제3장 정수장 설치 2-2 정수의 제공정 정수의 제공정에는 수중의 불순물을 제거하기 위한 분리공정, 분리공정을 촉진시키기 제3장 정수장 설치 2-2 정수의 제공정    정수의 제공정에는 수중의 불순물을 제거하기 위한 분리공정, 분리공정을 촉진시키기 위해 상태를 변화시키는 성장공정과 무해공정으로 구분된다. (1) 분리공정 : 침전, 여과, Microstraining, 활성탄 흡착, 이온교환, 샌물화학적 흡착, 폭기, 역삼투, 전기투석, 증발, 동결 (2) 성장공정 : 응결, 응집 (3) 무해화공정 : 살균, 중화

제3장 정수장 설치 2-3 수중 불순물 제거 수중 불순물은 부유물질(SS), 콜로이드(colloid), 용해성 물질로 구분 제3장 정수장 설치 2-3 수중 불순물 제거 수중 불순물은 부유물질(SS), 콜로이드(colloid), 용해성 물질로 구분 (1) 부유물질과 콜로이드 입자 제거    콜로이드 입자는 자연상태로 침전되지 않으며 침전과 모래여과가 유효하다. 부유물질 의 제거는 침전법과 여과법이 사용되는데 침전에서 약품 사용 여부와 여과의 속도로 분류하면 다음과 같다.    ① 보톰 침전과 완속 여과 : 보통 침전 후에는 완속 여과    ② 약품침전과 급속여과 : 약품 침전 후에는 반드시 급속여과 (2) 용해성 물질 제거    용해성 물질은 침전, 여과에 의해서 잘 제거되지 않는다. 용해성 물질을 제거하기 위해 서는 사전에 용해성 물질을 불용성 물질로 변화시키는데 경수의 연수화법, 제철법, 제망간법 등이 있다.

제3장 정수장 설치 (3) 세균제거 대장균군, 세균등은 보통 침전으로 어느 정도 제거가 가능하나 약품침전으로도 제거를 제3장 정수장 설치 (3) 세균제거   대장균군, 세균등은 보통 침전으로 어느 정도 제거가 가능하나 약품침전으로도 제거를 할 수 있다. 완속여과의 세균 제거율은 급속여과보다 좋으며 급속여과는 세균이 완전 제거되지 않고, 세균의 효과적인 제거는 염소 등 살균제로 직접 살균하는 살균(소독)법 이 있다. 최근에는 여과전에 원수를 염소처리하는 전염소처리법을 이용 (4) 생물 제거    생균 이외의 미생물은 조류(藻類 : alge), 규조류(珪藻類)등이 있는데 조류는 세균보다 대형으로 모래여과로 잘 제거된다. 그러나 조류의 수가 많은 경우는 여과지를 폐색시키 므로 황산동(CuSO4)을 투입하여 제거한다. 최근에는 Microstrainer의 일종인 스크린으 로 여과 후 모래여과로 제거한다.

제3장 정수장 설치 [ 표 3-2 각종 정수방법의 불순물 제거 특성 ] 제3장 정수장 설치 [ 표 3-2 각종 정수방법의 불순물 제거 특성 ]        불순물 정수법 유기물 무기물 부유성 콜로이드성 용해성 생물분해성 생물난분해성 응석용 이온성 응집침전, 여과 ◎ × ○ 활성탄 흡착 △ 이온교환 역삼투 증류   (주) ◎: 양호한 제거가능, ○: 어느정도 제거가능, △: 약간의 제거가능, ×: 제거 불가능

제3장 정수장 설치 2-4 수원과 정수방식 수원에서 주실기준에 적합한 음료수를 얻기 위해서는 각각의 수질에 적합한 처리방식 제3장 정수장 설치 2-4 수원과 정수방식   수원에서 주실기준에 적합한 음료수를 얻기 위해서는 각각의 수질에 적합한 처리방식 을 선정하여야 한다. (1) 지하수의 정수법 지하수(地下水)는 대지의 자정작용으로 수질이 양호하고 그대로 사용하여도 수질 기준에 적합한 경우가 많다. 지하수 중에는 때때로 경도, 철, 망간, 철박테리아, 용존 가스 등을 함유 하고 있는 경우에는 연수화, 철제거, 망간처리나 박테리아 제거, 폭기, 여과 등의 처리를 필요로 한다. (2) 복류수의 정수법    복류수(伏流水)는 일반적으로 수질이 양호하고 안정되어 수원으로서는 적합하다. 하지만 장기에 걸친 취수 가능량의 예측이 곤라하고, 홍수시에는 표류수의 영향을 받 기 때문에 복류수를 수원으로 하는 경우에는 반드시 침전지, 여과지 등의 정수시설을 설치해야 한다.

제3장 정수장 설치 (3) 지표수의 정수법 지표수(地表水)는 수량의 예측이 정확하거나 오염의 위험이 항상 존재하므로 충분한 제3장 정수장 설치 (3) 지표수의 정수법     지표수(地表水)는 수량의 예측이 정확하거나 오염의 위험이 항상 존재하므로 충분한 정수처리를 해야 한다. 정수방법으로는 연평균 탁도가 10도 이하, 최고 30도 정도로서 고도의 오염을 받지않는 물은 완속여과, 원수 탁도가 30도를 넘고 일수가 연간 30일 이상의 고탁도 또는 오염이 상당한 원수는 급속여과법이 적합하다. 그러나 수질오염이 심할 경우에는 침전, 여과, 소독만으로 불완전하므로 예비 침전, 전염소처리, 활성탄 흡착 등의 필요한 처리를 하여야 한다.

제3장 정수장 설치 3. 침전법 침전법(sedimentation)에는 보통 침전법과 약품 침전법이 있다. 보통 침전은 응집제를 제3장 정수장 설치 3. 침전법    침전법(sedimentation)에는 보통 침전법과 약품 침전법이 있다. 보통 침전은 응집제를 상용하지 않고 독립된 별개의 입자로 침전되며, 약품 침전은 응집제의 작용으로 입자 가 플록(floc)이라는 집합체를 형성하여 침전한다. 보통 침전법은 완속여과의 전처리 과정으로, 약품 침전과 최종침전(부유물 접촉침전)법은 급속여과의 전처리 여과에 사 용된다. 정수에 사용되는 침전지는 보통 침전지와 약품 침전지 및 최종 침전지(부유물 질 접촉 침전지). 3-1 침전 형태     침전은 물보다 비중이 큰 부유물을 중력에 의해 가라앉혀 제거하는 것으로 정화 또는 농축이라고도 한다. 현재 운영되는 대부분의 침전지는 연속적인 흐름상태에서 제거의 특성에 따라 4가지 형태로 분류된다.

제3장 정수장 설치 (1) Ⅰ형 침전(type Ⅰ) ; 독립침전 제3장 정수장 설치 (1) Ⅰ형 침전(type Ⅰ) ; 독립침전 Ⅰ형 침전은 부유물질 입자의 농도가 낮은 상태에서 응결되지 않은 독립입자의 침전으 로, 침전은 입 상호간에 아무런 방해가 없이 단지 유체나 입자의 특성에 의해서 영향을 받게 된다. 비중이 큰 무거운 독립입자의 침전이 통상 독립침전에 속하며 Stokes 법칙 이 적용되는 침전의 형태로 침사지, 보통 침전지에서 이루어진다. (2) Ⅱ형침전(type Ⅱ) ; 응집침전 부유물 입자의 저농도에서 침전 입자 상호간에 서로 다른 입자간의 영향을 받지않고 자 유침전이 이루어지며 입자의 대소(침전속도의 대소)의 차에 따라 큰 입자에 의하여 입 자간의 충돌이 발생하여 입자끼리 합체를 이루어 더룩 커진 1개의 입자로 성장하여 침 전하는 형태로 약품 침전지에서 이루어 진다.

제3장 정수장 설치 (3) Ⅲ형 침전(type Ⅲ) ; 지역침전, 방해침전, 간섭침전 제3장 정수장 설치 (3) Ⅲ형 침전(type Ⅲ) ; 지역침전, 방해침전, 간섭침전 Ⅰ형, Ⅱ형 침전 다음에 발생하는 단계로 부유물질의 농도가 큰 경우 가까이 위치한 입 자들의 침전은 서로 방해를 받으므로 침전속도는 점차 감소하게 되며 침전하는 부유 물과 상등수 간에 뚜렷한 경계면이 생긴다. 생물학적 처리인 2차 침전지의 침전형태 이다. (4) Ⅳ형 침전(type Ⅳ) ; 압축침전 Ⅳ형 침전은 침전된 입자들이 그 자체의 무게로 계속 압축을 가하여 입자들이 서로 접 촉한 사이로 물이 빠져나가 계속 농축이 되는 현상으로 2차 침전지 및 농축조의 저부 에서 침전하는 형태이다.

