당신이 물 한 방울도 아껴 써야 하는 이유 (Feat, 군산시) ⓒ황만복
1. 매일 마시는 물, 이것 때문에 전쟁도 난다?
우리 지갑 속 금전적인 것들이 우리가 모르는 사이, 우리에 의해 낭비되고 있다면 몹시 불편할 것이다. 그것의 낭비가 지금 이 순간에도 일어나고 있으며, 그것의 무분별한 낭비가 우리의 생존과 연관되어 있다면 더욱이 억울한 일이다. 여기에서 말하는 그 대상이란 바로 '물'이다. 우리가 그 금전적인 것이 물이라는 이야기를 들었을 때, 어떤 소소한 사실에 대해 과장된 것으로 판단하고 안도할지 모른다. 그러나 물에 대한 실제적 사례들을 제시했을 때, 우리는 지금과 같은 반응을 보이기 힘들 것이다.
중동전에 대해 이야기해보자. 중동전을 촉발시킨 원인 중 하나는 요르단 강이다. 요르단 강은 이스라엘 시리아, 팔레스타인 해방기구 등에 있어 중요한 수자원이다. 1967년 시리아가 요르단강 상류인 단(현재 이스라엘 지역)에 댐을 건설하려고 하자 이에 위기의식을 느낀 이스라엘은 3차 중동전을 일으킨다. 이는 이스라엘의 갈리리호는 이스라엘 국민의 전체 급수량 30%를 차지하는 수원지로서 생존에 위협을 느낀 것이다.
또 하나의 사례로 나일강을 사이로 둔 국가 간의 갈등도 있다. 나일강은 아프리카 동북부로 흐르는 강이다. 나일강 상류의 케냐, 우간다, 탄자니아, 에티오피아의 국가와 나일강 하류에 위치한 이집트와 국가만 마찰을 빚고 있다. 수단과 우간다에서 댐 건설을 지으려고 하고, 이는 하류에 위치한 이집트에 강물을 차단하는 결과가 온다. 이로 인해 위기의식을 느낀 이집트와 나일강 상류국가간의 갈등이 심화되고 있다. 이로인해 1995년 탄자니아에서 국가 간 물 분배에 대한 회의를 설치하고 협의하였지만, 현재도 국가 간 갈등은 여전히 유지되고 있다.
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'인간은 식량이 없어도 일주일 이상 버틸 수 있지만, 물이 없으면 하루 이틀을 넘기기가 어렵다.' 는 말이 있다. 이것은 수자원이 생존에 있어 무척이나 중요한 요소이며 절약하고 보존해야 한다는 역설이기도 하다. 현재 한국은 1993년 1인당 물 사용가능량이 1,470㎥로 물 부족국가에 해당하고, 2000년 사용가능량도 1,488㎥로 역시 물 부족국가에 해당하는 한편, 2025년에는 많게는 1,327㎥, 적게는 1,199㎥가 될 것으로 분석되는 등 갈수록 물사정이 어려워질 것이라고 전망하고 있다. 물 부족에 허덕이고, 물로 하여금 분쟁을 하는 어느 국가의 이야기도 더 이상 다른 사람들의 이야기가 아니다. 우리 역시 이러한 위기에 근접하게 노출되어 있다.
이 장에서는 일반적인 정수처리 과정에 대해 다시 말해, 우리가 현재 마시고 있는 물이 어떤 과정에서 만들어지는지 알아보고, 군산시를 중심으로 하수처리과정이 어떻게 이루어지는지 조사할 것이다. 이처럼 물이 순환하는 과정을 통해 수자원에 대한 소중함을 일깨우고 절약하길 바라는 바이다.
정수처리과정
2. 우리가 먹는 물은 어떻게 오는 걸까?
취수원
수돗물의 원료가 되는 물이 모여 있는 물 창고. 취수원은 강이나 호수, 댐, 저수지 등의 물을 말한다. 취수원은 크게 지표수와 지하수로 나뉜다. 지표수[地表水, Surface Water]는 지구 표면에 있는 물을 말하며, 보통 육수 중의 하천 · 호수를 가리킨다. 바다를 포함하는 경우도 있으나, 육수만을 지칭하는 경우가 많다. 지하수[地下水, Ground Water/Underground Water/Subsurface Water]는 땅속의 지층이나 암석 사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 물이다. 하지만 지하에 있는 물을 모두 지하수라고 하지는 않으며, 지하 깊은 곳의 마그마에서 유래된 처녀수[處女水]나 암석 중에 있는 결정수[結晶水]와는 구별된다.
