정수과정에서 발생하는 배출수 중 여과지 및 활성 탄지 역세척수는 대부분 정수처리공정으로 회수되어 원수로 재이용되거나 수질이 나쁜 경우에는 방류수 수질기준에 적합하도록 처리한 후 방류하고 있으며, 배출 수처리 시설은 정수장의 수질오염방지시설로서 방류수를 최종 처리하기 위한 시설이다.
방류수 수질은 기존의 『수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 및 시행규칙』을개정하여『물 환경 보전법 시행규칙』에서 정한 수질오염물질의 배출허용기준을 만족하도록 운영되어야 하며 이를 감시하기 위하여 환경부에서는 원격전송 시스템(TMS)을 통한 방류수 수질을 실시간 감시하여 배출기준 초과 시에는 배출부과금 부과 등의 행정처분을 시행하고 있다. 방류수 수질 모니터링 결과 일부 정수장에서는 2013년 1월부터 강화된 방류수 수질기준을 준수하는데 어려움을 겪는 것으로 나타나, 배출 수처리 시설의 수질 및 시설에 대한 검토를 실시하여 방류수 수질을 개선하기 위한 대책 마련이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 강변여과수를 원수로 이용하고 있는 G시 M정수장과 S정수장을 조사대상으로 배출 수처리 시설에서 시료를 채취하여 수질감시 항목들을 포함하여 특히 철과 망간의 제거효율을 조사하였다.
또한, 현장 파일롯실험을 통해 배출수 처리공정에 따른 수질개선 효과를 분석하여 방류수 수질개선과 배출수 재이용을 위한 처리방안을 검증하여 운영 인자를 도출하였다.
정수장 배출수 재이용을 위해 배출수처리시설에 폭기 및 알칼리제 투입과 농축조 이후 처리공정 신설을 통하여 제거 가능한 수질의 범위를 평가하고 이러한 공정의 적용 시 효율적인 운전인자를 도출하고자 하였다. 그 결과, 배출 수처리 시설 중 배출수지나 배슬러 지지보다는 농축조 저층에서의 철과 망간의 재 용출이 심각했고 철보다는 망간의 재 용출은 폭기와 같은
노력에 의해 쉽게 개선될 수 없음을 확인하였다. 폭기에 의한 철·망간의 제거효율 실험결과 철 농도는 최초 3.320 mg/L에서 90.2% 감소한 0.324 mg/L를 나타냈으며 망간 농도는 최초 22.480 mg/L에서 36.2% 정도 감소한 14.340 mg/L를 나타냈다.
슬러지 저류조에 폭기시설 가동과 탈수여액에 대한 알칼리제(Ca(OH) 2)를 투입한 결과, 농축조 저층에서 철 농도는 최초 3.320 mg/L에서 77.6% 감소한 0.741 mg/L를 나타냈으며 망간 농도는 최초 22.654 mg/L에서 61.1% 감소한 8.798 mg/L로 나타나 알칼리제 투입에 따른 pH 조정을 통해 망간 농도가 약 60% 정소 감소 하는 것으로 확인하였다. 배출 수처리 시설 중 농축조 후단에 접촉 여과법을 이용한 시설로 자연형 처리시설을 설치하여 실험한 결과, 철 농도 감소율은 최초 0.841 mg/L에서 30.9% 정도 감소한 0.555 mg/L를 나타냈으며 망간 농도는 최초 4.298 mg/L에서 91.3% 정도 감소한 0.360 mg/L를 나타나 철에 비해 망간 제어에 효과적인 것으로 확인하였고 응집제 및 알칼리제 등의 약품투입을 통한 배출수처리공정 개선에 비해 친환경적이고 동력비 및 약품비 절감으로 경제적일 것으로 판단된다. 철·망간 농도가 높은 정수장에서의 배출수는 배출 수처리 시설에 폭기 및 알칼리제 투입, 접촉여과시설 등을 통한 수질개선을 한 후 회수하여 원수로 재이용하거나 하천유지용수 등의 목적으로 이용할 수 있다.