국립환경과학원이 국내 147개 공공하수처리시설의 2009년 총인처리현황을 조사한 결과에 따르면, 총인의 월평균 방류농도는 0.84mg/L, 처리효율은 72.1%로 나타났다. 각 시설의 공정에 따라 총인의 농도와 처리효율에서 차이가 나타났는데, 일반 생물학적 처리를 하는 25개 시설의 경우 방류농도가 0.92mg/L, 제거효율은 65.1%로 가장 좋지 않은 제거율을 기록했다.
반면 생물학적 고도처리와 2차처리수 응집/침전을 도입한 6개 시설의 경우 0.51mg/L과 89.5%의 처리효율로 가장 좋은 처리효율을 보였으나, 이 역시 강화되는 총인처리기준에는 미치지 못하는 수준이다.
환경과학원은 수질기준 0.5mg/L인 지역에 대해 적용기술을 제안했는데, 생물학적 고도처리 생물반응조에 응집제를 주입하고 2차침전지를 거치는 공정의 경우 배출농도 범위가 0.12mg/L ~ 0.41mg/L까지 가능한 것으로 나타났다. 유출입농도 변동폭이 클 경우 침전지 후단에 고액분리장치 추가설치가 필요하며, 슬러지 발생량 증가에 대한 침전지를 검토할 필요가 있다.
또 수질기준 0.2mg/L, 0.3mg/L인 지역에 대해서는 생물반응조 → 2차침전지 → 응집 → 고액분리의 공정을 제안했다. 2차처리수의 응집/침전 공정을 통해 배출농도를 일평균 0.1mg/L으로 유지하는 것이 가능하나, 소요부지가 필요하며 초기설비투자비가 필요하다고 설명했다.
환경과학원은 공정제안과 함께 운전관리 최적화의 필요성도 강조했다. 2차 생물학적 고도처리시설 운전최적화와 최적 응집조건 도출 및 관련설비 최적 유지관리, 계측설비 및 부대설비의 유지보수 강화와 수질 모니터링 강화 및 DB 구축, 운전전문인력 확충 및 교육강화 등도 주문했다.
2012년부터 총인 기준 최대 10배 강화
환경부는 공공하수처리시설의 방류수 수질기준을 2012년부터 강화하기로 방침을 정하고 하수도법 시행규칙을 개정했다. 이에 따라 수질보전의 중요성이 큰 상수원보호구역, 수변구역의 경우 총인은 10배(2㎎/L → 0.2㎎/L), BOD(10 → 5㎎/L) 및 COD(40 → 20㎎/L)는 각각 2배로 강화되었다. 하천의 이용상황, 목표수질 등을 고려하여 방류수수질기준 적용대상 지역을
4개지역으로 나누어 차등적용하게 된다.
이와함께 겨울철 총질소와 총인 수질기준이 폐지되는 방안이 지난 11월 입법예고되었다. 종전 12월 1일부터 3월31일사이에는 유입수질의 수온저하에 따른 총질소와 총인의 제거율을 고려하여 총질소와 총인 방류수수질기준을 완화하여 왔으나, 지속적인 하수관거 정비사업, 하
수처리장의 지하화 및 덮게 설치 등 여건 변화와 하수처리장의 효율적 운영관리를 통하여 겨울철에도 총질소와 총인의 제거효율을 높일 수 있을 것으로 판단하여 폐지가 추진된 것이다.
이에 따라 1일 500㎥ 미만의 공공 및 개인하수처리시설은 2011년부터, 1일 500㎥이상의 공공하수처리장은 2012년부터 강화된 기준을 적용받게 된다. 이와 함께 2012년부터 폐수종말처리시설의 방류수 수질기준 역시 강화된다. 환경부는 규제합리화를 위한 폐수 배출시설 적용 기준 조정 및 비점오염시설 신고제도 개선 등을 주요 내용으로 하는「수질 및 수생태계보전에 관한 법률」시행규칙을 지난 4월 개정했다.
이번 폐수 방류수 수질기준 역시 총인과 유기물에 대한 기준이 대폭 강화되었는데, 수질보전의 중요성이 큰 상수원보호구역, 수변구역의 경우, 총인은 20배(4 → 0.2㎎/L), COD(40 → 20㎎/L)는 2배로 강화되며, 하천의 이용상황, 목표수질 등을 고려하여 방류수 수질기준 적용대상 지역을 4개지역으로 나누어 차등적용하며, 총인은 2012년부터, COD는 2013년부터 적용 예정이다.
