Comparison of COD and TOC in influents and effluents of six industrial wastewater treatment plants in Korea

Park, Soohyung; Lee, Chaeyoung; Kim, Keug Tae; Kim, Hyun Woo; Lee, Wontae

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J Korean Soc Environ Eng > Volume 44(5); 2022 > Article

국내 6개 폐수처리시설 유입수 및 방류수의 COD와 TOC 비교

Research Paper

Journal of Korean Society of Environmental Engineers 2022; 44(5): 143-149.

Published online: May 31, 2022

DOI: https://doi.org/10.4491/KSEE.2022.44.5.143

국내 6개 폐수처리시설 유입수 및 방류수의 COD와 TOC 비교

박수형¹

, 이채영², 김극태³, 김현우⁴, 이원태^1,^†

¹금오공과대학교 환경공학과

²수원대학교 건설환경공학과

³수원대학교 환경에너지공학과

⁴전북대학교 환경공학과

Comparison of COD and TOC in influents and effluents of six industrial wastewater treatment plants in Korea

Soohyung Park¹

, Chaeyoung Lee², Keug Tae Kim³, Hyun Woo Kim⁴, Wontae Lee^1,^†

¹Department of Environmental Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Republic of Korea

²Department of Civil Engineering, The University of Suwon, Republic of Korea

³Department of Environmental & Energy Engineering, University of Suwon, Republic of Korea

⁴Department of Environmental Engineering, Jeonbuk National University, Republic of Korea

^†Corresponding author E-mail: wtlee@kumoh.ac.kr Tel: 054-478-7636 Fax: 054-478-7859

Received November 16, 2021 Revised April 13, 2022 Accepted April 13, 2022

Abstract

Objectives

This study compared the COD_Mn and TOC concentrations of the influent and effluent from six industrial wastewater treatment plants (WWTPs) and the wastewater from manufacturing facilities in the industrial complexes, and to understand the correlation between the two indicators.

Methods

The sampling campaigns were performed four times at each WWTP for both influent and effluent. Water quality surveys were also conducted to assess the characteristics of organic matter in the wastewater from the manufacturing facilities. A total of 272 facilities including manufacturing, non-manufacturing, and miscellaneous manufacturing units were surveyed.

Results and Discussion

The COD_Mn/TOC ratios of the influent and the effluent of the WWTPs ranged from 0.78 to 1.79 (average 1.19) and 0.94 to 1.58 (average 1.20), respectively. The ratio of COD_Mn/TOC ratio in the wastewater from the manufacturing facilities was 1.06~1.22 (average 1.12). Industries with high R² values for the COD_Mn/TOC ratios included rubber and plastics manufacturing (COD_Mn/TOC = 1.17), nonferrous metals manufacturing (COD_Mn/TOC = 0.94), medical materials and pharmaceutical manufacturing (COD_Mn/TOC = 0.98), and chemicals manufacturing (COD_Mn/TOC = 1.27).

Conclusion

COD_Mn/TOC ratios of the influent and effluent of the six plants and the wastewater from manufacturing facilities varied in different ranges for each WWTP, with an average value of 1.12. The results of this study can be used as basic information to manage the effluent water quality of the WWTPs.

Key words: Industrial Wastewater Treatment Plant, Influent, Effluent, COD, TOC

요약

목적

본 연구는 국내 6개 폐수처리시설의 유입수/방류수와 배출업체 폐수의 화학적산소요구량(CODM_Mn)과 총유기탄소(TOC) 농도를 비교하고 두 지표 간 상관성을 파악하고자 수행하였다.

방법

폐수처리시설 6개소의 유입수 및 방류수의 유기물 특성을 분석하기 위해 수질 모니터링을 4회 실시하였고, 각 폐수처리시설로 유입되는 배출업체 폐수의 유기물 특성을 파악하기 위해 현장조사도 병행하였다. 조사대상 배출업체는 272개소이었고, 주요 업종은 제조업, 비제조업, 기타직종 등 16개 업종을 포함하였다.

결과 및 토의

조사대상 폐수처리시설 유입수와 방류수의 COD_Mn/TOC 농도비는 각각 0.78~1.79(평균 1.19), 0.94~1.58(평균 1.20) 범위이었고, 배출업체 폐수의 COD_Mn/TOC 농도비는 1.06~1.22(평균 1.12)이었다. 업종별 COD_Mn/TOC 비에 대한 결정계수가 높은 업종은 고무 및 플라스틱 제품 제조업(COD_Mn/TOC = 1.17), 비금속 광물제품 제조업(COD_Mn/TOC = 0.94), 의료용 물질 및 의약품 제조업(COD_Mn/TOC = 0.98), 화학물질 및 화학제품 제조업(COD_Mn/TOC = 1.27) 등 이었다.

