간접방류 산업폐수 관리 개선방안 연구

조을생,김병로,김영민 한국환경연구원 2012 수시연구보고서 Vol.2012 No.-

1. 연구의 배경 및 목적 국민의 환경 의식 수준 향상 및 음용수의 안정성 확보, 수생태계 건강성 보호요구가 증가하고 있으며 4대강사업과 관련하여 수계 영향력이 큰 산업폐수에 의한 수질오염 예방 필요성이 증대되고 있다. 그러나 공공하·폐수종말처리시설로 유입하여 연계 처리(간접방류)하는 산업폐수 배출사업장의 경우 직접방류하는 업체에 비해 배출허용기준이 상대적으로 낮고, TMS 부착, 생태 독성 등의 규제가 면제되고 있다. 이에 따라 보다 강화된 배출허용기준이 적용되는 공공수역으로 직접방류하기 보다는 규제 회피를 위한 간접방류로 인해 공공하·폐수종말처리장 과다 유입으로 운영의 애로가 제기되고 있다. 더욱이, 간접방류 배출업소는 폐수를 법적 기준 이하로 전처리하여 공공하·폐수종말처리시설로 유입하여야 하나 전처리의 배출 실태가 불명확하며 이에 대한 관리가 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 특히, 공공하·폐수종말처리시설은 법적 방류수 수질 기준 항목인 유기물질 및 영양염류 처리위주로 설계되어, 간접방류 업체에서 특정수질유해물질을 적정 처리하지 않을 경우 미처리된 유해물질은 그대로 수계로 배출되는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 간접방류하는 폐수 배출업소들의 폐수 배출 현황 및 특성, 관리체계 검토 등을 통해 산업폐수 관리 선진화에 효과적으로 부응하기 위한 간접방류 산업폐수 관리체계 개선 방안을 도출하고자 한다. 2. 간접방류 폐수배출시설 특성 간접방류 폐수배출시설의 일반 현황을 살펴보면 2010년 기준 간접방류 산업폐수의 방류량은 전체 산업폐수 방류량의 54%를 차지하여 직접방류 산업폐수 방류량보다 많은 것으로 조사되었다. 간접방류 업종별로는 전체 업체 수의 1%인 1종과 2%인 2종 업종이 전체 방류량의 56%와 19%로 총 75%를 차지하며, 전체 업체수의 가장 많은 비중(84%)을 차지하고 있는 5종 업종은 전체 방류량의 7%로 나타났다. 지역별로는 간접방류 업체의 대부분은 ‘나’지역(79%)에 분포하는 것으로 나타났으며 지역별 간접방류 폐수 방류량 분포는 청정지역에서만 1~5종 모두 비슷한 비중을 차지하였고, 나머지 3개 지역은 1종의 방류량이 가장 높은 것으로 조사되었다. 간접방류 폐수배출시설의 폐수 주요 수질오염물질을 분석한 결과 일반오염물질(BOD, COD, SS, TN, TP)이 주요 폐수 성상으로 분석된 업종은 1차 전지 및 축전지 제조시설, 가죽·모피가공 및 제품 제조시설, 고무 및 플라스틱 제품 제조시설, 금속가공제품 제조시설, 출판·인쇄·사진처리 및 기록매체 복제시설, 펄프·종이 및 종이제품 제조시설 등 39개 업종이다. 중금속 및 기타 오염물질이 폐수의 주요 성상으로 분석된 업종은 1차 철강 제조시설, 가죽·모피 가공 및 제품 제조시설, 금속가공제품 제조시설, 도금시설, 반도체, 병원시설, 섬유염색 및 가공시설 등을 포함하여 13개 업종으로 분석되었다. 업종별 처리 후 배출허용기준치를 초과하는 간접방류 업체는 2,557개소이며 이중 87%는 5종이며 초과 업체 대부분이 ‘나’지역에 속한다. 초과 업체의 방류량을 기준으로 보면 초과 업체 수가 29개소인 1종이 163,914톤/일로 초과 업체 전체 방류량의 64%를 차지하며 초과 업체 수 39개소인 2종이 36,536톤/일로 전체 방류량의 14%를 차지하고 있다. 지역별로는 ‘나’지역에 속한 초과 업체의 방류량이 가장 높은 것으로 분석되었다. 또한 수질오염물질 항목별 처리 후 배출허용기준 초과업체를 살펴본 결과 초과 업체의 90%가 일반오염물질을 초과한 것으로 조사되었다. 유기물질 및 영양염류 초과 주요 업종은 기타 식품 제조시설, 기타 기초유기화합물 제조시설, 기타 섬유제품 제조시설, 펄프·종이 및 종이제품 제조시설 등을 포함하여 22개 업종으로 분석되었다. 이 중 기타 식품 제조시설, 조미료 및 식품첨가물 제조시설은 BOD, COD, SS, TN, TP 5종 모두 초과 주요 업종으로 분석되었다. 또한 일반오염물질 초과 업종 중 방류량이 가장 많은 1종 및 2종을 대상으로 4대강34개 중점관리 유역에 속하는 업종을 분석한 결과 반도체 및 전자부품 제조시설(1종 1개소, 2종 2개소), 펄프·종이 및 종이제품 제조시설(1종 1개소, 2종 1개소), 섬유염색 및 가공시설(2종 6개소), 도금시설(2종 1개소), 수도사업시설(2종 1개소), 비알콜성 음료 및 얼음제조시설(2종 1개소), 유리 및 유리제품 제조시설(1종 1개소)로 15개 업체로 나타났다. 중금속 및 기타 오염물질별 처리 후 수질 배출허용기준 초과 업체는 n헥산(광유류) 배출허용기준을 초과한 1종 1개소, 2종 2개소를 제외하고 모두 3∽5종에 해당하는 것으로 나타났다. 그러나 업종별 주요 폐수 성상이 중금속 및 기타 오염물질인 1종 및 2종을 대상으로 처리 후 농도 기입현황을 조사한 결과 농도 기입율이 매우 저조해 데이터 부족으로 배출허용기준 초과 여부를 명확하게 파악할 수 없는 실정으로 이들 업종에 대한 보다 체계적인 모니터링이 필요하다. 본 연구에서는 1종 및 2종을 대상으로 직접방류에만 적용되는 생태독성관리 대상 폐수배출시설 중 4대강 34개 유역에 속하는 간접방류 폐수배출시설을 분석해 본 결과 16개 업종으로 총 163개 업체가 포함된 것으로 생태독성관리 적용이 면제되고 있어 이들에 대한 오염원 관리가 명확하지 않은 실정이다. 3. 정책 제언 간접방류 폐수배출시설의 보다 과학적이고 체계적인 관리를 위해 산업폐수 특성, 업종, 지역(중점관리지역)을 고려하여 선택적으로 수질TMS 부착 및 생태독성관리 제도 적용의 필요 및 적용 대상 업종(안)을 제안하였다. 1) 간접방류 폐수배출시설의 수질TMS 부착 및 선택적 대상시설 일반수질오염물질이 폐수의 주요 수질오염 물질로 분석된 업종이면서 배출허용기준 또한 초과한 22개의 폐수배출시설에 대한 관리 강화가 필요할 것으로 사료된다. 이들 업종 중 2010년 기준 1종 및 2종에 속하는 업종은 섬유염색 및 가공시설을 포함하여 15업종 44개(1종 17개소, 2종 27개소) 업체가 있는 것으로 조사되었다. 특히 펄프·종이 및 종이제품 제조시설 2개소, 섬유염색 및 가공시설 6개소, 도금시설 1개소는 4대강 34개 유역에 속하는 것으로 조사되어 우선 적용 대상이 될 수 있을 것이다. 2) 간접방류 폐수배출시설의 생태독성관리 및 선택적 대상시설 우리나라의 경우에는 직접방류 업체에만 생태독성관리를 적용하고 있으며 간접방류 업체는 생태독성 적용 제외 대상으로 최종 처리장인 공공하·폐수종말처리장에서의 생태독성의 오염원 발생지 관리에 현실적으로 어려움이 있다. 따라서 중금속 등 유해물질이 주요 수질오염물질인 폐수배출시설의 경우에는 간접방류를 할지라도 방류량이 많은 1종 및 2종 업종에는 생태독성관리제도의 적용을 검토할 필요성이 있다. 다만 간접방류임을 감안하여 오염도가 높고 대규모 상수원이 있는 4대강 34개 중점관리유역에 우선 적용하여 성과 및 실적을 토대로 확대 방안을 고려하는 것이 적정할 것으로 판단된다. 다만 본 연구는 「전국 오염원 조사」 자료에 한하여 가이드라인을 제안한 것으로 주요 업종에 대한 현장의 지속적인 모니터링 및 평가를 우선 수행한 결과를 토대로 엄격한 관리가 요구되는 4대강 34개 중점관리 유역부터 단계적으로 적용하는 방안이 바람직할 것이다. 또한 수질TMS 부착의 경우 수질TMS 설치 및 운영비용의 사업자 자가 부담에 따른 경제적 부담 가중으로 인해 정상적인 유지관리의 어려움이 꾸준히 제기되고 있는 점을 고려하여 재정적 지원 방안 마련에 대한 검토도 필요할 것이다. 3) 공공하수처리장의 역할 강화 산업폐수를 유입 처리하는 공공하수처리장의 법적 권한과 책임을 부여하여 유입되는 간접방류 업체 폐수 모니터링에 대한 공공하수처리장의 책임의식 강화가 요구된다. 4) 산업폐수 국가 DB 구축 아울러 산업폐수가 수계에 미치는 영향력이 크다 할 수 있으나 공신력 있는 국가통계자료는 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」 제23조에 의거하여 매년 조사되고 있는 전국오염원 조사 자료가 거의 유일한 것으로 공개된 데이터가 제한적이다. 따라서 보다 정확한 통계분석이 가능한 데이터 확보 및 국가 DB 구축이 시급하다. 이는 변화하는 산업폐수 배출 실정에 보다 선진적인 관리를 위해서 업종별, 지역별, 폐수 처리기술별 특성이 반영된 차등화된 폐수관리체계 구축을 위해서도 반드시 필요한 기초 자료이다. 1. The Background and Purpose of the Study Public awareness of the environment has been raised and the requirements for securing the stability of drinking water and protecting the health of the aquatic ecosystem have been increasing. And related to the Four Major Rivers Restoration Project, a need to prevent water pollution caused by industrial wastewater, which has a great influence on water systems, is increasing. Meanwhile, in the case of factories that discharge their industrial wastewater to the public wastewater and sewage treatment facilities to treat it, that is to say, indirectly discharge, compared to the factories that directly discharge, a relatively low allowable discharge standard is applied, and they are exempted from the regulations such as TMS attachment and ecotoxicology. Consequently, they mostly discharge indirectly to avoid regulations rather than directly discharge to public waters in which tighter allowable