4.3.1 미국의 수자원 재활용 및 그 효과

4.3.1.1 미국의 폐수 재생 및 재사용

도시 재생 및 재사용 미국의 폐수는 일찍 시작하세요. 현재 미국에서 재이용되는 도시 폐수량은 9.37×108m3/d에 달하며, 그 중 ① 재이용 관개용수 5.81×108m3/d(62개), 그 중 농업용수용수 2.75×108m3/d, 조경용수용수 0.46×108m3 /d 외 2.6×108m3/d, ②공업용 재이용 2.86×108m3/d(31.6개) 중 공정수 재이용은 0.91×108m3/d, 냉각수 재이용은 1.96×108m3/d, 보일러 공급수는 0.09×108m3/d, ③지하수 재충전 0.47×108m3/d, ④기타 재사용(오락, 양어, 야생동물 서식지 등) 0.13×108m3/d

캘리포니아의 238개를 포함하여 미국에는 536개의 재생수 재이용 장소가 있습니다. 다음은 미국의 폐수 매립 및 재사용 사례입니다.

①캘리포니아주 오렌지카운티에 위치한 21세기 수자원 발전소는 지하수를 재활용수로 충전합니다. 오렌지 카운티의 지하수 남용으로 인해 지하수 수위가 해수면보다 낮아 바닷물이 계속 내륙으로 유입되어 지하수의 품질이 저하되어 식수로 적합하지 않게 되었습니다. 지하수위 저하로 인한 해수침입을 방지하기 위해 오렌지카운티는 1965년부터 해수침입 방지를 위한 3차 처리수 지하 재충전에 대한 연구를 시작했다. 오렌지 카운티는 이러한 목적을 위해 설계 용량이 5678m3/d인 "21세기 수자원 발전소"를 건설했습니다. 원수는 도시하수를 2차 처리한 후 침전, 여과, 활성탄 처리 과정을 거쳐 지하수로 다시 유입되는 폐수입니다. 재충전되는 지하수의 총 용존 고형물은 500mg/L로 제한되어 있으므로, 재생수의 일부를 역삼투압 방식으로 담수화한 후 지하수로 재충전합니다. 21세기 정수장에서 정화된 물은 23개의 다점주입관정을 통해 4개의 대수층에 주입되며, 심층대수층 우물물과 2:1의 비율로 혼합되어 해수의 침입을 방지합니다. 이 프로젝트는 해수 침입을 인위적으로 제어하는 ​​것이 가능하다는 것을 보여 주며, 도시 폐수는 고도로 처리된 후 식수 품질 기준을 충족할 수 있으며, 장기간 운영 후에도 안정적이고 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었습니다.

②플로리다주 세인트피터스버그의 폐수 매립 및 재사용. 상트페테르부르크는 도시 폐수 재사용 분야의 선구자 중 하나입니다. 1978년에는 사용자에게 두 가지 품질의 물(음용수 및 비음용수)을 공급하기 위해 이중 배수 시스템이 구현되었으며, 재활용된 물은 비음용수로 사용되기 시작했습니다. 1991년 서울시는 7,000여 가구와 사무용 건물에 하루 8×104m3의 재활용수를 공급해 공원, 운동장, 골프장의 관개수, 공조기 냉각수, 소방용수 등으로 활용했다. . 도시에는 총 처리 용량이 270×103m3/d인 폐수 처리 공장이 4개 있으며, 활성 슬러지 생물학적 처리 공정을 채택하고 추가로 알루미늄염 응고, 여과 및 소독 처리, 이중 파이프 송수 시스템 파이프라인** *420km를 채택했습니다. 긴. 과잉 재생수는 10개의 깊은 우물을 통해 염수 대수층으로 주입됩니다. 평균적으로 1년에 약 60%의 재생수가 깊은 우물로 주입됩니다. 재활용수 사용으로 인해 고품질의 물이 절약되므로 도시 인구가 10명 증가했지만 식수는 여전히 공급량을 충족할 수 있습니다.

