폐수배출업소주요업종별오염물질배출분석및 처리공정개선에관한연구 심재덕 1) 강희규 1) 임종성 1) 이정민 1) 한지은 1) 서성녀 1) 허점건 1) 이영주 1) 최춘석 1) 김용희 1) 김정숙 2) 산업폐수과 1) 인천지역환경기술개발센터 2) A Study on the analysis of effluent depending on facilities and the improvement of treatment process of Wastewater J.D.Shim 1) H.K.Kang 1) J.S.Lim 1) C.M.Lee 1) J.E.Han 1) S.N.Seo 1) C.S.Choi 1) Y.H.Kim 1) J.K.her 1) Y.J.Lee 1) J.S.Kim 2) Division of Industrial Wastewater 1) Incheon Regional Environmental Technology Development Center 2) Abstract This study was carried out to analyze the treatment status of wastewater from 5 kinds of facilities, which are plating and surface treatment, chemical, printed circuit board making, food making, and washing facility in Incheon, and also to find out the way to improve the treatment process of wastewater through field investigation. the samples of this study were composed of the original wastewater, on processing wastewater, and treated water, and each samples were collected and analyzed 3 times through the year. The result of analysis showed that first, the level of COD from plating and surface treatment and chemical facility were 71mg /land 417mg /l, which were much higher than other facilities, and the level of Total nitrogen from plating and surface treatment facility and the level of ABS from washing facility were both 81.5mg /l and 1.51~12.23mg /l, which were exceed the water quality standard. Second, all of heavy metal level measured satisfied water quality standard, Third, the concentrations of chloroform and benzene in voc s were ranged from 8.1 to 167.0μg /l and 0.2 to 175.9μg /l respectively. and some of samples through the treatment showed low treatment efficiency in VOC s that the level of VOC s in treated water was even higher than that of VOC s in original wastewater. Some problems were revealed through field investigation and analysis of samples. they are like these : the difficulties in treating high level nitrogen, managing the activated sludge process for inconstant wastewater, controling the ABS in washing facility, uncleanness of facilities, and unpreparedness for chemical accident. In order to treat high concentration nitrogen and have high efficiency for eliminating nitrogen, using nano iron powder, denitrification microorganism, and selective ion exchange resin will be good methods. and regular microorganism seeding and activation can be helpful to managing the activated sludge process, and also UV or ozone oxidation process in front of activated carbon process will be expected to be efficient way to ABS treatment. Regular check for pipe line and valve not to be corroded is needed for cleanness in facility and an adequate education system against chemical accident also should be made.
Ⅰ. 서론 산업발달로인하여다양한제품의개발생산에따라각종오염물질이산업폐수로배출되고있다. 생산활동에사용되고있는물질은세계적으로약 10만여종, 우리나라에서 39,000여종을사용하고있으며, 매년 400여종의신규물질이수입또는제조되고있다. 이러한물질의사용에따라배출되는주요수질유해물질만도수백여종에이르는것으로추산하고있어산업계폐수처리문제가심각한환경문제로대두되고있다. 1963년공해방지법의공해안전기준에의한폐수의수질기준이제정된이후폐수관리를위하여수질및수생태계보전에관한법률상수질오염물질에대한배출허용기준은 82개업종에서발생하는오염물질중특정수질유해물질 19개를포함총 41개를설정하여관리하고있으며, 2011 년부터퍼클로레이트및특정수질유해물질비스 (2-에틸헥실) 프탈레이트등 5개를포함하여 6개의수질오염물질을추가하여총 47개로관리할예정이지만이는유해물질관리선진국인미국에서는 126 개수질유해물질을우선관리대상수질오염물질로규정하고국가차원의배출한계량을설정하여관리하고있는상황과비교할때우리나라폐수배출허용기준항목은배출시설에서배출되는유해물질수에비하여현저히적은편으로배출허용기준을통한목표수질달성에는미흡한점이많다. 또한최근 지역별, 규모별로배출허용기준을 차등적용하는등총량규제의의미도어느정도도입하였으나업종 별배출허용기준은일률적으로적용되고있어폐수배출시설과폐수처리기술의특성을제대로반영시키지못하고있는실정이다. 최근산업폐수와관리에관한개선방안연구의진행경향을보면국내산업폐수의배출허용에관한기본적인방향은세부분류체계에의한오염물질의원단위산정, 폐수배출시설분류체계개선, 일평균치를기준으로한수질기준정립, 업종별기준차별화등의방향으로진행되고있으며, 궁극적으로수질기준항목의확대, 통합독성, 생물독성항목설정, 오염물질별배출허용기준차등화등을중점적으로추진할예정으로있다. 따라서본연구에서는인천광역시관내에소재하는 8,000여개사업장중중소기업으로폐수배출업소중대부분을차지하고있으며, 환경시설개선에대한투자가어려운도금, 인쇄회로기판, 화학, 식품, 세차등주요업종을대상으로폐수의원수, 공정별발생폐수및방류수의수질특성분석을통하여발생폐수에대한정확한정보를획득하여, 폐수처리공정개선방안, 대안공정제시등의개선방안을제시하고자한다.
Ⅱ. 조사대상및방법 2.1 조사대상인천지역에소재하는 8,000여개사업장중폐수배출업소는약 1,700여개로거의모든업체가산업단지내에입주하여있으며, 이들의대부분을차지하는업종인도금및표면처리업 4개, 화학업 3개, 인쇄회로기판업 4개, 식품업 3개사업장에서발생하는폐수와산업단지내에서의사업장수는적으나인천광역시전체적으로사업장이많은세차장 2개사업장의배출폐수를대상으로하였다. 각사업장의폐수처리관리실태를조사하기위하여현장조사를통하여개별사업장의폐수배출시설허가증또는신고필증및폐수처리담당자에대한인터뷰로폐수발생공정, 수량, 수질및사업장이가지고있는문제점등에관한자료를수집하였으며, 현장조사결과와폐수의발생현황및문제점파악을위한 2006년전후의최근자료를활용하여폐수채취대상업종을선정하고주요업종에서발생하는원폐수, 폐수처리단위공정수또는처리과정수, 폐수처리방류수를총 3회에걸쳐채취하여수질오염공정시험방법에따라분석하였다. 다음 Table 1-1은본과제의연구진행흐름도이다. < 표 -1> 연구진행흐름도인천시산업단지일반현황및폐수처리관련현황조사 주요업종산업폐수발생및관리실태조사 시료분석결과및연구자문 산업폐수발생및처리관련현안문제도출 문헌연구 현안문제관련업체인터뷰및사례연구 관련연구와연계성및개선방안도출
2.2 조사항목및방법본조사는각사업장에대한폐수발생공정, 수량, 수질및사업장이가지고있는문제점등에관한현장조사와발생하는원폐수, 폐수처리단위공정수또는처리과정수, 폐수처리방류수를총 3회에걸쳐채취하여 COD, SS, 총질소, 총인성, Phenol, CN, ABS, N-H, NH 3 -N, NO 3 -N 및중금속 Cd 등 10개항목, 휘발성유기물질 (VOCs) 1.1-디클로로에틸렌등 8개항목을포함하여총 28개항목을분석하였다. 분석방법은 COD, SS, 중금속, 및질소, 인성분항목은수질공정시험방법에따라 COD, SS, N-H는수분석으로, 질소, 인성분및 ABS, Phnol, CN은수질자동분석기, 중금속은 AAS, 휘발성유기물질는 GC-MS를이용한 Purge & Trap를사용하여분석하였다. < 표 -2> 도금및표면처리시설의오염물질부하단위 적용인자 폐수배출량 ( m3 / 년 ) 오염물질량 (Kg/ 년 ) BOD COD Mn COD Cr SS T-N T-P 매출액 ( 백만원 / 년 ) 2.521 0.042 0.185 0.608 0.297 0.100 0.034 건평 ( m2 ) 3.967 0.066 0.291 0.956 0.468 0.157 0.053 원료사용량 (ton/ 년 ) 0.719 0.012 0.053 0.173 0.085 0.029 0.010 제품생산량 (ton/ 년 ) 0.465 7.784 10-3 0.034 0.112 0.055 0.018 6.264 10-3 종업원 ( 명 ) 587.72 9.84 43.16 141.63 69.27 23.33 7.92 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) Ⅲ. 결과및고찰 3.1 주요업종별배출폐수채취및분석결과 3.1.1 도금및표면처리업도금시설은금속표면에도금을입히는산업활동으로서국립환경과학원의폐수배출시설세분류및오염부하원단위 에의하면폐수발생은생산공정의도금과정에서주로발생하며
주요오염물질로는 ph, COD, SS이며폐수처리방법은물리 화학적처리로조사 되었다. Table-2는도금시설의오염물질부하원단위를나타낸것이며, Table-3은도금시설의오염 물질농도를나타낸것이다. < 표-3> 도금및표면처리시설의오염물질농도 항목 SS BOD COD Mn COD Cr T-N T-P 평균 ( mg /l) 44.6 217.2 567.2 291.2 120.1 22.1 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) 3.1.1.1 도금및표면처리업폐수처리현황폐수배출사업장은총 440사업장이며, 3종사업장 2, 4종사업장 12, 5종사업장이 426개소로대부분의사업장이 5종사업장이였다. 폐수의처리는공동처리 192, 자체처리 79, 위탁처리 101, 혼합처리 68개소로조사되었다. 인천지역도금및표면처리업발생폐수의 COD는 100~250mg /l로전국의일반적인도금시설발생폐수의 COD 567mg /l보다다소낮은수준이었다. 폐수배출량은소규모시설은 1~25 톤 / 일, 공동처리시설에서는최대 350톤 / 일로사업장별폐수배출량의차이가크게나타났다. 대부분의폐수에서질소성분이배출되며, 배출량은사업장별로최소 20mg /l에서최대 250mg /l 까지배출되고있다. 효과적인총질소의처리를위해서는생물학적처리공정이필수적이나, 사업장의영세함, 공간의부족등의이유로질소성분을제거하기위한생물학적처리시설두지못하고있으며고농도의질소성분배출폐수는전량또는일부를위탁처리하는것으로나타났다. 그러나 2008년 1월부터질소의배출허용기준이 120mg /l에서 60mg /l로강화됨에따라, 대형공동처리장의경우질소처리를위한생물학적처리시설을설치하는사업장이증가하고있다. 폐수의발생은제품제조공정중산 염기처리시설, 탈지시설, 반응및세척시설과발생된대기오염물질을제거하기위한폐가스세정시설에서주로발생하고있다. 자체처리장의경우대부분산화, 환원, 응집침전, 중화후여과순으로처리하고있으며, 폐수를분리하지않고합류하여처리하는공장중폐수의 ph가낮은공장의경우환원공정을먼저적용한후산화처리하는경우도있다. 주요오염물질은 COD, SS, 광유류, Cu, Fe, Cr, 총질소, 총인등으로 Table-4와같이조사되었다.
