우리나라에서 발생하는 생활하수는 하루 1, 563만 3천 톤 에 이른다고 하는데요. 엄청난 양이죠? 이 엄청난 양의 생활하수를 정화해 다시 하천으로 방류하는 과정을 하수처리과정이라고 합니다. 사용하고 버린 오염수의 오염물질을 제거하는 과정이라고 보면 됩니다. 하수처리 과정은 크게 '수처리 과정'과 '오니 처리 과정'이 있는데요. 수처리 과정은 물을 깨끗하게 만드는 과정이고, 수처리 과정 중에 침전물이 생기는 것을 제거하는 과정이 오니 처리 과정이랍니다.
우리 일상에서 사용된 생활하수와 공장에서 사용한 산업하수는 하수구를 통해 하수 처리장으로 이동합니다. 그리고 침사지 -> 유량 조정조 -> 최초침전지 -> 포기조 -> 최종 침전지 등 크게 5가지 과정을 거쳐 방류해도 되는 깨끗한 물로 정화됩니다.
▲ 하수처리장, 사진출처:클린광주 홈페이지(http://photo.gjcity.go.kr/main/)
침사지는 하수에 있는 모래나 쓰레기를 걸러 내는 곳인데요. 부피가 큰 쓰레기를 걸러 내거나 물위에 떠 있는 오염 물질을 제거하는 단계랍니다. 이후에 유량 조정조에 와서 하수의 양과 수질을 일정하게 맞추기 위해 각지에서 온 하수들을 균등하게 혼합하는 과정을 거칩니다. 이런 과정을 거쳐 오염도와 물의 양을 표준화하면, 정화과정이 더욱 용이해지기 때문이죠.
유량 조정조를 거친 하수들은 최초 침전지에서 오염 물질 중 일부를 침전시켜 제거하게 됩니다. 물보다 무거워 가라앉은 오염물과, 물보다 가벼워 부유하는 물질을 구분해 제거하는데요. 최초 침전지에서는 약 40%의 오염 물질이 제거됩니다.
포기조에서는 최초 침전지 이후에도 남아 있는 오염 물질들이 제거됩니다. 미생물을 활용해 오염물질을 분해하거나 화학적 처리로 물의 산도(ph)를 맞춰주는 곳입니다. 이 과정에서 유기성 고형물 중 80%가 제거됩니다. 그리고 최종 침전지를 거치게 됩니다. 포기조에서 분해된 덩어리들은 최종 침전지에서 침전돼 가라앉게 됩니다. 마지막으로 최종침전지를 거친 맑은 물은 소독조에서 대장균 소독 과정을 거쳐 하천으로 방류됩니다.
▲ 하수처리장, 사진출처:클린광주 홈페이지(http://photo.gjcity.go.kr/main/)
폐수처리 과정에서도 화학이 유용하게 활용됩니다. ‘포기조’에서 미생물 처리와 화학 처리가 병행된다고 설명 드렸는데요. 화학적 처리에는 응집침전과 흡착, 소독, 산화 및 환원, 중화, 이온교환 등 다양한 공정이 있답니다. 특히 산성의 성질을 띠는 폐수에 알칼리 성질의 화학물을 첨가해 산도를 조절하기도 합니다.
▲ 가성소다, 사진출처:위키페디아(http://en.wikipedia.org/wiki)
산도를 조절하는 대표적인 화학제품으로 알칼리성질의 ‘가성소다’를 꼽을 수 있습니다. 가성소다는 수산화나트륨으로, 부식성이 강하기 때문에 가성소다라고 불린답니다. 무색의 투명한 결정형이며, 공기 중에 습기를 흡수해 녹는 성질이 있어 공기 중에 방치하면, 이산화탄소를 흡수해 탄산나트륨으로 변질됩니다. 가성소다를 녹인 수용액은 아주 강한 알칼리성을 띠고 있습니다. 황산과 더불어 강한 독성을 가지고 있지만, 화학 공업 전 분야에서 두루 사용되고 있지요. 대표적으로 인조 섬유, 석유 정제, 고무 공업 등에 사용되고 있답니다.
앞서 설명했듯이 강한 알칼리성이기 때문에 산성을 띠는 폐수의 산도를 조절하는데 애용되고 있습니다. 주로 황산으로 ph5 까지 떨어뜨린 폐수에 가성소다를 이용한 중화과정을 거쳐 ph7로 맞추지요.
화학 용어! ‘중화’란?
일반적으로 중화는 중성으로 향하는 과정으로 알려져 있는데요. 강한 산과 강한 염기가 반응해 중성을 나타내는 현상을 지칭합니다. 그 밖에도 음양의 전기가 일정한 힘으로 겹쳐지며, 외부 전하의 영향이 나타나지 않을 때에도 중화라는 말을 사용한답니다.
세제 등에 활용되며 환경을 오염시킬 거라고 생각했던 가성소다. 폐수처리에 활용되며 깨끗한 환경을 유지하는 데에도 사용되고 있었네요!
한화케미칼에서도 가성소다를 생산하고 있는데요. 현재 한화케미칼은 가성소다 부문에서 세계 3대 수출기업으로서 대만 포모사와 미국 다우케미칼과 어깨를 나란히 하고 있답니다. 최근에는 세계 1위 가성소다 생산 기업인 다우케미칼 인수 계획을 검토하기도 했지요. 앞으로 깨끗한 수돗물을 사용할 때마다 한화케미칼 가성소다가 가장 먼저 떠오를 것 같지 않으신가요?