폐수 처리 시설
산업폐수는 산업 생산 과정에서 발생하는 폐수, 하수, 폐액을 말하며, 산업 생산 원료, 중간 제품, 물과 함께 유실된 제품뿐만 아니라 생산 과정에서 발생하는 오염 물질을 포함합니다. 산업의 급속한 발전과 함께 폐수의 종류와 양이 급격히 증가하고 있으며, 수질 오염은 점점 더 광범위하고 심각해져 인류의 건강과 안전을 위협하고 있습니다. 환경 보호를 위해 산업폐수 처리는 도시 하수 처리보다 훨씬 더 중요합니다.
산업폐수(산업폐수)는 생산폐수, 생산하수, 냉각수 등을 포함하며, 산업 생산 과정에서 발생하는 폐수 및 폐액을 의미합니다. 산업폐수에는 산업 생산 과정에서 발생하는 원료, 중간 생성물, 부산물, 오염물질 등이 물과 함께 유출됩니다. 산업폐수는 종류가 다양하고 구성 성분이 복잡합니다. 예를 들어, 전해염 산업폐수에는 수은이, 중금속 제련 산업폐수에는 납, 카드뮴 등의 금속이, 도금 산업폐수에는 시안화물, 크롬 등의 중금속이, 석유 정제 산업폐수에는 페놀이, 농약 제조 산업폐수에는 각종 농약 등이 함유되어 있습니다. 산업폐수는 다양한 독성 물질을 함유하고 있어 환경 오염을 유발하고 인체 건강에 심각한 악영향을 미치므로, 폐수의 구성 및 오염물질 농도에 따라 적절한 정화 조치를 취한 후 방류하는 것이 중요합니다.
폐수 분류
폐수 분류에는 일반적으로 세 가지 방법이 있습니다.
첫 번째 분류는 산업 폐수에 포함된 주요 오염 물질의 화학적 특성에 따른 것입니다. 무기 폐수는 주로 무기 오염 물질을 포함하고, 유기 폐수는 주로 유기 오염 물질을 포함합니다. 예를 들어, 도금 폐수와 광물 처리 폐수는 무기 폐수이고, 식품 또는 석유 가공 폐수는 유기 폐수입니다.
두 번째는 산업 기업의 제품 및 처리 대상에 따라 분류되며, 야금 폐수, 제지 폐수, 코크스 가스 폐수, 금속 산세 폐수, 화학 비료 폐수, 섬유 인쇄 및 염색 폐수, 염료 폐수, 가죽 가공 폐수, 농약 폐수, 발전소 폐수 등이 있습니다.
세 번째 분류는 폐수에 포함된 주요 오염물질 성분에 따라 산성 폐수, 알칼리성 폐수, 시아노겐 폐수, 크롬 폐수, 카드뮴 폐수, 수은 폐수, 페놀 폐수, 알데히드 폐수, 기름 폐수, 황 폐수, 유기인 폐수 및 방사성 폐수로 구분됩니다.
첫 번째와 두 번째 분류 방법은 폐수에 포함된 오염 물질의 주요 구성 성분을 나타내지 않으며 폐수의 유해성도 보여주지 않습니다. 세 번째 분류 방법은 폐수의 주요 오염 물질 구성을 명확하게 제시하여 폐수의 유해성을 판단할 수 있도록 합니다.
또한, 폐수 처리의 어려움과 폐수의 유해성을 고려할 때, 폐수 내 주요 오염물질은 크게 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 첫째는 폐열로, 주로 냉각수에서 발생하며 냉각수는 재사용이 가능합니다. 둘째는 일반 오염물질로, 뚜렷한 독성이 없고 생분해가 용이한 물질들을 말하며, 생분해성 유기물, 생물영양소로 이용 가능한 화합물, 부유물질 등이 포함됩니다. 셋째는 독성 오염물질로, 독성을 함유하고 생분해가 어려운 물질들을 말하며, 중금속, 독성 화합물, 생분해가 어려운 유기 화합물 등이 포함됩니다.
