Transcript 대구광역시 수도정비 기본계획 두류정수장 기술진단 착수회의

국내 정수장의 운전현황평가 및
개선대책
2003. 11. 13
뉴엔텍㈜ 환경기술연구소
권봉기
정수장 기술진단(수도법 제55조의 2제1항)
• 수도법 시행규칙 제12조(기술진단 등)
•
•
1. 일반기술진단 : 시설용량이 1일 5천톤이하인 수도시설
2. 전문기술진단 : 시설용량이 1일 5천톤을 초과하는 수도시설
• 기술진단 내용
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1. 일반기술진단의 경우에는 다음 각목의 내용
가. 시설 및 운영관리의 현황 조사
나. 공정별·시설별 기능진단 및 기능 저하요인 분석
다. 각 공정 상호간의 기능 검토
라. 진단결과에 따른 개선방안의 제시
2. 전문기술진단의 경우에는 다음 각목의 내용
가. 제1호 가목 내지 다목의 사항
나. 조직 및 경제성 분석을 통한 수도시설의 효율적인 운영관리방안의 제시
다. 장래 수요를 고려한 수량 및 수질관리의 개선계획 제시
라. 구체적인 시설개선계획의 제시(사업우선순위 및 소요사업비산출을 포함
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기술진단 목표
1) 미국의 SWTR(Surface water Treatment Rule)
- Filtered water turbidity : less than 0.5 NTU 95% of time
- The turbidity goal is 0.1 NTU
- Stage 1-DBP Rule : TTHMs : MCL = 80ug/L, HAA5 = 60ug/L
- Disinfection Criteria : Comply with the CT value
2) ESWTR(Enhanced Surface water Treatment Rule)
- Filtered Water turbidity : less than 0.3 NTU 95% of time
- Stage 2 DBP Rule : TTHMs = 40ug/L, HAA5 = 30ug/L
- Enhanced coagulation : TOC removal less than 2.0mg/L, or SUVA < 2
3) 잠정적인 기술진단 목표
- 전 정수장 여과수 탁도 0.5 NTU 이하
- 20,000톤/일 이상 정수장 여과수탁도 95% 이상이 0.3 NTU 이하
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정수장 종합효율개선 프로그램(CCP)
CCP란?
기존 정수처리공정을 체계적으로 분석하여 시설
의 효율을 향상시키고자 하는 프로그램
CPE와 CTA의 두 단계로 구성
종합성능평가 (CPE)
종합기술지원 (CTA)
• 기술 및 행정적인 측면에 • CPE를 바탕으로 시설의
성능을 향상시키기 위한
서 정수장의 문제점을 종
종합적 기술지원 단계
합적으로 분석하는 단계
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종합성능평가 ( CPE ) 수행 흐름도
사전준비
착수회의
현장견학
자료수집
행정
설계
운전
운전평가
유지
운영
주요단위공정평가
현장평가
현장관계자와 토의
제한인자 확인
CTA 적용성 평가
마침회의
CPE 보고서 (현장철수후)
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현황조사(I)
현장에서 기존시설의 설계인자 및 수리적 운전조건 확인
조사항목
조 사 내 용
·보고서 자료조사
- 설계서, 보고서, 계산서(수리, 구조), 도면
조 사 방 법
보고서 입수후 검토
·운전 및 수질자료 조사
- 최근 3년이상의 운전 및 수질자료
- 원·정수의 유량, 수질자료(월, 일별)
자료조사
- 공정수 수질자료(월, 일별)
- 슬러지케익 현황(월, 일별)
정수장운영 자료 입수
- 약품사용현황(월, 일별)
- 전력사용현황(월, 일별)
- 행정사항(인원, 유지관리비용, 조직 등)
- 기타자료
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현황조사 (II)
조사항목
조 사 내 용
·약품혼화공정
- 혼화조형상, 혼화기형식, G값 등
- 응집기형태, 응집지형상, 제어방식, G값 등
·침전공정
-
슬러지제거를 위한 구조, 슬러지수집기 조사 등
수처리
기능조사
침전지구조, 유출트라프의 조사, 정류벽구조,
·여과공정
-
여과재의 상태, 여과상의 상태, 여과의 방식
여과현황, 역세척 방법조사 등
·소독공정
-
정수지형태, 도류벽설치유무, 염소주입기형태,
소독제주입율 등
슬러지처리
기능조사
운영·관리
현황조사
·원수수질에 맞는 슬러지 처리법에 대한 제안
·운영자와의 면담을 통해 문제점을 조사
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조 사 방 법
기술진단 양식에
