다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 정수과-23305 결재일자 2022. 7. 5. 공개여부 부분공개(5,6) 방침번호 시 민 주무관 정수과장 경규선 07/05 代정승경 협 조 주무관 김현희 고도정수처리공정 운영관리 결과 보고 (2022년 2분기) 추진근거 대내(외) 협력 현황 사 업 비 부서(단체)명 협의내용 협의결과 2022. 7. 암사아리수정수센터 (정수과) 고도정수처리공정 운영관리 결과 보고(22년 2분기) 고도정수처리공정의 효율적인 운영관리 일환으로 2분기 공정운영 및 수질관리 결과를 검토·분석하고 보고드림. ㅊ Ⅰ 추진개요 근거 및 배경 ㅇ 서울시 고도정수처리 운영매뉴얼 Ⅱ(서울물연구원, 2020) - 오존/AOP 공정 및 입상활성탄공정 운영관리(p.38~p.64) 사항 명시 ㅇ 2022년 수질검사 및 관리 종합계획(정수과-1001, 2022.1.28.) ㅇ 암사정수센터 소형생물(유충) 대응 매뉴얼(2차개정, 2022.3.21.) ㅇ 분기별 정수센터 운영 입상활성탄 품질조사 시행(서울물연구원 재료연구과) ㅇ 항목별 분산 관리에서 고도정수처리공정의 통합적 운영관리 분석 필요성 대두 - 항목별 분산 관리로 인해 공정 운영과 연계된 분석 및 진단 결여 기존 분산 관리 및 내부 보고사항 · 분기별 활성탄 층고 및 팽창률 조사 보고 · 자체 공정별 TOC, 맛냄새물질, 소형생물 등 수질 데이터 관리 및 보고 · 역세척 조건은 조사를 통해 필요시 보고 및 조정 시설 현황 구분 오존/AOP 공정 구분 활성탄 공정 시설용량 110만m3/일 시설용량 110만m3/일 산소탱크 20 ton × 3대 규격 B4.0m × L14.3m × 2cell 오존주입률 최대 1.5 mg/L 지수 44지(22지/계열 × 2계열) 과수주입률 AOP 3 mg/L / 퀜칭 0.25 mg/L 유량조절 자연평형형 오존발생기 18.5 kg/h × 4대 탄층고 2.5 m 오존접촉조 W16.3m × L28.5m × H5.52m EBCT 15분 잔류오존제거조 W10.9m × L16.3m × H5.52m 유효경 0.65mm(실제 0.68mm) 지수 6지 역세척 공기, 공기+물, 물 조사개요 ㅇ 기 간 : 2022. 4. ~ 6.(2분기) ㅇ 조사자 : ㅇ 관리사항 및 주기 구 분 세부사항 조사주기 비고 공정관리 오존 약품 주입률 관리 오존소독능 수시 월별 설비관리 제외 활성탄 역세척 조건 적정성 층고 및 팽창률 조사 분기1회 이상 대표지 선정 관리 수질관리 TOC, 맛냄새, THMs 주1회 - 소형생물 일1회 비활동기 주1회 품질관리 활성탄 물성 검사 분기 및 반기 서울물연구원 (재료연구과) Ⅱ 공정관리 오존/AOP 공정 운영 분석 ㅇ 오존주입률 및 용존오존농도 관리 운영 현황 - 오존주입률은 0.6 ~ 1.0 mg/L 범위에서 살아있는 소형생물 동향에 따라 조정 - 활성탄지 작업 시 중대재해 예방차원에서 일시 투입중단 또는 감소 운영 실시 - 취수원수내 냄새물질 농도가 낮고 소형생물 관리차원에서 AOP 미운영 - 활성탄지 용존오존농도 0.10 mg/L이상 유지 운영 - 구분 오존주입률(mg/L) 활성탄(2계열) 유입 용존오존농도(mg/L) 4월 5월 6월 4월 5월 6월 최대 0.81 1.01 1.01 0.25 0.23 0.24 최소 0.17 0.58 0.76 0.04 0.13 0.10 평균 0.72 0.72 0.93 0.20 0.15 0.17 ㅇ 오존가스에 의한 활성탄공정 실내 작업안전 조치 시행 ※ 퀜칭(잔류오존제거) : 활성탄지 작업 시 티오황산나트륨(50%) 간이설비 운영 ㅇ 오존 접촉시간 - 오존접촉조의 체류시간은 약 20분이며 퀜칭조까지 접촉시간은 26.9분 ~ 27.9분으로 나타남. 