농도기준 뿐만 아니라 총인에 대한 총량관리도 내년부터 본격 시행된다.
2011년부터 낙동강을 비롯한 3대강에서 총인이 수질오염총량제 대상 오염물질로 관리됨에 따라 환경부는 총인에 대한 총량초과부과금 단가기준을 발표했다. 하수처리시설에서 총인을 추가적으로 화학적 처리하는데 필요한 비용을 기준으로 하여 총인 총량초과부과금 부과단가를 25,000원/㎏으로 책정했다. 한강은 2013년부터 오염총량관리제가 시행될 예정으로, 여기서도
총량관리 대상물질이 BOD와 총인으로 확정되었다.
한강수계의 경우 환경부장관이 국립환경과학원 조사·연구반의 검토·연구 및 시·도지사와의 협의를 거쳐 시·도 경계지점 등 수계구간별 BOD와 총인 목표수질을 2011년 6월까지의 고시하게 되며, 한강수계 시·도는 이 방침에 따라 BOD와 총인 총량관리 목표를 달성하기 위한 오염총량관리 기본계획을 2012년 5월말까지 수립해야 하고, 시·군은 이에 따른 시행계획을 2013년 3월말까지 각각 수립해야 한다.
총량제에 따라 부하량을 할당받아야 사업을 할 수 있는 지역개발사업은 국토의 계획 및 이용에 관한 법률 제30조의 도시관리계획에 따른 사업, 농어촌정비법에 따른 농어촌생활환경정비사업(집단화된 농어촌 주택, 공동이용시설 등을 갖춘 새로운 농어촌마을 건설사업), 환경정책기본법에 따른 사전환경성검토 대상사업과 환경영향평가법에 따른 환경영향평가대상사업, 주택법에 따른 공동주택 등이며, 이번에‘주택외의 시설물과 20세대 이상의 주택을 동일건축물로 건축하는 사업(주상복합건물)’을 부하량 할당 대상시설에 새로 추가하여 엄격히 관리해 나가기로 했다.
한국환경공단, 총인처리 강화 시범연구로 방향 제시
이처럼 환경부는 의욕적으로 총인처리 기준을 강화하고 관련 제도를 정비하고 있는데, 과연 이 총인처리 기준이 합리적으로 정해졌는지는 검증해볼 필요가 있다. 급격히 강화된 총인처리 기준이 합리적으로 정해지지 않은 것이라면, 이는 지킬 수 없는 헛된 규제일 따름이기 때문이다. 즉 변화된 기준이 준수할 수 있는, 현실적인 기준인가가 핵심이다. 한국환경공단의 시범운영 연구결과에 따르면 변화한 기준은 충분히 달성 가능한 수준이다.
한국의 수질개선 및 관리지표는 과거 생물화학적 산소요구량(BOD)이 중심이었으나, 공공수역에서의 화학물질 사용, 자연적인 유기물질 생성 증가 및 난분해성 유기물질 유입 등의 변화되는 오염원으로 인해 조류 등의 주요 성장제한인자인 총인(T-P)과 난분해성 유기물질의 측정항목인 화학적 산소요구량(COD)에 대한 관리의 필요성이 제기되어 왔다.
유기물질의 증가는 생활하수·산업폐수·축산분뇨 등 점오염원과 산림·농경지·도시 등 비점오염원에서의 오염물질 유입이 주원인이지만, 조류·수생식물이 생산하는 수계 내 자체생산 유기물질량이 전체 부하량의 약 25~30%로 추정되고 있다. 이러한 공공수역 수질관리의 문제점으로 파악되는 난분해성 유기물들을 제어하기 위하여 조류의 성장제한인자인 T-P의 처리
강화가 요구되는 상황에서, 한국환경공단은 총인처리 기준 강화의 필요성에 대한 연구를 진행한 바 있다.
한국환경공단은 지난 2009년 환경부에 제출한「총인처리강화를 위한 시범운영」연구에서 조류의 이상번식에 의한 부영양화를 막기 위해서는 질소나 인과 같은 물질을 제어해야 할 필요가 있으며, 부영양화를 방지하기 위해 인이 얼마 이하로 존재해야 할 것인가에 대한 근거를 제시했다.