따라 조사
기술진단 양식에
따라 조사
기술진단 양식에
따라 조사
기술진단 양식에
따라 조사
기술진단 양식에
따라 조사
기술진단 양식에
따라 조사
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종합성능평가 (CPE)
진단항목
진 단 내 용
·취수량 및 생산량 변화분석
진 단 방 법
·통계처리
처리효율분석 ·원수 및 정수 수질의 변화검토
·공정수(침전수, 여과수)의 수질변화검토
·응집제주입율 변화분석
·원수탁도 및 수질변화에 따른 최적응집제
JAR TEST
주입율 검토 (저수온시 및 고탁도시검토)
·Enhanced Coagulation 검토
·Floc 침강속도 검토
·미국 EPA 및 상수도시설기준을 근거로한
종합성능평가
정수장 종합성능평가(CPE)
(CPE)
·응집제주입율 통계처리
·고탁도(7월경) 및 저수온시
(12월경)에 대한 JAR TEST실험
·TOC 제거율 실험
·미국 EPA의 종합효율 개선기법
(CCP) 중 1단계인 종합성능평가
단계(CPE) 적용
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잠재적 성능평가 그래프
시설용량
60,000 m3/d
응집지
첨두유량
65,000 m3/d
3
82,300 m
/d
TYPE 2
127% of Peak
침전지
3
77,000 m
/d
TYPE 2
118% of Peak
급속여과지
3
48,500 m
/d
TYPE 3
77% of Peak
소독공정
(후염소)
3
32,000 m
/d
TYPE 3
49% of Peak
소독공정
3
54,500 m
/d
TYPE 2
84% of Peak
0
(전염소+후염소)
30,000
60,000
90,000
3
유량(m/d)
공정 최적화에 장애가 되는 제한인자를 찾아냄과 동시에 적은 예산
으로 성능향상을 기할 수 있는 부분을 찾아냄
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Enhanced Coagulation
• Enhanced Coagulation is defined as “ the addition of
excess coagulant for improved removal of disinfection byproduct precursors by conventional filtration treatment
• Required percentage removal of TOC Removal
Alkalinity (mg/L)
TOC (mg/L)
-
< 60
60 - 120
> 120
<2
No action
No action
No action
2–4
35 %
25 %
15 %
4–8
45 %
35 %
25 %
>8
50 %
40 %
30 %
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10
Enhanced Coagulation (1차)
( 반송정수장, 2000. 3.23, pH = 9.14 )
3
Turb id ity(p H 조정안
함)
15
2
10
1
5
DOC (mg/l)
Turbidity (NTU)
20
Turb id ity(p H 6.8)
Turb id ity(p H 5.8)
D O C (p H 6.8)
D O C (p H 5.8)
0
0
0
20
40
60
80
LA S d o se (p p m )
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11
Enhanced Coagulation (1차)
( 반송정수장, 2000. 3.23, pH = 9.14 )
40%
p H 6.8
35%
p H 5.8
32%
31%
30%
27%
26%
25%
DOC removal (%)
24%
19%
20%
15%
15%
12%
10%
0%
20
30
40
50
60
70
LA S d o se (p p m )
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12
Enhanced Coagulation (2차)
( 반송정수장, 2000. 5.30, pH = 7.73 )
5
4
15
Turb id ity(p H 6.6)
Turb id ity(p H 6.2)
3
10
2
DOC (mg/l)
Turbidity (NTU)
20
Turb id ity(p H 5.8)
Turb id ity(p H 5.2)
D O C (p H 6.6)
D O C (p H 6.2)
5
1
D O C (p H 5.8)
D O C (p H 5.2)
0
0
0
20
40
60
80
LA S d o se (p p m )
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Enhanced Coagulation (2차)
( 반송정수장, 2000. 5.30, pH = 7.73 )
50%
p H 6.6
p H 6.2
p H 5.8
