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도시의 인구증가 및 산업화가 가속화되고 환경 및 기후변화로 인해 수원에 맛·냄새 물질 및 미량유기오염물질이 증가하고 있는 추세다. 그로 인해 최근 수도권 정수처리장에서는 일반정수처리공정으로 제거할 수 없는 물질을 제거하기 위해 고도정수처리공정이 급격히 도입되고 있다. 한 예로 국내 최초로 시흥정수장에 자외선을 활용한 고도산화공정인 UV AOP설비가 도입되어 운영 중에 있다. UV AOP는 자외선과 ...

도시의 인구증가 및 산업화가 가속화되고 환경 및 기후변화로 인해 수원에 맛·냄새 물질 및 미량유기오염물질이 증가하고 있는 추세다. 그로 인해 최근 수도권 정수처리장에서는 일반정수처리공정으로 제거할 수 없는 물질을 제거하기 위해 고도정수처리공정이 급격히 도입되고 있다. 한 예로 국내 최초로 시흥정수장에 자외선을 활용한 고도산화공정인 UV AOP설비가 도입되어 운영 중에 있다. UV AOP는 자외선과 과산화수소(H2O2)를 이용, OH 라디칼을 생성시켜 맛, 냄새 유발물질(2-MIB, geosmin) 등 미량유기오염물질을 산화제거하는 설비로 외국에는 운영사례가 많으나, 국내에는 관련자료 및 기술이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 2-MIB 제거효율 70% 이상을 만족하면서 동시에 운영비용(UV전력비+약품비)이 최소화되는 UV조사량과 과산화수소 주입량의 최적 설계 해를 구하고자 하였으며, 이에 대한 설계문제를 정식화 하였다. UV AOP설비의 2-MIB제거효율 시험을 실증테스트로 시행하였고, 시험한 결과를 바탕으로 운영비용이 최소화되는 최적운영방안을 찾고자 하였다. PIAnO라는 최적 설계프로그램을 사용하여 근사모델(approximate model)을 생성하였고, 운영비용이 최소화되는 UV조사량과 과산화수소 주입량을 다양한 최적화 기법을 활용하여 여러 수질 조건별로 구하였다. 5가지 최적화 기법을 사용하여 최적화를 수행한 결과, CMAES(Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy) 기법의 운영비용이 가장 작게 나타났으며, 투과도에 따라 UV조사량은 약 3,157～6,733J/㎡, 과산화수소 주입률은 3.50～6.05ppm범위에서 운영되는 것으로 파악되었다. 본 연구에서는 그동안 경험과 반복적인 실험에 의존해 운영되었던 고도정수처리설비 운영의 새로운 기법을 제시하고, 운영비용 절감 및 최적운영 기술 개발 등에 크게 기여할 수 있으리라 생각된다.

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