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ISSN : 1225-7672(Print)
ISSN : 2287-822X(Online)
Journal of the Korean Society of Water and Wastewater Vol.29 No.4 pp.493-502
DOI : https://doi.org/10.11001/jksww.2015.29.4.493

A study on Determination Method of the Compliance Concentration of Effluent Limitation from Public Sewage Treatment Works in the Jinwee-stream Watershed Sewer System

Dong-Hwan Jeong,Yangseok Cho,Youngseok Kim,Kyunghee Ahn,Hyen-Mi Chung*,Ohsang Kwon
Water Supply and Sewerage Research Division, National Institute of Environmental Research
*Corresponding author: Hyen-Mi Chung (E-mail: hyenmic@me.go.kr)
June 15, 2015 August 5, 2015 August 7, 2015

Abstract

In accordance with the Watershed Sewer System Maintenance Plan enforced on February 2, 2013, the different compliance concentration of effluent limit be applied to effluent discharged from public sewage treatment works(PSTWs) in each watershed on the basis of water quality thereof. With the introduction of watershed sewer system, it is necessary to set the compliance concentration of effluent limit for PSTWs situated in the watershed, by region and PSTW size, to achieve water quality criteria for regional watersheds or target water quality under TMDL program. Watershed Environmental Agencies establish the Watershed Sewer System Maintenance Plan and set the compliance concentrations of effluent limit for PSTWs under the plan. The agencies plan to apply tougher effluent BOD concentration limits in Class Ⅰ to Ⅳ areas. Effluent BOD concentration limits will be toughened from 5~10 mg/L to 3 mg/L in class Ⅱ~Ⅲ areas, from 10mg/L to 5mg/L in class Ⅳ areas. Uniform application of effluent BOD concentration limits to PSTWs in the watershed sewer system need to be complemented considering type of sewage treatment technology employed and watershed characteristics. Therefore, this study presents method to determine the compliance concentration of effluent limit from PSTWs in the watershed.


유역하수도 공공하수처리시설의 방류수 수질 준수농도 설정방안 연구: 진위천 수계를 중심으로

정동환,조양석,김영석,안경희,정현미*,권오상
국립환경과학원 상하수도연구과

초록


    1.서 론

    2012년 2월 『하수도법』 개정으로 유역별 하수도 관 리체계가 도입되어 시․군이 수립하는 하수도정비기본 계획의 상위계획으로 유역환경청이 유역하수도정비계 획을 수립하도록 하였다. 또한 2013년 2월 2일 시행된 유역하수도정비계획에서는 유역별 수질상황을 고려하 여 하수처리시설별 방류수 수질 준수농도를 별도로 적 용하는 것이 가능하다(환경부, 2013). 2011~2012년까지 유역환경청이 수립한 유역하수도정비계획 보고서를 검 토한 결과 공공하수처리시설 방류수 수질 준수농도을 설정하는데 있어 Ⅱ지역인 미호천 유역의 경우 BOD 5 mg/L에서 3 mg/L, Ⅱ․Ⅲ지역이 혼재되어 있는 영산강 상류유역의 경우 BOD 5~10 mg/L에서 3 mg/L로, Ⅳ지역 인 안성천 유역의 경우 BOD 10 mg/L에서 5 mg/L로 일 률적으로 강화하도록 제시하고 있다(환경부, 2011; 영 산강유역환경청, 2013; 환경부․한강유역환경청, 2014). 보다 효율적으로 해당 유역의 수질환경기준(중권역 목 표기준) 또는 수질오염총량관리 목표수질을 달성하기 위하여 유역 내 개별 공공하수처리시설에 대한 방류수 수질 준수농도(안)을 설정하는 것이 필요하다.