standards for discharge are applied. Such an excessive inflow into the public sewage and wastewater treatment facilities causes difficulties in the operation. Furthermore, although the indirect discharge factory should pretreat its wastewater under the legal standard and then outflow it to the public sewage and wastewater treatment facilities, it is unclear if they discharge pretreated wastewater or not, and even its control is not well conducted. In particular, since the public sewage and wastewater treatment facilities were designed to treat organic matter and nutritive salts, which are included in the legal water quality standard items, if the factory doesn't treat for specific substances harmful to the quality of water appropriately, the untreated harmful substances are discharged to the water system as they are. This study tries to draw a method of improving the management system for indirectly discharged industrial wastewater so as to effectively meet advancements in industrial wastewater management, through a review of the wastewater discharge status and characteristics of the wastewater indirect discharge facilities and the management system. 2. Characteristics of the wastewater indirect discharge facilities A survey on the general status of the wastewater indirect discharge facilities showed that indirectly discharged industrial wastewater outflow formed 54% of the whole industrial wastewater discharge flow in 2010, which means the indirect outflow was higher than the direct outflow. Indirect discharge by classification of industry showed that the industry type 1, which occupies 1% of the entire industries, and the industry type 2, occupying 2% of the entire industries, formed 56% and 19%, respectively, that is a total of 75% of the whole discharge flow, and type 5 which has the largest portion, accounting 84%, of the entire industries formed 7% of the whole discharge flow. According to the regional groups, most of the indirect discharge facilities are located at B (나) zone which account for 79% of the total industries. According to the distribution of the indirect discharge flow by the regional groups, type 1~5 showed similar discharge flow respectively in the clean zone, and at the remaining three zones, the discharge flow of type 1 was the greatest. As a result of analyzing main water pollutants of wastewater from the indirect wastewater discharge facilities, the type of industries in which general pollutants(BOD, COD, SS, TN, TP) are classified as the main wastewater composition included 39 categories of industry such as the primary battery and storage battery manufacturing facilities, leather and fur process or manufacturing facilities, rubber and plastic products manufacturing facilities, metal products manufacturing facilities, publishing, printing, film processing and recording media reproducing facilities, wood pulp, paper and paper product manufacturing facilities, etc. The categories of industries in which heavy metal and other pollutants are classified as the main wastewater composition included 13 categories of industry such as the primary steel making facilities, leather and fur processing or leather and fur products making facilities, plating facilities, semiconductor manufacturing facilities, hospital facilities and textile dyeing and processing facilities. Indirect discharge facilities that exceed allowable standards after treatment were 2,557 industries. Among them, 87% were included in 5 types of industry and most of them were included in B (나) zone. Based on their discharge flow, type 1 that discharge exceeding allowable standards(29 facilities), showed 163, 914 tons/day, which accounts for 64% of the whole discharge flow. Type 2(39 facilities) accounted for 14% of the whole discharge flow with 36,536 tons/day. By regional groups, those facilities in B (나) zone proved to be the highest in discharge flow. Also, as a result of examining those facilities’ release exceeding allowable discharge flow after treatment of water pollutants, 90% of them were proven to exceed general pollutants. The main category of industry that exceed organic matter and nutritive salts were 22 including other foods manufacturing facilities, other basic organic compound manufacturing facilities, other textile goods manufacturing facilities, and pulp, paper and paper products making facilities. Other foods manufacturing facilities and seasoning and food additives manufacturing facilities were analyzed into the main type of industry exceeding BOD, COD, SS, TN and TP. As a result of analyzing the category of industry included in 34 priority control watersheds in the four rivers, targeting type 1 and type 2, which were the most in discharge flow among the category of industry that exceed general pollutants, those were proven to be 15 facilities such as the semiconductor and electronic components manufacturing facilities (type 1, one facility; type 2, two facilities), pulp and paper and paper goods manufacturing facilities (type 1, one facility; type 2, one facility), textile dyeing and processing facilities (type 2, six facilities), plating facilities (type 2, one facility), waterworks facilities (type 2, one facility), non-alcoholic beverages and ice manufacturing facilities (type 2, one facility) and glass and glass products manufacturing facilities (type 1, one facility). Facilities that exceed allowable discharge standards after treatment by heavy metals and other pollutants were included in type 3~5, excepting type 1, one facility, and type 2, two facilities, which exceed allowable discharge standards for n-hexane. Meanwhile, as a result of examining the status of recording concentration, targeting type 1 and type 2, whose main wastewater compositions are heavy metals and other pollutants, the rate of recording the concentration was found to be very poor. This resulted in a shortage of data, and consequently we couldn't clearly figure out if they exceeded allowable discharge standards or not. That is why systematic monitoring of those types of industries should be required. This study examined the indirect wastewater discharge facilities belonging to 34 watersheds in the four rivers among wastewater discharge facilities as the priority control target for ecotoxicology that is applied to only direct discharge, targeting type 1 and type 2. As a result, 16 types of industry, including 163 factories, were found. Since they were exempted from ecotoxicology control, pollution source management of them was not clear. 3. Policy proposal For more scientific and systematic management of the indirect wastewater discharge facilities, this study suggests a selective water quality TMS attachment and a need for applying an ecotoxicology management system and the targets to apply in consideration of the industrial wastewater's characteristics, category of industry and regions (priority management zone). 1) Water quality TMS attachment of the indirect wastewater discharge facilities and its selective target facilities Strengthening control of 22 wastewater discharge facilities exceeding allowable discharge standards included in the category of industry whose general water pollutants are analyzed as the main water pollutants of wastewater should be required. Among them, those in type 1 and type 2 were found 44 facilities in 15 categories of industry (17 facilities of type 1; 27 facilities of type 2). In particular, since two industries as pulp, paper and paper goods manufacturing facilities, six industries as textile dyeing and processing facilities and one plating facility belong to 34 watersheds in the four rivers, they could be the priority target to apply. 2) Ecotoxicology management of the indirect wastewater discharge facilities and selective target facilities In Korea, ecotoxicology management is only applied to the direct discharge facilities. Since indirect discharge facilities are free from ecotoxicology management, it is difficult to manage the place of origin of ecotoxicology source in the public sewage and wastewater treatment plant that is the final disposal facility. Therefore, in case of the wastewater discharge facilities whose main water pollutants are harmful substances such as heavy metal, even if they take indirect discharge, applying ecotoxicology management system to type 1 and type 2 industries that have a lot of outflow should be recommended. Only in consideration of indirect discharge, it should be applied to the 34 priority control watersheds in the four rivers first, and then based on the outcomes and results, a measure of expanding it should be considered. This study is to suggest a guideline based on 「National Pollution Source Investigation Report」. On the basis of the results of continuously monitoring and evaluating the fields of the main types of industry, applying stage by stage from 34 priority control watersheds in the four rivers where strict management is required is recommended. In case of water quality TMS attachment, the financial burden on the businesses has been brought up continuously because of self-pay of TMS installation and operating cost. Preparing a financial support plan for them should be required. 3) Role strengthening of the public wastewater treatment plant If legal authority and responsibility are given to the public wastewater treatment plants, they will have a high sense of responsibility to monitor the wastewater inflow from the indirect discharge facilities. Thus, role strengthening of the public wastewater treatment plant should be required. 4) Construction of a national wastewater DB Although industrial wastewater greatly affects water systems, nearly the only national statistics having the public's trust are data from the national pollution source investigation report that has been conducted annually under Article 23 of The Law on Water Quality and Water Ecosystem Conservation. Therefore, securing data and constructing a national DB are urgently needed so that more accurate statistical analysis could be made. This is basic material definitely needed for more advanced management which is appropriate for the changing status of industrial wastewater discharge and for constructing a differentiated wastewater management system that reflects characteristics by category of industry, regional groups and wastewater treatment technologies.

