다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 기술진단과-1146 결재일자 2022. 2. 15. 공개여부 부분공개(5) 방침번호 시 민 주무관 기술진단과장 생산부장 상수도사업본부부본부장 상수도사업본부장 장현성 김석정 김창중 김권기 02/15 구아미 협 조 수도연구부장 안재찬 강북아리수정수센터소장 윤창진 암사아리수정수센터소장 조성태 영등포아리수정수센터소장 권선조 뚝도아리수정수센터소장 김훤기 구의아리수정수센터소장 문인기 광암아리수정수센터소장 이달영 주무관 이승구 정수센터 오존공정 진단결과 보고 2022. 2. 생산부 (기술진단과) 정수센터 오존공정 심층진단 결과 보고 6개 정수센터 오존공정에 대한 성능시험 및 심층진단을 시행하고 결과를 비교·분석하여 문제점에 대한 운영 및 시설개선방안을 보고드림 Ⅰ 진단 개요 ？？ 진단배경 ○ 고도정수처리 도입 후 운영기간 10년 이상 경과 ○ 유충제어를 위한 오존소독 강화로 오존설비 부하증가 ○ 6개 정수센터에 대한 공정 및 설비 성능 비교·분석 필요 ？？ 근거 ○「정수센터 공정별 기술진단 추진계획」(기술진단과-5836, 2021.07.22.) ○「정수센터 오존공정 심층 기술진단계획」(기술진단과-7974, 2021.10.19.) ？？ 진단기간 : 2021. 9월 ~ 12월 ○ 오존공정 시설 및 운영현황 조사: 2021.9월 ∼10월 ○ 오존발생기 성능진단 등 현장 진단실시 : 2021.11월 ∼ 12월 ？？ 진단대상 : 6개 정수센터 오존공정 ？？ 진단내용 ○ 오존공정 시설 및 운영현황 조사 ○ 오존공정 성능진단 및 배오존 처리 평가 등 ○ 오존설비 육안점검, 오존설비 용량검토 Ⅱ 정수센터별 오존공정 시설 및 운영현황 ？？ 오존공정 시설현황 구 분 강 북 광 암 암 사 구 의 뚝 도 영등포 1정수장 2정수장 준 공 2014. 10. 2013. 1. 2014. 10. 2015. 4. 2015. 7. 2011. 12. 2010. 9. 시설용량 100만톤/일 40만톤/일 160만톤/일 50만톤/일 70만톤/일 30만톤/일 25만톤/일 고도용량 95만톤/일 25만톤/일 110만톤/일 45만톤/일 60만톤/일 22.5만톤/일 22.5만톤/일 오존/AOP 오존/AOP 잔류오존제거 과산화수소 중계펌프장 오존접촉조이전 오존접촉조이전 활성탄지 이후 없음 활성탄지 이후 활성탄지 이후 없음 오존 발생기 납품사 Ozonia Ozonia Ozonia Xylem Ozonia Xylem Ozonia 용량 18.5kg/hr 3대 12.0kg/hr 1대 12kg/hr 1대 6kg/hr 1대 18.5kg/hr4대 9.9kg/hr 3대 12.0kg/hr 3대 6.3kg/hr 3대 6.3kg/hr 3대 최대 주입률 (mg/L) 1.71 1.73 1.61 1.58 1.44 2.01 2.01 오존농도 11.5% 11.5% 11.5% 11.0% 11.5% 11.5% 11.5% 산소탱크 20ton3 20ton 20ton3 20ton2 30ton2 20ton 20ton 과수 설비 AOP용량 2.5mg/L 0.7mg/L 3.0mg/L 0.75mg/L 0.71mg/L 0.75mg/L 0.75mg/L 쾐칭용량 5.0mg/L 2.0mg/L 0.25mg/L 6.0mg/L 4.25mg/L 6.0mg/L 6.0mg/L 오존 접촉조 규격 W23.0m L24.0m H7.9m W18.0m L18.0m H6.5m W16.3m L28.5m H5.52m