이중 하수처리수를 재이용하는 방안은 수량과 수질의 변동이 적어 안정적으로 수자원을 공급할 수 방안으로 평가받고 있다. 환경부에서는 하수처리수 재이용사업을 확대 추진하여 2020년까지 재이용율을 31.1%로 증대시키는 것을 골자로 하는 물재이용기본계획을 수립했는데, 그 중 기타 도시용수로 185.3×106 m3/year을 활용할 계획을 갖고 있다.
단일관망 형태의 공업용수, 하천유지용수 등과 다르게 도시용수로 활용하기 위해서는 관망의 구조가 상수공급을 위한 배수관망의 구조와 유사해지게 되어 관망관리가 더욱 중요해지게 된다. 그러나 현재까지 하수재이용수와 관련한 대부분의 연구·조사는 하수처리수를 재이용하기 위해 요구되는 수질을 만족하기 위한 막여과 처리, 오존처리 등과 같은 재이용수의 처리에 주안점이 맞춰져 있었다. 반면 공급계통에서 발생할 수 있는 미생물의 재성장 억제방안 등에 대한 연구는 거의 진행되지 않은 실정이다.
하수재이용수는 초순수처리를 수행하지 않는 이상 음용수로 사용하지 않기 때문에 수질 악화로 의한 보건상의 위험성은 수돗물과 같이 높지는 않다. 그러나 하수재이용수가 청소용수, 화장실 수세용수(flushing), 조경용수, 친수용수와 같은 도시용수로서 사용되면서 신체와 접촉할 가능성이 점점 높아지고 있기 때문에 하수재이용수관망에서 미생물 특성을 파악하고 이를 제어할 방안에 대한 연구가 필요하다.
향후 하수재이용수의 사용은 증가될 전망이고, 이에 따라 하수재이용수를 수요처까지 이송하기 위한 관망시스템의 구축도 크게 늘어날 것으로 예측된다. 그러나 하수재이용수는 수질특성의 차이로 인하여 수돗물보다 미생물 번성에 의한 수질오염이 발생할 가능성이 크다. 이에 하수재이용수의 생물학적 안정성을 향상시킬 수 있는 방안을 하수재이용수처리, 관망구축 및 관리, 모니터링 측면의 세 가지로 제시해 보고자 한다.
하수재이용수 생산 단계
하수재이용수의 생산 단계는 하수재이용수 생산을 위해 적용되는 다양한 공정과 소독제 투입 측면에서 고찰해 볼 수 있다. 첫 번째로 하수재이용수의 유기물 성분은 어떤 하수처리공정이 적용되었는가에 따라 큰 영향을 받게 된다. 특히 하수재이용수가 관망을 따라 이송될 때 관망 내 미생물 성장에 영향을 미치는 AOC(assimilable organic carbon)1)의 경우 하수처리공정에 따라 결과가 큰 차이를 나타낼 수 있다.
(그림 1)은 미국의 물재이용협회(Watereuse foundation)에서 발간된 보고서에 발취된 자료로서 미생물을 고농도로 운전하는 MBR(membrane bioreactor)이 다른 하수처리공법보다 AOC가 적어 관망 내에서 미생물의 성장 가능성이 낮다고 하였다.
또한, 하수재이용수의 사용범위가 확대되면서 사용자의 목적에 부합한 수질을 만족하기 위하여 하수재이용수의 고도처리에 대한 요구가 증가하고 있다. 그러나, 하수재이용수는 오존처리와 같은 산화공정이 적용되면 TOC3) 및 DOC4) 등은 저감할 수 있으나, 미생물이 동화가능한 유기물인 AOC(assimilable organic carbon)는 오히려 5배 이상 증가하여 용수공급 관망에서 생물학적 안정성이 크게 떨어질 수 있다5).
하수재이용수 처리공정에 오존처리와 같은 강력한 산화공정이 적용되는 경우에는 산화공정 후단에 biofiltration6) 또는 biological activated carbon(BAC)와 같은 생물학적 처리공정을 적용하는 것을 신중하게 고려한다.
두 번째로 소독제 중 유리잔류염소는 하수재이용수의 수질 성분들과 빠른 속도로 반응하여 관망 내에서 고갈되기 쉽다. 반면에 결합잔류염소는 소독효과는 낮으나 지속성이 뛰어나기 때문에 관 말단에서도 고갈되지 않고 생물막의 번성을 제어할 수 있을 것으로 판단된다.
하수재이용수관망의 규모가 커지거나 원거리까지 이송이 필요한 경우에는 재염소 주입도 고려할 필요가 있다. 특히, 잔류염소가 0.2 mg/L 이하로 떨어질 것으로 예측되는 지점을 정하여 염소를 재주입하면 미생물의 번성을 제어할 수 있을 것이다.
하수재이용수관망의 설치/관리 단계
하수재이용수는 수돗물과 비교하여 부식성이 높고 미생물 재성장 가능성도 높다. 이에 하수재이용수를 공급하는 관은 비부식성 재질이 적합하고, 소독제 주입 등으로 관 내부의 생물막을 제어하는 것에는 한계가 있기 때문에 정기적인 관 세척(flushing)이 필요할 것으로 판단된다. 특히 하수재이용수관망은 상수도관망과 비교하여 생물막의 형성이 더욱 빠르고 고농도로 유지되므로 관 세척 주기를 비교적 짧게 하는 것이 바람직하다.
하수재이용수 공급함에 있어 물이 정체되는 현상이 나타나지 않도록 해야 한다. 하수재이용수는 생물학적 안정성이 낮기 때문에 관망 내에서 정체가 이뤄지면 미생물의 성장이 빠르게 일어날 수 있는 환경이 조성된다. 이에 관망 설계시 정체 구간이 발생하지 않도록 주의해 설계해야 한다.
하수재이용수관망 시스템을 설계시 가급적 관망 시스템은 지하에 매설되도록 설계하는 것이 바람직하다. 하수재이용수는 영양물질(유기물, 질소, 인 등)이 수돗물보다 비교적 풍부하기 때문에 햇빛에 노출되게 되면 미생물이 성장하기에 적합한 환경이 만들어진다. 이에 수요처까지 이송되는 과정에 용수에 햇빛이 투과되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
하수재이용수 수질 모니터링 단계
하수재이용수관망은 상수도관망보다 병원성 미생물이 출현할 가능성이 높다. 일부 연구자료는 하수재이용수관망에서 Legionella spp., E. coli, Mycobacterium, Aeromonas 등도 발견되었다고 하였다. 이에 하수재이용수관망의 경우도 일정한 주기로 병원성 미생물에 대한 모니터링이 이뤄져야 할 것이다. 또한, 하수재이용수 내 유기물 중 미생물이 이용할 수 있는 AOC 또는 BDOC7)(biological dissolved organic carbon)의 농도에 대한 모니터링이 필요하다.
AOC 또는 BDOC는 관망에서 미생물 성장의 주요한 인자이기 때문에 수처리 공정에서 충분히 제거되지 않을 경우, 하수재이용수관망에서 미생물 번성을 제어하기는 어려울 것이기 때문이다
[저작권자ⓒ 이미디어. 무단전재-재배포 금지]
