편집 : 2018.12.19 수 09:27
로그인 회원가입 전체기사 기사제보 PDF보기
자세히
> 뉴스 > 인터뷰/오피니언
     
[지자체 우수사례] 하수처리수 재이용시설 자체 농축폐수 처리공정 개발 및 적용 성공사례
2018년 12월 04일 (화) 09:35:08 워터저널 webmaster@waterjournal.co.kr

 지자체 우수사례

“파주시, 창의적 도전으로
완전한 농축폐수처리시스템 구축”


농축폐수를 하수처리시설로 연계 처리함에 따른 물재이용 활성화 제약
하수처리수 재이용시설 자체 농축폐수 처리기술 개발 필요
장래 하수처리수 재이용사업에 대한 표준모델 제시

   
▲ 이영훈
파주시청 주무관
 하수처리수 재이용시설 자체 농축폐수 처리공정 개발
 및 적용 성공사례
/ 파주시청 이영훈·윤주영

Ⅰ. 서 론

하수처리수의 재이용은 기후변화로 인한 물 부족에 능동적으로 대처하고 지속가능한 수자원을 확보하기 위한 가장 효과적인 수단으로 최근 물관리체계 일원화 정책에서도 우선순위로 설정되는 등 물재이용 정책의 핵심적인 역할을 하고 있다.

2016년도 기준 우리나라 전체 하수처리량은 71억6천600만㎥로 장내·장외를 포함한 하수 재이용률이 15.6%(11억2천100만㎥)로 매우 저조하고, 이 중에서도 양질의 용수를 생산하는 공업용수 재이용량은 6천200만㎥로 1%도 채 되지 않은 실정이다.

하수처리수 재이용을 제약하는 요인은 수요처 확보문제, 대규모 재원조달 등 여러 요인이 있지만 그 중에서도 재처리 후 발생되는 농축폐수의 처리 문제가 물재이용 활성화를 가장 크게 제약하고 있다.

기존에 운영 중인 모든 하수재이용시설에서는 농축폐수를 하수처리시설에 연계 처리하거나 일부를 방류수에 희석해 처리하고 있으며, 이에 대한 근본적인 처리대책 마련 없이는 하수처리수 재이용 활성화는 어려운 실정이다.

파주시도 지난 2016년부터 3년간 하수처리수 재이용사업을 추진하면서 농축폐수를 연계 처리할지, 자체 처리할 지에 대해 심각히 고민해야 했다. 농축폐수를 연계 처리하는 경우, 기존 하수처리시설의 용량 부족에 따른 처리장 증설과 유입유량 증가에 따른 처리비 부담으로 자체 농축폐수 처리방안을 마련하지 않고는 사업 추진이 어려웠지만 현장에 적용된 선행사례가 전무했다.

이에 대한 해결책으로 파주시는 창의적 도전으로 전국 최초로 하수처리수 재이용시설에 자체 농축폐수 처리기술을 성공적으로 개발해 농축폐수처리시설을 정상 가동하고 있다. 이는 그간 물산업계의 숙원을 해소했을 뿐만 아니라 하수처리수 재이용사업에 대한 새로운 모델을 제시한 데 의의가 있다.

Ⅱ. 본론

■ 농축폐수 처리 문제 공공하수처리시설의 방류수를 공업용수 등으로 재처리하는 과정에서 공업용수의 수질을 만족할 수 있는 한외여과(UF)+역삼투압(RO) 공법으로 하수처리수를 처리함에 따라 이 과정에서 고농도 유기물 및 질소, 인 성분이 포함된 농축폐수가 필연적으로 발생한다.

농축폐수의 성상은 하수처리공정의 최종처리수질에 따라 변동된다. 고도처리공정이 적용된 하수처리시설의 경우 최종처리수 내 총질소(T-N) 성분이 주로 질산성 질소(NO3-N)로 이루어지므로 재이용시설에서 발생되는 농축폐수에는 고농도 질산성 질소(NO3-N)가 포함된다.

