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[기계설비 이해하기] ⑥ 오수정화·물재이용설비

작성자 서병택 작성일 2020-06-25
조회수 305회 댓글 0

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[기계설비 이해하기] ⑥ 오수정화·물재이용설비
   장정흡 기자
| 승인 2020.06.15 06:00
방류  수질 기준 규제 ‘깐깐’···개인하수처리시설 역할 중요

오수정화·물재이용설비.

오수라는 것은 일반적으로 더러워진 물을 말한다. 하수도법에서는 오수를 사람의 생활이나 경제활동으로 인해 액체성 또는 고체성의 물질이 섞이어 오염된 물을 말하는 것으로, 사람의 일상생활과 관련해 수세식 화장실·목욕탕·주방 등에서 배출되는 것이다.

좁은 의미의 오수(수세식 화장실에서 배출되는 분뇨를 포함한 오수)와 잡배수를 합해 오수라고 정의하고 있다.

결국 오수는 물과 불순물로 이뤄진 것을 말한다. 최근 수역(하천, 바다, 기타의 공유수면)에 방류하는 물에 의한 수질오염이 문제가 되기에 불순물이라고 하는 것보다는 오염물질이라고 하는 용어를 사용하고 있다.

우리가 일상생활 속에서 배출하는 오수를 하천에 방류하면, 그 하천의 수질은 나빠진다. 그러나 그 물이 어느 정도의 거리를 흘러가는 도중에 하천의 수질은 다시 좋게 된다.

이것은 하천이 자연적으로 오수를 정화하는 힘을 갖고 있기 때문이며, 이 현상을 하천의 자연정화 작용이라고 한다. 수질오염 현상은 하천에 방류되는 하수량이 물의 자정능력을 상회하는 경우에 발생한다.

◇ 오수정화설비
 하수처리의 목적은 하천 등의 수질을 양호하게 유지하기 위해 오염된 물을 깨끗이 정화·처리해서 방류시키는 것이다.
하수처리 설비의 본래 목적은 위생 상의 예방이지만 최근에는 수질오염 방지와 함께 수자원의 확보, 환경 및 경관의 보전이나 재활용에 이르고 있다. 그러므로 항상 안전화와 안정화, 그리고 오염물질의 양을 경감한다는 것을 목적으로 해 구성하고 운영해야 한다.
오수처리는 공공 하수관로가 있는 경우에는 각 건물에서의 오수를 하수관로에 배출해 공공하수처리시설에서 처리한 후 배출하면, 처리수준을 높일 수 있기 때문에 각 건물별로 처리하지 않고 공공하수처리시설을 이용한다.
그러나 우리나라는 아직도 낮은 하수도 보급률과 높은 정화조의 보급률로 인해 생활계 오수에 의한 수질악화가 심해지고 있는 실정이기 때문에 공공하수처리시설의 신설이나 기존 시설의 용량증대가 요망되고 있다.
따라서 수역의 수질오염을 줄이기 위한 방법의 하나로 공공하수처리시설이 설치되지 않은 지역에는 각 건물별로 오수발생량이 2㎥/일을 초과하는 건축물에는 오수처리시설을 설치해야 하고, 오수발생량이 2㎥/일 이하로 배출하는 건축물 또는 수세식 변기를 설치하는 건축물에는 오수정화조를 설치해야 하며, 이 두 가지 시설을 개인하수처리시설로 규정하고 있다.
개인하수처리시설로부터 방류되는 방류수의 수질 기준은 보다 엄격히 규제하고 있다.

오수발생량 2㎥/일 초과 건축물에 처리시설 설치해야
 생물학적처리방법 근거 다양한 처리방식으로 운영 중

개인하수처리시설은 수세식 화장실의 분뇨 및 잡배수, 욕실, 주방 등에서 발생하는 하수를 처리하는 시설을 말하며, 이들 시설의 목적은 하수 중의 여러 가지 물질을 제거하는 것으로 제거할 물질에는 하수 중의 고형물질로 존재하는 것과 수중에 녹아있는 용해성 물질 등이 있다.

처리방법으로는 고형물질 중 비중이 큰 것은 침전시켜 제거하고 비중이 가벼운 것은 부상시켜 제거한다. 용해성 물질은 고형물질 처리로 제거할 수 없기 때문에 미생물을 이용하는 방법을 취하고 있는데 전자를 물리학적 방법이라 하고 후자를 생물학적 방법이라고 부르고 있다.

