순수한 물—자연의 경이

물은 한번 쓰면 그만인 그러한 것이 아니다. 수천년 동안 사람들은 우리가 지금 매일 사용하고 있는 바로 그 물을 사용해 온 것이다!

대대로 순수한 물을 즐길 수 있게 해 주는, 자연계의 정화 과정은 위대한 지혜를 반영해 준다. 동시에, 사람들에게는 이 체계와 협조하여 이것이 과한 간섭을 받지 않고 작동하게 할 책임이 있다.

자가 정화 체계

태양의 열은 대양, 호수 및 기타 수면과 눅눅한 지표로부터 물을 증발시킨다. 이러한 증발로 말미암아 매일 막대한 양의 수증기가 대기 중으로 빨려들어 간다. 이러한 물 또는 지표면이 더럽거나 소금기가 있는 경우라 할지라도 증발된 물은 순수에 가깝다.

얼마 후, 이 물은 비(또는 눈)가 되어 땅으로 돌아온다. 동시에, 이것은 공기 중의 먼지 및 다른 물질들을 함께 씻어내림으로써 공기의 정화에도 도움을 준다. 땅에 도착하면 이것은 식물 따위의 표면들을 세척해 준다. 물의 일부는 강으로 흘러 들어가고 일부는 땅 속으로 스며든다.

그러나 좋은 우물에서 지하수를 길어내 보면, 이 물은 더럽지 않다. 빗물이 질 좋고 순수한 음료수가 된 것이다! 어떤 과정을 거쳐서 이것이 그렇게 변화되었는가?

물이 땅 속으로 스며들어가면, 물은 맨먼저 기계적으로 정화되는데 이 때 흙은 ‘필터’ 역할을 한다. 물속에 있던 고형 입자들은 물이 흙을 통과함에 따라 흙속에 남는다.

그러나, 물 속에는 흙의 ‘필터’ 작용으로 제거되지 않는 유기 불순물 등의 다른 물질들도 함유되어 있다. 그러나 물로부터 이러한 것들을 제거하는 마련도 되어 있다.

생물학적 정화

흙을 통과하면서 여과 작용으로 제거되지 않는 불순물들은 생물학적 정화로 처리된다. 이 과정 중에, 흙 속의 무수한 각종 미생물들이 불순물 처리에 기여한다. 물이 서서히 흙 속으로 스며들어감에 따라 ‘박테리아’와 기타의 유기체들이 물 속의 여러 가지 불순물들을 식량으로 쓴다. 이 유기체들의 소화계는 불순물들을 분해하여 식물이 자양분으로 사용할 수 있는 물질로 바꿔 놓는다.

이처럼 정화되는 과정중에 물은 흙으로부터 여러 가지 이로운 무기물들을 흡수한다. 이러한 무기물들은 음료수로서의 맛을 개선시키는 데도 기여한다. 많은 곳의 지하수가 그 이상의 정화 과정을 거치지 않아도 좋은 음료수가 되는 이유가 바로 여기에 있다.

강과 호수와 대양에서도 역시 이와 비슷한, 경탄할 만하게 설계된 정수 과정이 일어난다. 고형 불순물들의 대부분은 물 밑바닥으로 가라앉고, 다른 불순물들은 생물학적 과정이 처리한다. 빗물은 흙이 내놓는 다량의 영양소들을 강, 호수 등의 수역으로 씻어 들여온다. 여기에는 각종 질소 및 인 화합물들 및 무수한 다른 물질들이 내포되어 있다. 강, 호수, 대양 속의 미생물들은 이러한 물질들을 처리하여 수중 식물들이 식량으로 이용할 수 있는 영양소들로 분해한다. 강, 호수 등의 수역에 이러한 영양소들이 적당히 들어 있으면 균형이 보전되어 물은 충분할 정도로 순수성을 유지한다.

또한, 수중 식물들이 햇빛을 받으면 이것들은 물 속에서 산소를 생산한다. 미생물들과 물고기들이 사는 데는 이 산소가 필요하다. 이처럼 전체 마련은 질서, 협동, 효율성의 경이이다.

인간이 만든 문제거리들

자연의 자가 정화 체계는 수천년 동안 아무런 문제없이 잘 작동했다. 그러나 점차적으로 사람들은 계속 커가기만 하는 도시들에 한데 모여 살기 시작하여, 자연의 균형에 문제를 일으켰다.

초기에는, 배수 시설이 도시에 설비되었다. 이것은 처리되지 않은 하수와 폐물을 곧장 강이나 호수 등의 수역들로 방류시켰다. 이것이 수질 오염의 시작이었다고 말할 수 있을 것이다. 얼마 후 자연의 정화 과정에 무리가 생겼다. 그리하여 도시를 통과하는 강들 중 많은 강이 점차 악취가 나는, 덮개없는 하수도가 되어 버렸다.

수역 속으로 너무 많은 폐물이 방류되면 어떤 일이 발생하는가? 처음에는, 미생물과 식물들이 급증한다. 그리하여, 물이 탁해지기 시작한다. 식물들이 물 속에서 산소를 생산하기 위해서는 햇빛이 필요하다. 그러나 물이 탁해지면 햇빛은 방해를 받아 물표면을 통과하지 못하게 된다. 따라서, 물 속 깊은 곳의 식물들부터 죽어 분해하기 시작한다.