    미국은 Clean Water Act(CWA)의 국가 오염물질 배출 규제제도(National pollutant discharge elimination system, NPDES)에 의한 허가절차에 따라 공공수역별로 용도를 유지하기 위해 설정된 환경기준을 달성할 목적으로 지 표수에 직접 오염물질을 배출하는 공공하수처리시설 등 점오염원의 방류수 수질기준을 설정하고 오염물질 의 배출허가 여부를 결정하고 있다. 그리고 지방정부는 주별 특성을 반영한 엄격한 방류수 수질기준을 제시하 거나 기준항목 이외의 유해물질에 대한 기준을 도입하 는 것이 가능하다(US EPA, 2010). 일본의 하수처리시설 방류수 수질기준은 하수도법과 수질오탁방지법에 규정 되어 일률적으로 적용되나, 수질오탁방지법에서 정한 기준은 도도부현지사가 공공수역의 보전을 위하여 필 요하면 수질기준을 강화하여 적용할 수 있으며, 하수도 법에서 정한 기준은 기술에 근거하여 처리기술별 수질 기준을 적용한다(日本, 2012). 유럽연합에서는 통일된 하수처리시설의 방류수 수질기준을 가지고 있으나 회 원국별 특성에 따라 별도의 방류수 수질기준을 가지고 있다(EU, 1991 and revised 1998). 독일은 하수처리시설 규모를 인구당량으로 환산하여 구분하고 수질기준을 차등하여 규정하고 있으며, 영국과 프랑스는 농도와 제 거율을 함께 적용하고 있다(Federal Environment Agency, 2014; Ministere de l’ecologie, de l’energie, du developpement durable et de la mer, 2009; England and Wales, 2003; Northern Ireland, 2007; Scotland, 2003). 우리 나라는 『하수도법 시행규칙』 제3조에서 하수처리시설 의 방류수 수질기준을 지역별, 규모별로 차등을 두어 법적으로 규제하고 있다(환경부, 2013).

    본 연구에서는 유역하수도정비계획 수립 시 강화된 방류수 수질 준수농도를 설정하는 방안을 마련하기 위하여 방류수 수질기준 Ⅳ지역 등급에 해당하는 안 성천유역의 소단위 단일유역인 진위천수계를 연구대 상으로 선정하였다. 진위천수계 내 16개 공공하수처 리시설에 대해 2009년부터 2013년까지 전국오염원조 사 하수처리시설 유입수 및 방류수 수질 데이터를 이 용하여 처리기술 그룹별 하수처리시설 및 개별 하수 처리시설에 대한 수질 데이터를 정리하였다. 유럽과 미국에서 산업계 배출수 처리시설 허가 시 사용하는 방류수 수질기준 도출방법을 활용하여 유역하수도정 비계획 수립 시 공공하수처리시설에서 준수해야 하는 방류수 수질 준수농도(안)에 대한 설정 방안을 고찰하 였다.

    2.연구방법

    2.1.대상지역 설정 및 대상시설 특성

    외국의 경우 유역하수도 관리는 장기간에 걸쳐 추진되 어 왔으며, 중앙정부의 일괄적인 재정 및 정책으로 추진 하는 정부주도형 유역하수도 관리와 해당 유역의 수질악 화로 인하여 자체적으로 유역내 지자체간의 협약을 맺고 조합을 구성하여 운영하는 지자체 참여형 또는 협력형 유역하수도 관리로 구분된다. 정부주도형 모델은 주로 미국 및 일본에서 시행하는 방식으로, 정부의 환경정책 과 연계하여 일관된 정책추진이 가능하고, 제도 도입시기 단축 및 효과를 조기에 달성이 가능하며, 비용 절감 효과 가 상대적으로 우수한 장점이 있다. 지자체 참여형 모델은 독일, 프랑스 등 유럽지역에서 시행하는 방식으로 지역의 현실을 가장 잘 반영할 수 있고, 지자체 반발 및 민원 문제 해결이 용이하며, 소유역 차원의 현실적인 하수도 관리가 용이한 장점이 있다(환경부, 2008). 우리나라는 정부주도형 모델을 적용하여 유역환경청에서 유역하수 도정비계획을 수립하고 지자체의 참여를 유도하고 있다.

