다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 수처리연구과-4634 결재일자 2017.7.18. 공개여부 부분공개(5) 방침번호 시 민 주무관 수처리연구과장 수도연구부장 서울물연구원장 신장환 김승훈 최영준 07/18 정득모 협 조 주무관 김원수 “나노버블 및 태양광수차”를 이용한 녹조제어 기술 효과분석 결과 보고 2017. 7 서울물연구원 수도연구부 ☞ 해당사항이 있는 부분에 ‘ ■ ’ 표시하시기 바랍니다. (※ 비고 : 필요시 검토내용 기재) 구 분 사전 검토항목 점검 사항 검토완료 해당없음 비 고 시민 참여 ● 시민 의견 반영 및 사업 참여 방안을 검토하였습니까? 예) 청책토론회, 설문조사, 시민공모 등 □ ■ 전문가 자문 ● 관련 전문가 의견을 반영하였습니까? 예) 자문위원회 개최, 타당성 검토, T/F 운영 등 □ ■ 갈 등 ● 이해 당사자 간 갈등발생 가능성을 검토하였습니까? 예) 주택가 공공주차장 조성, 택시 불법영업 단속 등 □ ■ 사회적 약자 배려 ● 사회적 약자에 대한 배려를 검토하였습니까? 예) 여성, 아동, 장애인, 한부모 가정 등 □ ■ 선거법 ● 공직선거법에 저촉 여부를 검토하였습니까? 예) 홍보물 배포, 표창수여, 경품지급, 기부행위 등 □ ■ 안전 ● 시민 안전 위험요인과 안전대책을 검토하였습니까? 예) 장소·시설물 점검, 안전관리 인력확보 등 □ ■ 타 기관 ● 타 기관 협의·협력(타 자원 활용 등)을 하였습니까? 예) 중앙부처, 타 지자체, 투자·출연기관, 민간단체 등 □ ■ 홍 보 ● 사업홍보 방안을 검토하였습니까? 예) 보도자료, 기자 설명회, 현장 설명회 등 □ ■ 바른 우리말 ● 서울시 행정 순화어 목록을 확인하였습니까? 예) 별첨, 첨부 ⇒ 붙임, 가이드라인 ⇒ 지침 등 ■ □ “나노버블 및 태양광수차”를 이용한 녹조제어 기술 효과분석 결과 기후환경 변화에 따른 녹조발생 대응 방안으로 실험실 수조와 왕숙천에서 녹조제어 기술을 시범적용한 효과분석결과를 보고드림 Ⅰ 기술검토배경 ❍ 지구온난화에 따른 기후변화로 최근 가뭄현상 증대로 인한 녹조발생 증가 ❍ 녹조제어를 위해 현장에서 적용되고 있는 기술 검증 및 도입 가능성 검토를 위한 자료 확보 Ⅱ 추진경위 ❍ ’17. 01. 03. : 녹조제어 기술개발 추진계획 수립 ❍ ’17. 01. 17. : 기술개발 공모 2개 업체 선정 - ㈜황산 : 나노버블발생기 - (주)한일이에스티 : 마이크로버블발생기 ❍ ’17. 02. 10. : 녹조제어 기술 발표 및 협약체결 ❍ ’17. 02. 11. : Lab용 나노버블 발생장치 설치(본관지하 1층) ❍ ’17. 03. 13. : 실험용 기기 왕숙천하류 설치 - 나노버블 발생기(8대) - 마이크로버블발생기(물흐름유발장치 1대, 태양광 수차 1대) ❍ ’17. 03. 15. ~ 06. 13. : 왕숙천 실험용 기기 운전 - 운전기간 : ’17. 03. 22. ~ 06. 13. Ⅲ 실험대상 기술 및 실험방법 ❍ 실험대상 기술 나노버블 마이크로버블 ○ 버블 사이즈 : 50㎚ 이하 ○ 장비가 소형으로 이동성 좋음. ○ 버블 사이즈 : 1.6㎛ ○ 물흐름유발장치(수차)를 이용한 광범위 버블 공급 ❍ 실험방법 < 연구원 Lab 실험 > ▪ 연구원 본관 지하층에 있는 수조 2개에 원수를 담수하여 1개 수조는 나노버블발생기를 가동시키고 다른 1개 수조는 정치하여 수질 비교 < 왕숙천 현장 실험 > ▪ 왕숙천 하류 미음교 상류 70m 지점에 나노버블발생기와 마이크로버블 발생기 + 수차를 시범설치하여 가동하고 가동 전후의 수질 비교 < 실험대상 및 실험항목 > 구 분 [ 실험실 실험 ] [ 왕숙천 현장 실험 ] 설치기기 나노버블발생기 나노버블(8대), 마이크로버블(물흐름유발장치 1대, 태양광수차 1대) 실험기간 ’17. 02. 13. ~ 04. 06. ’17. 03. 22. ~ 06. 13. 