p H 5.2
40%
TOC removal (%)
33%
30%
28%
30%
29%
35%
33%
32%
32%
30%30%
30%
28%
21%
21%
20%
14%
14%
12%
10%
10%
14%
10%
9%
7%
6%
0%
0%
20
30
40
50
60
70
LA S d o se (p p m )
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종합기술지원 (CTA)
• 종합성능평가 단계에서 개선의 필요성이 있다고 판단
된 부분을 개선하기 위해 현실적으로 수행 가능한 기술
을 지원하는 단계
• 정수처리공정상의 제한인자들을 구체적이고 체계적으
로 분석
• 성공적으로 CTA를 수행하기 위해서는 일반적으로 6개
월에서 1년 정도의 시간을 필요로 함
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기술진단 : 혼화 및 응집공정
진
단
내
용
진 단 방 법
·약품혼화공정
- 착수정 및 혼화지 구조검토
-
(혼화시간, 수리학적 혼화구간 결함판단) -
혼화기 성능평가
SCD 에 의한 혼화능력 평가
- 혼화시간 및 G값에 따른 혼화기 진단
(구조적, 기계적결함 판단)
- 적정 약품 주입시설 및 사용 응집제 평가
- 약품주입지점 평가(응집제, 알칼리제)
·응집공정
- 응집지 단수별 탁도 및 particle
- 응집지 구조 평가
size 측정
(단수 및 수리학적 검토)
- 응집기 적정 응집능력평가
(온도에 따른 적정 혼화속도, 수리학적
- 응집기 회전수 측정
- 추적자 실험
응집능력 평가)
- 응집지 정류벽 구조 등에 대한 검토
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응집효율 평가
사천정수장, 1999. 10
<탁도>
< Floc Size >
(단 위
8.17
:
NTU)
착수정
8.32
0.3 이하
8.39
8.71
혼화지
< 확 장 시설 >
1.70
1.55
4.37
9.04
5.80
5.87
5.95
1.75
3.19
1.44
1.65
1.67
1.48
1.55
1.52
6.14
7.95
7.15
6.20
6.91
2.13
20.6
5.96
6.95
1.81
침전
수로
침전지
9.43
11.8
5.74
13.3
10.6
9.58
10.1
7.79
8.36
7.25
6.37
7.56
9.37
8.50
9.87
7.37
8.95
분배
수로
분배
수로
여과지
응집지
1.17
1.26
<기존시설>
2.6
1.0
1.9
0.9
0.6 1.25
0.9 1.25
0.3
7.57
1.23
1.20
6.55
1.02
1.29
0.3
2.25 1.9
0.6 1.25
2.25 1.5
0.9 1.25
0.3
0.3
2.25 1.5
4.64
7.49
6.79
응집지
9.93
8.90
6.05
10.2
8.53
7.90
5.88
1.72
6.08
<확장시설>
< 기 존 시설 >
1.01
0.9 1.25
2.25 1.5
1.44
0.9
0.3
침전지
침전
수로
침전지
(단위 : mm)
혼화지
1.5
0.3
2.25 1.0
0.9 1.25
3.0 1.25
0.6 1.25
응집지
분배
수로
분배
수로
응집지
침전지
0.32
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응집효율 평가 사천정수장 1999, 10
1
#1
#2
#3
#4
평균
기존시설
1단
2단
22.8
12.2
23.5
12.2
23.7
11.6
21.3
14.8
22.6
15.3
25.6
17.5
21.7
13.1
26.0
12.2
23.4
13.6
응집
지
#5
#6
#7
#8
평균
확장시설
1단
2단
15.8
6.3
8.0
3.5
17.7
6.2
14.8
7.0
15.8
8.9
14.1
7.1
20.3
3.8
11.5
6.6
14.7
6.2
각 침강속도 이하의 입자 누적비율
응집
지
0.9
P A C dose : 12 ppm
0.8
원수 탁도 : 4.6 N TU
0.7
0.6
0.5
원수(기존)
0.4
원수(확장)
0.3
혼화수(기존)
혼화수(확장)
0.2
응집지 말단(기존#4)
0.1
응집지 말단(확장#8)
0
0.1
1
10
100
침강속도 (cm /m in)
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혼화 방식의 개선
• 기계식 급속 혼화
• 수리적 낙차 혼화
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펌프확산식 순간혼화장치
<
응집제와 보충수가 함께 혼합된 시스템 >
< 응집제와 보충수가 분리되어 혼화되는 시스템 >
응집제
원수내 탁질 및
금속수산화물
보충수
응집제
충돌판
보충수
보충수
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20
펌프 디퓨전 혼화장치의 구성
DPT