< 표 -4> 도금및표면처리업현황 사업장수 ( 개소 ) 440 처리법 처리공법 자체처리 79 개소, 공동처리 192 개소위탁처리 101 개소, 자체처리 + 위탁처리 39 개소공동처리 + 위탁처리 29 개소 물리화학적처리 268 개소, 생물학적처리 3 개소위탁처리 101 개소, 물리화학적처리 + 위탁처리 68 개소 3 종 2 개소, 4 종 12 개소, 5 종 426 개소 폐수발생량 1~25 톤 / 일 (5 종사업장 ) 최대 350 톤 / 일평균 13 톤 / 일 주요오염물질 COD 100~250 mg/l, ph 3~5 SS 200~300 mg/l, Cu 10 ~20 mg/l Fe 10 ~20 mg/l, Cr 10 ~20 mg/l TN 20 ~250 mg/l, TP 10~200 mg/l N-H 10~20 mg/l 대부분도금시설에서발생함 3.1.1.2 대상도금및표면처리업폐수처리실태 대상도금및표면처리업체는폐수배출량및오염물질배출량을기준으로선정하였으며선정 된업체는총 4 곳으로자체처리 2 곳, 공동방지시설 2 곳으로 < 표 -5> 과같다. < 표-5> 대상도금및표면처리업폐수배출및처리 분류 업체 A 업체 B 업체C 업체D ( 자체처리 ) ( 자체처리 ) ( 공동방지시설 ) ( 공동방지시설 ) 폐수처리방법 물리, 화학적처리 물리, 화학적처리 물리, 화학적처리 물리, 화학적및생물학적처리 폐수발생량 48 m3 / 일 115 m3 / 일 69 m3 / 일 380 m3 / 일 폐수처리능력 95 m3 / 일 180 m3 / 일 100 m3 / 일 400 m3 / 일 주요오염물질 ph, SS, COD, ph, SS, COD, ph, SS, COD, ph, SS, COD, N-H( 광 ), ABS, N-H( 광 ), CN, Cr, N-H( 광 ), Cu, Cr, N-H( 광 ), ABS, Cu, Cr, CN, Ni, Ni T-N CN, Ni, Sn, Cl Sn, Cl 폐수처리형태는 A, B 업체가자체처리시설, C, D 업체는공동방지시설을사용하여처리를하 고있었다. A, B 업체의폐수발생은도금공정과정및폐가스, 분진에의한대기오염방지시설인세정시 설에서발생되었다. 주요오염물질로는두업체공통으로 ph, SS, COD, 광유류, Cr 이발생되 었고, A 업체는 Ni, CN 이 B 업체는 Cu, T-N 이발생되었다. 폐수처리방법은중화후응집, 침 전, 여과과정의물리화학적처리만적용하고있으며, B 업체는일부도금시설에서배출되는폐 수는전량위탁처리하고있었다. B 업체의경우 1, 2 차에채수된폐수와 3 차에채수된폐수원 수의색이변하였는데이는생산품에따른도금방식이다르기때문으로파악되며, 이에따른
폐수처리방법의변화가필요하다. C, D업체의폐수발생은도금공정과정및화성처리, 산처리공정, 세정시설에서폐수가발생되었다. 주요오염물질로는 ph, SS, COD, 광유류, 계면활성제, CN, Ni, Sn, Cl, T-N이공통으로발생되었으며, D업체에서는 Cu, Cr도발생되었다. 폐수처리방법은 C업체는환원, 침전, 중화, 산화등을거쳐응집, 침전, 여과, 흡착의물리화학적처리만하며, 일부도금시설배출폐수는전량위탁처리하고있다. D업체는입주업체가다양하여폐수의특성별분리가힘들어합류식관거로폐수를수집하여물리화학적인처리방식으로처리후질소기준을충족시키기위하여생물학적탈질시설을도입하였다. 탈질시설은일반적인 A 2 /O공법으로탈질균의탄소원으로메탄올을사용하였으며, 슬러지반송은침전조가아닌가압부상조를이용하여공간부족을해결하였다. 또한장기간도금폐수처리에대한노하우를가지고있어도금방식에따른폐수성상변화에대응과적응이빠를것으로판단된다. 3.1.1.3 대상도금및표면처리업폐수분석결과폐수의분석은일반항목으로 COD, SS, N-H, 총질소, 총인, NH 3 -N, NO 3 -N, CN, Phenol을분석하였으며, 분석결과는 < 표-6>, < 표-7> 와같다. COD 및 SS의처리효율은 B업체가약 93% ~96% 로가장우수하게처리되고있으며, A, C 업체는방류수의 COD가 70mg /l이상으로상당이높은것으로나타났다. 특히 A업체는폐수처 리공정중 강산폐수의환원및 Cr 처리과정에서쓰이는약품과반응에서생기는침전물에 의한것으로파악되었으며, 강산폐수의경우환원제투입시 ORP 테스트를통해적정투입량을결정하는것이바람직하다. 총질소는 D업체의경우생물학적처리시설추가하여방류수에서 40mg /l이하로안정적으로처리가되고있으나, C업체에서방류수수질기준 60mg /l을초과하였다. 이는일부사업장에서질산성질소성분이폐수처리장으로유입되는것으로판단되며, 생물학적처리시설이없어질산성질소성분의처리가사실상어려움으로배출원관리에더욱주의해야할것으로판단된다. 도금업체의경우도금원료의사용, 세척등의공정에서암모니아및질산성질소의사용이불가피하며, 질소배출허용기준강화에따른업체의부담이증가되고있다. 특히, 소규모사업장의경우질소를처리하기위한시설투자에대한부감이크기때문에시설투자비를최소로한개선방안이필수적이라할수있다.
< 표 -6> 도금및표면처리업폐수일반항목분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 도금업업체 A 도금업업체 B 도금업업체 C 도금업업체 A 도금업업체 B 도금업업체 C 분석항목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NO 3 -N CN Phenol 원수 77 23 2.9 7.8 3.0 0.6 불검출 0.66 방류수 71 12 3.0 3.5 0.2 0.2 불검출 불검출 원수 161 29 1.7 263.8 120.1 3.0 불검출 불검출 방류수 11 3 1.7 2.3 0.1 0.8 불검출 불검출 원수 244 176 108.0 146.2 528.4 33.5 49.20 0.04 방류수 75 9 3.6 81.5 3.9 39.1 불검출 불검출 원수 100 38 3.2 14.5 13.0 0.4 불검출불검출 방류수 62 8 4.5 3.9 0.1 0.5 불검출불검출 원수 304 370 15.1 967.9 338.8 49.6 불검출불검출 방류수 11 6 3.2 3.7 1.0 0.2 불검출불검출 원수 155 186 45.6 522.0 1070.3 9.7 32.40 불검출 방류수 40 44.4 17.6 2.8 0.3 0.5 0.04 불검출 < 표-7> 도금및표면처리업공정별폐수일반항목분석결과분석항목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NH 3 -N NO 3 -N CN Phenol 3 차폐수결과 도금업업체 A 도금업업체 B 도금업업체 D 원수 54 71 9.7 10.8 1.6 2.6 1.4 불검출불검출 A/A 계원수 40 9-2.5 0.8-0.9 불검출불검출 환원처리후 248 6-6.3 1.6-1.7 불검출불검출 Cr 처리후 573 6-1.8 0.10-0.2 불검출불검출 방류수 61 4 2.4 1.8 0.10 6.4 0.2 불검출불검출 원수 123 105 1.4 178.0 214.2 1.9 20.9 불검출불검출 환원처리후 176 21-167.6 176.3-3.8 불검출불검출 침전처리후 112 30-150.3 12.2-2.8 불검출불검출 알칼리폐수원수 11 2-1.9 0.3-1.0 불검출불검출 알칼리폐수침전처리후 6 3-4.0 0.2-2.8 불검출불검출 방류수 8 2 1.0 5.0 0.3 7.2 1.8 불검출불검출 원수 136 55 2.1 271.4 26.4 3.1 143.3 10.50 불검출 환원처리후 176 16-255.5 16.7-135.2 9.70 불검출 산화처리후 22 15-165.1 15.9-133.3 불검출불검출 생물학적처리처리후 17 16-40.2 3.2-38.9 불검출불검출 방류수 9 5 1.2 40.5 3.3 1.3 38.5 불검출불검출
중금속항목은 Cu, Pb, Cd, Mn, Zn, Fe, As, Hg, Cr, Cr +6 을분석하였으며, 분석결과는 Table-8, Table-9 와같다. < 표 -8> 도금및표면처리업폐수중금속분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 도금업업체A 도금업업체B 도금업업체C 도금업업체 A 도금업업체 B 도금업업체 C 분 석 항 목 ( mg /l) Cu Pb Cd Mn Zn Cr Cr+6 Fe As Hg 원수 8.32 0.42 불검출 0.07 0.54 598.62 4.25 11.72 불검출 0.0006 방류수 0.06 불검출불검출불검출불검출 0.36 0.04 0.17 불검출 불검출 원수 104.80 0.11 불검출 0.02 0.05 157.80 1.73 0.47 불검출 0.0001 방류수 0.04 불검출불검출불검출불검출 0.04 불검출 0.07 불검출 0.0003 원수 31.90 5.93 불검출 5.67 17.69 17.93 0.37 91.22 불검출 0.0203 방류수 1.39 불검출불검출 0.15 0.40 0.06 불검출 36.88 불검출 0.0010 원수 6.35 0.71 불검출 0.09 0.69 694.79 58.20 11.28 불검출 0.0002 방류수 0.05 불검출불검출불검 출 0.04 0.08 불검출 0.14 불검출 불검출 원수 92.7 0.28 불검출 0.02 0.10 309.71 81.64 0.95 불검출 0.0010 방류수 0.11 불검출불검출불검 출 0.07 0.44 불검출 0.17 불검출 불검출 원수 41.49 3.85 불검출 29.88 26.96 98.49 0.74 628.20 불검출 0.0400 방류수 0.01 불검출 불검출 0.01 0.04 불검출불검출 2.23 불검출 0.0020 < 표-9> 도금및표면처리업공정별폐수중금속분석결과분석항목 ( mg /l) Cu Pb Cd Mn Zn Cr Cr+6 Fe As Hg 3 차폐수결과 도금업업체 A 도금업업체 B 도금업업체 D 원수 4.04 0.27 불검출 0.03 0.25 512.80 46.53 4.93 불검출불검출 A/A계원수 0.24 불검출불검출 0.24 4.05 4.05 불검출 55.41 불검출불검출환원처리후 3.45 0.39 불검출 0.06 2.70 53.02 0.19 10.48 불검출불검출 Cr 처리후 0.12 불검출불검출 0.01 2.17 0.20 불검출 0.29 불검출불검출방류수 0.16 불검출불검출불검출 0.05 0.10 불검출 0.15 불검출불검출 원수 82.71 0.10 불검출 0.02 0.88 197.20 34.50 1.20 불검출 불검출 환원처리후 43.24 0.13 불검출 0.03 0.78 278.80 3.52 0.68 불검출 불검출 침전처리후 0.46 불검출불검출불검출 0.03 6.06 0.04 0.12 불검출 불검출 알칼리폐수 원수 0.01 불검출불검출불검출 0.13 0.01 불검출 0.05 불검출 불검출 알칼리폐수침전처리후 0.15 불검출불검출 0.01 0.22 0.31 불검출 0.15 불검출 불검출 방류수 0.05 불검출불검출 0.02 0.90 010 불검출 0.41 불검출 불검출 원수 5.7 불검출불검출 0.02 0.80 137.50 57.30 56.20 불검출 불검출 환원처리후 0.1 불검출불검출 0.02 0.77 57.30 56.05 15.20 불검출 불검출 산화처리후불검출불검출불검출 0.01 0.03 0.11 0.15 0.21 불검출불검출 생물학적 처리후 불검출불검출불검출불검출 0.02 0.07 0.06 0.12 불검출 불검출 방류수 불검출불검출불검출불검출 0.02 0.01 0.01 0.07 불검출 불검출
