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문서번호 정수과-5324 결재일자 2020. 11. 19. 공개여부 대시민공개 방침번호 시 민 주무관 정수과장 구의아리수정수센터소장 권학선 이해원 11/19 임정규 협 조 주무관 박형수 주무관 유병생 【기술진단】 정수지 추적자시험 결과 보고 2020. 11. 구의아리수정수센터 (정 수 과) 【기술진단】 정수지 추적자 시험 결과 보고 정수처리기준에 따라 소독능(CT값) 평가시 소독제 접촉시간(t10) 산출을 위한 정수지 환산계수를 추적자 시험을 통해 산출하고, 그 결과를 보고 드림 □ 관련 문서 ○ 2020년 수도시설 기술진단계획 알림 및 협조 요청, 기술진단과-1963(2020.2.27.) ○ 구의아리수정수센터 정수지 추적자 실험결과보고, 기술진단과-1047(2012.4.19.) □ 추진 배경 ○ 정수처리기준에서 정수지 소독능 산출시 체류시간에 대한 환산계수 산출 - 이론적 체류시간과 추적자 시험결과에 따른 유출시간 비교 ○ ’12년 제1정수지(1지,2지) 대상으로 추적자 시험 수행하였으나, 제2정수지(3지,4지)에 대한 추적자 시험은 수행되지 않음 <정수지 소독능 평가> ○ 소독능은 잔류소독제 농도 C(mg/L)와 소독제 접촉시간 T(분)의 곱으로 나타낸 ‘CT값’으로 평가함 - 접촉시간 T(분)는 정수지를 통과하는 물의 90%가 체류하는 시간으로 설정하므로, 추적자 시험을 실시하여 정수지 물이 10% 유출되는 시간인 t10으로 보수적 평가 실시 - t10은 추적자 실험을 통해 정하는 것이 바람직하나, 추적자 시험이 행해지지 않은 경우에는 이론적 체류시간에 정수지 장폭비에 따른 환산계수(β)를 곱하여 t10을 산출함 ○ 정수지 장폭비가 50 이상인 경우 추적자 실험 결과로 산출된 환산계수 적용 □ 현황 및 문제점 ○ ’12년 본부(기술진단과)에서 수행한 제1정수지 추적자 시험결과, 1지 환산계수(β)는 0.79, 2지 환산계수는 0.91로 보고하여, 현재까지 정수지 소독능 계산에 환산계수 0.79를 적용하여 왔음. < 2012년 제1정수지 환산계수(t10/T) 산출결과 > (기술진단과-1047호) 구분 장폭비 (L/W) t10 (분) T (이론체류시간, 분) 추적자 시험 환산계수 최대농도 도달시간 (분) 밸브 개도율 (%) 1정수지 1지 76:1 107분 135분 0.79 150 100 2지 76:1 123분 135분 0.91 150 100 ○ 그러나, 추적자 시험수행시 1정수지 유입 유량이 7,345~9,310 ㎥/hr으로 유량편차가 커서, 적용 유량에 따라 이론체류시간 차이로 인하여 환산계수(β) 산출에 차이가 심함 - 1지 환산계수 : 0.63~0.79 - 2지 환산계수 : 0.72~0.91 < 환산계수(β)산출시 적용유량에 따른 환산계수 변화 > 구분 적용 유량 t10 (분) 이론체류시간 (분) 환산계수(β) = t10/T 비고 1지 최대유량 9,310㎥/hr 107분 135분 0.79 (107분/135분) 최소유량 7,345㎥/hr 171분 0.63 (107분/171분) 2지 최대유량 9,310㎥/hr 123분 135분 0.91 (123분/135분) 최소유량 7,345㎥/hr 171분 0.72 (123분/171분) ○ 문제점 - 환산계수 최대치인 0.79 및 0.91 값을 이용해서 소독능 산출에 필요한 체류시간 t10을 결정하는 것은 적합하지 않으며, - 오히려, 하한치인 0.63과 0.72를 적용하여 보수적으로 접근하는 것이 소독능 안전성을 확보하는 방법임 ⇒ 모든 정수지(4개지)에 대한 추적자 시험으로 환산계수 재산출 필요 □ 추적자 시험 추진방안 ○ 정수지 소독능 현황조사 - 정수지 도류벽 구조, 물흐름 장폭비 실태 조사 <장폭비에 따른 환산계수(β=t10/T)> 장폭비(L/W) 환산계수 장폭비(L/W) 환산계수 2미만 0.10 15~20미만 0.50 2~5미만 0.20 20~30미만 0.60 5~10미만 0.30 30~40미만 0.65 10~15미만 0.40 40~50미만 0.70 ※ 장폭비 50 이상은 추적자 실험으로 환산계수 결정 (환산계수0.71이상) ○ 환산계수 산출 위한 추적자 시험 - 시험일시 : 2020. 