실제로 한 산업체에서 여러 종류의 폐수를 배출할 수 있으며, 하나의 폐수라도 오염물질과 오염영향이 다를 수 있습니다. 예를 들어 염색 공장에서는 산성 폐수와 알칼리성 폐수를 모두 배출합니다. 섬유 인쇄 및 염색 폐수는 사용하는 직물과 염료의 종류에 따라 오염물질과 오염영향이 매우 다릅니다. 심지어 하나의 생산 시설에서 발생하는 폐수에도 여러 오염물질이 동시에 포함될 수 있습니다. 예를 들어 정유 공장의 증류, 분해, 코크스 제조, 적층 등의 설비에서 발생하는 유증기 응축수에는 페놀, 기름, 황화물 등이 함유되어 있습니다. 서로 다른 산업 기업이라 하더라도 제품, 원료, 가공 공정이 완전히 다르더라도 유사한 성질의 폐수를 배출할 수 있습니다. 예를 들어 정유 공장, 화학 공장, 코크스 가스 공장에서는 기름이나 페놀이 함유된 폐수를 배출할 수 있습니다.
폐수 위험
1. 산업 폐수는 수로, 강, 호수로 직접 흘러 들어가 지표수를 오염시킵니다. 독성이 비교적 높을 경우 수생 동식물의 죽음이나 멸종으로 이어질 수 있습니다.
2. 산업 폐수는 지하수로 스며들어 지하수를 오염시키고, 결과적으로 농작물을 오염시킬 수도 있습니다.
3. 주변 주민들이 오염된 지표수나 지하수를 생활용수로 사용할 경우, 건강이 위협받거나 심각한 경우 사망에 이를 수 있습니다.
4. 산업 폐수가 토양으로 침투하여 토양 오염을 유발합니다. 이는 식물과 토양 미생물의 성장에 영향을 미칩니다.
5. 일부 산업 폐수는 악취를 풍기고 대기 오염을 유발하기도 합니다.
6. 산업 폐수에 포함된 독성 및 유해 물질은 식물의 섭취 및 흡수를 통해 체내에 잔류하고, 먹이 사슬을 통해 인체에 도달하여 해를 끼칩니다.
산업폐수가 환경에 미치는 피해는 상당하며, 20세기 '8대 공공재해' 중 '미나마타 사건'과 '도야마 사건'은 모두 산업폐수 오염으로 인해 발생했습니다.
치료 원칙
산업 폐수의 효과적인 처리는 다음과 같은 원칙을 따라야 합니다.
(1) 가장 근본적인 것은 생산 공정을 개혁하고 생산 공정에서 독성 및 유해 폐수의 발생을 가능한 한 최대한 제거하는 것입니다. 독성 물질이나 제품을 무독성 물질이나 제품으로 대체하십시오.
(2) 독성 원료 및 독성 중간 제품 및 최종 제품의 생산 공정에서는 합리적인 기술 공정 및 장비를 채택하고 누출을 제거하고 손실을 최소화하기 위해 엄격한 운영 및 감독을 시행해야 합니다.
(3) 일부 중금속, 방사성 물질, 고농도 페놀, 시안화물 및 기타 폐수와 같이 독성이 강한 물질을 함유한 폐수는 다른 폐수와 분리하여 처리 및 유용한 물질의 회수를 용이하게 해야 합니다.
(4) 냉각 폐수와 같이 유량이 많고 오염이 적은 폐수는 도시 하수 및 하수처리장의 부하를 증가시키지 않도록 하수관으로 배출해서는 안 됩니다. 이러한 폐수는 처리장에서 적절히 처리한 후 재활용해야 합니다.
(5) 제지폐수, 설탕생산폐수, 식품가공폐수 등 도시하수와 구성 및 성질이 유사한 유기폐수는 도시하수계로 방류할 수 있다. 생물산화지, 하수탱크, 육상처리시설 등 현지 여건에 맞는 간단하고 실현 가능한 처리시설을 갖춘 대규모 하수처리장을 건설해야 한다. 소규모 하수처리장에 비해 대규모 하수처리장은 건설 및 운영비용을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 수량과 수질이 안정적이어서 양호한 운영 조건과 처리 효과를 유지하기 쉽다.
(6) 페놀과 시안화물을 함유한 폐수와 같이 생분해될 수 있는 일부 독성 폐수는 처리 시설에서 처리한 후 허용 배출 기준에 따라 도시 하수도로 배출될 수 있으며, 하수처리장에서 추가적인 생물산화 분해 처리를 할 수 있습니다.