원수에서 Cd, As 를제외하고모든금속이검출되었으며, 특히 Cr, Fe 이많은양이검출되 었다. 방류수는 C 업체에서 Fe 가초과되는경우가있었으나, 폐수처리과정에서제거되어대부분 배출허용기준을만족시키는것으로나타났다. 휘발성유기화합물항목은톨루엔, 클로로포름, 벤젠, TCE, 1,1 디클로에틸렌, 에틸벤젠, m,p-xylene 을분석하였으며, 분석결과는 Table -10, Fig-1 과같다. < 표 -10> 도금및표면처리업폐수 VOCs 분석결과 도금업업체 A 도금업업체 B 도금업업체 C 도금업업체 D 분석항목 ( μg /l) 클로로포름 벤젠 TCE 톨루엔 1,1 디클로에틸렌 에틸벤젠 m,p-xylene o-xylene 원수 82.0 5.0 21.0 불검출 24.0 불검출 불검출 7.0 방류수 61.4 2.2 불검출 1.0 불검출 0.5 불검출 불검출 원수 141.0 불검출 21.0 불검출 불검출 불검출 불검출 10.0 방류수 48.9 0.6 불검출 0.5 0.5 불검출 불검출 불검출 원수 16.1 432.8 129.1 1.2 10.4 6.5 4.8 4.3 방류수 54.5 불검출 1.8 불검출 1.7 불검출 불검출 불검출 원수 15.1 175.8 120.1 1.1 12.4 6.4 4.5 4.9 방류수 38.5 불검출 1.5 불검출 1.3 불검출 불검출 불검출 휘발성유기화합물분석결과모든시료에서클로로포름이검출되었으며, B 업체원수에서가 장높은농도 141.0 μg /l 로검출되었고 C 업체에서는원수보다방류수에서높게검출되었다. 벤 젠, 톨루엔, 1,1 디클로에틸렌은 A, B 업체원수에서검출되지않았으나방류수에서검출되었다. 이는일부사업장에서사용되는유해물질관리부실로인하여폐수처리과정에서공정내로유 입될수도있다고판단되며, 관리상의문제점을직간접적으로나타내고있다. 150.0 141.0 140.0 130.0 120.0 110.0 100.0 90.0 82.0 농도 ( mg /l) 80.0 70.0 60.0 61.4 48.9 54.5 50.0 38.5 40.0 30.0 20.0 10.0 16.1 15.1 0.0 원수방류수원수방류수원수방류수원수방류수 업체 A 업체 B 업체 C 업체 D 그림 1 도금및표면처리업폐수 VOCs( 클로로포름 ) 분석결과
3.1.2 화학업 화학업중향수및화장품을제조하는산업활동, 미용또는안면보호용, 두발용또는면도용, 목욕용조제품과인체용탈취제, 탈모제등을제조하는화장품제조업을대상으로조사하였다. 국립환경과학원의 폐수배출시설세분류및 오염부하원단위 에의하면대부분이위탁처리를하고있으며그다음이자체처리후직접 방류하는것으로조사되었으며, Table-11 은화장품제조시설의오염물질부하원단위를나타 낸것이며, Table-12 는화장품제조시설의오염물질농도를나타낸것이다. < 표 -11> 화장품제조시설의오염물질부하원단위 적용인자 폐수배출량 ( m3 / 년 ) 오염물질량 (Kg/ 년 ) BOD COD Mn COD Cr SS T-N T-P 매출액 ( 백만원 / 년 ) 0.09 0.10 0.04 0.20 0.04 0.002 0.089 10-3 건평 ( m2 ) 0.39 0.42 0.18 0.84 0.15 0.010 0.377 10-3 원료사용량 (ton/ 년 ) 1.58 1.67 0.71 0.71 0.60 0.039 0.002 제품생산량 (ton/ 년 ) 4.31 4.58 1.94 1.94 1.65 0.105 0.004 종업원 ( 명 ) 69.83 74.12 31.37 31.37 26.76 1.707 0.067 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) < 표-12> 화장품제조시설의오염물질농도 항목 SS BOD COD Mn COD Cr T-N T-P 평균 ( mg /l) 470.8 902.8 398.7 1,974.9 20.757 0.893 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) < 표 -13> 화학제조업폐수처리현황 사업장수 ( 개소 ) 170 4 종 7 개소, 5 종 163 개소 처리법 처리공법 자체처리 40 개소, 공동처리 4 개소위탁처리 121 개소, 자체처리 + 위탁처리 5 개소 물리화학적처리 30 개소, 생물학적처리 9 개소재이용 5 개소, 위탁처리 121 개소물리화학적처리 + 위탁처리 5 개소 폐수발생량 0.2~20 톤 / 일이내 (5 종사업장 ) 최대 350 톤 / 일평균 9 톤 / 일 주요오염물질 COD 300~500mg/L, ph 6~8 SS 200~300 mg/l, TN 40mg/L n-h 10~20mg/L 화장품제조업중일부 BOD 300~1,000mg/L 플라스틱제품제조접중일부폐놀 10mg/L, ABS 10mg/L
3.1.2.1 화학업폐수처리현황폐수배출사업장은총 170사업장이며, 4종사업장이 7, 5종사업장이 163개소이다. 폐수의발생은 5종사업장을기준으로 0.2 ~20톤 / 일정도를배출하고있었으며, Table-13과같다. 인천시화학업발생폐수의 COD는 300~500mg /l으로전국의일반적인화학업발생폐수의 COD는약 400mg /l로서비슷한수준이었으며, 총질소는 40mg /l로서전국적인화학업발생폐수의 20mg /l보다다소높은수준이었다. 플라스틱관련제품제조업의경우폐가스분진세정시설, 도장공정세정, 고무및플라스틱제조시설, 화학약품반응시설에서폐수가발생하고있으며, 특히플라스틱성형을위한반응의경우질소와페놀이발생하는사업장도있다. 주요오염물질은 COD, SS, 총질소 ( 현상시설이있는경우 ), 광유류, 동물성유지류등으로조사되었다. 화장품제조및계면활성제제조공정의경우제품정제및원료혼합, 분리및세정과정에서폐수가발생하였고, 원료가에탄올, 유기산등유기용매를많이사용하기때문에일일폐수배출량 2 톤이내의소량발생업체의경우위탁처리를하지만, 5톤이상의폐수를방출하는경우생물학적처리를통하여폐수를처리하고있는것으로나타났다. 주요오염물질로는 BOD, COD, SS, 광유류, 동물성유지류, 계면활성제등으로조사되었다. 3.1.2.2 대상화학업폐수처리실태대상화학업은화장품제조업을중심으로폐수배출량및오염물질배출량을기준으로선정하였으며선정된업체는총 3곳으로 Table-14 와같다. < 표 -14> 대상화장품제조업폐수배출및처리 분류 폐수처리방법 업체 A ( 자체처리 ) 물리, 화학적, 생물학적처리 업체 B ( 자체처리 ) 물리, 화학적, 생물학적처리 업체 C ( 자체처리 ) 물리, 화학적, 생물학적처리 폐수발생량 55 m3 / 일 20.5 m3 / 일 17.5 m3 / 일 폐수처리능력 70 m3 / 일 40 m3 / 일 20 m3 / 일 주요오염물질 ph, COD, BOD, SS, N-H( 동 ) ph, COD, BOD, SS, N-H( 광 ) ph, COD, BOD, SS, N-H( 광 ), ABS A 업체의폐수배출은제품제조공정중제품정제, 원료혼합, 분리및세정과정에서폐수가발 생하였으며, 발생폐수는산화및환원, 중화조를거쳐가압부상조, 폭기, 침전후방류하는것 으로조사되었다.
B 업체의폐수배출은제품제조공정중제품제조및원료혼합, 냉각및포장과정에서폐수가발생하였으며, 발생폐수는중화, 반응, 응집조를거쳐가압부상조, 폭기, 침전후여과및흡착을거쳐방류하는것으로조사되었다. C 업체의폐수배출은제품제조공정중제품제조및원료혼합, 충전과정에서폐수가발생하였고발생폐수는중화, 반응, 응집조를거쳐가압부상조, 폭기, 침전, 여과후방류하는것으로조사되었다. 원료가글린세린등의유기물질을많이사용하기때문에폐수중생물학적으로처리가가능한 BOD 성분이높아생물학적처리를통하여폐수를처리하고있는것으로나타났으며, 주요오염물질은 ph, COD, BOD, SS, 광유류, 계면활성제이다. 3.1.2.3 대상화학업폐수분석결과폐수의분석은일반항목으로 COD, SS, N-H, 총질소, 총인, NH 3 -N, NO 3 -N, CN, Phenol, 을 분석한결과는 Table-15, Table-16 Fig-2, Fig-3 과같으며, COD 및 SS 의처리효율은 C 업체의 경우안정적으로처리되고있으나, 원수의오염농도가큰 A, B 업체에서처리수가방류수수 질기준을초과하는것으로나타났다. < 표 -15> 화학업폐수일반항목분석 1 차폐수결과 2 차폐수결과 3 차폐수결과 화학업업체A 화학업업체B 화학업업체C 화학업업체A 화학업업체B 화학업업체C 화학업업체A 화학업업체B 화학업업체C 분석항목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NO 3 -N CN Phenol 원수 904 84 1.1 31.6 0.4 0.57 불검출 불검출 방류수 190 22 0.9 37.6 0.1 0.03 불검출 불검출 원수 1246 153 117.4 106.2 3.1 1.03 0.02 0.80 방류수 551 196 1.0 65.9 1.0 0.05 불검출 0.29 원수 251 81 25.6 4.4 0.3 0.04 불검출 불검출 방류수 18 5 1.7 3.4 0.1 0.21 불검출 불검출 원수 1325 234 3.4 53.0 2.1 0.04 불검출 0.30 방류수 89 80 1.4 36.2 0.2 0.03 불검출 불검출 원수 1066 396 3.8 79.0 2.4 0.03 0.01 0.95 방류수 264 324 0.9 28.5 1.6 0.01 불검출 0.17 원수 535 166 36.0 5.1 0.4 0.11 불검출 불검출 방류수 25 4.4 2.5 14.4 0.1 0.02 불검출 불검출 원수 794 130 467.0 37.9 1.6 0.27 불검출 불검출 방류수 76 9.2 1.9 32.7 0.0 0.03 불검출 불검출 원수 602 90 43.7 29.4 1.5 0.03 불검출 0.70 방류수 417 48 110.0 51.8 2.0 0.02 불검출 0.18 원수 384 87 51.5 6.2 0.4 0.68 불검출 불검출 방류수 19 1 1.6 2.8 0.0 0.01 불검출 불검출
1600.0 120.0 1400.0 1200.0 1000.0 1 차결과 2 차결과 3 차결과 100.0 80.0 1 차결과 2 차결과 3 차결과 농도 ( mg /l) 800.0 농도 ( mg /l) 60.0 600.0 40.0 400.0 20.0 200.0 0.0 원수방류수원수방류수원수방류수업체A 업체B 업체C 그림 2 화학업폐수 COD 분석결과 0.0 원수방류수원수방류수원수방류수업체A 업체B 업체C 그림 3 화학업폐수총질소분석결과 < 표-16> 화학업공정별폐수일반항목분석분석항목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NH 3- N NO 3 -N CN Phenol 폐수결과 화학업업체 A 화학업업체 B 화학업업체 C 원수 794 130 467.0 37.9 1.6 4.67 0.27 불검출 불검출 산화처리후 603 78-46.8 1.3-0.14 불검출 불검출 환원처리후 344 20-30.1 0.2-0.22 불검출 불검출 중화처리후 421 2-33.6 0.0-0.14 불검출 불검출 가압부상처리후 429 6-33.5 0.0-0.13 불검출 불검출 방류수 76 9 1.9 32.7 0.0 7.31 0.03 불검출 불검출 원수 602 90 43.7 29.4 1.5 5.82 0.03 불검출 0.70 반응처리후 503 32-43.8 0.9-0.05 불검출 0.74 중화처리후 568 31-49.7 1.8-0.12 불검출 1.04 응집처리후 451 38-40.7 0.4-0.04 불검출 0.85 가압부상처리후 430 39-38.0 0.3-0.04 불검출 0.54 방류수 417 48 110.0 51.8 2.0 6.34 0.02 불검출 0.18 원수 384 87 51.5 6.2 0.4 5.74 0.68 불검출 불검출 부상처리후 419 51-7.4 0.3-0.00 불검출 불검출 생물학적처리후 20 1-2.0 0.0-0.26 불검출 불검출 방류수 19 1 1.6 2.8 0.0 7.61 0.01 불검출 불검출 화장품제조등의원료가에탄올및유기산등의유기용매를많이사용하는업종은폐수의생 물학적처리가필수적이며, 자체처리를하는경우대부분이생물학적처리를하고있다. 그러 나발생하는폐수량이적을경우폐수처리장운영시간이 2~3 시간에불과하기때문에생물학적
