생활환경수 처리기술

김오식 지음

한중일영 한자센터 2023년 11월 09일 출간

작품소개

책소개

생활환경수 물환경의 보다 근원적인 재생복원 기술로서, 생활환경수 하수처리시스템의 환경영향평가기법을 기술하고 게재하고 있습니다. 생활환경수 하수도에 대한 영양염을 관리할 필요아 있다는 하수도 영양염류의 능동적 운영관리, 하수처리장 내에서의 미세플라스틱 처리를 관할하는 과제도 제기하고 있습니다.
생활환경수 물환경의 재생과 복원을 위해서는 식물활용 환경보전과 환경복원 기술, 식물과 미생물의 상호작용과 수질정화기술, 물과 미생물을 활용한 유해화학물질 정화기술, 인공습지의 매립장 침출수 페놀류제거, 식물과 미생물을 이용한 폐광지역 재생역할, 추수식물의 기능성과 호소환경 복원 역할도 다루고 있습니다.
외래식물이 생활환경 수역으로 집요하게 쳐들어오는 물환경에서, 침입외래 수서식물종의 물환경 영향을 검토하고, 침입외래 호소주변 수서식물종의 현상과 실태에 대해서도 기술하고, 침입외래 수서식물종의 동정・확인과 외래식물종의 침입으로 인한 인간의 생활환경 특성도 검토해 보아야 생활환경수 물환경의 재생이 가능한 기반을 이루게 됩니다.
생활환경수역 인근의 연근해와 바다와 해양의 문환경으로 나가서, 연안해역의 물환경보전을 기술하고, 연근해 양식어업의 물질동태 연구도 필요하고, 탈-탄소사회를 지향하게 되는 블루카본(blue-carbon)의 해양생태계 활용도 필수적이고, 만과 항구와 같은 생활환경수의 폐쇄성 연안역의 해역환경 개선기술도 논하여, 인간과 해양에게 모두 바람직한 생활환경수역을 가꾸자는 책입니다.

목차

1. Anammox 공정에 의한 슬러지 처리수의 질소제거
2. 미량원소에 착안한 Anammox 공정 안정화법
3. 메탄발효 쓰레기처리 저탄소화 시스템
4. 단독・합병처리 정화조의 온실효과가스 배출량평가
5. 정화조 유지관리 고도화로 온실효과가스 배출량 줄이기
6. 양액재배용 조류방제 기자재의 평가와 적용사례
7. 유기물함유 전자산업 하폐수의 메탄발효처리
8. 클링커애쉬 충전물의 중금속 용출특성과 모델화
9. 수류의 수질변화와 자기장의 영향
10. 물의 염소소독 동반 세포성 면역 조사연구
11. 막여과법과 정수처리기술 동향
12. 세라믹막 여과시스템 이용 조류피해 대책
13. RO막법의 해수담수화 시스템 개발
14. 상하수도 관로의 모니터링 기술
15. 중력식 막여과법의 에너지 절약과 빗물이용 기술
16. 중력식 막분리법의 응용기술 연구
17. 막여과법의 응용과 정화조 시스템의 개발
18. 도로하수의 중금속제거 기술과 다공성 콘크리트 개발
19. 생물막 조절제와 역삼투막(RO) 모듈의 적용사례
20. 해수담수화용 역삼투막 모듈의 파울링 지표개발
* 참고문헌