설치위치 연구원 본관 지하 실험용 수조 왕숙천 미음교 상류 70m 채수주기 1회/일 ~ 2회/주 1회/일 ~ 1회/주 실험항목 12개 8개 Ⅲ 연구원 Lab 실험 효과분석 ❍ 실험장치 현황 ▪ 수조규격(cm) : 180(가로) × 210(세로) × 103(높이) × 2개 780mm 1800mm 1800mm 2100 mm 버블발생기 버블발생수조 대조수조 (정치) 300mm 300 mm 채수지점 (표면수) ․ 나노버블발생기 주입위치 : 수조바닥에서 63cm 지점 ▪ 나노버블발생기 제원 모델명 소비전력 (W) 회전수 (RPM) 공기유입량 (L/min) 크기 (mm) 중량 (kg) 사진 AnyNble-AH250 250 3,600 1～2 300×320 ×225 35 ❍ 실험개요 원수 수조 담수일 버블발생기 담수량(m3) 측정 항목수 기동일 정지일 버블발생수조 대조수조 왕숙천 하류 3/6 3/6 3/27 3.5 2.3 10 (수온, pH, 탁도, DO, 전기전도도, COD, NH3-N, T-N, T-P, SS ❍ 실험결과 ․버블발생수조와 대조수조 수질 구분 수온 (℃) pH 전기전도도 (μs/cm) 탁도 (NTU) DO (mg/L) COD (mg/L) NH3-N (mg/L) T-N (mg/L) T-P (mg/L) SS (mg/㎥) 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 버블 수조 대조 수조 가동전 3/6 14.8 7.1 516 2.0 9.7 40 1.41 12.4 0.36 3.2 버블 발생기 가동 3/9 13.7 13.3 7.0 7.1 506 513 1.23 1.25 8.9 9.3 37 41 1.33 1.43 12.0 10.7 0.26 0.24 2.1 2.2 3/13 14.2 14.0 7.4 7.5 506 512 1.32 1 9.2 9.5 23 25 0.98 1.46 10.3 10.0 0.37 0.23 2.3 1.6 3/16 15.7 14.5 8.4 7.8 506 513 1.42 0.92 11.3 9.9 17 25 0.35 1.28 10.5 10.7 0.28 0.29 6.5 2.2 3/20 17.2 15.3 8.9 8.3 500 514 1.75 1.19 11.6 11.0 24 30 0.16 1.00 10.1 10.1 0.20 0.28 14.6 3.0 3/23 16.9 15.8 9.1 8.7 482 486 0.76 1.23 12.3 12.0 55 19 0.10 0.79 10.3 8.5 0.22 0.22 12.4 4.1 3/27 16.2 15.4 9.2 8.8 473 473 0.71 0.87 11.2 11.6 76 83 0.13 0.48 11.7 10.8 0.14 0.14 11.1 2.2 평균 15.7 14.7 8.3 8.0 500 502 1.20 1.08 10.8 10.6 39 37 0.51 1.07 10.8 10.1 0.25 0.23 8.2 2.6 차이 1.0 0.3 -2 0.12 0.2 2 -0.56 0.7 0.02 5.6 증감율 7% 4% -0% 11% 2% 5% -52% 7% 9% 215% 버블발생수조의 평균 수질을 대조수조와 비교하면 버블발생수조의 NH3-N는 52% 감소한 반면, SS는 215% 증가하였으며, 다른 8개 항목의 증감율은 11% 이내로 적음. - 버블발생수조의 NH3-N의 감소경향은 나노버블발생기 가동 5일후 부터 현저 히 나타났으나 경과일을 감안할 때 효과가 제한적인 것으로 판단됨. T-N과 T-P는 차이가 거의 없었으며, SS는 가동 후 10일 부터 크게 증가하여 수조 표면에 부유물들이 발생되었음. Ⅳ 왕숙천 하류 현장실험 효과분석 ❍ 실험기기 설치 위치 : 왕숙천 미음교 상류 70m(한강합류지점 상류 360m) ❍ 실험장치 현황 기기명 현장설치사진 제원 나노버블 발생장치 모델명 : AnyNble-R 전력 : 3,750(W) 최대양수량 : 65(L/min) 공기유입량 : 100(L/min) 미세버블 발생장치 + 수차 < 버블발생장치 > 모델명: 마이크로버블 3HP 버블유량 : 43.75k(m3/hr) < 수차 > 모델명 : 로스타 10Hp 처리량 : 1.670(m3/hr) ❍ 왕숙천 채수지점(12개소) 및 효과비교용 채수지점(3개소) 상류 수질 : 본류와 방류수가 혼화되는 구리타워 앞(⑦)과 건너편 지점(⑧)의 평균값 하류 수질 : 뚝도취수관로 퇴수밸브 앞 지점(⑩) ❍ 실험결과 ▪ 기기 가동시 수질[3회 측정(5/2, 5/8, 5/31) 평균] 채수지점 수온 (℃) pH 탁도 (NTU) DO (mg/L) NH3-N (mg/L) T-N (mg/L) T-P (mg/L) Chl-a (mg/㎥) 구리타워 22.7 7.1 1.78 8.3 3.33 8.5 0.26 25.4 뚝도 퇴수밸브 22.8 7.1 1.54 8.2 3.30 8.8 0.23 27.9 증감 0.1 0.0 -0.24 -0.1 -0.03 0.3 -0.03 2.5 ▪ 기기 정지시 수질[2회 측정(5/16, 5/22) 평균] 채수지점 수온 (℃) pH 탁도 (NTU) DO (mg/L) NH3-N (mg/L) T-N (mg/L) T-P (mg/L) Chl-a (mg/㎥) 구리타워 22.7 7.8 2.58 9.2 3.30 8.4 0.26 41.9 뚝도 퇴수밸브 23.3 7.8 2.39 9.4 3.11 8.6 0.38 46.4 증감 0.6 0.1 -0.19 0.2 -0.19 0.2 0.12 4.5 ▪ 주요항목 증감율 구 분 탁도 (NTU) DO (mg/L) NH3-N (mg/L) T-N (mg/L) T-P (mg/L) Chl-a (mg/㎥) 기기 가동시 증감율 -13.5% -1.2% -1.0% 3.9% -11.5% 9.6% 기기 정지시 증감율 -7.3% 2.2% -5.6% 3.0% 47.1% 10.6% 가동시 증감률 (정지시 대비) -6.1% -3.4% +4.6% +0.9% -58.6% -1.0% ▪기기 상류 및 하류 6개 수질항목 증감율 - 기기 가동시 정지시 보다 탁도는 6.2%, T-P는 58.6% 감소되었으며 NH3-N은 4.6% 증가하는 등 다른 항목의 수질을 개선되지 않았음. - 실험한 기기들이 흐르는 하천에서의 체류시간이 짧아 효과를 제대로 발휘 하지 못하는 것으로 판단됨 ․왕숙천의 일유량은 400,000m3, 초당유량은 4.63m3, 버블발생량 은 초당 0.155m3으로 버블의 비율이 0.335%로 낮고, 체류시간이 95분으로 짧아 반응시간이 충분치 않아 수질개선효과가 적은 것으로 판단됨. Ⅴ 결 론 ❍ 연구원 수조실험 결과 ▪나노버블발생기를 가동한 수조의 NH3-N 농도가 5일 경과후(20% 감소) 대조수조에 비해 크게 감소한 것으로 나타나서, 암모니아성 질소에 대한 제거 효과가 있는 것으로 확인되었음 - 제거효과가 5일부터 나타났음으로 오랜 접촉시간이 필요한 것으로 판명 되었음. ․나노버블발생량 : 0.864 m3/일 × 5일 = 4.320 m3 ․버블비율 : 4.320(버블발생량) / 3.5(수조내 유량) = 123% ․체류시간 : 5일(120시간) ❍ 왕숙천 현장실험 결과 - 기기 가동시 정지시 대비 탁도 5.6%, T-P 58.6%의 개선효과가 있으나 다른 항목의 개선효과는 보이지 않았음. - 실험한 기기들이 흐르는 하천에서의 체류시간이 짧아 효과를 제대로 발휘 하지 못하는 것으로 판단됨. ․버블발생량 : 0.0155m3/s ․버블비율 : 0.0155m3/s (버블발생량) / 4.63m3/s(유량) = 0.335% ․체류시간 : 95분 ❍ 나노버블발생기와 수조실험에서는 NH3-N이 5일 경과후 20% 감소하였고, 나노버블발생기와 마이크로버블발생기 및 수차의 왕숙천 현장실험에서는 탁도 6.2%, T-P 58.6% 감소효과가 있었으나 두 실험 결과간 연관성을 찾 지 못하였음. ❍ 녹조제어기기의 정확한 효과분석을 위해서는 제거 메카니즘 구명과 농도 및 체류시간에 따른 효과분석 등이 추가적으로 필요한 것으로 사료됨. 붙임 1. 연구원 수조실험 결과 보고서 1부. 2. 왕숙천 현장시험 결과 보고서 1부. 끝.

12679731

20211012224751

본청

수처리연구과-4634

D0000030784834