M VVVF
LCP
P
FM
STRAINER MIX PUMP
PAC
Inlet Valve
Deflector Plate
PAC Pipe
FLOW
STS 316 Pipe
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Nozzle
21
시제품 ( 1,200 mm )
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22
Pilot Plant
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23
혼화특성평가(Color Test)
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24
SCD에 의한 혼화효율평가
10
착수정 웨어 인접부
8
6
SCD output
4
2
착수정 웨어후 혼화부
0
(PACS 14ppm)
-2
응집지
유입수로
-4
응집지 1
단
-6
원수
-8
-10
0
10
5 min
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
20
30
40
Measuring time
25
혼화방식별 혼화효율 특성
35
7
수리낙차
30
backmixing
6
pump diffusion
2단 혼화
5
Turbidity (NTU)
SCD output
25
4
3
교반강도 G (1/s)
680
490
320
PACS 13.5ppm
20
15
10
5
2
0
0
1
2
3
4
5
6
0
2
4
6
8
10
12
PACS dose (ppm)
14
Measuring time (min)
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
26
16
기술진단 : 침전공정
진 단 내 용
진 단 방 법
·침전공정
- 침전지내 구조물에 의한 효율저하검토
(정류벽, 트라프, 유입, 유출부 구조)
- 침전지슬러지 제거를 위한 구조
(바닥경사, 핏트, 퇴적심도)
- 침전지 슬러지 수집기평가
- 레이놀드수와 Froude 수를 측정하여
물의 흐름특성 파악
- 침전지 구조 검토
- 추적자 실험
(형식의 적정성, 운전빈도, 운전속도,
노후도)
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27
침전지 추적자 조사
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
28
0.0
0
0.0
0.5
1.0
1.5
1.0
600
Tracer Concentration
Influent Flowrate
0.5
300
0.0
0
2.0
0.0
0.5
1.0
t/T
3.0
1500
2.5
1.5
C / Co
1200
1.0
Tracer Concentration
Influent Flowrate
900
600
0.5
300
0.0
0
1.0
1.5
t/T
2.0
900
Tracer Concentration
Influent Flowrate
600
0.5
300
0.0
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
t/T
1800
Influent Flowrate (m3/hr)
d
0.5
2.0
1.0
t/T
2.0
0.0
1.5
c
1.5
Influent Flowrate (m3/hr)
300
900
1200
e
2000
2.0
1500
Tracer Concentration
1.5
Influent Flowrate
1000
1.0
500
0.5
0.0
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
t/T
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
29
Influent Flowrate (m3/hr)
0.5
600
b
1.5
2.0
C / Co
Tracer Concentration
Influent Flowrate
1200
C / Co
C / Co
1.0
900
C / Co
a
1.5
2.0
Influent Flowrate (m3/hr)
1200
Influent Flowrate (m3/hr)
2.0
침전지 흐름 특성
• 흐름 특성 조사
• 실험결과의 해석
Temperature (Celsius)
<right 1m>
-2.00
-4.00
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
-2.00
<right 8.4m> -4.00
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
<left 1m>
-2.00
-4.00
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
Turbidity (NTU)
<right 1m>
-2.00
-4.00
