더러운물이 깨끗한 물이 되는 과정과 설명

더러운물이 깨끗한 물이 되는 과정과 설명

먼저 오염이라 함은, 인간활동으로 발생한 오염물질이 자연이 스스로 정화할 수 있는 능력을 초과하여 발생함으로써, 자연상태를 훼손함을 뜻한다고 개인적으로(어디까지나..^^) 생각합니다.

 

큰 강에서 세차를 하는 것은 일견 강에 아무런 영향을 미치지 않는 것 처럼 보입니다. 이는 강이 스스로 정화할 수 있는 능력 안에서 일어나는 오염이므로 오염이라고 보기는 어렵습니다. 하지만, 수백대가 세차를 하게되면, 이때 발생하는 오염물질은 강이 스스로 정화할 수 있는 능력을 초과하게 되고, 그 결과 강에서 서식하는 생태계에 심각한 악영향을 야기하게 되며, 결국에는 강이 스스로 정화할 수 있는 능력 자체를 상실하게 되는 것입니다.

 

이렇게 어떤 생태 혹은 자연환경이 외부에서 발생하는 오염물질들에 영향을 받아 스스로의 정화능력을 상실하고 자연환경 내에서 살고 있는 혹은 생성되어 있는 생태계가 붕괴될때 오염되었다고 말할 수 있겠지요.

 

수질오염 뿐만아니라, 대기오염, 토양오염 등등, 오염이라고 말할 수 있는 가장 큰 원인 자연의 한계를 넘어서 오염을 시키는 인간활동이라고 할 수 있습니다. 개발되기 전에는 인간들이 발생하는 오염물이 자연이 정화할 수 있는 능력의 범위 내에 있었고, 또한 독성도 약해서 충분히 자연 스스로 치유할 수 있어 그 악영향이 밖으로 드러나지 않았습니다만, 인간활동이 많아지고, 무분별한 개발이 진행되면서 오염물의 독성은 날로 증가하고, 발생량 또한 증가하여 자연이 더 이상 스스로를 지키지 못하게 되었기 때문에 오염에 영향을 받은 환경파괴가 밖으로 드러나는 것입니다.

 

따라서 오염의 가장 큰 원인은 자연정화능력을 초과하여 발생하는 오염물질의 양이 가장 큰 원인이며, 이러한 오염물질을 생성하는 인간활동이 가장 큰 요인이라 하겠습니다.(어디까지나 제 주관적인 견해입니다. ^^)

 

하수 정화과정은 각 공법마다 상당한 차이가 있습니다만, 일반적으로 생활하수의 경우 하수의 오염물질을 에너지원으로 사용하는 미생물을 이용한 활성슬러지공법이 많이 사용되고 있습니다. 같은 활성슬러지 공법이라도 구조나 순서, 또한 하수처리장의 입지조건 및 설계조건에 따라 다르게 됩니다. 살수여상법,  A/O, A2/O, SBR 등등으로 세분화 되기도 합니다.

 

하지만, 일반적인 원리는 이렇습니다.

 

우선 하수는 하수도를 따라 하수처리장으로 흘러듭니다. 이때 하수관이 모이는 곳에 그물막(스크린이라고 합니다)을 설치하여 큰 부유물질을 걸러냅니다. 다음으로 조금 더 세밀한 스크린을 설치하여 조금 더 작은 부유물질을 걸러냅니다.

 

다음으로 큰 조에 물을 가둬둡니다. 가둬두면서 다음 단계로 일정량 흘려보냅니다. 이로서 갑자기 하수량이 증가하더라도, 다음 단계에서 영향을 받지 않게 됩니다. 일정시간 고여 있으면서 일정량이 다음단계로 이동하게 됩니다. 고여 있으면서 스크린에 걸러지지 않은 부유물질들 중에서 무게가 나가는 것은 중력에 의해서 가라앉게 됩니다. 이로서 오염물질의 상당부분을 제거할 수 있게 되며, 다음 단계에 악형을 줄 소지도 줄어들게 됩니다.

 

다음 단계에서는 대개 산소를 공급하게 됩니다. 이때 미생물(=활성슬러지)이 살고 있는 조에 하수를 일정량씩 주입하게 되고, 포기(=산소공급)를 하여 미생물 중에 호기성 미생물의 활동을 돕게 되어 빠른 유기물의 분해를 가져옵니다. 일정시간 포기를 한 뒤에는 포기를 중지하거나 포기가 없는 다음 단계로 이동하여 미생물이 활동하면서 자연스레 산소가 줄어들게 됩니다.

 

산소가 줄어들면서 무산소 및 혐기화가 진행됩니다. 이때 준혐기성 및 혐기성 미생물의 활동이 증가하면서 물 속의 질소를 환원하여 질소 가스로 바꿔 하수의 질소 성분을 상당량 감소시킵니다. 이때 질소가 질소 가스로 변하면서 유기물을 소모하므로 유기물의 분해도 효과를 봅니다만, 앞서 포기하면서 유기물이 많이 분해된다면, 이 단계에서 외부에서 유기물을 첨가해 주기도 합니다. 분뇨를 첨가하기도 합니다.

이때 오염물질 중 인은 미생물이 몸 밖으로 많이 방출하여 물 속에 인 농도가 증가합니다.

 

다음 단계에서 일시적인 폭기를 하게 되면, 호기성 미생물의 활동이 다시 증가하면서 미생물은 자신이 흡수할 수 있는 양 이상의 인을 흡수하게 되고 이 때 미생물을 걷어내어 이미 포화 이상으로 인을 흡수한 미생물을 제거함으로써, 하수의 인을 제거합니다. 미생물을 제거하더라도, 포기중에 미생물의 활동이 활발하면서 미생물의 개체수가 증가하기 때문에 전체적인 미생물의 개체수는 일정하게 유지될 수 있습니다.

 

이렇게 일련의 과정을 거친 다음, 침전조로 이동하게 됩니다. 미생물 조부터 침전조까지 하수와 함께 미생물이 같이 섞여 이동하기 때문에 하수와 미생물의 분리를 위해서 침전조를 두게 됩니다. 침전조에서 일정시간이 지나면서 미생물들은 활동이 정지되고, 서로 엉켜붙어 부피가 커지면서 무게가 증가하여 아래쪽으로 가라앉게 되고 물 위에는 처리된 맑은 상등수가 위치하는 고액(고형물과 액체) 됩니다. 빠른 침전을 돕기 위해서 응집제라는 약품이 사용되기도 하며, 천천히 교반이 되는 경우도 있습니다.

 

이렇게 고액분리가 되어 상등수만을 방류조로 흘립니다.

 

방류조에서는 혹시나 가라앉지 않고 넘어온 미생물을 한번더 가라앉히는 역할도 하며, 혹시나 있을 세균의 오염을 막기 위해서 방류조 속에 염소약품을 투입거나, 오존을 넣어 주거나, 자외선인 UV 램프를 설치하여 자외선을 쪼임으로서 소독을 하게 됩니다.

 

이렇게 소독까지 마친 하수는 BOD 10ppm 이하의 법적 기준을 만족하게 되고, 하천으로 방류하게 됩니다.

 

이 과정이 일반적인 방법이며, 이 과정에서 포기 시간의 변화를 주거나 물이 흘러가는 방식에 변화를 주거나, 포기/비포기 방식의 변화를 줌으로써 여러 공법이 결정되는 것입니다.

 

출처 : 과학카페