바이오산업폐수의 처리특성과 개선방안에 대한 연구

서석용 ( Seok-yong Seo ),김태동 ( Tae-dong Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

산업발달과 함께 조성된 산업단지에서 발생하는 폐수는 방류수의 법적 기준 강화와 함께 처리문제의 중요성이 더욱 커져 왔다. 산업폐수는 업체의 업종과 조성된 산업단지 특성에 따라 발생되는 폐수의 성상이 다르고 입주 업체 간 생산시간 및 공장 가동여부에 따라 폐수 발생량 또한 차이가 발생 하므로 폐수처리장으로 유입되어 들어오는 유기물 및 유입량에 차이를 보여 오염부하에 맞는 적절한 처리장의 공법 선정과 운영관리가 중요하다. 이러한 폐수의 처리는 T-N과 T-P 등의 영양염류 저감으로 강과 하천의 수질을 개선하고 부영양화를 예방할 수 있다. 최근 바이오산업의 성장과 함께 늘어난 업체에서 발생하는 바이오폐수 또한 업종에 따른 발생량 및 성상에 차이가 크며 유기물 농도가 높아 부패하기 쉽다. 지금까지 폐수에 대한 단일 처리공법에 대한 많은 연구들이 시행되어져 왔으나 각 처리 공법에 따른 비교와 각 단위 공정의 처리 효과에 대한 진단은 제대로 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 현재 가동 중인 전국 1,209개(2019년 7월말 기준)의 산업단지(국가. 일반. 도시첨단. 농공단지 포함)에서 발생하는 폐수의 처리를 위해 운영 중인 198곳(2017년 기준)의 공공폐수처리시설을 대상으로 일반 폐수 및 바이오폐수의 처리 효율 및 운영 현황을 비교하여, 연구 대상 시설인 경북지역에 조성된 바이오 산업단지 폐수처리장을 중심으로 단지 내 발생하는 유입폐수의 성상과 계절별 유입량의 변화를 검토함과 동시에 처리장의 처리효율을 유기물농도와 질소, 인을 중심으로 분석하고 각 단위 공정 별 처리 효율을 분석하여 바이오산업 폐수의 처리공법에 대한 적정성을 검토하고 향후 폐수처리장의 개선방안을 도출하고자 한다.

