다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 정수과-3410 결재일자 2017.6.28. 공개여부 대시민공개 방침번호 시 민 주무관 정수과장 구의아리수정수센터소장 경규선 서한호 06/28 이달영 협조 주무관 박근희 주무관 권학선 효율적인 고도정수처리를 위한 과산화수소 운영방법 실험 결과 보고 2017. 6. 구의아리수정수센터 효율적인 고도정수처리 운영을 위한 과산화수소 운영방법 실험결과 보고 고도산화공정의 효율적인 운영을 위해 수온별 과산화수소의 주입위치에 따른 수질효과 및 약품량을 분석한 실험결과를 보고드림. Ⅰ 현황 및 필요성 󰏚 투입 목적 ○ AOP용 과산화수소 : 오존과 함께 투입하여 산화효과를 극대화함. - 오존과 반응하여 산화력이 강한 OH라디칼 생성을 증가시켜 산화효과를 증가시킴. ○ Quenching용 과산화수소 : 잔류오존을 제거하여 오존냄새를 억제시킴. - 오존접촉조 후단에 투입하여 퀜칭조내에서 일정 체류시간동안 잔류오존을 제거함. <공정흐름도> 󰏚 설비 제원 AOP용 과산화수소 Quenching용 과산화수소 비고 저장탱크 10 m3 × 1기 10 m3 × 1기 공동사용가능 정량튜브펌프 0.45 L/min × 3대(1대 예비) 0.45 L/min × 2대 3.3 L/min × 2대 희석수펌프 65mH×22kw×3대(1대 예비) 25mH×22kw×3대(1대 예비) 󰏚 자체 운영기준 AOP용 과산화수소 Quenching용 과산화수소 평상시 필요에 따라 투입 활성탄 실내 오존냄새를 고려하여 4단 잔류오존농도에 따라 투입여부 결정 맛·냄새물질 유입시 (10ng/L이상) 투입 원칙 ※ 근거 : 고도산화공정 운영기준 설정 연구결과 보고(정수과-5535,2015.11.13.) 󰏚 서울시 정수센터별 운영현황(‘17년) ○ 과산화수소의 세부 운영기준 정립 결여 및 일관된 운영 미흡 - 암사의 경우 퀜칭효과 저하로 활성탄 오존냄새 발생 문제로 AOP투입 - 광암은 운영기준 정립을 위해 AOP, 퀜칭 현장 운영실험중에 있으며, 뚝도는 업체에서 장기 시운전 중. 구 분 광암 구의 암사 뚝도 설비도입 시기(년월) ‘17.4 ‘15.4 ‘15.2 ‘15.9 운영기준 맛냄새유발시 마련예정 AOP AOP AOP 평상시 마련예정 AOP/퀜칭 AOP/퀜칭 AOP 활성탄유입 잔류오존0.02이하 활성탄 누출오존가스 감안 활성탄유입 잔류오존0.03이하 운영현황 (평상시) 저수온시 AOP/퀜칭 AOP/퀜칭 AOP 시운전중 고수온시 AOP/퀜칭(실험중) 미투입 미투입 시운전중 ※ 영등포 및 강북 아리수정수센터 과산화수소 주입시설 미설치 󰏚 실험 필요성 ○ 저수온시기 실험데이타 부재로 자체 운영기준 보완 필요 ○ 산화제거효율 증대 및 잔류오존 제거 효과 동시 충족을 위한 AOP 운영 검토 필요. ○ 수질효과 및 경제성(약품량) 분석을 통한 수온별 과산화수소 최적 투입방법 결정 필요 Ⅱ 추 진 사 항 󰏚 기 간 : 2017.1. ~ 2017.6.(맛냄새물질 유입 및 실험진행으로 AOP 지속운영) ※ 수온에 따라 간헐적으로 운영방법(AOP,AOP+Quenching, Quenching)별 실공정 실험 실시 󰏚 참여자 담 당 자 역할 총괄 정수과장 서한호 운영 및 실험추진 총괄 관리 분야별 사무실 박근희, 강지선 산소 및 과산화수소 약품 및 설비 관리 수질연구실 경규선, 권학선 실험총괄 및 실증실험·분석 중앙제어실 강윤우 오존 및 과산화수소 제어 운영 󰏚 추진방법 ○ 운전방법 : 수온별 AOP, AOP+Quenching, Quenching 운영비교 ○ 수질분석 : 맛·냄새유발물질 제거효율 분석(2-MIB, Geosmin) ○ 약품량분석 : 4단(퀜칭조 유출) 잔류오존농도 0.01 mg/L이하의 과산화수소 투입률 비교 ○ 영향성분석 : 잔류오존농도 변화에 미치는 영향인자별 분석 󰏚 수질조건 단위 : mg/L(pH제외) 수온 (℃) 실험일 원수(착수정수) 고도산화공정 유입수 전기 전도도 알칼리도 PH TOC PH TOC 잔류 염소 2.5　 2.15~2.16 234 46 7.6 1.78 7.3 1.15 0.23 7 3.17 252 44 7.6 2.15 7.3 1.35 0.20 9 3.28 231 41 7.5 2.23 7.2 1.36 0 15 4.24 251 50 7.5 2.13 7.2 1.38 0.20 ※ 중염소 투입조건 : 수온 2.5℃, 7℃ (수온 9℃이후 미투입) Ⅲ 실 험 결 과 󰏚 수온 2.5℃시 운영방법별 비교(2017.2.15. ~ 2.16) ○ 맛·냄새 유발물질 제거율 분석(오존주입률 0.5mg/L) - 과산화수소 운영방법별 제거율 차이 작음. 