정수시설은 원수의 수질조건에 따라 주어진 정수장 시설 및 여건을 최대한 활용하는 방안으로 운영하여야 한다. 본 연구에서는 한강수계 P 취수장의 원수를 사용하여 전염소투입, 혼화, Floc 형성, 침전, 여과, 후염소소독 과정의 표준정수처리방식을 채택하고 있는 Y 정수장을 대상으로 기존의 수질현황과 시설운영 상태를 진단하고, 취수에서부터 Floc형성·침전공정에 이르기까지 체계적인 공정평가에 따라 공정별로 최적의 운영 관리방안을 연구하였다. Y 정수장은 취수장에서 전염소투입을 할 경우 취수장과 착수정간의 긴 도수거리(약 23km)로 인하여 유기물질과 염소의 접촉시간이 길어 소독부산물을 제어하는데 불리한 여건을 가지고 있다. 따라서, 과거 수 년간 서울시 5개 횡류식 침전지를 운영하는 정수장 중 소독부산물 발생농도가 가장 높게 나타나고 있었다. 그러나 소독부산물의 발생을 줄이기 위하여 전염소투입량을 최소화하여 처리할 경우, 급변하는 원수수질에 대응하는데 한계가 드러날 수 있으므로 이를 근본적으로 해결하기 위하여 원수의 조건에 따른 전염소투입 운영방안을 연구하였다. 소독부산물의 발생을 줄이기 위하여 전염소투입지점을 취수장과 착수정으로 이원화하였다. 수온이 높은 하절기에는 착수정 위주로 전염소를 투입하고, pH가 높은 갈수기에는 황산을 사용하여 원수의 pH를 조절하는 등 원수 조건에 맞추어 정수장을 운영한 결과 ...
정수시설은 원수의 수질조건에 따라 주어진 정수장 시설 및 여건을 최대한 활용하는 방안으로 운영하여야 한다. 본 연구에서는 한강수계 P 취수장의 원수를 사용하여 전염소투입, 혼화, Floc 형성, 침전, 여과, 후염소소독 과정의 표준정수처리방식을 채택하고 있는 Y 정수장을 대상으로 기존의 수질현황과 시설운영 상태를 진단하고, 취수에서부터 Floc형성·침전공정에 이르기까지 체계적인 공정평가에 따라 공정별로 최적의 운영 관리방안을 연구하였다. Y 정수장은 취수장에서 전염소투입을 할 경우 취수장과 착수정간의 긴 도수거리(약 23km)로 인하여 유기물질과 염소의 접촉시간이 길어 소독부산물을 제어하는데 불리한 여건을 가지고 있다. 따라서, 과거 수 년간 서울시 5개 횡류식 침전지를 운영하는 정수장 중 소독부산물 발생농도가 가장 높게 나타나고 있었다. 그러나 소독부산물의 발생을 줄이기 위하여 전염소투입량을 최소화하여 처리할 경우, 급변하는 원수수질에 대응하는데 한계가 드러날 수 있으므로 이를 근본적으로 해결하기 위하여 원수의 조건에 따른 전염소투입 운영방안을 연구하였다. 소독부산물의 발생을 줄이기 위하여 전염소투입지점을 취수장과 착수정으로 이원화하였다. 수온이 높은 하절기에는 착수정 위주로 전염소를 투입하고, pH가 높은 갈수기에는 황산을 사용하여 원수의 pH를 조절하는 등 원수 조건에 맞추어 정수장을 운영한 결과 THMs 농도를 기존의 발생량과 비교하여 50% 이상 저감시킬 수 있음을 확인하였다. 서울시의 다른 정수장보다 응집제 사용량이 많은 Y 정수장 약품혼화조의 혼화력을 높이고자 기존의 기계적인 에너지를 이용하는 약품혼화방식에서 혼화지의 특성을 고려하여 혼화지 유입수로와 혼화지의 수두차를 활용하는 수리적 교반에 의한 방식으로 개선하여 응집제 사용량을 줄일 수 있었다. 