공공수역 수질개선을 위한 공공하수처리시설 관리제도의 합리적 개선방안 연구

김익재 ( Ik Jae Kim ),김호정,한대호,김교범,곽효은 한국환경정책평가연구원 2017 기본연구보고서 Vol.2017 No.-

그동안 수질오염원관리에 지대한 역할을 한 공공하수처리시설의 여러 한계점들이 최근 부각되고 있다. 공공수역의 수질개선이라는 큰 틀에서 여러 한계점들을 진단하면 제도적 혹은 기술적 개선점으로 크게 구분할 수 있을 것이다. 그 중 생분해성 유기물질 외에도 공공수역의 물환경에 큰 영향을 미치는 기존 또는 신규 화학물질에 대한 하수처리시설의 관리개선은 그 공통분모로 볼 수 있다. 많은 선진국은 중금속, 의약물질 및 개인위생물질(PPCPs)등과 같은 미량유해물질이 하수처리시설로 유입·배출되는 경로를 이미 제도를 통해 적정하게 관리하고 있거나 모니터링을 추가 확대하여 공공수역의 물환경 건강성과 국민의 건강보호를 위해 정부 차원에서 다양한 노력을 펼치고 있다. 더 나아가 유럽은 미규제물질에 대한 목록을 선정하여 집중관리대상의 우선순위를 선정하는 등 공공수역의 수질보호와 하수처리시설 관리제도의 선진화 추세를 보이고 있다. 반면 우리나라의 현행 하수처리장 관리제도는 산업폐수 연계처리 등의 원인으로 유입·방류되어 물환경 위해성 가중시키는 (독성)화학물질에 대한 기준은 부재하고, 관련 제도 수립을 위한 현황조사도 초기단계 수준에 머물고 있다. 현행 ‘산업폐수의 공공하수처리시설 연계처리 지침’은 공공하수처리장으로 산업폐수 연계처리를 허용하여 시설 중복투자를 막는 경제적 인센티브를 부여하고 있고, 산업체 및 지자체의 비용절감을 유도하기 위해 낮은 배출허용기준을 적용하는 혜택을 부여하고 있다. 그러나 매년 산업폐수 연계처리 유입량은 증가하는 추세이고, 유입되는 수질오염물질의 종류나 농도는 제도의 부재로 조사가 거의 되지 않고 있는 실정이다. 또한 특정 수질유해물질 등에 대한 대상물질도 지속적으로 추가되고 있고, 녹조와 같은 수질악화를 예방하기 위해서 총인(TP)과 같은 방류수수질 기준농도는 강화했으며, 하수처리수 재이용도 권장하고 있지만, 오히려 공공수역 및 친수용수의 수질위해성과 깊은 연관되어 있는 하수처리방류수 혹은 수질오염원 관리의 개선은 아직 많이 미흡한 것으로 판단된다. 본 연구는 이러한 공공수역 수질개선 측면의 현행 하수처리시설의 제도적 한계점을 상세히 분석하고 또한 공공수역 수질오염원의 규제 강화 순응도에 대한 주제를 균형적 시선으로 추진하였다. 특히 본 연구는 공공하수처리장으로 유입된 후 적정한 관리기준의 부재로 공공수역으로 방류되는 오염물질의 거동을 중금속 중심으로 살펴보았다. 즉 공공하수처리시설로 연계처리되는 산업체의 현황을 분석하여 현재 공공수역으로 유입되는 폐수 배출 업소 및 오염원 배출 현황을 조사하였고, 공공수역의 오염 실태를 확인하기 위해 지자체에서 실제 운영 중인 공공하수처리장에서 발생한 슬러지의 성분을 분석하여 중금속 등에 대한 오염 현황 조사를 수행하였다. 본 보고서의 각 장별 주요 연구내용과 결과는 다음과 같다. 보고서의 2장에서는 공공수역의 수질개선을 위한 국내외 공공하수처리장의 현황 및 제도를 살펴보고, 이를 통한 시사점을 다루었다. 우리나라는 공공하수처리장의 BOD 유입부하 관리 및 저감에 집중하여 법적기준에 부합하는 처리수를 방류하고 있다. 최근 EU 등 선진국은 하수처리장 방류수질을 포함하여 신규 수질오염물질이 공공수역에 미치는 위해성을 인지하고, 관심 또는 우선관리 오염물질(watch list, priority pollutants)로 지정하는 등 엄격한 수준의 오염원 체계로 발전하고 있음을 알 수 있다. 따라서 우리나라도 각종 형태의 화학물질을 함유하여 처리장으로 유입되는 오염원 검토 및 위해성 평가를 위한 제도개선 검토를 서둘러야 할 것으로 사료된다. 3장에서는 제도적인 측면의 접근을 통해 국내 공공하수처리장 관리정책의 현황과 한계점을 제시하였다. 특히 공공하수처리시설로의 연계처리 지침에 대해 정리하였으며, 「하수도법」, 「수질 및 수생태계에 관한 법령」 및 배출허용기준 등을 상세하게 살펴보고, 각각의 법에서 충돌하는 부분에 대한 수정(안)을 제시하는 등 제도적 한계점으로 인해 발생하는 공공수역의 오염에 대한 연구를 수행하였다. 특히 연계처리 지침에서 제시하는 배출허용기준 ‘나’ 기준 적용으로 인해 중금속 및 특정 수질유해물질에 대한 기준 항목이 배제됨으로써 수질오염이 발생할 가능성이 높다. 또한 연계처리는 폐수처리시설 및 공공하수처리시설의 방류수 수질기준과 비교하여 상대적으로 완화된 것으로, 이를 악용하는 폐수배출시설이 존재할 것이다. 연계처리 시 효율적인 전처리 운영방안, 유역하수도 정비계획과 총량제방류수 수질항목에서 중금속 항목의 도입 등을 신중하게 검토할 필요가 있다. 4장에서는 공공수역을 오염시키는 배출시설에 대한 특성을 구체적으로 분석하였으며, 연구의 주요 결과로 산업계 하수처리장 연계처리를 수행하는 지역 및 처리규모별 현황을 분석하였다. 또한 ‘전국오염원조사자료’를 이용하여 전국 산업체 5만 8,711개소(2015년 기준) 중 연계처리 업소 1만 7,325개소(31.1%)에 대하여 중금속 함유 여부 및 배출허용기준(‘나’기준) 초과 대상 산업체에 대한 분석을 실시하였다. 전체 배출업소의 약 4.2%가 중금속함유 폐수를 하수처리장으로 연계하는 것으로 나타났다. 폐수를 간접배출하는 업소는 폐수처리 전과 후 대부분 중금속 항목에서 그 수가 미미하거나 비율이 낮았으나 연계처리하는 산업체는 구리 2,094개소(연계처리 배출업소수의 12.1%)로 나타났다. 또한 3개의 지자체에서 하수처리장 탈수슬러지의 유해물질을 시험한 결과, 하수슬러지 내에 중금속이 다량 검출된 것을 알 수 있었다. 이는 중금속이 최소한 산업폐수 연계처리에 간접적 영향을 미치는 것으로 볼 수 있으며, 하수처리과정에서 발생한 슬러지와 방류수는 공공수역에 심각한 영향을 미치는 오염원이라고 판단된다. 이러한 위험성의 향후 대응을 위해 하수처리시설 공법별 처리효율을 나타내었다. 본 연구는 오염 발생 원인자 및 발생 오염원에 대한 모니터링 및 원인 규명에 대한 접근으로도 정책적 활용에 의미를 가진다. 덧붙여 공공수역의 수질개선을 위하여 공공하수처리장, 물재이용, 그리고 관련 통계수집 및 생산의 관점에서 제도적 개선점을 제언하였다. 덧붙여 2011년 마련된 산업폐수의 연계처리 지침 개정을 위한 주요 내용안을 제시하였으며, 중금속 및 미규제 신규물질에 대한 해외 선진국의 규제 동향을 정리함으로써 이를 근거로 향후 우리나라에 미규제 신규물질의 규제 및 방류수 수질기준 선진화를 위한 정책도구로 활용될 수 있는 정책방향을 제시하였다. In surveying of water quality and the public wastewater treatment, particularly on the industrial wastewater treatment, there are two pillars of challenges: technical inefficiency and institutional indolence. As the amount of public sewage treatment combined with industrial wastewater continue to increase, the institutional safety nets to patrol and execute the violation activities are inadequate, resulting a cycle of contamination. In Korea, with the increasing demand of the public awareness, the discharged water quality standards have been continued to addressed. With a stronger regulation, a range of chemical substances threatening water quality have been annexed. However, the violation cases of the reinforced environmental laws and ordinances have continued appeared due to the lack of enforcement and compliance with regulations of wastewater discharges. These violations can be a direct and potential risk factor to the water pollution in the public water system, further the public health. In terms of the management system of developed countries, management of new chemical substances such as heavy metal discharge and micro pollutant are throughly discussed and regulated when establishing environmental policy for public sewage treatment facilities. Furthermore, it is a trend indicating the advancement of water quality standards of discharged water by selecting a list of unregulated materials and prioritizing concentration target. This study investigated the behavior of contaminants released into public waters due to the lack of appropriate management standards after entering the public sewage facilities. In particular, we surveyed the current status of public sewage treatment facilities and pollutant sources flowing into public water system. In order to confirm the contamination status of public water quality, pollution status of heavy metals was surveyed through a sludge analysis at the public sewage treatment facilities. Through the “Guideline for the Linkage of Public Sewage Treatment Facilities of Industrial Wastewater”, the public sewage treatment facilities were allowed to be indirectly discharged, thereby preventing the overlap of financial resources on investment. However, the application of permissible low emission limits to induce cost savings for industry has caused the yearly increases in pollutant loads in the public sewage treatment facilities. This study analyzed the institutional limitations and carried out a study on the institutional adaptation and improvement as a balanced perspective of strengthening regulation of public water quality. The major contents of this report are as follows. In Chapter 2 of the report, the status and system of public sewage treatment facilities for improving the quality of water in the public waters were examined and implications were discussed. In Chapter 3, we have conducted the study on, the current status and limitation of public sewage management policies through the legal framework. We examined in detail of the “Sewage Law (act 14839, 2017)”, “The Law on Water Quality and Aquatic Ecosystems (act 14490, 2016)”, and the “Emission Standards (regulation 688, 2017)”in order to reinforce the guidelines for linkage to public sewage treatment facilities, and to investigate the pollution of the public waters system. In addition, the pollution due to the exclusion of criteria for heavy metals and specified substance harmful to the quality of water has been covered in detail by “The Application of the Emission Allowance Standard ‘Na’, presented in the linkage guidelines. In Chapter 4, we analyzed the characteristics of the pollutants that pollute of the public water quality, and analyzed the status of the area and the treatment scale that are connected to the industrial wastewater treatment facilities as the main results of the study. In addition, we analyzed 17,325 of the 55,711 industrial facilities in the nationwide industrial pollution sources by 2015, and analyzed the industries that exceeded the criteria for containing heavy metals and emission limit ‘Na’. Heavy metal discharge status of the discharge facility is shown. Heavy metals and certain harmful substances entered into the public sewage treatment plant are concentrated in the sludge generated in the sewage treatment process or discharged to the river to cause contamination of the river sediment. In order to cope with these risks, the occurrence and treatment status of sewage sluge by treatment type is shown. This study has implications for establishing a tangible policy to examine and monitor of the cause sources of pollution. In order to improve the systematic limitation, this study proposed revision of guidelines for the linkage of industrial wastewater. In addition, this study proposed revision of guidelines for the linkage of industrial wastewater to improve institutional limitations, and summarized the regulation trends of developed countries on heavy metals and unregulated new substances. Based on this, it suggested the direction of the improvement of the domestic system so that it can be used as a pro-active policy tool to estimate and regulate new substances for the future regulation of water quality standards of discharged water pollution.

