년도

2002

분야

산학연협력연구

연구과제명

전자선조사에 의한 대전시 하수종말처리장 유출수의 대장균제거에 관한 연구

첨부파일

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책임자/기관

강 호/충남대학교

연구기간

2002년 4월 1일 ～ 2003년 2월 28일(11개월)

참여 연구원수

4 명

연구사업비

15,000만원

연구목적

현재까지 하수종말처리장 방류수 수질기준에서는 대장균군을 규제하지 않았으나 국민의 보건향상 및 생태계보호차원에서 방류수 수질기준에 대장균군이 신설되어 2003년부터 시행됨에 따라 각 지자체에서는 소독공정을 설치계획중에 있다. 2001년 12월 기준으로 가동중인 국내 183개소 하수처리장 중 소독시설이 설치?가동중인 처리장은 자외선소독을 실시하고 있는 4개소에 불과하고 염소소독 설비를 갖추고 있는 중랑처리장등 18개소는 가동이 중단된 상태이며, 160여개소에서는 소독공정 도입에 부심하고 있다. 소독방법은 처리장의 시설규모, 방류수역의 특성, 하수처리과정에서의 대장균군 제거효율등을 감안하여 결정되어야 하나, 현재까지 소독공정은 염소소독, 자외선소독, 오존살균등에 국한되어 있는 실정이다. 그러나 염소소독의 경우는 소독부산물인 트리할로메탄(THM)의 위해성과 수생생물에 대한 영향으로 반드시 탈염소설비등의 대책을 강구해야 하며, 자외선소독의 경우는 대규모 처리장에 설치시 램프의 주기적인 교체가 필요하고 처리수내 탁도나 색도등이 존재할 경우 소독효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 2차오염물의 발생이 없고, 유량변동에 쉽게 대처할 수 있으며, 운전유지비가 저렴한 효율적인 살균공정의 개발이 매우 절실한 시점이다. 이에 본 연구에서는 하수처리장 처리수에 전자선을 조사하여 물의 방사분해를 유도하고 이를 통해 생성된 각종 라디컬들의 강력한 산화?환원작용에 의해 처리하수내 대장균군 등 미생물이 제거되는 원리를 이용한 새로운 살균공정을 개발하고자 하였다.

주요내용

본 연구는 대전시 하수종말처리장 유출수를 대상으로 전자가속기 운전조건에 따른 대장균의 제거효율을 평가하고 잔존 유기물 제거등 수질개선효과를 고찰하여 처리하수내 대장균군 제거를 위한 전자선조사 공정을 제시하고자 하였다.
제1저류조-전자선조사반응기 및 전자가속기와부대설비-제2저류조로 구성된 50톤/일 규모의 처리공정을 구성하고, 대전시 하수종말처리장 처리수를 대상으로 0.2kGy～1.0kGy범위에서 조사선량을 변화시키면서 선량에 따른 대장균군 및 일반세균의 사멸율을 평가하였다. 또한 전자선조사 전후의 방류수 수질기준상의 BOD, COD, SS, TN, TP와 양이온과 음이온의 농도변화를 비교평가하여 전자선조사가 미생물의 살균 뿐 아니라 하수처리장 처리수내 잔존 오염물질에 미치는 영향도 함께 고찰하였다. 또한 실험결과를 토대로 대장균군의 살균처리에 적합한 전자선 조사 반응기를 설계하고 시간당 유출수 처리량을 기준으로 전자선 살균공정의 경제성을 평가하여 상용화가능성을 고찰하였다.

연구결과 활용

전자선조사를 통한 하수종말처리장 방류수내 대장균군을 살균하는 본 기술은 기존 염소소독시 문제시되던 트리할로메탄등 소독부산물의 생성 없이 대장균을 살균할 수 있는 청정기술로서 소독부산물에 의한 수계내 독성영향이 없으므로 방류 수역의 건강한 생태계 유지에 기여할 수 있으며, 소량의 원자력을 이용한 대장균군 살균공정의 효율검증을 통해 그동안 등한시 되어왔던 원자력의 평화적인 이용이라는 측면에서도 의미하는 바가 크다. 뿐만 아니라, 대장균군 살균를 통한 처리하수의 위생성확보로 막대한 양의 처리하수를 농업 및 공업용수로 재사용할 수 있는 기반을 마련함과 동시에 처리하수내 존재하는 미량 유기물을 감소시키므로 하수종말처리장 운전시 안정된 수질 확보에도 기여할 수 있으며 아울러 가뭄시 막대한 양의 하수처리수를 농공업용수로 공급하기 위한 비상급수시스템을 구축할 수 있는 핵심기술로 활용이 가능하다. 또한 본 연구에서는 대전시 하수종말처리장의 처리수를 대상으로 장기간 연속실험을 통해 신빙성 있는 결과를 도출하였고, 그 결과를 토대로 현재 환경관리공단에 환경신기술검증을 위한 준비중에 있으며, 향후 본 공정이 신기술로 지정될 경우 대전시는 물론 하수처리장 소독시설 설치에 부심하고 있는 국내 160여개 하수처리장의 소독공정 선정에 있어 각광을 받을 것으로 사료된다.