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문제 정의
- 이러한 사업들이 효율적이고 지속적으로 추진되기 위해서는 보다 체계적이고 과학적인 체계구축과 관리가 절대적으로 필요하다. 본 연구에서는 최근에 분류식 하수관거 정비 사업을 완료한 G 시 GA지역을 대상으로 생활계 오염물질 배출경로별 유량 및 건기시.우기시 하수관거의 침입수/유입수(I/I)를 조사 분석하고 이를 토대로 현 하수관거 시스템의 현황을 진단평가하는데 유용한 정보를 제공하고자 수행되었다.
- 본 연구에서는 최근에 분류식 하수관거 정비 사업을 완료한 G 시 GA지역을 대상으로 생활계 오염물질 배출경로별 유량 및 건기시.우기시 하수관거의 침입수/유입수(I/I)를 조사 분석하고 이를 토대로 현 하수관거 시스템의 현황을 진단평가하는데 유용한 정보를 제공하고자 수행되었다.
제안 방법
- 2에 나타내었다. 각 지점의 수질평가 항목은 BOD, CODcr, SS, TN TP 였으며 생물학적인 영양소 처리능력을 평가하기 위하여 BOD/TN 비와 BOD/TP 비를 각각 구하였다. 수질 평가 결과 GA-1 지점의 건기시 BOD, TN, TP 의 농도는 평균 76.
- 강우침입수(RII)와 강우유입수 (SWI)는 하수관거의 과부하 측면에서 매우 큰 비중을 차지하는 설계의 유량으로서 그 유입원에 따라 구분되고 있다. 강우시 유량 및 기저유량 측정방법은 기저유량을 파악하기 위하여 건기시 관거내 유량을 지속적으로 모니터링하여 강우 시 흐르는 유량 중 기저유량의 양을 정확히 측정할 수 있도록 하였으며 강우시에도 신뢰성 있는 유량 측정 방법을 이용하여 하수량의 변화를 정확히 측정할 수 있도록 하였다. 동시유량분리측정(Flow Isolation)은 소유역이나 지 관에서의 강우침입수(RII)를 산정할 때 주로 이용하는 방법으로 강우 전후의 적절한 시기에 연속되는 맨홀에 대하여 동시적으로 유량을 측정하여 그 차이를 분석한다.
- 특성 및 I/I 량을 분석하였다. 건기 시 수질 분석을 위한 시료는 하수의 시간별 특성을 반영하기 위하여 2시간 간격으로 1일 12회 채취하였다. 또한 강우 시에는 강우 개시 직전부터 시작하여 강우 초반부에는 5분 간격으로 조밀하게 채취하고, 중반부와 후반부로 갈수록 시료 채취 간격을 30 분~60분 간격으로 채수간격을 조절 하였다.
- 건기 시에 수질 조사는 3회에 걸쳐 시행 되었으며 2007 년 10월 20일~21일, 2007년 11월 05일~06일, 2007년 11월 08일~09일 사이에 2시간 간격으로 24시간동안 실시되었다. 3회의 수질 분석 결과를 평균하여 Table 4와 Fig.
- 건기 시 수질 분석을 위한 시료는 하수의 시간별 특성을 반영하기 위하여 2시간 간격으로 1일 12회 채취하였다. 또한 강우 시에는 강우 개시 직전부터 시작하여 강우 초반부에는 5분 간격으로 조밀하게 채취하고, 중반부와 후반부로 갈수록 시료 채취 간격을 30 분~60분 간격으로 채수간격을 조절 하였다. Table 3에서 구체적인 수질 조사 항목과 채수빈도를 나타내었다.
- Table 3에서 구체적인 수질 조사 항목과 채수빈도를 나타내었다. 본 연구 기간 동안에는 GA-1, GA-2, GA-3 지점을 대상으로 건기시 3회, 강우시 1회 조사를 실시하였고, GA-4 지점은 유량 조사만을 실시하였다. 본 연구의 표본지점의 하수가 G 시의 SS하수처리장으로 유입되며, 표본지점 이외의 지점에서도 유입되는 하수가 있어 GA-4 지점을 추가하여 표본지점에서 하수처리장으로 들어가는 유량을 조사함으로써 총 유입량을 확인하였다.
