Transcript 김승현 교수-한국형 간접취수 제안(2013.10).

한국형 간접취수 제안
영남대학교
김승현
간접취수의 종류
• 인공함양
• 강변여과
• 강변여과 + 인공함양
인공함양의 전형적 형태
•
•
•
•
수심이 얕은 저류지 + 다수의 양수정
미국서부, 이스라엘 등에서 많이 사용
넓은 함양지 필요
주로 하수처리(3차 처리)에 적용
강변여과
<Ray의 자료에서 인용>
• 하천 옆에 우물을 설치
• 여과하천수와 자연지하수 취수
• 구약시대에 최초로 등장, 산업혁명기 다시 등장
간접취수에서 오염제거 원리
• 물리·화학적 기작에 의해 포획
• 생물학적 기작에 의해 분해
•
슬러지가 발생하지 않고 약품 불필요 : 환경친화적!
다량 오염물 및 미량유해물질 제거
강변여과의 여러 형태(I)
<Ray의 자료에서 인용>
• 수직정 : 유럽과 이집트 등에서 많이 사용
• 집수정 : 미국, 아시아, 유럽 등 세계적으로 점차 널리 사용
강변여과의 여러 형태(II)
미국식 강변여과
vs.
유럽식 강변여과
(Ray교수의 자료에서 인용)
강변여과의 여러 형태(III)
<경남과기대 박현건교수 자료 인용>
• 네덜란드의 인공함양식 강변여과
• 양수정 사용시 염수침투, 수평방향 여과
• 매우 낮은 산출율(0.03㎥/㎡-day)
강변여과의 여러 형태(IV)
<Ray의 자료에서 인용>
<구글에서 캡쳐>
• 드레스덴의 인공함양을 추가한 강변여과
• 일련의 수직정 + 인공함양지 운영
강변여과의 여러 형태(V)
<Jasperse의 자료에서 인용>
• 미국의 소노마 카운티 강변여과
• 하상에 수평집수관 설치(일부 장대집수관 사용)
• 갈수기에는 인공함양지 운영
왜 다양한 형태의 간접취수방식이
적용되는가?
• Site specific technology
-지질조건 : 대수층의 입도, 대수층 두께 등
-하천조건 : 하천폭, 유속, 수질 등
-기후조건 : 연평균 기온, 강수량, 강수분포 등
-지리적 여건 : 해안과의 거리, 영농형태 등
유럽과 미국의 강변여과 비교
• 유럽
• 주로 수직정을 많이 사용(최근에는 집수정도 사용)
• 수변에서 상당한 거리에 우물 설치
• Total treatment로 활용
• 미국
• 집수정을 주로 사용
• 수변에 인접하거나 하상에 집수관 설치
• Pre-treatment로 활용
• 유럽과 미국의 큰 차이
• 투수계수
미국식 강변여과의 오염제거능(I)
<미국 켄터키주 루이빌의 강변여과>
<Wang의 자료에서 인용>
•
•
•
•
하류 약 15마일에 보가 위치(매우 느린 유속)
심한 녹조, 높은 농약 농도, 간헐적 오염사고
수평집수관을 하상에 설치, 깊이는 15m
여과수의 대수층 체류시간은 약 2일
미국식 강변여과의 오염제거능(II)
<하천수와 여과수의 TOC 농도>
<Wang의 자료에서 인용>
• L4에서 제거율은 약 50%
미국식 강변여과의 오염제거능(III)
<여과거리에 따른 TOC 농도>
TOC Concentration (mg/L)
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
10
20
30
40
50
Filtration Depth (feet)
<Wang의 자료에서 인용>
• 대부분의 TOC 제거는 표층부근에서 발생
60
미국식 강변여과의 오염제거능(IV)
<하천수와 여과수의 탁도>
River
Collector Well
Turbidity (NTU)
1000
100
10
1
n=365
0.1
<Wang의 자료에서 인용>
• 연중 매우 깨끗한 여과수
30
10
/2
1
11
/1
1
12
/2
12
/2
3
9
Date (Year 2000)
9/
9/
19
8/
8
29
7/
7/
17
6/
6
27
5/
5/
15
4/
4
25
3/
3/
22
12
2/
1/
1/
1
0.01
미국식 강변여과의 오염제거능(V)
<여과거리에 따른 BDOC 농도변화>
BDOC Concentration (mg/L)