③애리조나주 팔로알토 원전은 재생수를 냉각수로 재사용한다. 팔로알토 원자력발전소는 미국 최대의 원자력발전소이다. 3단계 원자로 3기는 각각 1982년, 1984년, 1986년에 가동되었으며 각각의 발전 용량은 1270MW입니다. 또한 원자로 2기를 더 건설할 계획이다. 원전은 사막에 위치해 가뭄이 심해 재활용수를 냉각수로 사용하고 있다. 재활용된 물은 두 도시의 폐수 처리 중 2차 생물학적 처리 배출수에서 나오며, 필요한 수질을 달성하기 위해 추가 처리를 위해 원자력 발전소로 운송됩니다. 원자력 발전소는 약 200×104m3/d의 공급수를 갖는 냉각수 시스템을 채택하고 있습니다.

4.3.1.2 미국의 수자원 재활용 효과

지난 50년 동안 미국의 물 사용은 다양한 기간의 물 사용 변화 과정을 반영합니다. 산업화 과제를 완수하고 후기 산업화에 진입한 국가에서(그림 4.1 참조) 1950년 미국 국민 경제의 총 물 소비량은 약 2,500억m3에 불과했으며 농업이 가장 큰 물 사용자였습니다.

이후 미국 경제의 발전과 함께 물 소비량도 지속적으로 증가해 1980년에는 약 6,100억m3로 정점에 달했다. 1980년 이후 물 소비량은 크게 감소하여 기본적으로 약 5,500억m3로 안정되었습니다. 2000년에는 공업용수 사용량이 감소하여 총 물 소비량은 약 4,800억m3로 감소했습니다.

그림 4.1 1950년부터 2000년까지 미국의 물 소비 변화

1950년부터 1980년까지 30년은 미국 국가의 경제적 물 소비가 급속히 증가한 기간이었습니다. 이 시기 미국 경제는 급속도로 발전하여 야금업이 주도하게 되었고, 화학, 화학공업을 중심으로 한 중공업이 급속도로 발전하였고, 이러한 물 소비량이 많은 산업의 발전과 함께 공업용수 소비량도 1950년 1,063억㎥에서 1950년까지 급격히 증가하였다. 1980년에는 3,500억 m3에 달했습니다. 농업용수 사용량도 빠르게 증가하고 있지만 그 증가율은 산업보다 작지만 산업은 가장 큰 물 소비자가 되었습니다. 1980년 이후에는 전자산업을 중심으로 하는 신흥산업과 서비스산업이 경제성장을 주도하는 산업으로 자리 잡았으며, 동시에 기술진보로 인해 물 효율성도 크게 향상되었습니다. 공업용수와 농업용수 소비량이 지속적으로 감소함에 따라 총 물 소비량은 기본적으로 안정되고 약간 감소하는 기간에 이르렀습니다. 국내 물 사용량은 변화하였지만 그 비중이 작아 물 수요 변화에 대한 전체적인 영향은 크지 않다.

4.3.2 일본의 수자원 재활용 및 그 효과

4.3.2.1 일본의 폐수 재생 및 재사용

일본은 지난 20년간 폐수 재생에 참여해 왔습니다. 수년 동안 기술 및 활용 측면에서 많은 연구, 개발 및 엔지니어링 구축이 수행되었습니다. 1986년 도시폐수 재이용량은 6300×104m3/d에 달해 전체 도시폐수 처리량의 0.8을 차지했다. 재생수는 주로 재생수, 공업용수, 농경지 관개수, 하천 공급수 등에 사용됩니다. 다양한 용도와 비율은 중수도 40개, 공업용수 29개, 농업용수 15개, 조경 및 제설용 16개입니다. 회색 하수 시스템은 일본의 폐수 재이용의 전형적인 예입니다. 1988년에 일본 정부는 844개의 2차 수로를 건설했는데, 그 중 사무실 건물과 학교가 가장 큰 건물이었습니다. 학교는 18.1개, 사무실 건물은 17.3개, 공공 건물은 9.2개, 공장은 8.4개를 차지합니다. 재생수로에서 재생된 물은 주로 화장실 물 세척(37%), 도로 세척(16%), 도시 녹지 물 공급(15%), 냉각수(9%), 자동차 세척(7%), 기타 (조경, 소방 등) 16.