- 본 연구에서는 분류식 하수관거 정비 사업을 완료한 낙동강 유역에 소재하고 있는 G 시 GA 지역을 대상으로 생활계오염물질 배출지점별 유량 및 오염부하량을 조사 분석하였고 사업시행 이후의 침입수, 유입수를 평가하기 위하여 물 소비량 평가법, 일평균 최저유량 수질평가법, 일 최저유량평가법, 야간활동 유량법을 이용하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 본 연구 기간 동안에는 GA-1, GA-2, GA-3 지점을 대상으로 건기시 3회, 강우시 1회 조사를 실시하였고, GA-4 지점은 유량 조사만을 실시하였다. 본 연구의 표본지점의 하수가 G 시의 SS하수처리장으로 유입되며, 표본지점 이외의 지점에서도 유입되는 하수가 있어 GA-4 지점을 추가하여 표본지점에서 하수처리장으로 들어가는 유량을 조사함으로써 총 유입량을 확인하였다. GA 처리 분구지점에 대하여 2007년 7월 1일~11월 15일까지 수질조사를 실시하였으며 유량조사는 2007년 8월 1일~8월 31일 사이에 이루어졌다.
- 수질 조사는 현장 조사 기간 동안 유량을 측정하고 BOD5 를 포함한 5개 항목에 대하여 시료를 채취하여 수질오염 공정시험법(환경부, 2006)과 Standard method(APHA, 1995)에 의해 수질을 평가하였으며 동일한 지점에서 하수의 특성 및 I/I 량을 분석하였다. 건기 시 수질 분석을 위한 시료는 하수의 시간별 특성을 반영하기 위하여 2시간 간격으로 1일 12회 채취하였다.
- 조사에 사용된 유량계는 I/I 조사를 위해 국내외적으로 많이 이용되고 있는 자동측정 및 데이터저장이 가능한 전자식 (FLO-TOTE)유량계를 사용하였으며 Table 2에서 지점별로 사용된 유량계와 측정 빈도를 요약하였다.
- 하수 관거 내 건기 시와 강우시의 유량에 따른 오염물질의 농도 변화를 확인하기 위해서 유량가중평균농도 (EMC: Event Mean Concentration)를 계산하였다 (Vladimir et al., 1995, 이 등, 2009 ). 유량가중평균농도는 Eq.
- 하수관거의 I/I 분석을 위해 유량조사는 자동측정 유량계를 사용하였으며 유량 측정간격은 5분으로 설정하였다. 조사에 사용된 유량계는 I/I 조사를 위해 국내외적으로 많이 이용되고 있는 자동측정 및 데이터저장이 가능한 전자식 (FLO-TOTE)유량계를 사용하였으며 Table 2에서 지점별로 사용된 유량계와 측정 빈도를 요약하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 표본지점의 하수가 G 시의 SS하수처리장으로 유입되며, 표본지점 이외의 지점에서도 유입되는 하수가 있어 GA-4 지점을 추가하여 표본지점에서 하수처리장으로 들어가는 유량을 조사함으로써 총 유입량을 확인하였다. GA 처리 분구지점에 대하여 2007년 7월 1일~11월 15일까지 수질조사를 실시하였으며 유량조사는 2007년 8월 1일~8월 31일 사이에 이루어졌다.
- 본 연구에서는 낙동강수계의 본류로 직접 방류되는 G 시의 S하수처리장의 처리구 역을 조사대상지점으로 하였으며 S처리장의 처리구역은 100 % 분류식 처리구역으로 2007 년 완공된 SS처리 분구와 최근 하수관거 정비가 완료된 GA 처리 분구로 구분되어 있다. 최근 들어 합류식에서 분류식으로 전면 개편된 본 지역의 특성상 상.
- 1은 G 시 GA 지역 분류식 하수관거에서 조사지점으로 선정된 지점의 위치를 상세히 보여주고 있다. 본 표본지점으로 GA-1, GA-2, GA-3 지점을 선정하였으며 추가로 표본지점에서 하수처리장으로 유입되는 유입량을 모니터링 하기위해 GA-4 지점을 추가로 선정하였다. G 시 SS하수처리장의 경우 SS하수관거 분구와 GA 하수관거 분구에서 수집된 하수를 처리하고 있는 관계로 본 표본지점으로 선정된 3개 지점(GA-1, 2, 3)의 전체 하수 발생량에 대한 정확성을 높이기 위해 GA-4지점의 유량 조사가 실시되었다.
- 7 m3/d 로 나타났다. 처리 구역내 상수 사용량에 대한 기초 자료는 G 시에서 작성한 법정 인구와 G 시 하수도 민간 투자 사업 (2004)의 급수량 원단위를 바탕으로 하였으며, 오수 발생량 추정을 위해 하수관거 정비공사 설계검토 보고서 (2004)에 제시된 급수 원단위를 사용하였으며 동지역은 238l pcd(liter per capita per day) 로 나타났다.