책 속으로

도로배출수 중의 중금속에 대해서 on-site 제거를 기대할 수 있는 porous concrete(다공성/다공질 콘크리트)에 착안하여, 다종다양한 배합의 포러스 콘크리트를 제작하여, 중금속 제거성능을 검토하여 보았다. 처음에는 zeolite 무첨가 및 첨가 다공성 콘크리트를 이용하여 구리와 납과 아연의 중금속 용액에 침지시킨 batch 흡착실험을 시행하고, 다음으로 중금속 용액을 통수(通水)시키는 column 실험과 중금속의 보지(保持) 성능을 평가하기 위한 칼럼용출 실험을 시행하였다.
칼럼 통수실험에서의 제오라이트 첨가시험체에서의 제거율은 무첨가시험체와 비교하여 아연은 2% 하회하는 결과이었으나, 구리는 6~8% 그리고 아연은 5~18% 상승하는 결과이어서 제오라이트 첨가효과가 인정되었다. 용출시험에서는 통수초기에 용출이 일어나는 것이었다. 전체적으로 용출은 낮게 억제되고, 제오라이트 첨가의 시험체로부터 거의 일어나지 아니하여, 높은 중금속 보지성을 보여주고 있다.
도로배출수 중의 중금속에 대해서 on-site 제거를 기대할 수 있는 porous concrete(다공성/다공질 콘크리트)에 착안하여, 다종다양한 배합의 포러스 콘크리트를 제작하여, 중금속 제거성능을 검토하여 보았다. 처음에는 zeolite 무첨가 및 첨가 다공성 콘크리트를 이용하여 구리와 납과 아연의 중금속 용액에 침지시킨 batch 흡착실험을 시행하고, 다음으로 중금속 용액을 통수(通水)시키는 column 실험과 중금속의 보지(保持) 성능을 평가하기 위한 칼럼용출 실험을 시행하였다.
칼럼 통수실험에서의 제오라이트 첨가시험체에서의 제거율은 무첨가시험체와 비교하여 아연은 2% 하회하는 결과이었으나, 구리는 6~8% 그리고 아연은 5~18% 상승하는 결과이어서 제오라이트 첨가효과가 인정되었다. 용출시험에서는 통수초기에 용출이 일어나는 것이었다. 전체적으로 용출은 낮게 억제되고, 제오라이트 첨가의 시험체로부터 거의 일어나지 아니하여, 높은 중금속 보지성을 보여주고 있다.
공공 용수역의 수질은 하수도의 정비나 공장폐수의 배출수기준의 강화 등에 의하여 특정 발생원으로부터의 오탁부하가 크게 삭감되기 때문에, 개선되어왔다. 이와 같은 발생원에서의 오탁부하가 삭감되어도, 그것 외의 비특정 오염원 즉 비점오염원(non-point source)으로부터의 부하가 상대적으로 크게 되기 때문에 더욱더 개선은 이루어지지 않고, 그 대책이 필요하게 된다. 비점원오염은 오히려 우천 시에 공공 용수역의 수질악화가 문제로 되고 있다.
도시역에서의 비점원오염의 주된 발생원으로서, 자동차 주행에 동반하는 유해물질의 노면퇴적이 거론되고 있다. 그것이 우천시에 도로배출수로서 공공 용수역에 유출되어, 수질악화의 원인이 되고 있다. 자동차는 부품으로서 구리와 납과 아연 등의 다종다양한 중금속류를 재료로 구성하고 있으므로, 도로의 도료 등의 노면구성 재료에는 중금속이 함유되어 있다. 이러한 중금속이 자동차 주행에 동반하는 마모나 박리 등에 의해 노면에 퇴적하여, 우천 시에 수역으로 유출되는 것이다.
도로배출수 중의 중금속을 실태조사한 연구는 많고, 납이나 아연 등이 수질환경기준을 초과하는 농도로서 검출되는 경우도 허다하다. 필자의 연구팀에서도 독자적으로 개발한 채수장치를 교량 하에 설치하여 도로배출수의 실태조사를 하여, 보다 많은 강우 event에서 강우 전체적으로 중금속 유출부하를 명확화 하기 위한 연구를 시행한 결과, 강우 이벤트의 평균농도에서는 납과 아연이 수질환경기준을 초과하고 있음을 알 수 있었다.
다공성 콘크리트는 제오라이트 첨가에 의해 흡착량이 증가하는 것으로 보고되고 있다. 그 중에서 흡착과 보지능력 평가에서 제오라이트를 첨가하는 경우에, 어느 정도 성능이 향상되는가를 보는 것이 주안점이기도 하다. 또한 배치 흡착실험에서의 흡착량과 칼럼 통수실험의 결과에 기반하여 제거가능한 통수시간을 추정하는 것이었다.
제거대상으로 하는 중금속은 구리, 납, 아연으로 하였다. 이러한 중금속은 자동차 차체나 배기가스 중에 함유되어 있다. 납과 아연은 환경기준을 초과하고 있다는 보고도 많고, 주변의 우수에 비교하여 1차원 이상 높게 검출되고 있는 경우도 많다. 구리에 대해서는 환경기준에는 없으나 수서생물에의 독성이 강하고, PEC(예측환경중농도)와 PNEC(예측무영향농도)가 여러 가지의 중금속 중에서 최대이므로 제거대상으로 하였다.본 연구에서 제거대상으로 하는 중금속은 구리, 납, 아연으로 하였다. 이러한 중금속은 자동차 차체나 배기가스 중에 함유되어 있다. 납과 아연은 환경기준을 초과하고 있다는 보고도 많고, 주변의 우수에 비교하여 1차원 이상 높게 검출되고 있는 경우도 많다. 구리에 대해서는 환경기준에는 없으나 수서생물에의 독성이 강하고, PEC(예측환경중농도)와 PNEC(예측무영향농도)가 여러 가지의 중금속 중에서 최대이므로 제거대상으로 하였다.