11.17. ~11.18. - 시 험 자 : 5인 - 본부 기술진단과 3인 (장현성, 이승구, 정재윤) 구의정수센터 2인 (권학선, 나용운) - 추 적 자 : 불화규산(Hydrofluorosilicic acid, H2SiF6)을 투입 - 주입방식 : 순간주입방식 - 주입위치 : 정수지 유입부(워터챔프 설치위치) - 시험대상 : 제1정수지(1지,2지), 제2정수지(3지,4지) - 분석방법 : 추적자 농도 연속측정에 의한 환산계수(t10/T) 산출 ※ t10 : 투입된 추적자 총량 중 10% 유출에 소요되는 시간(분) T : 정수지 내 이론체류시간 (분, 정수지 부피/통과유량) □ 추적자 시험 결과 ○ 정수지 시설 현황 - 장폭비는 76:1로써 추적자 실험에 의해 환산계수 결정이 바람직 <정수지 시설 현황> 구분 시설 개요 비고 규 격 (m) B32.0 × L63.0 × H5.5 정수지 수 4개지 1정수지 - 1지, 2지 2정수지 - 3지, 4지 운영수위 3.5~5.5m 유량 (1지당) 설계유량 5,208 ㎥/hr Baffle 수 (1지당) 5 체류시간 설계 2.1 hr 장폭비 76:1 L=380.8m, W=25.0m ○ 정수지 현황도 - 정수지로 유입된 활성탄 처리수는 도류벽을 따라 우회 한 후 설치된 위어(weir)에 의해 낙차가 발생되며, 투입된 추적자는 낙차 난류에 의해 혼합이 이루어지고, 후단에 설치된 2개의 정류벽에 의해 안정한 층류 흐름으로 유입됨 <제2정수지 평면도 - 추적자 투입지점 및 불소농도 측정지점> ○ 추적자(불화규산) 회수율 평가 - 시중 판매 불화규산(25.2%, 비중 1.33) 40L를 정수지 유입부(워터챔프 설치위치)에 순간 주입하고, 각 정수지 말단 유출관로에서 시료를 샘플링하여 불소농도를 30초 간격으로 연속 측정 실시함 ※ 불화규산(H2SiF6, 분자량 144.1) : 순도 25.2%, 비중 1.33, 20L - 바탕시료의 불소농도는 0.1 mg/L이었으며, 이를 보정한 정수지 유출수의 순간 최고 농도는 1.88 mg/L으로 나타났음. 투입된 추적자의 회수율은 90.5~98.3%로 매우 양호하였음 구분 투입총량 (g) 회수량 (g) 회수율 (%) 정수지 유출수 불소 최고 농도 (Cmax, mg/L) 1정수지 1지 5322.3 4900.5 92.1 1.69 2지 5322.3 5231.2 98.3 1.88 2정수지 3지 5322.3 4980.3 93.6 1.31 4지 5322.3 4817.9 90.5 1.10 ○ 계열별 독립운영 및 취？송수 펌프 균등 운전 - 정수지 유입유량 편차를 최소화하기 위해 추적자 실험 기간(약 4~5시간)에 취수펌프(강북, 자양)를 모두 일정하게 운전하였으며, - 역세척 금지, 착수정 회수 금지 및 제1정수장과 제2정수장 계열을 완전 분리하여 취수량 유실없이 정수지로 그대로 전량 유입함 - 3개 배수지로 공급하는 송수펌프 운전도 모두 균일하게 운전하여 정수지 및 흡수정 수위 변동을 최소화 함 ○ 정수지 통과유량 산출 - 문제점 : 정수지 유출관로에 유량계가 없어 정수지 통과유량을 정확히 알 수 없음 ※ 흡수정에서 펌핑하는 송수유량으로는 정수지의 유출유량을 파악할 수 없음 (붙임 1 참조) - 정수지 수위 감소 문제 ？ 취？