제3장 정수장 설치 3-2 침전 이론 Stokes의 법칙 : 액체 중에서 침전하는 독립 입자은 가속도를 받다가는 짧은 시간 제3장 정수장 설치 3-2 침전 이론 Stokes의 법칙 : 액체 중에서 침전하는 독립 입자은 가속도를 받다가는 짧은 시간 내에 입자에 작용하는 중력과 액체의 저항이 평형상태에 도달하게 되어 일정한 침강속 도로 침전하게 되며, Reynolds Number가 0.5보다 적은 경우 구형의 독립 입자가 정지 유체 또는 층유 중을 침강할 때의 속도는 Stokes의 법칙에 의해서 다음과 같이 표현됨 (2) Hazen 이론 : 매우 얕은 침전지에서의 연속류인 경우   ① 모래와 같은 비교적 큰 입자의 침전에 적합하다. ② 어떤한계 내에서는 침전지의 면적은 깊이보다 중요하다.   ③ 체류시간/침강시간의 값은 충분한 침전효과를 얻기 위하여 1.5이상을 요한다.   ④ 유입, 유출의 도류를 잘하는 것이 중요하고, 침전효과를 약20% 올릴 수 있다.

제3장 정수장 설치 (3) 침전지 관계식 ① 침강속도: 침전지에서 100%제거될 수 있는 입자의 침강속도 Vo = Q/A 제3장 정수장 설치 (3) 침전지 관계식   ① 침강속도: 침전지에서 100%제거될 수 있는 입자의 침강속도        Vo = Q/A   ② 침전 제거 효율         E= Vs/Vo 여기서, Vs : 독립입자의 침전속도(m/day)   Vo : 완전제거가 가능한 입자 중 최소 입자 지름의 침강속도(m/day)   ③ 표면적 부하: 침전지에서 입자가 100%제거되기 위하여 요구되는 침전속도를 말한다.   ④ 체류시간 T= 침전지의 용적/유입수량   ⑤ 월류부하 = 유입수량/weir의 길이

제3장 정수장 설치 3-3 보통 침전법 보통침전법은 원수 중의 부유물질이 다독 입자이고, 그 입자의 크기. 밀도를 알고 있을때 Stokes의 법칙 등의 이론으로 침전속도와 침전시간을 구할 수 있다. 보통침전법의 침전효과는 부유물질의 제거율로 나타내며 탁도, 세균 등도 상당히 제거 된다. 세균이 제거되는 것은 다른 부유물질에 흡착해서 침전하거나 일광의 세균작용과 생물간의 생존경쟁 등에 원인이 있다. 보통침전의 후처리인 완속여과가 정상적인 기능을 발휘하기 위해서는 침전수의 탁도가 약 15도 이하로 되어야 한다.

제3장 정수장 설치 3-4 약품 침전법   보통 침전법으로 제거하지 못하는 미세한 부유물질이나 콜로이드성 물질, 미생물 및 비교적 분자가 큰 용해성 물질을 약품을 상용하여 침전이 가능하도록 대형의 플록(floc)을 형성시켜 침전 제거하는 방법을 약품침전(응집침전 : 凝集沈澱)법이라 한다. 약품 침전법은 탁도제거, 색도제거, 세균제거의 효과는 있으나 일시 경도가 영구경도로 바뀌는 역효과도 될 수 있다.

제3장 정수장 설치 (1) 응집(凝集) 플록(floc)의 지름은 클수록, 무거울수록 침강속도가 커진다. 따라서 응집제를 첨가 제3장 정수장 설치 (1) 응집(凝集) 플록(floc)의 지름은 클수록, 무거울수록 침강속도가 커진다. 따라서 응집제를 첨가 하면 전기적으로 중화되고 입자끼리 엉켜서 쉽게 응집되고 빨리 침강한다. 침전을 신속히 하기 위해서 약품을 주입하며 약품에 의해 미립자가 결합해서 플록을 형성한다. 이 플록을 만드는 것을 응집(flocculation)이라 한다. (2) 응집제 응집에 사용되는 약품을 응집제(coagulant)라 하며 응집제는 주로 알루미늄이나 철의 염류(鹽類)인 전해질이 사용된다.

제3장 정수장 설치 황산알루미늄 응집제의 특징 ① 황산알류미늄(황산반토 ; Al2(SO4)3NH2O) 제3장 정수장 설치 황산알루미늄 응집제의 특징 ① 황산알류미늄(황산반토 ; Al2(SO4)3NH2O) 적량의 황산알루미늄을 수중에 가하면 다음과 같은 반응이 나타난다. Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2  ↔ 2 Al(OH)2 + 3CaSO4 + 6CO2 이 반응에서 Ca이나 Mg의 중탄산염이 황산염으로 되어 일시 경도가 영구 경도로 되지만 총경도는 변하지 않는다. 알칼리의 소비와 CO3가 발생해서 수중에 유리 탄산이 증가되므로 pH가 어느 정도 저하됨    ㉮ 저렴, 무독성으로 대량 첨가가 가능 하고 거의모든 수질에 적합하다.    ㉯ 결정(結晶)은 부식, 자극성이 없고 취급 용이    ㉰ 황산반토의 수용은 강산성이므로 취급주의    ㉱ 탁도, 색도, 세균, 조류 등 거의 전부의 현탁물 또는 부유물에 대해 유효하다.    ㉲ 철염에 비하여 생성한 플록이 가볍고 적정 pH폭(pH 5.5~8.5)이 좁은 것이 단점이다.

제3장 정수장 설치 ② 플리염화알루미늄(poly aluminum chloride ; PAC) : 플리염화알루미늄은 제3장 정수장 설치 ② 플리염화알루미늄(poly aluminum chloride ; PAC) : 플리염화알루미늄은 일명 PAC라 하여 응집력이 우수하며 단독으로 사용해도 좋고 황산 알루미늄과 병용해도 좋으나 황산반 토의 경우와 같이 황산이온이 어느 정도 공존할 때 응집 효과 좋다 폴리염화알루미늄(PAC)의 특성    ㉮ 응집,플록 형성속도 황산반토 보다 현저히 빠름    ㉯ 생성 플록이 대형으로 침강속도 빠름    ㉰ pH, 알칼리도의 저하는 황산반토의 1/2 이하    ㉱ 탁도의 제거효과가 탁월하다.    ㉲ 적정 주입률의 폭이 크며 과잉으로 주입하여도 효과가 떨어지지 않는다.    ㉳ 저온 열화(劣火)하지 않는다.

제3장 정수장 설치 ③ 알루민산나트륨(soldium aluminate ; NaAlO2) : 수산화나트륨(NaOH2)에 알루미나 제3장 정수장 설치 ③ 알루민산나트륨(soldium aluminate ; NaAlO2) : 수산화나트륨(NaOH2)에 알루미나 (Al2O3)를 녹인 것으로 단독으로 응집작용이 약하므로 보통 황산알루미늄과 함께 사 용한다. 색도가 높은 물에 유효하며 알칼리성으로 수처리 후의 경도 밑 유리 탄산도 증가하지 않으므로 보일러 용수의 특수 정수에 사용된다.  ④ 암모늄 명반: 소규모의 정수장치에 한해서 사용되는 용해속도가 느리다.  ⑤ 황산제 일철(ferrous sulfate ; FeSO4) : 소석회와 함께 사용해야 하며 알칼리도가 높고 고탁도인 원수에 가장 적합하며 경제적이다. 플록은 황산반토에 비해 무겁고, 저온이나 pH 변화에 의한 영향이 적다.  ⑥ 황산제 이철(ferric sulfate ; Fe2(SO4)3) : 더운물로 용해시켜야 하며 소석회는 필요 없다. 금속에 대한 부식성이 강하므로 내산성의 고무나 납으로 피복된 장치를 사용 해야 한다. 플록의 생성, 침전시간은 황산반토 보다 빠르다.

제3장 정수장 설치 (3) 응집 보조제(凝集輔助劑) : 보다 무겁고 신속히 침강하는 플록을 만들고 플록 강도를 제3장 정수장 설치 (3) 응집 보조제(凝集輔助劑) : 보다 무겁고 신속히 침강하는 플록을 만들고 플록 강도를 증가시키는데 사용   ① 알칼리제 : 소석회, 소다회, 가성소다 ㉮ 소석회 : 물의 경도를 증가시키는 결점과 용해도가 적다. ㉯ 소다회 : 고가이나 경도가 증가하지 않고 용해도가 크다. ㉰ 가성소다 : 용액으로 취급하므로 편리하고 자동주입이 쉽다. ② 벤토나이트 : 수중의 콜로이드 입자의 흡착에 대해서 핵을 제공해 주어 응집보조 작용이 있고 알칼리성 점토로 pH에 영향을 주지 않고 황산반토와 병용헤서 응집 제가 절약된다. (4) 응집 교반시험(Jar test)    응집제의 상용량중 최대의 양호한 플록(floc) 형성이 가능한 적정 주입량을 시험하는 장치로, 응집제는 주로 황산알루미늄이 사용된다. 응집반응에 영향을 미치는 인자는 pH, 응집제 선택, 수온, 물의 전해질 농도, 콜로이드의 종류와 농도 등이 있지만 약품 교반시험을 하여 pH나 응집제 양을 조절해 주는 것이 좋다.