처리조를안정한상태로유지하는것이어렵다. B 업체의경우처리시간이 2~3 시간으로짧아 생물학적처리조의불안정으로인하여방류수 COD 가 17.6~551 mg /l, 질소가 2.8 ~65.9 mg /l 로 배출허용기준을초과하는경우가발생하는등폐수처리에문제점을나타냈으며, 후속공정인 여과공정에도영향을미쳐전체적으로폐수처리에어려움을가지고있는것으로판단된다. C 업체의경우업체 B 보다도폐수량이작지만, 공정을작게설계하여, 운영시간을최대로늘 리고, 주기적인종균제및활성화제의투입으로생물학적처리공정을안정적으로유지시켜, 법규이내로폐수를처리하는것으로조사되었다. 따라서소규모화학업종사업장의경우처리 조의운영시간을늘리고주기적으로종균제및활성화제의투입등의활성슬러지공정내미 생물을활성상태로유지시킬수있는방안이필요하다. 중금속항목은 Cu, Pb, Cd, Mn, Zn, Cr, Cr +6, Fe, As, Hg 을분석하였으며분석결과 Table -17 과같다. Cu 와 Mn, Zn, Fe 이전반적으로검출되었으나대부분미량이었으며, 중금속의경우모두배 출허용기준보다상당히낮은농도로폐수처리에서특별한문제가없는것으로판단되다. 휘발성유기화합물항목은클로로포름, 벤젠, TCE, 톨루엔, 1,1 디클로로에틸렌, 에틸벤젠, m,p-xylene, o-xylene 을분석하였으며, 분석결과는 Table-18 과같다. < 표 -17> 화학업체폐수중금속분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 3 차폐수결과 화학업업체A 화학업업체B 화학업업체C 화학업업체A 화학업업체B 화학업업체C 화학업업체A 화학업업체B 화학업업체C 분석항목 ( mg /l) Cu Pb Cd Mn Zn Cr Cr+6 Fe As Hg 원수 0.04 불검출 불검출 0.09 1.32 불검출불검출 2.57 불검출불검출 방류수 0.05 불검출 불검출 0.01 0.11 불검출불검출 0.19 불검출불검출 원수 0.16 불검출 불검출 0.03 0.74 0.03 불검출 2.07 불검출 0.0005 방류수 0.05 불검출 불검출 0.08 0.40 불검출불검출 5.32 불검출불검출 원수 0.03 0.05 불검출 0.05 0.19 불검출불검출 1.80 불검출불검출 방류수 0.01 불검출 불검출 0.03 0.04 불검출불검출 0.56 불검출불검출 원수 0.06 불검출 불검출 0.14 0.52 0.02 불검출 15.97 불검출불검출 방류수 0.02 불검출 불검출 0.02 0.04 불검출불검출 0.21 불검출불검출 원수 0.12 불검출 불검출 0.02 1.37 불검출불검출 1.19 불검출불검출 방류수 0.07 불검출 불검출 0.04 1.02 불검출불검출 3.80 불검출불검출 원수 0.06 불검출 불검출 0.04 0.14 불검출불검출 2.35 불검출불검출 방류수 0.01 불검출 불검출 0.10 0.02 불검출불검출 0.98 불검출불검출 원수 0.06 불검출 불검출 0.07 1.45 0.01 불검출 2.95 불검출불검출 방류수 0.02 불검출 불검출 0.01 0.10 불검출불검출 0.30 불검출불검출 원수 0.14 불검출 불검출 0.04 1.66 불검출불검출 3.14 불검출불검출 방류수 0.14 불검출 불검출 0.13 2.23 불검출불검출 7.24 불검출불검출 원수 0.04 불검출 불검출 0.13 0.42 0.04 불검출 1.92 불검출불검출 방류수 0.01 불검출 불검출 0.04 0.27 불검출불검출 0.34 불검출불검출
< 표 -18> 화학업체폐수 VOCs 분석결과 분 석 항 목 ( μg /l) 1,1 클로로포름벤젠 TCE 톨루엔디클로에틸렌 에틸벤젠 m,p-xylene o-xylene 화학업 원수 40.0 불검출 불검출 불검출 6.0 불검출 불검출 41.0 업체A 방류수 10.1 불검출 불검출 불검출 0.5 불검출 불검출 불검출 화학업 원수 65.0 7.0 불검출 7.0 불검출 14.0 불검출 46.0 업체B 방류수 167.0 6.0 불검출 6.0 6.0 불검출 불검출 불검출 화학업업 원수 64.0 11.0 불검출 불검출 12.0 불검출 불검출 22.0 체C 방류수 44.5 0.4 불검출 불검출 2.2 불검출 불검출 불검출 화학업체의휘발성유기화합물분석결과클로로포름이가장높은빈도로검출되었으며, B 업 체의방류수에서가장큰농도 167.0 μg /l 로검출되었다. TCE 와 m,p-xylene 은모든업체에서 검출되지않았다. B 업체의휘발성유기화합물분석결과에서원수보다방류수에서더높게검출되거나 비슷한수준으로검출되어다른업체보다관리에 허술함을보이고있다. 이는도금업과마찬가 지로일부사업장의경우폐수처리장내부불청결과허술한화학물질관리가 문제가되는것 이라판단되며, 이에대한대책이필요하다 3.1.3 인쇄회로기판업반도체및기타전자부품제조시설은광전자를포함하여다이오드, 트랜지스터와유사반도체소자, 발광다이오드, 장착된압전기결정소자의제조및전자집적회로와초소형조립회로를제조하는산 업활동으로서국립환경과학원의 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 에의하면폐수는 각공 정간산세공정시발생하며, 주요오염물질은 ph, COD, SS 등이며폐수처리방법은물리 화학적처 리로조사되었다. Table-19 는기타전자부품제조시설의오염물질부하원단위를나타낸것이며, Table-20 은 기타전자부품제조시설의오염물질농도를나타낸것이다. < 표 -19> 반도체및기타전자부품제조시설의오염물질부하원단위 폐수배출량오염물질량 (Kg/ 년 ) 적용인자 ( m3 / 년 ) BOD COD Mn COD Cr SS T-N T-P 매출액 ( 백만원 / 년 ) 5.937 0.105 0.491 0.887 0.559 0.183 7.410 10-3 건평 ( m2 ) 11.715 0.208 0.970 1.75 1.104 0.361 0.015 원료사용량 (ton/ 년 ) 3.931 0.070 0.325 0.587 0.370 0.121 4.906 10-3 제품생산량 (ton/ 년 ) 4.849 0.086 0.401 0.724 0.457 0.149 6.051 10-3 종업원 ( 명 ) 895.32 15.892 74.12 133.74 84.374 27.57 1.117 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006)
< 표-20> 반도체및기타전자부품제조시설의오염물질부하원단위 항목 SS BOD COD Mn COD Cr T-N T-P 평균 ( mg /l) 274.0 48.7 209.1 549.1 41.05 3.318 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) 3.1.3.1 인쇄회로기판업폐수처리현황총 80사업장이며 3종사업장 8, 4종사업장 18, 5종사업장이 54개소로다른업종에비하여규모가큰편이다. 폐수의처리는자체처리 27, 공동처리 20, 위탁처리는 14, 혼합처리 19개소로 Table-21과같이조사되었다. < 표-21> 인쇄회로기판제조업현황사업장수 ( 개소 ) 80 3종 8개소, 4종 18개소, 5종 54개소 처리법 처리공법 자체처리 27 개소, 공동처리 20 개소위탁처리 14 개소, 자체처리 + 위탁처리 7 개소공동처리 + 위탁처리 12 개소 물리화학적처리 44 개소, 생물학적처리 2 개소위탁처리 14 개소, 재이용 1 개소물리화학적처리 + 위탁처리 19 개소 폐수발생량 1~50 톤 / 일 (5 종사업장 ) 최대 250 톤 / 일평균 49 톤 / 일 주요오염물질 COD 100~250 mg/l, ph 3~5 SS 200~300 mg/l, Cu 10 ~20 mg/l Fe 10 ~20 mg/l, Cr 10 ~20 mg/l Pb 10~20 mg/l, TN 20 ~50 n-h 10~20 mg/l 대부분도금시설에서발생함 인천지역인쇄회로기판제조업발생폐수의 COD는 100~250mg /l로전국의일반적인인쇄회로기판업발생폐수의 COD 약 209 mg /l와비슷한수준이었으며 Cu, Fe, Pb, Cr등이 10~20mg /l 발생하는것으로나타났다. 처리공법은대부분물리적처리를하는것으로조사되었으며, 도금과정에서발생된질소처리를위하여생물학적공정을도입한사업장은 2개소로조사되었다. 폐수발생은일일 1~50톤정도를발생시키는것으로파악되었다. 자체처리의경우주로중화, 산화. 환원, 알럼또는고분자응집제를이용한응집, 침전후여과하여처리하고있는것으로조사되었고, 주요오염물질은 COD, SS, 광유류, Cu, Fe, Cr 등으로나타났다.
3.1.3.2 대상인쇄회로기판업폐수처리실태 대상인쇄회로기판의업체는폐수배출량및오염물질배출량을기준으로선정되 4 개업체모 두자체처리를하였으며 Table-22 와같다. < 표 -22> 대상인쇄회로기판업폐수배출및처리 분류 업체 A ( 자체처리 ) 업체 B ( 자체처리 ) 업체 C ( 자체처리 ) 업체 D ( 자체처리 ) 폐수처리방법물리, 화학적처리물리, 화학적처리물리, 화학적처리물리, 화학적처리 폐수발생량 509 m3 / 일 407 m3 / 일 350 m3 / 일 545 m3 / 일 폐수처리능력 1,440 m3 / 일 450 m3 / 일 400 m3 / 일 748 m3 / 일 주요오염물질 ph, COD, BOD, SS, N-H( 광 ), Cu, T-N ph, COD, SS, N-H( 광 ), Ni, Cu, CN, T-N, HCl, Mn ph, COD, SS, N-H( 광 ), Cu, Pb, T-N ph, COD, SS, N-H( 광 ), Zn, Cu, CN, Ni, T-N A 업체의폐수배출공정은수세공정및도금, 인쇄, 현상공정, 산업시설의폐가스 세정시설에서폐수가발생되었고주요오염물질은 ph, COD, BOD, SS, 광유류, Cu, 총질소등이다. 폐수의처리는물리화학적처리만적용하고있으며, 발생폐수는 1,2차반응조및 ph조정조를거쳐응집및침전후방류되는것으로조사되었다. B 업체의폐수배출공정은표면처리및도금, 인쇄, 세척공정, 산업시설의폐가스 세정시설에서폐수가발생되었고주요오염물질은 ph, COD, SS, 광유류, Ni, Cu, CN, 총질소, HCl, Mn 등이다. 폐수의처리는물리화학적처리만적용하고있으며, 발생폐수는 ph조정조를거쳐응집및침전, 여과후방류되는것으로조사되었다. C 업체의폐수배출공정은수세및산처리시설, 탈지, 도금시설에서폐수가발생되는것으로조사되었으며, 일부산처리시설및도금시설에서발생되는폐산과폐알칼리는위탁처리하는것으로조사되었다. 주요오염물질은 ph, COD, SS, 광유류, Cu, Pb, 총질소등이다. 폐수의처리는물리화학적처리만적용하고있으며, 발생폐수는 Cr 환원조및 ph 조정조, 침전, CN 산화조를거쳐응집및침전후방류되는것으로조사되었다. D 업체의폐수배출공정은수세및산처리시설, 탈지, 도금시설에서폐수가발생되는것으로조사되었다. 주요오염물질은 ph, COD, SS, 광유류, Zn, Cu, CN, Ni, 총질소등이다. 폐수의처리는물리화학적처리만적용하고있으며, 발생폐수는 1,2차 ph조정조및 1,2차산화조를거쳐응집및침전, 여과후방류되는것으로조사되었다.