이에 따라 혼화효율을 평가하기 위하여 혼화지 유출수에 대한 Jar-test를 실시하여 침전지 유출수 탁도에 해당하는 15분간 정치 후의 탁도를 측정하여 비교하였고, 혼화지 상부 유출부분의 잔류알루미늄 분포특성 조사를 통하여 약품의 혼화정도를 평가하였다. 흐름전위 분석을 통하여 혼화지 별 응집제 주입량을 환산하여 평가한 결과 수리적 교반에 의한 방식으로 개선할 경우 혼화지의 교반기를 가동하지 않고서도 혼화효율이 매우 향상된 것을 알 수 있었다. 우리나라의 대부분의 정수장에서 사용하는 Alum계 응집제의 적정 pH범위는 pH 6~8로 정수장 유입원수가 상수원 유역의 특성 변화 및 조류발생 등으로 인해 pH가 8.0 이상으로 상승하면 기존 표준정수처리공정의 Floc형성효율이 저하된다. 이러한 경우 pH를 낮추기 위하여 전염소를 다량투입하거나, 응집제를 과량으로 주입하는 등의 비정상적인 방식으로 운영하게 되면 탁도 상승, 소독부산물과 잔류알루미늄 농도 등이 증가하여 정수 수질이 악화된다. 이러한 경우에 대하여 pH 조절제로 실공정에 황산(H2SO4)을 적용하여 pH 조절에 따른 정수처리 효율 및 수질개선 효과를 조사한 결과, Floc 형성효율이 상승하여 응집제 투입량이 감소되었고, pH 조절 목적으로 강화 주입하였던 염소를 최적으로 투입하게 됨으로써 염소소독부산물이 저감되었으며, 탁도, 입자수 및 잔류알루미늄 등에서 수질개선 효과가 탁월한 것을 알 수 있었다. 장방형 침전지에서의 밀도류 방지 및 침전효율을 향상시키기 위해 설치하는 중간 도류벽에 대하여 침전에 영향을 미치는 수리학적 거동 인자를 검토하였으며, CFD를 통한 분석과 침전지 유출수 탁도 측정을 통한 효과를 분석한 결과, 중간 도류벽 설치는 물에 접하는 벽면(윤변)의 증가로 동수반경을 감소시켜 Reynolds수를 16,540에서 12,105로 감소시키고, Froude수를 약 10-7에서 약 10-6으로 증가시켰으나 침전효율에 가장 큰 영향을 미치는 표면적 부하율은 변하지 않았다. 중간도류벽 설치 유무에 따른 침전지 흐름분석 결과 도류벽 설치 전의 유속범위는 1.44E-5~0.0104 m/s, 도류벽 설치 후의 유속범위는 2.76E-5~0.0152 m/s로 나타나 침전지 내 수리학적 거동은 중간도류벽 설치 전·후가 유사하여 침전지 내 수리학적 거동도 유사하였다. 침전지 전체에 중간도류벽을 설치하기 전에 시범적으로 일부만 설치하고 침전지의 침전효율 향상정도를 비교, 분석한 결과 침전지 장폭비 개선에 따른 수질개선효과가 거의 없었다. 따라서 침전지 중간도류벽의 설치는 사전에 충분히 검토한 후 신중히 추진하여야 할 사안임을 확인하였다. 침전지의 기능을 원활하게 유지하기 위하여 가동하는 슬러지수집기의 가동주기는 원수탁도, 응집제 등 약품사용량과 연계한 조견표를 작성하여 활용할 경우 슬러지 인발량 및 방류수량의 저감으로 농축조의 부하 감소, 원수비 및 에너지 절감이 가능함을 확인하였다. 기존 1일 왕복 2회 가동하던 슬러지수집기를 조견표대로 가동할 경우 3일 1회 이하 운전 가능일이 67%, 2일 1회 이하 운전 가능일이 315일로 86%로 나타났으며, 연구 기간 중 호퍼 부근의 슬러지 농도가 높아짐에 따라 발생하기 쉬운 슬러지의 다짐 등으로 인한 Hole현상 발생 등 부작용은 나타나지 않았다.