전국에 있는 댐은 우리나라에 내린 비의 10% 정도인 126억 톤을 담아서 식수나, 농업용수, 공업용수 등으로 활용한다. 댐은 우리가 이용하는 수돗물의 원료 창고라고 할 수 있다.
1단계 : 취수장
수돗물의 여행이 본격적으로 시작되는 곳. 취수장은 강이나 호수 등 취수원 가까이에 위치해 수원의 물을 끌어들여 정수 센터로 보내는 역할을 한다. 생물 경보 시스템과 수질 자동 감치를 이용해 수질에 유해 물질이 유입되는지 여부를 24시간 감시한다.
2단계 : 착수정
취수장으로부터 전해 받은 원수를 안정시키고 수량을 조절하는 곳이다. 수질에 따라 분말 활성탄 등을 투입해 물속에 들어 있는 모래 등 입자가 큰 물질들을 가라앉혀 물을 깨끗하게 만든다. 그래서 이 공정을 '침사지'라고도 부른다.
3단계 : 혼화지
혼화지에서는 착수장에서 보내온 물에 적절한 양의 정수 처리 약품을 넣어 섞는다. 정수 약품(응집제)은 미세한 탁한 물질들(콜로이드성 물질)을 큰 덩어리로 뭉치게 하는 역할을 한다.
4단계 : 응집지
약품과 물질이 서로 잘 섞이도록 물을 서서히 저어 주면 응집제를 중심으로 아주 작은 알갱이 콜로이드¹ 와 부유 물질이 엉겨 붙어 크고 무거운 덩어리 플록² 이 만들어진다. 이처럼 플록 형태가 되어야 침전이나 여과가 가능하다.
5단계 : 침전지
응집지에서 만들어진 덩어리(플록)를 가라앉혀 맑은 윗물을 여과지로 보내는 곳이다.³ 이때 가라앉은 덩어리는 수분을 제거한 뒤 시멘트 원료 등으로 재활용하거나 매립한다. 약품 침전지에서는 약품을 투입해 가라앉히며 보통 침전지에서는 수중 미생물의 활동을 이용하여 침전시킨다.
6단계 : 여과지
침전지를 통과한 물을 모래와 자갈층에 통과시켜 물속에 남아 있던 작은 입자들까지 깨끗하게 제거하는 과정이다. 여과지를 거친 물은 그냥 마셔도 될 만큼 맑고 깨끗한 물이 된다.
7단계 : 염소투입실
여과지를 거친 깨끗한 물에도 아직 세균이 남아 있을 수 있다. 염소 투입실은 물에 염소를 소량 넣어 소독함으로써 수돗물을 보다 더욱 위생적이고 안전한 물로 만드는 마지막 공정이다.
8단계 : 정수지
소독 처리된 수돗물을 임시로 저장하는 장소다. 정수지에 모아둔 수돗물은 송수 펌프실에서 강력한 모터 펌프로 배수지나 가정, 공장, 회사 등으로 보내진다.
하수처리과정
3. 사용한 물을 다시 맑은 물로 만드는 연금술, 하수종말처리장
군산시 하수종말처리장은 전라북도 군산시 소룡동 1584번지에 위치해 있다. 군산시청에 의하면 시민의 공중보건 위생과 쾌적한 생활환경 조성을 위해 설치되었으며, 환경부로부터 1991년 6월 군산 하수종말처리장 설치인가를 획득하고, 1,726억 원의 예산을 투입하여 군산시 소룡동 1584번지 일원 239,580㎡의 부지에 일일 20만 톤 규모의 처리능력을 갖춘 하수종말처리장을 2002년 5월에 준공하였다.
이 하수종말처리장을 설치함으로써 하수의 오염원을 제거하고 처리된 물만 방류함으로써 공공수역의 수질 개선 폐수 및 하수의 효과적인 처리로 수인성 전염병 예방 하수를 처리장에서 처리하므로, 가정에서의 오수 정화처리시설 설치비용 및 유지관리비용의 절감 효과를 가져다주었다. 또한, 연안 오염방지로 어족자원 및 수산자원의 보호로 어민 소득 향상 해안 및 하천 주변의 환경을 개선하여 시민의 휴식처를 재공하고 도시미관을 증진시켰다.
군산하수처리장은 2002년 4월 민간위탁을 시행하여 현재 20만 톤/일의 하수처리시설을 운영 중에 있으며, 시내 전역과 국가 및 지방산업단지의 생활오수와 공장폐수 등을 각 중계펌프장(4개소)을 거쳐 하수종말처리장으로 유입하여 표준 활성오니법으로 처리 후 서해바다로 방류하고 있다.
