□ 연구리포트

내용

서울시 취수원에서 지아디아 분포 및 정수처리 방안

조은주 · 김성택 · 장현정 · 황동연 · 이만호 · 김복순

지아디아는 섭취 시 구토, 설사, 복통 등을 일으키는 병원성 원생동물로서 포유류, 설치류 등 숙주범위가 광범위하다. 또한 자연계에서 포낭을 형성하므로 환경 중에 오랫동안 존재하며 염소에 내성이 강하다. 우리나라는 수도법에 따라 지아디아 처리목표를 원수 농도에 관계없이 99.9%를 제거하도록 규정하고 있다. 그러나 WHO에 따르면 병원성미생물을 10-4~10-5의 연간위해도로 관리하도록 권고하고 있어 현재의 처리기준이 WHO의 연간위해도를 만족하고 있는지 검토가 필요하다. 본 연구에서는 서울시 취수원수 및 지류천의 지아디아 분포 실태와 정수에 대한 연간위해도를 산정하여, 10-4이하의 연간위해도를 만족하기 위한 정수처리 방안을 제시하고자 하였다.

2012년 11월부터 2014년 10월까지 한강 본류에 위치한 서울시 취수원수(R) 6지점은 월1회, 취수원 인근 지류천(K) 4지점은 분기 1회, 상수원 유입 지류천(C) 7지점은 반기 1회, 정수센터 정수(W) 6지점은 분기 1회 조사하였다. 시료채취 지점은 그림 1과 같다.

그림 1. 시료채취 지점

지아디아 분석은 ‘먹는물 수질검사기관 바이러스 및 원생동물 분야 지정 등에 관한 규정’에 제시된 방법을 사용하였고, 정수처리 제거율 산정을 위해 정수센터별 데이터를 활용하였으며, 위해도 평가를 위해 몬테카를로 시뮬레이션 방식의 @Risk 6.0 version (Palisade, USA) 프로그램을 사용하였다.

취수원수 조사결과 평균 1.49 포낭/10L(검출률 56.3%)의 저농도로 검출되었고, R5지점에서 평균 2.46 포낭/10L로 높았으며, 정수센터의 정수 검사결과 모두 불검출되었다. 취수장 인근 4개 지천에서는 평균 12.6 포낭/10L(0~50 포낭/10L) 검출되어 취수원수에 비해 8.5배 높은 농도를 보였으며, K4지점에서 최고 농도를 기록하였다. 한강으로 유입되는 7개 지천에서는 평균 3.6 포낭/10L로 취수원에 비해 2.4배 높게 검출되었다. 상수원 유입 지류천 7지점은 취수원에서 멀리 떨어져 있어 취수원에 미치는 영향은 적을 것으로 판단되나, 취수원 인근 지류천 4지점은 취수원과의 거리도 가깝고 농도도 매우 높아 주기적인 모니터링이 필요한 것으로 나타났다.

서울시의 6개 정수센터의 지아디아 제거율 산정 결과 총 제거율이 3.0~50.6 로그로 나타났다. 6개 정수센터의 평균 연간위해도는 2.1×10-7 ~ 3.9×10-5로 산정되었다. 지아디아 제거율이 가장 높았던 W4정수센터에서 가장 낮게 산정되었고, 원수 중 지아디아 농도가 가장 높고 정수처리제거율이 타 정수센터에 비해 낮았던 W5정수센터의 위해도가 가장 높게 산정되었다. 보다 강화된 지아디아 관리를 위해 연간위해도의 95퍼센타일값을 산정한 결과, 5.4×10-5 ~ 9.0×10-4이었으며, 불활성화비를 3이상으로 유지하고 있는 W4를 제외한 모든 정수센터의 95퍼센타일값이 10-4을 초과하였다. 지아디아 연간위해도의 95퍼센타일값을 10-4 이하로 달성하기 위해서 4개 정수센터(W1,W2,W3,W6)는 불활성화비 3 이상, W5정수센터는 불활성화비 4 이상을 유지해야 하는 것으로 나타났다. (본 과제는 서울특별시 서울물연구원의 ‘서울시 원생동물 관리방안 제시’ 과제의 일환으로 추진되었다.)

※ 본 내용은 2015 대한환경공학회 국내학술대회에서 발표된 내용입니다.

