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문제 정의
- DAF-system의 적 용시 침전과 부상에 의한 SS 제 거효율의 평가는 본 연구의 목적인 SS 90% 이상 제거가 달성되는 조건의 자료를 이용하여 평가하였다. 원수 유입부와 스컴, 처리수 및 슬러지 유출부의 SS 농도와 유량 비율을 이용하여 SS 부하량을 산정하고, 유입 원수의 SS 부하량을 기준으로 스컴, 처리수 및슬러지내에 포함되어있는 SS 부하량 비율을 산정함으로써 침전과 부상 공정에 SS 제거효율을 평가하였다.
- 강우시 발생하는 CSOs의 시간에 따른 수질변화 특성과 침강특성 그리고 DAF-system의 적용에 의한 수질의 변화 특성 , 입도 분포의 변화 및 물질수지에 의한 침전과 부상공정의 SS 제거효율에 관하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
- 그리고, 침강 실험에 의한 CSOs의 침강특성을 파악하였고, CSOs에 DAF- system을 적용하여 CSOs 수질변화의 상관관계를 파악하였으며, DAF-system 적용시 90% 이상의 SS 제거효율을 나타내는 운전조건에서 150㎛ 이하 입자에 대한 입자 분포 특성을 측정하였다. 또한, 원수, 슬러지 , 처리수, 부상분리조의 스컴 중의 SS 농도에 대한 Mass balance를 확인함으로써 CSOs의 처리시 DAF- system의 적용시 부상에 의한 오염물질 제거 기여도에 대하여 검토하였다.
- 1에 나타내었다. 본 연구에서는 강우 초기를 기준으로 96시간 동안 경산시 K 하수처리장으로 유입되는 원수를 분석하여 강우시 발생되는 CSOs 의 수질특성을 파악하였다. 그리고, 침강 실험에 의한 CSOs의 침강특성을 파악하였고, CSOs에 DAF- system을 적용하여 CSOs 수질변화의 상관관계를 파악하였으며, DAF-system 적용시 90% 이상의 SS 제거효율을 나타내는 운전조건에서 150㎛ 이하 입자에 대한 입자 분포 특성을 측정하였다.
- 분석하여 CSOs의 적정 처리를 위한 DAF-system의 적 용 가능성을 검토하였다.
제안 방법
- 6분, 8분, 10분, 13분. 16분, 20분 후에 각각의 시료 채취구에서 시료 50mL를 취하여 SS 농도를 측정 함으로써 평가하였다.
- 경산시 하수처리장은 합류식 하수관거로 하수가 차집되어 유입되는데, 강우시 CSOs가 우수토실로부터 유입되는 것으로 조사되어 CSOs의 유입 대상 지점으로 선정하였다. CSOs의 수질분석은 강우초기를 기준으로 2시간 간격으로 96시간동안 연속으로 측정하였다. 측정 항목은 CODCr, SS, TN, TP이고, 분석방법은 Standard Methods를 기준으로 시 행하였으며 , 연구에 사용된 분석방법 및 사용기기는 Table 1에 나타난 바와 같다.
- 수질 분석을 위한 시료의 채취는 기기의 작동 시점으로부터 약 1시간 후부터 30분 간격으로 원수 유입부, 스컴, 슬러지 및처 리 수를 배 출구에서 채 수하여 CODCr, SS, TN, TP 항목을 분석하고, SS 제거효율에 대한 각 수질 인자 사이의 상관관계를 도출하였다. 그리고, 일반적으로 침전에 의하여 제거되지 않는 150mm 이하의 입경을 가지는 입자의 분포를 조사함으로써 DAF-system에 의한 입자성 오염물질의 제거 특성을 파악하였다.
- 본 연구에서는 강우 초기를 기준으로 96시간 동안 경산시 K 하수처리장으로 유입되는 원수를 분석하여 강우시 발생되는 CSOs 의 수질특성을 파악하였다. 그리고, 침강 실험에 의한 CSOs의 침강특성을 파악하였고, CSOs에 DAF- system을 적용하여 CSOs 수질변화의 상관관계를 파악하였으며, DAF-system 적용시 90% 이상의 SS 제거효율을 나타내는 운전조건에서 150㎛ 이하 입자에 대한 입자 분포 특성을 측정하였다. 또한, 원수, 슬러지 , 처리수, 부상분리조의 스컴 중의 SS 농도에 대한 Mass balance를 확인함으로써 CSOs의 처리시 DAF- system의 적용시 부상에 의한 오염물질 제거 기여도에 대하여 검토하였다.