데이터처리
- 2) 조사 구역내 건기시 I/I 분석은 많은 차이를 보인 물 소비량 평가법을 제외한 일평균 최저유량 수질 평가법, 일 최저유량 평가법, 야간활동 유량법을 적용하여 평균값을 취하였다. 평균 I/I 산정결과 조사 지점별로 3.
성능/효과
- 1) 각 표본지점의 BOD/TN 농도비는 건기시 3.95-4.62 로서 기존 문헌에서 제시한 생물학적인 영양소 처리가 가능한 범위인 5.1 보다 낮은 값으로 이를 해결하기 위한 고도처리가 본 처리구역의 하수처리장에 필요하며, 강우시 GA-2, GA-3 지역의 BOD/TN 농도비가 5.1보다 높게 나타나 생물학적처리가 가능한 것으로 나타났다.
- 4) 기존의 문헌을 이용하여 본 연구의 표본지점과 같은 분류식 하수관거의 I/I발생비율과 비슷한 인구수를 가진 지역의 I/I 발생량을 비교한 결과 본 연구의 표본지점이 현저히 낮게 나타나 관거정비에 의한 개선 효과가 나타나고 있음을 보여주었다.
- 3에 나타내었다. GA-2, 3 지점의 BOD 와 SS의 평균값은 각각 86.2 mg/L~ 101.2 mg/L 와 88.7 mg/L~ 98.7 mg/L 로서 조사 결과는 건기와 유사한 수준으로 조사되었으며, 하수관거의 수질은 강우에 의하여 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 하지만, GA-1 지점의 BOD 와 SS의 평균값은 각각 41.
- 나타냈다. 각 산정 방법에 의해 구한 I/I 발생량을 비교하면 물소비량 평가법은 GA-1과 GA-3 지점에서 (-) 값을 나타내어 침입수 보다는 누수량이 크게 나왔고 타 방법에 비해 I/I 발생량이 많은 차이를 보여 산정결과에 있어 신뢰성이 떨어진다고 볼 수 있다. GA-3지점의 경우 상가 및 주거지역으로서 유동인구가 많지만 물소 비량 평가 방법은 이를 고려하지 않아 타 방법과 많은 차이를 보이는 것으로 볼 수 있다.
- 각 지점의 강우시 평가된 수질의 중간값에 의한 BOD/TN 비는 2.42(GA-1), 6.16(GA—2), 5.75(GA—3)로 나타났으며 BOD/TP 비는 10.90(GA-1), 11.69(GA-2), 21.98(GA-3)로 나타났다. 건기시 BOD/TN 비가 5.
- 이러한 EMC는 표본지역으로부터발생되는 오염물질의 부하량 산정에 이용되며, 오염물질 부하량은 수질 오염총량관리제의 시행을 위하여 매우 긴요한 기초자료로 활용될 수 있다. 각 표본지점의 EMC와 오염 부하량은 Fig. 4에 나타냈으며 이를 분석한 결과 건기시와 강우 시 EMC의 농도는 비슷한 값을 나타냈으나 오염부하량은 강우 시에 건기시보다 많이 감소한 것으로 나타났다.
- 98(GA-3)로 나타났다. 건기시 BOD/TN 비가 5.1 미만으로 나타난 것에 비해 강우시 GA-1지점을 제외한 나머지두 지점에서 5.1이상의 BOD/TN 비가 나타나 생물학적인 영양소 처리가 가능한 것으로 판단된다. 이는 강우시 수질분석에서 나타난 바와 같이 각 수질항목의 농도가 건기시에비해 감소한 것으로 보아 강우의 유입으로 희석되었음을 알 수 있다.
- 3) 건기시 관거 길이 . 관경 당 침입률을 산정한 결과 0.006 m3 /d/mm-km~0.629 m3 /d/mm-km 범위로 나타났으며 GA-3지점에서 침입율이 GA-1, GA-2 지점에 비해 상당히 높은 것으로 나타나 이에 대한 원인규명과 제어방안이 필요할 것으로 보인다.
