초록

국산 DAF 펌프형 부상공정이 적용된 정수시스템을 실용화하기 위하여 정수시스템 운영에 필요한 각 단위공정을 응집-응결-부상으로 조합하여, 이 들의 통합과정에서 발생되는 문제점을 제거하고 실제 정수시스템의 운용에 있어서 필요로 하는 개별 운전요소를 최적화하였고, 최적화된 운전조건을 유지하기 위한 자동화 설비를 갖춤으로써 모니터링, 이상진단, 품질 관리 시스템이 도입된 통합관리 시스템을 개발하여 정수시스템이 요구하는 고도 관리기술이 집약된 첨단 정수시스템을 개발하여 상용화하였다.

Abstract ▼

1) Design and manufacturing of water purification device using DAF pump in small and medium scale
Already developed small scaled purification device in package type (20m3/hr) is scaled-up to medium and small scaled DAF pumped purification device (150m3/hr). This process includes pre-treatment pha

1) Design and manufacturing of water purification device using DAF pump in small and medium scale
Already developed small scaled purification device in package type (20m3/hr) is scaled-up to medium and small scaled DAF pumped purification device (150m3/hr). This process includes pre-treatment phase with coagulation and mixing of raw water, flotation phase using developed pump, post-treatment phase with consideration of filtration, treatment, etc. Especially, to evaluate the performance of micropore generator and scum remover, module is designed.
2) Performance comparison of DAF pump
At Songjeon purification plant, which is operated by the existing DAF system at Heongseong-gun Gangwon-do, the performance comparison of water treatment between the newly developed DAF pump and DAF system with pressurized tank is made.
3) Installation and verification experiment of purification device with small and medium scaled DAF pump
The verification experiment is conducted through the installation of purification device using small and medium scaled DAF pump at Deoksan purification plant in Busan city.
4) Performance evaluation of DAF pump and optimization of relevant technology
For the safe operation in purification device with small and medium scaled DAF pump, durability on continuous operation of DAF pump, design technology of nozzle and piping, efficiency measurement device for pore generation will be implemented.
5) Improvement of DAF pumped water purification system and its performance enhancement
6) Automatic input system for coagulating agent
Chemical input system for coagulating agent, etc acts the important role that decides the overall efficiency of flotation process. Especially, for pre-treatment process, mixing/coagulation in flotation process, selection of appropriate amount and addition is necessary for economical operation. For the parameter that affects kinds and amount of chemicals, temperature, acidity, flow rate, concentration of inflow particle, hydraulic load affects greatly. With the control model of various factors, this will be reflected into the system.
7) Automatic control of DAF pump
Major difficulties in DAF system installed and operated is the fewer actual operating parameter than intial setting. In other words, countermeasures for the change in raw water is absolutely dependent on pre-treatment. the power ratio of DAF pump or compressor (for pressurized chamber type) for generating micropore in pressurized water is important one because it acts major role in flotation operation. However, in actual operation, the parameter cannot be changed at all. Flotation process by DAF pump can adjust the start/stop of pump and flow rate, and it is expected to show wider operating range than pressurized chamber. However, until now, operation of DAF is fixed, but DAF pump flow rate, effluent pressure, air intake will be monitored and controlled to meet the quality change in raw water.
8) Level control at effluent of treated water
Operation of flotation chamber is limited treatment for set flow rate in most case. For purification process, treatment capacity can be changed by not only the water quality fluctuation but also season. In this study, the flotation device is designed to process limited amount. If inflow amount or treatment condition is changed, the operation level of flotation chamber can be differed.. The level of flotation chamber can greatly affect the operation of upper skimmer and percentage of water content. For the greater percentage of water content in scum, the cost of post-processing will be increased. Especially, for lower level, skimmer cannot be reached. to scum, and scum removal is happened to be insufficient. Therefore, flotation process in DAF pump type should. be controlled in level by proper countermeasure.
9) Process monitoring and abnormality detection
Using multivariate statistical analysis. which is widely used for modeling, abnormality detection, purification system with DAF pump will be monitored in real-time, and highly adaptable monitoring system is developed for the fluctuation of water quality.
10) Integrated management system that enables remote management
Finally, with the goal of automation, the integrated management system with the foundation of database, real time monitoring, abnormality detection, control system, etc will be developed, and it can be managed remotely.
11) Enlargement of applicability on DAF pump
DAF pump can dissolve other gas including air in pump inflow water. Using this feature of DAF pump, dissolution and mixing of chemical required for purification process can be replaced to DAF pump. Especially for ozone, if it is rapidly dissolved and contacted with treating water, it can give both effect of advanced oxidation process and flotation one at time same time. With this reason, the applicability of DAF pump can be enlarged, and the spread will be greatly increased.
