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문제 정의
- 본 연구에서는 합류식 하수관거 월류수내에 포함된 입자성 오염물의 입경분포, 침강특성 등을 측정하고 상호 결과에 대한 회귀분석을 통하여 월류수 오염물질의 침강성 예측방안에 대하여 고찰하였다.
- 오염물질 침강함수를 유도하기 위하여. 측정된 자료에서 독립변수를 침강속도(cm/sec), 종속변수를 침강 누적비율(%)로 하여, 각기 비선형 회귀분석 (nonlinear regression analysis)을 수행하였다.
제안 방법
- 각 시료종류별로 침강속도 제거비율을 비교 평가하기 위하여 , 침강속도를 일정한 기준(O.lcm/sec)에 고정하고, 건기하수, 합류식 하수관거 월류수 및 지표 유출수의 수질항목별 침강속도 중앙값을 적합시켜 해당 값을 구하였다. 침강속도별 제거비율이 란 특정 침강속도(cm/sec)보다 같거나 큰 비율(%)을 말하며, 침강컬럼 시험에서 침강에 의하여 제거되는 비율을 의미한다.
- 건기하수, 지표유출수 및 월류수에 대한 입자 개수측정 결과를 전술한 Power-law 함수를 이용하여 입경 분포 특성을 분석하였다. Power-law 함수에 의한 입자 개수자료의 상관계수 R2 값은 0.
- 본 연구는 합류식 하수관거 지역을 대상으로 강우 시 발생하는 월류수의 오염물질 입경분포, 침전 특성 등을 건기하수, 지표유출수와 비교 분석하였으며 , 그 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 시료채취 지점은 빗물배수 펌프장과 방류하천 사이에 위치한 우수토실과 하천을 연결하는 배수로이며 , 우수토실은 상부가 철제격자의 하수유입부, 하부의 침사조 및 차집관거 연결관으로 구성되어있다. 시료채취는 강우사상별로 월류 발생 후 약 30 분이내의 초기 세 척 (first Hush) 기 간에 해당되는 시 료로 한정하여 임의채취한 후 분석하였다.
- 채취 . 측정된 수질농도 결과(CODcr, SS)를 이용하여, 가로축은 침강속도(cm/sec)를 로그축적으로 표시하고 세로축은 침강 최초농도에서 주어진 침강속도와 같거나 큰 농도비율을 %(침강속도 제거비율) 로하여 Fig. 5과 Fig. 6에 나타내었다. 또한 합류식 하수관거 월류수와 건기하수 및 지표유출수의 침강 양상을 상호 비 교가 용이 하도록 합류식 하수관거 월류수에 대한 전체 침강측정 결과(Fig.
- 본 연구에서는 시료 중고형 물질에 대한 침강속도를 측정하기 위하여 HSM 측정방법을 적용하였다. 침강실험시의 시료 채취는컬럼 하단부로 부터 30cm 간격의 등간격으로 4곳에 채 수 밸브를 통하여 이루어 졌으며 , 시료채취 시간은 예비 실험을 통하여 0, 5, 10, 30, 60, 120분으로 선정하였다. 채취된 시료는 CODcr, SS 수질 항목별로 채취 즉시 , Standard Method(APHA, 1995) 준하여 모든 수질분석을 수행하였다.
대상 데이터
- 대상지역의 하수배제 방식은 합류식이며. 매설된 하수관거는 총 42km로 대부분이 원형 콘크리트 관으로 구성되어있다. 시료채취 지점은 빗물배수 펌프장과 방류하천 사이에 위치한 우수토실과 하천을 연결하는 배수로이며 , 우수토실은 상부가 철제격자의 하수유입부, 하부의 침사조 및 차집관거 연결관으로 구성되어있다.
- 매설된 하수관거는 총 42km로 대부분이 원형 콘크리트 관으로 구성되어있다. 시료채취 지점은 빗물배수 펌프장과 방류하천 사이에 위치한 우수토실과 하천을 연결하는 배수로이며 , 우수토실은 상부가 철제격자의 하수유입부, 하부의 침사조 및 차집관거 연결관으로 구성되어있다. 시료채취는 강우사상별로 월류 발생 후 약 30 분이내의 초기 세 척 (first Hush) 기 간에 해당되는 시 료로 한정하여 임의채취한 후 분석하였다.
- 조사 대상지역은 서울시 중랑처리구역 소재 단위 배수 분구로서 배수분구 유역의 집수면적은 169.7ha 이며. 이 가운데 75%(개발불능지 포함기준)에 해당되는 지역이 전형적인 주거지역으로 구성되어 있다.