구 분 2-MIB(ng/L) Geosmin(ng/L) 2-MIB 제거율(%) Geosmin 제거율(%) 전 후 전 후 AOP 11.34 4.28 4.58 1.44 62.3 68.6 AOP+Quenching 10.68 4.05 4.33 1.49 62.1 65.6 Quenching 10.11 4.31 4.51 1.61 57.4 64.3 ○ 과산화수소 주입률 분석 - 총과수주입률 : AOP < AOP+Quenching < Quenching - Quenching방법 대비 AOP방법이 과산화수소 주입량 50~53% 절감 구분 오존 주입률 (mg/L) 총과수 주입률 (mg/L) AOP과수 주입률 (mg/L) 퀜칭과수주입률 (mg/L) 잔류오존농도(mg/L) 과수투입전(3단) 과수투입후(4단) AOP 0.30 0.38 0.38 - 0.010 0.008 AOP+Quenching 0.30 0.66 0.15 0.51 0.017 0.007 Quenching 0.30 0.81 - 0.81 0.024 0.008 AOP 0.50 0.55 0.55 - 0.011 0.007 AOP+Quenching 0.50 0.95 0.25 0.70 0.027 0.008 Quenching 0.50 1.10 - 1.10 0.045 0.010 <과산화수소 주입방법별 주입률 비교(수온 2.5℃> 󰏚 수온 7℃시 운영방법별 비교(2017.3.17.) ○ 맛·냄새 유발물질 제거율 분석(오존주입률 0.3mg/L) - 낮은 농도에서 제거율 분석에 오차가 발생할 수 있으나, AOP가 타운영방법에 비해 동등이상의 제거율을 나타내고 있음. 구 분 2-MIB(ng/L) Geosmin(ng/L) 2-MIB 제거율(%) Geosmin 제거율(%) 전 후 전 후 AOP 5.95 3.30 5.78 2.52 44.5 56.4 AOP+Quenching 7.03 4.35 6.90 3.51 38.1 49.1 Quenching 6.37 4.23 6.01 3.73 33.6 37.9 ○ 과산화수소 주입률 분석 - Quenching방법 대비 AOP방법이 과산화수소 주입량 54% 절감 구분 오존 주입률 (mg/L) 총과수 주입률 (mg/L) AOP과수 주입률 (mg/L) 퀜칭과수주입률 (mg/L) 잔류오존농도(mg/L) 과수투입전(3단) 과수투입후(4단) AOP 0.30 0.36 0.36 - 0.011 0.005 AOP+Quenching 0.30 0.45 0.15 0.30 0.021 0.009 Quenching 0.30 0.78 - 0.78 0.034 0.009 󰏚 수온 9℃시 운영방법별 비교(2017.3.28.) ○ 맛·냄새 유발물질 제거율 분석(오존주입률 0.3mg/L) - 낮은 농도에서 제거율 유사 구 분 2-MIB(ng/L) Geosmin(ng/L) 2-MIB 제거율(%) Geosmin 제거율(%) 전 후 전 후 AOP 6.37 4.23 6.01 3.73 33.6 37.9 Quenching 6.50 4.35 6.13 3.51 33.1 42.7 ○ 과산화수소 주입률 분석 - 중염소 미투입 조건에서 오존소모율이 증가하여 과수주입률이 AOP와 Quenching 모두 감소함.(수온영향성 파악 불가) 구분 오존 주입률 (mg/L) 총과수 주입률 (mg/L) AOP과수 주입률 (mg/L) 퀜칭과수주입률 (mg/L) 잔류오존농도(mg/L) 과수투입전(3단) 과수투입후(4단) AOP 0.30 0.12 0.12 - 0.015 0.006 Quenching 0.30 0.39 - 0.39 0.025 0.009 󰏚 수온 15℃시 운영방법별 비교(2017.4.24.) ○ 맛·냄새 유발물질 제거율 분석(오존주입률 0.3mg/L) - AOP(1:1), AOP(1:0.4), Quenching 순으로 맛·냄새 유발물질 제거율이 우수함. 