3.1.3.3 대상인쇄회로기판업폐수분석결과일반항목으로는 COD, SS, N-H, 총질소, 총인, 질산성질소를분석하였으며분석결과는 Table-23, Table-24와같다. 처리수의 COD 및 SS는모두수질오염물질배출허용기준을만족시키는것으로나타났다. 그러나일부배출허용기준에근접한경우도있었으며, 원수의 COD 농도가샘플에따라 Fig-4 와같이 2배이상증가하는등변동폭이큰것은사업장에서생산하는주생산품에따라방류수에영향을미치는것으로보인다. 따라서생산품별로원수의농도의가이드라인을가지고약품등의투입량을수정하여폐수처리장을안정하게운영하여야할것으로판단된다. < 표 -23> 인쇄회로기판업폐수일반항목분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 3 차폐수결과 업체A 업체B 업체C 업체D 업체A 업체B 업체C 업체D 업체A 업체B 업체C 업체D 분 석 항 목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NO 3 -N CN Phenol 원수 234 22 1.2 21.9 0.4 3.14 불검출 불검출 방류수 115 10 0.6 13.0 0.1 0.51 불검출 불검출 원수 82 26 2.4 35.2 26 6.80 불검출 불검출 방류수 67 15 1.7 41.3 1.7 7.48 불검출 불검출 원수 51 64 2.3 3.8 0.1 0.89 불검출 불검출 방류수 44 7 1.6 6.7 0.1 0.98 불검출 불검출 원수 122 8 1.7 16.8 0.6 1.56 0.03 0.74 방류수 59 7 2.1 8.4 0.1 2.04 불검출 불검출 원수 150 27 2.9 24.3 0.3 5.36 불검출 불검출 방류수 63 6 1.8 12.4 0.0 1.09 불검출 불검출 원수 101 41 3.5 36.6 3.3 3.45 불검출 불검출 방류수 111 9 1.9 39.9 2.3 5.09 불검출 불검출 원수 58 11 1.4 3.0 0.1 0.59 불검출 불검출 방류수 40 3 1.7 3.1 0.0 0.28 불검출 불검출 원수 131 134 5.3 16.4 0.6 0.76 불검출 불검출 방류수 89 3 4.2 11.4 0.1 1.02 불검출 불검출 원수 151 53 1.8 21.0 0.7 10.50 불검출 불검출 방류수 99 13 1.0 19.2 0.0 4.74 불검출 불검출 원수 62 51 7.4 5.6 0.4 2.01 불검출 불검출 방류수 39 7 1.4 10.6 1.3 2.35 불검출 불검출 원수 62 51 7.4 5.6 0.4 1.66 불검출 불검출 방류수 88 10 2.3 5.6 0.1 0.44 불검출 불검출 원수 221 658 8.5 12.2 11 3.29 0.02 0.12 방류수 95 0 3.4 10.0 0.0 2.44 불검출 불검출
< 표-24> 인쇄회로기판업공정별폐수일반항목분석결과분 석 항 목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NH 3- N NO 3 -N CN Phenol 원수 151 53 1.8 21.0 0.7 2.56 10.50 불검출불검출 업체 A 반응처리후 79 12-16.7 0.1-7.82 불검출불검출 침전처리후 102 7-20.6 0.1-6.75 불검출불검출 방류수 99 13 1.0 19.2 0.03 7.93 4.74 불검출불검출 원수 64 21 2.7 14.0 1.3 2.31 2.01 불검출불검출 업체 B 응집침전처리후 45 0-12.3 1.2-2.30 불검출불검출 3 차폐수결과 방류수 39 7 1.4 10.6 1.0 7.54 2.35 불검출불검출 원수 62 51 7.4 5.6 0.4 5.60 1.66 불검출불검출 환원처리후 62 11-5.0 0.1-1.52 불검출불검출 업체 C 산화처리후 67 1-6.2 0.1-1.43 불검출불검출 침전처리후 86 6-6.2 0.1-1.83 불검출불검출 방류수 88 10 2.3 5.5 0.1 7.18 0.44 불검출불검출 원수 221 658 8.5 12.2 1.1 6.84 3.29 0.02 0.12 업체 D 산화처리후 92 4-10.3 0.2-3.18 불검출불검출 방류수 95 0 3.4 10.0 0.0 6.09 2.44 불검출불검출 농도 ( mg /l) 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 233.9 150.1 151.3 114.6 62.7 99.4 101.2 82 61.9 66.6 그림 4 인쇄회로기판업폐수 COD 분석결과 110.6 57.7 61.9 51.2 39.1 44 40.4 87.8 130.9 121.9 220.9 59.4 89 95.4 원수방류수원수방류수원수방류수원수방류수 업체 A 업체 B 업체 C 업체 D 1 차결과 2 차결과 3 차결과
중금속항목은 Cu, Pb, Cd, Mn, Zn, Cr, Cr +6, Fe, As, Hg을분석하였으며분석결과는 Table-25와같다. Cu와 Zn, Fe은전반적으로검출되었으며, 일부항목이원수에서고농도이지만방류수에서는배출허용기준이하로나타났다. < 표 -25> 인쇄회로기판업폐수중금속분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 3 차폐수결과 업체A 업체B 업체C 업체D 업체A 업체B 업체C 업체D 업체A 업체B 업체C 업체D 분 석 항 목 ( mg /l) Cu Pb Cd Mn Zn Cr Cr+6 Fe As Hg 원수 79.21 불검출불검출 1.60 0.20 불검출불검출 230.15 불검출불검출 방류수 0.14 불검출불검출불검출 0.01 불검출불검출 0.19 불검출불검출 원수 103.95 불검출불검출 0.08 0.06 0.04 불검출 4.76 불검출불검출 방류수 0.46 불검출불검출 0.02 0.01 불검출불검출 0.92 불검출 0.0002 원수 212.51 불검출불검출불검출 0.16 불검출불검출 0.06 불검출불검출 방류수 1.90 불검출불검출불검출 0.02 불검출불검출 0.48 불검출불검출 원수 94.58 불검출불검출 0.08 0.12 0.01 불검출 6.69 불검출 0.0002 방류수 0.31 불검출불검출 0.01 0.01 불검출불검출 0.22 불검출불검출 원수 101.38 불검출불검출 12.43 0.22 0.03 불검출 234.30 불검출 - 방류수 0.16 불검출불검출 0.06 0.01 불검출불검출 0.372 불검출 0.0001 원수 76.08 불검출불검출 11.42 0.16 0.03 불검출 1.99 불검출 0.0001 방류수 0.19 불검출불검출 0.09 0.01 불검출불검출 1.49 불검출 - 원수 25.21 불검출불검출 0.02 0.12 불검출불검출 2.36 불검출불검출 방류수 0.32 불검출불검출 0.01 0.05 불검출불검출 0.71 불검출불검출 원수 131.88 불검출불검출 0.72 0.19 0.03 불검출 60.89 불검출불검출 방류수 0.21 불검출불검출불검출불검출불검출불검출 0.32 불검출불검출 원수 97.10 불검출불검출 3.42 1.35 0.05 불검출 261.20 불검출불검출 방류수 0.54 불검출불검출 0.02 1.12 0.01 불검출 0.69 불검출불검출 원수 62.43 불검출불검출 0.19 1.95 0.17 불검출 2.21 불검출불검출 방류수 1.30 불검출불검출 0.07 1.10 불검출불검출 0.78 불검출불검출 원수 100.00 불검출불검출 0.08 1.06 0.01 불검출 10.90 불검출불검출 방류수 1.49 불검출불검출 0.01 1.08 불검출불검출 0.88 불검출불검출 원수 164.00 불검출불검출 2.86 0.88 0.07 불검출 367.60 불검출불검출 방류수 0.89 불검출불검출불검출 0.28 불검출불검출 0.61 불검출불검출
휘발성유기화합물오염항목으로는클로로포름, 벤젠, TCE, 톨루엔, 1,1 디클로로에틸렌, 에틸벤젠, m,p-xylene, o-xylene을분석하였으며, 분석결과는 Table-26과같다. 인쇄회로기판업의휘발성유기화합물분석결과클로로포름과, 벤젠이가장높은빈도로검출되었으며클로로포름은모든업체에서원수보다방류수가더높게검출되었다. 이는도금업 과마찬가지로일부사업장의경우폐수처리장내부불청결과허술한화학물질관리가 문제 가되는것이라판단되며, 이에대한대책이필요하다. < 표 -26> 인쇄회로기판업폐수 VOCs 분석결과 업체 A 클로로포름벤젠 TCE 톨루엔 분석항목 ( μg /l) 1,1 디클로에틸렌 에틸벤젠 m,p-xylene o-xylene 원수 4.2 35.1 불검출불검출 0.6 불검출불검출 0.4 방류수 10.9 0.7 불검출불검출불검출불검출불검출불검출 업체 B 업체 C 업체 D 원수 8.3 18.7 불검출 불검출 0.5 0.4 불검출 불검출 방류수 11.7 22.9 불검출 0.6 0.5 0.6 0.4 0.4 원수 6.6 1.1 불검출 0.7 불검출 0.8 불검출 2.4 방류수 9.0 1.8 불검출 0.8 1.1 0.5 0.5 0.6 원수 16.1 9.5 불검출 0.7 1.5 불검출 불검출 0.7 방류수 27.0 5.5 불검출 2.0 불검출 불검출 불검출 0.4 3.1.4 식품업식품업은폐수배출시설분류중최종제품 ( 햄, 소시지, 훈제육, 신선육, 순대, 통조림등 ) 가공 제조시설, 어묵, 어포등의수산식품가공 제조시설및커피제조시설, 주정제조, 주조시설을대상으로하는산업으로국립환경과학원의 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 에의하면식품제조시설의폐수는주로원료의일부분, 세척수, 응축수또는냉각수, 생산공정에서사용된물, 청소에사용된물로인하여발생되었으며, 주요오염물질은 SS, COD, T-N, T-P 등이며, 폐수처리방법은물리 화학 생물학적처리로조사되었다. Table-27, Table-28 은최종제품가공, 제조시설의오염물질부하원단위및오염물질농도를나타낸것이다.