    환경부는 중권역 115개 단위유역을 대상으로 유역 하수도정비계획에서 30개 세부 단위유역으로 구분하 였다. 2013년 500 m3/일 이상 공공하수처리시설을 방 류수 수질기준 지역등급을 고려하여 세부 단위유역으 로 분류하여 지역등급에 따른 공공하수처리시설 분포 도를 나타내었다(Fig. 1). 우리나라 유역하수도정비계 획 수립에 대해 살펴보면, 2011년 미호천유역을 시범 권역으로 정하고 유역하수도정비계획을 수립하는 것 을 출발점으로 하여 2013년 안성천 및 서부경남 유역 에서 유역하수도정비계획을 수립하였고 2104년에는 한강본류 등 8개 유역에서 유역하수도정비계획을 수 립 중에 있으며, 2016년까지 나머지 단위유역까지 모 두 수립하는 것으로 추진하고 있다(Table 1).

    본 연구를 위하여 유역하수도 개념을 고려하여 30개 세부 단위유역으로 구분하여 2013년 전국 500 m3/일 이상 시설용량을 갖는 공공하수처리시설 557개소에 대해 2009~2013년까지 5년간의 방류수 수질 자료를 검토하여 정리하였다. 유역하수도정비계획은 세부 단위유역별로 수립되기 때문에 이를 세부 단위유역별로 구분하여 정리 하였고 세부 단위유역 내에서도 Ⅰ~Ⅳ지역 방류수 수질 기준을 적용받는 공공하수처리시설이 혼재되어 있다(환 경부고시, 2013). 유역특성에 따라 구분한Ⅰ~Ⅳ지역 공 공하수처리시설의 방류수 수질 자료가 방대하여 데이터 처리 및 해석의 효율을 높이고 보다 쉽게 준수농도 설정 방법론을 도출하기 위해 안성천유역의 진위천수계를 대 상으로 방류수 수질기준 항목에 대하여 유역별 방류수 수질 준수농도 설정 방법을 검토하였다. 또한 Ⅳ지역은 대부분 인처리시설이 도입되지 않아 처리에 따른 방류수 수질에 대한 영향이 다른 등급지역보다 상대적으로 적을 것으로 판단하였다. 안성천유역 유역하수도정비계획 수 립 시 방류수 수질 준수농도 설정을 위한 데이터 활용을 위하여 이들 진위천수계 내 16개 공공하수처리시설을 혐기-무산소-호기(Anaerobic-Anoxic-Aerobic, A2O) 계열 7 개소, 연속회분식반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR) 계열 4 개소, Media 계열 3개소, 기타 계열 2개소 등 처리기술 계열별로 그룹화하여 정리하였다(Table 2).

    진위천수계 공공하수처리시설의 처리효율은 처리기 술 계열에서 BOD 처리율은 평균 97.8~98.6%의 범위로 처리기술에 따른 처리율이 높고 차이가 크지 않은 것으로 나타났고 TN 처리율은 69.0~82.6%, TP 처리율은 73.4~89.7%로 나타났다. 개별 하수처리시설의 경우 고매 공공하수처리시설에서 처리효율이 모든 항목에서 높게 나타났으며, 기타 하수처리시설에서도 그림처럼 BOD의 처리효율이 높은 반면 TN, TP의 처리효율이 다소 낮게 나타났다. BOD의 처리효율은 미국의 하수처리시설 방 류수 수질기준(2차)에서 정한 처리효율 85%보다 높은 것을 알 수 있다(Fig. 2).

    2.2.공공하수처리시설 방류수 수질 준수농도(안) 설정 방법

    진위천수계 공공하수처리시설 중 수질오염총량관 리 기본계획에 적용된 4개 공공하수처리시설의 개별 하수처리시설 데이터를 이용하여 방류수 수질 준수농 도(안)을 구하고, 이들 개별 하수처리시설에서 극단적 인 데이터의 오류가 발생하는 것을 배제하기 위해 16 개 공공하수처리시설에 대해 처리기술 계열로 그룹화 하고 정상운영 시의 수질 데이터를 활용하여 방류수 수질 준수농도(안)을 산출하였다.

