하수관거 정비 위해 관거 체제 진단 필수
초기진단 순서 거치면 진단 정확성·비용 효과성 모두 높일 수 있어

“하수처리장 유입수와 처리 구역 하류 수역 수질 측정하여
하수관거 체제 문제점 여부 확인하는 초기진단은
하수관거 체제 정밀진단 필요성과 범위 결정하는데 중요”

하수관거체제 생활하수 수집효율

하수관거 체제의 생활하수 수집효율을 판단하는 첫째 방법은 하수종말처리장으로 유입되는 생활하수의 유량과 대상 오염물질의 농도를 사용하는 것이다. 하수처리구역 내의 인구와 용수 사용량 등에 따라 예상되는 생활하수 발생량 및 오염물질 농도와 하수종말처리장의 실재 유입 유량과 농도를 비교하여 하수관거 체제의 생활하수 수집효율을 추정할 수 있다.

둘째 방법은 하수처리구역 하류 수역의 해당 오염물질 농도를 사용하는 것이다. 하수관거 체제가 잘 정비되어 오염물질의 외부누출이 없으면 다른 큰 오염원이 없는 한 하류 수역의 수질은 상류 수역의 수질과 같아야 할 것이다. 하류 수역의 수질이 상류 수역의 수질보다 나쁘다면 그것은 부실한 하수관거로부터 오염물질이 누출되었다는 것을 의미한다.

생활하수 중 총대장균 발생량

먼저 하수종말처리장에 유입되는 총대장균군수에 의해 하수관거 체제의 하수 수집 효율을 판단하는 방법의 예를 들어보기로 한다. 하수처리장에 유입되는 총대장균은 사람의 일상생활에 의한 것 외에도 개나 고양이 등 애완동물이나 음식점, 도축장, 가금(家禽) 가공공장, 육류(肉類) 가공공장 등에서 발생되는 것들이 있다.

도시의 규모가 커질수록 이와 같은 오염원이 다양해지고 오염물질 발생량이 많아진다. 예를 들어, 하수처리 인구 1천420명, 하루 하수 유입량 500㎥, 총대장균농도 708만3천350MPN/100mL인 경기도 광주시 매산하수처리장의 1인당 하루 총대장균 발생량은 249억 개다.

또 하수처리 인구 3천925명, 하루 하수 유입량 1천300㎥, 총대장균농도 803만4천750MPN/100mL인 경기도 파주시 적성하수처리장의 1인당 하루 총대장균 발생량은 266억 개다. 인구 6만482명, 하루 하수 유입량 2만2천79㎥, 총대장균농도 1천324만6천150MPN/100mL인 경기도 과천시 과천하수처리장의 1인당 하루 총대장균 발생량은 484억 개다[표 1 참조].

[표 1]을 이용하여 도시의 인구와 1인당 하루 총대장균 발생계수와의 관계를 식(1)인 ‘N= AlogP’과같이 간단한 대수함수로 나타낼 수 있다. 여기서 N은 인구 1인당 1일 총대장균 발생계수(개/인/일)이고, A는 상수(개/인/일), 그리고 P는 하수처리구역 내의 인구 수(단위 없음)이다. < BR>
식(1)은 선별수준(screening level)의 함수식이기 때문에 실재와는  차이가 있을 수 있다. 여기서 A의 값을 100억 개/인/일 이라고 가정할 경우 식(1)은 [그림 1]과 같이 표현될 수 있다.

충주하수종말처리장 유입수의 총대장균 농도는 421만3천500개/100mL이고, 하수종말처리장유입수량은 5만4500㎥/일, 하수처리 인구는 15만6천155명으로 1인당 하루 총대장균 유입량은 147억 개다. 이것은 식(1)에 의한 1인 하루 총대장균 발생계수 519억 개의 28%에 해당한다.

충주시의 분류식 하수관거에 의한 생활하수 수집비율이 전체 하수관거의 53%를 차지한다고 가정하면 분류식 하수관을 통해 하수처리장으로 유입되는 총대장균의 47%가 누출된다고 추정할 수 있다.

부실한 하수관거로 인한 하천 오염

하수관거 체제의 수집효율을 간단하게 추정하는 다른 하나의 방법은 하수처리 구역에서 발생하는 생활하수의 누출로 인해 영향을 받는 수역의 총대장균 농도를 사용하는 것이다. 생활하수는 하수관거의 파손이나 배수설비의 잘못 연결 등으로 인해 하수처리장에 유입되기 전에 누출되어 하천을 오염시킬 수 있다.

인구가 밀집한 하수처리 구역 인접 지역을 흐르는 하천의 총대장균 등 오염물질의 농도가 높은 것은 이러한 생활하수의 누출 때문이다. 우리나라의 경우 사람의 접근이 없는 산지를 흐르는 하천의 총대장균 농도는 100mL당 100개 정도이며, 분원성대장균 농도는 0이다.

인구가 산재한 농촌 지역을 흐르는 하천의 총대장균과 분원성대장균의 농도는 각각 200개, 20개이며  인구 1만 명의 도시 지역 하류 하천의 총대장균과 분원성대장균의 농도는 각각 5천 개, 1천 개이다.

인구 10만 B명 도시 지역 하류 하천의 총대장균과 분원성대장균의 농도는 각각 1만 개, 2천 개이며 인구 100만 명 도시 지역 하류 하천의 총대장균과 분원성대장균의 농도는 각각 2만 개 3천 개이다([그림 2] 참조).
 

하수관거를 정비하는 목적은 발생한 생활하수를 외부에 누출시키지 않고 모두 하수처리장으로 유입시킴과 동시에 지하수나 우수가 하수처리장에 유입되는 것을 방지함으로써 하수처리의 효율을 높이기 위한 것이다.

하수관거 정비를 위해서는 먼저 하수관거 체제에 대한 진단을 해야 한다. 하수관거 체제의 진단순서는 가장 먼저 하류 수역의 오염물질 농도를 측정하는 것이다. 만약 하류 수역의 오염물질 농도가 수질환경기준을 만족한다면 하수관거 체제를 더 이상 정비할 필요가 없으나,  유입수의 유량이 예상량보다 허용오차 이상으로 많거나 적을 경우에는 생활하수의 누출이나 우수 또는 지하수의 유입과 같은 것을 예상할 수 있으므로 지하수 오염의 방지나 하수처리효율을 높이기 위해 별도의 정밀진단이 필요하다.

만약 하류 수역의 오염물질의 농도가 자연상태 이상으로 높게 나타나 수질환경기준을 초과하면 하수관거로부터 생활하수가 누출된다는 것을 뜻한다. 이 경우 앞에서 말한 청주시의 예와 같이 하수처리장 유입수의 총대장균 농도, 유입 유량, 하수처리구역의 인구 등을 이용하여 누출되는 하수관거의 범위를 알 수 있다.