XP-SWMM을 이용한 분류식 하수처리구역의 RDII(Rainfall-Derived Infiltration/Inflow) 예측을 통한 하수도시설 개선방안 연구 Sewerage improvement by predicting rainfall-derived infiltration/inflow in separate sewer system using XP-SWMM원문보기
국내 분류식 하수관로는 시설설계 및 하수처리시설 운영시 강우유발 침입수/유입수(Rainfall-Derived Infiltration/Inflow, RDII)의 영향을 고려하지 않고 있으며, 하수처리구역의 장기간의 유량 모니터링을 통한 RDII 분석에 관한 연구 또한 미비한 실정이다. 이에 기존 합류식 하수관로를 분류식으로 정비하는 사업을 완료하였으나, 하수처리구역 내 일부 합류식 지역이 존치하는 대상을 선정하여 다음의 연구를 수행하였다. 최근 청천시와 강우시 지속적으로 설계용량을 초과하여 하수가 유입되어 하수도시설의 정비가 필요한 지역을 연구대상으로 하고, 해당 하수처리구역의 RDII 영향을 평가하기 위해 주요 지점별 유량 및 수질 모니터링을 실시하여 RDII 발생량에 대한 분석 및 저감방안을 검토하였다. 그리고 SSOAP와 XP-SWMM 모형을 이용하여 10～70mm의 설계강우에 대하여 허용 RDII(allowance of RDII, aRDII)를 검토하였다. 연구결과 S하수처리시설의 청천시 유입하수량(Dry Weather ...
국내 분류식 하수관로는 시설설계 및 하수처리시설 운영시 강우유발 침입수/유입수(Rainfall-Derived Infiltration/Inflow, RDII)의 영향을 고려하지 않고 있으며, 하수처리구역의 장기간의 유량 모니터링을 통한 RDII 분석에 관한 연구 또한 미비한 실정이다. 이에 기존 합류식 하수관로를 분류식으로 정비하는 사업을 완료하였으나, 하수처리구역 내 일부 합류식 지역이 존치하는 대상을 선정하여 다음의 연구를 수행하였다. 최근 청천시와 강우시 지속적으로 설계용량을 초과하여 하수가 유입되어 하수도시설의 정비가 필요한 지역을 연구대상으로 하고, 해당 하수처리구역의 RDII 영향을 평가하기 위해 주요 지점별 유량 및 수질 모니터링을 실시하여 RDII 발생량에 대한 분석 및 저감방안을 검토하였다. 그리고 SSOAP와 XP-SWMM 모형을 이용하여 10～70mm의 설계강우에 대하여 허용 RDII(allowance of RDII, aRDII)를 검토하였다. 연구결과 S하수처리시설의 청천시 유입하수량(Dry Weather Flow, DWF)은 42,881㎥/일, 평균 유입수질은 BOD5 154.4mg/L이며, 강우시 유입하수량(Wet Weather Flow, WWF)은 53,957㎥/일, 평균 유입수질은 BOD5 139.6mg/L로 분석되었다. 그리고 청천시 I/I 발생량은 12,623㎥/일, 강우시 RDII 발생량은 일 28.1mm 강우 발생시 13,317㎥로 나타났다. 이는 분류식 하수처리구역 내 배수설비 미정비가옥으로 인하여 우수토실이 존치하고 기 설치된 차집/오수관로를 활용함에 따라 관로 내부의 노후화로 인한 불량구간이 주요 원인으로 판단된다. I/I 발생량에 대한 삭감 가능량을 실제 하수도시설 정비시 적용 가능한 80～95%로 가정하고, A하수처리구역의 최근 30년 동안 발생된 일누적 강우량을 분석하여 강우 누적확률 33.3～95.8%에 해당하는 설계강우 10～70mm의 일강우량을 기준으로 RDII 발생량을 모의하였다. 현 시점에서 설계강우에 따라 8,665～43,188㎥의 RDII가 발생되는 것으로 나타났으며, 차집/오수간선관로 개선과 차집/오수간선관로 및 우수토실 개선 후 RDII 발생량은 각각 7,819～37,274㎥과 6,690～33,287㎥으로 예측되었다. 이에 따른 하수처리시설의 유입하수량은 설계강우 10～70mm 기준으로 개선 전 51,619～86,143㎥/일에서 개선 후 44,846～71,443㎥/일로 저감량은 6,773～14,700㎥/일로 나타났다. 이중 차집/오수간선관로 개선이 우수토실 개선에 따른 불명수 저감 효과에 비하여 큰 것으로 분석되었다. 그리고 2020년 기준으로 산정한 장래하수량 8,243㎥/일 및 하수처리구역 확대에 따른 추가 RDII를 고려한 유입하수량은 54,261～82,630㎥/일로, 2020년 증설 예정인 18,000㎥/일 반영한 하수처리시설 용량 58,000㎥/일을 초과하는 aRDII에 대한 대책 마련이 필요한 것으로 나타났다. 이를 통하여 분류식 하수처리구역에서도 우수가 유입될 수 있음을 인정하고, 하수처리구역 내 장기간 모니터링을 통하여 I/I 저감대책을 수립하고, aRDII를 산정하여야 한다. 그리고 이를 하수도시설 개선 계획에 반영하여야 할 것으로 사료된다. 또한 향후 aRDII를 관리하기 위하여 강우시 RDII에 영향을 미치는 차집/오수산선관로, 미정비 배수설비 및 우수토실의 개선과 하수처리시설의 추가 증설 및 하수저류시설 설치에 대한 지역적 특성 및 경제성 평가를 반영하여 최적의 하수도시설 개선 방안을 모색해야 할 것이다.