12) Evaluation and auditing on the operation of automatic purification system using DAF pump.
In the operation of integrated management system, such as developed realtime monitoring, abnormality detection, automatic control, the complementary measures will be taken. Through long time operation, the efficiency of water treatment by season will be verified, and its operating strategy will be developed and evaluated. In addition, the post treatment (filtration - disinfection) will be introduced for complete purification system, and the economic feasibility and effectiveness with conventional one will be compared.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• Summary...13
• Contents...23
• 목차...27
• 표차례...34
• 그림차례...36
• 제1장 연구개발과제의 개요...42
• 제1절 연구 배경 및 필요성...42
• 1. 국내 중.소규모 정수처리 시스템 현황과 문제점...42
• 가. 고도정수처리 공정의 개발 현황...43
• 나. 고도 정수처리 기술 현황...47
• 다. 고도정수처리의 주요 공정...48
• 제2절 연구 목적...50
• 제3절 연구개발 내용 및 범위...52
• 1. 1차년도 : 정수시스템의 설계 및 운영최적화...52
• 가. DAF 펌프형 부상공정과 전처리시설의 설계/제작 및 시운전...52
• 나. 정수시스템 운영최적화를 위한 기초자료 수집...52
• 다. 전처리 공정의 운영최적화...52
• 라. DAF 펌프의 안정화 및 운영최적화...53
• 마. DAF 펌프형 부상공정의 운영최적화...53
• 바. DAF 펌프형 정수시스템의 자동제어기법 개발 및 자동화 기반 구축...53
• 사. DAF 펌프형 정수시스템의 운영진단...53
• 2. 2차년도 : 정수시스템의 자동화 및 통합관리시스템 개발...54
• 가. DAF 펌프형 정수시스템의 개선 및 기능 향상...54
• 나. 응집제 등 약품 자동 투입 시스템...54
• 다. DAF 펌프 자동 제어...55
• 라. 처리수 유출부의 레벨제어...55
• 마. 공정 모니터링 및 이상감지...56
• 바. 원격 관리가 가능한 통합관리 시스템...56
• 사. DAF 펌프의 적용성 확대...56
• 아. DAF 펌프형 정수시스템의 실규모 실험...56
• 자. DAF 펌프형 자동 정수시스템의 운영에 대한 평가 및 진단...56
• 제2장 국내외 기술개발 현황 및 기술적이론...58
• 제1절 국내외 기술개발현황...58
• 제2절 용존공기부상법 (Dissolved air flotation)의 기술적 이론...60
• 1. 용존공기부상법 (Dissolved air flotation)...60
• 가. 용존공기 부상법의 개요...60
• 나. 용존공기 부상의 이론...64
• 다. 부상조의 형태...70
• 2. DAF의 효율에 영향을 미치는 인자들...71
• 가. 혼화...71
• 나. 응집...72
• 다. 부상에 필요한 공기의 양...73
• 라. 공기분출 장치...74
• 마. 부유물의 분리...74
• 3. DA F 펌프를 이용한 정수처리공정...76
• 가. DA F 펌프를 이용한 중소규모 정수처리 공정...76
• 나. DA F 펌프를 이용한 정수처리 단위공정...77
• 제3장 연구수행 내용 및 결과...80
• 제1절 설계 및 운전...80
• 1. DAF 펌프형 부상 시스템의 설계...80
• 가. 설계조건...80
• 나. 혼화조(M ixing tank)/응집조(Coagulation tank) 선정...80
• 다. 약품펌프의 선정...82
• 라. 부상조 선정...82
• 마. 각조의 크기...84
• 바. 교반기 설계...85
• 2. DAF 펌프형 부상공정의 운전 및 수처리 특성...88
• 가. 현장시험...88
• 나. 운영최적화를 위한 기초자료...95
• 다. DAF 펌프의 안정화 및 운영최적화...113
• 라. 부상조 float 제거부의 최적화...125
• 마. DAF 펌프형 정수시스템의 실규모 실험...128
• 3. DAF 펌프형 정수시스템의 운영진단 및 보완...137
• 가. DAF 펌프형 정수시스템의 운영진단...137
• 나. DAF 펌프형 정수시스템의 운영자동화...140
• 제2절 DAF 운영 자동화시스템...154