W25.0m L18.0m H6.0m W16.0m L24.9m H8.5m W14.0m L18.5m H6.0m W18.1m L18.6m H6.0m 지수 4지 2지 6지 2지 2지 2지 2지 접촉시간 24분 24분 20분 16.5분 15.8분 19분 21분 잔류 오존 제거조 or 체류조 규격 W11.5m L5.5m H 5.14m W8.8m L7.9m H 5.7m W10.9m L16.3m H5.52m W9.2m L25.0m H 5.87m D2,800mm x5m W6.8m L7.9m h5.03m W8.6m L8.6m h 3.8m 지수 16지 4지 6지 2지 - 4지 4지 접촉시간 8분 9분 7.7분 8.6분 0.07분 6.9분 7.2분 ○ 오존설비 용량검토 구 분 강북 광암 암사 구의 뚝도 영등포#1 영등포#2 오존발생기 용량 18.5kg/hr×3대 (1,3,4호) 12.0kg/hr×1대 (2호) 12.0kg/hr×1대 (1호) 6.0kg/hr×1대 (2호) 18.5kg/hr×4대 (1,2,3,4호) 9.9kg/hr×3대 (1,2,3호) 12.0kg/hr×3대 (1,2,3호) 6.3kg/hr×3대 (1,2,3호) 6.3kg/hr×3대 (1,2,3호) 총용량 67.5 18.0 74.0 29.7 36.0 18.9 18.9 설계 기준 고도처리설계용량 (m ^{3}/d) 950,000 250,000 1,100,000 450,000 600,000 225,000 225,000 설계주입률 (mg/L) 1.71 1.73 1.61 1.58 1.44 2.01 2.01 설계오존주입량 (kg/hr) 67.5 18.0 74.0 29.7 36.0 18.8 18.8 22년 1대 추가설치 22년 1대 추가설치 22년 1대 추가설치 운영자료 기준 ('18.1.~'21.8.) 유량 (m ^{3}/d) 최대 783,312 259,992 1,100,616 418,320 549,552 278,496 230,232 평균 694,584 218,184 1,027,344 400,320 446,520 252,912 207,192 최소 621,552 196,944 964,440 316,008 327,000 224,760 161,112 오존 주입률 (ppm) 최대 1.50 1.24 1.32 1.50 1.21 1.42 1.20 평균 0.56 0.59 0.67 0.40 0.42 0.49 0.46 최소 0.20 0.24 0.20 0.20 0.14 0.22 0.20 오존 주입량 (kg/hr) 최대 48,9 13.4 60.5 26.1 27.7 16.5 11.5 평균 16,2 5.4 30.7 6.7 7.8 5.2 4.0 최소 5.16 2.0 9.2 2.6 1.9 2.1 1.3 최대주입시 용량대비 가둉률 72% 74% 82% 93% 77% 59% 59% 최소주입시 용량대비가동률 (1대기준) 43% 32% 50% 27% 16% 33% 21% - 오존발생기, 기화기, 산소탱크, 공기압축기, 흡착식 드라이어 용량평가 결과 이상없음 ？？ 오존공정 운영현황 ○ 오존주입률 ('19.7.~'21.8.) 오존주입률 (mg/L) 강북 광암 암사 구의 뚝도 영등포#1 영등포#2 최 대 1.50 1.24 1.32 1.50 1.21 1.42 1.20 평 균 0.56 0.59 0.67 0.40 0.42 0.49 0.46 최 소 0.20 0.24 0.20 0.20 0.14 0.22 0.20 - 20년 8월부터 오존소독 강화 (활성탄 유입수 오존농도 0.1 mg/L 이상 유지) ○ 수처리효율 ('19.7.