결론

조사대상 6개 폐수처리시설의 유입수 및 방류수와 배출업체 폐수의 COD_Mn와 TOC 농도비는 폐수처리장별로 다양한 범위를 보였으나, 전체 조사대상 사업장의 COD_Mn/TOC 평균 농도비가 1.12로 나타나 향후 폐수처리시설에서 수질관리를 위한 기초자료로 활용 가능할 것이다.

주제어: 폐수처리시설, 유입수, 방류수, 화학적산소요구량, 총유기탄소

1. 서 론

도시화 및 산업화로 인해 물의 수요는 지속적으로 증가하고 있고 다양한 개발사업 등에 의해 발생되는 오염물질도 증가하고 있어 수생태계 보호 및 수질관리의 중요성에 대한 인식이 높아지고 있다[1-3]. 우리나라 공공수역의 수질관리는 기본적으로 물환경보전법, 환경정책기본법 등에 따르며, 일정수준 이상의 수질이 유지될 수 있도록 배출업체 등의 폐수 방류농도를 규제하는 것을 원칙으로 하고 있다. 또한, 수질 및 수생태계를 보전하고 수인성 전염병을 예방하기 위해 폐수처리시설 방류수 수질기준을 설정하여 유기물질, 부유물질, 총질소, 총인, 총대장균수와 생태독성의 항목으로 나눠 그 농도를 규제하고 있다. 이 중 유기물질의 증가는 수중 산소를 소모하여 악취, 어류 폐사, 미관상 악화 등 수생태계에 큰 피해를 입혀 적정한 관리가 필요하다[4].

유기물질 관리는 생물학적으로 분해 가능한 유기물질에 의한 발생 영향을 최소화하는 측면에 중점을 두고 이루어져 왔으며 이를 행정적인 목표로 지정하여 공공수역을 관리해왔다. 하천 및 호소 등 공공수역에 난분해성 유기물질의 농도가 증가하면서 생물화학적산소요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD)과 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD) 등 기존 유기물질 관리지표로 난분해성 물질을 관리하는 것에 대한 한계점이 거론되었고, 이와 더불어 신규 지표에 대한 요구가 지속적으로 제기되어 왔다[5]. BOD 측정은 미생물을 이용하기 때문에 분석값이 불안정하고 분해율이 낮아 측정에 어려움이 있다. 또한, 분석에 소요되는 기간이 5일 이상으로 오염사고 발생 시 즉각적인 대응이 힘들다는 단점이 있다[6,7]. COD도 시료의 특성 및 성상에 따라 산화율 차이가 크고 시료 내 잔류하는 일부 무기물질과의 반응으로 인해 상대적으로 재현성이 낮아 난분해성을 포함하는 유기물의 대표 지표로서 한계가 있다[8]. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 총유기탄소(Total Organic Carbon, TOC)가 새로운 유기물 관리지표로 부각되면서 이에 대한 적용 가능성 및 타당성을 확인하기 위한 연구가 활발하게 진행되었다[9]. 수체 내 유기물 농도를 산소 소모율로 환산하여 간접적으로 측정하는 방법인 BOD와 COD에 비해 TOC는 유기물(유기 탄소)을 직접적으로 측정할 수 있어 난분해성 오염물질이 공공수역에 미치는 영향을 평가하기에 용이하다[10-13].

2013년 하천과 호소의 생활환경 기준 중 유기물질 관리지표로 TOC가 도입되었고, COD_Mn(COD망간)과 병행하여 사용되다가 2016년부터 COD_Mn을 TOC로 전환하였다[14]. 이와 연계하여 폐수처리시설에서 공공수역으로 방류하는 배출수에 TOC 규제가 필수적이라는 의견이 제시되었으며, 물환경보전법 하위법령 개정안의 입법예고를 통해 2021년부터 폐수배출 허용기준 및 폐수처리시설의 방류수 수질기준을 COD_Mn 대신 TOC로 전환하여 관리하고 있다[5]. 폐수처리시설 방류수에 TOC 수질기준이 도입됨에 따라 방류수의 TOC 농도가 수질 기준을 초과하는 경우가 발생할 수 있는데, 이는 해당 시설에 유입되는 난분해성 유기물이 COD_Mn에 의해 검출되지 않았으나 TOC로 검출될 수 있기 때문이다[15].