출판사 서평

생활환경수와 작업환경수의 물환경과 수환경의 재생기술은 용수환경, 상수환경, 하수환경, 해수환경, 육수환경, 강수환경, 호소수환경, 지하수환경, 연안해수환경, 기수환경 등의 재생기술과 복원기술의 총합적・종합적 기술이어야 합니다. 생활환경수와 작업환경수의 물환경 문제와 수환경 문제의 근원적 문제는 지구환경 상의 인구과다 문제임은 물을 필요조차 없습니다.
생활환경수와 작업환경수의 물환경과 수환경의 오염문제와 부족문제가 지구상 인구의 과다문제에 기인하기는 하지만, 지구상의 인구과다 문제는 서서히 그러면서도 아주 천천히 해결되는 방향으로 가고 있습니다. 선진국이 되면 인구가 감소하고, 후진국과 중진국은 기를 쓰고 선진국이 되려 하고 있으니, 인구과다 문제가 해결되고, 물환경과 수환경의 문제도 해결될 것입니다.
생활환경수와 작업환경수의 오염과 인구감소 시대가 도래하기 이전에 지구상의 인간과 국가와 사회는 생활환경수와 작업환경수의 물환경과 수환경의 오염문제와 부족문제를 다양하고 다종다양하고 다방면적으로 과학기술적으로 환경과학적으로 긴밀하게 접근해야 하고, 그 접근기법을 다루어야 하고, 인구감소가 압박하기 이전에 생활환경수와 작업환경수의 물환경 문제와 수환경 문제는 지속가능하게 해결해야 한다는 인간의 의무와 책임을 미래지향적으로 넌지시 제시하고 있는 책이다.

작가정보

저자(글) 김오식

한자의 중국화 시절을 접고, 유니한자의 한국화 시대를 열어젖히는 O. Kim 박사의 金五植은 세상의 속내를 보고 싶어, 관조(觀照)의 아호(雅號)를 앞세우고서, 「면업항심(勉業恒心)・청빈낙도(淸貧樂道)・소이부답(笑而不答)」을 인생의 Motto로 삼고, 「묵언(meditation)・행선(meditation-in-walking)」을 생활의 좌표로 하고서, 「책이나 쓰며 사는 사람!」으로, 그의 우거(寓居)에 오동(梧桐) 나무 달랑 한 그루 심어놓고, 한중일영 과학선비 (Unique Visionist)로서 반칸청풍・반칸명월의 유유자적(悠悠自適) 미친(美親) 넘으로 살아가는 과학기술인이다.
그는 종이책(c-book)의 부분에서 100권 이상을 저술하고, 전자시대에 들어서는 전자책(e-book)으로 500권 이상을 목표로 하고 살고 있다. 그는 저술로서 한국사회에 보다 많이 기여하고자 쉬임없이 공부(工夫)한다. 동시에 工夫(과학기술계 지아비)인 한국 과학기술인의 세계적 경쟁력의 기반이고 원천인 간이하고 간편한 훈민정음・과학기술 응용의 ‘한중일한자 삼국통일화’의 유니한자(삼국통일화약자) 10,665자를 2022년3월1일 진시황제 이래 최초로 연구개발하여, 한자의 중국화 시절을 접고, 유니한자의 한국화 시대를 열어젖히고, 전지구 과학기술인의 인권을 보장하여, 과학기술인의 안전을 확보하겠다는 일념으로 살아가고 있다.