다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 물순환연구과-4710 결재일자 2018.6.19. 공개여부 대시민공개 방침번호 시 민 주무관 물순환연구과장 수도연구부장 수질분석부장 신풍식 안진 최영준 06/19 김복순 협 조 산기관 유지관리 방안 마련 결과 보고 2018. 6. 서울물연구원 (물순환 연구과) ☞ 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 ■ □ 물재생센터 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 ■ □ 산기관 유지관리 방안 마련 결과 보고 ？？ 추진배경 ？ 하수처리장 폭기비용이 동력사용 비용 중 50% 이상 차지 ？ 시간경과(5년)에 따라 산기관 효율 저하(30%)로 세척 및 교체 필요 ？ 서울시에 적합한 산기관 유지관리 운영 방안 마련 필요 (성능 평가에 따른 교체 또는 세척 방법 및 주기 등) ？ 사업기간 : ’16. 2. ~ ’17.12. (1년 11월) ※ 관련근거 : 산기관 성능평가를 통한 산기관 유지관리 방안 마련(물순환연구과-1795, 2016. 3.14) ？？ 추진결과 ？ 산기관 유지관련 국내외 문헌 및 현황 조사 (’16.2.~5.) 1) 산기관 유지관리 시 발생하는 문제점 : 오염 및 Back presssure 증가 - 조대 산기관 : 파이프 연결 실패, 부식 및 누수 - 미세 산기관 ？ 생물학적 오염 ？ 화학적 침전물(스케일링)로 인한 막힘 현상 ？ 부압 증가 ？ 멤브레인 노후 ？ 파이프 연결 실패 ？ 부식 및 누수 <출처 : Aeration monitering and enery efficency, Diego Rosso, University of California, Irvine 2015> 2) 외국의 산기관 성능시험 방법 - 종류 : Off-Gas Testing, 산소전달계수측정, Presure Drop측정 등 - 대부분은 Off-Gas Testing 및 Presure Drop측정을 사용하나 우리나라는 이에 대한 성능평가 실적이 없고 측정을 위한 특수장비가 수반됨 3) 산기관 시스템 성능에 미치는 영향인자 - 폭기조 형태(basin geometry) 및 산기관 배치(diffuser placement) ？ 공기순환(circulation)은 포기조의 형태 및 산기관 배치에 따라 다름 ？ 산기관이 한쪽에 몰려있으면 효율이 좋지 않고 골고로 분포 할 때 좋음 ？ 탱크 깊이도 중요한 변수임 폭기조에 산기관의 설치위치에 따른 산소전달효율은 실험결과를 통하여 그림1과 같음 설치 위치가 깊을수록 SOTE(산소전달효율)은 증가하나 m당 산소 전달효율인 SSOTE는 낮아지는 것으로 나타남 여기서,Y 측은 폭기조에 4m에 설치한 산기관과의 비교 효율을 나타내며 X측은 상부로부터 산기관의 설치 위치를 나타냄. - Standard oxygen transfer efficiency (SOTE, % oxygen absorbed) - Standard specific oxygen transfer efficiency (SSOTE, % oxygen absorbed per metre depth) 그림 1. 폭기조 깊이와 산소전달효율 - 산기관 밀도와 송풍량 ？ 산기관 밀도가 클수록 전달효율 증가함(그림2 참조) 여기서 산기관 밀도는 폭기조 바닥면적에서 산기관이 차지하는 면적 ？ 송풍량이 클수록 산소전달효율은 감소함 그림2에서와 같이 m당 산소 전달효율인 SSOTE은 공기유량이 클수록 작은 것으로 나타남 그림 2. 산기관밀도, 송풍량과 산소전달효율 - 하수 오염물질(계면 활성제) ？계면활성제가 주 오염물질이며 산소전달에 악영향을 줌 ？슬러지 연령이 클수록 오염이 심하여 고도처리법이 활성슬러지법 보다 오염이 심함(활성슬러지공법<질산화공법<탈질·질산화공법) - 산기관 오염 ？산기관 오염은 두 종류가 있는데 외부 오염물질로부터 산기관 구멍이 막혀 공기방울생성 및 크기에 악영향을 주는 표면 브라인딩 현상과 산기관 내부로부터 오염인 송풍기 공기로부터 유래하는 미세입자의 부착 및 하수로부터 기인하는 금속 수산화물과 탄산염에 의한 오염임 ？