유 순 주 / 국립환경과학원 상하수도연구과 환경연구관


전문가 기고   공공하수처리시설 수질기준 선진화 방안(상)


유역하수도, 하천수질 획기적 개선하려는 선진화된 정책
유입수 중 유해물질 적정성 확인·규제하도록 규정·역할 명확히 해야



하수처리시설 방류수 수질기준 변천

▲ 유 순 주 / 국립환경과학원 상하수도연구과 환경연구관
우리나라 공공하수처리시설 방류수 수질기준은 1960년대 「공해방지법」에 활성오니법 등 처리방법에 따라 생물화학적 산소요구량(BOD), 부유물질(SS), 총대장균군수의 기준이 설정된 것을 시작으로 2012년 방류수 수질기준이 지역에 따라 총인 기준이 0.2∼0.5mg/L로 강화(MOE, 2010a)되기까지 많은 변화를 하여 왔다([표 1] 참조).

공공하수처리시설 방류수수질기준은 1960년대 「공해방지법」시행령에 처리방법에 따라 설정되었다. 1978년「환경보전법」시행규칙에 새로이 제정된 방류수 수질기준은 BOD와 SS에 대하여 각각 30mg/L 이하, 70mg/L 이하로 처리방법을 구분하지 않고 일원화했다.

이들 기준은 현재에 비추어 보면 미흡한 수준이었지만, 재원과 기술이 부족한 당시로서는 현실적인 수준을 반영한 것이었다. 1990년대에는 도시화와 도시인구 집중에 의해 주요 상수원인 하천 수질이 개선되지 않고 호소 부영양화 현상이 나타나면서 총질소(T-N)와 총인(T-P) 및 COD 기준이 추가로 설정되었다.

2000년대에 들어서 방류수 수질기준은 하수처리시설 규모별로 구분하여 유역 중심의 수질관리를 위하여 기준이 강화되었다. 2012년부터는 유역 중심의 수질관리와 함께 공공하수처리시설의 방류수 수질기준이 총인(T-P) 2mg/L에서 지역에 따라 0.2∼2mg/L로 강화되고, BOD 및 COD도 각각 강화되었다.

이와 같이 하수처리 시설의 방류수 수질은 하천의 유기물 제어 및 호소 부영양화 방지를 위한 관리 수단으로 급격하게 강화되어 왔으며, 최근에는 기후변화 등으로 하천에서까지 조류 발생이 빈번해지고 남조류 출현이 잦아짐에 따라 이들의 영양원인 인이 중요한 관리의 대상이 되고 있다.


 


하수 성상의 변화

21세기를 살고 있는 우리는 생활수준의 향상으로 다양한 의약품, 건강보조식품, 의약외생활용품 등(PPCP, Phamaceuticals and personal care products)을 사용하고 있다. 이들 물질은 샤워, 목욕, 세탁, 변기 등을 통하여 생활하수에 포함되어 배출된다. 이들 물질 중 의약물질은 미국 환경보호청(EPA)에서 ‘emerging contaminant’로 분류하고 있으며 특히, 항생물질은 하수 중에서 존재할 경우 물 환경에서 신종 항생내성균을 생성하거나 유익한 미생물을 죽여 수생태 환경 및 먹이사슬을 파괴할 수 있다.

우리나라 항생제 사용량은 OECD 국가 중 높은 수준으로 알려져 있다. 의약물질 외에도 폭넓게 사용되고 있는 향수, 화장품, 비누, 샴푸, 방향제, 세제 등의 향료 성분인 합성머스크화합물 중에 일부 물질은 수생태계에 독성을 나타내거나 내분비계 장애물질로 의심되고 있으며 하수처리시설에서 완벽히 처리되지 못하고 수환경으로 배출되어 비록 낮은 농도로 존재하더라도 지용성으로 수생물체 내 축적될 가능성이 있다.

이와 같이 인구가 밀집된 대도시에 위치한 공공하수처리 시설에서의 생활하수는 다양한 성분의 하수가 유입될 뿐 아니라 처리구역 내 소재한 공장들로부터 다양한 성분의 폐수가 유입되기도 한다. 특히, 영세 소규모 공장이 산재하여 있는 경우는 폐수가 하수관거를 통해 그대로 유입되고 있어 생활하수는 예전과 다른 성상으로 하수처리 시설에 유입되고 있다고 해도 과언은 아니다.

▲ 2008년 기준으로 산업폐수의 발생량 약 45%가 공공하수처리 시설에 유입되고 있으며, 산업폐수 연계 처리율은 점차 증가 추세에 있다.

실제로 2008년 기준으로 산업폐수의 발생량 약 45%가 공공하수처리 시설에 유입되고 있으며, 산업폐수 연계 처리율은 점차 증가 추세에 있다. 산업폐수가 공공하수처리 시설로 연계하여 유입량이 많은 지자체는 경기도가 37만6천282㎥/일로 처리용량에 대한 유입량의 비율인 연계유입율이 33.4%이고, 다음으로 울산광역시가 21만4천436㎥/일로 연계유입율은 80.9%, 경북이 18만4천122㎥/일이고 연계유입율이 24.7%이다.

이외에도 전북, 대구, 부산 등도 유입량은 10만㎥/일 이상이고 연계유입율도 높다. 특히, 낙동강 유역이 산업폐수를 연계 유입하는 하수처리 시설이 많고, 주로 산업단지와 도시인구가 집중되어 있는 공공하수처리 시설에 산업폐수 연계유입량도 많다. 이와 같이 하수는 비의도적이든 의도적이든 과거와 달리 크게 변화하고 있을 뿐 아니라 산업폐수 등 다양한 폐수의 유입은 점차 증가할 것으로 전망된다.
 