0.6
0.5
Sample Date: Feb. 8, 2000
0.4
0.3
0.2
Detection Limit
0.1
0
River
W1 (2ft)
W2 (5 ft)
L4 (50 ft)
Sampling Locations
<Wang의 자료에서 인용>
• 15m 여과에서 완벽한 제거
L2
L1
미국식 강변여과의 오염제거능(VI)
<여과거리에 따른 DBP 농도변화>
70
Removal Percentagee
60
50
40
30
20
10
0
RBF (2 ft)
RBF (5 ft)
RBF (9 ft)
Filtration Depth
THMFP
HAA6FP
TOXFP
<Wang의 자료에서 인용>
• 종류에 따라 40 ~ 60% 제거
RBF (50 ft)
Date
<Wang의 자료에서 인용>
• 3~4 log 제거
12/22/2000
12/8/2000
11/24/2000
11/10/2000
10/27/2000
10/13/2000
9/29/2000
9/15/2000
9/1/2000
8/18/2000
8/4/2000
7/21/2000
7/7/2000
6/23/2000
6/9/2000
5/26/2000
5/12/2000
4/28/2000
4/14/2000
3/31/2000
3/17/2000
3/3/2000
2/18/2000
2/4/2000
1/21/2000
1/7/2000
Log Removall
미국식 강변여과의 오염제거능(VII)
<대장균 제거율>
6.0
5.0
n = 365
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
우리나라의 강변여과 여건(I)
• 세립질 지층작은 투수계수, 큰 비표면적
적은 산출유량, 큰 오염제거능력
• 얇은 대수층(강정보 구간은 5~10m)
유럽형, 미국형 적용시 매우 적은 산출유량
• 높은 유기물함량유럽식 적용시 철·망간
문제, 독성유기물 제거에는 유리
• 큰 하상계수튼튼한 시설물 필요, 하상청소
우리나라의 강변여과 여건(II)
• 유역면적이 좁다적은 자연지하수, 유럽형은
부적합
• 집약식 영농농약, 비료유입에 대한 대비
필요, 유럽형은 부적합
• 심한 민원보호구역지정, 지하수위저하 등을
최소화해야 함(미국식도 부적합)
이 모든 것을 감안하면서 양질의 여과수를
대용량으로 얻을 수 있는 방안은 없는가?
우리나라에 적합한 대용량 강변여과(I)
<강변여과/장대집수관 + 인공함양>
•
•
•
•
정당 5만톤/일 이상의 용량 가능
주변 지하수위저하 등의 부작용 해소 가능
대수층이 10m 이상 두꺼운 곳에 적합(낙동강 하류)
유지관리 불편
우리나라에 적합한 대용량 강변여과(II)
<하저터널식 강변여과>
모래층
자갈층
기반암
300~700m
터널식과 기존 강변여과방식 비교
산출유량 (Q) = 통수단면적 (A)·대수층의 투수능력 (K)·수력경사(수두차이/대수층 깊이)
기존 강변여과방식
하상의 일부만 여과단면으로
사용
산출 유량 제한
터널식 강변여과
하루 8~18만톤의 여과수 생산
충분한 여과단면적 확보
하저터널식 강변여과의 특징
• 얇은 대수층에도 적용가능 : 기반암(5m)을 여과층에 추가
• 대용량 가능 : 강정보에서 정당 15만톤/일 이상 가능
• 양질의 여과수 확보가능 : 지층특성, 체류시간(여과속도)
조절로 강정보에서 루이빌보다 더 좋은 여과수질 확보가능
• 지하수위저하 등의 부작용 없음
• 상수보호구역 최소화
• 주변에서 유입하는 오염물 차단
• 유지관리 용이 : 집수관별 수압관측 및 선별적 역세척
역세척으로 표면폐색 제거
• 에어써징, 워터써징
<에어써징 광경, 홍제천에 적용, 다주건설>
맺는 말
• 강변여과는 site specific technology
• 유럽형은 유럽에 적합, 미국형은 미국에 적합
• 우리나라에 외국형 강변여과 적용시 문제발생
한국형 강변여과가 필요
• 지자체간 분쟁없이도 강변여과를 통한 양질의
상수원수 취수는 가능합니다!
감사합니다!