    유럽은 산업계 배출수 관리를 위해 산업배출관리지침 (Industrial Emission Directive, IED)에서 배출시설에 대해 최적활용기술(Best available treatment, BAT)를 적용하도 록 허가절차를 도입하고 있으며, 유럽(EU)은 산업계 배 출시설에서 BAT 시설성능시험 누적분포의 95번째 백분 위수 농도를 배출허용기준(Emission limit values, ELVs) 로 산정하고 있다(EU, 1991 and revised 1998; Frost, 2009; 국립환경과학원, 2011). 미국의 산업계 배출수 처리시설 에서는 배출수 장기평균값(Long-term average, LTA)에 변동계수(Variability factor)를 곱한 값을 기술에 근거한 배출허용기준(Technical-based effluent limitation, TBEL) 인 EL1와 EL30을 정하는 하나의 방법으로 제시하고 있다 (Fig. 3). 또한 미국의 폐수처리시설에서 일별 방류수 수질 은 L1(일측정 데이터의 99번째 백분위수 농도)을 준수해 야 하며, 월별 방류수 수질은 L30(월평균 데이터의 95번 째 백분위수 농도)을 준수하도록 하고 있다(US EPA, 2010). 본 연구에서는 진위천수계 공공하수처리시설 처 리기술계열 그룹(16 개소)에서 ELV, L1, L30을 산출하였 고 개별 하수처리시설(4 개소)의 방류수 수질 데이터에서 ELV, L1, L30, EL1, EL30을 산출하였다.

    이들 처리기술계열 그룹과 개별 하수처리시설의 일 측정 및 월평균 데이터 세트가 정규분포하는지 확인하 기 위하여 단일표본 Kolmogorov-Smirnov 검정 방법을 이용하여 적합도 검정을 실시하였다. 이 검정을 위하여 SPSS 통계패키지를 사용하였으며, 통계옵션으로 비모 수검정과 정규분포를 선택하여 검정을 수행하였다.

    3.결과 및 고찰

    3.1.진위천수계 공공하수처리시설의 방류수 수질 준 수농도(안) 도출

    진위천수계 공공수역의 수질 및 수생태계를 보전하 기 위해 유역하수도정비계획을 수립 시 강화된 공공 하수처리시설 방류수 수질 준수농도를 도출하는 것이 필요하기 때문에 앞 절에서 상세하게 설명하였듯이 미국과 유럽에서 산업계 배출수 처리시설에 대한 개 별 배출허용기준을 결정할 때 사용하는 방법을 적용 하는 근거로 삼았다. 이러한 진위천수계 공공하수처 리시설에 대한 방류수 수질 준수농도를 설정하는 방 법을 도식화하면 Fig. 4와 같이 나타낼 수 있다.