- 침전관 분석 결과, 침전 처리에 소요되는 총 시간은 약15~ 20분으로 조사되었고, 이 때의 평균 SS 제거효율은 약 60%로 나타났다. 따라서 DAF-system의 적용시 전체 반응 시간을 20분 이하로 선정하여 운전하였고, 이 때의 침전과 부상에 따른 수질변화 특성을 측정하여 SS 제거효율에 따른 TN, TP, CODCr의 제거효율을 비교하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 유입되는 CSOs의 수질 특성을 파악하고, 침강실험을 통한 CSOs의 침강특성, 자체 개발한 DAF-system에 의한 오염물질의 제거 특성 및 입도 분포의 변화, Mass balance 등을 비교 . 분석하여 CSOs의 적정 처리를 위한 DAF-system의 적 용 가능성을 검토하였다.
- 본 연구에서 사용된 DAF-systeme 침전과 부상이 하나의 반응기에서 동시에 이루어지도록 제작하였다. 스컴 및 슬러지의 배출을 용이하게 하기 위하여 고깔 모양의 콘을 상.
- 체류시간은 8분, 10분, 15분 및 20분으로 변화하여 운전하였고, 각 체류시간에 대하여 반송율과 스컴제거율을 변화하여 SS를 90% 이상 제거할 수 있는 운전조건을 도출하였다. 수질 분석을 위한 시료의 채취는 기기의 작동 시점으로부터 약 1시간 후부터 30분 간격으로 원수 유입부, 스컴, 슬러지 및처 리 수를 배 출구에서 채 수하여 CODCr, SS, TN, TP 항목을 분석하고, SS 제거효율에 대한 각 수질 인자 사이의 상관관계를 도출하였다. 그리고, 일반적으로 침전에 의하여 제거되지 않는 150mm 이하의 입경을 가지는 입자의 분포를 조사함으로써 DAF-system에 의한 입자성 오염물질의 제거 특성을 파악하였다.
- 원수 유입부와 스컴, 처리수 및 슬러지 유출부의 SS 농도와 유량 비율을 이용하여 SS 부하량을 산정하고, 유입 원수의 SS 부하량을 기준으로 스컴, 처리수 및슬러지내에 포함되어있는 SS 부하량 비율을 산정함으로써 침전과 부상 공정에 SS 제거효율을 평가하였다.
- 체류시간은 8분, 10분, 15분 및 20분으로 변화하여 운전하였고, 각 체류시간에 대하여 반송율과 스컴제거율을 변화하여 SS를 90% 이상 제거할 수 있는 운전조건을 도출하였다. 수질 분석을 위한 시료의 채취는 기기의 작동 시점으로부터 약 1시간 후부터 30분 간격으로 원수 유입부, 스컴, 슬러지 및처 리 수를 배 출구에서 채 수하여 CODCr, SS, TN, TP 항목을 분석하고, SS 제거효율에 대한 각 수질 인자 사이의 상관관계를 도출하였다.
- 500mm 간격으로 세 지점을 두었다. 초기 수위는 1번 시료 채취구에서 300mm 위쪽으로 정하여 침전칼럼시험 올 수행하였고, 하수 유입수를 칼럼에 주입한 다음 유입수를 균질화 시키고 초기 SS 농도를 측정하였으며, 1 분, 3분. 6분, 8분, 10분, 13분.
- CSOs의 수질분석은 강우초기를 기준으로 2시간 간격으로 96시간동안 연속으로 측정하였다. 측정 항목은 CODCr, SS, TN, TP이고, 분석방법은 Standard Methods를 기준으로 시 행하였으며 , 연구에 사용된 분석방법 및 사용기기는 Table 1에 나타난 바와 같다.
대상 데이터
- 본 연구에서는. 경산시 K하수처 리장으로 유입되는 유입수를 대상으로 CSOs의 수질특성을 파악하였다. 경산시 하수처리장은 합류식 하수관거로 하수가 차집되어 유입되는데, 강우시 CSOs가 우수토실로부터 유입되는 것으로 조사되어 CSOs의 유입 대상 지점으로 선정하였다.
- 경산시 K하수처 리장으로 유입되는 유입수를 대상으로 CSOs의 수질특성을 파악하였다. 경산시 하수처리장은 합류식 하수관거로 하수가 차집되어 유입되는데, 강우시 CSOs가 우수토실로부터 유입되는 것으로 조사되어 CSOs의 유입 대상 지점으로 선정하였다. CSOs의 수질분석은 강우초기를 기준으로 2시간 간격으로 96시간동안 연속으로 측정하였다.
- 침전 시험용 칼럼은 직경이 100mm이고, 높이는 1, 900mm인 아크릴 원통으로 시료 채취구는 상부에서 500mm 간격으로 세 지점을 두었다. 초기 수위는 1번 시료 채취구에서 300mm 위쪽으로 정하여 침전칼럼시험 올 수행하였고, 하수 유입수를 칼럼에 주입한 다음 유입수를 균질화 시키고 초기 SS 농도를 측정하였으며, 1 분, 3분.