이에 본 연구에서는 국내 6개 폐수처리시설의 유입수 및 방류수와 배출업체 폐수의 유기물질 현황에 대해 조사하고, COD_Mn과 TOC 농도간 상관성을 분석하였다. 또한, 폐수배출 시설 업종별 특성을 고려한 유기물질 관리지표 간 상관성을 파악하였다. 연구결과는 폐수처리시설 관리 및 운영자가 변경된 방류수 수질기준에 대응하기 위한 관리·운영 방안 마련을 위한 기초자료로 활용 가능하다.

2. 실험방법

2.1. 폐수처리시설 및 배출업체 현황

폐수처리시설 6개소의 유입수 및 방류수에 대해 수질 모니터링을 하였다. 각 폐수처리시설에서 현장 상황(일주일 이상 비강우시, 시설가동중지가 없는 기간 등)을 고려하여 8-9월 중 총 4회 시료를 채수하고 분석하였다. 대상 폐수처리시설의 시설용량은 최소 30,000 m³/일, 최대 100,000 m³/일이었고, 시설용량 대비 처리용량은 평균 77%이었다. 주요 처리공법은 생물반응조의 경우 활성슬러지공법계열(A₂O, ACS(Aerobic solids retention time Control System), MLE), 막분리 공법(MBR)이었고 후단에 총인제거시설(응집+여과/가압부상)과 활성탄 흡착 및 소독/산화(오존, 자외선) 공정을 포함하고 있었다.

또한, 각 폐수처리시설로 유입되는 배출업체 폐수의 유기물 특성을 파악하기 위하여 시료를 채수하였다. 대상 시료의 채수 및 분석은 폐수처리시설 유입수 및 방류수 수질 모니터링과 같은 형태로 진행하였으며, 폐수 배출업체의 현장 여건(무방류, 가동중단 등)에 따라 채수 시기와 횟수 등은 일부 차이가 있었다. 조사대상 배출업체의 수는 총 272개로, A 폐수처리시설 56개소, B 폐수처리시설 59개소, C 폐수처리시설 36개소, D 폐수처리시설 56개소, E 폐수처리시설 21개소, F 폐수처리시설 44개소이었다. 배출업체의 주요 업종은 화학물질 및 화학제품 제조업, 섬유제품 제조업, 식료품 제조업, 자동차 및 트레일러 제조업, 금속 가공제품 제조업, 의료용 물질 및 의약품 제조업, 1차 금속 제조업, 비금속 광물 제품 제조업, 고무 및 플라스틱제품 제조업, 음료 제조업, 전기장비 제조업 등으로 다양하였다.

2.2. 분석 방법

모든 분석은 수질오염공정시험기준을 따랐다. TOC는 고온 연소법을 이용하여 총유기탄소검출기(TOC-VCPH, Shimadzu, Japan)로 분석하였고, 시료는 측정 중에 부유물질에 의한 영향을 최소화하기 위해 연속적으로 교반시키며 분석을 진행하였다. 폐수처리시설 유입수 및 배출업체 폐수의 경우 입자가 큰 부유물질이 상대적으로 많아 초음파 분쇄장치를 활용하여 시료를 충분하게 균질화시킨 후 300 μm로 여과한 후 분석을 진행하였다. COD_Mn은 수질오염공정시험기준을 참고하여 산성 과망간산칼륨법으로 분석하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 폐수처리시설 유입수 및 방류수의 유기물 농도

Table 1에 조사대상 6개 폐수처리시설 유입수와 방류수에서 검출된 COD_Mn 및 TOC의 평균농도와 농도비에 대한 분석결과를 나타내었다. A 폐수처리시설 유입수의 COD_Mn와 TOC의 평균농도는 각각 108.5 mg/L(59.8~218.6 mg/L)와 73.5 mg/L(39.4~151.3 mg/L)이었으며, 처리된 방류수에서 10.1 mg/L(8.7~11.3 mg/L)와 6.4 mg/L(4.3~8.6 mg/L)로 검출되어 유입수 대비 각각 90.7%와 91.3% 제거되었다. COD_Mn/TOC 농도비는 유입수 1.48, 방류수 1.58로 유사한 값을 나타냈다.