식물의 분해시에 산소가 소모되는 속도는 산 식물들이 산소를 생산하는 속도보다 더 빠르다. 점차 산소 공급이 고갈된다. 이렇게 되면 이제 산소에 의존하여 살아가는 미생물과 물고기들이 죽게 된다.

인구의 증가와 산업의 성장은 곳곳에서 이와 같은 문제들을 야기시켰다. 얼마간은 무지로 인하여 또 얼마간은 무관심으로 인하여 막대한 양의 폐물과 유독 물질이 물 속으로 방류되었다. 자연의 정화 과정은 이러한 것들을 그만큼 빨리 정화시킬 능력이 없다.

그 결과, 얼마의 극히 위험한 물질들이 식물, 물고기, 새 및 사람의 몸으로 침투할 수 있게 되었다. 점차적으로, 폐물 처리를 통제하는 법률의 필요성이 명백해 졌다. 그리고 오염된 수역을 개선시키기 위한 조처가 취해지자, 괄목할 만한 개선이 이루어 졌다. 그러나 이 일은 어떻게 성취되는가?

폐수 처리

폐수 처리가 중요한 요인이 되어 왔다. 현재 이용되고 있는 방식은 자연의 생물학적 정화 과정을 이용한다. 표준 폐수 처리 설비를 통과할 때 폐수에 어떤 일이 일어 나는지 보기로 하자.

폐수 속에는 커다란 고형 물질들이 있으므로, 우선 이 대형 고형물들을 걸러내기 위해 폐수를 여과 망으로 통과시켜 여과한다. 그 다음에 폐수가 조그마한 못을 서서히 통과하면서 모래 따위의 무거운 물질들이 바닥으로 가라앉는다. 이것들은 그곳으로부터 완전히 제거된다. 이 못이 침사지(沈砂池)라 불리운다.

그 다음에 폐수는 커다란 침전지로 흘러 들어가, 한두 시간 동안 서서히 이동한다. 여기서 물 속의 오물이나 찌꺼기는 바닥으로 가라앉으며, 오물은 퍼낼 수 있게 된다.

그러나 폐수에는 아직도 많은 유기물들이 들어있다. 그러므로 폐수는 이제 미생물에 의한 “고성능 처리”를 받도록 생물학적 단계로 연결된다. 대형 정화 설비의 경우에는 폐수가 폭기(曝氣) ‘탱크’로 들어 오면 여기에 미생물 농축물을 첨가함으로써 이 일이 행해진다. ‘탱크’의 이름이 시사하듯이 공기 또는 순수한 산소를 물에 불어 넣어 준다. 미생물들은 이제 산소와 폐수 속의 식량 등 두 가지를 다 풍부히 갖게 된다. 그래서 미생물은 급격히 증식하면서 불순물들을 효율적으로 분해한다.

그 다음에, 미생물과 정수를 분리시키기 위해 분류 ‘탱크’가 필요하다. 미생물들이 이 ‘탱크’의 바닥으로 가라앉으면 이제 비교적 깨끗해진 이 물은 호수나 강으로 방류될 수 있게 된다. 그러나 이러한 물에는 여전히 많은 ‘박테리아’가 들어 있을 수 있으며, 이들 중 얼마는 질병을 일으킬 수 있다. 이러한 이유에서 위험한 ‘박테리아’를 죽이기 위해 대개 이 물은 염소나 ‘오존’ 따위로 살균 소독된다.

개선된 정화 방법

과거 몇년 동안 많은 나라들은 폐수 처리 방식을 개선하기 위해 노력해 왔다. 목표는 물에서 인 및 질소 화합물을 보다 효과적으로 제거하는 것이다. 인분 및 많은 세제에는 다량의 인이 함유되어 있는데 이 중에서 생물학적 처리로 제거되는 것은 3분의 1 정도에 불과하다.

인을 제거하지 않으면 인은 물 속의 조(藻)류의 성장을 촉진시킨다. 그래서 생물학적 처리가 끝난 후에는 물 속의 인의 90‘퍼센트’ 이상을 응결시키거나 스스로 인에 엉겨 붙는 화학 물질이 첨가된다. 그 다음 이것이 ‘탱크’ 바닥에 침전되면 걸러낼 수 있다. 산업 폐기물인 황산 ‘알미늄’ 또는 황산철이 이러한 용도로 이용될 수 있다.

고도의 순수성을 달성하기 위해 이 외에도 화학 물리 처리법들이 채택되어 왔다. 이 중에는 활성 탄소 및 기타 흡수제에 의한 흡수법, 역(逆) 삼투법, ‘이온’ 교환법 그리고 증류법 등이 있다.

폐수 처리 설비를 하는 데 그리고 폐수 처리 자체에 상당한 비용이 든다는 것은 명백하다. 그러나 그것은 인구의 집중과 산업화를 위해 지불되지 않으면 안되는 대가의 일부이다. 순수한 물이 얼마나 가치있는 것인가를 알고 나면, 대부분의 사람들은, 틀림없이, 이 필수적인 액체의 자연적 순환이 비교적 방해 받지 않는 가운데 지속될 수 있도록 무엇인가를 기꺼이 희생하고자 할 것이다.

[15면 삽화]

폐수 처리 설비의 간단한 모형도 (온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

폐수

중앙 관제소

여과망

모래 제거

나사선 ‘펌프’

전폭기

잔여 오물

1차 침전

폭기 못

2차 정화

측량 ‘댐’

방류