코로나-19 발발 전후 폐수성상변화 비교분석 연구 : H 폐수처리장 유입수를 중심으로

박성식 ( Sung-sik Park ),김창수 ( Chang-su Kim ),정지선 ( Ji-sun Jung ),이주연 ( Ju-yeon Lee ),연익준 ( Ik-jun Yeon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

공공폐수처리시설이란 공공폐수처리구역의 폐수를 처리하여 공공수역에 배출하기 위한 처리시설과 이를 보완하는 시설을 의미한다. 환경부는 공공폐수처리시설 기본계획(물환경보전법 제65조 제3항), 공공폐수처리시설 기본 및 실시설계(물환경보전법 제69조 제3항) 및 공공폐수처리시설 별도배출허용기준 (물환경보전법 제32조)을 근거로 공공폐수처리시설에 대한 정책을 시행 중이다. 본 연구는 하루 1만 톤 이상 처리하는 공공페수처리장을 대상으로 코로나-19 발발 시점인 2019년을 기준으로 발발 이전과 이후의 유입되는 폐수의 성상변화에 주목하였다. 산업단지 폐수가 유입되는 공공폐수처리시설은 유입되는 폐수의 성상변화는 산업단지 내 산업 활동의 변화와도 밀접한 관련이 있다고 판단하였기 때문이다. 따라서 연구자는 2017년 1월부터 2020년 12월까지 유입수를 구성하는 주요 5개 성분들을 대상으로 주성분분석(PCA, Principal Component Analysis)을 실시하여 통계적으로 유의미한 폐수성상변화를 분석하였다. 주성분분석결과(Cronbach’s alpha 0.981, percentage of variance 92.824), H-폐수처리시설에 유입되는 폐수는 코로나-19 발발 이전과 이후 통계적으로 유의한 성상변화가 있는 것으로 판명되었다. H-공공폐수처리시설에 코로나-19 발발 이전 유입되었던 폐수는 4개 성분(BOD, COD, TN, TP) 중심으로 공통요소를 판별할 수 있었으나, 코로나-19 발발 이후 공통요소는 95% 신뢰수준에서 발발 이전과 유의한 차이가 나타났다. 향후 본 분석 자료는 산업단지 주변 공공폐수와 폐기물 처리시설의 효율적인 처리 방안에 유의한 기초자료로 활용되기를 기대한다.

첨단 전자산업 폐수처리시설의 Water Digital Twin(I): e-ASM 모델 개발과 Digital Simulation 구현

심예림,이나희,정찬혁,허성구,김상윤,남기전,유창규 한국청정기술학회 2022 청정기술 Vol.28 No.1

Electronics industrial wastewater treatment facilities release organic wastewaters containing high concentrations oforganic pollutants and more than 20 toxic non-biodegradable pollutants. One of the major challenges of the fourth industrialrevolution era for the electronics industry is how to treat electronics industrial wastewater efficiently. Therefore, it is necessary todevelop an electronics industrial wastewater modeling technique that can evaluate the removal efficiency of organic pollutants,such as chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), total phosphorous (TP), and tetramethylammonium hydroxide(TMAH), by digital twinning an electronics industrial organic wastewater treatment facility in a cyber physical system (CPS). In this study, an electronics industrial wastewater activated sludge model (e-ASM) was developed based on the theoretical reactionrates for the removal mechanisms of electronics industrial wastewater considering the growth and decay of micro-organisms. Thedeveloped e-ASM can model complex biological removal mechanisms, such as the inhibition of nitrification micro-organisms bynon-biodegradable organic pollutants including TMAH, as well as the oxidation, nitrification, and denitrification processes. Theproposed e-ASM can be implemented as a Water Digital Twin for real electronics industrial wastewater treatment systems and beutilized for process modeling, effluent quality prediction, process selection, and design efficiency across varying influentcharacteristics on a CPS. 첨단 전자산업 폐수 처리시설에서 발생되는 유기 폐수는 고농도의 유기물질 및 20가지 이상의 유독 난분해성 물질을 포함하고 있으며, 이를 효율적으로 처리하는 것은 첨단 전자산업의 당면 과제이다. 따라서, 첨단 전자산업 유기폐수 처리시설을 CPS(Cyber physical system)상 Water digital twin으로 구축하여 COD (Chemical Oxygen Demand), TN (Total Nitrogen), TP (TotalPhosphorous) 및 TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) 등 유기 오염물질의 제거 효율 평가가 가능한 전자산업 폐수 특화모델 개발이 필요하다. 본 연구에서는 첨단전자산업 유기폐수 제거 메커니즘에 대한 분해 미생물의 성장과 사멸의 이론적인반응속도식에 기반한 첨단 전자산업 폐수 특화 활성슬러지 모델(Electronics industrial wastewater activated sludge model,e-ASM)을 개발하였다. 개발한 e-ASM은 전자산업 폐수처리공정에서 발생하는 유기물 산화, 질산화, 및 탈질화 과정뿐만 아니라 TMAH 등 난분해성 유기물질의 분해과정 중 발생하는 질산화미생물의 저해(Inhibition) 작용 등 복잡한 생물학적 분해메커니즘이 모사 가능하다. 이를 활용하여 실제 전자산업 유기폐수 처리시설을 Water Digital Twin으로 구현하여 CPS (Cyberphysical system) 상에서 전자산업 폐수처리장에 폐수 유입 성상에 따라 공정 모델링, 유출수 예측, 공법 선정, 설계 효율 평가등 다양한 목적으로 활용될 수 있다.

