총인
총인(總燐, Total Phosphorus)은 인화합물의 합계를 말한다. 하천, 호소 등의 부영양화를 나타내는 지표의 하나로 물속에 포함된 인의 총량을 말한다. 전인(全燐)이라고도 한다. 인구 집중도가 높은 지역의 하천, 호소에 많다. 인은 질소와 함께 수질계를 부영양화하는 영양염류로 적조의 원인이기도 하다. 합성세제에는 조성제로 쓰인 인화합물이 많이 들어 있다.[1]
개요[편집]
총인은 물속에 포함된 인화합물의 총 농도를 말한다. 총인은 호소, 하천 등의 부영양화를 나타내는 지표 중 하나로 물속에 포함된 인의 농도를 의미한다. 인(P)은 질소(N)와 함께 호소와 같은 폐쇄수역 부영양화에 있어 제한기질로 작용한다. 총인은 입자성 인, 유기성 인, 폴리인산염, 인산염이온 등 수중에 존재하는 인(P)의 총량을 측정한 값을 말하며, 단위는 mg/L로 표기한다.
인은 합성세제에 많이 포함되어 있으며, 축산폐수에는 매우 높은 농도의 인이 함유되어 있다. 또한 농업폐수에서도 많은 양이 흘러들어온다. 하수처리장에서 인을 제거하는 공법에는 Bardenpho, A₂O, VIP 등의 공법이 있으며, 최근 하천에서는 조류가 문제가 될 수 있기에 하수처리장에서 방류되는 방류수의 인농도를 저감시키기 위해 생물학적 처리 공정 뒤에 응집을 이용하여 인을 더 낮은 농도로 처리하고 있다.[2]
상세[편집]
인(P)은 원자번호 15 및 원자질량 31인 화학 원소이다. 높은 반응성 때문에 인은 근본적으로 자유 원소로 존재할 수 없다. 인은 일반적으로 광물 내 인산염으로 발생합니다. 인산염은 일반적으로 지각에서 킬로그램 당 1그램의 농도로 발견된다.
인산염을 구성하는 성분은 크게 두가지이다. 백린과 적린이 그것이다. 산소에 노출될 때 백린은 산소에 의해 희미한 빛을 방출한다. (화학발광으로 알려짐)
인은 원소의 질소, 인, 비소, 안티몬, 비스무트 및 모스코븀 등이 포함되어 있는 질소족 원소에 속한다. 이러한 원소는 그들의 비슷한 원자 구조 때문에 하나의 그룹으로 구성되었다. 이는 이중과 삼중 공변 결합을 형성하기 때문에 안정적인 화합물을 형성할 수 있다. 일반 대기 온도에서 질소(가스로 존재)를 제외하고, 다른 질소족 원소들은 고체로 존재한다.
식물과 동물 같은 복합 유기체들은 인이 필요하다. 인이 DNA, RNA, ATP 및 인지질을 구성하기 때문이다. 인은 세제, 살충제, 신경작용제 및 주로 비료에 사용하기 위해 채굴된다.
- 인산염 / 오르토인산염
오르토인산염(가장 일반적인 인산염 중 하나)에서, 하나의 인산염 원자는 4개의 산소 원자로 묶여 있다. 오르토인산염은 종종 "반응인"이라고 불린다. 왜냐하면 산소 원자에 있는 세 개의 "결합" 전자가 양자와 똑같이 강하게 결합하기를 원하기 때문에, 다른 전자 결합 원소 및 화합물과 쉽게 결합하기 때문이다.
- 축합 인산염
응축 인산염은 여러 개의 오르토인산염 분자로 함께 응축되어 인접한 인(P)과 산소(O) 원자 간에 공유 결합한다. 이 그룹은 메타인산, 파이로인산, 폴리인산염을 포함합니다. 이는 보통 식수 공급 시스템의 부식 관리를 위해 사용된다.
- 총인(TP) / 유기인
총인(TP)는 존재하는 모든 인(오르토인산염/인산염, 축합 인산염, 유기인)의 총합이다. 유기인은 일반적으로 유기 화합물로 결합되거나 유기화합물 안에 포함되어 있는 인산염의 형태로 존재한다.
