라 할 수 있다. 도시 오수처리의 경우, 운영비용은 주로 2가지 면에 서 온다. 첫째. 펌프장의 전기소모량인데 보통 운영비용의 20∼30%를 차지한다. 그중 전기소모량의 크고 작음은 오염물 배출수위 높이, 오수입구 관선 높이, 공법흐름 손실과 관련된다. 둘째. 송풍기의 전기소모량인데 보통 운영비용의 50∼60%를 차지하며 주로 유입·유출 수(水)의 BOD2 혹은 NH3-N 등과 관련된다. 따라서 부동한 공법이 전기소모량에 주는 영향이 작다. 즉 공법이 운영비용에 주는 영향이 상대적으로 적다고 말할 수 있다. 그러나 건설비용과 토지점유는 그렇지 않다. 예를 들면 SBR 공법의 경우, 구축물의 심도는 8m에 달하고 토지점유면적은 적다. 인공갈대습지 공법의 경우, 주체 구축물은 못(pond) 구조를 이용할 수 있어 대량의 공정건설투자를 절감할 수 있다. 결과적으로, 공법 경제성의 경우 주로 투자와 토지점유 요소사이의 비교라 할 수 있다.

3) 관리의 편리성
설비의 신빙성 및 유지보수 간이성이 바로 작업관리의 편리성이라 할 수 있다. 현재, 도시에서 사용하고 있는 오수처리 공법의 메커니즘은 활성진창 이론을 채용하고 있다. 그러므로 폭기(aeration)설비의 선정이 운행관리의 관건이라 할 수 있다. 현재, 국내에서 널리 사용되고 있는 폭기(aeration)방식은 기계 폭기(aeration)와 송풍 폭기(aeration) 2가지로 구분할 수 있다. 기계 폭기(aeration)장치는 주로 표면 폭기(aeration)장치, 회전식 솔 폭기(aeration)장치 등이 있는데 사용상 신빙성이 뛰여나고 내구성이 강하며 유지보수가 편리하나 효율이 낮고 동력소모가 매우 큰 단점을 지니고 있다. 송풍 폭기(aeration)장치는 주로 천공관, 고정식 마이크로 공(孔) 폭기(aeration)장치 등이 있다. 한마디로 송풍 폭기(aeration)는 기계 폭기(aeration)에 비해 산소공급 효율이 높고 동력소모가 적으나 유지보수 시(時) 구축물 내부의 물을 모두 배출 후, 수리가 가능하므로 유지보수가 복잡하다고 할 수 있다. 특히 최근 들어서 널리 사용되고 있는 효율이 높은 고무막 마이크로 공(孔) 폭기(aeration)장치의 경우, 폭기(aeration) 막편(膜片)이 오수침식과정에서 쉽게 고장이 발생하고 부유물질이 많은 상황에서 쉽게 구멍이 막히는 현상이 나타난다. 따라서 최근 몇 년이래 새로 건설된 오수처리항목은 운행관리의 불편을 해소하기 위해 효율이 낮고 동력소모가 큰 기계 폭기(aeration) 기술을 사용하지 않고 있다. 다극(多極) A/O공법이 채용한 걸림(㏊ng) 이동식 폭기(aeration)장치는 마이크로 공(孔) 고무막 폭기(aeration) 장치의 효율을 갖추고 있는 동시 정상운행 상황에서 직접 폭기(aeration)장치를 수면에서 꺼내 수리를 할 수 있는 특성을 지니고 있기에 미래발전방향이 아닌가 싶다.

4) 환경중시
오수처리장 지역의 평면배치 및 주위환경과의 조화를 이루고, 처리장내부의 소음과 악취를 제거하며 녹화, 도로건설, 분기(分期)건설을 결합해야 한다. 동시 공법선정과정에서 2차 오염의 방지를 반드시 고려해야 한다.

 

 