산업단지 입주 업종별 발생 슬러지의 특성에 관한 연구

( Jung-in Suh ),( Ho-seok Yoon ),( Jae-hyun Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

산업단지에 입주한 업체에서 발생되는 폐수는 업종별로 성상이 다양하고 같은 성분이라도 수십배의 함량차이를 보이고 있어 대부분의 산업단지 폐수종말처리장에서는 안정적인 처리 효율을 유지하기 위해 업체별로 개별 처리한 처리수를 폐수종말처리장으로 유입시켜 처리하고 있는 실정이다. 따라서 폐수 발생 업체들은 폐수를 생물학적 방법, 물리·화학적인 방법을 이용하여 폐수를 처리하고 있으며, 화학적 처리 방법을 채택하고 업종이 많은 것으로 알려져 있다. 주를 이루고 있다. 한편 폐수 처리 과정에서 발생되는 슬러지는 자체 처리하는 경우도 있지만, 대부분 탈수 처리한 후에 지정 페기물 해당 여부에 따라 상이한 방법에 의해 위탁 처분되고 있다. 그러나 이러한 폐수 처리 과정에서 발생되는 슬러지의 성상에 대해서는 지정 폐기물 해당 여부를 판단하기 위한 자료만 있으며, 지정 폐기물 기준 항목 이외의 성분에 대한 다양한 정보와 축적된 자료가 전무하여 발생 슬러지에 대한 체계적으로 관리하기에는 한계가 있다. 따라서 산업단지내 업종별 발생 슬러지의 특성을 파악하고 이들 슬러지 관리 체계의 구축을 위한 기초적 자료를 확보하기 위해 대구지역 S 산업단지내에 입주하고 있는 폐수 발생 업체 중 18업체(6개 업종)에 대해 원수, 처리수 및 슬러지를 채취하여 그 성상을 비교·검토하였다. 연구 대상 업체에 대한 슬러지를 조사·분석한 결과, 염색 업종은 상대적으로 알루미늄의 함량이 높은 것으로 나타났으며, 일부 업체는 100g/kg을 상회하였다. 특히 도금 업종에서는 300g/kg을 상회하는 업체도 있는 것으로 나타났다. 철은 조립 금속 업종에서 가장 많이 함유된 것으로 나타났으며, 칼슘의 함유량은 대부분의 업종에서 높게 나타났다. 그리고 석유 화학 업종이 타 업종에 비해 인의 함유량이 높은 것으로 나타났다, 검토한 업종별 슬러지에서 100g/kg을 상회하는 함유량을 보인 성분은 알루미늄, 철, 크롬, 칼슘이었다. 알루미늄, 철, 칼슘은 대부분 폐수의 처리 과정에서 투입된 응집제에서 기인된 것으로 판단되며, 크롬은 도금 업종에서 배출된 것으로 나타났다.

다중척도 의사결정 전략을 이용한 여수 석유화학단지의 폐수 중화망 설계

이태용(Tai-yong Lee) 한국청정기술학회 2011 청정기술 Vol.17 No.2

산업단지 입주 업종별 발생 슬러지의 특성에 관한 연구

서정인,윤호석,김재현 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

산업단지에 입주한 업체에서 발생되는 폐수는 업종별로 성상이 다양하고 같은 성분이라도 수십배의 함량차이를 보이고 있어 대부분의 산업단지 폐수종말처리장에서는 안정적인 처리 효율을 유지하기 위해 업체별로 개별 처리한 처리수를 폐수종말처리장으로 유입시켜 처리하고 있는 실정이다. 따라서 폐수 발생 업체들은 폐수를 생물학적 방법, 물리・화학적인 방법을 이용하여 폐수를 처리하고 있으며, 화학적 처리 방법을 채택하고 업종이 많은 것으로 알려져 있다. 주를 이루고 있다. 한편 폐수 처리 과정에서 발생되는 슬러지는 자체 처리하는 경우도 있지만, 대부분 탈수 처리한 후에 지정 페기물 해당 여부에 따라 상이한 방법에 의해 위탁 처분되고 있다. 그러나 이러한 폐수 처리 과정에서 발생되는 슬러지의 성상에 대해서는 지정 폐기물 해당 여부를 판단하기 위한 자료만 있으며, 지정 폐기물 기준 항목 이외의 성분에 대한 다양한 정보와 축적된 자료가 전무하여 발생 슬러지에 대한 체계적으로 관리하기에는 한계가 있다. 따라서 산업단지내 업종별 발생 슬러지의 특성을 파악하고 이들 슬러지 관리 체계의 구축을 위한 기초적 자료를 확보하기 위해 대구지역 S 산업단지내에 입주하고 있는 폐수 발생 업체 중 18업체(6개 업종)에 대해 원수, 처리수 및 슬러지를 채취하여 그 성상을 비교・검토하였다. 연구 대상 업체에 대한 슬러지를 조사・분석한 결과, 염색 업종은 상대적으로 알루미늄의 함량이 높은 것으로 나타났으며, 일부 업체는 100g/kg을 상회하였다. 특히 도금 업종에서는 300g/kg을 상회하는 업체도 있는 것으로 나타났다. 철은 조립 금속 업종에서 가장 많이 함유된 것으로 나타났으며, 칼슘의 함유량은 대부분의 업종에서 높게 나타났다. 그리고 석유 화학 업종이 타 업종에 비해 인의 함유량이 높은 것으로 나타났다, 검토한 업종별 슬러지에서 100g/kg을 상회하는 함유량을 보인 성분은 알루미늄, 철, 크롬, 칼슘이었다. 알루미늄, 철, 칼슘은 대부분 폐수의 처리 과정에서 투입된 응집제에서 기인된 것으로 판단되며, 크롬은 도금 업종에서 배출된 것으로 나타났다.