구분 통과유량 (m3/일) 이론적 접촉시간 비고 오존접촉조 퀜칭조 합계 4월 1,005,657 20.2 7.7 27.9 오존접촉조:2,350 m3/지 퀜칭조 : 899m3/지 5월 1,020,520 19.9 7.6 27.5 6월 1,043,631 19.5 7.4 26.9 ※ 유출 Weir EL 36.21m, 조 바닥 EL 31.15m로서 수위 5.06m로 조용적 계산 활성탄 공정 운영 및 진단 ㅇ 활성탄 공정 운영 인자 분석 - 설계 기준 이내로 적정하게 운영하였음. 구분 통과유량 (m3/일) 월평균 통과량 여과속도 (m/일) EBCT (분) 설계 대비 가동률(%) 설계 1,100,000 - 240 15 - 4월 1,005,657 2,397·BV 199.8 18.0 91.4 5월 1,020,520 2,457·BV 204.7 17.6 93.7 6월 1,043,631 2,488·BV 207.3 17.4 94.9 ※ BV(Bed Volume) : 충진된 활성탄층 총 체적(B4.0m × L14.3m × 2cell × 2.5m × 44지) ※ 가동률(%) : 통과유량(고도정수처리 유입유량(분배조유량))을 설계유량으로 나누어 계산 ㅇ 역세척 운영 현황 구 분 운영 조건 역세척 시간 공기 공기 + 물 물 휴 지 시 동 방 수 여과지속시간 ㅇ 역세척 배출수 탁도 - 14분부터 기준(2.0 NTU 이하)에 부합되나, 미세분탄 및 소형생물 관리 차원에서 물 역세척 20분 운영 유지. 시간(분) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 탁도 (NTU) 2-14 17.1 11.7 5.8 5.0 3.4 2.8 2.2 1.6 1.3 1.1 1.0 2-18 9.4 7.3 3.8 2.1 1.4 1.0 0.91 0.82 0.79 0.73 - ※ 2-14지는 ′21년12월 신탄 교체지이며, 2-18지는 미교체지로서 7년6월 경과 ㅇ 시동방수 탁도(2계열 14지) - 0.10 NTU 이하 기준 시동방수 시간 40분 적정 시간(분) 0 5 10 20 30 40 50 60 90 120 탁도(NTU) 0.04 0.32 0.35 0.25 0.14 0.09 0.08 0.06 0.04 0.04 ㅇ 역세척 주기 - 소형생물 증가에 따라 활성탄 역세척 주기 단축(72시간 → 60시간) 운영(5/31) ㅇ 물 역세척 유량 및 팽창률 진단 - 신탄 교체지의 경우 수온별 적정 유량 설정 운영으로 30% 전후의 팽창률을 유지하였으나, 교체하지 않고 장기 운영 중인 활성탄지의 경우 역세척 펌프(2대 운영) 성능 한계로 인해 수온 증가 시 팽창률 유지 곤란 (장기 운영에 따른 미립 활성탄 감소로 최소경이 상대적으로 증가하여 동일한 역세척 속도에도 팽창에 한계가 있는 것으로 판단됨.) 구 분 수온 13℃ 수온 18℃ 수온 22℃ 유량 (m3/h) 팽창률 (%) 유량 (m3/h) 팽창률 (%) 유량 (m3/h) 팽창률 (%) 21년 교체지(2-14지) 2,598 30.1 2,823 32.1 3,004 30.0 20년 교체지(2-4지) 2,987 30.1 3,000 28.3 3,396 30.0 미교체지(2-18지) 3,380 27.6 3,550 25.7 3,535 22.1 - 운영활성탄 경과년수에 따른 역세척수 속도별 팽창률 회귀분석 결과 (2℃, 5℃, 13℃, 18℃, 22℃별 역세척 유량에 따른 팽창률 조사) ·활성탄층의 팽창률은 경과년수가 적을수록 역세척 속도와 수온에 민감하게 영향을 받음. 