구 분 2-MIB(ng/L) Geosmin(ng/L) 2-MIB 제거율(%) Geosmin 제거율(%) 전 후 전 후 AOP(1:0.4) 4.07 2.39 8.34 4.37 41.3 47.6 AOP(1:1) 4.79 2.10 10.13 3.55 56.2 65.0 Quenching 4.89 3.31 10.38 5.98 32.3 42.4 ○ 과산화수소 주입률 분석 - Quenching방법 대비 AOP방법이 과산화수소 주입량 55.5%이상 절감 구분 오존 주입률 (mg/L) 총과수 주입률 (mg/L) AOP과수 주입률 (mg/L) 퀜칭과수주입률 (mg/L) 잔류오존농도(mg/L) 과수투입전(3단) 과수투입후(4단) AOP(1:0.4) 0.30 0.12 0.12 - 0.028 0.006 AOP(1:1) 0.30 0.30 0.30 - 0.000 0.000 Quenching 0.30 0.27 - 0.27 0.071 0.010 󰏚 수온별 AOP용 과산화수소 주입률 비교(2017.2.~2017.6.) ○ 잔류오존제거조 유출부 0.01 mg/L 유지 조건하에서 수온 10℃이하인 1월~3월의 경우 오존주입률과 과산화수소주입률이 유사하게 소모됨. ○ 수온 20℃ 전·후에서는 오존주입률 0.3 mg/L 시 과산화수소 주입 중지 가능. <수온에 따른 월별 AOP용 과산화수소 주입률 비교> 󰏚 잔류오존농도 변화 영향성 분석 ○ 오존접촉조 체류시간이 짧을수록(유입유량 많을수록) 잔류오존농도 증가 - 오존접촉시간이 짧을수록 잔류오존제거를 위한 과산화수소 주입량 많이 소요. <유입유량과 잔류오존농도의 관계> ○ 중염소 미투입에 따른 오존소모율 증가로 잔류오존농도 감소 - 중염소에 의한 산화처리 중단시 오존에서 추가 산화 필요 <중염소 투입률에 따른 잔류오존농도의 변화> ○ 공정 유입수 pH와 잔류오존농도 관계 - 이산화탄소 투입 중단에 따른 유입수 pH증가시 잔류오존농도 저하(오존소모율 증가) <이산화탄소 투입여부에 따른 잔류오존농도 변화> ○ 잔류오존제거조 유출부 잔류오존농도와 활성탄지 대기오존농도 관계 - 잔류오존농도 0.02mg/L에서 활성탄지 누출오존감지 - 오존냄새 제어를 위해 최종 유출부 잔류오존농도 0.02mg/L이하 유지 필요 <활성탄 유입 잔류오존농도와 활성탄 대기 누출오존농도의 관계(수온 3℃ 및 수온 18℃)> Ⅲ 결 론 󰏚 오존 상시 운영시 수온이 낮은 시기의 잔류오존 제거 목적으로 과산화수소를 투입할 경우, AOP용 과산화수소를 운영하는 것이 바람직함. (단, 정수처리공정상 소독 불활성화비 1이상이 충족될 수 없어 오존소독능이 필요한 경우는 예외) ○ 맛·냄새물질 분석결과 AOP 운영방법이 타 운영방법 대비 동등하거나, 다소 우수함. ○ 잔류오존제거를 위해 접촉조 후단의 Quenching용 과산화수소를 투입하는 경우 상대적으로 접촉시간이 짧고 저수온시 반응성 저하로 인하여 과량 투입되는 문제점이 있음. ○ 약품량 분석결과 접촉시간이 상대적으로 긴 AOP 운영방법이 Quenching보다 약 50%이상 절감 가능함. 󰏚 저수온시기 AOP 단독운영을 통해 과산화수소 약품량 절감 ☞ 과산화수소 46,548kg 절감(절감액 : 21,282천원) - Quenching용 과산화수소 사용 예측량 = AOP용 과산화수소 사용량 × 2 - 절감량 = Quenching용 과산화수소 사용 예측량 - AOP용 과산화수소 사용량 - 절감액 = 절감량 × 단가 ≒ 21,282천원 구분 1월 2월 3월 4월 5월 총사용량 사용량(kg) 18,588 10,933 9,436 4,976 2,615 46,548 사용단가(원/kg) 451.00 451.00 451.00 479.65 506.54 - 사용금액(천원) 8,383 4,931 4,256 2,387 1,325 21,282 Ⅴ 행정사항 󰏚 고도정수처리 운영매뉴얼 개정시 참고자료로 활용. 끝.

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본청

정수과-3410

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