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.

GIS를 활용한 공장폐수 위탁관리시스템 구축 방안에 관한 연구

최병길(Choi Byoung Gil),나영우(Na Young Woo) 대한공간정보학회 2008 대한공간정보학회지 Vol.16 No.1

본 연구의 목적은 공단지역의 환경개선과 폐수위탁관리체계의 투명성을 확보하기 위해 GIS를 활용한 공장폐수 위탁관리 시스템의 구축방안에 대하여 연구하는데 있다. 공장폐수 위탁 및 수탁처리 전산관리 시스템은 공장폐수 위탁 및 수탁관련 정보 입력과 위탁확인서 출력을 위한 위탁 및 수탁 관리 시스템, 관리자가 기간별, 업종별, 폐수종류별, 업체별 위탁량을 통계분석 할 수 있는 통계분석 시스템, 위탁 업체 및 수탁업체의 공간정보와 공장폐수 위탁량 및 수탁량 분포도를 시민들에게 제공하는 WebGIS 시스템으로 구성하였다. 구축된 공장폐수 위탁관리시스템은 폐수의 발생 시점에서부터 완전 처리까지의 전 과정에서의 정확하고 확실하게 파악할 수 있을 것으로 판단된다. 업무의 전산화로 업무처리 시 발생되는 시간적, 경제적 손실을 저감할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 공장폐수에 대한 정확한 발생량을 관리함으로써 인천지역에서 발생되는 수질오염사고를 사전에 예방하고 오염사고 발생 시 신속한 대처방안을 도출 할 수 있을 것으로 판단된다. WebGIS를 이용한 공장폐수의 위탁량 및 수탁량 분포를 관리함으로써 시민들의 환경오염에 대한 생각을 고취시키고 지속적인 관리가 가능 할 것으로 판단된다. This study purpose is an industrial complex environmental improvement and trust management organization of waste water insurance for transparency of the GIS Application a waste water trust management system about extermination plan. A industrial waste water management system is a waste water management and trust management an input device and the trust a note of confirmation for printer trust management system, of manager by time, by work, a waste water by classify, by organization the trust volume will be the statistics analyze system and trust organization of waste water spacial information and a waste water trust volume and of a waste water volume a distribution chart furnish the citizens information WebGIS system. The has be Extermination a waste water trust management system is a waste water a point of start let's solve this project is grasp. And by computerization work the a time and an economy loss reduce. Be on controling trust and a waste water is distribution controling and citizens about environmentalism will be inspiration by WebGIS.

폐수처리오니와 음폐수의 병합소화 특성평가

이수영,윤영삼,강준구,민지수,김기헌,신선경 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

2005년부터 육상 매립 시 발생하는 침출수 및 악취 등의 환경적 영향 때문에 유기성폐기물의 육상 직매립이 금지되었고 2006년 발효된 런던협약에 따라 유기성폐기물의 해양투기(‘13.1)가 전면 금지되고 있다. 따라서 육상처리 및 재활용처리 등의 방안마련이 시급한 시점이며 사료화와 퇴비화의 경우 음식물의 높은 함수율로 인해 실효성이 낮은 것으로 평가받고 있어 정부는 바이오가스화 방식을 확대하려 하고 있다. 바이오가스 생산기술의 경우 유기성폐기물의 에너지 생산・활용을 통해 에너지 자급률을 높일 수 있으며, 폐기물 발생량을 감소시킴으로써 폐기물 처리비용 절감을 통한 원가상승률을 낮추는 효과를 얻을 수 있다. 유럽의 경우 단일 유기성폐기물을 대상으로 처리하기 보다는 생분해성 폐기물을 하나로 통합 관리하는 방안을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기성폐기물 해양투기 금지에 따른 대안 마련 및 유기성폐기물의 에너지화를 통한 국가 에너지원 확보를 위해 생활계의 음폐수와 사업장의 음료제조업(맥주제조업, 유가공제조업) 폐수처리슬러지, 하수슬러지를 대상으로 바이오가스화 가능성을 평가하였다. 음폐수의 병합 소화 가능성 평가를 위한 BMP 실험결과 음폐수와 유가공 제조업에서 발생하는 폐수처리슬러지를 1:9, 3:7, 5:5 혼합한 병합시료에서 각각 117.87, 175.36, 222.85 CH4 mL/g VS의 메탄가스가 발생하는 것으로 나타났으며, 음폐수와 맥주제조업의 폐수처리슬러지의 경우 1:9, 3:7, 5:5 혼합시료에서 각각 175.72, 232.57, 263.41 CH4 mL/g VS의 메탄가스가 발생하는 것으로 나타났다. 음폐수의 혼합비율이 높아질수록 메탄가스 발생량은 커졌고 대상 업체에서 발생하는 폐수처리슬러지와 음폐수의 혼합 비율에 따른 병합처리 시 폐수처리슬러지 단독 처리에 비해 다량의 메탄가스가 발생되었다. 따라서 단독 혐기소화에 비해 병합혐기소화를 통한 바이오가스화 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 생분해도는 폐수처리슬러지 단독소화의 경우 유가공제조업은 40.6%, 맥주제조업은 50.7%로 음폐수와의 병합비율이 증가할수록 생분해도는 증가하였다.