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유기농업 단지 소하천의 수질변동 특성

정종순 · 송만식 · 이기선 · 김유나 · 황오주· 김복순 · 정득모

본 연구에서는 남양주시 유기농업 지역의 소하천이 강북취수 원수 수질에 미치는 영향을 조사하였다. 2013년과 2014년 우리나라의 강수특성을 조사한 결과 5 mm 이하의 비교적 적은 강수량의 강우는 연 44~75회로 높은 빈도로 나타났으나, 연간 강우량 중 차지하는 비율은 9~12% 정도였으며, 60 mm 이상의 많은 강수량을 기록한 강우는 연 1~3회로 낮은 빈도로 나타났으나, 연간 강우량 중 차지하는 비율은 14~23% 정도로서 많은 비가 한 번에 내리는 집중강우의 특성을 보였다. 평균 BOD는 실개천 1.2 mg/L, 강북취수장 1.4 mg/L 으로 실개천이 다소 양호하였고, 총 질소(T-N)는 실개천 2.621 mg/L, 강북취수장 2.168 mg/L 으로 실개천이 다소 높은 수준을 보였으나 평상시 유량이 작은 소하천이 강북취수장 원수 수질에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단되었다. 하지만 여름철 집중강우 시 오염물질이 일시에 유입될 경우, 소하천의 수질이 강북취수장 원수 수질에 영향을 줄 수 있는 것으로 예측되었다. 수질조사 지점은 그림1과 같다.

그림 1. 수질조사 지점

강우량 46.0 mm일 경우 하류지점의 유량은(09:00) 0.111 ㎥/s로 나타났으며 강우 후 시간이 경과할수록 유량이 감소하는 형태를 보였다. 표 1에서는 강우 시 유입지점의 수질과 하류의 시간대별 수질현황을 나타냈다. 유기물질(BOD, COD, TOC) 조사결과, 유입 A가 유입 B보다 양호한 수준을 보였고, 영양염류(T-N, T-P) 항목도 유입 A가 유입 B보다 양호한 수준을 나타냈다. 또한 총대장균군 및 분원성대장균군도 유입A가 유입B 보다 양호한 수준을 보였다. 하류지점의 시간대 별 수질을 육안관찰한 결과 초기에는 흙탕물 수준으로 뿌옇게 보였고 약 2시간 경과 후에는 맑은 계곡 수 수준으로 보였으며 유기물질, 영양염류, 총대장균군, 분원성대장균군의 시간대별 조사결과 시간이 경과하면서 오염도가 낮아져 수질이 좋아지는 추세를 나타냈다.

표 1. 강우 시 실개천 수질현황

수질검사 항목 채수지점	BOD (mg/L)	COD (mg/L)	SS (mg/L)	T-N (mg/L)	NH3-N (mg/L)	T-P (mg/L)	TOC (mg/L)	총대장균군 (군수/100mL)	분원성대장균군 (군수/100mL)
유입 A	3.9	4.8	9.6	2.390	0.121	0.249	4.42	71,000	5,000
유입 B	6.1	11.8	22.8	4.405	0.181	0.487	6.12	58,000	5,900
하류 (09:00)	3.5	6.2	29.6	3.243	0.132	0.152	3.27	55,000	7,300
하류 (09:30)	3.2	4.8	12.8	3.521	0.082	0.111	2.98	5,900	4,300
하류 (10:00)	3.1	4.3	2.4	3.677	0.115	0.095	2.40	6,600	3,800
하류 (10:30)	2.8	4.0	0.4	3.307	0.045	0.067	2.07	3,400	2,500
하류 (11:00)	2.6	3.7	0.2	3.771	0.040	0.047	2.02	6,800	2,100

※ 2015 한국환경분석학회 추계학술대회에 발표된 내용입니다.

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소화가스에서 산화환원 전위값 제어를 통한 황화수소 제거

신풍식 · 장신요 · 이종규 · 박한수* · 이동신* · 최영준

하수처리장의 소화가스는 메탄, 이산화탄소, 황화수소가스 등으로 구성되어 있다. 이 중 메탄은 분리하여 연료가스로 사용되고 있다. 일반적으로 소화가스 중 황화수소는 1,000 ~ 2,000 ppm 존재하며, 10,000 ppm까지도 존재한다고 한다. 메탄가스 중에 황화수소가 다량 존재하면 가스의 경제적 가치 저하 및 부식을 초래하기 때문에 황화수소를 제거해야 한다. 황화수소 제거방법은 흡착 및 막분리, 철염(염화철) 주입 등이 있으나 비용이 매우 많이 들기 때문에 소화조 내 미생물 활동을 제어하여 황화수소를 제거하는 방법이 시도되고 있다.