   
 
그러나 동절기 수온 저하로 고도처리공정의 질산화율이 저하될 경우, 농축폐수 내 암모니아성 질소(NH3-N) 농도가 상승하게 되므로 농축폐수 처리를 위해서는 추가적인 탈질공정이 필요하며 동절기 수온저하도 고려되어야 한다. 타지역 재이용시설의 경우, 기술적·경제적 한계로 농축폐수를 자체처리하지 않고 하수처리시설로 연계처리 또는 자체처리+연계처리를 하고 있는 실정이다. [표 1]

농축폐수 처리를 위한 하수처리시설 증설 및 운영비 증가로 인해 예산낭비 초래 및 물재이용 제약요인으로 작용하고 있어 농축폐수 자체처리 대책 없이는 물재이용사업 추진에 제약이 따르고 있다.

방류된 하수처리수를 다시 재이용시설에서 재처리한 후 발생한 농축폐수는 일반 하수와 성상이 달라 생물학적 처리가 어렵고, 이전까지 실증화된 연구나 현장 적용사례가 전무해 자체 처리에 따른 위험을 감수하기보다는 쉬운 연계처리 방법을 선택하고 있다.

민간투자사업(BTO)으로 재이용시설을 추진할 때 농축폐수 자체처리 시 경제적 타당성(B/C) 확보가 어려워 연계처리하고 지자체가 처리비용의 대부분을 부담해 처리기술 확보를 등한시하고 있다. 경기도 P시 하수재이용시설은 농축폐수를 하수처리시설로 연계처리하고, 경북 P시 하수재이용시설은 연계처리와 더불어 일부 자체처리 방식으로 운영하는 등 모든 시설에서 연계처리하고 있다.

   
 
파주시 하수처리수 재이용시설의 경우 발생되는 전량의 농축폐수를 자체 농축폐수처리시스템에서 처리해 직접 방류하고 있으며, 2018년 5월 준공해 현재까지 정상 가동 중에 있다. [표 2]

■ 방안 마련 및 실행 타지역 하수처리수 재이용시설의 농축폐수처리를 보면 경북 P시 하수재이용시설의 경우 일부 농축폐수처리 방법으로 탈질조만 설치했으나 수질이 초과됐다. 이로 인해 질산화조를 추가로 설치하였으나 용량 부족으로 운영에 어려움을 겪고 있다.

   
 
파주시는 이러한 기존 하수재이용시설 사례를 통해 대안을 마련했다. 파주 하수처리수 재이용시설은 농축폐수의 자체처리 시스템을 적용하여 농축폐수의 처리에 유리한 공법을 선점하고, 수질시험 및 농축폐수 실증화 테스트 등을 실시하여 농축폐수처리에 만전을 기하였다. [그림 1]

   
 
또한 총인(T-P)처리 약품사용에 따른 여재 폐색을 우려하여 실시설계 단계와 공사 단계에서 농축폐수처리기술에 대한 전문기관의 심의 및 자문을 통하여 일부 처리공정을 보완하였다. [그림 2]

■ 장애 극복 난분해성 저농도 유기질소가 포함된 하수처리수가 재이용시설로 유입되는데, 이를 다시 재처리(UF+RO)하는 과정에서 약 3배의 농축수가 발생하게 된다. 파주시는 탄소원이 부족한 상태에서 총질소(T-N) 제거 및 이를 처리하는 농축폐수처리시스템을 구축해 재이용시설에서 자체 처리한 후 하천으로 방류하고 있다. [그림 3]

   
 
생물여과 공정 중 인 제거는 혼화·응집시설을 생물여과 전단에 구성하여 물리적 응집반응을 통한 침전·여과과정으로 인을 처리하고 있으며, 생물여과 유입수로를 응집조로 활용하여 약품급속혼화조만 설치하였다. 또한 생물여과 공정을 적용한 농축폐수처리시설도 생물여과전단에 약품혼화조만 설치하고 유입수로를 응집조로 활용하는 것으로 계획하였다.