제3장 정수장 설치 Jar Test 방법 (5) 응집반응에 영향을 미치는 인자 ① pH : pH는 응집의 양부를 고려할 때 제3장 정수장 설치 Jar Test 방법 (5) 응집반응에 영향을 미치는 인자   ① pH : pH는 응집의 양부를 고려할 때 가장 먼저 고려할 사항   ② 응집제의 선택   ③ 수온   ④ 물의 전해질 농도   ⑤ 콜로이드의 종류와 농도   ⑥ 교반의 영향: 입자의 농도가 높고 입자지름이 불균일 할수록 응집효과 가 좋다. ① 처리하는 물을 6개의 비커에 동일량 (500㎖ 또는 1ℓ)을 채운다. ② 교반 회전수를 120~140rpm으로 급 속교반시켜 pH 최적 범위(pH6) 조정 ③ pH 조정을 위한 약품과 응집제를 짧은 시간내에 주입  ④ 교반시 회전속도를 20~70rpm으로 감소시키고 10~30분간 완속교반 함. 그리고 floc이 생기는 시간을 기록 ⑤ 플록 생성시간과 상태를 기록하면서 30~60분간 침전시켜 상등수를 분석

제3장 정수장 설치 4. 여과법(filtration) 제3장 정수장 설치 4. 여과법(filtration)    원수를 다공질층을 똥해 현타액을 유입 시켜 부유물질, 침전으로 제거되지 않는 미세한 입자의 제거에 가장 효과적인 정수 방법이다. 여과법에는 보통 침전지의 전처리 여과로 사용되는 완속여과법과 약품침전지와 부유물 접촉 여과지의 전처리로 사용되는 급속여 과법이 있다. 4-1 여과의 이론 여과속도에 따라 4~5m/day인 완속여과법과 120~150m/day인 급속여과법으로 분류 (1) 입자의 제거 원리 :  여과에 의한 부유입자의 제거는 물리, 화학적 및 생물학적인 기구에 의하여 이루어진다. (2) 기구상 분류 : 여과를 기구상(機構上) 분류하면 표면여과(cake filtration)와 내부여과 (deep filtration)로 분류

제3장 정수장 설치 (3) 여과방법 ① 흐름방향에 의한 분류 : 하향류 여과, 상향류 여과, 양방향 여과 제3장 정수장 설치 (3) 여과방법   ① 흐름방향에 의한 분류 : 하향류 여과, 상향류 여과, 양방향 여과    ② 여상의 형태에 따른 분류 : 단층여과, 다층여과    ③ 여상의 추진력에 의한 분류 : 중력식여과, 압력식여과    ④ 유량조절 방법에 의한 분류 : 일정유량여과, 감소유량여과    ⑤ 여가속도에 의한 분류 : 완속여과, 급속여과

제3장 정수장 설치 (4) 모래 여과지의 손실수두 ① 여과층의 깊이가 클수록 수두손실은 작다. 제3장 정수장 설치 (4) 모래 여과지의 손실수두    ① 여과층의 깊이가 클수록 수두손실은 작다.    ② 모래 입자의 크기가 클수록 수두손실은 작다.    ③ 여과속도가 클수록 수두손실은 작다.    ④ 물의 점성도가 클수록 수두손실은 작다.    ⑤ 공극률이 클수록 수두손실은 작다.

제3장 정수장 설치 [ 표 3-3 여과장치의 손실수두 영향인자 ] 영향인자 조건(손실수두) 손실수두 모래층의 두께(L) 제3장 정수장 설치 [ 표 3-3 여과장치의 손실수두 영향인자 ] 영향인자 조건(손실수두) 손실수두 모래층의 두께(L) 두꺼울수록(↑) 크다 얇을수록(↓) 작다 모래입자의 크기(d) 클수록(↓) 작을수록(↑) 여과속도(V) 클수록(↑) 작을수록(↓) 물의 점성도(μ) 공극률(ε) 좋을수록(↓) 나쁠수록(↑)

제3장 정수장 설치 (5) 기구상의 분류 ① 표면여과 : 여재(濾材) 표면상에 퇴적하는 부유물에 의한 막의 두께를 증가시킴과 제3장 정수장 설치 (5) 기구상의 분류   ① 표면여과 : 여재(濾材) 표면상에 퇴적하는 부유물에 의한 막의 두께를 증가시킴과 동시에 다음 여과의 여재 역할을 하는 여과방식이며, 원수 중의 부유물이 여층 표면 에서 거의 억류 포착되며 완속여과에서 여과막 구성 후의 여과는 주로 표면여과에 속 한다.   ② 내부여과 : 여과하기 어려운 미립자가 포함된 원수를 대상으로 일어나며, 미립자가 여재층 내부로 침입하여 억류되는 여과방식이다. 고속여과시 여과의 초기단계, 저수 온 등으로 인한 응집 불량시의 여과, 여과 속도가 급속인 경우, 여재의 균등계수가 작고 유효경이 큰 경우 내부여과에 해당한다.

제3장 정수장 설치 4-2 완속여과법 (1) 완속여과법의 원리 : 미생물의 활동에 의하여 정수하는 방법이기 때문에 모래층의 제3장 정수장 설치 4-2 완속여과법 (1) 완속여과법의 원리 : 미생물의 활동에 의하여 정수하는 방법이기 때문에 모래층의 평면이나 모래층 내에 번식한 조류, 생물에 의하여 만들어지 점질의 여과막 (filter film)에 의하여 물리적, 화학적 또는 생물학적으로 탁질, 세균 등의 부유물이나 암모 니아, 망간 등 용해성 물질을 제거 또는 분해하는 방법이다. 즉 완속여과에서는 보 통 침전을 거친 여과수를 사용하고 있으며 주로 생물학적 정화작용에 의존하고 있다. (2) 완속여과법의 효과 : 완속여과법의 효과는 원수수질, 여과사의 입도, 수온, 여과속도, 여과지의 작업방법 등에  좌우된다. 부유물질과 세균은 거의 다 제거되고 색도, 용해 성, 유기물, 철, 망간, 암모니아 등도 어느 정도 제거된다. 따라서 완속여과는 얇은 막의 작용에 의지하여 생물화학적으로 제거할 수 있는 이점이 있는 반면에 고농도 성분의 제거에는 적당하지 않으며 용해성의 유기성 물질은 그대로 통과되어 버린다.

제3장 정수장 설치 (3) 완속여과의 주요기능 ① 여별효과(straining) : 여과 현상중 가장 단순한 것으로서 대부분 여층표면에서 일어 난다.여과가 진행됨에 따라 대립자, 유기물, 미생물 등에 의하여 여과막이 형성되어 미립입자까지 제거가 가능해지나 여과가 계속됨에 따라 여과막이 점점 두꺼워져 결 국에는 여과의 저항이 커져 물이 통과하기 어려워진다.    ② 흡착(adsorption) 및 침전(sedimentation) : 모래의 표면을 통과한 미세물질들이 모 래층 중의 공극을 천천히 유하하며 플록 형성, 공극 내에서의 침전작용, 모래 표면 에의 흡착현상으로 여층내에 억류되지만 플록화도 흡착도 안된 미립자는 모래층 하 부까지 침입한다. 수온이 낮으면 물의 점성이 커져서 플록화는 어려워지므로 여과 효과는 나빠진다.

제3장 정수장 설치 ③ 생물학적 작용(biological activity) : 완속여과 특유의 것으로 모래층 표면에서의 작 제3장 정수장 설치 ③ 생물학적 작용(biological activity) : 완속여과 특유의 것으로 모래층 표면에서의 작 용은 역별효과와 같으며 모래층 내부에서의 미생물은 생물막을 형성하여 모래층에 부착한다. 이 생물막에 의하여 콜로이드, 세균 같은 미세한 물질들이 흡착 제거되며 암모니아성 질소도 제거된다. 급속여과에서는 찾아볼 수 없는 작용이다.  ④ 산화작용(oxidation) : 모래 표면상의 수중에는 조류와 미생물을 공생시킴으로써 광 합성을 하는 프랑크톤이 있어 풍부한 산소를 물에 공급하므로 철, 망간 등은 산화되 어 제거 된다.

제3장 정수장 설치 (4) 완속여과의 특징 ① 여과속도는 4~5m/day 정도이다. 제3장 정수장 설치 (4) 완속여과의 특징    ① 여과속도는 4~5m/day 정도이다. ② 세균 제거율(98~99.5%)이 탁월하다.    ③ 약품의 소요가 불필요하며, 유지관리비가 저렴하다.    ④ 처리수의 수질이 양호하다.    ⑤ 여과지의 면적이 넓고, 건설비가 많이 든다.    ⑥ 탁도가 높거나 심하게 오염된 원수에는 부적당    ⑦ 인력으로 여재를 청소하기 때문에 경비가 많이 들고, 오염의 염려가 있다.     ⑧ 여과지 면적에 비해 처리할 수 있는 용량이 적기 때문에 대규모 처리에는 부적합

제3장 정수장 설치 4-3 급속여과법 급속여과법은 원수에 황산반토 등의 응집제를 가해서 약품의 작용으로 침전을 시키 제3장 정수장 설치 4-3 급속여과법 급속여과법은 원수에 황산반토 등의 응집제를 가해서 약품의 작용으로 침전을 시키 고 침전수를 모래 여과하여 물을 정화하는 방법이다. (1) 급속여과의 원리     급속여과는 여재 입자에 접촉하는 과정에서 물리적 또는 수리학적 제인자에 지배되며 생물학적 작용은 무시함. (2) 급속여과의 효과     급속여과에서는 여과효과의 출현이 빨라 보통 수분간으로 탁도 0~1도 정도의 양호한 여과수를 얻을 수 있다. 즉 탁도는 잘 제거되지만 암모니아성 질소 같은 용해성 물질은 거의 제거되지 않으며 세균 제거에도 큰 효과는 없다.