바이오산업단지 폐수처리장 특성 및 개선에 관한 연구

서석용,최동혁,김태동 한국도시환경학회 2019 한국도시환경학회지 Vol.19 No.4

This study aimed at providing ways to improve wastewater treatment process by diagnosing G public wastewater treatment plant receiving industrial complex effluents, mainly food and beverage manufacturers. The industrial complex discharges wastewater mainly during the daytime operation on weekdays rather the weekdays’ night and weekends. The complementary measures were required to manage manufacturers discharging wastewater exceeding effluent standards. In addition, in the process of food and beverage production, cleaning wastewater such as raw material washing water and container washing water is generated, and it lowers the concentration of wastewater by dilution. The increased back washing to remove filter cloth blockage imposed over loading on treatment plant. The deciduous leaves around the settling ponds had an adverse effect on the pump and pipes, which made it necessary to be improved efficiently. 본 논문은 다양한 식·음료폐수를 배출하는 시설이 밀집된 산업단지의 폐수를 처리하는 공공폐수처리장을 대상으로 산업단지 내 발생하는 폐수의 특성과 처리장 내 문제점을 진단하여 개선 방안을 살펴보고자 하였다. 산업단지에서 발생하는 폐수는 야간 및 주말을 제외한 평일 낮 조업시간 동안 가장 많이 발생하였으며, 배출업소 중 폐수 배출량 및 농도가유입승인기준을 초과해 배출하는 경우가 빈번하여 관리에 어려움이 있어 제도적 보완이 이루어져야 한다. 또한 식·음료생산과정에서 원료의 세척수, 용기 세척수 등 세정폐수가 많이 발생하는 것으로 원액폐수가 희석되어 발생폐수의 농도를낮추는 것으로 나타났다. 처리장 내 문제점으로는 처리장 내 여과포 폐색에 따른 역세의 증가가 역세수의 발생을 초래 하여 설비에 부하를 가중 할 수 있어 철저한 관리가 요구되며, 침전지 주변 조경수의 낙엽이 펌프와 배관을 막는 등 영향을미쳐 개선을 필요로 하였다.

튜브형 전기응집 시스템에 의한 산업폐수의 처리특성

이재복,정종식 慶星大學校 環境問題硏究所 1997 環境硏報 Vol.7 No.1

본 연구의 목적은 튜브형 전기웅집 시스템을 이용하여 도금폐수, 염색폐수, 피혁폐수, 제지폐수 및 자동차부품 제조폐수를 처리하고 각 폐수별 오염물질의 제거효율과 적정 운전조건 및 제거특성을 파악하고자 하였다. 튜브형 전기웅집 시스템에 의한 도금폐수의 제거효율은 중금속인 Zn이 96.3%, Cu가 93.8% 및 Cr 이 99.5%로 높았고, 염색폐수의 제거효율은 COD 이 81.9%, COD 이 51.5% 및 색도가 89.4%이었다. 피혁폐수의 제거효율은 COD 이 40.5%, DOD 이 77.0%이었고, 제지폐수의 제거효율은 Ca 이 88.5%, Mg 이 87.7% 및 Na 이 63.9%이었으며, 자동차부품 제조폐수의 제거효율은 n-hexane 추출물질이 97.7%, ABS가 68.8%이었다. 적정 전류밀도는 도금폐수가 39.1∼68.5 ㎃/㎠, 염료폐수가 48.9∼73.4 ㎃/㎠, 피혁폐수가 18.2∼30.6 ㎃/㎠, 제지폐수가 45.7∼78.3 ㎃/㎠ 그리고 자동차부품 제조폐수가 40,8∼53.8㎃/㎠이었다. 적정 체류시간은 대부분 5∼13sec로 아주 짧았다. 다른 유형의 전기분해 시스템과 비교해 볼 때 상대적으로 낮은 전류밀도와 체류시간의 운전으로 높은 효율을 나타내었다. The objective of this study is to assess removal efficiency, optimum operating conditions and removal characteristics of plating, dye, leather manufacture, paper manufacture and car parts manufacture wastewter by tube type electrocoagulation systems. The removal efficiency of plating wastewater by electrocoagulation treatment was 96.3% for Zn, 93.8% for Cu, and 99.5% for Cr , respectively. The removal efficiency of heavy metals was very high. The removal efficiency of dye wastewater by electrocoagulation treatment was 81.9% for DOD , 51.5% for COD , and 89.4% for color. For other wastewater, the removal efficiency of leather manufacture wastewater was 40.5% for COD and 77.7% for DOD . On paper manufacture wastewater, it was 88.5% for Ca , 87.7% for Mg and 63.9% for Na . On car parts manufacture wastewater, the removal efficiency was 97.7% for n-hexane extracts and 68.8% for ABS, respectively. The most efficient current density of plating wastewater for electrocoagulation treatment was evaluated as the range of 39.1∼68.5 ㎃/㎠. For dye wastewater it was 48.9∼73.4 ㎃/㎠, and 18.2∼30.6 ㎃/㎠ for leather manufacture wastewater. On paper manufacture wastewater, the most efficient current density was inthe range of 45.7∼78.3 ㎃/㎠ and 40.8∼53.8 ㎃/㎠, for car parts manufacture wastewater, respectively. Required retention time for wastewater treatment by electrocoagulation systems was 5∼13sec. Operation conditions compared with other type electrolysis systems was more efficient especially in current density and required retention time.