2차처리를 거친 하수처리장 방류수의 BOD 측정 시에는  질산화억제재를 첨가하여 질소에의한 산소소비(NOD) 를 방지하는 것이 환경법적으로나 과학적으로 타당하다.

박청길

부경대학교 환경공학과 명예교수

일반 하천수나 하수처리장 유입하수의 BOD를 측정할 때에는 질산화균 수도 매우 적고 질산화균의 증식속도도 유기물산화균에 비하여1/60로 매우 느리기 때문에  5일 이내에 질산화가 별로 일어나지 않아서 사실상 CBOD 만 측정된다. 그러나 하수처리장 방류수의 BOD를 측정 할 때에는 특히 여름철에는 질산화균 수가 충분히 존재하기 때문에 5일 이내에 질산화가 진행되어 BOD측정치에 CBOD 이외에 NOD가 추기되어 매우높게 나타남으로 하수처리장 설계처리효율 평가나 방류수 수질기준 적합여부 판정에 문제가 많았다. (Dague,1981)

관련 연구결과(장세주 등,2007)에 의하면 BOD측정값에 대한 NOD기여율이 하천수나 하수처리장 유입하수의 경우 9%정도로 BOD 분석정밀도의 허용상대표준편차 범위 안에 있으므로 큰 문제가 없다. 방류수의 경우 BOD측정값에 대한 NOD기여율이 75%로 매우 커서 하수처리장 설계처리효율 평가나 방류수 수질기준 적합여부 판정에 문제가 많았다.

미국에서 여름철에는 40여개소 2차하수처리장 방류수의 BOD₅값에 대한 NOD 기여율이 24~86%로 매우높아 방류수수질기준을 초과하게되었다.  방류수수질기준 위반사례의 60%정도가 하수처리장 설계나 운전 잘못이 아니고 방류수 BOD₅ 측정 때 NOD가 포함되기 때문에 일어난다. 하수처리장 유입하수의 BOD₅측정 때에는 CBOD만 측정된다. 유입하수의 CBOD부하량을 근거로 설계한 2차하수처리공정에서는 유기물질 즉 CBOD 만 처리되기 때문이다. (Hall and Foxen, 1983)

그래서 미국의 Std. Methdds와 일본은 JIS의 공장배수시험방법에 하수처리장 방류수나 하 폐수의 BOD를 측정할 때 질산화억제제를 첨가하는 CBOD측정법을 1980년대부터 채택하고 있다.

2007년 NOD관련 연구논문 발표를 통하여 우리나라도 하폐수시험방법을 따로 정하여 질산화 억제제를 첨가하는 CBOD측정법 도입을 적극 건의한바 있다.

지식경제부의 기술표준원에서 제정한 “한국산업표준-공장폐수시험방법 KS M ISO 5815-1 수질-BOD측정법-알릴티오요소(질산화억제재) 첨가에 의한 희석과 식종법” 이 2008년 11월10일에 개정 공포되었다.

한편 환경부에서 제정한 환경분야시험검사 등에 관한법률(2008.3.21) 제6조 (환경오염공정시험기준) 환경부장관은 환경오염물질, 환경오염상태 등의 측정 분석 평가 등의 통일성 및 정확성을 기하기 위하여 다음 각호의 분야에 대한 환경오염공정시험기준을 정하여 고시하여야한다. 이 경우 산업표준화법 제12조에 따른 한국산업표준이 고시되어있는 경우에는 그 규격에 따른다. 라고 되어있다. 따라서 우리나라도 하폐수의 경우 공장폐수시험방법에 따라 질산화억제제를 첨가한 CBOD를 측정할 수 있는 법적근거가 마련되었다.

환경부는 2011년 6월 수질오염공정시험기준을 개정하여 BOD 측정법의 간섭물질 항에 ‘시료 중 질산화미생물이 충분히 존제 할 경우 유기 및 암모니아성질소 등의 환원상태 질소화합물질이 BOD 결과를 높게 만든다. 적절한 질산화 억제 시약을 사용하여 질소에 의한 산소소비를 방지한다.’ 를 신설하여 질산화억제제를 첨가한 BOD 측정법을 제도적으로 도입하게 되었다.

최근(2013.2.6)‘하수처리장방류수의 BOD분석시 질산화억제재를 투입후 BOD를 분석하는방법을 적용하는것이 가능한지’에관한 민원질의에대해 환경부와 국립환경과학원의 답변에서 ‘CBOD는 공정조사 및 연구목적에 사용하는 값이고 방류수 BOD 분석시에는 BOD₅를 분석하여야하며 질산화억제재를 투입한 BOD결과 값은 법적기준으로 인정되지 않는다. 배출허용기준에 별도 CBOD 값을 추가하기 전까지는 BOD₅ 값만 규제로 계속 사용하여야한다.’라고 답변했다.

혹시 ‘방류수중에 함유된 암모니아가 일반하천수중에 유입되면 질산화에 의해서 산소소모가 일어날 수 있으니까 방류수 BOD분석시에는 질산화억제제를 투입한 CBOD를 측정해서는 안된다’ 라고 한 것 같다.

방류수중에 함유된 암모니아가 일반하천수중에 유입되면 하천수중에는 질산화균 수도 매우 적고 질산화균의 증식속도도 유기물 산화세균에 비하여 1/60정도로 매우 느려서 질산화가 거의 일어나지 않는다.

오히려 이때 방류된 암모니아는 수중의 식물플랭크톤에 의해 영양염류로 섭취되는 속도가 빨라서 연안수중 암모니아의 체류시간이 3~15시간 (Carpentor and Dunham,1985) 정도임으로 암모니아는 8~10일 경과된 후에 일어나는 질산화에 의해 수중 산소를 소모하는 물질이라기보다 부영양화 원인물질로서 문제가 된다.

BOD는 산소를 소비하는 유기물질의 양을 나타내는 지표이다.

기존 BOD측정법으로 하천수나 하수처리장유입하수 그리고 하수처리장 방류수의 수용수체 등 모든 시수를 측정하면 유기물질에 의한 산소소비량 즉 CBOD만 측정된다. 다만 한 가지 예외로 2차처리를 거친 하수처리장방류수의 BOD측정 때에만 CBOD 이외에 질소에의한 산소소비량(NOD)도 측정되어 BOD값이 비정상적으로 높게 나타남으로 하수처리장 설계처리효율 평가나 방류수 수질기준 적합여부판정에 문제가 많다.

따라서  질산화미생물이 충분히 존재하는 2차하수처리장 방류수의 BOD를 측정할 때에는 NOD는 간섭물질이기 때문에 수질오염공정시험기준 생물화학적산소요구량 의 1.3.2항을 적용하여 질산화억제재를 첨가하여 NOD를 방지한 후 BOD를 측정하는 것이 환경법적으로나 과학적으로도 타당하다.

참고문헌

Carpentor,E.J and S.Dunham, Nitrogenous nutrient uptake,primary production and species composition of phytoplankton in Carmans River esturary,Long Island, New York, Liminol. Oceanogr. 30, 513~526 (1985)

Dague, R,E, Inhibition of nitrogenous BOD and treatment plant performance evaluation, Journal WPCF, 53(12), 1738~1741 (1981)

Hall,J.C and R.J.Foxen, Nitrification in BOD₅ test increase POTW noncompliance, Journal WPCF, 55(12) 1461~1469 (1983)

장세주,이성호,박혜식,박청길, 하수처리장유출수의 NOD를 고려한 BOD측정에 관한 연구, 한국물환경학회지 23(2) 188~192 (2007)