제3장 정수장 설치 (3) 역세척 방법(back washing) 제3장 정수장 설치 (3) 역세척 방법(back washing)     급속여과의 사층세정은 역세정 방법을 일반적으로 사용한다. 급속여과에는 폐쇄가 빨 리 일어나므로 역세척을 기계적으로 하여 단시간 내에 여과기능을 회복하는 것이 특징 ① 모래층을 기계적으로 교반후 물을 역류시키는 방법 ② 물만으로 역세척하는 방법 ③ 공기로 모래층을 교란시킨후 역세척하는 방법 또는 공기와 물을 동시에 분출시켜 역세척하는 방법 (4) 모래층 팽창비     역세척시 모래층의 팽창비는 역세척 조작에 중요한 지표가 된다. 팽창비가 너무 크면 모래층 간의 마찰 및 충돌이 작아져서 완전히 세척이 되지 않으므로 30%게 적당하다.

제3장 정수장 설치 (5) 급속여과의 특징 ① 여과속도가 120~150m/day 정도로 완속여과에 비하여 매우 높다. 제3장 정수장 설치   (5) 급속여과의 특징    ① 여과속도가 120~150m/day 정도로 완속여과에 비하여 매우 높다.    ② 설치면적을 적게 차지하여, 건설비가 적게 소요된다. ③ 여과 시 손실수두가 크다.    ④ 인력이 적게 소요되며, 자동제어화가 가능하다.    ⑤ 약품 사용(응집침전), 동력 소비 등에 따른 유지 관리비가 많이 소요된다    ⑥ 탁도가 다소 높은 원수의 처리에 적당하다.   ⑦ 세균처리에 있어서는 확실성이 적다.    ⑧ 기계적으로 여재를 청소하기 때문에 경비가 많이 드나 청소시간이 짧아 오염의 염려도 적어진다.

제3장 정수장 설치 4-4 급속여과법의 변법 단층여과에 비하여 여과속도를 높일 수 있으며 여과 지속시간이 길어 에너지 절감효 제3장 정수장 설치 4-4 급속여과법의 변법     단층여과에 비하여 여과속도를 높일 수 있으며 여과 지속시간이 길어 에너지 절감효 과를 가져올 수 있다. (1) 다층 여과법     보통의 처연규사로 된 여과층은 역세척에 의해서 성층화되어 위에서 아래로 갈수록 입도가 커지며, 따라서 여과 손실수두가 커지고 폐쇄가 빨리 일어나 여과 지속시간이 단축되는 결점이 있는데, 이러한 결점을 보완한 것이 다층여과법(multilayer filtration) (2) 상향류 여과법(upflow filter)     보통여과법은 위에서 아래로 물이 흐르는 데 반해 밑에서 위로 여과하는 방법으로, 하 층에 조립, 상층으로 갈수록 세사가 분포되므로 다층여과와 같은 이점이 있으나 여과 수가 표면에 나오므로 오염방지책이 필요하다.

제3장 정수장 설치 (3) 감쇠 여과법 급속여과는 일정유량을 여과하는 정속여과임에 비하여 감쇠여과는 정입여과로 여과지 제3장 정수장 설치 (3) 감쇠 여과법     급속여과는 일정유량을 여과하는 정속여과임에 비하여 감쇠여과는 정입여과로 여과지 수위가 일정하므로 정압을 가하지만 유량 조절기가 없으므로 여과지가 점차 폐쇄됨에 따라 여과 수량이 감소하는 여과법이다.   [감쇠 여과가 정속 여과보다 유리한 점]    ① 복잡한 유량조절 장치가 제수 밸브로 대용된다.    ② 정상적인 응집이 이루어졌을 경우 여과수가 보다 청정하다.    ③ 응집 불량으로 인한 탁질 누출현상이 적다.    ④ 여과 지속시간이 길다.    ⑤ 소요 손실수두가 작다.

제3장 정수장 설치 (4) 2방향류 여과법     여층 중에 접수 strainer를 설치하고 상하 양방향에서 원수를 동시에 유입시켜 여과를 하는 방식이다. 상향류여과의 장점인 여과 지속시간의 연장과 단점인 모래층의 팬창에 따른 여과 기능의 상실 등을 방지할 목적으로 하향류와 상향류의 양 여과를 하나의 조 합여상으로 하여 동시에 여과할 수 있도록 만든 것으로 여층이 상․하 모두 역입 도로 구성되어 있다. 상하향휴 여과라고도 한다.   [2방향류 여과법의 특징]    ① 전여층의 여과 기능 발휘에 따른 여과 지속기간의 연장    ② 2방향 동시 여과로 여과면적이 적어진다.    ③ 상하향 양 여과의 손실수두가 동일하도록 여과 유량이 자동적으로 조절된다.    ④ 고탁도 원수의 탁질을 직접적으로 급속히 제거할 수 있다.

제3장 정수장 설치 (5) Micro floc 여과 제3장 정수장 설치 (5) Micro floc 여과    직접 여과법으로 응집 침전을 행하지 않고 원수에 약품을 직접 주입한 후 곧 급속여과를 행하는 것이 특징다. 원수의 탁도가 100도 이하의 저탁도에는 Micro floc 여과로 정수 되지만 100도 이상이면 침전지에서 어느 정도 탁도를 제거할 필요가 있다. 여과층은 다 층여과와 같은 무연탄, 천연규사, 석류석의 3층 여과를 사용하여 230~290m/day의 여과속도를 낼 수 있다.    ① 여과지를 생략할 수 있으나 그만큼 여과지의 부담은 커진다.    ② 약픔 주입량이 절멸(絶滅)된다.    ③ 여과 속도를 크게 할 수 있다.    ④ 약품 주입량을 자동제어 할 수 있다

제3장 정수장 설치 5. 소독법 ● 살균(disinfection) 제3장 정수장 설치 5. 소독법   ● 살균(disinfection) 수중 세균, virus, 원생동물 등의 단세포 미생물을 죽여 무해화(無害化)하는 것을 의미   ● 살균법(殺菌法)으로는 염소살균법, 오존, 자외선 등을 이용하는 방법이 있다. 응용수 의 정수처리나 방류수에 가장 널리 사용되고 있는 살균제는 염소(chlorine)이며, 이산 화염소, 클로라민, 오존, 자외선, 은(銀),요드, 철산염, 염화브롬 등이 사용되고 있다.   ● 살균제의 살균력 : 오존>이산화염소>차아염소산>차아염소산이온>클로라민 5-1 살 균 (1) 살균의 방법    ① 가열 방법 : 물을 고온으로 가열하는 것으로 긴급시에 가장 중요한 살균    ② 광선 등에 의한 살균 : 태양 광선에 장시간 노출시킨 것으로 자연적으로 살균    ③ 산화제에 의한 살균 : 할로겐과 오존, 그 외의 산화제 등에 의한 화학적인 살균    ④ 산․알칼리에 의한 살균 : 병원성 세균은 산이나 알칼리를 이용하여 살균

제3장 정수장 설치 (2) 살균제가 갖추어야 할 조건 ① 병원균의 종유에 관계없이 그 살균 능력이 강해야 한다. 제3장 정수장 설치 (2) 살균제가 갖추어야 할 조건    ① 병원균의 종유에 관계없이 그 살균 능력이 강해야 한다.   ② 살균 속도가 빠르며, 살균에 지속성이 있어야 함    ③ 주입시 잔류 농도로 인체나 가축 등에 독성이 없어야 하며, 맛이나 냄새를 발생시키 지 않아야 한다.    ④ 저장, 운반, 취급이 용이하고, 가격이 저렴하여야 한다.

제3장 정수장 설치 5-2 전 염소처리법 염소는 통상 소독을 목적으로 여과후에 주입되는 것이나 여과전에 처리과정의 제3장 정수장 설치 5-2 전 염소처리법   염소는 통상 소독을 목적으로 여과후에 주입되는 것이나 여과전에 처리과정의 물에 주입하는 방법을 전염소 처리법 (prechlorination)이라 한다. 전염소처 리는 원수가 심하게 오염되어 세균, 암 모니아성 질소(NH4-N )와 각종의 유 기물을 포함하여 침전, 여과의 정수만 으로는 제거되지 않는 경우나 철(Fe), 망간(Mn)을 제거할 목적으로 한다.    전염소 처리의 목적 ① 일반 세균이 1㎖ 중 5,000 이상 또는 대장균 군이 100㎖중 2,500이상 존재할 때 물의 세균을 감소시켜서 안정을 높이며 침전지나 여과지의 내부를 위생적으로 유지한다. ② 조류, 세균 등을 다수 서식하고 있을 때 사멸 시키고 번식을 방지하기 위해서이다. ③ 원수중에 용존하고 있는 철, 망간을 산화 제거 하기 위해서이다. ④ 암모니아성 질소, 황산수소(H2S), 아질산성 산소, 페놀류, 유기물을 산화제거하기 위함.

