수질오염과 폐수 혐기처리

제1절 서론 

 

“환경보호는 기본적 정책이다.”라는 것은 세계 경제발전에서 이미 증명되었다. 경 제의 지속적인 안정 발전을 실현하기 위하여 필수적으로 발전과 환경보호의 모순관계를 잘 해결해야 한다. 사실상 공업의 급속한 발전은 심각한 환경문제에 봉착하게 되었고이 문제는 지구에서 인류의 생존과 발전에 직접 혹은 잠재 위협을 느끼게 한다. 중국 수질오염의 상황은 심각하다. 중국 7대 수계 강의 거의 절반 구간의 오염이심 각하고, 86%의 성시 강 유역 수질은 기준을 뛰어넘었다. 하이 허, 랴오허, 송화강과 화 이 허유 역의오염이 특별히 심각하다. 비록 장강, 황허, 주강 등 주류의 수질을 중시하 더라도, 모든 강줄기 오염이 심각하다. 지구의 여러 곳에서 특별히 수역 오염이 국민의 건강과 농공업 생산을 심각히 위협한다. 화이허 유역의 예로 전 유역 191개 80%의 지 류는 흑록색을 나타내고, 절반 이상 강줄기는 사용 가치를 완전히 상실했고, 적지 않은 공장은 생산 정지를 당하고, 일부 지역 농작물은 수확이 전혀 없다.

 

1994년 7월 하이 허에 큰 오염 사고가 났으며, 2억ton폐수가주류에 유입되어70km의 긴 오염대가 형 성 되어 장쑤 성과 안휘성의 2 개성 음료곤란이 발생되었고, 벙부시 상수도는 음용하기 위해 고도처리방법을 필요로 하여 상수도처리 비가 7배 증가되었으며, 수이현 30만 인구는 근 2개월간 물을 마시지 못했다. 시민 음용수를 제공하기 위해 군인과 정부는 물을 운반하였다. 3만 1천 명의위장과 피부병 환자가 발생되었고, 홍택호 어업 은 수질오염에 의하여 변경하는 등 “치명적인 재난”직면하였으며, 일부 어민은 피 난을 하였다. 또 예를 들면 안휘성 규 허유 역수 질오염이심각하여 이 지역의 주민 암 발병률이 1.024%로 높게 도달하여 전국 평균 수준 10 여배를 초과하였다. 근년에와서 각지 수질오염 때문에 초래된 공장 가동정지, 생산정지, 생산제 한하는 일이 빈번히발 생하였고, 수질오염 때문에 일어나는 분쟁은 매년 증가하며, 그런 곳은 심지어 유혈 충 돌로 사상자도 발생하여 사회 안정에 영향 주는 중요한 요소로 되었다.

 

중국 폐수 방류량은 해마다 증가하고, 그중 공업폐수가 주요하다. 국가 환경보호국에 의하여 공포된"1994년 중국 환경 상황 공보"에따르면,전국 폐수배출 총량은 365.3 억ton, 전년대비 2.7% 증가, 그중 공업폐수배출량은 215.5 ton이고, 전년대비 1.8% 하락했다. 그러나 공업폐수 중의 오염물 총량은 오히려 유기물이 증가하고, 무기물 없지 않다. 그래서 환경보호의 오염 제어하는데 폐수의 유기물 처리는 매우 중요하다. 폐수 중에 유기물은 현탁 부유물, 혹은 용해성유기물의 방식으로 존재하 고, 수질오염 제어 중에서 TSS(현탁 부유물), 요구량(BOD) 은주요감시 측정수단이다. 일반적으로 생물학적 방법은 폐수 중에 유기 물을 처리하는데 최고 경제적이고 효과적인 처리 방법이며, 특히 BOD 함량이 높은 유기 폐수에 대하여 적당하다.

 

미생물의 대사활동 과정에서 보통 유기물을분해하여 간단한 무기물로 만드는 유기오염물의 제거 과정을 폐수의 생물처리라칭한다. 대사과정에서 공기의 요구 유무에 따라 미생물은 호기 미생물, 임의성 미생물로 분류한다. 그래서폐수처리공정은 3가지 분류로 나눈다. 호기 폐수처리는 호기성 미생물의 대사 활동에서 폐수 처리하고, 그것 은폐 수처리중에 충분한 다량의 공기 혹은 산소를 계속적으로 필요로 한다. 유지를 위하여 그중의 호기 미생물은 충분한 용존산소농도를요구한다.