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.

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.

폐수처리오니와 음폐수의 병합소화 특성평가

이수영,윤영삼,강준구,민지수,김기헌,신선경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

2005년부터 육상 매립 시 발생하는 침출수 및 악취 등의 환경적 영향 때문에 유기성폐기물의 육상 직매립이 금지되었고 2006년 발효된 런던협약에 따라 유기성폐기물의 해양투기(‘13.1)가 전면 금지되고 있다. 따라서 육상처리 및 재활용처리 등의 방안마련이 시급한 시점이며 사료화와 퇴비화의 경우 음식물의 높은 함수율로 인해 실효성이 낮은 것으로 평가받고 있어 정부는 바이오가스화 방식을 확대하려 하고 있다. 바이오가스 생산기술의 경우 유기성폐기물의 에너지 생산ㆍ활용을 통해 에너지 자급률을 높일 수 있으며, 폐기물 발생량을 감소시킴으로써 폐기물 처리비용 절감을 통한 원가상승률을 낮추는 효과를 얻을 수 있다. 유럽의 경우 단일 유기성폐기물을 대상으로 처리하기 보다는 생분해성 폐기물을 하나로 통합 관리하는 방안을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기성폐기물 해양투기 금지에 따른 대안 마련 및 유기성폐기물의 에너지화를 통한 국가에너지원 확보를 위해 생활계의 음폐수와 사업장의 음료제조업(맥주제조업, 유가공제조업) 폐수처리슬러지, 하수슬러지를 대상으로 바이오가스화 가능성을 평가하였다. 음폐수의 병합 소화 가능성 평가를 위한 BMP 실험결과 음폐수와 유가공 제조업에서 발생하는 폐수처리슬러지를 1:9, 3:7, 5:5 혼합한 병합시료에서 각각 117.87, 175.36, 222.85 CH₄ mL/g VS의 메탄가스가 발생하는 것으로 나타났으며, 음폐수와 맥주제조업의 폐수처리슬러지의 경우 1:9, 3:7, 5:5 혼합시료에서 각각 175.72, 232.57, 263.41 CH₄ mL/g VS의 메탄가스가 발생하는 것으로 나타났다. 음폐수의 혼합비율이 높아질수록 메탄가스 발생량은 커졌고 대상 업체에서 발생하는 폐수처리슬러지와 음폐수의 혼합 비율에 따른 병합처리 시 폐수처리슬러지 단독 처리에 비해 다량의 메탄가스가 발생되었다. 따라서 단독 혐기소화에 비해 병합혐기소화를 통한 바이오가스화 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 생분해도는 폐수처리슬러지 단독소화의 경우 유가공제조업은 40.6%, 맥주제조업은 50.7%로 음폐수와의 병합비율이 증가할수록 생분해도는 증가하였다.

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.

석탄철광 산업폐수 내 독성물질로 인한 혐기성미생물 소화 효율 저하 및 적응 방안

김다빈 ( Dabin Kim ),김현우 ( Hyun-woo Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