이론/모형
- , 1996). 본 연구에서는 HS 방식을 사용하여 분석하였다.
성능/효과
- 1. CSOs는 강우 초기에 급격한 수질 변화를 나타내며, SS 변화와 TN, TP, CODCr의 변화는 유사한 경향을 보였다.
- 3. DAF-system으로 CSOs의 처리시 SS 제거에 의한 CODCr, TN 및 TP 제거효율의 변화는 SS 제거효율과 유사한 거동을 보였다.
- 4. SS 제거효율이 90% 이상을 나타내는 최적의 HRT는 10분~15분 사이로 나타났고, SS 제거효율을 90% 이상 유지하기 위해서 스컴은 HRT가 증가할수록. RR이 감소할수록 제거량을 늘려야 하는 것으로 나타났다.
- 5. DAF-system으로 CSOs의 처리시 90% 이상의 SS 제거효율에서 침강속도가 느린 10㎛ 이상의 크기를 갖는 입자의 대부분이 DAF-system에 의해 제거되는 것으로 나타났다.
- 6. DAF-system으로 CSOs의 처리시 90% 이상의 SS 제거효율을 나타내는 운전조건에서는 침전에 의해 평균 53%, 부상에 의해 평균 37%의 SS가 제거되어 부상에 의한 SS 제거효율은 침강에 의한 SS 제거효율의 약 70% 수준을 나타내는 것으로 나타났다.
- Eg. 8에서 나타난 바와 같이 TP의 경우 전체적인 제거효율이 45-97%, 90% 이상의 SS 제거효율을 나타내는 조건에서는 약 90%의 제거효율을 타나내는 것으로 조사되었다.
- 10에 나타내었다. 90% 이상의 SS 제거효율에서 1500m 이하 입자의 입도 분포변화의 경우, 원수는 lO-lOO/im 정도의 크기가 약 60%를 차지하고 있고, 처리수는 10㎛ 이하의 입자가 약 90%를 차지하는 것으로 측정되어 입자의 침강속도가 느린 10fzm 이상의 크기를 갖는 입자의 대부분이 DAF-system에 의한 부상으로 제거된 것으로 나타났다.
- DAF-system으로 CSOs의 처리시 각 SS 제거효율에대 한 CODCr 제 거효율의 변화는 SS 제거 효율에 비 례하여 중가 혹은 감소하는 경향을 나타내고 있었고, TN 제거 효율의 변화를 나타낸 Fig. 7과 TP의 제거 효율을 나타낸 Fig. 8에서도 SS 제거효율에 비 례하여 TN 및 TP의 제거효율이 증가 혹은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 CSOs중의 SS 제거에 따라 CODCr, IN, TP가 SS 제거효율에 비례하여 제거되는 것을 나타내는 것으로써 , CSOs 처리시 SS 제거효율이 CSOs 내에 포함된 주요 오염물질 제거효율의 대표성을 띤다고 할 수 있다.
- 때문에 매우 효율적이고. HRT가 10분~15 분으로 중력식 침전지의 HRT인 3~5시간에 비해 약 95%의 체류시간을 줄일 수 있기 때문에 매우 경제적인 것으로 나타났다.
- Fig. 7은 각 SS 제거효율에 대한 T?N1 제거효율을 나타낸 것으로써 TN] 경우 전체적으로 11~73%의 제거효율을 나타내었으며, SS가 90% 이상 제거되면 약 60%의 TN이 제거 가능한 것으로 나타났다. 또한.
- 따라서, DAF-system에 의한 CSOs의 처리는 침전에 의해 평균 53%, 부상에 의해 평균 37%의 SS가 제거되어 전체 유입수 SS 부하량의 90% 이상이 제거 가능하기 때문에 매우 효율적이고. HRT가 10분~15 분으로 중력식 침전지의 HRT인 3~5시간에 비해 약 95%의 체류시간을 줄일 수 있기 때문에 매우 경제적인 것으로 나타났다.
- HRT 10분 이하에서는 빠른 유속으로 인한 침전물의 재부상, HRT15분 이상에서는 부상된 슬러 지의 재침강에 의해 SS 제거 효율이 낮아지는 것으로 사료된다. 또한, RR(RetumRatio)은 HRT 10분에서 50% 이상, HRT 15분에서는 70%의 내부반송이 필요한 것으로 나타났으며, SS 제거효율을 90% 이상 유지하기 위해서 스컴은 HRT가 증가할수록, RR이 감소할수록 제거 량을 늘려야 하는 것으로 나타났다
- 본 연구에서 설계한 DAF-system을 CSOs의 처리에 적용시켜 운전한 결과 SS 제거효율이 90% 이상을 나타내는 최적의 HRT(Hydraulic Retention Time) 는 10분~ 15분 사이로 나타났고, HRT10분 이하와 15분 이상에서는 오히려 SS 처리효율이 낮은 것으로 나타났다. HRT 10분 이하에서는 빠른 유속으로 인한 침전물의 재부상, HRT15분 이상에서는 부상된 슬러 지의 재침강에 의해 SS 제거 효율이 낮아지는 것으로 사료된다.
