오늘날 상하수원의 오염은 지구환경의 오염은 물론 건강을 위협하는 요인으로 부상한지 오래다. 그래서 각국은 다양한 폐수처리규제법을 만들어 시행하고 있다.

 

우리나라는 오물청소법(1961), 환경보호법(1978), “오수·분뇨 및 축산폐수처리에 관한 법률”(1991) 등이 제정되어 오늘에 이른다. 국내의 하수도 보급률(2003)은 78.8%로 OECD의 평균치를 나타내고 있다. 정화조의 방류수질 규제치(2005)는 BOD 100mg/l이하, 하수연계 처리시는 20mg/L 이하로 엄격한 편이다.

 

현재 폐수처리시 가장 문제가 되는 것은 유기물질 및 축산폐수에 많은 질소와 인의 제거이다. 지금까지 개발된 폐수처리법은 생물학적인 방법과 비생물학적인 방법 및 혼합법으로 나눌 수 있다.

생물학적 방법은 본 리뷰에서 기술했듯이 호기적 과립(UASB·SBRs)과 혐기적 과립을 이용하는 방법(양이온매개법, 세포외 고분자모델, 스파게티모델)이 있다. 세계수협회(IWA 1986)는 활성오니(슬러지)의 표준모델로서 ASM1, ASM2(ASM2d) 및 ASM3을 발표한 바 있고, 이 중에서 ASM3 모델을 권장하고 있다.

활성오니의 주도 균종으로는 질산화 세균, 인 축적 세균, 종속영양 세균을 지목하고 있다. 비생물적 처리법으로는 막분리법, 자성활성오니법(active magnetic sludge process), 초음파처리법, 디스포저배수대응법 등이 특히 주목을 받고 있다.

미생물의 자체고정화로 형성되는 생물과립화 작업은 생물학적, 물리학적, 화학적 현상을 비롯한 세포와 세포 사이의 모든 상호작용을 포함하며, 호기성과 혐기성으로 구분한다. 과립은 단위 그람당 수백만 개의 세균류를 함유하므로, 산업폐기물의 분해시 서로 다른 역할을 한다.

종전의 활성오니에 비해 생물과립은 고농도의 규칙적이며 강력한 구조와 안정성을 가지고 있어 많은 유기성 폐기물을 체류시키며, 고압의 폐수나 강한 쇼크에도 잘 견딘다.

UASB(upflow anaerobic sludge blanket) 반응조가 산업현장에 응용되고 있으며, 생분해성 폐기물 제거에 많은 개량이 이루어지고 있다. 혐기성 과립오니는 고밀도의 미생물집단으로, 폐기물의 다양한 물질을 복합적으로 분해하며 다량의 폐수를 단시간에 처리한다.

그러나 가동개시 기간이 길고, 비교적 고온에서 가동해야 하며, 저농도의 폐수 및 폐수에서 질소, 인의 제거에는 부적합하다. 이러한 단점을 보완한 것이 연속식 호기적 과립화기술이다. 호기성 과립(2∼8mm)은 안정화 능력이 뛰어나므로 SBRs(sequencing batch reactors)에 충전해 질소, 인, 독성 물질을 포함한 폐수처리에 이용한다.

생물과립화에 필요한 미생물의 응집에는 여러 조건을 갖추어 주어야 한다. 혐기성 생물과립의 제조는 물리화학적 및 생물학적 힘을 포함한 다단계 과정에 의한다. 여기에서는 폐수처리용으로 개발된 생물과립기술의 진척현황에 초점을 맞추어 소개한다.