다양한 하수 성상변화 따른 하수처리시설 처리 검토

당초 하수처리 시설은 주로 주거지역, 상업지역 및 공공시설로부터 배출되는 생활하수를 대상으로 처리하는 시설로 주요 함유 성분이 부유물질, 생분해성 유기물, 질소 및 인 등 성분을 대상으로 처리공법이 표준활성슬러지법 등 생물학적 처리 및 응집약품 처리법을 적용하고 있다.

현재까지 생물학적 처리 공정에 기반을 둔 처리장 내 유기물 처리공정은 유입수의 화학적산소요구량(COD) 농도 감소에 중점을 두어 왔으며, 그 처리 효율은 주로 부유미생물 농도(MLSS), 슬러지 체류시간(SRT) 등 다양한 공정변수와 깊은 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 2012년부터는 총인(T-P) 기준이 강화되면서 인(P) 처리를 위해 기존 생물학적 처리로는 한계가 있어 생물학적 처리와 함께 물리화학적 처리방법이 적용되고 있다.

하지만 생물학적 처리를 하는 하수처리 시설에서 다양한 성상을 가진 폐수가 유입될 경우 처리운전의 영향이나 처리 효율의 문제를 일으킬 수 있다. 특히, 산업폐수를 연계 처리하는 시설에서 생물학적 처리가 어려울 수 있으며 유입수의 부하변동으로 운전상의 문제를 유발할 수 있다.

이를 위해서 환경부는 하수처리 구역 내 사용자의 환경비용 이중투자를 방지하고, 공공하수처리 시설의 적정운영을 위한 「산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침」및 공공하수도 시설의 적정한 유지관리 및 업무처리의 효율성을 제고하기 위한 「공공하수도시설 운영관리 업무지침」을 마련하고 있다.

「산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침」에 따르면 공공하수처리 시설에 산업폐수를 연계 처리하고자 할 때 별도 배출허용기준을 설정할 수 있다. 이때 적용대상은 공공처리 시설까지 분류식 하수관거가 설치된 지역에서 특정수질유해물질 및 중금속을 배출하는 사업자를 제외하고 음·식료품 제조업종 등 공공하수처리 시설의 적정 운영에 지장을 초래하지 않는 업종으로 5종 사업자를 우선 선정하는 것으로 되어 있다.

또한 「공공하수도시설 운영 관리 업무지침」에서는 폐수배출시설에서 발생되는 수질오염물질을 관리하기 위해서 합류식 하수도에서는 공공하수처리 시설에서 처리하는 수질오염물질에 한하여 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」 제34조 [별표 13] 규정에 따라 ‘나 지역’ 배출허용기준을 적용하며, 분류식일 경우는 ‘나 지역’ 배출허용기준 또는 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」 제32조 제8항의 규정에 따라 별도 배출허용기준 등을 감안하여 적용 받도록 하고 있다.

그러나 공공하수처리 시설에 처리 능력을 벗어나거나 처리에 문제를 일으킬 수 있는 중금속과 같은 특정수질유해물질 유입 여부 등에 관한 검토는「산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리지침」중 ‘7. 사후관리 및 행정사항’에서 언급되고 있으나 사업자가 판단할 수 있는 구체적인 기준과 위반 시 집행사항이 명확히 제시되어 있지 않다. 따라서 하수처리시설 운영 측면에서 유입수 중 유해물질의 적정성을 확인하고 규제할 수 있도록 규정과 그 역할을 보다 명확히 해야 할 것으로 사료된다.

▲ 하수처리 시설의 방류수 수질기준이 공공수역의 수질보다 높고 공공수역의 수질상황이 다르기 때문에 처리시설의 방류수 수질이 수질기준을 만족하더라도 수역의 수질에 영향을 줄 수 있다. 사진은 서울 중랑하수처리장 최종 방류수.

「유역하수도정비계획」 도입 따른 하수정책 변화

하수처리장 및 하수관거 등 공공하수도 시설은 시장·군수가 수립하는「하수도정비 기본계획」에 따라 설치하여 왔다. 그러나 각 지자체에서 설치사업이 시설비, 운영비 중복을 초래하는 경우 하수도 시설을 유역 단위로 설치할 수 있도록 2011년에 유역하수도 도입을 위한 「하수도법」이 개정되었다.

유역하수도는 하수도 시설의 중복 설치로 인한 운영의 비효율성을 배제하는 것 뿐 아니라 수역의 이용목적을 고려한 하수처리장별, 오염물질 항목별 방류수 수질기준을 설정할 수 있도록 하여 하천 수질을 획기적으로 개선하려는 보다 선진화된 관리 정책이다. 실제로 하수처리시설의 방류수 수질기준이 공공수역의 수질보다 높고 공공수역의 수질상황이 다르기 때문에 처리시설의 방류수 수질이 수질기준을 만족하더라도 수역의 수질에 영향을 줄 수 있다.

하천의 수질에 영향을 최소화하기 위한 개별 방류수 수질기준은 최적 하수처리기술 적용을 토대로 설정되어야 한다. 이 같은 개별방류수 수질기준은 미국의 NPDES에서 공공하수처리시설(Public owned treatment works, POTWs) 허가를 받을 때 고려되는 절차를 토대로 접근할 수 있다.           [다음호에 계속]


본 원고는 한국물환경학회 논문(공공하수처리시설 수질기준 선진화 방안, 29(2), pp.276∼287)에서 일부 발췌를 한 것임을 알려드립니다.

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