국내 분류식 하수관로는 시설설계 및 하수처리시설 운영시 강우유발 침입수/유입수(Rainfall-Derived Infiltration/Inflow, RDII)의 영향을 고려하지 않고 있으며, 하수처리구역의 장기간의 유량 모니터링을 통한 RDII 분석에 관한 연구 또한 미비한 실정이다. 이에 기존 합류식 하수관로를 분류식으로 정비하는 사업을 완료하였으나, 하수처리구역 내 일부 합류식 지역이 존치하는 대상을 선정하여 다음의 연구를 수행하였다. 최근 청천시와 강우시 지속적으로 설계용량을 초과하여 하수가 유입되어 하수도시설의 정비가 필요한 지역을 연구대상으로 하고, 해당 하수처리구역의 RDII 영향을 평가하기 위해 주요 지점별 유량 및 수질 모니터링을 실시하여 RDII 발생량에 대한 분석 및 저감방안을 검토하였다. 그리고 SSOAP와 XP-SWMM 모형을 이용하여 10～70mm의 설계강우에 대하여 허용 RDII(allowance of RDII, aRDII)를 검토하였다. 연구결과 S하수처리시설의 청천시 유입하수량(Dry Weather Flow, DWF)은 42,881㎥/일, 평균 유입수질은 BOD5 154.4mg/L이며, 강우시 유입하수량(Wet Weather Flow, WWF)은 53,957㎥/일, 평균 유입수질은 BOD5 139.6mg/L로 분석되었다. 그리고 청천시 I/I 발생량은 12,623㎥/일, 강우시 RDII 발생량은 일 28.1mm 강우 발생시 13,317㎥로 나타났다. 이는 분류식 하수처리구역 내 배수설비 미정비가옥으로 인하여 우수토실이 존치하고 기 설치된 차집/오수관로를 활용함에 따라 관로 내부의 노후화로 인한 불량구간이 주요 원인으로 판단된다. I/I 발생량에 대한 삭감 가능량을 실제 하수도시설 정비시 적용 가능한 80～95%로 가정하고, A하수처리구역의 최근 30년 동안 발생된 일누적 강우량을 분석하여 강우 누적확률 33.3～95.8%에 해당하는 설계강우 10～70mm의 일강우량을 기준으로 RDII 발생량을 모의하였다. 현 시점에서 설계강우에 따라 8,665～43,188㎥의 RDII가 발생되는 것으로 나타났으며, 차집/오수간선관로 개선과 차집/오수간선관로 및 우수토실 개선 후 RDII 발생량은 각각 7,819～37,274㎥과 6,690～33,287㎥으로 예측되었다. 이에 따른 하수처리시설의 유입하수량은 설계강우 10～70mm 기준으로 개선 전 51,619～86,143㎥/일에서 개선 후 44,846～71,443㎥/일로 저감량은 6,773～14,700㎥/일로 나타났다. 이중 차집/오수간선관로 개선이 우수토실 개선에 따른 불명수 저감 효과에 비하여 큰 것으로 분석되었다. 그리고 2020년 기준으로 산정한 장래하수량 8,243㎥/일 및 하수처리구역 확대에 따른 추가 RDII를 고려한 유입하수량은 54,261～82,630㎥/일로, 2020년 증설 예정인 18,000㎥/일 반영한 하수처리시설 용량 58,000㎥/일을 초과하는 aRDII에 대한 대책 마련이 필요한 것으로 나타났다. 이를 통하여 분류식 하수처리구역에서도 우수가 유입될 수 있음을 인정하고, 하수처리구역 내 장기간 모니터링을 통하여 I/I 저감대책을 수립하고, aRDII를 산정하여야 한다. 그리고 이를 하수도시설 개선 계획에 반영하여야 할 것으로 사료된다. 또한 향후 aRDII를 관리하기 위하여 강우시 RDII에 영향을 미치는 차집/오수산선관로, 미정비 배수설비 및 우수토실의 개선과 하수처리시설의 추가 증설 및 하수저류시설 설치에 대한 지역적 특성 및 경제성 평가를 반영하여 최적의 하수도시설 개선 방안을 모색해야 할 것이다.
Designing the facility and operating sewage treatment plant(STP), the domestic sewer system is not considering the influence of rainfall-induced infiltration/inflow(RDII). And there is insufficient research by monitoring long-term flow on the quantitative analysis of RDII. Even if most of combined s...
