Analysis of Indicator Microorganism Concentration in the Rice Cultural Plot after Reclaimed Water Irrigation

A study was performed to examine the effects of UV-disinfected reclaimed water on microorganism concentration during rice culture. Four treatments were used and each one was triplicated to evaluate the changes of microorganism concentrations: stream water irrigation (STR), biofilter effluent irrigation (BE), UV-disinfected water irrigation with dose of 6 mW ${\cdot}$ s $cm{-2}$ (UV-6), and UV-disinfected water irrigation with dose of 16 mW ${\cdot}$ s $cm{-2}$ (UV-16). The indicator microorganisms of interest were total coliform (TC), fecal coliform (FC), and E. coli. The biofilter effluent from 16-unit apartment sewage treatment plant was used as reclaimed water and flowthrough type UV-disinfection system was used. Concentrations of indicator microorganisms in the treatment plots ranged from $10^2$ to $10^5$ MPN/100 mL during 24 hours after irrigation in May and June, where initial irrigation water for transplanting reparation was biofilter-effluent without UV-disinfection. It implies that initial irrigation using only non-disinfected reclaimed water for puddling in paddy field can be health-concerned because of more chance of farmer's physical contact with elevated concentration of microorganisms. The concentrations of microorganisms varied widely with rainfall, and treatments using UV-disinfected water irrigation showed significantly lower concentrations than others and their levels were within the range of paddy rice field with normal surface water irrigation. The mean concentrations of STR and BE during growing season were in the range of 4 ${\times}\;10^3$ MPN/100 mL for TC, and 2${\times}\;10^3$ MPN/100 mL for FC and E, Coli, While mean concentrations of UV-S and UV-lS were less than 1${\times}\;10^3$ MPN/100 mL for all the indicator microorganisms. Overall, UV-disinfection was thought to be feasible and practical alternative for agricultural reuse of secondary level effluent in Korea.

하수처리수 관개후 벼재배 시험구에서 지표미생물 거동 분석

이 연구에서는 하수처리수를 농업용수로써 재이용시 발생할 수 있는 위생문제를 검토하기 위해 하천수, biofilter 유출수, 그리고 UV소독수를 관개한 벼재배 실험포트에서 지표미생물의 밀도변화를 조사하였다. 우리나라 하수처리장 유출수 수질기준을 살펴보면, USEPA에서 정하고 있는 농업용수 재이용 수질기준 항목인 $BOD_5$와 SS의 수질기준은 만족시키지만, 대장균의 경우추가적인 처리가 필요한 것으로 나타났다. 벼 식재 직후인 5월과 6월의 경우 관개 후 24시간 동안의 평균밀도가 $10^2{\sim}10^4$의 범위에서 관개용수의 밀도와 상관없이 지표미생물의 밀도변화는 크게 나타나지 않았다. 이 시기에는 기비와 추비로 인해 미생물의 성장에 필요한 영양물질, 교란된 저질의 높은 미생물 밀도 등에 영향을 받고 논의 벼 생육생태가 덜 성숙되었기 때문으로 판단된다. 그러나 7월과 8월은 처리구별로 밀도차이가 컸고 24시간 동안 변화폭도 컸으며, 관개용수 미생물밀도에 영향도 일부 나타났다. 실험기간동안 지표미생물의 밀도를 관개용수별로 분산 분석한 결과, UV소독 후 관개한 경우가 하천수와 biofilter 유출수를 사용한 경우보다 낮은 밀도를 나타내었다. 실제 논농사가 이루어지고 있던 양평군의 하천관개 논과 여주군의 지하수관개 논의시료분석에서 지표미생물 밀도는 FC, E. coli밀도가 TC밀도보다 크게 낮았으며, 시기별로 밀도의 차이가 있으나, TC, FC, 그리고 E. coli의 평균밀도가 약 4,000, 400,300 MPN/100mL범위를 나타내었다. TC의 밀도는 본 실험포트 실험과 유사한 범위이었으며, FC와 E. coli는 실험포트에서 초기 경운시 사용된 biofilter 유출수의 영향으로 실제 논보다 높은 값이었다. 이앙기 때에는 특별히 논 표면수와 신체접촉이 많은 점을 고려할 때 하수처리수만을 관개하여 이앙준비를 하는 것보다 하수처리수를 보조관개용수로 사용하는 것이 보다 안전할 것으로 판단된다. 하수처리수를 농업용수로 재이용할 경우 하수처리수를 관개용수로 직접 이용하기보다는 UV소독으로 보건 위생학적으로 높은 안정성을 확보할 수 있으며 하수처리수재이용 수질기준에도 적합할 수 있을 것이다. 그러나 벼의 생육에 영향을 줄 수 있는 영양물질과다로 인한 도복문제, 하수처리수에 존재할 수 있는 독성물질에 의한 영향 등 하수처리수를 관개강수로 이용하는 데에는 종합적이고 과학적인 고찰이 필요하며, 본연구의 결과는 하수처리수를 농업적으로 이용할 경우 공공의 보건 ·위생적인 안전을 확보하기 위한 기초연구로서의 성격을 갖는다고 할 수 있다.