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
<right 8.4m> -2.00
-4.00
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
<left 1m>
-2.00
-4.00
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
30
가압부상공정(DAF) 평가
Compressor & Saturator
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
DAF Column
31
원수탁도에 따른 DAF 처리효율
DAF 처리수 탁도 (NTU)
120
100
원수탁도 37 N TU
80
원수탁도 68 N TU
원수탁도 105 N TU
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
LA S 주입률 (p p m )
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32
예비침전지를 거치는 경우의 DAF 처리효율
1000
Jar test 후 20분 침강
D A F 단독처리
예비침전+D A F (1차응집후 30분 경과)
예비침전+D A F (1차응집후 90분 경과)
탁도 (NTU)
100
10
1
0
10
20
30
40
50
60
70
LA S 주입률 (ppm )
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
33
DAF 에 의한 조류제거 특성
Synedra
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
34
DAF 에 의한 조류제거 특성
100000
7
10000
6.8
1000
6.6
100
6.4
S yned ra(침강)
총 조류수(침강)
탁도(D A F )
pH
탁도 (NTU), 조류수 (cells/ml)
탁도(침강)
S yned ra(D A F )
10
6.2
총 조류수 (D A F )
1
6
0.1
pH
5.8
0
20
40
60
80
100
120
LA S 주입률 (p p m )
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
35
기술진단 : 여과공정
진단내용
진단방법
·여과공정
- 여과지 주상시료채취
- 여재의 상태진단
·여재의 종류, 입경분포, 유효경, 비중
·깊이별 입도분석
- 역세척 공정조사
- 여과상 상태진단
·mud ball 형성여부
- 역세 전·후 여재의 누적입도곡선 작성
·여상깊이별 여재의 균등분포여부
- 역세척후 역세시간에 따른 탁도변화조사
(적정 역세시간 판단)
- 여과방식진단
·여과지 운전방법 및 여과지의 구조
- 여재별 적정 역세척율 조사
·유량조절방식 및 이의 결합여부
- 역세척후 여과지속시간별 탁도변화조사
- 여층 Contour Map 작성
- 여과현황진단
·여과지 유입수와 유출수의 탁도
·여과속도 및 지속시간
·여과지에 부속된 탁도계, 수위계 등
측정기기의 현황과 작동상태
- 역세척진단
·역세척의 방식
·표면세척기의 종류, 수량 및 수압
·역세척시간 및 강도의 조합
·역세척 유량의 조정여부
·역세척시기의 결정방법
·하부집수장치의 형태
·여과사의 유실여부
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
36
역세척 효율 평가
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
37
0
700
(a)
600
표면에서의 여층깊이 (cm)
400
300
200
150
200
250
20
30
40
역세척 전
50
역세척 후
100
60
0
0
1
2
3
70
4
역세척 지속시간(m in)
탁도 (N T U )
0
500
100
200
300
400
0
450
(b)
400
10
표면에서의 여층깊이 (cm)
350
역세척수 탁도 (NTU)
100
10
500
역세척수 탁도 (NTU)
50
0
300
250
200
150
20
30
40
역세척 전
100
50
역세척 후
50
0
60
0
2
4
6
8
역세척 지속시간(m in)
10
38
(C)
0
탁도 (N TU )
400
600
800
1000
0
1600
역세척 밸브 개도상태
1400
On
O ff
On
O ff
On
O ff
1000
800
600
표면에서의 여층깊이 (cm)
10
1200
탁도(NTU)
200
20
30
40
역세척 전
400
50
역세척 후
200
0
60
0
100
200
300
400
시간(초)
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
39
Filtered Water Turbidity of Filter Run
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
40
B ackw ash
200
a.