- 레이저 회절 입경 측정기는 일본 Shimadzu사의 모델 SALD-2001이며. 측정 범위는 0.03 ~700㎛이 고, 광원은 semiconductor laser 형식으로 680nm 파장의 빛을 조사하게 된다.
데이터처리
- 오염물질 침강함수를 유도하기 위하여. 측정된 자료에서 독립변수를 침강속도(cm/sec), 종속변수를 침강 누적비율(%)로 하여, 각기 비선형 회귀분석 (nonlinear regression analysis)을 수행하였다. 분석 에이용 된 함수는 Fig.
이론/모형
- 본 연구에서는 시료중 오염물질의 연속적인 입경 분포 특성해석을 위하여 관측기법 중 레이저 회절 측정법을 이용하였다. 레이저 회절 입경 측정기는 일본 Shimadzu사의 모델 SALD-2001이며. 측정 범위는 0.
- 시료부에서 시료중의 고형물이 균일하게 분포된 층을 형성시킨 후 침강부의 액중(보통 청정수)으로고형물이 침강하게 되며, 침강후 침강부 말단으로 모인 고형물의 분율과 침강속도와의 상관관계를 도출하게 된다(Aiguier et al, 1996). 본 연구에서는 시료 중고형 물질에 대한 침강속도를 측정하기 위하여 HSM 측정방법을 적용하였다. 침강실험시의 시료 채취는컬럼 하단부로 부터 30cm 간격의 등간격으로 4곳에 채 수 밸브를 통하여 이루어 졌으며 , 시료채취 시간은 예비 실험을 통하여 0, 5, 10, 30, 60, 120분으로 선정하였다.
- , 1992). 본 연구에서는 시료중 오염물질의 연속적인 입경 분포 특성해석을 위하여 관측기법 중 레이저 회절 측정법을 이용하였다. 레이저 회절 입경 측정기는 일본 Shimadzu사의 모델 SALD-2001이며.
- 침강실험시의 시료 채취는컬럼 하단부로 부터 30cm 간격의 등간격으로 4곳에 채 수 밸브를 통하여 이루어 졌으며 , 시료채취 시간은 예비 실험을 통하여 0, 5, 10, 30, 60, 120분으로 선정하였다. 채취된 시료는 CODcr, SS 수질 항목별로 채취 즉시 , Standard Method(APHA, 1995) 준하여 모든 수질분석을 수행하였다.
성능/효과
- 1. 레이저 회절 측정법으로 측정된 합류식 하수관거 월류수 오염물질의 입경분포 결과(중앙값 기준) 건기하수 및 지표유줄수는합류식 하수관거 월류수는 0.6, 이었으며. 입자의 부피빈도 분석에서는 건기하수와 합류식 하수관거 월류수의 중앙값이 85㎛이었고, 지표유출수는 이보다 작은 50, mn로 나타났다.
- 2. 건기하수, 지표유줄수, 월류수에 대하여 Powerlaw 함수를 이용한 입경분포 특성분석을 수행한 결과, Power-law 함수에 의한 자료의 상관계수 R2 값은 0.991 ~0.994로 자료의 상관성을 잘 표현하고 있는 것으로 나타났으며 , 특성계수 0값은 건기하수가 3.19, 지표 유출수 2.84, 합류식 하수관거 월류수가 2.95로 분석되었다.
- 3. 침강실험에서 CODcr의 경우는 침강속도 0.1 cm/sec를 기준으로 건기하수의 침강제거효율은 10% 인 반면, 합류식 하수관거 월류수는 약 40%, 지표 유출수는 약 20%로 나타났다. SS의 경우에는 합류식 하수관거 월류수가 약 50%, 지표유출수가 20%로 분석 되 었다.
- 4. 침강실험결과와 입경분포 결과의 상관관계 분석을 통하여, 침강시험 초기농도와 침강속도 곡선의 계수 A*, 침강속도 곡선의 b계수와 입경분포 곡선의 특성 계수 8계수와의 비례관계를 도출할 수 있었다. 이러한 결과로부터 입경분포 분석을 통하여 침강속도 곡선을 예측하고 나아가 침전공정의 제거효율도 추산할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 침강속도별 제거비율이 란 특정 침강속도(cm/sec)보다 같거나 큰 비율(%)을 말하며, 침강컬럼 시험에서 침강에 의하여 제거되는 비율을 의미한다. CODcr의 경우 침강속도 O.lcm/sec를 기준으로 각 시료를 보면 건기하수는 10%인 반면, 합류식 하수관거 월류수의 경우 약 40%, 지표 유출 수가 약 20% 정도로 분석되었다. SS는 합류식 하수관거 월류수가 약 50%, 지표유출수가 20%로 분석 되었다.