B 폐수처리시설 유입수의 COD_Mn와 TOC의 평균농도는 각각 78.9 mg/L(73.2~93.7 mg/L), 44.0 mg/L(40.0~50.4 mg/L)이었고, 폐수처리공정을 거친 방류수에서 8.4 mg/L(8.3~8.6 mg/L), 7.6 mg/L(6.4~9.1 mg/L)로 검출되어 유입수 대비 각각 89.4%, 82.8% 제거되었다. COD_Mn/TOC 농도비는 유입수 1.79, 방류수 1.11로 유입수에 포함된 난분해성 물질의 제거율이 타 처리시설 대비 낮은 것으로 판단되었다.

C 폐수처리시설 유입수의 COD_Mn와 TOC의 평균농도는 각각 46.9 mg/L(37.7~63.3 mg/L), 37.8 mg/L(34.8~43.2 mg/L)이었고, 방류수에서 16.3 mg/L(6.4~34.3 mg/L), 13.6 mg/L(10.1~16.6 mg/L)로 유입수 대비 각각 65.4%, 64.1% 제거되었다. 이는 조사대상 처리시설 중 가장 낮은 제거율이었는데 처리공정의 차이보다는 폐수 원수의 특성에 기인한 것으로 판단된다. C 폐수처리시설의 경우 난분해성 화학물질을 포함한 폐수를 배출하는 배출시설이 다수 있다. COD_Mn/TOC 농도비는 유입수 1.24, 방류수 1.19로 비슷한 비율이었다.

D 폐수처리시설 유입수의 COD_Mn와 TOC의 평균농도는 각각 97.7 mg/L(76.0~116.4 mg/L), 105.0 mg/L(96.5~114.7 mg/L)이었고, 방류수에서 13.1 mg/L(11.2~15.8 mg/L), 11.7 mg/L(11.0~12.5 mg/L)로 유입수 대비 각각 86.6%, 88.8% 제거되었다. COD_Mn/TOC 농도비는 유입수 0.93, 방류수 1.12로 큰 차이가 없었다.

E 폐수처리시설 유입수의 COD_Mn와 TOC의 평균농도는 각각 241.1 mg/L(189.5~336.3 mg/L), 308.2 mg/L(257.8~448.4 mg/L)이었고, 방류수에서 11.7 mg/L(9.6~13.6 mg/L), 12.5 mg/L(9.8~15.1 mg/L)로 유입수 대비 각각 95.1%, 95.9% 제거되었다. COD_Mn/TOC 농도비는 유입수 0.78, 방류수 0.94로 유입수, 방류수 모두 TOC 농도가 COD_Mn 농도에 비해 상대적으로 높게 검출되어 난분해성 물질을 많이 포함하고 있는 것으로 판단되었다.

F 폐수처리시설 유입수의 COD_Mn와 TOC의 평균농도는 각각 178.5 mg/L(104.5~272.8 mg/L), 195.4 mg/L(111.9~289.4 mg/L)이었고, 방류수에서 11.6 mg/L(11.0~12.1 mg/L), 9.4 mg/L(7.9~12.7 mg/L)로 유입수 대비 각각 93.5%, 95.1% 제거되었다. COD_Mn/TOC 농도비는 유입수 0.91, 방류수 1.23이었다.

조사대상 6개 폐수처리시설의 유입수 및 방류수 COD_Mn/TOC 평균 농도비는 유입수 1.18, 방류수 1.20로 유사하였다. 이는 하·폐수처리시설 유입수 및 방류수의 유기물질 발생 현황을 분석한 Jung [9]의 연구결과와 유사하다. Jung [9]의 연구에서 유입수 및 방류수의 COD_Mn/TOC 농도비는 각각 1.2, 1.4이었다. 본 연구에서는 TOC와 COD_Mn만 비교하였으나, Son [5]의 연구에 의하면 하·폐수처리시설 유입수와 방류수의 TOC와 높은 상관관계를 나타내는 유기물질 관리지표는 CODCr, COD_Mn, BOD₅ 순으로 나타났으며, 고형물 및 난분해성 유기물질에 의해 TOC와 유기물질 지표간 상관성이 변화되는 것을 확인하였다.