    고매 및 남사 공공하수처리시설은 SBR 계열, 수원공공 하수처리시설은 4-stage BNR 및 TEC-BNR(Taeyoung External Carbon addition Biological Nutrient Removal) 공법 의 A2O 계열, 오산공공하수처리시설은 B3(Bio-Best- Bascillus) 공법의 기타 계열 처리기술을 도입하고 있다. 2009년부터 2013년까지 5년 동안의 진위천수계 공공하수 처리시설의 방류수 수질 데이터를 이용하여 방류수 수질 준수농도를 도출하는 것은 현재 도입된 처리기술의 처리 효율에 근거한 방류수 수질이 얻어지므로 BPT(Best practicable control technology currently available)에 근거한 기준(준수농도)에 가깝다고 볼 수 있다(US EPA, 2010). 진위천수계 공공하수처리시설의 방류수 수질 준수농도 설정방법에 따라 공공하수처리시설 처리기술계열 그룹 과 개별 하수처리시설의 일측정 및 월평균 데이터 세트에 대한 미국 및 유럽에서 배출허용기준을 설정하는 통계분석 방법을 이용하여 방류수 수질 준수농도를 산출하였다. 즉, 공공하수처리시설에서 처리기술 계열별 도입한 처리 기술에 따라 Fig. 5에서와 같이 BOD, TN, TP 항목의 방류수 수질 준수농도가 상이하게 산출되었는데, 고매공 공하수처리시설은 BOD 4.2~7.1 mg/L, TN 9.9~17.8 mg/L, TP 1.6~2.6(2.0) mg/L, 남사공공하수처리시설은 BOD 4.2~7.1 mg/L, TN 9.3~16.7 mg/L, TP 1.6~1.9 mg/L, 수원공 공하수처리시설은 BOD 7.5~19.8(10.0) mg/L, TN 13.0~20.9(20.0) mg/L, TP 1.3~2.1(2.0) mg/L, 오산공공하 수처리시설은 BOD 7.4~14.3(10.0) mg/L, TN 15.9~21.4(20.0) mg/L, TP 1.5~2.1(2.0) mg/L의 범위에서 산출되었다. 이를 BOD 항목에 대해 좀 더 상세하게 살펴 보면, 처리기술계열 그룹에 대한 방류수 수질 준수농도 에서 A2O 계열은 7.5~9.5 mg/L, SBR 계열은 4.2~6.4, mg/L, Media 계열은 5.3~8.7 mg/L, 기타 계열은 7.4~9.6 mg/L의 범위에서 산출되었고, 개별 하수처리시설의 방류수 수질 준수농도에서 고매공공하수처리시설은 4.7~7.1 mg/L, 남 사공공하수처리시설은 4.5~7.1 mg/L, 수원공공하수처리시 설은 9.2~19.8(10.0) mg/L, 오산공공하수처리시설은 7.7~14.3(10.0) mg/L의 범위에서 산출되었다.

    이들 하수처리시설의 처리기술에 따라 SBR 계열 처리기술을 도입한 고매․남사 공공하수처리시설에서 BOD 준수농도 값이 가장 낮게 나타나 유기물질의 제 거에 유리한 것으로 나타났다. TN 제거에서도 SBR 계열 처리기술이 보다 유리한 것으로 나타났고, TP 제거에는 A2O 계열 처리기술을 도입하는 것이 유리한 것으로 나타났으나 이들 처리기술로는 99번째 백분위 수 농도가 Ⅳ지역 방류수 수질기준인 2 mg/L에 가깝 게 나타나 TP를 처리하기 위해서는 별도 인처리시설 을 갖추는 것이 필요한 것으로 판단되었다.

    공공하수처리시설 방류수 수질 준수농도의 산출결 과를 비교해 보았을 때 강화된 수질기준 설정 시 공 공수역에 대한 오염부하 등 수질에 미치는 영향의 관 점에서 월평균 데이터의 95번째 백분위수 농도인 L30 준수농도 값을 사용하는 것이 피크 농도 값이 크게 반영되는 ELV 준수농도 값보다 합리적인 것으로 판 단된다. 그리고, 수질오염총량관리 시행계획의 이행평 가기준 고시(환경부, 2014)에서 할당시설의 배출부하 량을 산정할 때 일측정 데이터의 연평균 배출수질을 조사하여 배출부하량을 산정하여 평가하는 것을 감안 하면 이와 유사한 방식의 월평균을 고려한 L30 준수농 도를 적용하는 것이 공공하수처리시설 방류수 수질 관 리에 적합한 것으로 판단된다. 또한 진위천수계 공공하 수처리시설의 처리기술계열 그룹과 개별 하수처리시설 의 준수농도 결과를 비교해 보면 남사공공하수처리시 설의 준수농도 값을 제외하면 전체 처리기술계열 그룹 의 방류수 수질 준수농도가 낮게 나타나 고매․수원․오 산 공공하수처리시설에 대해서는 효율적 운영관리, 시설개선 등이 좀 더 필요한 것으로 판단되었다.