석탄과 철광석은 산업발달의 시작부터 현재까지 지속적으로 사용되고 있다. 이에 따라 수반된 석탄 및 철광석 정제산업의 발달은 석탄철광폐수의 양적 증가를 초래하여 그 처리가 많은 관심 속에 활발하게 연구되고 있다. 석탄철광폐수는 페놀, 시안과 같은 독성 물질 뿐 만 아니라 혐기성미생물과 경쟁관계에 있는 황산염환원균 활성증가를 초래하는 SO₄^2-를 고농도로 함유한다. 이 석탄철광폐수의 처리법으로는 물리적, 화학적, 생물학적 처리가 다양하게 연구되어왔는데, 고농도의 폐수처리에 익히 알려진 혐기성미생물을 이용한 석탄철광폐수의 처리는 경제성과 재생에너지 측면에서 최근 큰 관심을 받고 있다. 하지만 폐수에 함유된 페놀, 시안, 등과 같은 독성물질이 생물학적 처리에 심각한 저해를 초래할 수 있어 문제로 지적되고 있으나 그 독성에 대한 현재까지의 연구는 미진한 형편이다. 이에 본 연구는 입상 혐기성미생물이 석탄철광폐수 소화 시 받게 되는 급성독성에 대하여 실험적 고찰을 진행하고 그 적응 방안을 연구하였다. 석탄철광폐수는 석탄철광정제의 완료시점에 실폐수 샘플을 채취하여 사용하였다. 폐수특성 분석결과 pH 7, 페놀 589±23 mg/L, 시안 49 mg/L, 암모니아성질소 39±9 mg/L, SO₄^-2는 735 mg/L이며 화학적 산소요구량은 3.9 g/L으로 나타났다. 석탄철광폐수에 대한 물벼룩 급성독성시험 결과 TU가 28로 매우 높게 측정되었다. 이 폐수에 UASB의 입상슬러지를 이용하여 혐기성소화를 수행하였다. 약 20일간 유기물 부하 0.6 g COD/L/day에서 초기 적응을 수행하였고, 혐기성소화조의 정상상태 에서 COD 제거율은 98%, 메탄수율은 약 80 mL CH₄/g COD로 나타났다. 이 혐기성소화조가 석탄철광폐수 유기물부하 0.76 g COD/L/day에 노출 되었을 경우 미생물의 활성을 모니터링한 결과, 폐수유입 즉시 메탄가스 발생이 80% 이상 감소되는 강한 독성이 감지되었으며 COD 제거효율은 점차 감소하여 약 20일 후 10%로 낮아 졌다. 유출수 내 페놀은 약 210 mg/L로 제거율 60%을 나타났지만 시안은 106 mg/L로 분해되지 않고 축적되어 유입 대비 2배가량 증가하였다. SO₄^-2 는 2000 mg/L로 급격하게 농도가 증가한 후 약 20일 후 1000 mg/L 이하로 감소하였다. 이로보아 석탄철광폐수 내 시안과 황화합물로 인하여 혐기성미생물 내의 메탄균의 저해가 이루어짐을 짐작할 수 있다. VFA 분석결과는 산발효균과 메탄발효균의 공생관계가 파괴되었음을 보여주었다. 더불어 높은 SO₄^-2 농도는 황산염환원균과의 경쟁이 유도될 수 있는 농도로 밝혀졌다. 이러한 석탄철광폐수의 급성 독성은 고농도의 독성물질 제거를 위한 전처리 혹은 혐기성미생물의 적응기간이 필요함을 나타내었으며, 후자를 선택하여 약 30일 간 단계적인 미생물의 독성적응절차를 거친 결과 급성독성을 극복하고 유기물 및 페놀 분해가 점진적으로 가능함을 확인 하였다.

석탄철광 산업폐수 내 독성물질로 인한 혐기성미생물 소화 효율 저하 및 적응 방안

김다빈,김현우 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.11

석탄과 철광석은 산업발달의 시작부터 현재까지 지속적으로 사용되고 있다. 이에 따라 수반된 석탄 및 철광석 정제산업의 발달은 석탄철광폐수의 양적 증가를 초래하여 그 처리가 많은 관심 속에 활발하게 연구되고 있다. 석탄철광폐수는 페놀, 시안과 같은 독성 물질 뿐 만 아니라 혐기성미생물과 경쟁관계에 있는 황산염환원균활성증가를 초래하는 SO42-를 고농도로 함유한다. 이 석탄철광폐수의 처리법으로는 물리적, 화학적, 생물학적 처리가 다양하게 연구되어왔는데, 고농도의 폐수처리에 익히 알려진 혐기성미생물을 이용한 석탄철광폐수의 처리는 경제성과 재생에너지 측면에서 최근 큰 관심을 받고 있다. 하지만 폐수에 함유된 페놀, 시안, 등과 같은 독성물질이 생물학적 처리에 심각한 저해를 초래할 수 있어 문제로 지적되고 있으나 그 독성에 대한 현재까지의 연구는 미진한 형편이다. 이에 본 연구는 입상 혐기성미생물이 석탄철광폐수 소화 시 받게 되는 급성독성에 대하여 실험적 고찰을 진행하고 그 적응 방안을 연구하였다. 석탄철광폐수는 석탄철광정제의 완료시점에 실폐수 샘플을 채취하여 사용하였다. 폐수특성 분석결과 pH 7, 페놀 589±23 mg/L, 시안 49 mg/L, 암모니아성질소 39±9 mg/L, SO4-2는 735 mg/L이며 화학적 산소요구량은 3.9 g/L으로 나타났다. 석탄철광폐수에 대한 물벼룩 급성독성시험 결과 TU가 28로 매우 높게 측정되었다. 이 폐수에 UASB의 입상슬러지를 이용하여 혐기성소화를 수행하였다. 약 20일간 유기물 부하 0.6 g COD/L/day에서 초기 적응을 수행하였고, 혐기성소화조의 정상상태에서 COD 제거율은 98%, 메탄수율은 약 80 mL CH4/g COD로 나타났다. 이 혐기성소화조가 석탄철광폐수 유기물부하 0.76 g COD/L/day에 노출 되었을 경우 미생물의 활성을 모니터링한 결과, 폐수유입 즉시 메탄가스발생이 80% 이상 감소되는 강한 독성이 감지되었으며 COD 제거효율은 점차 감소하여 약 20일 후 10%로 낮아졌다. 유출수 내 페놀은 약 210 mg/L로 제거율 60%을 나타났지만 시안은 106 mg/L로 분해되지 않고 축적되어 유입 대비 2배가량 증가하였다. SO4-2 는 2000 mg/L로 급격하게 농도가 증가한 후 약 20일 후 1000 mg/L 이하로 감소하였다. 이로보아 석탄철광폐수 내 시안과 황화합물로 인하여 혐기성미생물 내의 메탄균의 저해가 이루어짐을 짐작할 수 있다. VFA 분석결과는 산발효균과 메탄발효균의 공생관계가 파괴되었음을 보여주었다. 더불어 높은 SO4-2 농도는 황산염환원균과의 경쟁이 유도될 수 있는 농도로 밝혀졌다. 이러한 석탄철광폐수의 급성독성은 고농도의 독성물질 제거를 위한 전처리 혹은 혐기성미생물의 적응기간이 필요함을 나타내었으며, 후자를 선택하여 약 30일 간 단계적인 미생물의 독성적응절차를 거친 결과 급성독성을 극복하고 유기물 및 페놀 분해가 점진적으로 가능함을 확인 하였다.