생물화학적 처리를 주로 담당하는 미생물에는 산소가 존재하는 곳에서 생육하는 호기성 생물과 산소가 존재하지 않는 곳에서 생육하는 혐기성 생물이 있지만, 오수정화시설에 의한 오수처리의 공정에서는 호기성 생물에 의한 정화가 주가 되며, 침전오니에 포함된 부패하기 쉬운 유기물을 분해하는 데에는 혐기성생물이 주가 된다.

오수처리의 처리단계로서는 침전을 주로 한 물리적인 처리를 1차 처리라고 하며, 침전으로 제거할 수 없는 오염물질을 생물처리에 의해 제거하는 공정을 2차 처리라고 한다. 그리고 2차 처리에서 제거되지 않은 것을 처리하는 것을 3차 처리라고 한다.

개인하수처리시설은 생물학적 처리방법에 근거해 다양한 처리방식이 이미 설치 운영 중에 있으며, 각각의 공법마다 관리요령을 모두 제시하기는 곤란하므로 과거 관련법에 정해진 처리방식을 위주로 하고 최근 설치된 공법들을 선정해 작성했다.

오수처리시설의 주 처리공정은 폭기조(반응조)로 주로 생물학적처리공정을 이용하고 있고, 각 처리공법의 명칭은 주 처리공정의 방법에 따라 분류되며 활성슬러지법, 회분식활성슬러지(SBR)법, 침지식막분리(MBR)법, 접촉산화법, 현수미생물법 등과 같은 공법 차이에 따라 구조와 형태가 각각 다르다.

정화조의 슬러지는 연 1회 이상 내부청소를 해야 하며, 오수처리시설은 침전 찌꺼기와 부유물질 제거 등 내부청소를 해야 하며, 청소과정에서 발생되는 찌꺼기는 탈수해 처리하거나 분뇨수집·운반업자에게 위탁해 처리해야 한다.

◇ 물 재이용설비
 물의 재이용이란 빗물(우수), 오수, 하수처리수, 폐수처리수 및 발전소 온배수를 물 재이용시설을 이용해 처리하고, 그 처리된 물을 생활, 공업, 농업, 조경, 하천 유지 등의 용도로 이용하는 것을 말한다. 또 물 재이용시설이란 빗물이용시설, 중수도, 하·폐수처리수 재이용시설과 온배수 재이용시설을 말한다.

건축물 내에서 물과 관련해 자원 및 에너지 절약과 환경보존을 고려하면, 물 사용량이 많은 건축물에서는 자원의 유효한 이용과 다단계 활용측면에서 배수의 재이용인 중수도 설비의 설치와 빗물 이용시설이 확대돼야 한다.

중수도란 개별 시설물이나 개발사업 등으로 조성되는 지역에서 발생하는 오수를 공공하수도로 배출하지 않고 재이용할 수 있도록 개별적 또는 지역적으로 처리하는 시설을 말한다.

물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 제9조에서는 물을 효율적으로 이용하기 위해 일정 규모 이상의 건축물에는 단독 또는 공동으로 물 사용량의 10% 이상을 재이용할 수 있는 중수도를 설치·운영해야 함(단, 물 사용량의 10% 이상을 하·폐수처리수 재처리수로 공급받거나 빗물을 이용하는 자의 경우에는 그러하지 아니하다)을 규정하고 있다.

중수도의 원수로는 세면기 배수, 탕비기 배수, 샤워 및 욕조 배수, 세탁배수, 냉각탑 블로어 수, 주방배수, 오수 등이 고려될 수 있다. 일반적으로 세면기 배수, 탕비기 배수는 수질이 양호하지만, 필요한 중수를 확보하기가 어려운 경우가 많다.

그러나 주방배수나 오수 등은 양적인 문제는 없지만 오염물질을 많이 포함하고 있기 때문에 수처리 조작이 복잡하고 건설비나 설치 공간이 많이 증가하게 된다.

냉각탑 블로어 수는 질적이나 양적으로 안정화돼 있지만, 냉방기간 중에만 얻어지게 되는 수원이다. 이와 같은 특성을 충분히 고려해 원수와 중수의 수량 밸런스를 고려, 그 건물에 적합한 원수를 선정해야 한다. 원수의 선택 시 오염도가 비교적 작고 깨끗한 배수를 회수해 이용하는 것이 좋지만 수량이 안정화되고 풍부한 원수를 선택할 필요가 있다.