 

호기 조건에서 유기물은 물과이산화탄소 등으로 최종 산화되고, 부분적으로 유기 은 새로운 미생물 세포로 동화되는 호기 여과 상법 등 모두호기 처리공정에 속한다. 혐기 미생물 처리는 혐기 미생물 의대 사과정을 이용하고,공 기를 공급하지 않는 상황에서 유기물을 무기물과 소량의 세포 물질로 전환하며,이러한 무기물은 주로 다량의 바이오가스(메탄)와 물을 포함한다. 바이오가스의 주요 성분은 약 2/3의 메탄과 약 1/3의 이산화탄소이므로 에너지원으로 회수한다. 폐수 혐기 처리는 저 비용 폐수처리기술로폐수처리와 에너지 회수에서 상호 결합된기술이다. 중국을 포함한 대다수의 개발도상 국가는 심각한 환경 문제와 에너지 부족으로 경제발전과 환경관리 자금 부족에 직면한다. 이러한 국가는 효과적이고, 간단하고 또 비용이 저렴한 기술을 필요로 한다. 그러므로 폐수 혐기 처리기술은 중국 국정에 특히 적합한 기술로 에너지원 생산과 환경보호체계의 핵심 부분으로 동시에 만드는것이 좋다. 같다.) 그산물은 적극적으로 이용되므로 경제적 가치가 있다. 예와 같이, 처리과정의처리수는 양어장, 농업용수와 비료로 사용될 수 있고, 생산된 메탄은 에 너 지원으로 만들며, 잉여오니는토양 개량을 위한 비료로 병용하는 것이 좋다

 

 

2. 폐수 혐기 처리기술의 장점과 단점 

 

(1) 혐기 처리의 장점

중국은 개발도상 국가이므로, 오염의 현상과 이상의 척도를 고려하면, 폐수 혐기처 리 기술은 명백한 장점이 있다

 

 1 폐수 혐기 처리는 환경보호, 에너지원회수와 생태순환이 결합된 종합체계의 핵심 

기술이며 (그림 1.1), 환경과 경제에효과적인 이익이 있다

 

 2 폐수 혐기 처리는 매우 경제적기술로 폐수처리 비용이 호기 처리에 비해 상당히저렴하다, 특히 중등 이상 농도(COD >1,500mg/l)의 폐수는 더욱 경제적이다. 표 1.3 은 비교이다.| 기타 문헌 역시 유사한 결과를 나타내고, 예를 들면 Pichon 등에 의하면 유량 2,500m/d, COD 2,600mg/l, BOD 1,000mg/l의 공업폐수의 처리비용은호기 처리시 0.4$/ton, 혐기 처리 시 0.14$/ton이며 그중 산입 하지 않았다. 

표 1.3에서 보면 혐기 법 비용이 저렴한이유는 영양물 첨가 비 오사오니처리비의 감소, 운전비의 다량 절약 및 오니 탈수비를 감소하기 때문이다. 이때 메탄가스를수익을 계산하지 않았지만, 혐기 법은 호기 법 비용에 대해겨우 1/3이다. 만약 소산물 메탄이 이용될 수 있다면 비용 측면에서 더욱 많이 낮아지므로 상당한 이 윤을 가져다줄

 

실제에서 폐수는 혐기 처리 이후에 항상호기 처리로 다시 후처리한다. Habets' 등 은 호기 공정과 혐기+호기 공정의투자와 운전비를 표 1.4에서 비교했다. 표 1.4중의 3 계통은 모두 같은 성질의 공업폐수이고, 호기 공정 A는 다른두 공정 처리능력의 절반으로 하고, 다른 두 공정 (즉 호기 공정 B와 혐기+호기공정)의 처리능력은 상호 동일하다. 표에 의하면 원래의 호기 공정 전에 혐기공정을 추가한 결과, 매년 폐수처리의 비용이 11% 상승하나 처리능력은 2배 확대되었다. 이 공장에서 혐기 처리의 메탄가스가 고압증기 생산에 사용될 때, 매년 회수 열량으로써 약 10.9만$절약되었다. 서로 같은 처리 능력에서 호기 공정 B와 혐기+호기의 우열역시 표 1.4중에서 명확히볼 수 있다. | 3 혐기 처리는 에너지원을 매우적게 필요로 할 뿐만 아니라 대량의 에너지원을 생 산할 수 있다. 보고에 따르면, 1 tCOD의 폐수를처리하면, 혐기 법단 독으로 소모하는전력은 2.7 ×108J(75kw.h)를 필요하고, 또 호기 법은36 ×108J(1,000kw.h)의 전력 소모를 요구한다. 혐기 법은 이론상에서 1 kgCOD를 제거할 때,순수 메탄가스 0.35m2 (0°C, 1.013 × 10 생산할 수있다. 순수 메탄가스의 열량은 3.93 × 10J/m이 

 

1.944 ×101J(5,400 kwh)을 발전할 수있다.