하·폐수 방류수 수질 준수 평가방법의 합리화 방안 연구

조을생,홍한움,임동순,황보은,전동진,최원진 한국환경정책평가연구원 2020 기본연구보고서 Vol.2020 No.-

Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적 □ 전국 하·폐수 방류량의 96% 이상을 수질TMS로 실시간 측정·전송되는 항목의 수질기준 초과 판단기준이 수질조작의 주요 원인 및 과도한 규제 적용이라는 문제가 지속적으로 제기되어 이에 대한 적정성 검토의 필요성이 요구됨 □ 또한 하·폐수 처리수의 수질측정값이 수질TMS에 의해 실시간 생성되고 있음에도 불구하고 수질오염총량관리제에 활용되고 있지 않으며, 배출기준 초과 판단기준이 상이하여 처리시설 운영자의 혼란 야기 및 수질오염관리 정책의 일관성 부족에 대한 문제가 제기되고 있음 □ 따라서 본 연구에서는 수질TMS의 현행 수질기준 초과 판단기준에 대한 적정성 검토 및 개선안과 수질오염총량관리제와의 연계방안을 제시하고자 함 Ⅱ. 하·폐수 관리 현황 1. 하·폐수처리시설 현황 □ 공공하수처리시설은 2018년 기준 총 4,111개의 공공하수처리시설이 운영되고 있으며 시설용량 기준 500m³/일 이상 시설이 전체 유입하수 99%를 처리하고 있음 □ 공공폐수처리시설은 2018년 기준 총 208개의 공공폐수처리시설이 가동 중에 있으며 2,000m³/일 이상 시설이 42.8%로 유입폐수량 기준 97.2%, 유입 BOD 부하량 기준 95.1%를 처리함 □ 폐수배출시설은 2017년 기준 총 57,787개이며 배출규모 기준으로는 5종 시설이 91.2%로 가장 많고, 폐수방류량과 BOD 방류 부하량 기준으로는 1종 시설이 각각 67%, 57%로 가장 많음 2. 하·폐수 수질관리제도 □ 하·폐수 방류수 수질오염관리는 「하수도법」 및 「물환경보전법」에 근거하여 처리시설 인허가 또는 신고제도 등 사전관리와 방류수 수질기준/배출허용기준, 지도점검, 배출 부과금제도 등 사후관리제도에 의해 이루어지고 있음 □ 공공하·폐수처리시설의 방류수 수질기준 및 사업장 배출허용기준은 지역구분, 처리용량 등을 구분하여 수질오염물질 항목별로 차등적으로 규정하여 관리하고 있음 ㅇ 공공하수처리장 500m³/일 이상은 4개의 지역구분을 적용하여 유기물질 및 총인 차등화하고 있으며 수질검사도 처리용량에 따라 차등 적용 ㅇ 공공폐수처리시설은 처리용량 구분 없이 4개 지역구분에 따라 차등적으로 적용하며 수질검사는 처리용량에 따라 차등 적용하고 있음 ㅇ 폐수처리시설은 유기물질 및 부유물질의 경우 처리용량에 따라 지역별로 차등 규제하며, 페놀류 등 수질오염물질 총 54개 항목은 처리용량 구분 없이 지역별로 차등 적용하고 있음 □ 국내 하·폐수 처리수의 96% 이상이 수질TMS에 의해 실시간 측정·모니터링되고 있으며 실시간으로 측정된 자료는 공공하·폐수처리시설과 폐수배출사업장의 방류 수질기준 준수 여부 확인 및 배출부과금 산정 등의 행정자료로 활용되고 있음 ㅇ 수질TMS에 의해 공공하수처리시설은 처리량 기준으로 99.7%, 공공폐수처리시설 93.1%, 폐수배출사업장은 65.5%가 실시간 모니터링되고 있음 ㅇ 수질TMS 부착 대상은 700m³/일 이상 공공하·폐수처리시설, 200m³/일 이상(3종) 폐수배출시설로 BOD, COD, TN, TP, SS, pH 항목이 실시간 모니터링되며, ’20년 이후 하·폐수 방류수 수질기준 COD 항목이 TOC로 변경됨에 따라 수질TMS 부착 사업장은 ’23년까지 TOC 수질자동측정기기 설치 및 운영 유예기간이 부여됨 □ 하·폐수 배출량이 증가함에 따라 기존의 배출허용기준과 같은 배출농도 규제만으로는 수질기준 달성이 어려워 수계구간별 수질오염물질의 허용부하량 이내로 규제 관리하는 오염총량관리제가 도입되어 ’04년부터 의무 또는 임의제로 시행되어 왔음 ㅇ 오염총량관리제 대상 오염물질은 BOD와 TP이며 할당 대상은 지방자치단체장이 지정하는 200m³/일 이상 오·폐수 배출 또는 방류시설과 목표수질 달성을 위해 오염 총량관리시행계획에서 정하는 시설임 □ 하·폐수처리시설은 지방환경관서의 장에 의한 지도·점검을 통해 운영관리상태, 처리수 수질기준 등이 관리되고 있으며 수질TMS 부착 여부, 처리용량 규모, 관리등급 등에 따라 차등적으로 지도 및 점검 횟수가 부여됨 □ 수질기준을 준수하지 않거나 할당오염부하량을 준수하지 않는 하·폐수처리시설은 개선명령, 조업정지 등 행정처분을 받게 되며 공공폐수처리시설 및 폐수배출시설, 1~4종 사업장 폐수를 유입·처리하는 공공하수처리시설의 경우 오염배출행위에 대한 배출 부과금이 부과되고 있음 Ⅲ. 국내 하·폐수 수질기준 준수 평가 방식 1. 수질오염물질 배출허용기준 설정 방식 □ 수질규제 기준인 배출허용기준과 방류수 수질기준은 환경기준과 하천의 자정능력을 고려하여 설정함 ㅇ 배출허용기준 설정은 수질근거 배출허용기준(안)과 기술근거 배출허용기준(안)을 비교 검토하고 기술적, 경제적 타당성 등을 고려하여 설정 ㅇ 수질근거 배출허용기준은 수질준거치에 국내 하천 유량을 고려한 하천희석률(최소 10배)을 적용하여 산정하며, 기술근거 배출허용기준은 조사 대상 각 폐수배출시설의 배출수 평균농도와 조사기간 동안 농도 변동률을 감안하여 설정함 2. 