물 수요 많은 건축물, 중수도·빗물 이용시설 확대 필요
 변기·수전 등 인체 접촉 우려땐 중수도 공급해선 안돼

◇ 중수의 용도와 수질
 중수도는 보건위생상, 이용상 지장이 없는 용도에 사용해야 한다. 중수도의 용도로서는 수세식 화장실의 세정수, 잔디밭의 살수용수, 공장 등에서 사용하는 세정수, 세차용수, 냉각용의 보급수 등 각종 용도를 생각할 수 있지만, 가장 많이 이용하는 경우는 수세식 화장실의 세정수를 들 수 있다.

중수를 잡용수로 사용하는 경우 가장 문제가 되는 것은 원수에 포함돼 있는 병원성 세균, 바이러스와 인체의 접촉, 그리고 이들에 의한 감염 문제다.

따라서 중수는 인체와 접촉할 위험이 적은 변기 세척수로 한정해 이용하는 것이 좋으며, 이 경우 손 세척용 수전이 부착된 변기의 수전이나 비데와 같이 인체와 접촉하거나 접촉할 가능성이 있는 기구에 중수도를 공급해서는 안 된다.

중수의 처리과정을 결정할 때는 건물의 규모나 이용형태 등을 충분히 고려해 유량 조정조나 생물 처리조 등 단위 처리 조작의 용량을 적절히 결정, 가동률이 높고 효율이 좋은 시스템을 구축하는 것이 중요하다.

중수공급배관 중수도를 공급하기 위한 급수관에 사용하는 배관재료는 음용수 배관재료와 동일하게 내식성배관재료를 사용하는 것을 원칙으로 해야 한다.

◇ 중수용 저수조와 펌프
 중수도는 사용한 물을 다시 처리해 사용하는 것이기 때문에 원수의 공급 시간과 중수의 이용시간대가 다를 수 있다. 따라서 중수용 저수조의 용량 결정도 중요하다. 저수조의 용량을 작게 하면 초기투자에 따른 설비부담은 작아지지만, 중수 이용률이 작아질 수 있는 단점이 있다.

그러나 용량을 크게 할수록 처리수가 유입하는 횟수가 작아지게 되는 단점이 있다. 사용수량에 따른 중수 처리수의 공급이 되지 않는 경우를 고려해 수돗물을 공급하는 방식의 설계를 하는 경우 역류에 의한 오염이 발생하지 않도록 토수구 공간, 역류방지기구의 설치 등의 조치를 취해야 한다. 중수용 공급펌프의 용량 결정 시 음용수용 펌프와 동일하게 결정한다.

일반적으로 이용하는 고가수조식으로 하는 경우의 예를 들어 보면 고가수조의 용량과 양수펌프의 양수량과는 밀접한 관계가 있으며, 양수펌프의 양수량을 크게 하면 고가수조의 용량을 작게 하는 것이 가능하다.

빗물이용시설이란 건축물의 지붕면 등에 내린 빗물을 모아 이용할 수 있도록 처리하는 시설을 말한다.

빗물 이용시설에는 지붕에 떨어지는 빗물을 모을 수 있는 집수시설, 처음 내린 빗물을 배제할 수 있는 장치나 빗물에 섞여 있는 이물질을 제거할 수 있는 여과장치, 처리시설에서 처리한 빗물을 일정 기간 저장할 수 있는 요건을 갖춘 빗물저류조, 처리한 빗물을 화장실 등 사용장소로 운반할 수 있는 펌프·송수관·배수관 등 송수시설 및 배수시설이 있다.

물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 제8조제2항에 따른 빗물이용시설의 관리기준은 다음과 같다.

△음용 등 다른 용도에 사용되지 아니하도록 배관의 색을 다르게 하는 등 빗물이용시설임을 분명히 표시할 것 △연 2회 이상 주기적으로 제1항 각 호의 시설에 대한 위생·안전 상태를 점검하고 이물질을 제거하는 등 청소를 할 것 △빗물사용량, 누수 및 정상가동 점검결과 청소일시 등에 관한 자료를 기록하고 3년간 보존할 것 등이다.

용인송담대 서병택 교수
 정리 = 장정흡 기자

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