Designing the facility and operating sewage treatment plant(STP), the domestic sewer system is not considering the influence of rainfall-induced infiltration/inflow(RDII). And there is insufficient research by monitoring long-term flow on the quantitative analysis of RDII. Even if most of combined sewer system has been converted to separate sewer system, this study is focusing on the section where some combined sewer system exists in sewage treatment area.
It concentrates on the area where the sewage facility needs to be maintained during dry and wet weather when exceeding the sewage level. And we are evaluating the impact of RDII for analyzing and reducing in sewage treatment area by monitoring flow rate and water quality. The allowance of RDII for designing rainfall of 10～70mm was examined through simulation technique using SSOAP and XP-SWMM model.
As a result, the dry weather flow(DWF) of the S STP was 42,881㎥/day, the average flow quality of the BOD5 was 154.4mg/L, and the wet weather flow(WWF) was 53,957㎥/day, and the average influent water quality was analyzed as BOD5 139.6mg/L. The amount of I/I generated in dry weather was 12,623㎥/day, and the amount of RDII generated in wet weather was 13,317㎥ at 28.1mm of daily rainfall. This comes from the place where drainage equipment is not maintained in separate sewer system and faulty section caused by existing sewer installation which is old in the sewage treatment area.
Assuming that the reducible I/I is 80～95% for the actual sewerage facility maintenance, the cumulative rainfall for the last 30 years for the aRDII estimation in wet weather in A sewage treatment area is analyzed. And RDII emissions were simulated based on the daily rainfall of 10～70mm in the design rainfall corresponding to the rainfall cumulative probability 33.3～95.8%. At present, RDII is generated from 8,665～43,188㎥ according to the designed rainfall, and it is predicted that the RDII generation will be reduced to 6,690～33,287㎥ after improvement of the interceptor/main sewer and storm overflow chamber.