    SPSS 프로그램을 이용하여 진위천수계 공공하수처리 시설의 처리기술 계열별로 그룹화한 일측정 데이터 및 월 평균 데이터 세트에 대한 단일표본 Kolmogorov-Smirnov 적합도 검정을 실시하였는데(이학식․임지훈, 2005), Z 값이 크고 유의확률이 0.05보다 낮아 데이터 패턴의 변동성이 크기 때문에 정확한 데이터의 확보 및 관리 에 좀 더 관심을 가질 필요가 있다고 판단된다(Table 3). 4개 개별 하수처리시설의 일측정 데이터 및 월평 균 데이터 세트에 대한 단일표본 Kolmogorov-Smirnov 적합도 검정에서도 이와 유사한 결과를 얻었다.

    3.2.유역하수도 공공하수처리시설 방류수 수질 준수 농도(안) 설정방법 고찰

    유역하수도정비계획 수립 시 필요한 공공하수처리 시설 방류수 수질 준수농도(안)를 강화하기 위해 3.1 절의 방류수 수질 준수농도 도출 결과로부터 개별 하 수처리시설에 대한 방류수 수질 준수농도를 산출할 수 있으며, 이들 준수농도를 개별 하수처리시설에 배 분하여 공공수역인 진위천수계의 환경용량에 맞는 개 별 준수농도를 설정할 수 있다.

    진위천수계 공공하수처리시설에서 도입하고 있는 처리기술을 계열별로 그룹화하여 분류하면 A2O, SBR, Media, 기타 계열 처리기술 등의 4 가지 계열 처리기 술로 분류할 수 있다. 이들 처리기술 계열에 따라 BOD, TN, TP 항목에 대한 방류수 수질 준수농도를 산출할 수 있다(Fig. 5). 이에 따르면 SBR 계열 처리기 술을 도입한 고매 및 남사 공공하수처리시설과 같이 시설용량이 각각 하루 6,200 m3 및 2,000 m3으로 작은 규모로서 처리기술에 근거하여 도출한 BOD 방류수 수 질 수준농도(안)의 범위가 4.2~7.1 mg/L로 낮게 나타나 다른 계열 처리기술을 도입한 하수처리시설의 준수농 도(5.3~10.0 mg/L) 보다 좀 더 효율적으로 운영하고 있 다고 평가할 수 있으나, 동일 처리기술계열에 비교하면 좀 더 개선의 여지를 보였다. 또한, 각각 A2O 및 기타 (B3) 계열 처리기술을 각각 도입한 수원 및 오산 공공 하수처리시설은 시설용량이 하루 520,000 m3 및 140,000 m3으로 규모로서 처리기술에 근거하여 도출 한 BOD 방류수 수질 준수농도(안)의 범위가 각각 7.5~19.8(10.0) mg/L, 7.4~14.3(10.0) mg/L로 높게 나타 났는데, 동일 처리기술계열과 비교하여도 높아서 이 들 공공하수처리시설의 운영관리에 대해 좀 더 효율 적으로 개선할 필요가 있다고 판단되었다. 한편, 처리 기술에 근거한 방류수 수질 준수농도(안)을 산출하여 고매 및 남사 공공하수처리시설에 강화된 준수농도 (안)을 적용하는 것보다 수원 및 오산 공공하수처리시 설에 이 보다 완화된 준수농도(안)을 적용하더라도 수 원 및 오산 공공하수처리시설 처리용량이 매우 크므 로 공공수역에 미치는 효과 역시 매우 크다는 것을 알 수 있다.

