도시에 공급되는 물이 정수되는 과정
도시에 공급되는 물은 정수시설을 거쳐 공급됩니다. 정수시설은 먹을 수 있는 물이나 공업용 물을 공급하려고 물을 깨끗하게 하는 시설로 정수시설이 갖추어진 곳을 정수장이라고 합니다. 사람들은 식수로 쓸 수 있는 깨끗한 물이 수도꼭지에서 나오게 하려고 정수시설을 마련합니다. 깨끗한 물을 공급받으려면, 먼저 물을 충분히 공급해줄 수 있는 취수원이 있어야 하는데, 취수원은 상수원이라고도 합니다. 취수원의 물에는 대게 불순물이 들어 있기 때문에 깨끗하게 정수해야 합니다. 정수된 물은 상수도시설을 통해 공급되고, 사용한 물은 하수도 시설을 통해 하수처리장으로 보냅니다. 하수처리장에서는 물을 정화한 다음 다시 강이나 바다로 흘려보냅니다. 취수원에 대해서 좀 더 덧붙이자면 도시에서 필요한 신선한 물은 강이나 호수, 지하에서 얻습니다. 인구가 5,000명 이하인 작은 도시에서는 대게 지하에서, 큰 도시에서는 주로 강이나 호수에서 물을 얻습니다. 강 유역에 있는 도시는 강에서 물을 얻는데 강물의 양은 하늘에서 내리는 비가 강으로 흘러드는 양에 따라 변합니다. 특히 작은 강은 비가 오지 않는 건기 동안 수위가 급격하게 떨어져, 충분한 물을 공급해주지 못합니다. 따라서 작은 강에서 물을 얻는 도시들은 항상 물을 원활하게 공급받을 수 있도록 비가 많이 오는 우기에 물을 저장해둡니다. 물을 저장하는 방법은 강에 댐을 쌓거나, 연못이나 호수에 저장하는 방법이 있습니다. 호수에서 물을 얻는 도시에서는 호수 자체가 천연적인 저수지입니다. 호수는 강물이나 지하에 흐르는 물이 흘러들어 만들어지는데, 사람들은 우기에 호수로 흘러들어온 물을 저장했다가 건기 동안 사용합니다. 반면 큰 호수나 강을 끼고 있지 못한 도시들은 지하에 저장되어 있는 지하수를 이용합니다. 지하수는 땅 속에 스며드는 빗물이 바위로 이루어진 층이나 물이 침입하지 못하는 물질이 층을 이룬 곳에 고인 것입니다. 빗물이 고인 위쪽의 한계를 지하수면이라고 하는데, 사람들은 지하수면까지 우물을 파서 물을 퍼올려 지하수를 얻습니다. 그렇다면 도시에 공급되는 물은 어떻게 사용될까요? 대도시의 수도시설에서 공급되는 물 중 한 사람이 매일 380리터 이상을 가정에서 사용합니다. 또한 가정에서 사용하는 물만큼 공업용수와 호텔, 식당에서 영업용수로 사용합니다. 불을 끄기 위한 물이나 도시 청소, 공원 잔디밭에 사용하는 물은 하루에 약 38L 정도입니다. 또 수도꼭지가 새거나 도시 지하 수도관의 틈새로 흘러나가 물이 낭비되기도 합니다. 이렇게 손실되는 물은 도시에서 사용하는 물의 약 12%에 이릅니다. 사람들은 세균이 없고 보기에 깨끗하며, 불쾌한 맛이나 냄새가 없는 물을 마시고 싶어 합니다. 하지만 천연 상태의 물은 그렇지 못한 경우가 많아 취수원에서 끌어들인 물은 정수 처리를 한 다음 도시로 공급하게 됩니다. 정수는 응집과 침전, 여과, 살균 소독의 기본 과정으로 이루어집니다. 천연 상태의 물은 정수장에서 화학물과 혼합되는데, 이 화학물을 응집제라고 합니다. 가장 널리 사용하는 응집제는 황산알루미늄이나 백반을 고운 가루로 만든 것입니다. 응집제에는 물 속의 세균이나 진흙, 그 밖의 불손물이 달라붙어 작고 단단한 덩어리가 되도록 만듭니다. 그런 다음 물은 물 속의 응집제를 가라앉히는 침전지로 보냅니다. 이렇게 응집과 침전 처리한 물은 불순물이 대부분 제거된 상태입니다. 침전 처리한 물은 여과지로 보내집니다. 여과지는 자갈층 약 30cm 두께 위에 모래나 모래와 숯을 약 75cm 두께로 쌓아 만듭니다. 물이 여과지를 지나 아래로 떨어짐에 따라 물 속에 남아 있던 나머지 불순물 입자가 걸러집니다. 불순물을 걸러낸 다음에는 물을 살균 처리하는 대형 저수조로 보냅니다. 다음 살균 처리가 이어지는데 병을 옮기는 세균을 죽이는 과정으로 정수장에서는 대부분 염소를 이용해 살균합니다. 염소는 응집과 침전 처리하기 전에 첨가하기도 합니다. 그 밖의 공기투과 처리는 물의 불쾌한 맛이나 냄새를 없애며, 물에 특별한 성질을 띠게 만듭니다. 공기 투과 처리 과정은 물을 공기 중에 뿜어 공기 중의 산소로 물에 있는 불쾌한 맛과 냄새를 제거합니다. 이때 물은 보통 미네랄(광물질)이 함유되어 있는 센물입니다. 센물을 그대로 사용하면 비누거품이 잘 일지 않고 수도관과 같은 급수시설에 침전물이 쌓입니다. 때문에 센물은 단물로 만듭니다. 센물에 석회(산화칼슘)나 소타회(탄산소다)를 첨가하면 수도관이 녹스는 것을 막을 수 있고 활성탄소를 넣으면 물의 맛과 냄새가 좋아지며 유독성 화학물질도 없앨 수 있습니다. 불소를 첨가하면 충치를 예방할 수 있습니다. 이제 정수 처리하는 물은 주철로 된 대형 상수도 본관을 통해 물을 뿜어 올리는 펌프실로 향합니다. 상수도 본관은 지하에 매설되어 있는데 각 가정과 사무실, 건물, 식당들로 이어지는 작은 수도관과 연결되어 있습니다. 펌프실에서는 각 수도꼭지까지 물을 보낼 수 있을 정도로 충분한 압력을 가합니다. 압력을 받은 물은 수도꼭지를 완전히 열었을 때 손가락으로 들이밀어도 물이 수도관 안으로 다시 밀려들어가지 않을 정도입니다. 더운 여름날과 같이 많은 사람들이 동시에 물을 사용할 때는 펌프실에서 만든 압력이 부족해 수도꼭지까지 물이 충분히 공급되지 않을 때도 있습니다. 따라서 도시에서는 대게 항상 높은 수압을 유지하려고 언덕 위와 같은 높은 곳에 저장탱크를 설치합니다. 저장탱크에서 물이 내보내지면 중력 때문에 아래쪽으로 내려가면서 압력을 받아 물을 사용하는 곳에 충분한 물을 공급받을 수 있습니다.