- 5 에서는 기존의 문헌 및 논문에서 나타난 분류식 하수관거의 건기시 평균유량대비 I/I 발생비율(a)과 본 연구와 비슷한 인구수를 가진 지역의 인당 I/I발생량(b)을 비교하여 나타내었다. 본 연구의 표본지점인 GA-1, GA-2, GA-3 지점의 분류식 하수관거의 건기시 평균유량대비 I/I 발생비율은 2.0 % ~ 4.8 %로 나타났고, 기존 논문에 의해 발표된 타 지역의 경우 3.7 %~ 44.0 %의 범위로 나타났다. 또한 비슷한 인구수를 가진 타 지역의 인당 I/I 발생량이 0.
- 본 조사에서는 조사 기간 동안 10월 25일에 발생한 강우 사상에 대한 강우시 침입수/유입수(I/I)를 산정하였으며, 산정 결과를 Table 9에 나타냈다. 본 조사 기간 동안 G 시 GA 처리 구역에 조사 기간 동안 발생한 강우 사상은 누적강우량이 24.0 mm이었으며, 최대 강우강도는 9.0 mm/hr이었다. 우기시 I/I 발생비율은 GA-3 지점에서 0.
- 최저 유량 수질 평가기법, 일최저 유량평가기법과 야간 활동 유량 이용법에 의한 결과는 각 지점별로 유사한 양상을 보여주고 있으므로 이 값들을 평균하여 평균 I/I 발생량을 산출하여 Table 7에 나타냈다. 산정 결과 평균 I/I 값은 조사 지점별로 3.5~7.7 m3/d로서 침입 수/유입수 비율은 2.0~4.8 %를 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 다양한 기준에 따른 I/I 발생량을 Table 8에 나타냈으며 유량 대비 침입율 [=침입 수량(m3/d)/평균관경(mm)x(관거연장(km)] 이 0.
- 16 (GA-3)로 나타났다. 세 지점 모두 BOD/TN 비는 5.1 미만으로 나타나 기존에 제시된 생물학적 영양소 처리능력이 가능한 범위에 미치지 못하는 것으로 나타나 하수처리장내 고도처리시설 계획시 유기물 부족에 대비한 질소, 인 처리 공정이 고안되어야 할 것으로 판단된다.
- 각 지점의 수질평가 항목은 BOD, CODcr, SS, TN TP 였으며 생물학적인 영양소 처리능력을 평가하기 위하여 BOD/TN 비와 BOD/TP 비를 각각 구하였다. 수질 평가 결과 GA-1 지점의 건기시 BOD, TN, TP 의 농도는 평균 76.9 mg/L, 19.9 mg/L, 6.1 mg/L 로 나타났으며 GA-2, 3 지점은 GA-1 지점에 비해 높은 수질 농도를 나타냈다. 이는 GA-2, 3지점 주변에 음식점들이 밀집되어있으며 특히 새벽에 각 항목의 농도가 높게 나타나는 것으로 보아 야간 활동인구의 영향이 많은 것으로 파악된다.
- 조사지역 하수관거의 평균 관경은 250 mm 이며, 인구 밀도는 65.4 인/ha에서 423.3 인/ha사이로 일반적인 농촌 지역의 인구 분포를 나타냈으며 이 지역의 1인당 관거 보급율과 유역면적당 보급률은 각각 0.02 m/인~2.97 m/인 및 8.2 m/ha~243.0 m/ha로 나타났다. G 시 GA 하수처리 지역의 조사 지점 현황을 Table 1에서 요약하여 나타내었다.
- 평균 I/I 산정결과 조사 지점별로 3.5 m3 /d~7.7 m3 /d 로서 침입수/유입수 비율은 2.0 %~4.8 %로 나타났으며 GA-1 지역에서 높은 것으로 나타났다.
후속연구
- 각각 의미한다. 이러한 EMC는 표본지역으로부터발생되는 오염물질의 부하량 산정에 이용되며, 오염물질 부하량은 수질 오염총량관리제의 시행을 위하여 매우 긴요한 기초자료로 활용될 수 있다. 각 표본지점의 EMC와 오염 부하량은 Fig.
- 6 m 당 한 곳이 불량이며, 전체 하수량의 31 %가 외부 침입수인 것으로 보고하였다. 이에 따라 지자체별 하수관망도 작성과 함께 그동안 땜질식으로 추진했던 하수관거 사업을 단계적으로 축소하고 하수관거정비사업의 발주체계를 연 단위 분할발주 방식에서 장기계속계약 방식으로 개편해 대형사업 위주로 추진해 나갈 계획이다. 또한, 공공수역의 수질보전을 위해 하수종말처리시설을 꾸준하게 확충하고 기존 처리시설을 고도처리시설로 개선할 계획을 가지고 있다(환경관리공단, 2007).
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