~'21.8.) - 맛냄새 물질 : 오존공정에서 약 71% 제거 (평균 2-MIB 70%, Geosmin 71%) - TOC : 54% ~ 57% 제거 (표준+고도) ○ 오존소독능 운영 Ⅲ 진단결과 ？？ 주요 진단결과 요약 구 분 강북 광암 암사 구의 뚝도 영등포#1 영등포#2 ①오존발생기 성능평가 (kw/O3kg) 11wt% 기준 18.5kg/hr×3대 (1,3,4호) 12.0kg/hr×1대 (2호) 12.0kg/hr×1대 (1호) 6.0kg/hr×1대 (2호) 18.5kg/hr×4대 (1,2,3,4호) 9.9kg/hr×3대 (1,2,3호) 12.0kg/hr×3대 (1,2,3호) 6.3kg/hr×3대 (1,2,3호) 6.3kg/hr×3대 (1,2,3호) 11.0wt% 기준 (세계오존발생기 평균 10.5) ① 9.14, ② 10.42 ③ 7.62, ④ 7.51 양호 : 1,3,4호 점검필요 : 2호 ① 10.64, ② 7.64 양호 : 2호 퓨즈교체 후 : 1호 (7.02) ① 8.28, ② 7.89 ③ 8.70, ④ 7.35 모두 양호 ① 6.51, ② 7.10 ③ 7.12 가장 양호 ① 8.75, ② 12.74 ③ 9.06 양호 : 1,3호 점검대상 : 2호 퓨즈교체 완료 ① 9.44, ② 9.37 ③ 8.25 모두 양호 ① 12.74, ② 12.96 ③ 13.12 점검대상 퓨즈교체완료 ②오존발생기별 최적운영점 (11.0wt 이상) 양호 4대 모두 양호 1호기 퓨즈교체 후 2대 모두 양호 4대 모두 양호 3대 모두 양호 1,3호기 양호 점검대상 : 2호 퓨즈교체 완료 3대 모두 양호 점검대상 퓨즈교체완료 ③전달효율 0.75, 1.50 mg/L에서 측정 (기준 : 97% 이상) 0.75 : 98.9% 1.50 : 98.3% 0.75 : 98.8% 1.50 : 98.4% 0.75 : 99.3% 1.50 : 99.1% 0.75 : 99.2% 1.50 : 98.9% 0.75 : 99.5% 1.50 : 99.3% 0.75 : 99.4% 1.50 : 미측정 0.75 : 98.9% 1.50 : 98.3% ④고농도 오존측정기 양호 양호 점검 필요 (계측값 교정) 양호 점검 필요 (1,2호기) 점검 필요 (3호기) 양호 ⑤오존주입 제어방식 오존발생기별 개별제어 오존발생기별 개별제어 오존발생기 통합제어 오존발생기 통합제어 오존발생기별 개별제어 오존발생기별 개별제어 오존발생기 통합제어 , <통합제어> <개별제어> ⑥추적자실험 (환산계수) 0.83 0.64 0.71 0.66 0.61 0.78 0.85 전산유체해석(광암,암사,구의,뚝도), 불소 주입에 의한 실 현장 추적자실험(강북, 영등포) 차이 발생 ⑦맨홀부근 오존누출 2.1 ppm 0.9~3.1 ppm 0.4~1.9 ppm 0.0 ppm 2.4 ppm 0.1~1.6 ppm 0.2~3.2 ppm ⑧ 질소 공급장치 양호 양호 양호 양호 공기압축기 가동시간 편중 응축수 배수 미흡 양호 공기압축기 가동시간 편중 이슬점 감지기 양호 예비용 필요 예비용 필요 예비용 필요 센서 교체 필요 양호 양호 기타 - 용존오존계측기 드레인배관 설치 - - 오존주입배관체크밸브 교체 - 배오존파괴기 블로워 교체 ① 오존발생기 성능평가 ○ 진단방법 - 오존발생기 농도별 6,7,8,9,10,11,11.5wt% 측정점 선정 - 농도별 오존생산농도가 목표오존농도에 도달 시 전력품질 분석기로 소비전력 측정 ○ 오존발생기 성능평가 결과 : 