3.2. 배출업체 폐수의 유기물 농도

조사대상 6개 폐수처리시설(A~F)로 폐수를 배출하는 272개 사업장의 폐수 내 COD_Mn 및 TOC 검출농도 범위를 Fig. 1과 2에 나타내었다. 배출업체 폐수의 COD_Mn 평균농도와 범위는 A 폐수처리시설(56개소) 78.5 mg/L(2.2~1,601 mg/L), B 폐수처리시설(59개소) 190.4 mg/L(2.5~3,694 mg/L), C 폐수처리시설(36개소) 47.1 mg/L(7.3~156.3 mg/L), D 폐수처리시설(56개소) 57.3 mg/L(0.5~437.9 mg/L), E 폐수처리시설(21개소) 194.6 mg/L(3.7~927.9 mg/L), F 폐수처리시설(44개소) 68.1 mg/L(0.7~582.1 mg/L)로 모든 하수처리시설에서 배출업체 별로 큰 차이를 나타냈다(Fig. 1). TOC의 경우도 배출업체 별로 큰 차이를 나타냈는데, 평균치와 농도범위로 정리하면 A 폐수처리시설 69.4 mg/L(1.9~1,215.3 mg/L), B 폐수처리시설 190.8 mg/L(1.8~3,925 mg/L), C 폐수처리시설 59.4 mg/L(5.1~390.3 mg/L), D 폐수처리시설 64.3 mg/L(0.6~444.8 mg/L), E 폐수처리시설 290.1 mg/L(5.8~1,713 mg/L), F 폐수처리시설 67.9 mg/L(1.7~370.8 mg/L)이었다(Fig.2).

폐수처리시설로 유입되는 배출폐수의 유기물질 검출농도를 토대로 COD_Mn/TOC 비를 산정하였다(Fig. 3). 배출업체 폐수 내 COD_Mn/TOC 농도비는 업체별로 큰 차이를 보였으나 폐수처리시설별 평균치는 0.95~1.22로 유사한 값을 나타냈다. COD_Mn/TOC 비를 평균치와 범위로 정리하면 A 폐수처리시설 1.21(0.54~2.21), B 폐수처리시설 1.16(0.44~2.14), C 폐수처리시설 1.22(0.40~2.74), D 폐수처리시설 1.14(0.48~2.89), E 폐수처리시설 1.06(0.57~2.08), F 폐수처리시설 0.95(0.22~ 1.68)이었다(Fig.3).

조사대상 폐수 배출업체의 유기물질(COD_Mn, TOC) 검출 현황을 토대로 배출업체 업종별 COD_Mn/TOC 농도비를 분석 한 결과 가죽, 가방 및 신발, 코크스, 연탄 및 석유정제제품, 화학 물질 및 화학제품, 목재 및 나무제품, 의복 악세서리 및 모피제품의 경우 COD_Mn/TOC 농도비가 1.33~1.61로 상대적으로 높게 나타났고, 섬유제품, 비금속 광물제품, 의료 정밀 과학기기 및 시계, 펄프 및 종이제품, 제조업 외 업종의 경우 COD_Mn/TOC 농도비가 0.80~0.95로 다른 업종에 비해 상대적으로 낮게 나타났다.

3.3. 배출업종별 폐수의 유기물 농도

Table 2는 6개 폐수처리시설로 폐수를 배출하는 사업장 272개소와 해당 처리시설의 유입수 및 방류수의 통계적 분석을 통해 도출한 업종별 결정계수(R²)이다. 대상 업종 중 식료품 제조업, 화학 물질 및 화학제품 제조업, 전자부품 제조업, 제조업 외 업종은 비정규분포를 나타내어 비모수법인 Spearman 상관분석을 적용하였고, 그 외 업종의 경우 정규분포를 나타내고 있어 모수법인 Pearson 상관분석을 적용하였다. 결정계수(R²)가 0.9 이상으로 높은 업종은 고무 및 플라스틱 제품 제조업, 비금속 광물제품 제조업, 의료용 물질 및 의약품 제조업, 화학 물질 및 화학제품 제조업, 금속 가공제품 제조업 등이며, 유의확률이 0에 가까워 통계학적 유의성이 매우 높은것으로 나타났다. 반면, 가죽, 가방 및 신발 제조업, 목재 및 나무제품 제조업은 분석할 수 있는 데이터 표본수가 상대적으로 적어 COD_Mn 및 TOC 상관성이 매우 낮은 것으로 나타났고, 유의확률도 각각 0.7041, 0.8805로 신뢰성이 낮아 해당 업종에 대한 추가 분석이 필요할 것으로 판단된다.