정수시설은 원수의 수질조건에 따라 주어진 정수장 시설 및 여건을 최대한 활용하는 방안으로 운영하여야 한다. 본 연구에서는 한강수계 P 취수장의 원수를 사용하여 전염소투입, 혼화, Floc 형성, 침전, 여과, 후염소소독 과정의 표준정수처리방식을 채택하고 있는 Y 정수장을 대상으로 기존의 수질현황과 시설운영 상태를 진단하고, 취수에서부터 Floc형성·침전공정에 이르기까지 체계적인 공정평가에 따라 공정별로 최적의 운영 관리방안을 연구하였다. Y 정수장은 취수장에서 전염소투입을 할 경우 취수장과 착수정간의 긴 도수거리(약 23km)로 인하여 유기물질과 염소의 접촉시간이 길어 소독부산물을 제어하는데 불리한 여건을 가지고 있다. 따라서, 과거 수 년간 서울시 5개 횡류식 침전지를 운영하는 정수장 중 소독부산물 발생농도가 가장 높게 나타나고 있었다. 그러나 소독부산물의 발생을 줄이기 위하여 전염소투입량을 최소화하여 처리할 경우, 급변하는 원수수질에 대응하는데 한계가 드러날 수 있으므로 이를 근본적으로 해결하기 위하여 원수의 조건에 따른 전염소투입 운영방안을 연구하였다. 소독부산물의 발생을 줄이기 위하여 전염소투입지점을 취수장과 착수정으로 이원화하였다. 수온이 높은 하절기에는 착수정 위주로 전염소를 투입하고, pH가 높은 갈수기에는 황산을 사용하여 원수의 pH를 조절하는 등 원수 조건에 맞추어 정수장을 운영한 결과 THMs 농도를 기존의 발생량과 비교하여 50% 이상 저감시킬 수 있음을 확인하였다. 서울시의 다른 정수장보다 응집제 사용량이 많은 Y 정수장 약품혼화조의 혼화력을 높이고자 기존의 기계적인 에너지를 이용하는 약품혼화방식에서 혼화지의 특성을 고려하여 혼화지 유입수로와 혼화지의 수두차를 활용하는 수리적 교반에 의한 방식으로 개선하여 응집제 사용량을 줄일 수 있었다. 이에 따라 혼화효율을 평가하기 위하여 혼화지 유출수에 대한 Jar-test를 실시하여 침전지 유출수 탁도에 해당하는 15분간 정치 후의 탁도를 측정하여 비교하였고, 혼화지 상부 유출부분의 잔류알루미늄 분포특성 조사를 통하여 약품의 혼화정도를 평가하였다. 흐름전위 분석을 통하여 혼화지 별 응집제 주입량을 환산하여 평가한 결과 수리적 교반에 의한 방식으로 개선할 경우 혼화지의 교반기를 가동하지 않고서도 혼화효율이 매우 향상된 것을 알 수 있었다. 우리나라의 대부분의 정수장에서 사용하는 Alum계 응집제의 적정 pH범위는 pH 6~8로 정수장 유입원수가 상수원 유역의 특성 변화 및 조류발생 등으로 인해 pH가 8.0 이상으로 상승하면 기존 표준정수처리공정의 Floc형성효율이 저하된다. 이러한 경우 pH를 낮추기 위하여 전염소를 다량투입하거나, 응집제를 과량으로 주입하는 등의 비정상적인 방식으로 운영하게 되면 탁도 상승, 소독부산물과 잔류알루미늄 농도 등이 증가하여 정수 수질이 악화된다. 이러한 경우에 대하여 pH 조절제로 실공정에 황산(H2SO4)을 적용하여 pH 조절에 따른 정수처리 효율 및 수질개선 효과를 조사한 결과, Floc 형성효율이 상승하여 응집제 투입량이 감소되었고, pH 조절 목적으로 강화 주입하였던 염소를 최적으로 투입하게 됨으로써 염소소독부산물이 저감되었으며, 탁도, 입자수 및 잔류알루미늄 등에서 수질개선 효과가 탁월한 것을 알 수 있었다. 장방형 침전지에서의 밀도류 방지 및 침전효율을 향상시키기 위해 설치하는 중간 도류벽에 대하여 침전에 영향을 미치는 수리학적 거동 인자를 검토하였으며, CFD를 통한 분석과 침전지 유출수 탁도 측정을 통한 효과를 분석한 결과, 중간 도류벽 설치는 물에 접하는 벽면(윤변)의 증가로 동수반경을 감소시켜 Reynolds수를 16,540에서 12,105로 감소시키고, Froude수를 약 10-7에서 약 10-6으로 증가시켰으나 침전효율에 가장 큰 영향을 미치는 표면적 부하율은 변하지 않았다. 중간도류벽 설치 유무에 따른 침전지 흐름분석 결과 도류벽 설치 전의 유속범위는 1.44E-5~0.0104 m/s, 도류벽 설치 후의 유속범위는 2.76E-5~0.0152 m/s로 나타나 침전지 내 수리학적 거동은 중간도류벽 설치 전·후가 유사하여 침전지 내 수리학적 거동도 유사하였다. 침전지 전체에 중간도류벽을 설치하기 전에 시범적으로 일부만 설치하고 침전지의 침전효율 향상정도를 비교, 분석한 결과 침전지 장폭비 개선에 따른 수질개선효과가 거의 없었다. 따라서 침전지 중간도류벽의 설치는 사전에 충분히 검토한 후 신중히 추진하여야 할 사안임을 확인하였다. 침전지의 기능을 원활하게 유지하기 위하여 가동하는 슬러지수집기의 가동주기는 원수탁도, 응집제 등 약품사용량과 연계한 조견표를 작성하여 활용할 경우 슬러지 인발량 및 방류수량의 저감으로 농축조의 부하 감소, 원수비 및 에너지 절감이 가능함을 확인하였다. 기존 1일 왕복 2회 가동하던 슬러지수집기를 조견표대로 가동할 경우 3일 1회 이하 운전 가능일이 67%, 2일 1회 이하 운전 가능일이 315일로 86%로 나타났으며, 연구 기간 중 호퍼 부근의 슬러지 농도가 높아짐에 따라 발생하기 쉬운 슬러지의 다짐 등으로 인한 Hole현상 발생 등 부작용은 나타나지 않았다.
Y Water Treatment Plant adopts the conventional drinking water treatment processes such as prechlorination, rapid mixing, flocculation/coagulation, sedimentation, filtration, and postchlorination using the raw water from P intake station in the Han River. In this research, the Plant was reevaluated ...
Y Water Treatment Plant adopts the conventional drinking water treatment processes such as prechlorination, rapid mixing, flocculation/coagulation, sedimentation, filtration, and postchlorination using the raw water from P intake station in the Han River. In this research, the Plant was reevaluated and real scale operations were tried to investigated and the optimum operation conditions were proposed. From the raw water to effluent of sedimentation, in some cases including filtered water, systematical assessment was performed to investigate the optimized operation conditions. Prechlorination at the intake