강북(2호), 광암(1호), 뚝도(2호), 영등포#2 미흡 - 암사, 구의, 영등포1 : 소비전력 낮아 효율 우수 - 강북 2호기, 광암 1호기, 뚝도 2호기, 영등포 2정수장 1,2,3호기 : 소비전력 높음 - 강북 2호기 : 3상 불균형 발생(컨버터 이상 추정) ○ 개선방안 - 오존발생기 퓨즈 점검 및 교체, 필요시 방전관 점검 필요 ※ 광암 1호기 퓨즈교체 후 10.64 → 7.02 kw/O3kg로 개선 ※ 뚝도 2호기 퓨즈교체, 영등포 2정수장 1,2,3호기 퓨즈 교체 완료 강북 광암 암사 뚝도 구의 영등포 ② 오존발생기 최적운영점 평가 ○ 진단방법 - 오존발생기 농도별 전력비(소비전력), 재료비(산소) 고려 - 오존설비가 최소비용 조건에서 운영 가능한 최적운영점 평가 실시 ○ 오존발생기 최적운영점 평가 결과 : 뚝도(2호), 영등포2 미흡 - 강북, 광암, 암사, 구의, 영등포1 : 최적운영점 11.0wt%∼11.5wt%로 우수 - 광암 1호기 퓨즈 교체 후 효율 우수 및 운영비 절감(1,233원/kg O3) ※ 58백만원/연 운영비 절감 가능(평균 오존 생산량 5.4kg O3/hr [기간 : '18.1.~'21.8.]) 광암1호기 (개선전) 광암1호기 (개선후) - 뚝도 2호기(최적운영점 10.0wt%), 영등포2정수(3대 모두 최적운영점 10.0wt%) 뚝도 2호기 영등포2정수 1호기 영등포2정수 2호기 영등포2정수 3호기 ○ 개선방안 - 오존발생기 퓨즈 점검 및 교체, 필요시 방전관 점검으로 최적운영점 11.0wt% 운영 ③ 오존공정 전달효율 평가 ○ 진단방법 - 설계조건에서 제시하고 있는 오존전달 효율 확인 (설계조건 97% 이상) - 오존주입 농도별(0.75, 1.5mg/L) 오존주입농도와 배오존농도 측정 후 계산 - 오존전달효율 계산식 오존전달효율(%)`=` {오존가스농도(g/m ^{3} )-배오존농도(g/m ^{3} )} over {오존가스농도(g/m ^{3} )} TIMES 100 ○ 오존공정 전달효율 평가결과 : 6개 정수센터 모두 전달효율 97% 이상으로 우수 - 오존주입률 0.75mg/L 구 분 강북 광암 암사 구의 뚝도 영등포#1 영등포#2 오존주입농도 (g/m ^{3}) 170.83 163.12 170.83 163.12 163.12 147.78 147.78 배오존농도 (g/m ^{3}) 1.94 1.90 1.21 1.34 0.79 0.90 1.48 전달효율(%) 98.3 98.8 99.3 99.2 99.5 99.4 99.0 측정결과 적합 적합 적합 적합 적합 적합 적합 - 오존주입률 1.5mg/L 구 분 강북 광암 암사 구의 뚝도 영등포#1 영등포#2 오존주입농도 (g/m ^{3}) 170.83 163.12 170.83 163.12 163.12 147.78 147.78 배오존농도 (g/m ^{3}) 2.83 2.64 1.62 1.83 1.22 - 2.57 전달효율(%) 98.3 98.4 99.1 98.9 99.3 - 98.3 측정결과 적합 적합 적합 적합 적합 적합 적합 ※ 영등포1정수 : 고농도 오존농도계 이상(1.5mg/L 주입불가)으로 측정 불가 ○ 측정화면 강북 구의 광암 영등포 ④ 고농도 오존농도계 ○ 진단방법 - 6개 정수센터 고농도 오존농도계 상태 진단 ○ 진단결과 - 강북, 광암, 구의, 영등포2 : 양호 - 암사, 뚝도(1,2호 농도계), 영등포1(3호 농도계) : 점검필요 ※ 암사 : 오존발생기 성능평가 차이 발생[1호기 ？ 