수질기준 준수 판단기준 □ 공공하·폐수처리시설의 방류수 수질기준이나 폐수배출시설의 배출허용기준 초과 여부는 수질TMS 자동측정기기로 측정·전송하는 수질항목과 수질TMS 자동측정기기로 측정하지 않는 경우로 구분하여 판단함 ㅇ 수질TMS 자동측정기기로 측정·전송하는 수질항목은 방류수 수질 3시간 이동평균값이 연속 3회 이상 또는 1주에 10회 이상 기준을 초과하는 경우 위반횟수 1회로 적용되어 개선명령 등 행정처분이 수반됨 ㅇ 자동측정기기로 측정·전송하지 않는 항목은 정기 및 수시 지도·점검 시 수질오염공정 시험기준에 따라 측정한 측정값이 배출기준 1회 이상 초과이면 위반으로 판정됨 Ⅳ. 해외 하·폐수 수질기준 설정 및 준수 평가 방식 □ 미국이나 유럽 등의 배출허용기준은 통계학적 방법을 적용하여 측정값 분포를 기반으로 백분위수, 평균값, 최댓값 등을 설정하며, 수질오염물질이 수계에 미치는 영향이 장기적인지 단기적인지를 고려하여 기간(예: 일평균, 연평균 등)에 대한 기준을 설정함 ㅇ 독성이 낮고 정기적 시료채취를 하는 수질오염물질은 주평균, 월평균 등을 적용하고 총질소와 총인의 경우에는 연평균을 적용하기도 함 □ 시료채취는 수질항목 특성, 유입유량 등에 따라 시료채취 방법, 기간, 횟수 등이 차등 적용되고 있음 ㅇ 미국은 수질항목 특성에 따라 시료채취 방법이나 시료채취 횟수를 적용하며 연속 모니터링은 오염물질 변동성의 중요성 및 비용을 고려하여 특정 오염물질에만 제한적으로 적용함 ㅇ 영국은 P.E 규모에 따라 차등 적용하며 사전에 환경청에 제출한 연간 시료채취 프로그램 일정에 따라 동일한 간격으로 각기 다른 요일에 시료채취가 이루어지며 매월 28일 이전에 결과를 환경청에 제출함 ㅇ 독일은 혼합시료(일정 시간 동안 연속 또는 불연속으로 채취)와 임의시료(최대 2시간 동안 2분 이상 간격으로 채취한 5개 이상의 시료 혼합) 방법을 적용함 ㅇ 일본의 모니터링 시료채취는 건강보호 항목의 경우 최소 월 1일, 총 4회 시행하도록하고 있으며 지자체 현장조사에서는 1일 기준 3회 이상 함 □ 배출허용기준 준수 여부 판단기준은 미국이나 유럽의 경우 시료채수 기간, 횟수, 시설규모 등에 따라 배출기준 초과 판단기준을 적용하며, 일본의 경우 현장조사를 통해 판단함 ㅇ 미국은 수질항목별 주어진 기간에 채수한 시료의 산술평균값의 기준값 초과 여부를 판단하며 6개월 동안의 DMR 측정값이 2개월 이상 월평균 배출허용기준에 오염물질 기술검토기준(TRC)을 곱한 수치보다 크거나 같은 경우 또는 월평균 배출허용기준을 위반했다고 판단함 ㅇ 영국: 배출시설 규모에 따라 채취 시료의 최소제거율 미준수 허용 가능 횟수를 부과하고 최소제거율과 농도기준 미준수 횟수가 이보다 큰 경우 최대 허용농도기준을 적용하여 위반 여부를 판단함 ㅇ 일본: 자체 현장조사를 통해 배출허용기준 준수 여부를 판단함 Ⅴ. 수질TMS 대상시설 수질기준 준수 평가 개선방안 1. 현행 배출기준 준수 평가 방식의 문제점 □ 국내 배출허용기준은 해외사례와 달리 최댓값이나 평균(일, 주간 등) 농도값 적용 등에 대한 명확한 규정이 없으며 배출허용기준 준수 여부 판단에 사용되는 시료의 측정 대상 하·폐수 방류수 수질의 대표성에 대한 확인 절차가 없음 ㅇ 수질오염공정시험기준에 따라 단일시료(6시간 이내 30분 간격으로 2회 이상 채취하여 혼합한 시료)의 측정값이 1회라도 초과하면 배출허용기준을 초과한 것으로 판단하여 현행 국내 배출허용기준은 최대배출허용기준으로 볼 수 있음 ㅇ 그러나 채취한 단일시료가 해당 하·폐수 처리수의 수질을 대표하는 시료여야 하나 이에 대한 확인 절차가 없음 □ 일일 초과 배출부과금과 오염총량과징금 산정 시, 수질TMS로 측정·전송되는 항목과 지도점검에 의해 수분석되는 항목의 산정방식에 일관성 부족 ㅇ 수질TMS로 측정·전송되는 항목은 매 시간당 3시간 이동평균 초과 배출농도를 산정하며 유량은 시간당 3시간 이동평균 유량값을 적용함 ㅇ 수분석의 경우는 단일시료의 배출농도 측정값에 의해 배출 초과 농도가 산정되는 반면, 일일유량은 적산유량계 혹은 30일간의 평균 유량을 적용하여 초과 배출부하량 또는 오염총량 초과 부하량을 산정함 - 일일 초과 배출량 산정 시 혼합 단일시료의 배출농도를 적용하는 것은 단일시료의 측정값을 해당 채취일 내내 동일한 농도로 배출된다는 가정을 두고 있거나 일일 평균값으로 간주한다고 볼 수 있음 □ 따라서 일일기준 초과 관점에서 수질TMS로 측정·전송하는 경우 매 시간당 3시간 이동평균값을 배출농도로 적용하여 배출기준 초과 및 부과금을 산정하는 것보다 시간 별로 생성되는 24개 측정값의 평균값(일평균)이나 혹은 매 시간당 24시간 이동평균 농도값을 적용하는 것이 보다 일관적임 2. 