폐수처리시설로 폐수를 배출하는 사업장을 업종별 표본 수가 상대적으로 많은 기준으로 나열하였을 때 화학물질 및 화학제품 제조업은 42개소, 섬유제품 제조업 41개소, 제조업 외 업종 38개소, 식료품 제조업 38개소 순으로 조사되었다. 화학물질 및 화학제품 제조업의 경우 6개 폐수처리시설 42개 업체에서 폐수를 배출하고 있으며, 배출업체 규모는 1종 16개소, 2종 3개소, 3종 3개소, 4종 9개소, 5종 11개소이었다. 화학물질 및 화학제품 제조업에서 배출하는 폐수의 COD_Mn/TOC 비는 1.27이었고(R² = 0.9403), COD_Mn 1.8~2,129 mg/L, TOC 1.6~1,665 mg/L이었다. 섬유제품 제조업은 A, B, D, F 폐수처리시설 41개 업체에서 폐수를 배출하고 있으며, 배출업체 규모는 1종 2개소, 2종 5개소, 3종 17개소, 4종 15개소, 5종 2개소이었다. 섬유제품 제조업에서 배출하는 폐수의 COD_Mn/TOC 비는 0.9이었고(R² = 0.8851), COD_Mn 1.8~520.3 mg/L, TOC 1.4~515.1 mg/L이었다.

제조업 외 업종(하수, 폐수 및 분뇨 처리업, 폐기물 수집, 운반, 환경 정화 및 복원업, 창고 및 운송 관련 서비스업, 개인 및 소비용품 수리업 등)은 6개 폐수처리시설 38개 업체에서 폐수를 배출하고 있으며, 배출업체 규모는 1종 1개소, 2종 4개소, 3종 5개소, 4종 9개소, 5종 18개소이었다. 제조업 외 업종에서 배출하는 폐수의 COD_Mn/TOC 비는 0.67이었고(R² = 0.2327), COD_Mn 0.4~246.4 mg/L, TOC 1.2~787.6 mg/L이었다. 식료품 제조업은 6개 폐수처리시설 38개 업체에서 폐수를 배출하고 있으며, 소분류 업종(떡, 빵 및 과자류 제조업, 기타 가공식품 도매업, 기타 식료품 제조업, 과실, 채소 가공 및 저장 처리업)의 형태로 배출되고 있다. 배출업체 규모는 1종 1개소, 2종 5개소, 3종이 6개소, 4종이 10개소, 5종 16개소이었다. 식료품 제조업에서 배출하는 폐수의 COD_Mn/TOC 비는 1.01이었고(R² = 0.8883), COD_Mn 0.2~2,945 mg/L, TOC 10.1~815.1 mg/L이었다. 본문에 기술한 4개 업종을 제외한 자동차 및 트레일러 제조업, 금속 가공제품 제조업, 의료용 물질 및 의약품 제조업 등 다른 업종의 표본 수, 유기물질(COD_Mn, TOC) 검출농도, 결정 계수에 관한 세부 내용은 Table 2에 정리하였다.

4. 결 론

본 연구는 6개 폐수처리시설의 유입수/방류수와 배출업체 폐수의 유기물질 검출현황을 조사하였고, COD_Mn 및 TOC 농도를 토대로 상관성 분석을 진행한 후 다음과 같은 결론을 도출하였다.

1) 6개 폐수처리시설의 유입수 및 방류수의 COD_Mn/TOC 농도비는 각각 0.78~1.79, 0.94~1.58이었으며, 유입수 대비 방류수의 유기물질 제거율은 C 폐수처리시설을 제외한 대부분의 처리시설에서 90% 이상으로 나타났다.

2) 폐수처리시설로 유입되는 배출업체 폐수의 COD_Mn/TOC 평균 농도비는 1.12(1.06~1.22)이었고, 석유정제제품(코크스, 연탄 등), 화학물질 및 화학제품, 목재 및 나무제품 등은 COD_Mn/TOC 농도비가 다른 업종에 비해 상대적으로 높게 나타났다.

3) 업종별 COD_Mn/TOC 비에 대한 결정계수가 높은 업종은 고무 및 플라스틱 제품 제조업(COD_Mn/TOC = 1.17), 비금속 광물제품 제조업(COD_Mn/TOC = 0.94), 의료용 물질 및 의약품 제조업(COD_Mn/TOC = 0.98), 화학물질 및 화학제품 제조업(COD_Mn/TOC = 1.27) 등으로 통계적 유의성이 높은 것으로 나타났다.

