폐수처리할 때 악취 문제 해결을 위한 공정 개선 방안

폐수처리 공정에서 악취 발생의 근본 원인 분석

폐수처리할 때 발생하는 악취는 단순한 불쾌감을 넘어 환경민원, 운영비 증가, 주변 지역의 가치 하락으로 이어지는 중대한 문제로 작용한다. 악취는 주로 유기물 분해 과정에서 생성되는 휘발성 황화합물(VSCs), 암모니아(NH₃), 메틸메르캅탄, 디메틸설파이드 등으로 구성되며, 이들은 대기 중으로 확산되면서 민감한 수용체에 영향을 준다.

악취가 발생하는 주된 시점은 침사지, 응집침전지, 생물반응조, 탈수공정 등 폐수처리 전반에 걸쳐 다양하게 존재하며, 특히 산소가 부족한 환경에서 혐기성 분해가 일어날 때 황화수소(H₂S)의 농도가 급격히 증가한다. 반응조 내부에서 슬러지가 체류시간을 초과하거나 유입수의 유기물 농도가 일시적으로 높아질 경우, 혐기성 조건이 형성되며 심한 악취가 발생한다.

많은 시설에서 단순히 덮개를 설치하거나 탈취제를 살포하는 방식으로 대응하고 있으나, 이는 근본적인 해결이 아니라 일시적인 조치에 불과하다. 악취 문제를 완전히 해소하기 위해서는 공정 그 자체를 개선하는 방향으로 접근해야 하며, 이를 위해 정밀한 악취 발생 매커니즘 분석과 공정 내 산소 균형 조절이 필수적이다.

생물학적 악취 제어 공정의 최적화 방안

생물학적 처리는 폐수처리 공정의 핵심 중 하나이며, 동시에 악취 제어에서도 강력한 해법이 될 수 있다. 특히 생물학적 질산화와 탈질 공정은 암모니아 및 질소계 화합물의 분해를 통해 악취 발생을 억제할 수 있는 장점을 가진다. 그러나 이 과정에서 중요한 것은 미생물의 활성 유지와 산소 공급의 균형이다.

질산화균은 산소가 충분히 공급될 때 활성화되므로, 반응조 내 DO(용존산소)를 2mg/L 이상으로 유지하는 것이 필요하다. DO가 1mg/L 이하로 떨어질 경우, 혐기성 박테리아가 우세해지며, 이는 황화합물 생성으로 직결된다. 따라서 송풍기의 가동 패턴을 계절에 따라 최적화하거나, 미세기포 디퓨저 시스템을 정기적으로 점검하는 관리가 필수적이다.

또한 최근에는 산소 공급 효율을 극대화한 순산소 호기성 처리 기술이 적용되기도 하며, 이 기술은 일반적인 송풍 방식에 비해 에너지 소비가 크지만, 단기적으로 악취 억제에는 매우 효과적이다. 생물막 접촉산화 공정이나 MBBR(이동상 생물막 반응조)도 악취 제어에 적합하며, 슬러지 체류시간(SRT)을 연장함으로써 미생물 군집의 안정성을 확보할 수 있다. 생물학적 악취 제어는 공정 조건을 섬세하게 조절하는 운영자의 기술력이 중요하며, 이를 통해 장기적인 악취 억제 효과를 기대할 수 있다.

물리화학적 공정 개선을 통한 악취 억제 기술

악취 제어를 위한 물리화학적 접근은 즉각적인 효과를 기대할 수 있다는 점에서 생물학적 처리와 보완적인 관계를 가진다. 대표적으로는 화학적 산화제 투입, pH 조절, 흡착 및 여과 공정이 사용된다. 특히 황화수소 제어에는 과망간산칼륨(KMnO₄), 차아염소산나트륨(NaOCl), 과산화수소(H₂O₂) 등의 산화제를 활용하는 방식이 효과적이다.

