상수도

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contents_img 상수도란

 

   o 상수도란 음용, 공업용, 소방용 따위에 쓰는 물을 관을 통하여 보내 주는 설비의 총칭이며, 일반적으로 수도라고 하나 하수도 공업용 수도와 구별할 때는 상수도라고 한다

   o 상수도 목적은 일상생활에서 필요한 물을 위생적으로 안전할 뿐만아니라 이화학적(물리, 화학적)으로 안전한 물을 공급하는 것입니다.

   o 상수도의 공급체계는 취수-도수-정수-송수-급수로 이뤄져 있으며, 취수원에서 원수를 취수하여 도수관거로 정수장까지 보내고 정수장에서 물을 처리하여 배수지역으로 송배수관 및 급수관을 통하여 가정에 공급 된다.

 

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(상수도 계통도)  

 contents_img  정수처리 방법

   o 정수처리는 수돗물을 만드는 일련의 과정으로 원수 수질과 원하는 수돗물 수질간의 차이를 줄이기 위한 일련의 처리 공정을 말한다. 처리방법에는 물리적, 화학적, 생물학적인 처리방법이 있으며 대부분의 공정은 물리화학적인 복합공정이다.

   o 정수처리의 목적은 안전한 수돗물을 확보하기 위한 것으로 수질목표에 따라 수질 기준 준수하기 위한 것으로 탁도 제거가 매우 중요하다.

 

※ 탁도를 제거해야 하는 이유?

  o 탁도는 수중에 존재하는 입자로서 크기 1nm~1mm정도의 입자성물질로 수중에서 각종 미생물의 서식처 제공하여 소독제의 살균능력을 저하시키는 작용을 한다. 이에 따라 탁도가 높을 수록 수질의 안전성이 심각히 떨어질 수 있다.

 

  1) 주요 처리 방법

     ① 물리적 처리 : 침전, 여과, 공기부상법, 막여과 등

     ② 화학적 처리 : 응집, 염소소독, 오존산화, 폭기

     ③ 생물학적 처리 : 활성탄흡착

  2) 주요 처리 공정

    (1) 간이 처리

       o 수질이 매우 양호하여 염소소독만으로 급수가 가능한 경우로 대장균군 50(100㎖, MPN) 이하,  일반세균 500(1㎖) 이하 및 기타 항목이 정수 수질기준에 상시 적합한 경우에 한한다.

    (2) 완속여과(Slow Sand Filtration)

       o 수질상태가 일반적으로 양호하여 소량의 탁질 및 미량 유기물질 제거만 하면 식수로 이용이 가능한경우로 대장균군 1,000(100㎖, MPN) 이하, BOD 2mg/L이하로 최고탁도가 10NTU를 넘지 않는 수준의 원수에 한한다.

       ① 특징

         o 여과속도는 4~5m/day

         o 세균 제거율이 98 ~ 99.5%로 높다.

         o 약품을 사용하지 않아 유지관리비가 저렴하다.

         o  자동화하기 어려운 결점이 있다.

         o 부지가 넓고 시공비 많이 든다.(1∼4ℓ/min/㎡)

 

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 (완속여과지 및 여과사 시료채취기)

 

       ② 여과사 삭취 

           o 완속여과지는 일전기간 여과가 지속되면, 표면에 머드볼, 조류 등이 과다번식 상태로 여과기능 저하가 발생하면 → 표층부 1cm 정도를 끍어냄(삭취) 및 경우에 따라 여과사 보충 후 사용

 

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(완속여과지 여과사 삭취)

 

    (3) 급속여과 (Rapid Sand Filtration)

       o 수질상태 수질상태가 일반적으로 양호하여 원수수질이 간이처리 또는 완속여과방식으로 처리할 수 없는 경우로 현탁물질을 약품처리하여 침전지에서 제거후 급속여과 처리하는 방법이다.