4) 조사대상 6개 폐수처리시설의 유입수 및 방류수와 배출업체 폐수의 COD_Mn와 TOC의 농도비가 다양한 범위를 보였으며 전체 사업장을 대상으로 하였을 때 평균 1.12로 나타나 향후 폐수처리시설 및 배출시설에서 배출허용기준 관리를 위한 기초자료로 활용 가능할 것이다.

Acknowledgments

이 연구는 금오공과대학교 학술연구비(2021)로 지원되었음.

Notes

Declaration of Competing Interest

The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.

Fig. 1.

COD_Mn concentrations of wastewater from industrial facilities, which were raw wastewater to six WWTPs (box plot: 25th percentile and 75th percentile, solid line: median, dashed line: average, ⌶: 10th and 90th percentiles, ●: 5th and 95th percentiles).

Fig. 2.

TOC concentrations of wastewater from industrial facilities, which were raw wastewater to six WWTPs (box plot: 25th percentile and 75th percentile, solid line: median, dashed line: average, ⌶: 10th and 90th percentiles, ●: 5th and 95th percentiles).

Fig. 3.

COD/TOC ratios of wastewater from industrial facilities, which were raw wastewater to six WWTPs (box plot: 25th percentile and 75th percentile, solid line: median, dashed line: average, ⌶: 10th and 90th percentiles, ●: 5th and 95th percentiles).

Table 1.

Concentrations of COD_Mn and TOC, and COD_Mn/TOC ratios in influents and effluents of six wastewater treatment plants (average±standard deviation; n = 4 at each plant).

WWTP	Biological treatment process	Influent			Effluent
WWTP	Biological treatment process	COD_Mn (mg/L)	TOC (mg/L)	COD_Mn/TOC	COD_Mn (mg/L)	TOC (mg/L)	COD_Mn/TOC
A	A2O	108.5±74.2	73.5±49.1	1.48±0.01	10.1±1.17	6.4±1.97	1.58±0.35
B	MBR	78.9±9.2	44.0±4.4	1.79±0.04	8.4±0.1	7.6±1.1	1.11±0.15
C	MLE	46.9±5.0	37.8±2.9	1.24±0.08	16.3±3.3	13.6±1.7	1.19±0.27
D	ACS	97.7±16.6	105.0±7.4	0.93±0.14	13.1±2.0	11.7±0.6	1.12±0.16
E	ACS	241.1±77.2	308.2±106.9	0.78±0.07	11.7±2.2	12.5±2.7	0.94±0.09
F	ACS	178.5±85.3	195.4±94.9	0.91±0.04	11.6±0.4	9.4±2.4	1.23±0.23

Table 2.

Concentrations of COD_Mn and TOC, and COD_Mn/TOC ratios in wastewater from industrial facilities.

Category	Number of facilities	COD_Mn (mg/L)	TOC (mg/L)	COD_Mn/TOC	R²
Chemicals manufacturing	42	103.1	81.2	1.27	0.9403
Synthetic fibers manufacturing	41	51.6	55.6	0.93	0.8851
Non-manufacturing	38	37.1	55.4	0.67	0.2327
Food process manufacturing	38	205.6	204.5	1.01	0.8883
Vehicle manufacturing	19	75.1	80.2	0.94	0.8238
Metal products and machinery	15	64.7	56.2	1.15	0.9314
Electrical components manufacturing	15	28.6	27.5	1.04	0.8396
Medical products and Pharmaceutical manufacturing	9	130.9	134.3	0.98	0.9593
Iron and steel manufacturing	8	83.7	67.1	1.25	0.8761
Nonferrous metals manufacturing	8	455.1	483.7	0.94	0.9836
Rubber and plastics manufacturing	7	266.2	228.3	1.17	0.9918
Pulp, paper and paperboard manufacturing	6	299.7	308.1	0.97	0.8763
Oil and gas extraction manufacturing	5	45.1	28.3	1.59	0.8612
Beverage manufacturing	4	31.6	31.9	0.99	0.8168
Electronic manufacturing	4	9.7	30.1	0.32	0.8224
Miscellaneous products manufacturing	2	5.6	6.1	0.92	0.8584

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