< 표 -27> 식품 ( 최종제품 ) 제조시설의오염물질부하원단위 적용인자 폐수배출량 ( m3 / 년 ) 오염물질량 (Kg/ 년 ) BOD COD Mn COD Cr SS T-N T-P 매출액 ( 백만원 / 년 ) 3.22 3.44 2.40 12.18 2.83 0.290 0.062 건평 ( m2 ) 14.82 15.82 11.03 56.05 13.01 1.337 0.287 원료사용량 (ton/ 년 ) 10.99 11.72 8.17 41.53 9.64 0.991 0.213 제품생산량 (ton/ 년 ) 7.41 7.90 5.51 28.01 6.50 0.668 0.144 종업원 ( 명 ) 1,144.82 1,221.43 851.63 4,328.51 1,004.90 103.232 22.201 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) < 표-28> 식품 ( 최종제품 ) 제조시설의오염물질농도 항목 SS BOD COD Mn COD Cr T-N T-P 평균 ( mg /l) 567.5 1,298.5 1,026.8 3,000.4 106.977 19.698 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) 3.1.4.1 식품업폐수처리현황폐수배출사업장은사업장수는총 24사업장으로 1, 2, 3 종사업장이각 1, 5종사업장이 18개소로조사되었다. 처리법으로는자체처리 11, 공동처리 2, 위탁처리 9, 자체처리와위탁처리를병행하는사업장이 2개소로조사되었다. 인천시식품업발생폐수의 COD는 500~5,000mg /l로규모에따라편차가크게나타났으며, 총질소는 30~300mg /l로 COD와마찬가지로사업장규모, 식품의종류에따라오염물질농도의차이가크게나타났으며 Table-29 와같다. < 표 -29> 식품업현황 사업장수 ( 개소 ) 24 처리법 처리공법 자체처리 11 개소, 공동처리 2 개소위탁처리 9 개소, 자체처리 + 위탁처리 2 개소 물리화학적처리 1 개소, 생물학적처리 12 개소위탁처리 9 개소, 생물학적처리 + 위탁처리 2 개소 폐수발생량 1~50 톤 / 일 (5 종사업장 ) 주요오염물질 BOD 500~5,000 mg/l, COD 500~5,000 mg/l ph 6~8, SS 200~1,200 mg/l n-h 10~300 mg/l, TN 30~300 mg/l, TP 10~50 mg/l 1 종 1 개소, 2 종 1 개소. 3 종 1 개소, 4 종 3 개소, 5 종 18 개소 최대 2,000 톤 / 일평균 350 톤 / 일
3.1.4.2 대상식품업폐수처리실태 대상식품업체의업체는폐수배출량및오염물질배출량을기준으로선정하였으며선정된업 체는총 3 곳이다. A 업체는제품제조, B 업체는제품제조및연구소, C 업체는제품제조및혼합과정에서 폐수가배출되었으며, 오염물질은 ph, COD, SS, 동식물유지류로같았다. 폐수의처리방식은물리화학적처리및생물학적처리를적용하며, 발생폐수는 A 업체의 경우반응조및응집조를거쳐침전, 폭기, B 업체는 ph 조정조및혼합반응조를거쳐침전폭 기, C 업체는중화및응집조를거쳐폭기 ( 생물막 ), 침전후방류되는것으로 Table-30 와같이 조사되었다. < 표-30> 대상식품업체폐수배출및처리 분류 업체 A 업체 B 업체C ( 자체처리 ) ( 자체처리 ) ( 자체처리 ) 폐수처리방법 물리, 화학적, 생물학적처리 물리, 화학적, 생물학적처리 물리, 화학적, 생물학적처리 폐수발생량 75 m3 / 일 2,000 m3 / 일 923 m3 / 일 폐수처리능력 96 m3 / 일 2,100 m3 / 일 1800 m3 / 일 주요오염물질 ph, COD, SS, N-H( 동 ) 3.1.4.3 대상식품업폐수분석결과 ph, COD, BOD, SS, N-H( 동 ) ph, COD, BOD, SS, N-H( 동 ) 폐수의분석은일반항목으로 COD, SS, N-H, 총질소, 총인, 질산성질소를분석하였으며분석 결과는 Table-31, Table-32, Fig-5 와같다. < 표 -31> 식품업폐수일반항목분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 식품업업체A 식품업업체B 식품업업체C 식품업업체A 식품업업체B 식품업업체C 분석항목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NO 3 -N CN Phenol 원수 124 19 1.0 2.1 0.1 0.76 불검출 불검출 방류수 40 4 1.7 1.8 0.05 1.00 불검출 불검출 원수 1289 340 2.7 57.8 5.5 0.88 불검출 불검출 방류수 70 35 1.5 7.9 0.2 0.78 불검출 불검출 원수 4990 456 2.1 49.4 11.5 0.46 불검출 불검출 방류수 48 49 1.0 17.2 1.6 0.02 불검출 불검출 원수 183 30 0.9 3.0 0.4 - 불검출 불검출 방류수 25 10 1.4 1.5 0.00 1.04 불검출 불검출 원수 1609 634 3.7 67.8 8.5 0.06 불검출 불검출 방류수 51 16 1.4 14.9 0.04 0.20 불검출 불검출 원수 965 314 2.8 50.9 11.18 0.02 불검출 불검출 방류수 34 14 2.0 6.6 0.70 불검출 불검출 불검출
< 표 -32> 식품업공정별폐수일반항목분석결과 분석항목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NH 3 -N NO 3 -N CN Phenol 3 차폐수결과 식품업업체 B 식품업업체 C 원수 1337 911 410 135.5 50.1 4.71 7.17 불검출불검출 중화혼합침전처리후 548 180 31.0-22.9 0.59 - 불검출불검출 생물학적처리후 71.3 1 9.0-5.3 0.07 - 불검출불검출 방류수 71.4 2 17.0 1.3 5.5 0.09 6.97 불검출불검출 원수 2183.6 2940 136.0 0.4 42.2 11.62 5.25 불검출불검출 부상처리후 580.8 1674 65.0-65.8 13.45 - 불검출불검출 방류수 19.2 7 0.4 0.9 32.8 6.63 7.32 불검출불검출 농도 ( mg /l) 5500 4990 5000 4500 1차결과 4000 2차결과 3500 3000 2500 2000 1608.7 1500 1289.4 1000 964.7 500 124 183.2 0 40 25.4 70 50.9 48.1 33.73 원수 방류수 원수 방류수 원수 방류수 업체A 업체B 업체C 그림 5 식품업폐수 COD 분석결과식품업은식품의종류에따라 COD 및 SS의농도차이가크게나타났으나, 처리수는배출허용기준이하로처리가가능한것으로나타났다. 식품업의경우조사된모든사업장이정상적인폐수처리장가동과관리를통하여폐수를처리하는것으로판단된다. 특히 B 사업장의경우 CCTV 을설치하여폐수처리각공정을실시간으로감시모니터링하고있었으며, 처리된폐수를이용하여수족관을운영하는등폐수처리되는과정을지속적으로관찰감시하는것으로조사되었다.
중금속항목으로는 Cu, Pb, Cd, Mn, Zn, Cr, Cr +6, Fe, As, Hg을분석하였으며분석결과는 Table-33, Table-34와같다. 식품업에서는 Cu, Mn, Fe이검출되었으며세척수가폐수량의대부분을차지하는 A 업체의경우 B, C 업체보다농도가작게검출되었다. Fe이 C 업체원수에서 13.87 mg /l로높게나타난것을제외하고는원수및처리수에서모든항목이배출허용기준이하로나타났다. < 표-33> 식품업폐수중금속항목분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 업체 A 업체 B 업체 C 업체 A 업체 B 업체 C 분 석 항 목 ( mg /l) Cu Pb Cd Mn Zn Cr Cr+6 Fe As Hg 원수 0.04 불검출 불검출 0.07 0.06 불검출불검출 0.60 불검출 불검출 방류수 0.02 불검출 불검출 0.05 0.06 불검출불검출 0.45 불검출 불검출 원수 0.27 불검출 불검출 0.34 0.08 0.04 불검출 2.46 불검출 불검출 방류수 0.02 불검출 불검출 0.13 0.01 불검출불검출 0.05 불검출 불검출 원수 0.02 불검출 불검출 0.10 0.16 불검출불검출 0.53 불검출 불검출 방류수 0.01 불검출 불검출 0.14 0.08 불검출불검출 1.20 불검출 불검출 원수 0.04 불검출 불검출 0.11 0.12 불검출불검출 1.94 불검출 불검출 방류수 0.02 불검출 불검출 0.02 0.04 불검출불검출 0.21 불검출 불검출 원수 0.57 불검출 불검출 0.21 0.073 불검출불검출 1.99 불검출 - 방류수 0.06 불검출 불검출 0.01 0.01 불검출불검출 0.09 불검출 - 원수 0.04 불검출 불검출 0.19 0.28 0.03 불검출 13.87 불검출 불검출 방류수 0.04 불검출 불검출 0.12 0.06 불검출불검출 0.38 불검출 불검출 < 표 -34> 식품업공정별폐수중금속분석결과 분석항목 ( mg /l) Cu Pb Cd Mn Zn Cr Cr+6 Fe As Hg 3 차폐수결과 원수 0.06 불검출불검출 0.14 0.70 불검출불검출 1.18 불검출불검출 중화혼합침전처리후 0.02 불검출불검출 0.11 0.60 불검출불검출 0.33 불검출불검출업체B 생물학적처리후 0.03 불검출불검출 0.09 0.64 0.11 불검출 0.10 불검출불검출 방류수 불검출불검출불검출 0.08 0.78 불검출불검출 0.19 불검출불검출 원수 0.06 불검출불검출 0.09 0.83 0.05 불검출 2.13 불검출불검출 업체 C 부상처리후 불검출불검출불검출 0.42 2.10 불검출불검출 15.14 불검출불검출 방류수 0.01 불검출불검출 0.01 0.55 불검출불검출 0.19 불검출불검출
휘발성유기화합물항목으로는클로로포름, 벤젠, TCE, 톨루엔, 1,1 디클로로에틸렌, 에틸벤젠, m,p-xylene, o-xylene을분석하였으며, 분석결과는 Table-35와같다. 식품업대상업체의휘발성유기화합물분석결과클로로포름이가장높은빈도로검출되었으며업체 B에서가장높은농도 142 μg /l로검출되었다. 식품업의휘발성유기화합물의경우대부분처리가잘되는것으로판단되며이는생물학적처리공정에의한것으로판단되며생물학적처리공정중생물막이악취제거기술로서효과적임이판명된이후타당성있는 VOC 기술로부각되고있다. < 표 -35> 식품업폐수 VOCs 분석결과 업체 A 분석항목 ( μg /l) 1,1 클로로포름벤젠 TCE 톨루엔에틸벤젠 m,p-xylene o-xylene 디클로에틸렌 원수 77.0 14.0 불검출 7.0 불검출 14.0 불검출 45.0 방류수 41.6 0.5 불검출 0.7 0.5 0.6 0.6 0.6 업체 B 업체 C 원수 142.0 불검출 불검출 6.0 3.0 10.0 10.0 33.0 방류수 8.1 0.5 불검출 0.4 1.0 불검출 불검출 불검출 원수 54.0 불검출 불검출 31.0 5.0 불검출 불검출 8.0 방류수 13.0 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 3.1.5 세차및세척시설 세차및세척시설은운수장비수선업체의세척시설로서국립환경과학원의 폐수배출시설세분 류및오염부하원단위 에의하면폐수발생은세척과정에서주로발생하며주오염물질은 ph, COD, SS 등이며폐수처리는주로물리 화학적처리에의한방법으로처리된다. Table-36, Table-37 은세차및세척시설의오염물질부하원단위, 오염물질농도를나타낸것이다. < 표 -36> 세차및세척시설의오염물질부하원단위 폐수배출량오염물질량 (Kg/ 년 ) 적용인자 ( m3 / 년 ) BOD COD Mn COD Cr SS T-N T-P 매출액 ( 백만원 / 년 ) 0.568 0.035 0.037 0.206 0.073 9.364 10-3 6.909 10-3 건평 ( m2 ) 0.028 1.741 10-3 1.871 10-3 0.010 3.662 10-3 0.468 10-3 0.345 10-3 원료사용량 (ton/ 년 ) 0.059 3.634 10-3 3.907 10-3 0.022 7.646 10-3 0.976 10-3 0.720 10-3 제품생산량 (ton/ 년 ) 0.075 4.601 10-3 4.947 10-3 0.027 0.010 1.236 10-3 0.912 10-3 종업원 ( 명 ) 40.36 2.48 2.66 14.65 5.21 0.665 0.491 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006)
< 표-37> 세차및세척시설의오염물질농도항목 SS BOD COD Mn COD Cr T-N T-P 평균 ( mg /l) 76.6 138.9 438.4 94.5 47.891 4.607 자료 : 국립환경과학원, 폐수배출시설세분류및오염부하원단위 (2006) 3.1.5.1 식품업폐수처리현황운송장비업총 765개사업장대부분이세차및세척시설을갖추고있고, 독립적인세차및세척시설은총 3개사업장으로조사되었으며, 대형세척업을제외하고주유소등의사업장에세차및세척시설이되어있는경우신고되지않은사업장이대다수인것으로파악되었다. 세차및세척시설업종의배출허용기준초과항목은대부분음이온계면활성제이며, 2007년, 2008년지도 점검결과음이온계면활성제 (ABS) 의배출허용기준초과판정은총 504건중 33 건인것으로조사되었다. 3.1.5.2 대상세차및세척시설폐수처리실태대상세차및세척시설은폐수배출량및오염물질배출량을기준으로총 2곳을선정하였다. 폐수배출은자동식세차시설에서용수와연성세제폐수가발생하였다. 주요오염물질은 ph, COD, SS, 광유류, 계면활성제이다. 폐수의처리는물리화학적처리만적용하고있으며, 발생폐수는침전및유수분리, 여과후방류되는것으로 Table-38과같이조사되었다. < 표-38> 세차및체척업폐수배출및처리분류업체 A( 자체처리 ) 업체 B( 자체처리 ) 폐수처리방법물리, 화학적처리물리, 화학적처리폐수발생량 - 18.2 m3 / 일폐수처리능력 - 27 m3 / 일주요오염물질 ph, COD, SS, N-H( 광 ), ABS ph, COD, SS, N-H( 광 ), ABS 3.1.5.3 세차및체척업폐수분석결과일반항목으로는 COD, SS, 광유류, 총질소, 총인, 질산성질소를분석하였으며분석결과는 Table-39와같다. 세차업은음이온계면활성제를제외한 COD 및 SS 등일반항목모두낮게나타났으며, A 업체경우 Fig-6과같이음이온계면활성제일부가배출허용기준이상으로검출되었다. B 업체경우오존처리로계면활성제를처리하여기준농도이하로배출되며, 일부폐수를재활용하기때문에원수사용량도줄일수있는것으로판단된다. 따라서일부사업장에서배출기준이상으로배출되는계면활성제에대한처리대책이필요한것으로판단된다.