제3장 정수장 설치 5-3 염소 살균법 수도수에서 염소 살균은 가장 일반적으로 사용되며, 살균 이외에도 산화제로 수처리 제3장 정수장 설치 5-3 염소 살균법 수도수에서 염소 살균은 가장 일반적으로 사용되며, 살균 이외에도 산화제로 수처리 에 널리 이용되고 있다. 염소는 살균제인 동시에 강력한 산화제이기 때문에 수중에 유기물 또는 세균 등이 존재하면 염소는 살균과 산화가 종료 될 때까지 소비가 계속된다. 따라서 급수과에서는 항상 0.2 mg/ℓ이상의 잔류 염소가 남도록 염소를 주입해야 하며, 소화기계통의 전염병이 유행하거나 감압급수의 특별한 경우에는 0.4mg/ℓ이상 증가 시키는 것이 좋다. 염소의 특징 ① 가격이 저렴하며, 조작이 간단하고 살균력이 강함   ② 살균 이외에도 산화제로 이용되며 살균에 지속성 있음 ③ 염소 소독 효과는 반응시간, 온도 및 염소를 소비하는 물질의 양에 따라 좌우된다. ④ 수중에서 유리 잔류 염소와 결합 잔류 염소 형태로 존재 ⑤ 염소살균은 발암물질은 트리 할로메탄(THM)을 생성시킬 가능성이 있다.

제3장 정수장 설치 염소를 물에 주입하면 다음과 같은 가수분해 반응이 일어나 치아염소산(HOCl)과 H+로 분해된다. 제3장 정수장 설치 염소를 물에 주입하면 다음과 같은 가수분해 반응이 일어나 치아염소산(HOCl)과 H+로 분해된다.      Cl2＋H2O ⇆ HOCl＋H＋＋Cl-- 차아염소산은 pH가 상승하면 다시 차아염소산 이온(OCl-)과 H＋로 분해      HOCl ⇄ H＋＋OCl- 이때 차아염소산과 차아염소산 이온을 유리 염소라 하며 수중에 잔류하는 차아염소산 (HOCl)을 유리 잔류 염소라 한다. 그러므로 물을 염소소독 하는데 살균효과를 얻기 위하여 잔류 염소가 어느 정도 남도 록 염소를 주입해야 한다.

제3장 정수장 설치 유리 염소의 특징 ① 차아염소산(HOCl)을 유리염소라 한다. 제3장 정수장 설치 유리 염소의 특징 ① 차아염소산(HOCl)을 유리염소라 한다. ② 수중에 잔류하는 치아 염소산을 유리 잔류 염소(free residual chlorine)라 한다. ③ pH 5 여서는 염소(Cl2)분자의 형태로 존재한다. ④ 치아염소산(HOCl)이 차아 염소산 이온(OCl-) 보다 살균력이 약 80배 정도 강하다. ⑤ 대장균의 살균을 위한 필요 농도는 치아염소산이 0.02ppm, 차아염소산 이온은 2ppm정도 ⑥ 차아염소산은 자기간 살균력이 지속되는 성질을 가지고 있다. ⑦ 차아염소산의 살균력은 pH 5.5에서 차아염소산 이온의 살균력은 pH 10.5정도에 서 최대가 된다.

제3장 정수장 설치 (2) 염소 요구량과 결합 잔류 염소 제3장 정수장 설치 (2) 염소 요구량과 결합 잔류 염소    ① Ⅰ형 : 증류수에 염소를 주입할 때 염소 요구량이 0일 경우이며, 주입량에 비례해서 주입량과 같은 잔류 염소가 생긴다.    ② Ⅱ형 : 물이 어느 정도의 유기물이나 산화되는 무기물을 포함하는 경우, 즉 염소 요구량이 있는 경우로서 일반 적으로 수돗물은 이 경우에 속한다.    ③ Ⅲ형 : 전염소 처리 시에 나타나는 형으로, 암모니아 화합물을 많이 포함한 물에서 볼수 있다.      ● 염소주입염도 = 염소요구량 + 잔류염소농도    ● 염소요구량 = 염소주입염도 - 잔류염소농도                 = 염소요구량농도 * 유량 * 1/순도

제3장 정수장 설치 (3) 염소의 주입량 염소 주입량(염소 요구량 ＋ 잔류 염소량)은 평상시 관말에서 유리 잔류 염소량이 항상 제3장 정수장 설치 (3) 염소의 주입량     염소 주입량(염소 요구량 ＋ 잔류 염소량)은 평상시 관말에서 유리 잔류 염소량이 항상 0.2ppm 이상이 되도록 주입하여야 한다. 그러나 다음의 경우에는 유리 잔류 염소량 이 0.4ppm 이상으로 강화하여야 한다.     ① 소화기 계통의 수인성 전염병이 유행할 때    ② 단수후 급수를 다시 개시할 때 또는 감수압일 때    ③ 홍수로 원수 수질이 현저히 악화했을 때    ④ 정수작업에 이상이 있을 때    ⑤ 수도전(水道栓) 계통을 통한 오염의 염려가 있을 때 (4) 염소의 살균력 염소 살균의 주체는 차아염소산(HOCl)이며 차아 염소산 이온(OCl-)은 이에 비하면 1/80정도로 낮다. 온도, 반응시간, 염소의 농도가 증가하면 살균력은 증가한다.

제3장 정수장 설치 [염소의 살균효과]    ① 살균력은 차아염소산(HOCl)>차아염소산 이온(OCl-)>클로라민(chloramine)    ② 물의 pH가 낮은 쪽이 살균효과가 높다.    ③ 접촉시간이 갈수록 살균효과는 커진다.    ④ 염소의 농도가 증가하면 살균력도 증가한다.   ⑤ 혐기성 세균에 대하여는 염소는 효력이 없다.    ⑥ 수온이 높을수록 염소 및 클로라민의 살균력은 증대 ⑦ 산화 가능성 물질(철, 망간)은 살균효과를 감소   ⑧ 산도는 살균효과를 증대하고 알칼리도는 살균효과를 감소 (5) 부활 현상     부활현상(復活現像 : after growth)이란 염소 소독할 때는 세균이 사멸되었다가 일정시 간이 경과하면 수중에 염소 성분이 없어지고 다시 세균이 증가하는 현상

제3장 정수장 설치 (6) 클로라민(결합 잔류 염소) : 암모니아를 포함하고 있는 물에 염소를 주입하면 염소와 제3장 정수장 설치 (6) 클로라민(결합 잔류 염소) : 암모니아를 포함하고 있는 물에 염소를 주입하면 염소와 암모니아 질소가 결합하여클로라민(chloramine)이 생성되는데 이 클로라민을 결합 염소 또는 결합 잔류 염소(結合殘留鹽素)라 한다.    ● 클로라민(chloramine)의 생성 반응은 물의 pH에 따라 3가지 형태로 분류된다.      NH2＋HOCl → NH2Cl(monochloramine)＋H2O : pH 8.5 이상      NH2Cl＋HOCl → NHCl2(dichloramine)＋H2O : pH 8.5~4.5 정도      NHCl2＋HOCl → NCl3(trichloramine)＋H2O : pH 4.4 이하 [클로라민의 특징]    ① 차아염소산보다 살균력이 약하여 주입량이 많이 요구    ② 접촉시간이 30분 이상 필요하다. ③ 소독 후에 냄새를 주지 않음 ④ 살균 후 물에 맛과 냄새를 주지 않고 살균작용이 오래 지속      ⑤ 클로라민은 세균이나 바이러스에 대한 소독력이 비교적 약하나 후염소처리로서 사용 할 수 있다.

제3장 정수장 설치 (7) 트리할로메탄(THM : trihalomethane)은 정수처리나 폐수처리의 염소 주입 공정에서 제3장 정수장 설치 (7) 트리할로메탄(THM : trihalomethane)은 정수처리나 폐수처리의 염소 주입 공정에서 발생한는 발암성 물질이다. 이는 자연계에서 유래한 부식질계 유기물과 주입된 유리 탄소가 반응하여 생성된다. 폐수의 염소처리에서 생긴 THM은 상수도 수원에 유출되 어 문제를 야기한다. 클로라민(chloramine)을 사용한 소독에서는 THM이 생기지 않고 파괴점(break point)를 넘지 않도록 염소 처리한다. 전염소 처리를 하지 않고 약품침 전과 침전 및 활성탄 흡착으로 처리함이 좋다.