(7) 생분해가 어려운 독성 오염물질을 함유한 폐수는 도시 하수도로 배출하거나 하수처리장으로 이송해서는 안 되며, 별도로 처리해야 한다.
산업폐수처리 발전 추세는 폐수와 오염물질을 유용한 자원으로 재활용하거나 폐쇄순환을 구현하는 방향으로 나아가고 있다.
치료 방법
고농도 난분해성 유기폐수 처리의 주요 방법으로는 화학적 산화, 추출, 흡착, 소각, 촉매 산화, 생화학적 방법 등이 있다. 생화학적 방법은 공정이 성숙되어 있고 장비가 간단하며 처리 용량이 크고 운영 비용이 저렴하여 폐수 처리에서 가장 널리 사용되는 방법이다.
폐수 처리 사업에서는 A/O법, A2/O법 또는 개선된 공정과 같은 전통적인 생화학적 공정이 주로 사용됩니다. 폐수 생화학적 공정 중 활성 슬러지 공정은 가장 널리 사용되는 유기 폐수 생물학적 처리 방법입니다. 활성 슬러지는 넓은 비표면적, 높은 활성 및 우수한 물질 전달 특성을 지닌 가장 효율적인 인공 생물학적 처리 방법입니다.
산업폐수 처리 방법:
1. 오존 산화물:
오존은 강력한 산화 능력으로 인해 정화 및 살균 효과가 있어 크산테이트 폐수 처리에 널리 사용되는 기술입니다. 오존 산화는 수용액에서 크산테이트를 제거하는 효과적인 방법입니다.
2. 흡착법:
흡착은 흡착제를 이용하여 물에서 오염물질을 분리하는 수처리 방법입니다. 흡착법은 원료 자원이 풍부하고 비용 대비 효과가 높아 널리 사용되고 있습니다. 일반적인 흡착제로는 활성탄, 제올라이트, 소성탄 등이 있습니다.
3. 촉매 산화법:
촉매 산화 기술은 촉매를 이용하여 폐수 내 오염물질과 산화제의 화학 반응 속도를 높여 오염물질을 제거하는 방법입니다. 촉매 산화 방법에는 광촉매 산화 방법, 전기촉매 산화 방법 등이 있습니다. 이 방법은 적용 범위가 넓고 탁월한 효과를 나타내며, 특히 처리하기 어려운 유기 산업 폐수 처리에 매우 효과적인 첨단 산화 기술입니다.
4. 응고 및 침전법:
응집 침전법은 응집제를 이용하여 하수를 심층 정화하는 일반적인 방법입니다. 이 방법은 물에 응집제와 응집 보조제를 첨가하여 침전이 어려운 콜로이드성 물질들을 불안정화시키고 서로 중합시켜 침전 및 제거하는 것을 목표로 합니다. 일반적으로 사용되는 응집제로는 철염, 제1철염, 알루미늄염, 중합체 등이 있습니다.
5. 생물학적 방법:
생물학적 방법은 일반적으로 크산테이트 폐수에 미생물을 첨가하고, 미생물의 생장에 적합한 영양 조건을 인위적으로 조절하며, 유기물의 분해 및 대사 원리를 이용하여 크산테이트 폐수를 처리하는 방식입니다. 생물학적 방법의 기술적 장점은 우수한 처리 효과, 2차 오염이 없거나 미미하며 비용이 저렴하다는 점입니다.
6. 미세 전기분해법:
미세전기분해법은 공간상의 전위차로 형성된 마이크로 배터리 시스템을 이용하여 전기분해 정화를 달성하는 방법입니다. 이 방법은 특히 분해가 어려운 유기 폐수 처리에 적합하며, 높은 효율, 넓은 작용 범위, 높은 COD 제거율, 그리고 폐수의 생화학적 개선 등의 특징을 가지고 있습니다.
폐수 처리의 목적은 폐수 속 오염 물질을 분리하거나 무해하고 안정적인 물질로 분해하여 하수를 정화하는 것입니다. 일반적으로 독성 물질과 세균의 감염을 예방하고, 다양한 용도의 요구 사항을 충족하며, 눈에 보이는 물질이나 특유의 냄새, 불쾌한 감각을 없애는 것이 목적입니다.