< 표 -39> 세차및세척업폐수일반항목분석결과 1 차폐수결과 2 차폐수결과 3 차폐수결과 업체 A 업체 B 업체 A 업체 B 업체 A 업체 B 분석항목 ( mg /l) COD SS N-H T-N T-P NO 3 -N ABS CN Phenol 원수 30.4 19.2 2.0 4.668 0.110 0.549 - 불검출불검출 방류수 4.8 3.2 0.5 1.891 0.017 0.907 - 불검출불검출 원수 68.9 41.2 2.8 5.945 0.303 1.766 - 불검출불검출 방류수 30.4 18.4 2.1 2.800 0.102 0.817 - 불검출불검출 원수 60.3 54 5.2 2.876 0.120 0.441 57.5 불검출불검출 방류수 35.5 10.8 4.3 1.663 0.085 0.157 7.32 불검출불검출 원수 36.1 20.4 3.7 1.976 0.091 0.431 68.6 불검출불검출 방류수 24.95 20.4 3.1 1.587 0.051 0.327 2.52 불검출불검출 원수 80 27.2 25.4 2.038 0.123 0.304 160.5 불검출불검출 방류수 30.9 3.6 3.7 1.411 0.088 0.027 12.23 불검출불검출 원수 87.4 42.4 30.8 1.816 0.123 0.272 110.6 불검출불검출 방류수 35.9 17.2 4.2 1.393 0.087 0.006 1.51 불검출불검출 180 160 160.5 농도 ( mg /l) 140 120 100 80 60 57.5 68.6 110.6 2 차결과 3 차결과 40 20 7.32 12.23 2.52 1.51 0 원수 방류수 원수 방류수 업체A 업체B 그림 6 세차및세척업폐수음이온계면활성제분석결과중금속항목으로는 Cu, Pb, Cd, Mn, Zn, Cr, Cr +6, Fe, As, Hg을분석하였으며분석결과는 Table-40과같다. 휘발성유기화합물오염항목으로는클로로포름, 벤젠, TCE, 톨루엔, 1,1 디클로로에틸렌, 에틸벤젠, m,p-xylene, o-xylene을분석하였으며, 분석결과는 Table-41과같다세차업의중금속은배출허용기준이하일뿐만아니라처리수나원수에서농도의차이가나지않는미량이검출되었으며, 휘발성유기화합물역시검출되었으나농도는높지않았다.
< 표-40> 세차및세척업폐수중금속분석결과분석항목 ( mg /l) Cu Pb Cd Mn Zn Cr Cr+6 Fe As Hg 1 차폐수결과 2 차폐수결과 3 차폐수결과 업체A 업체B 업체A 업체B 업체A 업체B 원수 0.06 불검출불검출 0.11 0.37 불검출불검출 1.52 불검출불검출 방류수 0.09 불검출불검출 0.01 0.02 불검출불검출 0.06 불검출불검출 원수 0.17 0.06 불검출 0.18 0.37 불검출불검출 4.82 불검출 0.0003 방류수 0.09 불검출불검출 0.15 0.25 불검출불검출 2.55 불검출불검출 원수 0.09 불검출불검출 0.17 0.20 불검출불검출 3.25 불검출불검출 방류수 0.07 불검출불검출 0.16 0.28 불검출불검출 2.61 불검출불검출 원수 0.11 불검출불검출 0.25 0.34 불검출불검출 5.37 불검출불검출 방류수 0.05 불검출불검출 0.17 0.20 불검출불검출 3.22 불검출불검출 원수 0.13 불검출불검출 0.24 0.89 0.012 불검출 6.34 불검출불검출 방류수 0.04 불검출불검출 0.20 0.47 불검출불검출 3.01 불검출불검출 원수 0.08 불검출불검출 0.22 0.90 불검출불검출 4.25 불검출불검출 방류수 0.02 불검출불검출 0.20 0.82 불검출불검출 2.72 불검출불검출 < 표 -41> 세차및세척업폐수 VOCs 분석결과 클로로포름벤젠 TCE 톨루엔 분석항목 ( μg /l) 1,1 에틸벤젠 m,p-xylene o-xylene 디클로에틸렌 업체 A 업체 B 원수 8.2 0.5 불검출 0.4 1.0 0.5 불검출 1.8 방류수 13.7 0.8 불검출 0.4 0.8 불검출 불검출 불검출 원수 13.2 0.4 불검출 0.4 1.4 불검출 불검출 0.4 방류수 16.4 0.9 불검출 0.7 2.0 불검출 불검출 불검출
3.2 주요업종별폐수처리문제점및개선방안 3.2.1 폐수처리문제점 3.2.1.1 고농도질소처리의어려움 2008년부터도금및표면처리시설의질소배출규제기준이 120 mg/l에서 60 mg/l로강화됨에따라질소배출에대한업체들의부담이가중되고있으며, 도금폐수의경우공정및세척과정에서많은질소성분을사용해야하기때문에더욱부담이가중되고있다. 도금공정중질소화합물의주요발생형태는박리또는아연도금크로마이트처리, 화학연마공정에서사용하는질산과산성아염도금, 무전해니켈도금, ph조정에사용되는암모니아이며, 무기성질소가주를이루고있는도금폐수는화학처리공정에서 60~70% 정도가제거된다. 일반적으로원수질소화합물중암모니아성질소의농도가 300mg/L이하이면시안산화시차아염산소다에의해거의완벽하게화학적탈질이되고방류수에서질소는대부분질산성질소의형태이다. 따라서도금폐수의질소함유물처리시가장큰문제는질산성질소의처리라할수있다. 현재대형공동처리사업장의경우일부생물학적처리시설의도입을통하여, 질소의배출기준을준수하 고있으나, 대부분의도금폐수처리업소의경우자체처리보다는 공정중에질산을사용하는공정의 폐수를분리차집한후위탁처리하는방식으로위탁폐수증가에따른업체의부담이증가되고있어이를해결할수있는대안공정또는방법이필요한실정이다. 3.2.1.2 활성슬러지공정유지의어려움유기성성분이많은업종의경우생물학적처리가필수적이며, 일반적으로폐수처리에사용하는생물학적처리방법은활성슬러지공정을기본으로한다. 활성슬러지공정을원활하게운용하기위해서는공정내호기성미생물의활성상태를양호하게유지해야하며, 이를위해서 는설계한용량의폐수가정기적으로유입되는것이중요하다. 그러나폐수배출이 50 톤미만 의 5종사업장의경우폐수의배출이일정하지않아지속적으로폐수를처리하기보다는폐수를저장하여일일 2~3시간동안운전하는경향을보이고있다. 이경우생물학적처리시미생물의활성상태를유지시켜줄수없어정상적인운전이곤란하나, 사업장에따라이런부분에대한고려가없는것으로나타났다. 본연구에서도화학업종 C 업체의경우생물학적처리공정의미생물을활성상태를유지하기위하여정기적으로종균제및활성화제를공급해주어일정한수준이상의공정효율을나타났으나, 비슷한폐수를배출하는 B 업체의경우생물학적처리시설의관리가부실하여지속적으로배출허용기준농도이상으로 BOD 및 COD를배출하는것으로파악되었다. 또한, 생물학적처리시설의경우미생물의활성상태가좋지않을경우침전지에서침전효율
이떨어지는것으로판단되며, 침전효율감소에따른후단의여과공정에도영향을미치기때문에이를해결할수있는방안이필요하다. 3.2.1.3 계면활성제관리취약인천시에서운수및세차업이가장많은업종중의하나이며, 세차장특성상다량의세제를사용하기때문에계면활성제가초과배출되는경우가있다. 이는폐수량이적고전문관리인을두지않아도되기때문에폐수처리시설관리가매우취약한것으로보이며, 이를해결할수있는공정이필요할것으로판단된다. 3.2.1.4 사업장청결상태불량도금업, 인쇄회로기판제조및화합물제조업체등은화학물질의사용이필수적이나, 사업장규모가작은 4, 5종업소가대부분으로내부가협소하여공정라인의청결상태가취약하였다. 특히도금, 화학업종의경우사용원료의보관상태가좋지못하였으며, 폐수처리과정에서사용되고있는약품의보관상태도좋지않아약품의주입탱크와주입과정에서화학물질이일부유실되는사업장도다수발견되었다. 사업장에서사용되는화학물질의경우그대로방출되었을경우에환경에크게영향을미칠수있는유독물및사고유발물질등을다수포함하고있어, 그대로방치할경우큰사고로확대될수도있기때문에그에맞는적절한관리가필요한것으로판단된다. 3.2.1.5 화학물질사고발생시대처방안미비일부사업장의경우사용하는화학물질에대한안전정보가없을뿐만아니라, 사고발생시대처방안에대한부분도매우취약한것으로조사되었다. 특히유독화학물의가스등이인체에접촉하거나흡수되게되면기침과눈따가움등을느끼는등사업장종사자의건강에큰영향을미칠수있으며, 사고후빠른시간내적절한조치를취하지못하면더큰사고를발생하게될수도있다. 3.2.2 폐수처리문제점개선방안 3.2.2.1 고농도질소처리현재알려져있는질산성질소의처리방법으로는물리화학적방법과생물학적방법이있다. 물리화학적방법으로는, 약품을이용한산화또는환원처리방법, 전기를이용한전기산화및전기분해방법, 촉매의산화및환원력을이용한촉매반응방법, 활성탄흡착등과같은물리적방법, 그리고상기방법을복합한 H 2 O 2 /UV법, H 2 O 2 /ozone 법, H 2 O 2 /ozone/uv법등다양한방법이있다. 그러나이런방법들은비용면에서는 UV lamp나오존발생기등과같은부속장치를필요로하기때문에초기투자비가크고운전비도상대적으로높으며, 약품및촉매이용방법은초기투자비는상대적으로낮으나소모품인약품, 촉매, 전극
판을사용하므로유지관리비용이높다는단점을가지고있으며, 질산성질소의경우환원력이약하여일반적인환원제로는처리효과를크기기대할수없는단점을가지고있다. 최근지하수의질산성질소를제거하기위한, 영가철의강력한산화력을이용한질산성질소의처리가연구되었는데이는산성조건에서영가철을이용한질산성질소의환원이가능하다는것이다. 일반적으로도금폐수의경우최종폐수가산성일경우환원공정을이용하여 6가크롬등의중금속을제거한후, 산화공정을통하여시안, 암모니아등의오염물질을제거하는공정으로폐수를처리하고있기때문에, 현재쓰이는공정을그대로이용하면서, 환원제를영가철로대처하는방법을사용할경우효과적으로질산성질소의처리가가능할것으로판단된다. 이경우현재일반적으로도금폐수에사용되고있는중아황산나트륨에비하여약품비가증가한다는단점과후처리로암모니아를다시처리해주어야한다는단점이있다. 암모니아성질소의경우농도가 300mg/L이하인경우시안산화시차아염산소다에의해거의완벽하게화학적탈질이가능하므로후처리공정에의하여처리가가능하여, 약품비증가의경우현재 2~5 단으로시행하고있는환원공정중앞선 2~3단공정은기존의환원제인중아황산나트륨등을사용하여크롬등의중금속을처리하고후단의 3~5단공정에만영가철을주입하여질산성질소를처리할경우영가철의사용을최소로줄일수있을것이라판단된다. 또한, 기존처리방식으로는나노영가철분말을사용하지만만약넓은비표면적을보유한반응벽체공법과메조기공입자상실리카에나노영가철을코팅시킨다면반응시간을단축하고, 공정효율이증가될것으로판단된다. 생물학적처리방법은 A 2 /O process, A/O process 등많은생물학적질소제거공정에서적용하는암모 니아성질소의질산화및질산화된질산성질소, 아질산성질소의탈질이있으며, 이러한기존공법에비 해경제적인면을고려한산소공급및외부탄소원공급을줄일수있는 ANAMMOX process 및 SHARON process가개발되어있으나, 아직실용화단계에이르진못했다. 현재가장일반화되어있는질소제거법 (A 2 O process, AO process, Bardenpho process) 은현탁활성슬러지를이용한순환식질산화ㆍ탈질법이다. 이방법은무산소조 -혐기조 -호기조, 무산소조 -호기조, 무산소조-호기조 -무산소조-호기조로이루어지며폐수를순환시킴에의해무산소조에서는탈질, 호기조에서는질산화가일어나게한다. 이방법은넓은설치부지가요구되며호기조용량을크게해야만한다. 반응조용적이작으면서안정된처리수를얻기위해서현탁활성슬러지대신에활성슬러지또는질산화균이나탈질균을고정화한담체를충진하거나, 막을이용하여질산균및탈질균의체류시간을증진시키는방법도있으며, 이러한공정의단점으로는고정화를통한방법의경우담체비용이높다는것과, 막여과를이용하는방법은장기간실험을통한실증설비가없는단점이있다.