    방류수 수질 준수농도 산출 방법별로 볼 때 Fig. 5 에서 보듯이 공공하수처리시설별로 차이는 있으나 피 크농도 값을 잘 반영하는 L1 방법(일측정 데이터의 99번째 백분위수 농도)의 준수농도와 EL1 방법(처리 기술계열 그룹 일측정 데이터의 변동계수×개별 하수 처리시설의 평균농도)의 준수농도가 높게 나타나고, 대표농도 값에 가까운 ELV(일측정 데이터의 95번째 백분위수 농도), L30(월평균 데이터의 95번째 백분위 수 농도) 순으로 낮아졌다. 즉, 처리기술계열 그룹과 개별 하수처리시설에 대해 일측정 데이터 및 월평균 데이터의 백분위수 등 통계처리를 통하여 Fig. 5와 같 이 공공하수처리시설의 방류수 수질 준수농도(안)을 산출할 수 있다. 4개 공공하수처리시설에 적용하고 있 는 처리기술계열 그룹 및 이들 개별 하수처리시설의 데이터를 통계처리하여 산출한 BOD 방류수 수질 준 수농도(안)에 대해 비교해 보았을 때 1) ELV 방법으 로 고매공공하수처리시설 4.8~5.8 mg/L, 남사공공하수 처리시설 4.8~5.2 mg/L, 수원공공하수처리시설 7.5~9.6 mg/L, 오산공공하수처리시설 8.5~9.1 mg/L, 2) L1 방법 으로 고매공공하수처리시설 6.4~6.6 mg/L, 남사공공하 수처리시설 6.4 mg/L, 수원공공하수처리시설 9.5~9.9 mg/L, 오산공공하수처리시설 9.6~9.8 mg/L, 3) EL1 방법 으로 고매공공하수처리시설 7.1 mg/L, 남사공공하수처 리시설 7.1 mg/L, 수원공공하수처리시설 19.8(10.0) mg/L, 오산공공하수처리시설 14.3(10.0) mg/L, 4) L30 방법으로 고매공공하수처리시설 4.2~5.5 mg/L, 남사공 공하수처리시설 4.2~4.5 mg/L, 수원공공하수처리시설 7.8~9.2 mg/L, 오산공공하수처리시설 7.4~7.7 mg/L, 마 지막 방법인 5) EL30 방법으로 고매공공하수처리시 설 4.7 mg/L, 남사공공하수처리시설 4.7 mg/L, 수원공 공하수처리시설 16.4(10.0) mg/L, 오산공공하수처리시 설 11.0(10.0) mg/L의 방류수 수질 준수농도를 산출하 였다. 이 중 월평균 데이터의 95번째 백분위수 농도로 방류수 수질 준수농도를 구하는 3)의 L30 방법이 가 장 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 향후 국내 유역하수 도정비계획 수립 시 강화된 방류수 수질 준수농도를 산출하는 방법으로 L30 방법을 사용하는 것을 적극 검토하는 것이 필요하다고 판단되었다.

    수원과 오산처럼 개별 하수처리시설의 수질 데이터 를 이용하여 산출한 방류수 수질 준수농도(안)이 현행 하수도법 시행규칙의 방류수 수질기준(Ⅳ지역 BOD 기준 10 mg/L)을 초과하는 경우가 발생하는 경우 방 류수 수질 준수농도는 기존의 방류수 수질기준을 적 용하여야 한다. 그리고, 산출된 방류수 수질 기준준수 (안)이 공공수역에서 효율적으로 적용하는 것이 가능 한지 판단하기 위해 향후 진위천수계를 대상으로 산 출된 방류수 수질 준수농도가 해당 공공수역의 목표 기준을 얼마나 달성할 수 있는지 평가하는 것이 바람 직하며 이를 위해 진위천 수계에 대한 수질예측 모델 링을 추가적으로 수행하는 것이 필요하다.

    4.결 론

    유역환경청에서 수립하고 있는 유역하수도정비계 획 수립 시 공공하수처리시설 방류수 수질 준수농도 를 일률적으로 설정하고 있어 이를 해소하기 위해서 는 하수처리시설의 처리기술에 근거한 방류수 수질 준수농도를 합리적으로 설정방법을 마련하는 것이 필 요하다. 본 연구에서는 우리나라 유역하수도정비계획 수립할 때 공공하수처리시설의 강화된 방류수 수질 준수농도를 산출하기 위하여 진위천수계를 대상으로 미국과 유럽의 배출허가 시 산업계 배출수 처리시설 의 배출허용기준 설정방법을 적용하였다.