4.3.2.2 일본의 수자원 재활용 효과

일본 산업통상국토자원부의 통계조사 자료에 따르면 1965년 이후 일본의 산업 및 1965년부터 1975년까지 10년 동안 가정용 물 사용량은 1.5배 증가하였고, 이는 일본에서 산업화가 가속화되면서 물 사용량이 가장 빠르게 증가한 시기였습니다. 도시화로 인해 일본은 수요 증가를 억제하기 위해 물 절약에 의존하고 있습니다. 일본의 공업용수 재이용률은 1965년 36%, 1975년 67%, 2000년 78%에 이르렀다. 도시상수도는 노후된 수돗물관을 신속히 교체하여 배관누수를 예방하고, 절수형 가전제품의 보급을 늘리며, 중수, 빗물 등 비전통적 수자원의 이용을 적극 장려합니다. 농업 분야에서는 폐수 처리 시설 건설을 장려하고 정화된 폐수를 사용하여 농지에 관개하며 전통적인 관개 방법을 바꾸고 절수형 관개 기술을 장려합니다. 1970년대 이후 일본의 물 소비량은 기본적으로 약 900억m3로 안정적이었습니다(그림 4.2). 농업용수 사용은 안정화되었고, 공업용수 사용은 서서히 감소했으며, 가정용 물 사용은 꾸준히 증가했습니다. 일본은 자원 부족으로 인해 많은 양의 물을 소비하는 에너지 및 원자재 산업이 국가 경제에서 차지하는 비중이 낮고, 기술 함량이 높은 가공 및 제조 산업이 발달하지 못했습니다. 미국처럼 산업구조 조정으로 인해 급격한 부침을 겪었다.

그림 4.2 1950년부터 2000년까지 일본의 물 소비량 변화

4.3.3 수자원 재활용과 다른 나라의 영향

세계 최초의 의지 A 나미비아 수도 빈트후크에는 생활폐수 재활용수를 직접 식수원으로 활용하는 재활용 플랜트가 있다.

재활용 공장은 1968년에 가동되었습니다. 첫 번째 단계의 물 생산량은 2300m3/d였으며 일반 처리 용량은 4500m3/d에 달했고 나중에는 6200m3/d로 증가했습니다. 원수는 도시 폐수 처리장의 2차 생물학적 처리 배출수입니다. 처리 과정은 그림 4.3에 나와 있습니다.

그림 4.3 도시 폐수 처리장의 2차 생물학적 처리 공정

고도 처리수의 수질은 엄격하게 모니터링되었으며 세계보건기구(WHO)가 발표한 기준을 충족하는 것으로 입증되었습니다. 그리고 미국 환경 보호국.

이스라엘은 반건조 국가로, 재활용수는 이 나라의 중요한 수자원 중 하나가 되었습니다. 생활폐수 100%, 생활폐수 72%를 재활용하였습니다. 1987년 자료에 따르면 전국 폐수량은 2.5×108m3, 처리능력은 2.18×108m3, 처리율은 90%에 가까웠다. 재생수는 관개용수로 1.046×108m3(약 42량), 지하함량은 0.7×108m3(약 29량), 해수방류량은 0.7×108m3(약 29량)로 저장된다. 처리 후 폐수 저장소에 있습니다. 전국에 건설된 폐수저류지는 지상 폐수저수지 123개, 지하 폐수저수지 4개 등 총 127개입니다. 폐수는 일반적으로 농업용 관개용으로 사용되기 전에 안정화 연못 시스템을 통해 처리됩니다. 일부 도시에서는 도시의 2차 생물학적 처리를 사용하여 배출수를 처리한 후 물리적, 화학적 처리를 거쳐 산업용 냉각수로 재사용합니다. 또한, 폐수는 대대적인 처리를 거쳐 지하수로 재충전된 후 관망으로 펌핑되거나 국가 급수계로 편입되어 남부지역으로 이송되거나 최남단 지역의 일반상수공급계통으로 활용됩니다. 심지어 식수원으로도 사용합니다. 위에서 언급한 폐수 재이용 조치를 채택함으로써 이스라엘은 수자원의 효과적인 사용을 크게 개선하여 사회 및 경제 발전에 대한 물 부족의 제약을 완화했습니다.

쿠웨이트는 농업용 관개용으로 3차 처리된 도시 폐수를 사용합니다. 1985년 현재 인도에서는 최소 200개 농장이 도시 폐수를 관개용으로 사용하고 있으며 그 면적은 23,000hm2입니다. 사우디아라비아는 1975년에 90,000m3/d의 재활용수를 활용했습니다. 2000년 계획된 물 소비량은 190×104m3/d이며, 그 중 10%는 2차 처리 또는 3차 처리를 거친 도시 폐수 재활용수에서 취해질 것입니다.