공공폐수처리시설 설계지침

산화구공정은 탄소성 유기물제거와 질산화-탈질에 적용하기 수월한 공정 중의 하나로서 기계식 저속수평포기기를 사용한다. 수평포기기 중 주로 사용하는 것은 브러쉬형과 블레이드형을 사용하며 자세한 것은「4.4.2.4 포기조」포기장치편을 참조한다. 질산화-탈질을 실행하기 위하여 용존산소는 포기기가 설치된 곳에서 최대가 되어 호기성지역을 형성시키고, 반응조 혼합액이 원형의 수로를 순환하면서 미생물에 의하여 용존산소가 점차로 고갈되어 무산소 지역을 형성하게 된다. 따라서 무산소지역은 포기기 위쪽에서 형성되지만, 유입수의 성상에 따라 산소의 흡수 및 전달율이 다르기 때문에 무산소지역의 위치와 크기는 변화한다. 또한, 계절적으로 변화하는 산소 요구량을 충족시키기 위하여 적절한 위어 또는 두 개의 포기기를 설치하는 것과 같이 운전상의 충분한 유연성을 유지하여야 한다. 유류를 함유한 폐수의 처리에 있어서는 우선 유류성분의 양과 성질에 대해서 사전에 충분히 검토하지 않으면 안된다. 유류성분이 유적으로서 부유하는 경우, 유층으로써 존재하는 경우 및 유화상으로 존재하는 경우 등이 있고 각각의 경우에 따라 제거방법도 크게 다르다. 동시에 다량의 부유물, 고농도 BOD, 페놀 및 독성물질을 함유한 경우도 있기 때문에 종합적인 폐수처리계획 중에서 적당한 방법을 선택하지 않으면 안된다. 게다가 유류성분을 제거한 후, 경우에 따라서는 침전물 및 스컴 등의 물질이 발생할 수 있으므로 탈수시설이나 소각시설을 고려하는 등 후속처리에 대해서도 충분히 검토하지 않으면 안된다. 휘발성의 유류는 위험하므로 신속하게 회수분리하지 않으면 안되며 공공폐수처리시설 관로시설로 유입되어서는 안된다. 휘발성유류가 관로로 유입되면 기화되어 공기와 혼합되면 폭발의 원인이 된다. 이로 인해 관이 파괴되거나 맨홀이 날아가기도 한다. 또한 유막이 폐수표면에 형성되면 화재의 원인이 될 수 있다. 침사지에서 유막에 의해 화재가 발생할 수도 있다. 표면유막은 내부의 물과 공기와의 접촉을 저해하여 혐기성상태를 유발, 생물호흡에 지장을 초래할 수 있다. 지금까지 시행되어 온 폐수배출시설의 오염물질에 대한 농도규제는 단위시간당 배출되는 오염물질의 총량규제 개념이 아닌 단순히 배출되는 폐수의 농도를 규제함으로써 방류수역의 수질오염이 심화되었다. 다행히 자정능력이 우수한 방류수역의 경우 큰 문제가 되지 않으나, 자정능력이 크지 않은 방류수역의 경우 각 사업장(배출업소)에서 배출되는 폐수 및 오수의 수질이 배출허용기준에 적합하더라도 오염물질의 총량면에서 자정능력을 깨뜨리게 되면 수질오염이 점차 가속화되어 환경기준을 유지하기 곤란한 경우에 처하게 된다. 따라서 국가 및 지방단체는 수질오염이 심화되어 환경기준의 유지가 곤란하거나 수질보전상 필요하다고 인정되는 지역 내 각 사업장에서 배출되는 오염물질을 공동으로 처리하여 공공수역에 배출하기 위하여 공공폐수처리시설을 설치하며, 공공폐수처리시설의 건설비 및 소요재원은 국고를 선투자하고 관련기업체는 자체방지시설을 운영 중인 점을 감안하여 시설비 부담을 면제하였으며 신설 및 증설업체는 폐수량 및 오염부하량에 따라 시설비를 부담토록 하고 있다. 기본적으로는 공공폐수처리시설 계획 수립 시에는 경제성 분석을 하게 되며 그 결과가 건설비 및 소요재원의 기초자료가 되기도 한다. 최근 공공폐수처리시설의 최종 처리수의 일부는 처리장내에서 재이용되고 있으며, 앞으로는 의무적으로 재이용율을 증가시켜야 하므로 재이용 범위가 점차 확대 되어질 전망이다. 산업이 발달되고, 환경오염이 심화되면서 이용가능한 수자원의 절대량이 점점 부족하게 되고, 수자원이 부족한 지역에서는 처리수의 재이용을 통해 용수부족을 해소하고 있다. 우리나라의 경우 처리수의 재이용기술이 아직 초보단계에 머물러 있지만 장래 다양한 용도로 처리수를 재이용하게 될 전망이다. 특히 시설가동시 다량의 물이 필요한 공공폐수처리시설내에서 적극 활용되어 갈수기에 단수 혹은 급수제한시 재이용수를 유효하게 활용할 수 있다. 