경과년수(활성탄지) 회귀식 R2 표준오차 표본수 1년미만 (2-14지) 0.971 1.299 25 1년~2년 (2-4지) 0.963 1.292 27 7년~8년 (2-18지) 0.973 0.986 25 ※ E : 팽창률(%), V : 역세척수 속도(m3/m2/min), T : 수온(℃) ※ 회귀식 조건 : 역세척 속도 0.26~0.52 m/min, 수온 2~22℃ 범위 역세척 유량 조정 현황(2분기) 구 분 이전 4/12 5/13 6/16 21년 교체지(9개지) 2,300 2,600 2,800 3,000 20년 교체지(15개지) 2,600 2,900 3,100 3,400 미교체지(20개지) 3,000 3,400 3,600 3,800 ㅇ 활성탄 층고 조사 - 전년 2분기 대비 1계열 0.62%, 2계열 0.27% 감소하였으나, 기준 충족 구분 설계기준 ′21년 2분기 ′22년 2분기 증감(%) 비고(지수) 1계열 2.5 m 2.70 m 2.68 m -0.62 19 2계열 2.5 m 2.66 m 2.66 m -0.27 16 ※ ′21년 12월 ~ ′22년 2월까지 신탄으로 교체한 9개지는 비교에서 배제 Ⅱ 수질관리 ㅇ 고도정수처리 목표 수질(관리기준) 제거대상 물질 수질기준1) 목표수질기준2) 맛·냄새 Geosmin 20 ng/L 이하 8 ng/L 이하 2-MIB 20 ng/L 이하 8 ng/L 이하 소독부산물 THMs 0.1 mg/L 이하 0.03 mg/L 이하 HAAs 0.1 mg/L 이하 0.02 mg/L 이하 미생물 지아디아 3 log 제거 (여과2.5 + 소독0.5) 0.5 log 제거 (오존+후염소) 기타 TOC 5 mg/L 이하 1.5 mg/L 이하(자체) 1) 수질기준 : 환경부 (먹는물 수질기준 / 감시항목 기준 / 정수처리기준) 2) 목표수질기준 : 고도정수처리 시설/운영 최적화를 위해 지향하는 수질관리 지표이며 TOC는 활성탄의 흡착성능을 파악하기 위한 암사정수센터 자체 운영 지표임. ㅇ 냄새물질(2-MIB / Geosmin) - 원수 냄새물질 농도가 낮은 시기였으며, 오존에 의해 대부분의 냄새물질이 제거되고 활성탄 흡착에 의해 완전히 냄새물질이 불검출되는 것으로 나타남. 단위 : ng/L 구분 5월 6월 평균 5/9 5/16 5/23 5/30 6/2 6/7 6/13 6/20 전처리 원수 2 4 3 4 4 7 ND 7 2 6 2 5 1 5 2 6 2 5 여과수 2 3 3 4 3 5 ND 6 3 6 2 5 1 4 2 6 2 5 오존처리수 ND ND ND 1 ND 1 ND 1 ND 1 ND ND ND ND ND ND ND 1 활성탄수 ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ND ※ ND(Not Detected) : 정량한계로서 2-MIB는 2 ng/L미만, Geosmin은 1 ng/L미만 ㅇ 소독부산물(THMs) - 염소소독부산물인 THMs의 경우 활성탄공정에서 거의 흡착 제거가 되지 않는 것으로 나타났으며, 후염소 주입에 따라 정수에서 다소 증가하였음. 단위 : mg/L 구분 5월 6월 평균 5/16 5/23 5/27 5/30 6/2 6/7 6/13 6/20 여과수 0.016 0.020 0.018 0.021 0.019 0.017 0.020 0.016 0.018 오존처리수 0.016 0.019 0.018 0.018 0.019 0.016 0.018 0.016 0.018 활성탄수 0.014 0.016 0.017 0.017 0.015 0.015 0.020 0.020 0.017 정수 0.019 0.023 0.021 0.021 0.020 0.020 0.024 0.021 0.021 ㅇ 오존 소독능(지아디아) - 지아디아 0.5 log 제거를 위한 불활성화비는 최소 0.7에서 최대 41.7로 기준값인 1 이상을 충분히 유지하고 있음. 구분 수온 pH 오존농도 (mg/L) 체류시간 (분) CT계산값 지아디아 불활성화비 4월 13.9 7.0 0.420 15.24 4.80 24.48 (12.7~41.7) 5월 19.0 7.0 0.157 15.19 1.85 12.93 (3.1~21.7) 6월 22.0 7.0 0.125 15.36 1.46 12.21 (0.7~19.0) ※ 시설점검 및 작업안전을 위해 오존투입을 일시 중단한 4/5, 4/15는 제외 ※ 6/24 오존 최소 지아디아 불활성화비가 0.7로 낮으나, 정수지 후염소의 지아디아 불활성화비 6.79를 합하면 7.49로서 목표 수질기준에 적합하게 운영됨. ㅇ TOC - 오존산화로 인해 TOC는 제거되지 않지만 활성탄공정에서 37.7%의 제거효율이 나타났으며, 착수정에서 활성탄 공정까지 TOC의 62.3%가 제거됨. 