폐수 처리는 매우 복잡하며, 처리 방법 선택은 폐수의 수질 및 양, 방류 수역 또는 용수 사용 목적 등을 고려하여 결정해야 합니다. 또한, 폐수 처리 과정에서 발생하는 슬러지와 잔류물의 처리 및 활용, 2차 오염 발생 가능성, 응집제의 재활용 및 활용도 또한 고려해야 합니다.
폐수 처리 방법의 선택은 폐수 내 오염 물질의 특성, 구성, 상태 및 수질 요구 사항에 따라 달라집니다. 일반적인 폐수 처리 방법은 물리적 방법, 화학적 방법 및 생물학적 방법으로 크게 나눌 수 있습니다.
물리적 방법: 폐수 내 오염물질을 처리, 분리 및 회수하기 위해 물리적 작용을 이용하는 방법입니다. 예를 들어, 물 속의 상대 밀도가 1보다 큰 부유 입자는 침전법으로 제거하고 동시에 회수할 수 있습니다. 부유법(또는 공기부상법)은 유화액 방울이나 상대 밀도가 1에 가까운 부유 고형물을 제거할 수 있습니다. 여과법은 물 속의 부유 입자를 제거할 수 있습니다. 증발법은 폐수 내 비휘발성 용해성 물질을 농축하는 데 사용됩니다.
화학적 방법: 화학 반응 또는 물리화학적 작용을 이용하여 용해성 폐기물이나 콜로이드성 물질을 회수하는 방법입니다. 예를 들어, 중화법은 산성 또는 알칼리성 폐수를 중화하는 데 사용됩니다. 추출법은 용해성 폐기물을 용해도가 다른 두 상으로 "분산"시켜 페놀, 중금속 등을 회수하는 방법입니다. 산화환원법은 폐수에서 환원성 또는 산화성 오염물질을 제거하고 자연 수역의 병원성 세균을 사멸시키는 데 사용됩니다.
생물학적 방법: 미생물의 생화학적 작용을 이용하여 폐수 중 유기물을 처리하는 방법. 예를 들어, 생물학적 여과 및 활성 슬러지 공법은 가정 하수 또는 유기물 생산 폐수를 처리하여 유기물을 무기염으로 전환 및 분해함으로써 정화하는 데 사용된다.
위에서 언급한 방법들은 각각 적용 범위가 다르므로 서로 배우고 보완해야 하며, 단 하나의 방법만으로는 효과적인 관리가 어려운 경우가 많습니다. 특정 폐수 처리에 어떤 방법을 사용할지는 우선 폐수의 수질 및 양, 방류 기준, 폐수 재활용의 경제적 가치, 처리 방법의 특성 등을 고려하여 결정해야 합니다. 그런 다음 조사 및 연구, 과학적 실험을 통해 폐수 방류 지표, 지역 상황, 기술적 타당성 등을 종합적으로 검토하여 결정해야 합니다.
예방 및 통제 조치
산업 오염원 관리를 강화하여 다양한 환경 관리 시스템을 시행하고, 산업 기업의 환경 관리를 강화하며, 특히 대기업과 중소기업의 오염 관리에 중점을 두어야 합니다. 기업의 오염물질 배출에 대한 신고 및 등록 시스템, 부과금 제도, 허가 제도를 지속적으로 시행하고, 오염원 감시를 강화하며, 하수 배출구를 표준화하고, 산업 폐수 처리 시설의 운영을 정기적으로 점검하고, 노후화된 생산 설비, 공정 및 장비를 교체해야 합니다. 신규 프로젝트는 총 오염물질 배출 관리 요건에 따라 엄격하게 관리하고 승인해야 합니다.
하수처리 부담금 제도를 개선하고 산업폐수처리시설의 운영을 촉진한다. 하수처리 부담금 제도를 적절히 조정하고, 부담금 부과 원칙, 부과 방식 및 관리·이용 원칙을 재정립하며, 새로운 하수처리 부담금 메커니즘을 구축하여 기업의 산업폐수처리시설 운영에 도움이 되는 하수처리 부담금 제도를 마련한다.