수질TMS 부착 하·폐수처리시설의 배출기준 준수 평가 방식 개선(안) □ 배출기준 준수 평가기준은 현행 3시간 이동평균에서 24시간 이동평균을 적용할 경우 높은 농도의 처리수 배출에 대한 보다 엄격한 수질관리가 이루어질 수 있음 ㅇ 현행 3시간 이동평균에서 24시간 이동평균이나 일평균으로 변경했을 때 COD, SS, TN, TP 측정값들의 약 1% 내외 범위에서 배출허용기준 준수 여부에 영향을 받는 것으로 나타남 - 수질에 미치는 영향을 고려할 경우 COD, SS, TN, TP는 독성물질과 같이 순간 돌출농도에 의해 수계의 수질에 영향을 미치는 오염항목이 아닌 것으로 분류됨 - 3시간 이동평균 적용에 비해 단발성 높은 농도로 인해 배출기준 초과로 판단되는 경우는 감소하나 24시간 이내에 처리수 농도가 배출기준을 준수할 수 없을 정도의 높은 농도가 배출될 경우에는 24시간 이동평균을 적용하는 것이 수질관리에 더 효과적일 것임 ㆍ24시간 이내에 처리수 농도가 배출기준을 준수할 수 없을 정도의 높은 농도가 배출될 경우 3시간 이동평균 적용 시 3회 연속초과 이후 더 이상 배출기준 초과로 고려되지 않으나 24시간 이동평균 적용 시에는 24번 연속초과로 간주됨 □ 배출기준 초과의 행정처분 기준으로는 생물학적 처리의 정상 운영을 위해서는 최소 대응시간을 고려하여 현행 3회 연속초과에서 6회 또는 8회 연속초과 기준을 제시함 ㅇ 현행 기준에 따라 3시간 이동평균값이 배출기준을 초과할 경우 연속 3회 이상 초과하지 않기 위해서 운영자가 대응할 수 있는 시간은 TMS 측정주기와 시료 투입 시점을 고려해 볼 때 약 1시간에 불과함 - 국내 하·폐수처리장의 대부분은 생물학적 처리시설로 운영 정상화를 위해서는 수리학적 체류시간(평균 약 6~12시간) 정도의 대응시간이 필요함 - 1시간 이내에 정상화가 어려운 사업장은 행정처분을 피하기 위해 사전에 TMS 측정기기 조작 우려의 가능성이 높기 때문에 정상적인 수질관리에 악영향을 미칠 수 있음 □ 배출기준 준수 평가기준 개선(안)에 따른 경제적 파급효과분석 결과 3시간 이동평균값에서 24시간 이동평균값을 적용함에 따라 감소된 기본배출부과금 및 초과배출부과금으로 인해 산출량, 부가가치, 취업, 고용 경제지표 개선 ㅇ 3시간 이동평균값에서 24시간 이동평균값을 적용함에 따라 감소된 기본배출부과금으로 인한 산출량, 부가가치, 취업, 고용 경제지표 개선율이 각각 4.1%, 4.0%, 3.9%, 3.7%로 나타남 ㅇ 연속초과 횟수를 반영하는 초과배출부과금의 경우 현행 기준인 3시간 이동평균, 3회 연속초과에서 24시간 이동평균 3회 연속초과로 개선될 경우 경제지표 개선율은 산출량, 부가가치, 취업, 고용 모든 부문에서 77% 이상으로 분석됨 - 24시간 이동평균 6회 연속초과 적용 시 80% 이상의 경제지표 개선율을 보였으며 24시간 이동평균, 8회 연속초과와의 차이는 미미한 것으로 나타남 3. 수질오염총량관리제 적용방안 □ 수질TMS 측정기기 신뢰도, 수질TMS 측정값과 오염총량관리제 수분석값과의 비교·분석을 검토한 결과 상대정확도 기준이 강화되고 수질TMS 조작 방지를 위한 시행규칙 개정이 추진되며, 수질TMS와 지도·점검 수분석 자료가 전반적으로 유사함 ㅇ 수분석과 수질TMS 측정값의 오차 분석결과 백분위수 50%까지는 수질TMS 측정값이 지도·점검 시 측정한 값보다 낮은 것으로 나타났으며, 백분위수 90%까지는 지도·점검 측정값과의 오차가 0.05 이내임 ㅇ 시간당 처리수 수질농도의 변동이 클수록, 지도·점검 당일을 대표하는 2회 정도 채취한 시료의 수분석 측정값은 24개의 수질TMS 측정값의 일평균과 차이가 크게 나타날 수 있음 □ 따라서 현장 시료의 일회성 수분석보다는 시료성상의 변화를 반영하는 실시간 수질 TMS 측정값을 적용하여 처리시설 운영자의 혼란 방지 및 규제 기준의 일관성 제고 필요함 ㅇ 적용방안 1: 수질TMS 부착 처리시설의 할당된 오염총량수질기준 초과 여부 판단기준과 배출기준 초과 판단기준을 동일하게 적용 ㅇ 적용방안 2: 오염총량관리 수질항목 중 BOD는 제외(수질TMS로 BOD를 측정하는 시설이 3개소임)하고 TP 항목에 한하여 활용 ㅇ 적용방안 3: 배출부과금과 오염총량초과과징금 산정 시의 수질 TMS 측정자료로 정상자료와 행정처분 적합으로 판정된 대체자료 활용 ㅇ 적용방안 4: 상이한 최종 방류 유량 측정지점을 일치시키고 TMS 실시간 유량 데이터를 적용한 이동평균 유량값 적용 Ⅵ. 결론 및 제언 □ 수질TMS 부착 대상 하·폐수시설의 현행 배출기준 초과 여부 판단기준에 대한 적정성을 검토하기 위해 배출허용기준 설정 방식, 배출부과금/과징금 산정 기준 등을 살펴보았으며 배출기준 시나리오에 따른 수질관리 측면과 산업별 경제적 파급효과 측면을 분석하여 수질TMS 배출기준 준수 평가기준 개선(안)을 제시하였음 ㅇ 24시간 이동평균값이 3회 연속초과 시 위반횟수 1회 기준(안)을 적용할 경우 일일 시료의 성상, 유량, 유속 등의 시간에 따른 변화를 고려한 시료의 대표성이 크고, 24시간 이내에도 배출기준을 준수할 수 없을 정도의 높은 농도의 처리수가 배출되는 경우보다 엄격하게 관리될 수 있으며 경제적 파급효과도 큰 것으로 분석됨 ㅇ 그러나 이 경우 배출기준 초과 시 운영 정상화를 위한 대응시간은 여전히 1시간에 불과하여 현장의 현실성을 반영할 경우 위반횟수 6회 초과나 8회 초과로 규제 완화도 고려할 필요가 있음 □ 수질TMS 측정값의 