- 95로 분석되었다. β값이 작을 수록 입경이 큰 입자가 상대적으로 많은 비율을 차지하는 것을 의미하므로, 예상된 바와 같이 합류식 하수관거 월류수와 지표유출수중에 조대입경을 가진 고형물질이 많음을 알 수 었었다.
- 3~O.㎛, 합류식 하수관거 월류수는 0.3~45㎛, 지표유출수 0.3 ~ 313㎛로 합류식 하수관거 월류수와 지표 유출수에서 매우 큰 변동을 보였다. 이는 강우시 지표면의 토사 등이 일시에 씻겨 내려 빗물에 섞이고, 건기시 퇴적된 고형물질이 재부상하여 거대입자들과 혼합됨으로써 입경분포가 다양해진 것으로 추측된다.
- SS의 경우에는 합류식 하수관거 월류수가 약 50%, 지표유출수가 20%로 분석 되 었다. 또한 지 수감소함수가 CODcr와 SS의 침 강곡선을 잘 표현하고 있는 것으로 나타났다.
- 6에 나타내었다. 또한 합류식 하수관거 월류수와 건기하수 및 지표유출수의 침강 양상을 상호 비 교가 용이 하도록 합류식 하수관거 월류수에 대한 전체 침강측정 결과(Fig. 5, 6의 (a))와 합류식 하수관거 월류수 침강결과의 중앙값 곡선 및 건기하수, 지표 유출수 침강측정 결과(Fig.
- 4에 도시하였다. 입경분포 함수의 기울기에 해당하는 β값은 건기하수가 3.19, 지표 유출수에서 2.84, 합류식 하수관거 월류수가 2.95로 분석되었다. β값이 작을 수록 입경이 큰 입자가 상대적으로 많은 비율을 차지하는 것을 의미하므로, 예상된 바와 같이 합류식 하수관거 월류수와 지표유출수중에 조대입경을 가진 고형물질이 많음을 알 수 었었다.
- 입자의 부피빈도 분석에서는 건기하수와 합류식 하수관거 월류수의 중앙값이 85, um이고, 지표유줄수는 이보다 작은 50/im로 나타났다. 한편, 입자의 표면적 빈도 곡선에서는 건기하수가 합류식 하수관거 월류수에서 15.
- 6, 이었으며. 입자의 부피빈도 분석에서는 건기하수와 합류식 하수관거 월류수의 중앙값이 85㎛이었고, 지표유출수는 이보다 작은 50, mn로 나타났다. 입자의 표면적 빈도분석에서는 건기하수가 2.
- 입자의 부피빈도 분석에서는 건기하수와 합류식 하수관거 월류수의 중앙값이 85㎛이었고, 지표유출수는 이보다 작은 50, mn로 나타났다. 입자의 표면적 빈도분석에서는 건기하수가 2.5, um, 합류식 하수관거 월류수에서 15.3, Um, 지표 유출수가 9.0, um로 나타났다.
- 전반적으로 합류식 하수관거 월류수 오염물질의 침강속도가 강우사상별로 매우 상이한 결과를 나타내어 침강속도 제거비율의 범위가 넓었고, 합류식 하수관거 월류수의 오염물질 중앙값 곡선보다 건기 하수 및 지표 유출수 침강속도가 전반적으로 하회하는 양상을 보여 주었다. 이는 합류식 하수관거 월류수의 침강 제거가 건기하수 및 지표 유출수 보다 큰 표면 부하율과 짧은 체류시간에도 제거가 가능한 것을 의미하며, 관거퇴적물의 재부유에 의한 오염물질이 많은 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있다.
- 입자의 부피빈도 분석에서는 건기하수와 합류식 하수관거 월류수의 중앙값이 85, um이고, 지표유줄수는 이보다 작은 50/im로 나타났다. 한편, 입자의 표면적 빈도 곡선에서는 건기하수가 합류식 하수관거 월류수에서 15.3, am, 지표유출수가 9.0㎛로 각각 분석되었다.
후속연구
- 침강실험결과와 입경분포 결과의 상관관계 분석을 통하여, 침강시험 초기농도와 침강속도 곡선의 계수 A*, 침강속도 곡선의 b계수와 입경분포 곡선의 특성 계수 8계수와의 비례관계를 도출할 수 있었다. 이러한 결과로부터 입경분포 분석을 통하여 침강속도 곡선을 예측하고 나아가 침전공정의 제거효율도 추산할 수 있을 것으로 판단되었다.
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