station for Y plant has a great disadvantage for control of disinfection byproducts (DBPs) formation due to its long transport to the gauging well (about 23km), and for that reason in the past years, Y Plant has showed the highest concentration of DBPs among the five water treatment plants in Seoul. However, when prechlorination is dosed minimally to reduce the formation of DBPs, coping with the rapidly changed water quality could be difficult, therefore, the operation design for different conditions of raw water should be studied before changing the prechlorination scheme. To reduce DBPs formation, dual-point prechlorination which means step-dosing chlorine at the intake station and the gauging well could be considered as an alternative. Chlorine dose at intake station only can be applied during summer with sulfuric acid dose to adjust the high pH during drought season, and the results prove that the DBP concentration is reduced by more than 50%. In the case of Y Water Treatment Plant, the amount of coagulant injection has been high compared with the other plants and mechanical mixing was used in rapid mixing tanks to get sufficient mixing. To evaluate the mixing efficiency, jar-tests were conducted using the mixing tank effluent after 15 min settling and turbidity of supernatant was measured and then compared. The investigation of the distribution characteristics of the aluminum concentration and the degree of mixing of chemicals were evaluated. Furthermore, through the flow analysis, improvement of mixing efficiency was observed when hydraulic turbulence was used for the mixing of coagulant injected. The results were proven by using an Streaming Current Detector (SCD). Most of water treatment plants use PAC (Polyaluminumchloride) as a coagulant for the pH range of 6~8. When due to the change in the characteristics of watershed or blooming of algae in the waterbody the pH of raw water showed 8 and above, coagulation efficiency was much lowered, so pH should be decreased to maintain high efficiency. Conventionally in Y Plant, excess chlorine and coagulant have been injected to lower the pH, which have caused an high turbidity, DBPs formation and remaining aluminum. When applying sulfuric acid, those causes were eliminated and the final water quality was much improved. With regard to the installation of partitioning plate with the flow direction, that is considered as the structure preventing density current in the settling basin and improving the sedimentation efficiency in a rectangular tank. Computational fluid dynamics (CFD) analysis and turbidity of effluent from the settling tank illustrates that the installation of the partitioning plate reduced Reynolds number to 12,105 from 16,540 and increased Froude number to 10-6 from 10-7. However, it did not work well to improve settling efficiency because surface loading rate for settling efficiency representing the most effective factor was not changed. Calculation and application of operation cycle of sludge collector help us to get high energy efficiency, cost effectiveness, lower loading rate on the sludge thickener due to the reduction of effluents and sludge with high concentration of solid. When operating the sludge collector in accordance with the chart to determine the frequency of sludge collector operation, sludge concentration was higher and, therefore, the volume of sludge was much smaller.