3호기 ＞ 2호기 ？4호기]으로 측정기 보정 필요 ※ 뚝도, 영등포 : 램프 교체 완료 ○ 개선방안 - 계측값 교정 및 램프 교체 등 신속한 유지관리 필요 - 오존설비 공급사(오조니아, 자일럼) 별로 고농도 오존농도계가 달라 통합 유지관리 방안 마련 필요 ⑤ 오존농도 제어방식 ○ 진단방법 - 6개 정수센터 오존농도 제어방식 비교 ○ 진단결과 - 오존발생기 통합제어 : 암사, 구의, 영등포2 - 오존발생기 별 오존농도 제어 : 강북, 광암, 뚝도, 영등포1 구 분 특 징 비 고 오존발생기 통합제어 ① 1대 오존농도계로 오존발생기 통합제어 ② 동일 계측기 사용으로 운영관리 용이하나 오존발생기 개별 효율 확인 불가 ③ 오존통합배관에 농도계를 설치하여 피드백제어에 시간지연이 상대적으로 큼 오존발생기 별 오존농도 제어 ① 발생기 별 오존발생 농도 제어가 가능 하여 개별 상태 확인 가능 ② 발생기 별 최적운영 가능 (전력 vs 산소비용) ③ 고농도 오존발생기 구매비용 추가 소요 ○ 개선방안 - 암사, 구의, 영등포2 : 오존발생기 별 오존농도제어방식으로 확대 적용 ⑥ 오존접촉조 추적자 실험 ○ 전산유체해석 결과(광암, 암사, 구의, 뚝도) 구 분 광 암 암 사 구 의 뚝 도 평균유속(m/s) 0.137 m/s 0.115 m/s 0.147 m/s 0.123 m/s 수리학적 체류시간 (T,분) 21.8분 22.3분 18.4분 21분 CFD 실 체류시간 (t10,분) 14분 15.9분 12.2분 13분 장폭비 환산계수 (t10/T) 0.64 0.71 0.66 0.61 추적자농도 그래프 14분 T10 13분 ○ 실 추적자실험 결과(강북, 영등포1, 영등포2) 구 분 강북 영등포1 영등포2 수리학적 체류시간 (T,분) 27.3분 20.1분 25.5분 실 체류시간 (t10,분) 22.6분 15.6분 21.7분 장폭비 환산계수 (t10/T) 0.83 0.78 0.85 추적자농도 그래프 - 실 추적자실험에 의한 환산계수가 다소 높은 것으로 나타남 - 전산유체해석에 비해 현장에서의 추적자 실험은 현장여건 상 펄스주입(일시 주입)을 완벽히 구현하기가 어려워 실 체류시간이 길게 나타나 환산계수가 높게 평가된 것으로 사료됨 (전산유체해석으로 재검토 필요) ⑦ 오존시설 기밀조사(오존맨홀 등) ○ 진단방법 - 대기오존 측정기를 이용하여 맨홀주변 대기오존 측정 ○ ○ 개선방안 ⑧ 질소공급장치, 이슬점 감지기 등 ○ 진단결과 - 강북, 암사, 구의, 영등포1 : 양호 - 광암, 뚝도, 영등포2 : 공기압축기 가동시간 편중 - 뚝도 : 공기압축기 탱크 응축수 배수 미흡 구 분 강북 광암 암사 구의 뚝도 영등포1 영등포2 질소공급장치 양호 양호 양호 양호 공기압축기 가동시간 편중 응축수 배수 미흡 양호 공기압축기 가동시간 편중 계측기 (이슬점감지기) 양호 예비용 필요 예비용 필요 예비용 필요 센서 교체 필요 양호 양호 기타 - 용존오존계측기 드레인배관 개선 - - 오존주입배관 체크밸브 교체 - 배오존파괴기 블로워 교체 ○ 개선방안 - 질소공급장치 : 공기압축기 정기적인 교대 운전 실시(뚝도, 영등포2) - 이슬점 감지기 : 예비 확보(광암, 암사, 구의) 및 센서교체 (뚝도) 등 뚝도, 영등포 뚝 도 암 사 31,835hr 21,722hr 공기압축기 가동시간 편중(뚝도) 공기압축기 응축수 배수 미흡 이슬점 감지기 예비 필요 광 암 영등포 뚝 도 용존오존계측기 드레인배관 개선 배오존파괴기 블로워 교체 필요 오존주입배관 체크밸브 교체 Ⅳ 개선 조치사항 ？？ 