수질오염총량관리제 적용을 위해 수질TMS 측정기기 신뢰도, 수질TMS 측정값과 오염총량관리제 수분석값의 비교·분석을 통해 i) 수질기준 초과 여부 판단기준, ii) 적용항목, iii) 행정처분 자료, iv) 유량의 관점에서 수질TMS 측정값을 오염총량관리제에 적용하는 방안을 제안하였음 □ 수질TMS 부착 대상 시설이 아닌 하·폐수처리시설의 순간 채수의 수분석에 의한 배출기준 준수 평가기준의 적정성에 대한 향후 추가적인 연구 및 기술근거에 의한 현행 수질배출기준에 대한 재검토가 필요함 ㅇ 현행 수분석의 경우 순간 채수 시료의 일일 하·폐수 특성의 대표성이 낮고 시료 채수 후 결과 통보 기간까지 동일한 처리수 농도로 간주하는 불합리성 등에 대한 개선 필요 ㅇ ’19년 수질TMS 부착 대상 하·폐수처리시설의 처리수 배출농도를 항목별로 분석한 결과 백분위 99%까지의 측정값이 현행 배출기준의 24.5%~90.2%로 나타나 항목별 기술근거에 의한 현 수질배출기준 재검토가 필요한 시점임 Ⅰ. Background and Aims of Research □ The issue that the criteria for determining whether the pollutant level exceeds the water quality standard, which is measured by the Water-TMS (Tele-Monitoring System) in real time are one of the main causes of water data manipulation and the excessive regulations has been raised. □ Although water quality measurement values of treated sewage and wastewater in Korea are generated in real time by the Water-TMS, they are not used in the total water pollution management system, and the criteria for determining whether the discharge standards have been exceeded are different, causing confusion for treatment facility operators and the lack of consistency in water pollutant management policy. □ Therefore, this study aims to review the adequacy of the current criteria for determining whether water pollutants monitored by the Water-TMS in real time meet the water quality standards, and to suggest measures for the improvement of the current criteria and a linkage with the TPLMS (Total Water Pollution Load Management system). Ⅱ. Research Materials and Methods □ This study analyzed the current status of sewage and wastewater treatment facilities, treatment facilities subject to the Water-TMS installation using wastewater related statistics and reviewed the status of policy implementation and legal system in Korea and abroad. □ The distribution of treated wastewater effluent measured in the year 2019 was analyzed for all sewage and wastewater treatment facilities with the Water-TMS based on six scenarios of the criteria for wastewater effluent standard compliance evaluation. □ The national economic impact on the changes in the amount of effluent charges according to six scenarios of the criteria for wastewater effluent standard compliance evaluation was analyzed by Input-Output analysis. □ Lastly, in order to examine how to use the Water-TMS measurement data in the TPLMS, the reliability of the water quality TMS measurement device was reviewed and the