• 1. 응집제 자동 투입 시스템...154
• 가. 시스템 개요...156
• 나. SCD와 CAS-T...158
• 2. DAF 펌프의 성능개선을 위한 자동제어...198
• 가. DAF 펌프제어의 개요...198
• 나. 공기 유입량에 따른 기포 품질 특성...199
• 다. DAF 펌프의 운전압력에 따른 기포 품질 특성...203
• 라. 최적 성능을 위한 유입 공기량제어 및 운전압력 제어...206
• 3. 레벨제어...207
• 가. 레벨제어의 개요...207
• 나. 수력학적 부하변동에 따른 부상시스템의 운전 특성...208
• 다. 효율적 스컴 제거를 위한 레벨제어 방식...210
• 라. 연속 레벨 변동방식을 통한 스컴 제거...213
• 4. 공정 모니터링 및 이상 진단 시스템...215
• 가. 이상 진단 시스템...215
• 나. 실시간 모니터링 및 이상 진단 방법...216
• 다. 이상 진단 방법...223
• 라. 이상 진단 시스템...226
• 5. 원격관리를 위한 통합운전관리 시스템...228
• 가. 원격관리...228
• 나. 통합 관리시스템의 개요...230
• 다. 시스템의 구조 및 특징...234
• 제3절 운전최적화...237
• 1. 성능향상을 위한 개선...237
• 가. 혼화/응집공정의 구조개선...237
• 나. 스키머(슬러지수집기) 운전방식 개선...245
• 다. 가압수 배관구조의 영향 및 개선...250
• 2. DA F 펌프의 적용성 확대...258
• 가. 연구개발 내용 및 범위...258
• 나. 연구방법...259
• 다. DA F 펌프의 공기/오존 기포 발생...266
• 라. DAF 펌프의 공기/오존 용해 특성...271
• 마. 오존 부상 효율 연구...272
• 3. 후처리를 통한 성능 향상...290
• 가. 입상 활성탄 흡착설비...290
• 나. 막여과 시설...302
• 다. 후처리를 통한 성능향상 실험...309
• 4. DAF 펌프 적용 정수시스템의 연속운전...313
• 가. 2차년도 1차 연속운전(2006년 6월 1일 ～ 6월 29일)...313
• 나. 2차년도 2차 연속운전(2006년 7월 1일 ～ 7월 31일)...315
• 다. 2차년도 3차 연속운전(2006년 8월 2일 ～ 8월 31일)...318
• 라. 2차년도 4차 연속운전(2006년 9월 2일 ～ 9월 29일)...320
• 마. 2차년도 5차 연속운전(2006년 10월 10일 ～ 10월 31일)...322
• 바. 2차년도 6차 연속운전(2006년 11월 8일 ～ 11월 30일)...324
• 사. 2차년도 7차 연속운전(2006년 12월 1일 ～ 12월 31일)...326
• 5. DAP 펌프형 정수시스템의 운전에 대한 경제성 평가...328
• 가. 설계 및 제작비용의 산출...328
• 나. 약품주입량 산정...329
• 다. 부분별 전기사용량 산정...330
• 라. 운전원단위 산출...332
• 마. 운전 경제성평가...334
• 제4절 연구 개발 목표 및 결과...336
• 1. 1차년도 연구개발목표 및 결과...336
• 가. 연구내용 및 범위...336
• 나. 1차년도 연구결과...341
• 2. 2차년도 연구 개발 목표 및 결과...345
• 가. 연구내용 및 범위...345
• 나. 2차년도 연구결과...348
• 제4장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...351
• 제1절 연도별 평가항목 및 개발목표의 달성도...351
• 1. 최종목표 및 연차별 주요사업내용 및 목표...351
• 가. 최종목표...351
• 나. 연차별 주요사업내용 및 목표...354
• 2. 1차년도 평가항목 및 개발목표의 달성도...355
• 가. 1차년도 평가방법 및 평가항목...355
• 나. 목표달성도...358
• 3. 2차년도 평가항목 및 개발목표의 달성도...360
• 가. 2차년도 평가방법 및 평가항목...360
• 나. 목표달성도...362
• 제2절 대외기여도...365
• 1. 환경 기술적 기여도...365
• 2. 사회 경제적 기여도...365
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...367
• 제1절 향후 적용방안...367
• 1. 노후 부상시설의 대체...367
• 2. 기존 정수 공정의 효율향상...367
• 3. 간이상수도 시설 개선 및 보급...367
• 4. 슬러지 농축화...367
• 제6장 참고문헌...368
• APPENDIX...372
• Appendix A . 부상조 설계계산서...373
• Appendix B. 부상조(10000톤/일) 제작도면...377
• Appendix C. 부상조 설계기준(상수도 시설기준)...378
• Appendix D. 최종처리수 공인기관 시험성적서...388
• Appendix E. 이상진단 시스템 및 통합관리시스템 매뉴얼...389