송수 펌프가 댓수제어로 운전되기 때문에 취수유량과 송수유량 차 발생 ⇒ 11/18일 경우 송수량(16,262 ㎥/hr)이 취수량(15,767 ㎥/hr)보다 3.1% 더 많아 시간당 정수지 수위가 10.9 ~ 11.1 ㎝/hr 감소됨 < 정수지 수위 변동 및 정수지 통과 유량 산출 > 날짜 구분 (정수지) 취수유량 정수지 유입량 정수지 단면적 정수지 수위변화(m) 정수지 수위감소 정수지 수위감소량 정수지 통과유량 (㎥/hr) (㎥/hr) ㎡ 11시 12시 13시 14시 15시 평균수위 (㎝/hr) (㎥/hr) (㎥/hr) 11/18 (수) 제1 착수정 ↓ 제1 정수지 1지 11시 6,881 3,443 2,016 4.726 4.608 4.493 4.388 4.289 4.501 10.9 220 3,663 12시 6,873 13시 6,872 2지 14시 6,905 3,443 2,016 4.733 4.612 4.501 4.390 4.292 4.506 11.0 222 3,665 15시 6,809 평균 6,885 제2 착수정 ↓ 제2 정수지 3지 11시 8,880 4,441 2,016 4.719 4.599 4.488 4.381 4.281 4.494 11.0 221 4,662 12시 8,884 13시 8,875 4지 14시 8,887 4,441 2,016 4.692 4.574 4.451 4.348 4.248 4.463 11.1 224 4,665 15시 8,883 평균 8,882 ？ 동일 수위에서는 정수지 유입량이 유출량과 동일하지만, 정수지 수위 감소에 따라 유출량이 증가함 - 정수지 통과 유량 산출 ？ 해결방안 : 정수지 수위 감소속도 반영하여 정수지 통과 유량 산출 < 정수지 통과유량 산출 모식도 > ？ 11/18일 경우 각 정수지 당 수위 감소 유량이 220㎡/hr 로 나타났으며, 4개지 합산시 총 887㎡/hr이므로, 정수지 통과유량은 취수량(15,767 ㎥/hr) 대비 5.6%가 증가한 16,654㎡/hr가 정수지 통과유량으로 나타남 ○ t10값 및 환산계수(t10/T) 결정 - x축에 측정시간/이론체류시간(t/T)을, y축에 30초 간격으로 측정한 추적자 측정 농도 및 추적자 회수율 누적그래프를 도시하면 누적그래프로부터 t10값을 직접 구할 수 있음 - 회수율 누적그래프가 0.1인 지점이 t10이 되며, 환산계수(t10/T)는 다음 그래프와 같음 <제 1 정수지> 1정수지 (1지) 추적자 농도 및 t10곡선 1정수지 (2지) 추적자 농도 및 t10곡선 <제 2 정수지> 2정수지 (3지) 추적자 농도 및 t10곡선 2정수지 (4지) 추적자 농도 및 t10곡선 - 환산계수(β=t10/T) 산출 결과 ？ 추적자 시험 결과에 의하여 소독능 환산계수(t10/T)는 최종적으로 제1정수지 1지 0.75, 2지 0.80 및 제2정수지 3지 0.75, 4지 0.78로 나타났음 <환산계수 산출 결과> 구분 장폭비 (L/W) t10 (분) T (분) 환산계수 (t10/T) 최대농도 도달시간 (분) t50 (분) 밸브 개도율 (%) 1정수지 1지 76:1 112 148.6 0.75 140.5 146.5 100 2지 76:1 119 148.7 0.80 144.5 148.0 100 2정수지 3지 76:1 86.0 114.7 0.75 116 116.5 100 4지 76:1 88.5 113.8 0.78 125.5 125.5 100 □ 향후 운영방안 ○ 추적자 시험에 의한 소독능 환산계수 중 각 정수지 중 낮은값 0.75를 적용하여 불활성화비 계산에 운영 ○ 운영시기 : 2020. 12월분 소독능 월보 보고분 부터 적용 (소독능 월보 검토 병행). 끝. 붙임 : 1. 정수지 및 흡수정, 송수펌프 배치도 및 규격 1부 2. 추적자 시험 결과표(엑셀) 1부. 끝. 【붙임 1】 정수지 및 흡수정, 송수펌프 배치도 및 규격

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본청

정수과-5324

D0000041282394