서울 A 물재생센터에서 운영 중인 소화조 내 황화수소 농도가 평소 680 ppm에서 2,800 ppm 증가하여 메탄가스 판매에 어려움이 있어 연구를 실시하였다. 소화조 내 소화가스 및 황화수소가스 생산은 우점 미생물에 따라 발생량을 달리 한다는 점에 착안하였다. 미생물의 활동은 공기 여부에 따라 미생물 우점종이 다른데, 이때 사용되는 지표는 산화환원전위(ORP : Oxidation reduction potential)이다(표 1. 참조). 소화가스의 주성분인 메탄생성의 최적 ORP값은 –230 이하, 황화수소생성 방지범위는 -270 ~ -320이다.

물재생센터 소화조의 산화환원전위를 측정한 결과, ORP값이 -372 ~ -326으로 매우 낮고, 황화수소가스 농도가 3,700 ~ 2,800 ppm으로 높게 나타나 황화수소 생성방지 ORP값으로 맞추기 위하여 소화조 투입구를 밀폐형에서 개방형으로 개량하여, 소화조 내의 산소, 공기주입 등으로 ORP값을 높인 결과, 황화수소가스 농도가 38% 감소하였고, 소화가스 판매량이 약 8,000 m3/일에서 약 24,000 m3/일로 증가 하는 것을 확인할 수 있었다.

표 1. 산화환원전위와 미생물의 최적 활동 범위

Biochemical activity	Approximate ORP range*
Carbon oxidation (carbonaceous biochemical oxygen demand stabilization)	+50 to +200
Polyphosphate accumulation	+50 to +250
Nitrification	+150 to +350
Denitrification	-50 to +50
Polyphosphate release	-40 to -175
Acid formation	-40 to -200
Sulfide formation	-50 to -250
Methane formation	-200 to -400

* Using silver/silver chloride reference.

* 서울특별시 중랑물재생센터

※ 2015 한국환경분석학회 추계학술대회에 발표된 내용입니다.

내용	고도정수처리 도입에 따른 서울시 수돗물에서 소독부산물 분포 특성 이현주 · 이향연 · 기효석 · 황오주 · 김복순 · 정득모 시민들의 수돗물 품질에 대한 기대가 높아지면서 서울시는 보다 좋은 품질의 수돗물을 공급하기 위해 오존 산화공정과 활성탄 흡착공정이 추가된 고도정수처리 시설을 도입하였다. 2010년 12월 영등포정수센터를 시작으로 광암정수센터는 2013년 1월, 암사・구의・강북정수센터는 2014년 12월, 뚝도정수센터는 2015년 7월에 고도정수처리 공정이 도입되었다. 본 연구에서는 서울시 6개 정수센터에서 생산된 정수에 대해 고도정수처리 도입 전후의 소독부산물의 분포 변화를 알아보았다. 2014년부터 2015년 현재까지 할로아세트산, 디클로로아세트산, 디브로모아세트산, 트리클로로아세트산, 브로모클로로아세트산, 디클로로아세토니트릴, 트리클로로아세토니트릴, 디브로모아세토니트릴, 클로랄하이드레이트, 포름알데히드, 아세트알데히드로 총 11개 항목에 대해 매월 분석하였다. 고도정수처리 도입 전 서울시 수돗물에서 할로아세트산은 평균 0.010 mg/L, 디클로로아세토니트릴은 평균 0.0016 mg/L로 수질기준(할로아세트산 0.10 mg/L, 디클로로아세토니트릴 0.090 mg/L)보다 낮았지만, 고도정수처리를 도입 후에 할로아세트산은 평균 0.002 mg/L 으로 감소하였고, 디클로로아세트니트릴은 불검출로 나타나, 고도정수 도입 후 시민들에게 더 좋은 품질의 수돗물을 공급하게 된 것으로 나타났다. 정수센터별 할로아세트산과 디클로로아세토니트릴의 농도변화는 그림1, 그림2와 같다. 그림 1. 6개 정수센터별 할로아세트산 농도 변화 (K-광암, B-강북, A-암사, G-구의, T-뚝도, Y-영등포) ) 그림 2. 6개 정수센터별 디클로로아세토니트릴 농도 변화 (K-광암, B-강북, A-암사, G-구의, T-뚝도, Y-영등포) ※ 2015 한국환경분석학회 추계학술대회에 발표된 내용입니다.