또한 농공단지의 경우 고르지 못한 수원분포 및 가뭄으로 인한 농업용수의 부족현상을 재이용수를 관개용 수로 사용함으로써 극복할 수 있다. 공공폐수처리시설의 재이용시 요구되는 수질은 사용용도에 따라 다르며, 요구되는 수질에 따라 간이처리에서 부터 3차처리까지 다양한 처리방법이 채택되어진다. 공공폐수처리시설의 계획시 처리시설의 배치, 구조 및 기능은 계획목표년도에 상응하는 것만으로 고려하는 것은 바람직하지 못하다. 일반적으로 처리시설로 유입되는 폐수의 유량 및 수질은 계획유량 및 수질보다 상당히 낮은 기간이 오래 지속된다. 따라서 처리시설의 계획은 선행투자를 가능한 한 억제하여 건설비를 유용하게 사용하고 단기에 시설의 운전이 가능하도록 하며, 운전개시 후에도 시설의 능력과 유량과의 균형이 유지되도록 해야 한다. 처리시설의 시설계획은 관로 또는 펌프장과 달리 단계시공을 할 필요가 있다. 특히 유량이 적고 수질도 계획 수치와 매우 상이한 제1단계 계획은 시설의 운전개시 후 시설의 능력이 충분히 발휘될 수 있는 규모로 한다. 슬러지처리시설의 경우 운전개시 초기에는 슬러지농축조의 체류시간이 비정상적으로 매우 길게 되며, 부패에 의한 슬러지의 부상현상이 발생하여 농축효율이 떨어지는 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서 초기의 슬러지처리시설의 건설규모를 작게 하는 편이 유리할 경우가 많다. 그러나 전체적으로 보아 슬러지처리시설의 건설 및 유지관리 단가를 높이게 되는 문제점을 내포하고 있다. 계획유입수질 산정방법은 각각의 오염물질항목에 대하여 계획 공장폐수, 공장오수, 생활오수오염 부하량과 경우에 따라 처리시설 내 순환수 등 재이용수 및 농축조와 소화조상등수, 탈수여액 등의 반송수에 의한 오염부하량의 합을 이들 각각의 계획유입수량과 지하수량의 합으로 나누어 계획유입수질을 산정한다. 단, 공장폐수의 계획수질은 사업장의 방지시설 배출수의 수질로 하며, 환경부장관이 고시하는 특정 배출허용기준을 기준으로 한다. 공공폐수처리시설 배수구역 안에 위치한 각 사업장의 폐수배출시설에 대한 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P에 대한 배출허용기준은 공공폐수처리시설 설치사업 시행자의 요청에 의하여 공공폐수처리시설 설계기준농도 이내에서 환경부장관이 별도로 지정하여 고시할 수 있으며, 기타 오염물질은 일반적으로 적용되는 페놀류 등 오염물질 배출허용기준에 적합하게 자체 처리한 후 배출하여 공공폐수처리시설로 유입하게 된다. 일반적으로 지하수의 수질은 배출되는 폐수 및 오수의 수질에 비하여 월등히 낮다. 따라서 지하수에 의한 오염부하량은 통상 무시한다. 계획공장폐수량은 계획일평균폐수량, 계획일최대폐수량 및 계획시간최대폐수량이 있다. 그러나 적용하는 폐수발생량원단위가 일평균공장폐수량을 기준으로 산정된 경우, 계획일평균공장폐수량을 우선 산정한 후 첨두율을 고려하여 계획일최대 및 시간최대공장폐수량을 산정하고, 일최대공장폐수량을 기준으로 산정된 경우 계획일최대공장폐수량을 산정한 후 첨두율을 고려하여 계획일평균 및 시간최 대공장폐수량을 산정한다. 공장원폐수의 경우 하루 중 조업 기간 동안에는 비교적 일정한 폐수발생 패턴을 보이나, 1년 중 공휴일 및 명절 등에는 폐수발생량이 대폭 감소하거나 거의 발생하지 않으며, 농공단지와 같이 주요 공단 구성업종이 계절상품을 생산하는 업체로 이루어진 경우 계절적 변화가 매우 심할 수 있다. 또한 공장원폐수발생량의 변화가 심하더라도 방지시설이 운영되는 사업장의 경우 자체 유량조정조에서 배출유량이 거의 일정하게 유지될 수 있으며 공공폐수처리시설로 유입되는 공장폐수의 유량은 거의 일정하다. 그러나 방지시설이 없거나 운영되지 않는 배출업소의 경우 공장원폐수에 의한 유량변동의 영향을 그대로 공공폐수처리시설에서 받아들일 수밖에 없다.