수질오염방지기술과 그 활용 예

1. 수질오염방지기술의 정의

수질오염방지기술은 수질의 오염을 막는 기술을 말합니다. 깨끗한 물의 오염을 막는 다는 얘기보다는, 이미 오염된 물을 정화시켜 다시 자연으로 방류할 경우, 자연에 해가 되지 않도록 하는 기술을 말합니다. 물론, 대기오염방지기술도 같은 맥락입니다.

2. 수질오염방지기술의 분류

수질오염방지기술에는, 물리적인 방법, 화학적인 방법, 생물학적인 방법으로 크게 나눌 수 있습니다.

1) 물리적인 방법

물리적인 방법은 말 그대로, 시설이나 장치 등의 물리적인 방법으로 수질을 깨끗하게 하는 방법입니다.

가정이나 공장에서 발생한 더러운 물이 하수도를 통해서 바로 강이나 바다로 나간다면, 오염이 엄청나게 많이 될 것입니다. 하수도에 그물망을 설치해서, 스티로폼이라든지, 비닐봉지, 과자봉지 등을 걸러낼 수 있습니다. 이런 방법을 물리적인 방법이라고 합니다. 또한 하수도 출구에 여러 천을 겹겹이 두어, 천 사이로 물이 빠져나가게 한다면, 하수도물의 오염도를 현저히 줄일 수 있습니다.

물론, 하수도에 그런 장치를 한다면 물이 고이게 되고 넘치게 되겠죠. 하지만, 큰 욕조 같은 조를 만들어 놓고 물을 모아놓은 다음, 먼지도 못 빠져나가는 막을 통과시키면, 물속의 세균이나 더러운 물질들이 통과하지 못하고, 물만 통과하게 됩니다. 이것을 전문용어로, 막분리 공법이라고도 하는데, 이런 것들이 물리적인 방법에 속합니다.

2) 화학적인 방법

화학적인 방법은 물리적인 방법과 대개 병행되고 있습니다. 우선 하수도에 떠다니는 큰 물질들(비닐 같은)을 제거하는 물리적인 방법을 먼저 씁니다.

다음으로 물을 큰 조에 가둬둡니다. 그럼 떠다니는 물질들 중에 무게가 조금 무거운 것들은 아래로 가라앉게 됩니다. 일정시간 가라앉힌 다음 상등수를 다음 조로 흘립니다.(침전방법)

그 다음 화학약품을 투입합니다. 대개는 응집제라고도 합니다만, 고분자 물질(폴리머)를 사용하여 하수에 있는 오염입자들이 서로 잘 엉키도록 해 줍니다. 그래서, 오염입자들이 서로서로 잘 엉켜 붙어 크기가 커지면 바닥으로 가라앉게 됩니다. 이렇게 고분자 화학물질을 물 속에 첨가시키는 방법을 화학적인 방법이라고 합니다.

하지만, 투입하는 화학물질의 가격이 비싸고, 투입하는 양을 정하는 것도, 매번 실험을 통하여 정해야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라, 투입하는 양을 잘못 맞춰 그 양이 많이 투입되면 약품에 의한 오염을 일으킬 수도 있습니다. 또, 최종적으로 방류할 때, 혹시나 있을 미생물들의 번식을 막기 위해서 소독을 하게 되는데, 이때 소독하는 방법 중, 염소를 첨가하여 소독을 하게 되면, 화학적인 방법이 됩니다.

3) 생물학적인 방법

마지막으로 생물학적인 방법은 국내 하수처리장에서 가장 많이 사용하고 있는 방법 중의 하나입니다. 물속의 오염물질들은 대개, 유기물, 인, 질소 등으로 구성되어 있어 미생물의 영양소로 이용될 수 있습니다. 즉, 미생물을 많이 키워 일정량의 오염된 물을 미생물이 들어있는 조에 넣고 미생물들이 활동을 잘 할 수 있도록 산소도 공급하고, 물을 섞어주면, 미생물들은 물속의 오염물질들을 먹게 됩니다.

산소의 양을 조절하여 질소 및 인의 오염을 줄일 수도 있습니다. 이러한 방법은 다른 화학약품을 사용하지 않는다는 이점은 있으나, 물속에 독성을 띈(농약 같은) 오염물질이 포함되어 있으면, 미생물들이 대거 죽게 되고, 물은 처리되지 않으며, 죽은 미생물들이 자연의 하천으로 방류되면 2차 오염을 불러일으킬 수 있습니다.

또한, 미생물들은 살아있는 생물의 한 종류이기 때문에 환경에 민감하게 반응할 수 있습니다. 즉, 물의 온도가 너무 내려가거나, 너무 높아지면, 미생물들의 활동은 줄어들게 되며 물은 깨끗해지지 않습니다.

3. 수질오염방지기술의 활용 예

각각의 수질오염방지기술은 서로 장/단점이 있기 때문에, 오염된 물을 깨끗하게 정화하기 위해서는 이 세 방법을 적절하게 섞어서 사용하고 있습니다.

즉, 하수도의 물이 조로 들어오기 전에 물 위에 떠 있는 큰 물질들을 제거합니다.

그리고, 미세한 망을 설치하여 물 속의 조금 작은 입자들(눈에 보이는 입자들)을 제거합니다. 다음으로 조에 한동안 물을 가둬두면, 물속에 떠 다니는 입자들 중, 조금 무거운 물질들은 가라앉게 되고, 나중에 이 가라앉은 것들을 따로 처리합니다.

가라앉고 난 물의 위쪽물(상등액 - 깨끗하게 된 물)을 미생물이 살고 있는 조로 흘려보내고, 일정시간 산소를 공급해 주면서 물을 휘저어(교반기를 사용하여) 미생물이 물 속에 있는 오염물질들을 잘 먹고 클 수 있도록 해 줍니다.

여기서 다음 조로 물을 흘려 보내면, 미생물이 같이 딸려서 흘러들어가게 됩니다. 이유는 미생물의 활동을 돕기 위해서 물을 휘저어 주기 때문에 미생물과 물을 분리하기가 힘들게 됩니다. 

따라서 다음 조에서는 또 다시 물을 가둬두게 되고, 그러면 미생물은 물 보다 무겁기 때문에 서로 뭉치면서 가라앉게 됩니다. 미생물이 가라앉는 것을 돕기 위해서 약품을(시간을 단축하기 위해서) 첨가하기도 합니다. 가라앉은 미생물은 다시 미생물이 살고 있는 조로 보내 버리고 위쪽의 맑은 물들만 강으로 흘려보냅니다.

강으로 흘려보내기 직전에 염소(Cl)라는 화학물질을 투입해서 소독을 합니다. 염소로만 부족하면, 오존(O3)을 이용하여 소독하기도 하고, UV 라는 광선(자외선의 일종입니다)을 물속에 쏘여서 소독을 하기도 하며, 여러 방법을 조합하기도 합니다.