    진위천수계 공공하수처리시설의 처리기술계열 그 룹과 개별 하수처리시설에 대한 일측정 및 월평균 데 이터 세트를 이용하여 미국과 유럽에서 배출허용기준 을 정하는데 사용되는 백분위수, 평균값과 변동계수 등의 개념을 이용하여 5가지 방법으로 방류수 수질 준수농도를 구한 결과 월평균 데이터의 95번째 백분 위수 농도값인 L30을 구하는 방법이 가장 좋은 결과 를 도출하였으며 향후 이 방법을 사용하여 유역하수 도정비계획을 수립할 때 강화된 방류수 수질 준수농 도(안)을 도출하는 방법으로 적용하는 것을 검토하는 것이 필요하다. 또한, A2O 및 기타(B3) 계열 처리기술 을 도입한 공공하수처리시설에서 SBR 계열 처리시설 을 도입한 공공하수처리시설보다 처리기술에 근거한 방류수 수질 농도 수준이 높아 개별 하수처리시설에 대해 처리기술계열별 처리효율을 감안한 현실적인 개 선 안을 도출할 수 있었다.

    향후 유역하수도정비계획 수립 시 진위천수계 내 공공하수처리시설에 대해 처리기술에 근거하여 방류 수 수질 준수농도를 설정하더라도 공공수역의 수질 목표기준을 달성하기 위해서는 해당 유역의 공공하수 처리시설에서 방류되는 수질 준수농도가 공공수역에 어떠한 영향을 미치는지 수질예측모델링을 수행하고 그 결과를 검토하여 유역하수도 개별 하수처리시설의 방류수 수질 준수농도(안)을 설정하는 것이 필요하다.

    Figure

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    Distribution map of PSTWs over 500 m3/day facility capacity according to effluent limit area grade (○:Ⅰ area PSTWs, △: Ⅱ area PSTWs, □: Ⅲ area PSTWs, ●: Ⅳ area PSTWs).

    ※ These polygons are 30 specific unit watersheds according to the Watershed Sewer System Maintenance Plan

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    Treatment efficiency(%) of PSTWs in Jinwee-stream watershed.

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    Setting methods for effluent limit values of the public sewage treatment works in EU and USA(Revised)

    Source: Frost, 2009; US EPA, 2010.

    ※ BATAEL = BAT associated emission level, ELV(Emission limit value, EU) = 95 percentile value of cumulative distribution, Effluent limit value(USA) = LTA × VF (Variability factor), LTA = Long term average, L1 = Daily maximum effluent limitation, L30 = Monthly average effluent limitation

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    Method framework determinating the compliance concentration of effluent limit in public sewage treatment works(PSTWs).

    ※ Emission limit value(ELV) of EU, 95 percentile value of cumulative distribution; L1, Daily maximum effluent limitation(99 percentile value of daily data); L30, Monthly average effluent limitation(95 percentile value of monthly average data); Effluent limit 1(EL1) of USA, LTA of each PSTW × VF1; Effluent limit 30(EL30) of USA, LTA of each PSTW × VF30; LTA, Long term average; VF1(Variability factor of daily data in sewage treatment technology group), 99 percentile concentration ÷ daily data average; VF30(Variability factor of monthly average data in sewage treatment technology group), 95 percentile concentration ÷ monthly data average

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    Compliance concentration of effluent limitation of PSTWs with daily data and monthly average data in Jinwee watershed.

    Table

    Target establishment year of each Watershed Sewer System Maintenance Plan

    Source : Ministry of Environment·Korea Water and Wastewater Works Association, 2014.

    The status of PSTWs in the Jinwee-stream watershed over 500 m3/day facility capacity in 2013

    *These four PSTWs are used the determination for compliance concentration of effluent limitation
    **These two PSTWs are to equip with the phosphorus treatment process.C

    Compliance concentration of effluent limitation of PSTWs by treatment technology group with daily data and monthly average data in Jinwee watershed

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