다. 공법방안의 과학적인 비교가 필요하다.
도수오수처리의 투자비용과 운행비용은 매우 높다. 만약 오수처리설비, 메탄가스 발전설비의 수입을 고려하지 않을 경우 1㎥ 오수처리 투자는 1000위안 정도, 운행(감가상각비용 포함)비용은 0.5위안/㎥ 정도로 제어하는 것이 적합하다고 생각된다. 그리고 현재까지 오수처리율이 높지 못한 상황에 비추어, 물 사용량의 0.8로 오수수량을 계산해서 0.2∼0.3위안/㎥의 오수처리비용을 수취하면 설비의 정상운행을 유지할 수 있다고 본다.
투자비용과 운행원가를 절감하기 위해서는 각 지역의 구체상황에 따른 공법방안(주로 생물처리방안을 가리킴)의 비교선정이 필요하다. 현재, 공법방안의 비교가 과학적이 되지 못하고 있는 현상을 흔히 볼 수 있다. 예를 들면 일부 공법은 애호경향에 치우쳐 자체가 좋아하는 공법에 대해서는 장점만 강조하고, 자체가 싫어하는 공법에 대해서는    결점만 강조하는 현상을 볼 수 있다. 일부의 경우, 자체가 소형 실험을 통해 얻은 실험데이터를 이미 선정된 공법과 비교하는 경우도 있으며, BOD2처리를 위주로 하는 공법을 BOD2 와 질소·인을 동시 처리하는 공법과 비교하는 현상도 나타나군 한다. 사실상 이미 운영단계에 들어선 오수처리장의 오수처리수질이 좋고 나쁨은 오수처리장 유입수량과 수질이 설계수질 지표에 도달하지 못하고 또한 각 오수처리장의 상황이 상이한 것과 관련된다. 예를 들면 일부 오수처리장의 투자는 처리장 이외의 건설비용을 포함(예를 들면 도로, 전기부하용량 증가)하고, 일부 오수처리장의 투자는 토지징용 비용을 포함(동 비용은 각 지역마다 큰 차이를 보이고 있음)하며, 일부 오수처리장은 공법건설투자가 낮고 운행비용이 높으며 일부 오수처리장은 공법건설투자가 높고 운행비용이 적다. 또한 일부 오수공법처리는 투자가 낮고 진창 등 량이 많아 오수처리의 원가비용이 증가되는 현상도 있다. 상기에서 동(同) 공법이라 할지라도 설계 파라미터가 다름에 따라 결과도 서로 다르다는 점을 알 수 있다. 책임성이 있는 회사라면 공법방안을 비교할 때 객관성, 총체성을 감안해야 할 것이다. 즉 동등한 오수 유입수량, 유출수량 조건에서 설계파라미터는 각종 오염물 제거율, 폭기(aeration) 시간, 진창 하중 및 용적하중, 폭기(aeration)량, 산소의 이용율(동력효율), 진창량(진창지수) 등에 대한 전면 분석을 진행해야 할 것이다. 결과적으로, 기술이 합리적이고 경제적이며 관리가 편리하며 정상 운행을 확보할 수 있는 원칙을 견지해 공법방안의 최적화를 도모해야 한다.
이외, 일정한 규모(예를 들면 10×104㎥/d)를 갖춘 도시오수처리장은 응당 진창에 대한 온정처리를 진행해야 한다. 보통 중온소화(mesophlic digester), 메탄가스 이용 조치 등이 있는데, 조건이 구비된 지역에서는 메탄가스를 이용한 발전[예를 들면 베이징고비점(北京高碑店)오수처리장, 천진동교(天津東郊)오수처리장]을 하는 것이 바람직하다. 그러나 메탄가스 발전공정은 투자가 적지 않고 기술이 복잡하며 설비를 국외에서 수입해야 한다. 결과적으로, 오수처리로 인한 진창처리를 해야만 오수처리가 완벽하다고 할 수 있다.
오수처리장에 대한 투자에 관해, 국내의 일부 환경보호회사에서는 다방면 자금축적, 융자  (예를 들면 환경보호회사와 업주가 50% 출자, 나머지 50%는 은행대출) 등 방안을 채택해 투자완공 후 오수처리비용 징수방식을 이용해 비용을 상환할 것을 요구하고 있다. 만약 동 방법을 채용한다면 2가지 문제를 명확히 해야 한다고 생각한다. 첫째. 출자 환경보호회사에서 채용한 공법과 설계파라미터는 반드시 평가심의를 거쳐야 하며, 설비의 선정은 입찰방식을 취해야 한다. (예를 들면 외국대출 또는 정부대출 이용) 둘째. 오수처리장의 주식권리와 재산권 문제를 명확히 해야 하며 상응한 정책제정 또는 협의체결이 필요하다.
결과적으로, 오수처리공법은 다양하며 현재 사용되고 있는 공법은 나름대로 특성과 적응성을 지니고 있다. 따라서 오수처리공법의 좋고 나쁨은 여러 가지 요소의 제약을 받고 있으며 공법의 선정은 각 지역 구체상황에 따라 실사구시, 과학적인 태도를 취해 정확한 결론을 얻어야 할 것이다.