송풍기 공기로부터 오염은 송풍기 토출부에 에어필터(1 micron)를 부착하여 제거가 가능함(95%) ？하수로부터 생물막 및 화학물질로 인한 오염은 기포 크기를 증가시켜 산소 전달율을 감소시키며 고압호스를 사용하여 공기를 주입하거나 산성 가스를 주입하여 오염물질을 제거 할 수 있음. <출처 : DIFFUSED AIR AERATION SYSTEMS FOR THE ACTIVATED SLUDGE PROCESS DESIGN PERFORMANCE TESTING, Aquavarra Research R&D Publication Paper 4, August 2009> ？ 산기관 성능평가 장치 고안 제작 및 평가 (’16.5.~’17.10) 1) 개요 - 기 간 : 2016년 5월 ~ 2016년 12월 - 대 상 : 서남 - 방 법 : 시간경과에 따른 산소전달계수 비교 신품 및 사용제품 / 사용제품 청소 전？후 < 산소전달계수 측정방법 > < 실험에 사용한 산기관 > <출처 : Aeration monitering and enery efficency, Diego Rosso, University of California, Irvine 2015> 2) 산기관 시험 결과 - 성능 평가 결과 외국과 유사함 ？신품1을 기준 산소전달효율 비교 : 사용중 0.73, 세척시 0.87 KLa (min-1) 압력 (mmH2O) 측정송풍량 (L/min) 신품대비 (%) 신 품 0.3790 1200 80 100 사용 중 0.2752 1600 75 73 세척 후 0.3306 1400 75 87 ？ 물순환안전국 주최 소통한마당 연구결과 발표 (’16.12. 6) ？ 산기관 세척 방법(Reverse Flexing)선정 및 효과 분석 (’17.6 ~ 10) - RF(Reverse Flexing,공기세척)란 ？산기관에 간헐적으로 공기 주입중단, 재공급하여 산기관에 부착된 오염물질 제거 <공기주입> <공기 중단> <공기재주입에 따라 오염물질 제거> ？선정사유 : 서울시 24시간 폭기조 운영에 따라 세척 가능한 방법은 RF임 ※ 세척방법 : 물리적 방법(RF, 브러쉬 세척), 화학적 방법(산세척 등) - 국외 적용사례 ？뉴욕시: 매일 2~3분 5회 RF실시 → 송풍기 토출압력을 35% 낮추어 에너지 절감 - 실험 결과(아래 참조) ？대상 및 방법 : 신품 2개, 사용중인 산기관 8개 RF세척 전후 성능 비교 ？분석항목 : 공기유량, 압력 ？？ 산기관 물리적 세척성능 실험(Reverse Flexing)결과 ？ 실험기간 : ’17. 6월. ~ ’17. 9월 ？ 실험대상 : 서남물재생센터에서 사용중인 봉형 산기관 ？ 실험항목 및 방법 - 사용중인 산기관 8개를 reverse flexing 전후 압력, 유량등 비교평가 ？ 실험결과 - 송풍기 토출량을 일정하게 하고 유량 및 압력 변화 조사 - 산기관이 오염됨에 따라 주입공기유량은 감소하고 토출압력은 증가 하는 것으로 나타남 ？신품을 공기 유량100ℓ/분으로 했을 경우 사용 중인 것 87.75ℓ/분으로 감소 ？토출압력은 신품이1,400kPa에서 사용 중인 것이 1,678kPa로 증가, 세척 시 토출압력이 1540kPa으로 감소하여 토출압력 8.2% 감소 공기유량 변화 압력변화 < 산기관 RF시 공기유량 및 토출압력 비교 > ？？ 2017년 물재생센터 운영 매뉴얼 작성에 반영 ？ 서울특별시 물재생센터 운영매뉴얼(2017. 10) 작성에 연구결과 반영 - 산기관 관리 주요내용(첨부 참조) ① 산기관 오염 ② 산기관 성능시험 방법(모니터링) ③ 산기관 세척방법 ④ 고장이상사항 조치 ？？ 추가로 연구해야 할 사항 ？ RF(Reverse Flexing) 현장 성능시험 후 물재생센터 시범실시 추진 ？ 화학적 세척방법(FORMIC ACID) 물재생센터 시범실시 추진 첨부 : 서울특별시 물재생센터 운영매뉴얼(2017. 10) 1부 끝.

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물순환연구과-4710

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