인을 측정해야 하는 이유[편집]
인은 맛이나 향 문제에 영향을 끼치지 않는다. 따라서 식수가 타깃은 아니다. 폐수 배출 시 높은 인의 수준은 주변 생태계에 큰 영향을 끼치게 된다. 원수의 높은 수준의 인은 조류 및 생물의 성장을 가속화할 수 있다. 이는 부영양화와 녹조현상으로 이어질 수 있다. 이러한 일이 발생하면, 물고기와 수생 생물들이 산소를 빼앗기고, 결과적으로 큰 물고기들이 죽고 서식지가 파괴된다.
- 건강한 생태계를 위하여 중요한 폐수 내 인 모니터링
폐수 배출 시 인을 측정하는 것은 건강한 생태계를 유지하고, 아생을 보호하기 위해 매우 중요하다. 그렇기 때문에 대부분의 지역은 폐수를 받게 되는 생태계를 보호하기 위하여 인의 배출을 엄격하게 제한하고 있다. 생태계를 지키는 것과 더불어 인 수준을 모니터링하고 관리하는 것에 실패한다면, 규제를 위반하여 벌금을 물게 될 수도 있다.
부식을 관리하기 위하여 인을 사용하는 식수 플랜트는 최종 물, 공급 시스템 및 처리 과정의 다른 단계에서 인을 모니터링할 필요가 있다.[3]
총인처리시설[편집]
총인처리시설이란 하수 중에 포함된 총인을 제거하는 시설이다. 총인은 수중에 존재하는 모든 인을 포함하며 대부분 하천이나 호수 등에 부영양화를 발생시키는 원이이기도 하다. 정부는 하수처리장에 각 조건에 맞는 방류수질기준을 만들어 운영하고 있다. 대부분의 총인처리시설은 공정의 후단에 위치하며 거의 다 처리된 처리수의 총인을 좀 더 낮은 농도로 내보내기 위해 존재한다.
여기에 대부분 PAC와 같은 응집제들을 투입하여 플럭을 만들어 처리한다. 일반적으로 총인처리시설의 총인 처리효율을 적게는 60%에서 많게는 80~90%까지 처리된다.
총인처리시설이 필요한 이유[편집]
총인처리시설이 필요하게 된 이유는 다양하지만 대부분 2008년 ~ 2012년에 진행되었던 4대강 사업을 추진하면서 수질 개선이 필요했기 때문에 하수처리장 수질 기준을 강화하게 되면서 추가적인 총인 처리시설이 필요해졌다. 총인 처리시설의 경우 어떤 공정을 택하느냐에 따라 상이하게 다를 수 있다. 총인이 하천으로 흘러가게 되면 부영양화를 발생시킬 수 있다. 부영양화는 물속에 질소와 인과 같은 영양물질이 많아지면서 영양소 순환이 빨라져 조류가 급증하는 현상을 이야기한다. 흔히 아는 녹조, 적조 현상이 대표적인 부영양화 현상이다.
총인처리시설의 예시[편집]
유입 - 1차 침전 - 생물반응조 - 2차 침전을 거쳐 총인처리시설로 유입된 처리수는 PAC를 투입한다. 그 후 반응을 위해 급속교반조에서 빠르게 혼합된다. 수질이 안 좋은 경우 급속교반조에 폴리머를 투입하여 응집을 보조하기도 한다. 어느 정도 혼합이 되면 완속교반조에서 플럭을 형성하기 시작한다. 이후 침전시켜 처리하거나 부상시켜 처리한다. 부상공법을 사용하는 처리장에서는 미세한 마이크로 버블을 발생시켜 형성된 플럭을 부상시켜 스키머로 제거하여 처리하며 처리수는 가압부상조 하부로 나간다. 일반적으로 70% 정도의 처리효율을 보였고 좋을 때는 80~85% 정도의 처리효율이 나타나기도 한다.[4]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈총인〉, 《두산백과》
- 〈총인〉, 《물백과사전》
- 〈물의 인 및 총인(TP) 측정〉, 《하크코리아》
- BAE.Heeya, 〈총인처리시설〉, 《티스토리》, 2023-11-27
같이 보기[편집]