제3장 정수장 설치 6. 고도 정수처리 원수중 철, 망간 등의 특수 성분의 중금속 물질이 포함되어 있거나 경도가 높은 수질의 제3장 정수장 설치 6. 고도 정수처리    원수중 철, 망간 등의 특수 성분의 중금속 물질이 포함되어 있거나 경도가 높은 수질의 원수를 특수 성분의 제거 목적으로 물을 처리하는 것 6-1 흡착   용액 중의 분자가 물리적, 화학적 결합력에 의해서 고체 표면에 붙은 현상을 흡착(吸 着:adsorption)이라 한다. 정수처리 중 응집, 물리 화학적 처리 등에 의해 제거되지 않 는 극히 미세하고 생물화학적으로 안정된 유기물이 낮은 농도로 존재할 때 그리고 냄 새, 맛, 잔류 농약 등 극미량의 유해 성분을 제거할 때 흡착처리 한다.

제3장 정수장 설치 (1) 흡착원리 흡착과정은 다음의 3단계를 거쳐서 일어난다. 제3장 정수장 설치 (1) 흡착원리   흡착과정은 다음의 3단계를 거쳐서 일어난다.     ① 흡착제 주위의 막을 통하여 피흡착제의 분자가 이동하는 단계    ② 만약 흡착제가 공극을 가졌다면 공극을 통하여 피흡착제가 확산하는 단계     ③ 흡착제 활성표면에 피흡착제 분자가 흡착되면서 피흡착제 사이에 결합이 이루어 지는 단계 (2) 흡착대상    ① 정수나 폐수의 생물화학적 처리를 방해하는 화학약품 폐수    ② 생물학적으로 분해가 어려운 화학물질 및 미처리 유기물    ③ 강이나 하천의 생태계에 중대한 영향을 미치는 독성물질    ④ 냄새나 색도

제3장 정수장 설치 (3) 흡착제 : 수처리로 사용되는 흡착 제(吸着劑)로는 활성탄, 규조토, 활 흡착제가 갖추어야 할 조건 제3장 정수장 설치 (3) 흡착제 : 수처리로 사용되는 흡착 제(吸着劑)로는 활성탄, 규조토, 활 성알루미나, 산성 백토, 이온 교환 수지 등이 있으며 가장 많이 사용 되는 것은 활성탄이다. (4) 등온 흡착식 등온 흡착식(흡착평형)은 일정한 온 도에서 흡착량(q)와 평형상태의 농 도(C) 사이의 관계를 나타내는 등온 흡착선으로 표시한다. 흡착제가 갖추어야 할 조건 ① 단위 무게당 흡착 능력이 우수할 것 ② 물에 용해되지 않고 내알칼리, 내산성일 것 ③ 재생이 가능할 것 ④ 다공질이며, 입경(부피)에 대한 비표 면적이 클 것 ⑤ 자체가 수중에 유독성 물질을 발생 시키지 않을 것 ⑥ 입도 분포가 균일, 구입 용이하고 가격이 저렴할 것

제3장 정수장 설치 6-2 오존(O3)소독    ● 오존(ozone)은 산화력이 염소에 비하여 월등히 강하고 바이러스에 대해서도 매우 유효한 소독제이다.   ● 여과수에 가하는 오존의 주입량은 2~3 이하, 물에 대한 용해도는 14~15℃의 증류 수에서 약 0.29이므로 주입법에 주의하지 않으면 오존이 낭비된다.    ● 오존처리 대상으로는 색, 냄새, 맛, 철, 망간, 유기염소 화합물, 세균, 바이러스 등의 제거에 있다. (1) 오존처리 대상물질    ① 산화 분해 : 색, 냄새, 맛, 철, 망간, 유해한 유기물, 트리할로메탄(TMH)의 원인물질    ② 살균 소독 : 세균, 바이러스, 일반생물    ③ 수처리 공정 개선 : 용해성 유기물 응집효과 증진, 유기물의 활성탄 처리성 향상, 유기물의 생물 분해성의 향상

제3장 정수장 설치 (2) 오존처리의 장점 ① 냄새, 색도제거에 효과가 크다(물에 염소와 냄새를 남기지 않는다). 제3장 정수장 설치 (2) 오존처리의 장점    ① 냄새, 색도제거에 효과가 크다(물에 염소와 냄새를 남기지 않는다).    ② 철, 망간의 제거 능력이 크다.    ③ 바이러스의 불활성화에 우수한 효과    ④ 병원균에 대한 살균효과가 크다.   ⑤ 유기물의 생물 분해성을 증대시킴    ⑥ 유해한 유기물을 분해성을 증대시킴    ⑦ 슬러지를 생성시키지 않는다.    ⑧ 유기 염소화합물 생성 억제가능     ⑨ 응집, 여과, 활성탄 흡착 등의 처리효과를 증진시킨다.

제3장 정수장 설치 . (3) 오존처리의 단점 ① 효과의 지속성 없음 ② 발생 비용이 많이 든다(염소살균에 비해 비경제성) 제3장 정수장 설치 . (3) 오존처리의 단점    ① 효과의 지속성 없음 ② 발생 비용이 많이 든다(염소살균에 비해 비경제성)    ③ 후염소 주입설비가 필요하다(복잡한 오존 발생장치가 필요하다).    ④ 수온이 높아지면 오존 소비량이 증가한다.    ⑤ 배수 시스템에서 미생물이 증식할 우려가 있다. `

제3장 정수장 설치 6-3 활성탄 처리법 활성탄처리법은 고도 정수처리 방법의 하나로 통상의 정수처리 제거되지 않는 이취미, 제3장 정수장 설치 6-3 활성탄 처리법     활성탄처리법은 고도 정수처리 방법의 하나로 통상의 정수처리 제거되지 않는 이취미, 페놀류, 유기물, 합성 세제의 제거 등에 사용되며, 분말 활성탄처리법과 입상 활성탄처 리법으로 구분된다. (1) 분말 활성탄처리법    ① 처리방법 : 응집처리 전에 주입시켜 혼화 접촉시키므로 흡착처리를 한 뒤 침전 여과 한다. 이는 응급처리이며 단시간 사용시 적합하고, 겨울철 저온수시에는 응집효과가 저하 되므로 PAC이나 응집보조제를 사용하여 응집효과를 높여야 한다.    ② 주입률 : Jar-test 에 의해 결정되어야 한며, 처리대상 물질의 종류, 농도에 따라 달라진다. 이취미 제거의 경우 보통 10~30 정도이다.    ③ 주입방식 : 건식 주입과 혼식 주입이 있다.    ④ 접촉시간 : 접촉시간 20분 이내    ⑤ 접촉장소 : 착수정, 혼화지시설, 접촉조

제3장 정수장 설치 (2) 입상 활성탄처리법    ① 처리방법 : 입상 활성탄처리는 통사의 여과와 염소소독의 중간에서 실시하며 연속처 리 또는 비교적 장기간 공용 시 적용된다.    ② 여과 속도 : 240~480 m/day (급속 여과의 2~4배)    ③ 여과방식 : 중력식(대규모)과 압력식(중소규모)    ④ 여층 두께 : 1.5~2.0m    ⑤ 역세척 방법 : 표면 세척＋역세척 또는 표면 세척＋공기세척＋역세척    ⑥ 역세척 횟수는 7~10일에 1회 정도

제3장 정수장 설치 [ 표 3-5 분말 활성탄과 입상 활성탄의 비교 ] 항목 분말 활성탄 입상 활성탄 처리시설 제3장 정수장 설치 [ 표 3-5 분말 활성탄과 입상 활성탄의 비교 ] 항목 분말 활성탄 입상 활성탄 처리시설 기존의 시설을 사용하여 처리할 수 있다. 여과조를 만들 필요가 있다. (건설비가 많이 든다.) 단기적 처리의 경우 필요량만 구입하므로 경제적이다. 탄층이 얇거나 두꺼워도 비경제적이다 장기간 처리의 경우 경제성이 향상되지 않는다. 층두꼐가 두꺼워지며 재생하여 사용하므로 경제적이다 주입과업 및 노무관리 곤란하다. 용이하다 처리 중단의 위험성 있다(기계고장, 정전 또는 호퍼 내브리지) 없다 재생 사용 곤란이 따른다 가능하다 미생물의 번식 번식 가능성이 있다 폐기시의 익로 침전된 탄분을 포함한 흑색 슬러지는 공해 원인이 된다. 니트를 발생하지 않으므로 공해의 염려가 없다 누출에 의한 흑수 발생 특히 동계에 일어나기 쉽다 거의 염려가 없다 처리 관리의 난이 곤란하다

제3장 정수장 설치 Microstrainer 법의 특색 6-4 Microstrainer법 제3장 정수장 설치 6-4 Microstrainer법     완속여과 전처리법으로서 수중에 부유하는 현탁물, 프랑크톤, 조류 등의 미세 부유물 등을 여과하는 장치이다. Microstrainer 법은 상수도 공업용수의 정수과정에 있어 조류 등을 제거 하는 데 많이 이용된다.   Microstrainer 법의 특색   ① 부유생물의 크기에 따라 망눈을 바꿀 수 있다.   ②처리용 수량이 매우 소량이다.   ③ 생물 발생상황에 따라서 적선(適宣)으로 운전된다.   ④ 소요부지가 협소하다.

