초록 ▼

하수관거는 하수발생원으로부터 하수종말처리장까지 하수를 운송하는 역할을 한다. 하수관거에 대한 모델은 미국 EPA에서 개발된 SWMM모형을 비롯하여 주로 수리 수문학적 모델에 BOD정도의 수질 자료를 얻을 수 있는 모델이 개발되어 있다. 그러나 하수관거를 따라 이동하는 동안 하수 내 입자성 고형물의 침전, 하수나 관거벽에 서식하는 미생물에 의한 오염물질이 분해되는 이른바 반응기적인 역할도 수행한다(Hvitved-Jacobsen, 2002). 하수관거내의 하수의 성상변화는 첫째로, 하수 내에 존재하는 입자성 고형물이 관거 내에서 침전,

하수관거는 하수발생원으로부터 하수종말처리장까지 하수를 운송하는 역할을 한다. 하수관거에 대한 모델은 미국 EPA에서 개발된 SWMM모형을 비롯하여 주로 수리 수문학적 모델에 BOD정도의 수질 자료를 얻을 수 있는 모델이 개발되어 있다. 그러나 하수관거를 따라 이동하는 동안 하수 내 입자성 고형물의 침전, 하수나 관거벽에 서식하는 미생물에 의한 오염물질이 분해되는 이른바 반응기적인 역할도 수행한다(Hvitved-Jacobsen, 2002). 하수관거내의 하수의 성상변화는 첫째로, 하수 내에 존재하는 입자성 고형물이 관거 내에서 침전, 재부유하면서 하수 성상이 변하는 물리적 반응과 두 번째로, 하수나 하수관 벽에 서식하는 미생물이 하수를 먹이로 사용하면서 제거되어 변하는 생물학적 반응에 기인한다. 하수관거의 반응기적인 역할은 하수처리장으로 들어오는 하수의 유입수질을 결정하므로 하수처리장의 처리효율 면에서 직, 간접적으로 영향을 미친다. 지금까지의 연구는 유기물의 변화에만 국한되어 실험에 의한 현상의 해석에 집중되어 있었다.
본 연구에서는 오수관거 내에서의 오염물질의 변화 특성을 연구하는데 있어서 활성슬러지 모델과 혐기성모델을 적용하여 오염물 변화 현상 중 유기물 및 영양염류, 그리고 황화합물의 변화를 이해하고 모의 예측할 수 있는 프로그램을 개발하고자 하였다.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서초록 ...3
• Contents ...7
• List of table ...10
• List of figures ...11
• 목차 ...14
• 표목차 ...17
• 그림목차 ...18
• 제1장 서론 ...21
• 1.1 연구개발의 중요성 및 필요성 ...21
• 1.2 연구개발의 국내외 현황 ...22
• 1.3 연구개발대상 기술의 차별성 ...22
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ...23
• 2.1 연구의 최종목표 ...23
• 2.2 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ...24
• 2.3 연도별 추진체계 ...25
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ...27
• 3.1 연구개발 결과 및 토의 ...27
• 3.1.1 하수관거 모델 구축 ...27
• 3.1.1.1 유입수 분율 ...28
• 3.1.1.2 적용된 매트릭스 ...29
• 3.1.1.3 하수관거 모델 모의 결과 ...32
• 3.1.2 활성슬러지 및 혐기성소화 연결함수 ...35
• 3.1.2.1 활성슬러지 모델 개요 ...35
• 3.1.2.2 소화조 모델 개요 ...37
• 3.1.2.3 활성슬러지와 혐기성소화 모델 연결함수 및 하수처리장 적용 ...43
• 3.1.3 물리화학적 처리공정의 통계적 모델 구축 ...49
• 3.1.3.1 연구방법 ...49
• 3.1.3.2 연구결과 ...49
• 3.1.3.2.1 인공신경망의 결과 ...49
• 3.1.3.2.2 반응표면회귀의 결과 ...51
• 3.1.3.2.3 인공신경망과 반응표면회귀의 비교결과 ...55
• 3.1.4 하수관거 및 하수처리장의 민감도분석 프로그램 구축 ...56
• 3.1.4.1 연구방법 ...56
• 3.1.4.2 N-하수처리장의 통합모델의 민감도 분석결과 ...59
• 3.1.5 하수관거 및 하수처리장의 매개변수 추정 프로그램 구축 ...63
• 3.1.5.1 유전자 알고리즘에 의한 매개변수 추정 ...63
• 3.1.5.1.1 N-하수처리장의 통합모델의 매개변수 추정결과 ...63
• 3.1.5.1.2 N-하수처리장 매개변수 추정치를 사용한 모의 결과 ...65
• 3.1.5.1.3 N-하수처리장 매개변수 추정치를 사용한 모의 검정 결과 ...67
• 3.1.5.2 표면반응법에 의한 매개변수 추정 ...70
• 3.1.6 하수관거 및 하수처리장의 연결함수 ...76
• 3.1.6.1 하수관거 모델 상태 변수 ...76
• 3.1.6.2 하수처리장 모델 상태 변수 ...77
• 3.1.6.3 관거 모델과 하수처리장 모델 연결 ...78
• 3.1.7 하수처리장 자동제어 프로그램 구축 ...80
• 3.1.7.1 DO 값을 이용한 공정제어 ...81
• 3.1.7.2 pH 값을 이용한 공정제어 ...81
• 3.1.7.3 ORP 값을 이용한 공정제어 ...81
• 3.1.8 하수도 시스템 통합 프로그램 구축 ...83
• 3.1.8.1 프로그램 구축을 위한 하수관거 모델 ...83
• 3.1.8.2 프로그램 구축을 위한 하수처리장 모델(ASM1) ...88
• 3.1.8.3 용해성 미생물산물 식을 포함한 활성슬러지 모델 ...93
• 3.1.8.4 계산방법 ...94
• 3.1.8.4.1 계산 프로그램 ...94
• 3.1.8.4.2 허용오차 프로그램 ...102
• 3.1.8.4.3 계산에 필요한 모델 ...104
• (1) Physical_model ...104
• (2) Chemical_model ...116
• (3) Biological_model ...131
• 3.1.8.5 계산절차 ...145
• 3.1.9 하수도 통합모델 시뮬레이터 개발 ...146
• 3.1.9.1 사용환경 ...146
• 3.1.9.2 프로그램 설치 및 시작화면 구성 ...146
• 3.1.9.3 프로그램 결과 비교 ...147
• 3.2 연구개발 결과 요약 ...158
• 3.3 연도별 연구개발목표의 달성도 ...159
• 3.4 연도별 연구성과(논문.특허 등) ...160
• 3.5 관련분야의 기술발전 기여도 ...161
• 3.6 연구개발 결과의 활용계획 ...161
• 제4장 참고문헌 ...162
• 부록1 성과품 매뉴얼 ...164
• 부록2 공개세미나 자료 ...190
• 부록3 소스 코드 ...201