manual analysis value of the TPLMS were compared with the water-TMS measurement data. Ⅲ. Results and Conclusions □ compared to the current 3-hour moving average as the criteria for wastewater effluent standard compliance evaluation, the 24-hour moving average shows that more stringent water quality management can be achieved for the high concentration of wastewater effluent. ㅇ When the concentration of the treated effluent becomes higher to the point of exceeding the water quality standard within 24 hours, if 3-hour moving average is used, it will be no longer considered as exceeding the standard after exceeding for three consecutive times; however, if 24-hour moving average is used, it will be considered as exceeding for 24 consecutive times. □ We suggest that exceeding the effluent standard for six or eight consecutive times be the criterion for taking administrative measures. ㅇ According to the current criterion, when the 3 hour-moving average exceeds the wastewater effluent standard, the time that the operator can respond is only about one hour, considering the water-TMS measurement cycle and the time of sample input. ㅇ However, most of domestic sewage and wastewater treatment plants are biological treatment facilities, and at least a hydraulic residence time (on average about 6-12 hours) is required to return from malfunctioning to normal operation. □ According to the analysis of the economic ripple effect, applying the 24-hour moving average as the criteria for wastewater effluent standard compliance evaluation shows the improvement of the economic indicators in terms of the output, added value, employment, and employment due to the reduced basic effluent charge and excess effluent charge compared to the current 3-hour moving average. □ It is necessary to prevent confusion among treatment facility operators and improve the consistency of regulatory standards by applying real-time Water-TMS measurements that reflect changes in sample properties to the TPLMS. ㅇ The reliability of Water-TMS has been improved, as in the reinforcement of regulatory standards related to QA/QC, and revision of the enforcement regulations to prevent water quality TMS manipulation is being promoted. ㅇ As a result of the analysis of errors between water quality TMS measurements and manual analysis value for the TPLMS, up to the 50th percentile, the measured Water-TMS values are lower than those manually measured during inspection, and up to the 90th percentile, the error is within 0.05.