하지만 유입수로에 직렬로 배치된 여과지 유입수문으로 인해 여과지별 유입되는 응집플록 상태 및 반응시간이 불균등한 것으로 우려되어 이에 충분한 응집시간을 확보하고 여과지에 균등한 유입이 될 수 있도록 유입수로에 격벽을 설치하고 여과지 유입수문 위치를 변경하여 처리효율을 증대시켰다. [그림 4]

   
 
또한, 후단 생물여과에 설치한 급속교반기를 전단 생물여과에도 설치하여 총인처리에 대한 안정성을 확보하였으며, 메탄올과 유입폐수의 균등한 혼합으로 메탄올 약품량 절감으로 유지관리비를 절약하였다. [그림 5]

   
 
탈질조 및 질산화조 유입부 수로 개선 및 급속혼화기를 설치하여 약품혼화조에서 질산화조 유입 시 체류시간 및 약품반응시간 증가를 통한 총인(T-P) 제거기능이 향상되어 안정적인 총인(T-P) 방류수질기준을 준수하고 있다. [표 3]

   
 
사업시행자는 하수처리수 원수비용 부과 시 공업용수 단가 인상 등 사업성의 악영향을 우려하여 무상공급을 요구하지만 사업성에 지장이 없는 범위 내에서 원수비용을 제시하도록 하였다.

Ⅲ. 결 론

■ 정책적 파급 효과 지난 10년간 정부정책사업으로 물재이용사업을 추진했으나 공업용수 용도의 하수재이용사업은 14건(1천㎥/일 이상)으로 저조한 실적이다. 물재이용 활성화의 가장 큰 제약요인은 농축폐수처리에 대한 처리기술 부재로, 하수처리시설에 연계 처리함에 따라 처리장 증설과 운영비 증가 요인이 지자체 부담으로 작용하여 사업 참여를 위축시키고 있다.

파주시 하수재이용시설에 설치된 농축폐수 처리시스템은 방류수 수질기준에 적합하게 처리한 후 바로 하천에 방류하는 시스템으로, 하수처리시설 연계에 따른 문제를 완전히 해결해 그간 물재이용을 제약해 온 물산업계의 숙원을 해소했다. 향후 지방자치단체 및 민간사업자의 적극적인 물재이용사업 참여를 통한 물재이용 활성화에도 기여할 것으로 기대된다.

■ 경제적 파급 효과 하수재이용시설의 농축폐수를 하수처리시설에 연계 처리하는 경우 하수처리시설 증설 공사비 498억 원, 유입량 증가에 따른 운영비 393억 원 등 막대한 예산을 투입해야 한다. 그러나 자체 농축폐수처리시스템으로 농축폐수를 자체 처리하여 방류하는 경우, 추가공사비 등이 불필요하므로 총 891억 원의 예산 절감이 가능하다. [표 4]

   
 

■ 물산업 파급 효과 기존의 하수처리시설로 연계하는 농축 처리방식은 부하를 받지 않는 대규모 하수처리장에서만 적용이 가능하다. 파주하수재이용시설은 최초 농축폐수처리시스템을 도입해 성공한 것으로 하수처리장 규모에 관계없이 모든 처리시설에 적용이 가능하다.

   
 
또한 하수재이용시설에 자체 농축폐수처리시설을 설치하는 경우에도 수익형 민간투자사업 제안서 검토에 별다른 영향이 없음을 입증(B/C=1.32)해 새로운 하수처리수 재이용사업 모델을 제시함으로써 그간 농축폐수의 처리 문제로 골머리를 앓던 지방자치단체 및 민간사업자 등 물산업계의 숙원을 해결했다.[표 5]

   
 
이밖에 파주시는 하수처리수 재이용사업의 성공적으로 추진함으로써 기존에 하수처리수를 무상으로 공급하던 관례를 깨고 처음으로 하수처리수 원수비용을 부과해 새로운 세입원을 발굴함으로써 세입 증대(17억 원)에도 기여하고 있다. [표 6] 

[『워터저널』 2018년 12월호에 게재]

ⓒ 워터저널( http://www.waterjournal.co.kr ) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의  

     

워터저널소개 | 제휴안내 | 광고안내 | 불편신고 | 개인정보취급방침 | 청소년보호정책 | 이메일주소무단수집거부
(주)물사랑신문사 우) 138-838 서울 송파구 삼전동72-3 유림빌딩 | TEL 02-3431-0160 | 청소년보호책임자 : 배철민국장
Copyright 2010 워터저널. All rights reserved. mail to waterjournal@hanmail.net