Y Water Treatment Plant adopts the conventional drinking water treatment processes such as prechlorination, rapid mixing, flocculation/coagulation, sedimentation, filtration, and postchlorination using the raw water from P intake station in the Han River. In this research, the Plant was reevaluated and real scale operations were tried to investigated and the optimum operation conditions were proposed. From the raw water to effluent of sedimentation, in some cases including filtered water, systematical assessment was performed to investigate the optimized operation conditions. Prechlorination at the intake station for Y plant has a great disadvantage for control of disinfection byproducts (DBPs) formation due to its long transport to the gauging well (about 23km), and for that reason in the past years, Y Plant has showed the highest concentration of DBPs among the five water treatment plants in Seoul. However, when prechlorination is dosed minimally to reduce the formation of DBPs, coping with the rapidly changed water quality could be difficult, therefore, the operation design for different conditions of raw water should be studied before changing the prechlorination scheme. To reduce DBPs formation, dual-point prechlorination which means step-dosing chlorine at the intake station and the gauging well could be considered as an alternative. Chlorine dose at intake station only can be applied during summer with sulfuric acid dose to adjust the high pH during drought season, and the results prove that the DBP concentration is reduced by more than 50%. In the case of Y Water Treatment Plant, the amount of coagulant injection has been high compared with the other plants and mechanical mixing was used in rapid mixing tanks to get sufficient mixing. To evaluate the mixing efficiency, jar-tests were conducted using the mixing tank effluent after 15 min settling and turbidity of supernatant was measured and then compared. The investigation of the distribution characteristics of the aluminum concentration and the degree of mixing of chemicals were evaluated. Furthermore, through the flow analysis, improvement of mixing efficiency was observed when hydraulic turbulence was used for the mixing of coagulant injected. The results were proven by using an Streaming Current Detector (SCD). Most of water treatment plants use PAC (Polyaluminumchloride) as a coagulant for the pH range of 6~8. When due to the change in the characteristics of watershed or blooming of algae in the waterbody the pH of raw water showed 8 and above, coagulation efficiency was much lowered, so pH should be decreased to maintain high efficiency. Conventionally in Y Plant, excess chlorine and coagulant have been injected to lower the pH, which have caused an high turbidity, DBPs formation and remaining aluminum. When applying sulfuric acid, those causes were eliminated and the final water quality was much improved. With regard to the installation of partitioning plate with the flow direction, that is considered as the structure preventing density current in the settling basin and improving the sedimentation efficiency in a rectangular tank. Computational fluid dynamics (CFD) analysis and turbidity of effluent from the settling tank illustrates that the installation of the partitioning plate reduced Reynolds number to 12,105 from 16,540 and increased Froude number to 10-6 from 10-7. However, it did not work well to improve settling efficiency because surface loading rate for settling efficiency representing the most effective factor was not changed. Calculation and application of operation cycle of sludge collector help us to get high energy efficiency, cost effectiveness, lower loading rate on the sludge thickener due to the reduction of effluents and sludge with high concentration of solid. When operating the sludge collector in accordance with the chart to determine the frequency of sludge collector operation, sludge concentration was higher and, therefore, the volume of sludge was much smaller.
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