       ① 특징

         o 여과속도는 120~150m/day 정도로 완속여과에 비해 매우 빠르다.

         o 설치면적이 작고, 건설비 적게 든다.

         o 자동제어 가능하고, 인력이 적게 필요하다.

         o 약품비 및 동력비가 많이 든다.

         o 탁도가 다소 높은 원수 처에 적합하다.

         o 세균 처리에는 부적합하다.

         o 주기적인 역세척이 필요하다.

 

contents_img(완속 및 급속여과기)

 

contents_img 정수처리 공정 구성

   o 일반적인 정수처리 공정은 하천수나 호소수를 원수로 하여 원수중에 포함되어 있는 콜로이드 입자를 제거하는데 주 목적이 있다.

   o 상수도는 착수정 → 약품투입실 → 혼화지 → 응집지 → 침전지 → 여과지 → 염소투입 → 정수지 → 송급수 및 배수 공정으로 구성된다.

 

   혼화응집처리 공정

     o 응집제는 장시간 정치하여도 침강이 어려운 1 ㎛~1 ㎚크기의 콜로이드 입자 제거위해 사용하며, 응집제를 주입하여 콜로이드 입자를 큰 플록으로 만든 후 침전이나 여과로 분리한다.

       ① 응집 대상물질 : 콜로이드 성의 무기물질, 바이러스 등

       ② 응집반응 지배 인자 : 수온, pH, 알칼리도, 교반조건 및 공전물질 영향 등

       ③ 응집제 선택시 고려사항 : 응집 소요시간, 침강성, 플록 강도, 여과에 대한 영향, 수질에 대한 보편성, 장기저장에 대한 약품의 안정성 및 경제성 등

       ④ 응집제의 분류 : 무기응집제와 유기응집제
 

(무기응집제의 종류와 특성) 

항 목

제 품

화 학 식

적정pH

특 성

알루미늄염

황산알루미늄

알루미늄산나트륨

폴리염화알루니뮴

Al2(SO4)3ㆍ18H2O

NaAlO2

Aln(OH)mCl3n-m

6~8

취급이 용이하므로정수처리에

사용

철염

황산제1철

염화제2철

황산제2철

FeSO4ㆍ7H2O

FeCl3ㆍ6H2O

Fe2(SO4)3ㆍnH2O

5~11

넓은 pH범위에 적용이 가능하므로 해수의 담수화전처리에 사용

 

     ① 혼화공정

       o 혼화는 응집제를 단시간 내에 골고루 확산시키는 공정으로 Alum등 금속염 응집제 사용시 가수분해 반응시간 1초이내로 신속, 균등한 응집제 확산이 필요하다.

 

(수리적 및 기계적 교반방식) 

수리적 교반 방식

(Hydraulic mixing)

기계적 교반 방식

(Mechanical mixing)

 1. 낙차(Weir) 에너지

 2. 도수(跳水, Hydraulic jump) 에너지

 3. 에너지 분산(Energy dissipation)

 4. 정적교반기(In-line Static mixer)

 5. 오리피스교반기(In-line Orifice)

 

 

 1. 완전 혼화조(Completely mixed

    chamber - Back mixing)

 2. 펌프주입분산(Pump injection diffusion)

 3. 노즐분사 혼화기(Shrouded radial

     turbine mixer)

 4. 인라인 기계식 혼화기(In-line Blender)

 5. 워터챔프(Water Champ)

 

     ② 응집공정

       o 응집공정은 플럭형성 공정으로 미세플럭을 적당한 강도의 교반에 의해 응집입자 상호간의 반복적인 충돌을 유도하여 큰 결집체로 만들어 침전이 용이하게 만드는 과정으로 20~40분 정도로 소요된다.

 

※ 응집기의 형태

  o 수평패들형 : 수중 구조부가 많아 관리가 어렵고 보수시에는 조전체를 정지하여야함 구동부를 위한 갤러리가 필요 

  o 수직패들형 : 구동부가 상부에 있어 수평 패들형보다 유지관리가 용이하나, 수중베어링이 있어 유지보수시 폰드를 비워야 함

  o 수직하이드로포일형 : 바닥 지지 베어링을 두지 않아 지를 비우지 않고도 보수할 수 있어 유지관리가 용이함

 

contents_img (혼화 응집공정)

 

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