이러한 화학제는 반응조 외부에 투입되기도 하지만, 최근에는 반응조 내 직접 주입 시스템이 도입되어 미생물 활성에 영향을 주지 않으면서도 휘발성 악취물질을 산화 제거할 수 있도록 설계되고 있다. 또한 공정 내 pH가 6 이하로 떨어질 경우, 황화수소의 기체화가 급격히 증가하므로, pH 중화 시스템을 통해 7~8 수준으로 유지하는 것도 중요하다.

흡착 방식으로는 활성탄이 가장 보편적으로 사용되며, 탈취 효율이 높지만 교체 주기와 비용을 고려해야 한다. 그 외에도 생석회나 제올라이트, 바이오차와 같은 소재를 활용한 신규 흡착 방식도 연구되고 있으며, 이는 악취의 종류에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 물리화학적 방법은 즉각적인 대응이 가능하다는 장점이 있지만, 장기적인 관리 비용을 줄이기 위해서는 생물학적 공정과 병행되어야 가장 효과적이다.

슬러지 처리단계에서의 악취 발생 저감 전략

폐수처리 공정 중 가장 강한 악취가 발생하는 구간은 바로 슬러지 처리 단계다. 이 단계에서는 고농도의 유기물이 농축되어 있어, 혐기성 분해가 극대화되는 동시에 황화수소 및 암모니아가 다량으로 발생한다. 따라서 슬러지 처리 공정의 체계적 개선은 악취 저감을 위한 핵심 전략이 된다.

첫 번째로는 슬러지의 체류시간 최소화가 중요하다. 특히 탈수 전 응집조에서의 체류시간이 길어질수록 혐기성 반응이 가속화되기 때문에, 유입 후 1시간 이내에 탈수 공정으로 넘어가도록 프로세스를 설계해야 한다. 두 번째는 슬러지 농축조의 폐쇄화이다. 개방형 농축조는 외부 공기와 접촉하면서 악취를 방출하므로, 밀폐형 구조와 함께 기상부에 흡입팬과 탈취탑을 설치하는 것이 효과적이다.

세 번째는 슬러지 안정화 공정의 강화이다. 혐기성 소화나 석회 안정화와 같은 안정화 기술을 활용하면 악취 발생을 줄일 수 있으며, 최근에는 고온혐기성 소화 기술이 적용되어 병원성 미생물과 함께 악취 유발물질도 동시에 제거하는 방식으로 진화하고 있다. 슬러지는 단순한 부산물이 아닌, 악취 관리의 핵심 변수로 인식되어야 하며, 이에 맞는 정교한 관리가 요구된다.

통합 감시 시스템과 민원 대응까지 고려한 운영 전략

악취 문제는 단순히 내부 공정의 문제를 넘어, 지역사회와의 신뢰 문제로 이어질 수 있기 때문에, 이를 시스템적으로 관리할 수 있는 통합 감시 전략이 필요하다. 최근에는 IoT 기반 악취 모니터링 시스템이 도입되면서, 공정 전반의 악취 농도를 실시간으로 측정하고 분석할 수 있게 되었으며, 이를 기반으로 한 선제적 대응이 가능해지고 있다.

이 시스템은 각 공정 단계별로 센서를 설치하여, H₂S, NH₃, VOCs 등의 농도를 실시간으로 모니터링하고, 설정값 이상이 감지되면 즉시 알람을 발생시키는 구조로 운영된다. 이를 통해 특정 공정에서 악취가 발생하기 전에 송풍량을 조절하거나, 산화제를 투입하는 등 사전 대응이 가능하다.

또한 악취 민원 대응을 위한 전략도 중요하다. 주민의 신뢰를 확보하기 위해, 정기적인 공정 설명회나 악취 측정 데이터의 공개, 민원 발생 시 대응 시간 단축 등의 정책이 병행되어야 한다. 악취는 단순한 냄새의 문제가 아니라, 시설의 지속 가능성과 직결된 문제로, 정밀한 공정 제어와 사회적 신뢰 구축이 동시에 이루어져야 한다.