제3장 정수장 설치 6-5 경수의 연수화법    ● 물의 경도는 칼슘과 마그네슘의 염류에 의하여 생기는 것인데 높은 경도의 물은 생활 용수로서 부적당하기 때문에 경도를 제거해야 한다. 특히 보일러 용수나 공업용수로 사용할 때는 반드시 일정수 기준 이하로 낮추어야 하는데 이러한 과정을 경수의 연화 (softening)라 한다.    ● 경도는 탄산염 및 중탄산염에 의해 생성되는 경도를 탄산 경도, 그밖의 것을 비탄산 경도라 하고, 끓이면 제거되는 경도를 일시 경도, 그렇지 않은 경도를 영구 경도라 함    ● 탄산경도는 소석회를 가함으로 제거되고, 탄산칼슘은 불용성 물질이므로 침전한다. 또 전시킨다. 비탄산 경도는 소다회를 사용하여 침전 제거 한다. 특히 지표수에 대하 여는 침전, 여과, 살균을, 지하수에 대하여는 여과와 살균을 행하고 특히 철, 망간 등 을 많이 포함할 경우는 여과 전에 폭기를 행한 후 여과를 시킨다.

제3장 정수장 설치 Zeolite : 천연적으로 존재하는 여재를 사용하여 이온교환을 시킴으로써 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)을 제거하는 방법으로 전경도를 제거할 수 있으며, 장소를 차지하지 않고 침전물이 생기지 않으며, 특히 영구 경도에 대해서 효과가 좋으나 고가이고 탁수에 사용할 수 없는 단점이 있다. (2) 석회소다법 : 탄산 경도는 소석회를 가하여 제거하고, 영구 경도인 비탄산경도는 소다 회(Na2CO3)와 소다석회(Ca(OH)2)를 동시에 가하여 침전 여과시킨다. (3) 착감(비등)법 : 일시적인 경수를 끓이면 탄산을 유리하여 탄산칼슘(CaCO3) 및 수산화 마그네슘(Mg(OH)2)으로되어 침전하므로 용이하게 산화할 수 있으나 많은 수량에는 부적당하다.

제3장 정수장 설치 7. 정수 시설 수도용 수질로서 음료수에 적합하도록 수질 개선을 위한 시설 수원→취수탑→착수정 제3장 정수장 설치 7. 정수 시설 수도용 수질로서 음료수에 적합하도록 수질 개선을 위한 시설 수원→취수탑→착수정 →혼화지→응집지→침전지→여과지→염소소독→정수지→송수 7-1 착수정 착수정(着水井)이란 원수가 취수 및 도수시설에서 유입되느 정수처리 공정에 최초로 도입되는 곳. 착수정의 일반적인 기능은 원수의 수위를 안정화 시키고 원수량을 조절 하여 다음에 오는 약품주입, 침전, 여과 등 일련의 정수작업이 정확하고 쉽게 처리되게 하기 위한 시설로 적정 취수량의 기준 제고 및 유량제어에 있다.

제3장 정수장 설치 (1) 착수정의 구조 및 형상    ① 착수정의 형상 : 일반적으로 장방형 또는 원형으로 하고 유입구에는 제수 밸브 등을 제수 밸브 등을 설치 하여야 하며 정류, 원류, 양수, 유출의 순서로 2~3실로 한다.    ② 착수정의 부속설비 : 착수정의 수위가 고수위 이상으로 올라가지 않도록 류관이나 월류 워어를 설치하여야 한다.    ③ 착수정의 여유 : 착수정의 고수위와 주벽 상단간에는 60m 이상의 여유를 두어야 함    ④ 유출수 설비 : 수리, 청소 등에 대비하여 유출수 설비를 설치하여야 한다.

제3장 정수장 설치 (2) 착수정의 용량 ① 착수정의용향 : 체류시간을 1.5분 이상으로 하고 수심은 수위변동이나 유지관리를 제3장 정수장 설치 (2) 착수정의 용량 ① 착수정의용향 : 체류시간을 1.5분 이상으로 하고 수심은 수위변동이나 유지관리를 위하여 3~5m 정도로 한다.    ② 측관 : 착수정과 부대설비의 수리나 청소 등에 대비하여 필요에 따라 측관을 설치 하여야 한다.    ③ 양수장치 : 원수의 유량을 정확히 조정하기 위하여 양수장치를 설치한다.    ④ 위어 : 유량장치로 정류장치에 너무 가까우면 수위에 영향을 주고 양수가 부정확하게 되므로 적어도 2m이상 떨어지게 설치하여야 한다.

제3장 정수장 설치 7-2 응집지凝集地) 급속여과지 시스템에서 원수의 현탁물질 중 0.01mm 이하 입자를 제거하기 위한 전처 제3장 정수장 설치 7-2 응집지凝集地) 급속여과지 시스템에서 원수의 현탁물질 중 0.01mm 이하 입자를 제거하기 위한 전처 로서, 응집 조작에 의해 부유 탁질 또는 콜로이드성 물질을 침전성이 양호한 플록으로 형성시키는 시설을 말한다. 응집지는 혼화지에서 생성된 미세한 플록 입자를 더 크고 무겁게 응집시켜 침전지에서의 침전효과를 상승 시키는 역할을 한다. 혼화시간은 1~5 분 정도이고 플록 형성 때 혼화지의 날개 주변속도는 1.5m/sec 이고, 응집기의 주변속 도는 15~80cm/sec 정도이다. 응집용 약품은 응집제, 알칼리제, 응집보조제로 대별함

제3장 정수장 설치 (1) 혼화지 혼화지(混和地)는 원수와 정수약품을 혼화시키는 시설로서, 혼화효과를 높이기 위해 제3장 정수장 설치 (1) 혼화지     혼화지(混和地)는 원수와 정수약품을 혼화시키는 시설로서, 혼화효과를 높이기 위해 서 혼화지 내에 혼화기가 설치되어 있다. 착수정의 전단부에 투입하면 착수정에서 일 부 혼합되고 혼화지까지 온는 동안 관류에 의해 일부 혼화되며 혼화지의 와류에 의한 혼합 및 응집이 이루어진다.    ① 혼화시간 : 계획 정수량에 대하여 1~5분간을 표준으로 한다.   ② 유속 : 유속은 1.5m/sec 정도가 필요하다.    ③ 손실수두 : 체류시간 1분, 처리수량 10,000m3/day당 약 45~60m이다.

제3장 정수장 설치 (2) 플록 형성지     플록 형성지(flocculation tank)는 혼화지에서 약품과 혼화되어 제 1차 응집을 일으키 는 원수를 천천히 교반하므로 입자간에 충돌을 일으키며, 제2차로 응집을 촉진시켜 큰 플록의 형성을 도모하는 시설이다.    ① 플록 형성시간 플록 형성지의 체류시간은 보통 20~40분간이 적당하다.     ② 위치 혼화지와 침전지 사이에 위치하고 침전지에 접속하여 설치한다.    ③ 형상 플록 형성지는 직사각형이 표준이며 플록 형성지에서 발생한 슬러지나 scum의 제거가 가능한 구조로 한다.

제3장 정수장 설치 ④ 평균 유속 15~30cm/sec를 표준으로 하고 주변속도는 15~80cm/sec가 표준 ⑤ 교반조건 제3장 정수장 설치 ④ 평균 유속 15~30cm/sec를 표준으로 하고 주변속도는 15~80cm/sec가 표준 ⑤ 교반조건 플록 형성은 응집한 미소 플록을 크게 성장시키기 위하여 적당한 교반이 필요한데 속도경사×체류시간의 값은 104~105이 양호한 교반 강도를 점차 감소시킨다. ⑥ 교반 강도 플록 형성지 내의 교반은 하류에 갈수록 그 강도를 점차 감소시킨다. 큰 플록을 만들기 위하여는 플록의 입경이 작은 초기에는 교반 강도를 크게 하고, 플록이 점차 크게 됨에 따라 3~4단으로 나누어 교반 강도를 점차 감소시킨다. ⑦ 교반 구조 플록 형성지에서 발생한 슬러지나 scum의 제거가 가능한 구조로 한다.

제3장 정수장 설치 7-3 침전지 침전지(沈澱地)의 설치 목적은 수중의 현탁물질을 제거 시켜 다음 정수단계인 여과지의 제3장 정수장 설치 7-3 침전지    침전지(沈澱地)의 설치 목적은 수중의 현탁물질을 제거 시켜 다음 정수단계인 여과지의 오염 부하를 경감시키는데 있다. 그리고 침전지는 물 속에 들어 있는 현탁 입자를 침전 준리시키는 기능과 유량조걸 기능 및 침전된 슬러지를 제거 시키는 기능을 갖고 있다.     침전지의 용량은 보통침전지에서 계획 정수량의 8시간분을, 약품침전지의 겨우는 3~5 시간분을 표준으로 한다. 그리고 보통침전지 내의 평균 유속은 0.3m/min 이하여야 한다.   정수에는 사용되 침전지는 보통침전지,약품침전지, 경사판 침전지, 고속응집 침전지로 분류된다.