산업폐수 오염 예방 및 관리를 위한 기술적 조치
1. 제품 개선: 제품 구조를 조정하고 제품 배합 구성을 최적화합니다.
2. 폐기물 발생원 관리: 에너지, 원자재 및 생산 공정 최적화, 공정 설비 전환 및 혁신
3. 폐기물의 종합적 활용: 재활용 및 재사용;
4. 생산 관리 개선: 책임 소재 시스템, 직원 교육 시스템, 평가 시스템), 최종 가공(가공 정도 결정 - 가공 기술 및 공정 최적화 - 표준 생산 일정 관리)
산업 폐수 재활용
산업 폐수 처리 및 재사용은 물을 절약하는 중요한 방법 중 하나이며, 냉각, 재 제거, 순환수, 열 등의 시스템을 포함합니다. 냉각수 시스템은 시스템의 수질 요구 사항에 따라 순환식, 단계별, 계단식 등의 방식으로 운영됩니다. 열 시스템은 주로 증기 회수 및 재활용에 사용됩니다. 기타 시스템의 배수는 처리 후 수력 재와 슬래그 제거에 사용되며, 생산 및 생활용수는 추가 처리를 거쳐 냉각 시스템에 재순환되는 물로 사용됩니다.
대부분의 기업은 하수처리시설을 갖추고 있지만, 생산폐수와 생활하수 처리 기준만 충족한 후 직접 방류하고 있으며, 폐수 처리 후 재사용을 시행하는 기업은 소수에 불과합니다. 그러나 그마저도 재활용률이 낮아 심각한 수자원 낭비를 초래하고 있습니다. 따라서 산업 기업의 하수 및 폐수 처리 후 재사용, 특히 생산 공정에서 발생하는 폐수 재사용은 활용 가능성이 매우 높습니다.
기업의 생산 및 운영 과정에서 각 공정별 수질 요구 사항이 다르기 때문에, 물을 최대한 순차적으로 활용하여 각 공정에 필요한 만큼 공급하고, 물의 계단식 사용을 통해 용수 취수량을 줄이고 하수 배출량을 최소화할 수 있습니다. 또한, 하수 및 폐수의 특성에 따라 다양한 수처리 방법을 적용하여 생산 단계별로 사용함으로써 담수 취수량과 하수 배출량을 줄일 수 있습니다.
폐수 처리 및 재사용의 물 절약 잠재력은 매우 큽니다. 운송 장비 제조 산업에서는 유성 폐수, 전기영동 폐수, 절삭유 폐수, 세척액 폐수 등을 처리하여 녹화, 생활용품 및 생산에 재활용할 수 있습니다. 석유화학 산업의 유기물 생산 과정에서 증기 응축수를 재활용하여 순환 시스템의 용수로 사용할 수 있습니다. 생산에 사용되는 지하수를 재활용하여 순환 시스템의 용수로 사용할 수도 있습니다. 또한 재사용수 처리 장치의 깊이를 늘려 처리된 물을 순환 시스템의 용수로 사용할 수 있습니다. 일부 냉각기 및 특수 부품은 공정수를 필요로 하지만 재사용수를 사용하는 것도 고려할 수 있습니다. 섬유 인쇄 및 염색 산업은 물 소비량이 많은 산업입니다. 생산 공정에서 배출되는 폐수를 처리하여 재사용하거나, 모든 폐수를 한곳에서 처리하여 전부 또는 일부를 재사용할 수 있습니다. 맥주 산업에서는 응축수 회수 장치를 설치하여 보일러 용수 사용량을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 통조림 공장의 병 세척수는 병 세척기의 알칼리 Ⅰ, 알칼리 Ⅱ 용수, 살균기 용수, 설비 및 공장 위생 관리 등에 재활용할 수 있습니다. 생산수는 처리 및 침전시킨 후 가압 펌프를 이용하여 각 급수 지점으로 공급하여 보일러 분진 제거 및 탈황, 슬래그 처리, 변기 물 내림, 녹지 조성 및 불량지 세척, 세차, 건설 현장 용수 등으로 사용할 수 있습니다. 밀 침출 폐수는 처리 후 보일러 분진 제거 및 탈황에 재사용할 수 있습니다.
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