총인처리 시범운영은 팔당호권역인 제2화도 및 양평, 대청호 권역인 보은 및 영동에서 실시되었다. 호기조에 응집제를 투입하여 생물학적 처리 이후 추가적인 화학적 처리로 진행된 인 제거 성능 실험을 통해 처리효율 89.9% ~ 96.5%, 총인 농도 0.12mg/L ~ 0.24mg/L의 결과가 도출되었다.
시범운영과 같은 방식으로 총인 추가제거를 수행한다면 기술적으로는 0.12 ~ 0.41mg/L이하까지 유입하수를 처리하여 방류할 수 있다는 것을 의미하며, 따라서 방류수 총인 수질기준은 0.3mg/L까지 제한할 수 있다. 이를 근거로 한국환경공단은 현재 한국 하수처리시설의 이차침전지 유출수의 경우 응집제 투입에 의한 화학적 처리만으로도 0.5mg/L이하 처리가 가능하
며, 이차침전지 이후 별도의 여과시설 운영 시 여과시설의 형식 및 운전 조건에 따라 더 낮은 수준으로 총인을 제거할 수도 있다고 결론지었다.
한국과 유사한 환경을 가진 일본이나 독일은 0.5 ~ 1.0mg/L의 수질기준을 적용하고 있다. 일본과 독일은 지자체에 따라 수계특성을 감안한 강화기준을 조례로 정하거나 인허가 조건을 부여하고 있다.
미국은 0.1 ~ 1.0mg/L의 수질기준을 가지고 있는데, 80년대부터 3차 처리를 요하는 수준의 방류수 총인기준을 마련했으며 주로 5대호 및 동부해안에 위치한 하수처리시설에 적용하고 있다.
유럽의 경우 60년대부터 호소, 저수지의 부영양화가 사회적 문제로 대두되어 강화된 규제를 시행하고 있다. 대부분의 하수처리시설에 화학적 처리방식을 도입한 상태이다. 총인 수질기준이 엄격한 노르웨이나 스웨덴의 경우 0.2~0.5mg/L를 나타내고 있으며 다소 완화된 총인 수질 기준을 가지고 있는 영국이나 네덜란드의 경우 1~2mg/L를 적용하고 있다. 일본은 최대 담수호인 비와호 인근 시가현에서 비와호 수질개선을 위해 응집제 첨가 활성슬러지 순환변법
과 모래여과법을 이용, 방류 총인농도를 최대 0.05mg/L 이하로 관리하고 있다.
시설확충, 처리공정 등 해결과제 산재
이처럼 강화된 기준에 부합하기 위해 총인처리 시설 확충이 시급한 가운데, 4대강 인근 182개소, 기타 118개소 등 총 300개소의 총인처리시설 설치에 국고 4800억원이 투입된다.
환경부에 따르면, 대부분 시설이 정상추진 중이나 대형시설이 필요한 일부 지자체의 경우 2011년까지 완공이 불투명하다. 일부 소규모시설의 경우 처리방식을 결정하지 못해 집행이 부진한 상황이다.
이에 환경부는 2011년말까지 준공을 완료하기 위해 사전절차별 업무를 병행 수행하고 턴키공사 시 기본설계와 실시설계를 동시에 추진해 공기를 최대한 단축한다는 방침을 밝혔다. 처리방식에 있어서도 기존 처리공정에 약품투입시설을 설치 운영 시 응집제 과다투입으로 부유물질 증가, 후속처리공정 막힘, 과부하 현상 발생이 우려되는 상황이다.
지난 5월 환경부 조사에 따르면, 약품투입시설과 기존 여과기 운영을 병행하는 시설의 경우 점성이 높은 응집제의 과투하로 인한 여과시설 과부하 발생 및 막힘현상 발생으로 여과기 수명이 단축될 수 있다. 이 경우 응집반응조 설치 및 침전조 설치를 포함한 여과시설 개선 또는 공정개선이 필요하다는 지적이다.
약품투입시설과 여과시설을 신설하는 경우에는 막힘현상이 적고 처리속도가 양호한 여과기를 선정하는 것이 중요하며, 여과기 없이 침전조를 설치하는 경우에는 약품 과다투입으로 인한 포기조 미생물 활성화 저해 가능성에 대비해 최적의 약품투입율 확보 운영과 응집반응조, 여과기의 신설이 요구된다고 밝혔다.
환경부는 한국환경공단의 기술지원 구성으로 전체 시설에 대한 적정 응집제 투입율을 확보하고, 올해 준공되는 시설들을 대상으로 처리유형별 운영상황을 분석, 단계적으로 시설을 보강할 예정이다.
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