제3장 정수장 설치 (1) 보통침전지 자연 침강에 의하여 현탁물질을 분리하고 완속여과지에 걸리는 부담을 경감하기 위하여 제3장 정수장 설치 (1) 보통침전지    자연 침강에 의하여 현탁물질을 분리하고 완속여과지에 걸리는 부담을 경감하기 위하여 설치하는 것이 목적이다. 보통 침전지의 구조 ① 침전지는 2지 이상으로한다.    ② 보통침전지는 직사각형으로 하고, 길이는 폭의 3~8배를 표준으로 한다.    ③ 유효 수심은 4.6~5.5m로 하고, 슬러지 퇴적 심도로서 30cm 이상을 둔다.    ④ 고수위에서 침전지 벽체 상단까지의 여유고는 30cm 이상을 둔다.    ⑤ 용량은 계획 정수량의 3~5시간 분을 표준으로 한다.    ⑥ 보통침전지의 평균 유속은 40cm/min 이상을 표준으로 한다.

제3장 정수장 설치 (2) 약품침전지 약품주입, 혼화 및 플록 형성의 단계를 거쳐 크고 무겁게 성장한 플록의 대부분을 제3장 정수장 설치 (2) 약품침전지 약품주입, 혼화 및 플록 형성의 단계를 거쳐 크고 무겁게 성장한 플록의 대부분을 침전 분리 작용에 의하여 제거함으로써 후속되는 급속여과에 걸리는 부담을 경감시키 기 위한 시설이다. 그리고 퇴적된 침전 슬러지는 설계 유효 수심을 유지하도록 즉시 제거해야 하며, 제거에는 스크레이퍼를 사용하고 속도는 0.2m/min을 기준으로 한다. 침전기능이란 유입된 탁질을 가장 효과적으로 침전시키는 것이며, 침전 효율이란 침전지에 유입된 탁질이 몇%가 제거되는가를 표시하는 것이다.

제3장 정수장 설치 [약품침전지의 구성] ① 침전지는 2지 이상으로 한다. 제3장 정수장 설치   [약품침전지의 구성]    ① 침전지는 2지 이상으로 한다.    ② 침전지는 직사각형으로 하고, 길이는 폭의 3~8배를 표준    ③ 유효 수심은 4.6~5.5m로 하고, 슬러지 퇴적 심도로서 30cm 이상을 둔다.    ④ 고수위에서 침전지 벽체 상단까지의 여유고는 30cm 이상을 둔다.    ⑤ 용량은 계획 정수량의 3~5시간 분을 표준     ⑥ 보통침전지의 평균 유속은 40cm/min 이상을 표준

제3장 정수장 설치 (3) 고속응집 침전지 : 고속응빕 침전지는 기존 플록의 존재하ㅔ서 새로운 플록을 형성시 제3장 정수장 설치 (3) 고속응집 침전지 : 고속응빕 침전지는 기존 플록의 존재하ㅔ서 새로운 플록을 형성시 키는 것으로, 응집 침전의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.   ① 고속응집 침전지의 채택시 고려사향은 다음과 같다.     ㉮ 원수의 탁도는 10도 정도가 바람직    ㉯ 최고 탁도는 1,000도 이하인 것이 바람직     ㉰ 착도, 수온의 변동이 적어야 한다.     ㉱ 처리 수량의 변동이 적어야 한다.   ② 고속응집 침전지의 수와 구조     ㉮ 용량은 계획 정수향의 1.5~2.0 시간분으로 한다.     ㉯ 지내의 평균 상승 유속은 40~50mm/min을 표준으로 한다.     ㉰ 청소, 고장 등의 등의 경우에도 침전에 지장이 없는 지수로 한다. ③ 고속응집 침전지는 원리상이나 기구상으로 슬러리(slurry) 순화형, 슬러지 blan ket 형, 양자를 혼합한 복합형, 맥동형, 접촉 침전지 등이 있다.

제3장 정수장 설치 ㉮ 슬러리 순화형 : 새로 유입된 원수와 응집제는 혼합 플록을 통하여 항상 지내에 순환 제3장 정수장 설치     ㉮ 슬러리 순화형 : 새로 유입된 원수와 응집제는 혼합 플록을 통하여 항상 지내에 순환 하면서 고농도의 슬러지와 혼합해서 대형 플록으로 성장하여 순환류와 함께 분리부 로 이동한다. 이때 플록은 침강하며 상등수는 trough로 유출하고 잉여 슬러지는 방 출되어 슬러지 농도를 일정하게 순환한다.     ㉯ 슬러지 blanket형: 상승 수류에 의해 부유상태에 있는 슬러지의 하측에서 응집제를 혼합한 원수가 통과하게 되어 다수의 기존 플록과 접촉하고 스러지층 상면에 도달할 때까지 성장하여 상승 수류와 균형을 유지하게 된 플록은 상승 수류에서 분리되어 기존의 부유 슬러지층으로 들어간다. 일반적으로 순환류는 없고 슬러지의 부유는 상 승 수류에만 존재하는 것으로 균일한 부유물질에 대하여 상등수의 수질이 양호한 이 점이 있다.     ㉰ 복합형: 최초의 응집과정을 슬러리 순환방식으로 해하고 다음에 슬러지의 성장과 분 리를 스럴지 blanket 방식에 의하는 것으로 많이 사용되고 있다.

제3장 정수장 설치 그림 3-4 고속 응집침전지

제3장 정수장 설치 7-4 완속여과지   모래층에 의해 수중의 현탁물질, 세균 등을 걸러냄은 물론 모래층 표면에 증식된 미생물군에 의하여 수중의 유기물질 등 불순물을 산화 분해시켜 제거하는 정수방법 이다 어느 정도의 암모니아성 질소, 취기, 철, 망간, 합성세제, 페놀 등을 제거할 수 있다. 완속 여과속도는 4~5 m/day가 표준이다. 

제3장 정수장 설치 그림 3-5 완속여과지 단면

제3장 정수장 설치 완소여과지의 형상 : 여과지의 형상은 직사각형으로 하며, 총면적은 계획정수량을 제3장 정수장 설치 완소여과지의 형상 : 여과지의 형상은 직사각형으로 하며, 총면적은 계획정수량을 여과속도로 나누어 구하고, 1열 또는 2열로 축조 배치하며, 여과지 주벽부는 지반보 다 15cm 이상 높여 여과지 내로 오염수나 토사 등의 유입을 방지 (2) 여과지수 : 예비 여과지수를 포함하여 2지 이상 (3) 모래층 : 완속 여과는 탈질 제거면에서 보면 표면여과이므로 여수의 수질에 대한 안전 을 위하여 여과모래층의 두께는 70~90cm를 표준으로 한다. (4) 자갈층 : 자갈층은 모래층의 지지와 여과수의 균등집수를 목적으로 하며, 모래가 여과 수의 유하에 따라 낙하 유실되지 않도록 모래층의 아래에는 자갈층을 설치한다. 입경 3~60 mm의 자갈을 4층으로 구분하여 위에서 아래로 작은 자갈에서 큰 자갈 순으로 배열하여 모든 두께를 40~60 cm로 한다.

제3장 정수장 설치 (5) 수심 : 90~120cm를 표준으로 하고 일반적으로 여유고는 30cm 정도가 적당하다. 제3장 정수장 설치 (5) 수심 : 90~120cm를 표준으로 하고 일반적으로 여유고는 30cm 정도가 적당하다. (6) 하부 집수장치 : 모래층과 자갈층을 지지하며 여과수가 모이도록 여과지 밑에 설치하 고 전여과면에서 균일한 여과속도로 여과가 가능하도록 여과지의 모든 부분에 동일하 게 집수하며 작은 손실수두로 유출시킬수 있도록 설계한다.    ① 유속은 지거(支渠)dop서 15cm/sec 이하, 주거(主渠)에서 20cm/sec 이하로 한다.    ② 하부장치의 높이는 65~75cm 정도로 한다.    ③ 저부 경사는 지거에서 1/150, 주거에서 1/200 정도로 한다.    ④ 지거 경사는 주거방향으로 1/150정도로 한다.    ⑤ 여과지 저부의 어느 점으로 부터도 지거까지의 수평거리는 4m 이하로 한다.

제3장 정수장 설치 (7) 조절정 : 각 여과지마다 여과량을 항상 일정하게 유지시켜 주는 역할을 하는 조절정 제3장 정수장 설치 (7) 조절정 : 각 여과지마다 여과량을 항상 일정하게 유지시켜 주는 역할을 하는 조절정 (調節井)을 설치하며, 이 조절정에는 유량 조절장치, 여과 손실수두계, 여과속도 및 여과 수량 지시계를 설치한다. (8) 유입설비 : 유입관은 완속여과지의 크기에 따라 1~2개소 설치하고, 그 관경은 평균 유 속 50cm/sec 정도가 되도록 정하여야 한다. (9) 배출수관 : 모래면상 배출수관의 관경은 배출시간을 3~4시간, 모래면 하부 배출수관 의 관경은 1~1.5시간 정도로 배출할 수 있는 관경으로 하며 배출수조의 크기는 배출 수량의 4분간분 이상으로 한다.