As a result, influent sewerage flow rate based on 10～70mm design rainfall was 51,619～86,143㎥/day before improvement and 44,846～71,443㎥/day after improvement, and it was reduced by 6,773～14,700㎥/day. It is analyzed that the effect of reducing I/I by the improvement of interceptor/main sewer is the largest.
In 2020, the expansion is planned that STP capacity 58,000㎥/day reflected in the 18,000㎥/day. However, the amount of incoming sewage will be 54,260～82,629㎥/day considering the additional RDII due to the sewage of 8,243㎥/day in the future and expansion of sewage treatment area. Accordingly it is necessary to take measures against excess aRDII.
Through this, it is recognized that the rainfall can enter the sewage treatment area, and I/I reduction measures should be established through long-term monitoring in sewage treatment area and aRDII should be estimated. And it should be reflected in the sewage system improvement plan. In order to manage the aRDII in the future and to optimize sewage facilities, the effect of RDII on interceptor/main sewer, non-maintenance drainage equipment, regional characteristics and economic feasibility needs to be considered.
Designing the facility and operating sewage treatment plant(STP), the domestic sewer system is not considering the influence of rainfall-induced infiltration/inflow(RDII). And there is insufficient research by monitoring long-term flow on the quantitative analysis of RDII. Even if most of combined sewer system has been converted to separate sewer system, this study is focusing on the section where some combined sewer system exists in sewage treatment area.
It concentrates on the area where the sewage facility needs to be maintained during dry and wet weather when exceeding the sewage level. And we are evaluating the impact of RDII for analyzing and reducing in sewage treatment area by monitoring flow rate and water quality. The allowance of RDII for designing rainfall of 10～70mm was examined through simulation technique using SSOAP and XP-SWMM model.
As a result, the dry weather flow(DWF) of the S STP was 42,881㎥/day, the average flow quality of the BOD5 was 154.4mg/L, and the wet weather flow(WWF) was 53,957㎥/day, and the average influent water quality was analyzed as BOD5 139.6mg/L. The amount of I/I generated in dry weather was 12,623㎥/day, and the amount of RDII generated in wet weather was 13,317㎥ at 28.1mm of daily rainfall. This comes from the place where drainage equipment is not maintained in separate sewer system and faulty section caused by existing sewer installation which is old in the sewage treatment area.
Assuming that the reducible I/I is 80～95% for the actual sewerage facility maintenance, the cumulative rainfall for the last 30 years for the aRDII estimation in wet weather in A sewage treatment area is analyzed. And RDII emissions were simulated based on the daily rainfall of 10～70mm in the design rainfall corresponding to the rainfall cumulative probability 33.3～95.8%. At present, RDII is generated from 8,665～43,188㎥ according to the designed rainfall, and it is predicted that the RDII generation will be reduced to 6,690～33,287㎥ after improvement of the interceptor/main sewer and storm overflow chamber.
As a result, influent sewerage flow rate based on 10～70mm design rainfall was 51,619～86,143㎥/day before improvement and 44,846～71,443㎥/day after improvement, and it was reduced by 6,773～14,700㎥/day. It is analyzed that the effect of reducing I/I by the improvement of interceptor/main sewer is the largest.
In 2020, the expansion is planned that STP capacity 58,000㎥/day reflected in the 18,000㎥/day. However, the amount of incoming sewage will be 54,260～82,629㎥/day considering the additional RDII due to the sewage of 8,243㎥/day in the future and expansion of sewage treatment area. Accordingly it is necessary to take measures against excess aRDII.
Through this, it is recognized that the rainfall can enter the sewage treatment area, and I/I reduction measures should be established through long-term monitoring in sewage treatment area and aRDII should be estimated. And it should be reflected in the sewage system improvement plan. In order to manage the aRDII in the future and to optimize sewage facilities, the effect of RDII on interceptor/main sewer, non-maintenance drainage equipment, regional characteristics and economic feasibility needs to be considered.
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