4
Turbidity
180
Filtration R ate
100
c.
Turbidity
100
Filtration R ate
160
0.4
Turbidity
90
Filtration R ate
80
3
100
80
B ackw ash
2
60
40
Turbidity (NTU)
0.2
Filtration Rate (m/d)
120
70
80
Turbidity (NTU)
140
Filtration Rate (m/d)
0.3
Turbidity (NTU)
120
b.
B ackw ash
0.3
60
50
0.2
40
30
Filtration Rate (m/d)
0.4
0.5
60
1
0.1
0.1
40
20
20
10
20
13:30
8:30
250
B ackw ash
Turbidity
Filtration R ate
120
Filtration R ate
200
e.
0.3
60
0.2
Turbidity (NTU)
90
Filtration Rate (m/d)
.
3
150
2
100
1
50
30
0.1
9:00
12:00
15:00
18:00
8:01
5:31
3:01
0:31
9:30
7:00
4:30
2:00
22:01
6:00
19:32
3:00
17:02
0:00
14:32
21:00
12:02
18:00
23:30
0
15:00
0
21:00
0
Logging Tim e (hr:m in)
Logging Tim e (hr:m in)
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
41
Filtration Rate (m/d)
d.
0.4
0
12:00
11:00
6:00
3:30
1:00
22:30
20:00
17:30
15:00
4
150
B ackw ash
12:30
7:30
10:00
5:00
2:30
0:00
21:30
13:28
Logging Tim e (hr:m in)
Turbidity
.
0
Logging Tim e (hr:m in)
0.6
Turbidity (NTU)
12:00
9:00
10:30
7:30
6:00
4:30
3:00
1:30
0:00
22:30
21:00
19:30
18:00
16:30
15:00
12:00
7:30
10:00
5:00
2:30
0:00
21:30
19:00
16:30
14:00
9:00
11:30
6:30
4:00
1:30
Logging Tim e (hr:m in)
0.5
0
0
13:30
0
0
23:00
0
기술진단 : 소독 및 슬러지처리공정
진단내용
진단방법
·소독공정
- CCP에서의 소독공정 진단계획에 따라
- 설계현황평가
CT값에 의해 평가
- 소독능 평가
·SWTR Guidance Manual, 1989에 의해 평가
- 추적자 실험
·슬러지 처리 공정
- 슬러지 처리시설 현황조사
- 물질수지도 작성 (표준 및 설계 탁도시)
- 배출량 저감방안 검토
-
침전슬러지와 역세배출수의 저감을
위한 방안을 목표로 진단계획 수립
(시설미비점 및 운전방법 재검토)
- 농축 및 탈수방식 재검토
- 탈수케익의 최종처분방안 검토
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42
CT Value
• Giardia lamblia 3log (99.9%) 제거
• Virus 4log(99.99%) 불활성화
• 침전여과공정에서 제거되어야 하는 Log 제
거율
여과방식
Giardia 제거율
Virus 제거율
표준 급속여과
2.5
2.0
직접여과
2.0
1.0
완속여과
2.0
2.0
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
43
결
론
• 정수장 기술진단의 활성화가 필요
- 형식적인 진단이 아닌 전문가에 의한 전문기
술진단이 필요
- 민간전문기업의 참여 기회 확대로 기업의 기술
개발기회 제공
• 정수처리에 대한 기술개발 및 투자 활성
화 필요
뉴엔텍(주) 환경기술연구소
44