- 침강에 의한 SS 제거효율은 약 45~65%로 나타났고, 부상에 의한 SS의 제거효율은 약 20~50%로 나타났으며 . 부상에 의한 SS 제거효율 이 침강에 의한 SS 제거효율의 약 70% 수준을 나타내는 것으로 나타났다. 이 때, 전체 SS 부하량에 대한 오차율은 약 2~16%로써, 평균 약 10%의 오차율이 나타났지만, 이는 운전과 sampling에 따른 시간적 차 이와 분석시 SS 입자크기의 불균일성 등에 의하여 발생한 것으로 사료되어 각 공정의 SS 제거효율의 비율 에는 영향이 없을 것으로 사료된다.
- 차츰 그 농도가 원상태로 회복되는 현상이 잘 반영되어 일반적으로 알려진 CSOs의 특성과 유사한 경향이 나타났다. 유입되는 SS 농도는 14~812mg/L로 평균 228mg/L로 측정 되 었고, CODCr, TBOD, TN 및 TP 는 각각 35~449mg/L, 28~219mg/L, 23~93mg/L 및 0~7mg/l로 측정되었으며 , 평균농도는 105mg/L, 61mg/L, 45mg/L 및 2mg/L로 측정되었다. 특히, CSOs의 SS 변화곡선과 TN, TP, CODCr의 변화가 거의 유사한 경향을 나타내고 있었는데, 이는 CSOs 의 SS 물질 중 TN, TP, CODCr 유발물질이 다량 함유되어 있음을 나타낸다.
- 8에서도 SS 제거효율에 비 례하여 TN 및 TP의 제거효율이 증가 혹은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 CSOs중의 SS 제거에 따라 CODCr, IN, TP가 SS 제거효율에 비례하여 제거되는 것을 나타내는 것으로써 , CSOs 처리시 SS 제거효율이 CSOs 내에 포함된 주요 오염물질 제거효율의 대표성을 띤다고 할 수 있다. 따라서, CSOs 내의 SS 제거는 방류수 체내에 오염물질의 저감 차원에서 매우 중요한 의미를 지닌다.
- 6은 DAF-system으로 CSOs의 처리시 SS 제거효율과 CODCr 제거효율과의 상관관계를 나타낸 것이다. 전체 운전 조건에서 CODCr 제거효율은 23-85%의 범위를 나타내고 있었고, 90% 이상의 SS 제거효율을 나타내는 조건에서는 약 70%의 CODCr이제거되는 것으로 나타났다. Fig.
- 11과 같다. 침강에 의한 SS 제거효율은 약 45~65%로 나타났고, 부상에 의한 SS의 제거효율은 약 20~50%로 나타났으며 . 부상에 의한 SS 제거효율 이 침강에 의한 SS 제거효율의 약 70% 수준을 나타내는 것으로 나타났다.
- 5에 나타내었다. 침전관 분석 결과, 침전 처리에 소요되는 총 시간은 약15~ 20분으로 조사되었고, 이 때의 평균 SS 제거효율은 약 60%로 나타났다. 따라서 DAF-system의 적용시 전체 반응 시간을 20분 이하로 선정하여 운전하였고, 이 때의 침전과 부상에 따른 수질변화 특성을 측정하여 SS 제거효율에 따른 TN, TP, CODCr의 제거효율을 비교하였다.
- 5에 나타내었다. 침전관 분석 결과, 침전 처리에 소요되는 총 시간은 약15~ 20분으로 조사되었고, 이 때의 평균 SS 제거효율은 약 60%로 나타났다. 따라서 DAF-system의 적용시 전체 반응 시간을 20분 이하로 선정하여 운전하였고, 이 때의 침전과 부상에 따른 수질변화 특성을 측정하여 SS 제거효율에 따른 TN, TP, CODCr의 제거효율을 비교하였다.
- 유입되는 SS 농도는 14~812mg/L로 평균 228mg/L로 측정 되 었고, CODCr, TBOD, TN 및 TP 는 각각 35~449mg/L, 28~219mg/L, 23~93mg/L 및 0~7mg/l로 측정되었으며 , 평균농도는 105mg/L, 61mg/L, 45mg/L 및 2mg/L로 측정되었다. 특히, CSOs의 SS 변화곡선과 TN, TP, CODCr의 변화가 거의 유사한 경향을 나타내고 있었는데, 이는 CSOs 의 SS 물질 중 TN, TP, CODCr 유발물질이 다량 함유되어 있음을 나타낸다.
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