🔍 폐수처리의 기본 개요
폐수처리장은 생활하수, 산업폐수, 공정수 등 다양한 수계에서 발생하는 오염된 물을 환경 기준에 맞춰 정화하고 방류 또는 재이용하는 시설입니다. 기본적으로 물리적, 화학적, 생물학적 처리 공정이 조합되어 운영되며, 그중 물리·화학적 처리 단계는 **가장 앞단에서 핵심 오염원을 제거**하는 기능을 담당합니다.
⚙️ 물리적 처리공정 단계
물리적 처리는 입자성 물질, 부유물질, 기름막 등을 기계적 방법으로 제거하는 공정입니다.
1️⃣ 스크린(Screening)
- 처리 대상: 플라스틱, 나뭇가지, 고형 이물질
- 작동 원리: 메쉬 크기를 기준으로 입도별 분리
- 특이점: 중간정도 이상의 유량 변동에 자동화 대응 필요
2️⃣ 침전(Sedimentation)
- 처리 대상: 입자성 부유물질(SS)
- 원리: 입자의 밀도 차에 의한 중력 침강
- 적용 장치: 원형 또는 장방형 침전조
3️⃣ 여과(Filtration)
- 처리 대상: 미세 입자, 응집 잔류물
- 원리: 여재(모래, 활성탄 등) 통과 시 입자 포집
- 효과: 탁도 저감, 색도 개선
🧪 화학적 처리공정 단계
화학적 처리는 폐수 내 용존 물질을 화학반응을 통해 제거하거나 변형하는 공정입니다.
1️⃣ 응집(Coagulation & Flocculation)
- 처리 대상: 콜로이드, 미세부유물질
- 원리: 전하중화(응집) → 교반 응집체 형성(플록형성)
- 주요 약품: PAC, Alum, FeCl₃ 등
- 반응식 예: Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃↓ (플록 생성)
2️⃣ 중화(Neutralization)
- 처리 대상: 산성/알칼리성 폐수
- 원리: 산-염기 중화 반응
- 목표: pH 6~8 범위 내 조정
- 반응식: HCl + NaOH → NaCl + H₂O
3️⃣ 산화/환원 처리
- 처리 대상: 시안, 크롬, 황산염, 페놀 등
- 산화제: NaOCl, KMnO₄, H₂O₂
- 환원제: NaHSO₃, SO₂
- 예: Cr⁶⁺ + 3e⁻ → Cr³⁺ (유해도 저감)
4️⃣ 소독(Disinfection)
- 처리 대상: 병원성 미생물
- 소독제: Cl₂, NaOCl, ClO₂, UV 등
- 반응식 예: HOCl + 세포벽 → 산화반응 → 세포사멸
- 목표: 최종 방류수 수질 안정성 확보
📈 단계별 공정 흐름 요약
대표적인 폐수처리장 설계 흐름도는 다음과 같은 순서를 따릅니다:
- 유입 → 스크린 → 유량조정조
- → 화학 응집조 → 침전조
- → 여과지 → 중화조 → 산화/환원조
- → 소독조 → 방류 또는 재이용
각 공정은 폐수의 오염원 성격(SS, BOD, COD, T-N, T-P 등)에 따라 생략 또는 반복되기도 하며, 일부 고도처리시설은 활성탄 흡착, 막분리(MBR) 시스템까지 도입합니다.
📋 처리 대상별 주요 공정 매칭
| 오염물질 | 주요 제거 공정 | 설명 |
|---|---|---|
| SS (부유물질) | 침전, 여과 | 입자성 고형물 제거 |
| pH 이상 | 중화 | 산-염기 조절로 법적 기준 충족 |
| 중금속 | 응집, 산화/환원 | 이온 형태 변환 및 침전 유도 |
| 시안, 페놀 | 산화 처리 | 산화제 투입으로 독성분해 |
| 병원균 | 소독 | 염소계 또는 자외선 소독 |
✅ 결론 – 폐수처리는 과학과 기술의 통합 운영
- ☑️ 물리적 공정은 큰 입자 제거와 초기 부하 완화 역할
- ☑️ 화학적 공정은 특정 오염물질에 대한 반응 기반 정제 기술
- ☑️ pH, 혼합 조건, 반응 시간 등의 정밀한 운전이 중요
- ☑️ 공정마다 처리 대상, 비용, 슬러지 발생량이 다르므로 목적에 맞는 설계 필요
✅ 결론적으로, 폐수처리장의 물리·화학적 공정은 단순한 분리 기술이 아니라 화학반응, 유체역학, 환경법 기준이 융합된 종합 시스템입니다.