표준 활성오니법이란, 1874년 영구의 디브딘이 제안해 1928년 런던에서 실용화되기 시작한 하루처리 방법으로, 현재 세계의 하수처리법 표준으로 삼고있다. 활성오니라는 박테리아에 산소를 공급해 유기물 등을 분해시켜 지하수를 처리하는 방법이다.
본 방법은 최종침전조로부터 유입오수량의 20~40%에 상당(설비능력은 100% 이상)하는 활성오니를 폭기조(활성오니조)로 반송하여 유입오수와 활성오니를 혼합, 8시간 정도 폭기하여 최종침전조에서 오니를 분리시켜 상등수를 방류하는 것이다. 보통 MLSS는 1,500~3,00, BOD부하 0.2~0.4㎏/㎡day 정도이다. 이 방법은 침전성이 좋은 활성오니가 얻어지고, 또한 정상적인 기능이 기대될 수 있는 것이나, 흡착작용과 산화작용의 균형(BOD부하에 대응하는 MLSS의 조정과 활성오니 질과 폭기시간에 조우된다) 오니의 처리 등이 원활하고 합리적으로 이루어져야 한다. 따라서 비교적 부규모인 경우에 적합하고, 유지관리에 있어서는 기기류의 운전관리를 포함하여 전문기술자가 항시 근무하여야 한다.
군산시 하수종말처리장 조감도 ⓒ군산미래신문
군산시를 비롯한 많은 도시의 하수처리는 다음과 같은 방법을 사용하고 있다.
1단계 : 침사지(모래를 가라앉히는 단계)
가정에서 발생한 생활하수는 하수관을 따라 하수처리장에 유입되는데 제일 먼저 하수 내에 포함된 모래와 자갈 및 나무토막, 깡통 등 비교적 부피가 큰 물질을 침사지에서 기계 설비의 힘을 빌어 제거한다.
2단계 : 유량조정조(하수량의 균등조정 단계)
침사를 거친 하수는 유량조정조에서 균일하게 혼합되고, 또한 하수유입의 증감에 따른 유량부하의 완충작용을 하며, 일정량씩 최초침전지로 이송함으로서 미생물을 이용한 생물학적 하수처리에 적정 환경을 유지한다.
3단계 : 최초 침전지(하수를 처음 가라앉히는 단계)
유량조정조에서 일정량씩 이송된 하수는 최초침전지에서 물보다 비중이 무거운 물질(슬러지)층과 가벼운 물질(부유물질)을 제거한다.(제거율 약 40%)
4단계 : 폭기조(미생물에 의한 하수 속의 유기물 분해 단계)
최초 침전지에서 침전에 의해 제거 되지 않은 하수속의 오염물질은 폭기조에서 호기성 미생물에 의해 분해되며 미생물과 오염물은 플록(덩어리)을 형성하여 다음 공정인 최종침전지에서 가라앉게 된다. 이 공정은 생물학적 하수처리(표준 활성오니법)중 가장 중요한 단계로서 우리가 배출한 생활하수의 실제 분해 과정이다.
5단계 : 최종 침전지(다시 가라앉힘으로써 맑은 물을 얻는 단계)
폭기조에서 호기성 미생물에 의해 분해 형성된 덩어리(플록)는 이곳에서 다시 침전시키며 최초 침전지와는 달리 맑은 상등수를 얻게되며 하천으로 방류한다. 또한 이곳에서 가라앉는 슬러지는 하수처리 공정에 매우 유용한 미생물이므로 일부는 다시 폭기조로 보내져 수처리의 적정환경을 맞추게 된다.
참고자료
* 물사랑 홈페이지(http://ilovewater.kr/), 정수처리과정 및 물로 인한 분쟁
* 군산시청 홈페이지(http://gunsan.go.kr/), 군산시하수종말처리장 소개 및 하수처리과정
ⓒ황만복, 2010
1. 콜로이드(Colloid)는 보통의 분자나 이온보다 크다. 지름 1㎚~100㎚ 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 분산된 상태를 콜로이드 상태라고 하고, 콜로이드 상태로 되어 있는 전체를 콜로이드라고 한다. 생물체를 구성하고 있는 물질의 대부분이 콜로이드다.
2. 플록(Floc)은 물속의 현탁물질이나 유기물, 미생물 등의 미립자를 응집제로 응집시킨 큰 덩어리를 말한다.
3, 가라앉은 플록 덩어리를 슬러지라고 하는데, 이는 수분을 빼서 시멘트 원료 등으로 재활용한다.