이외에독립영양미생물을이용하는황산화탈질공법이있는데, 도금폐수와같이 C/N비가낮은폐수에메탄올과같은외부탄소원없이황을이용하여황산화탈질미생물에의해탈질을유도하는독립영양탈질방법으로황산화탈질미생물이여러종류의황화합물을황산염이온으로산화시키면서동시에질산성질소를질소가스형태로전환시키는원리를이용한것이다. 황산화탈질미생물은독립영양미생물이므로외부탄소원이필요하지않아 C/N비가낮은폐수에메탄올대신값이싼황입자의투입으로경제적이며처리효율이안정적이고운전이쉬운효과적인탈질화를유도할수있다. 여러질소처리방법중사업장의규모에따라적합한공정을분류해보면 3종사업장이상의대규모사업장의경우일반적인생물학적질소제거공정을적용하는것이적합하고, 중소규모의사업장이모여공동처리하는경우황산화질산균을이용한처리방법, 마지막으로소규모사업장중자체처리를하는경우최종방류수를측관이송하여이온교환수지로처리하는방법이적합한것으로판단된다. 이외에도음이온교환수지를이용한간이처리방법이있을수있는데, 도금폐수최종처리수중일부를측관이송하여연속적으로순환하여질산성질소를제거하는방법이있을수있다. 이경우질산성질소에선택성이높은이온교환수지를사용하게되면더높은제거효율을기대할수있으며, 질소처리공정에대한장단점은 Table-42 와같다. < 표 -42> 질소처리공정비교 적용공법 탈질 / 호기공정 생물학적탈질공법 황탈질공법 영가철사용 이온교환법 공법특징 미생물을이용한생물학적처리침전조이용 황탈질미생물을이용한생물학적처리 영가철을이용하여질산성질소환원 이온교환수지를이용한질산성질소제거 체류시간 ( 연속주입 ) 39.2hr(18hr 이상 ) 52.4(24hr 이상 ) 처리수질 (T-N) 25±5mg/L 40±5mg/L 처리효율 80% 이상 70% 이상 운영비용 3-11 월 300원 250원 공정개선필요없음 ( 원 /m 3 ) 12-2 월 1,000원 1,000원 최저수온 18 18 설치비용 (450m 3 / 일 ) 4억 4천만원 9억 5천만원 운전형태 11hr 가동 /13hr 공회전 11hr 가동 /13hr 공회전 기존공정과동일 이온제거에관한결과는있으나, 도금폐수를대상으로한실증설비없음 단점넓은부지및운전경험필요높은설치비용필요약품비상승실증설비가없음 적용가능사업장규모 3 종이상의공동처리장 ( 처리규모 200 톤 / 일이상 ) 중대규모이상의공동폐수처리장에설치제안 4 종의공동처리장 (1 일처리규모 200 톤 ~50 톤 ) 소규모공동폐수처리장에설치제안 5 종공동처리장 ( 처리규모 50 톤 / 일이하 ) 소규모폐수처리장중최종폐수가산성일경우 5 종소규모자체처리장 ( 규모 10 톤 / 일이하 ) 폐수의발생이비정기적인소규모사업장에제안
3.2.2.2 활성슬러지공정유지활성슬러지공정의경우공정내호기성미생물의활성상태를양호하게유지하는것이중요한데, 일부화학업종중폐수의배출량이적은경우폐수처리장운영시간이일일 2~3시간에불과하게되고, 따라서활성슬러지내미생물의활성에문제가있을수있다. 특히주말또는휴일후폐수처리장을재가동하였을경우미생물의활성문제는더욱심각해진다. 이와같은문제의해결방안으로는정기적인미생물종균제와활성화제의사용을권장한다. 미생물종균제의경우폐수의생물학적처리용으로개발된미생물제제로활성슬러지처리법에탁월한효과를발휘하는것으로알려져있으며, 활성화제의경우폐수처리에필요한미생물의유기영양원등으로구성되어체류시간이짧은생물학적처리시스템을적용하여유기성폐수를처리할경우제거효율향상에도움이되기때문에소규모폐수처리장을운영하여유기성폐수를방출하는화학업종 ( 특히화장품업종 ) 에도움이될것이라판단된다. 또한, 생물학적처리시설의경우미생물의활성상태가좋지않을경우침전지에서침전효율이떨어져후단의여과공정에도치명적인영향을미치는것으로판단되기때문에정기적인여과장치의점검도필수라고판단된다. 3.2.2.3 계면활성제관리일반적으로계면활성제의처리방법은명반을이용한응집침전, 세라믹막을이용한여과처리, 활성탄흡착, 펜톤산화, UV/ 오존산화등을들수있다. 현재세차장의폐수처리과정은대부분이활성탄공정을통하여여과공정에서계면활성제의처리를기대하고있지만, 세차장의경우정기적으로폐수가배출되기보다는계절에따라또한요일에따라일과시간에따라처리장의운영에대한변동이심하기때문에일시적으로폐수처리량이많아질경우활성탄에의한효과적인계면활성제의처리를기대할수없다. 현재계면활성제의처리공법으로사용이가능한응집침전및세라믹막을이용한처리공정의경우처리를위한부지문제및관리인의필요, 시설투자에대한부담등으로인하여투자비용대비효과를보기힘들다. 따라서기존의공정을그대로이용하면서활성탄여과전단에 UV 또는오존산화공정을추가할경우경제적으로큰부담없이효과적인계면활성제의처리를기대할수있다. 본연구대상사업장인 B 사업장은현재오존을이용한산화공정을통하여계면활성제의처리를하고있으며, 세차장폐수의경우일부입자성물질과계면활성제를제거할경우대부분의오염물질이제거되기때문에처리수중일정부분을재활용하여사용할수있을것으로판단된다. 3.2.2.4 사업장청결상태화학물질의유출이쉽게파악이될수있도록유독물의이송관을건물상단에설치하여관
의파손으로인한누수여부를신속하게파악하게하는것도방법이라할수있다. 또한사업장내부의청결유지을위하여공정별유해물질의투입방법을개선하고수시로배관및밸브의부식상태를점검하도록한다. 필요에따라서는안전밸브를설치하도록권고한다. 3.2.2.5 화학물질사고발생시대처방안보호장구비치및사용법게시를통하여안전사고에대비가필요한것으로판단된다. 또한유독물방제교육을통하여유독물유출에대한위험성및사고발생시대처법교육을하는것이필수적이다. 그러나소규모영세사업장의경우단독으로방제교육을실시하는데어려움이있으므로비슷한유독물및화학물질을사용하는동종업종별로그룹을지어실시가필요할것으로판단된다. 사업장사정상단체로실시하는방제교육도실시가힘든경우비슷한우수사업장의자료를통해서라도반드시유독물방제에대한정보를습득하여야하며, 특히사업장에서사용하는화학물질을목록화하는방안도필요하다.
Ⅳ. 결론 인천시관내에소재하는 8,000 여개사업장중중소업체로환경시설개선투자가어려운도금 및표면처리업 4 곳, 화학업 3 곳, 인쇄회로기판업 4 곳, 식품업 3 곳, 세차업 2 곳등주요업종을 대상으로원수, 공정별발생폐수및방류수에대하여일반항목, 중금속, VOCs 의분석을통하여 발생폐수에대한정확한분석및폐수처리공정개선방안등을조사한결과는다음과같다. 1. 도금및표면처리업의주요오염물질로 ph, SS, COD, 광유류, 계면활성제, CN, Ni, Sn, Cl, T-N, Cu, Cr 등이발생되었으며, 방류수의 COD가 70mg /l이상으로상당이높고총질소도방류수수질기준 60mg /l를초과하는경우도있었다. 중금속은 Cr, Fe이많은양이검출되었으나, 배출허용기준을만족하였고휘발성유기화합물은 B업체원수에서클로로포름이가장높은농도 141.0μg /l로검출되었다. 2. 화학업중화장품제조업은원료가에탄올및유기산등의유기용매를많이사용하기때문에원수의 COD농도가 384.2~1325.3mg /l로높고방류수또한최대 416.9mg /l로방류수수질기준을초과하는것으로나타났다. 중금속은미량검출되었으며, 휘발성유기화합물중클로로포름이 167.0μg /l로검출되었으나다른항목은검출되지않았다. 3. 인쇄회로기판업의경우 COD, SS 및중금속배출허용기준을만족시키는것으로나타났으며, 휘발성유기오염물질은클로로포름이 6.6 ~27.0 μg /l, 벤젠이 1.1~35.1 μg /l 검출되었다. 4. 식품업은식품의종류에따라 COD가 124~4990mg /l, SS가 19.2~634mg /l로농도차이가크게나타났으나, 처리수는배출허용기준이하로처리하고있는것으로나타났다. 중금속은원수및처리수에서모든항목이배출허용기준이하로나타났으며, 휘발성유기화합물은클로로포름이원수에서 142 μg /l로검출되었다. 5. 세차업은음이온계면활성제를제외한 COD 및 SS 등일반항목모두낮게나타났으며, 음 이온계면활성제는원수 57.5~160.5 mg /l, 처리수 1.51~12.23 mg /l 로일부사업장에서배출기준 이상으로배출되었다. 중금속은배출허용기준이하일뿐만아니라처리수나원수에서농도의
차이가나지않는미량이검출되었으며, 휘발성유기화합물역시검출되었으나농도는높지않 았다. 6. 현장조사및시료분석결과폐수처리의문제점으로고농도질소처리의어려움, 부하량이일정하지않은유기성폐수처리시활성슬러지공정유지의어려움, 세차장의계면활성제관리취약, 사업장불청결및화학물질사고발생에대한대처방안미비로나타났으며, 이에대한개선방안으로고농도질소처리를위하여나노영가철분말의사용, 황산화탈질미생물이용및선택적이온교환수지를사용하여질소제거효율을높일수있을것으로판단되며, 활성슬러지공정유지를위하여정기적인미생물종균제와활성화제의사용해야할것으로판단된다. 계면활성제처 리를위하여 활성탄여과전단에 UV 또는오존산화공정을추가할경우경제적으로큰부 담없이효과적인계면활성제의처리를기대할수있으며, 사업장내부의청결유지를위하여공정별유해물질의투입방법을개선하고수시로배관, 밸브의부식상태점검및화학물질사고발생에대비하여보호장구비치와사용법계시하여야하며, 유독물방제교육, 유독물유출에대한위험성및사고발생시대처법교육을하야할것으로판단된다.
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