단위 : mg/L 구분 5/17 5/23 5/30 6/7 6/13 6/20 평균 제거율(%) 공정별 누적 착수정수 2.20 2.20 2.10 2.30 2.40 2.10 2.22 - - 침전수 1.60 1.44 1.40 1.47 1.49 1.41 1.47 33.8 33.8 여과수 1.30 1.32 1.30 1.49 1.40 1.29 1.35 8.1 39.1 오존처리수 1.40 1.29 1.30 1.40 1.39 1.26 1.34 0.7 39.5 활성탄수 0.90 0.80 0.80 0.90 0.84 0.77 0.84 37.7 62.3 ㅇ 소형생물(유충) - 단위 : 개체수/m3 구분 원수 침전수 여과수 오존처리수 활성탄수 Total 生 Total 生 Total 生 Total 生 Total 生 4월 5월 6월 Ⅲ 활성탄 품질관리 ㅇ ′22년 1분기 분석 결과(서울물연구원) - 7년 5개월 경과한 2-18지의 요오드 흡착력, MB 탈색력은 전반기와 유사한 수준이며, 회분은 소폭 증가하였음 - 1년 2개월 경과한 1-13, 2-4지는 신탄 대비 요오드 흡착력, MB 탈색력이 각각 20 ~ 30% 감소하였으며, 전반기와 유사한 수준임 - 최근 교체한 2-14지는 흡착능이 15 ~ 20 %감소하였으며, 회분은 향상되었음 연번 대상지 2-18지 1-13지, 2-4지 2-14지 경과년수 항목 신탄 7년2월 7년5월 신탄 11월 1년 2월 신탄 3월 1-13 2-4 평균 1 요오드흡착력(mg/g) 2 MB탈색력(mL/g) 3 회분(%) 4 경도(%) 5 충전밀도(g/cm3) 6 입도 분포 (mm) 유효입경 7 균등계수(-) 8 최대경 9 최소경 ㅇ 경과년수에 따른 흡착성능 변화(요오드흡착력, MB탈색력) - 요오드흡착력은 경과년수 약 20개월까지 급격히 감소되다가 이후 큰 변화없이 유지된 후 7년 이후 600 mg/g 전후를 나타냄. - MB탈색력 역시 경과년수 20개월 전후까지 급격히 감소 후 30 ~ 50 ml/g 범위에서 유지되고 있음. ㅇ 입도분포 비교 - 물 역세척에 의해 활성탄층이 팽창되는 과정에서 유효경이 작은 탄의 경우 상부로 이동속도가 빨라지므로 표층의 경우 유효경이 작은 탄의 분포가 많아짐. - 장기 운영 중인 2-18지와 2-14지의 표층부의 활성탄 유효경은 유사한 것으로 나타났으며, 세척과정에서 미분탄은 지속적으로 발생되는 것으로 유추할 수 있음. 구 분 유효경 (mm) 균등계수 최대경 (mm) 최소경 (mm) 2-18지(7년5개월 운영) 표층~30cm 중층(1.2~1.5m) 2-14지(3개월 운영) 표층~30cm 구매탄 Ⅳ 결론 및 보고자 의견 ㅇ 오존공정은 소형생물 대응에 따라 활성탄 유입수 용존오존농도 0.10 mg/L이상 유지 조건으로 오존주입률을 적기 조정하였고 활성탄 역세척 운영 조건 역시 시기별 적정하게 운영되고 있었음. ㅇ 고도정수처리 목표 수질 기준 미만으로 처리수 수질이 우수하였으며 운영활성탄에 대한 흡착성능 역시 과거 성능감소 추이와 유사하게 나타나고 있음. ㅇ 동일 역세척 속도에도 활성탄 경과년수 및 수온에 따라 팽창률 차이가 있으므로 추가 실험을 통해 영향인자별 적정 역세척 유량 조견표를 마련할 예정임. 따로붙임 1. 오존공정 운영 월보(2분기) 2. 오존 소독능(2분기) 3. 활성탄 역세척 팽창률 조사 결과 4. 활성탄지 층고 조사 결과. 끝.

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20220706051506

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정수과-23305

D0000045736339