효율저하 오존발생기 점검 ○ 대상 : 강북 2호기 (컨버터 점검 후 필요시 교체 검토) ※ 광암 1호기, 뚝도 2호기, 영등포 1, 2, 3호기 퓨즈 교체 조치 완료(2021.12) ※ 뚝도, 영등포 오존발생기 개선효율 상태 확인 (2022. 6월) ？？ 고농도 오존농도계 기기보정 및 유지관리 실시 ○ 대상 : 암사, 뚝도(1, 2호 농도계 교체 완료), 영등포1(3호 농도계 수리 중) ？？ 오존발생기별 오존농도제어방식으로 확대 적용 ○ 대상 : 암사, 구의, 영등포2 ○ 고농도 오존농도계 추가 구매로 오존발생기별 제어 실시 ？？ 오존접촉지 도류벽 Factor 재검토 ○ 대상 : 강북, 영등포1, 2 ○ 추적자 실험 시 전산유체해석 필요 (물연구원 시행) ？？ 오존시설 주변 점검구(맨홀) 기밀강화 ○ 대상 : 광암, 뚝도, 영등포, 암사 ,강북 ？？ 친환경오존접촉조 통풍기 개선 ○ 대상 : 광암, 영등포1정수 ？？ 기타 ○ 질소공급장치 운영개선(뚝도, 영등포2) - 가동시간 편중으로 정기적인 교대운전 필요 ○ 질소공급장치 응축수 배수 미흡 개선(뚝도) ○ 이슬점감지기 예비장비 필요(광암, 암사, 구의) 및 센서 교체 필요(뚝도) ※ 각 정수센터, 서울물연구원 개선 조치사항 구 분 개선 조치사항 광암정수센터 오존시설 주변 점검구(맨홀) 기밀 강화 친환경오존접촉조 통풍기 개선 (배오존파괴기 배관에 연결) 이슬점감지기 예비용 설치 필요 용존오존계측기 드레인 배관 개선 구의정수센터 오존주입 제어 : 발생기별 오존농도 제어방식 변경 필요 이슬점감지기 예비용 설치 필요 겨울철 오존+염소 불활성화비 1 이상 준수 뚝도정수센터 오존시설 주변 점검구(맨홀) 기밀 강화 질소공급장치 : 응축수 배수 미흡 개선, 이슬점감지기 센서교체, 질소공급장치 정기적인 교대 운전 (가동시간 편중)실시 영등포정수센터 2정수장 오존주입 제어 : 발생기별 오존농도 제어방식 변경 필요 오존시설 주변 점검구(맨홀) 기밀 강화 친환경오존접촉조 통풍기 개선(배오존파괴기 연결 혹은 맹판처리) 2정수장 질소공급장치 정기적인 교대운전 (가동시간 편중) 2정수장 겨울철 오존+염소 불활성화비 1이상 준수 암사정수센터 오존주입 제어 : 발생기별 오존농도 제어방식 변경 필요 오존시설 주변 점검구(맨홀) 기밀 강화 고농도 오존농도계 계측값 보정 필요 이슬점감지기 예비용 설치 필요 1,2정수장 겨울철 오존+염소 불활성화비 1이상 준수 강북정수센터 효율저하 오존발생기 점검 : 2호기(컨버터 점검 후 교체 검토) 오존시설 주변 점검구(맨홀) 기밀 강화 이슬점감지기 예비용 설치 필요 서울물연구원 (수처리연구과) 전산유체해석을 이용한 오존접촉지 추적자 실험 실시 (강북, 영등포1, 2정수장) Ⅴ 행정사항 ？？ 오존공정 심층진단 발표회 개최 ○ 일 시 : 21년 2월 중순 (예정) ○ 장 소 : 본부 4층 회의실 ○ 참석자 : 20명 내외(본부 생산부장, 정수센터 소장, 연구원 부장) ？？ 오존공정 심층진단 결과에 따른 운영 및 시설 개선 ○ 시설 및 운영개선계획 제출(정수센터) : 2022. 2. 28.까지 ○ 개선결과 확인 및 평가(기술진단과) : 2022년 6월 (예정) 붙임 : 오존공정 진단결과 발표자료 1부. 끝.

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20220216052007

본청

기술진단과-1146

D0000044741687