부산시 고도정수처리시설 운영현황 및 사례 부산시상수도사업본부 덕산정수사업소

1) 1988년 갈수기 이후 수질악화로 상수도에 대한 국민여론 증폭 1. 개 요 1-1 부산시의 고도정수처리시설의 도입 사유 1) 1988년 갈수기 이후 수질악화로 상수도에 대한 국민여론 증폭 2) 1991년 3월 낙동강 페놀 유입사건 소독, 살균제로 사용된 염소가 페놀과 반응하여 악취발생 3) 1994년 디클로로메탄사건등 유기오염물질 유입으로 인한 수돗물에 대한 부산시민의 불신감 증폭 4) 취수원이 낙동강 하류에 위치하여 도시하수, 산업폐수, 축산폐수등 의 유입으로 낙동강 수질 3급수 수준으로 악화. 부산시민들이 안심 하고 안전하게 마실 수 있는 물을 생산하기위하여 부산시는 1987년 국내최초로 화명정수장에 고도정수처리시설인 오존, 1994년에 입상활성탄 여과시설을 도입, 가동

표 1. 정수장 정수공정별 운전조건 (2002. 12)

제 1차 Plant 시험

제 2차 Pilot Plant 시험

제 3차 Pilot Plant시험

덕산 정수사업소의 정수처리 계통도 ↓ → 원수 침사지 전오존접촉지 착수지 혼화지 전염소 알카리제,활성탄 → 침전지 여과지   응집제 ↓ → 원수 침사지 전오존접촉지 착수지 혼화지 ↑ ↑ 전염소 알카리제,활성탄 → 침전지 여과지 후오존접촉지 입상활성탄 정수지 ↑ 후염소

2. 덕산정수장의 오존처리시설 개요 2-1. 오존 처리 목적 2. 덕산정수장의 오존처리시설 개요 2-1. 오존 처리 목적 1) Bacteria 및 Virus의 살균 2) 무기물질의 산화 철 및 망간의 산화 질소 및 황화합물의 산화 3) 유기물질의 산화 맛, 냄새, 색도 유발물질 산화 페놀 화합물 산화 농약(살충제)성분의 산화 제거 THMFP(트리할로메탄 생성능), TOXFP(총유기할로겐화합물 생성능)의 제거로 염소요구량 감소 유기물질의 생물분해능력 증대(후오존의 주목적) 생분해 불가능 물질(Nonbiodegradable Organic Carbon ; NBDOC)을 생물학적 으로 분해가능한 물질(Biodegradable Organic Carbon ; BDOC)로 변경 4) 응집효과 증대 5) 조류 물질 제거등

덕산 오존시설 계통도

오존접촉지 사양 접촉지 항목 전오존접촉지 후오존접촉지 9.0W×23.2L×6.7H×2지기준유량 1정수 : 582,750M3/day 2정수 : 525,000M3/day 3정수 : 515,000M3/day: 1정수 : 555,000M3/day 2정수 : 500,000M3/day 3정수 : 500,000M3/day 규격(m) 1,2정수 : 7.4W×17.3L×6.3H×4지 3정수 : 5.5W×19.5L×6.7H×2지 1정수 5.9W×18.0L×5.5H×1지 10.5W×11.8L×5.5H×1지 2정수 5.9W×18.0L×5.5H×1지 10.5W×11.8L×5.5H×1지 3정수 9.0W×23.2L×6.7H×2지 지수 4지(각 단계별 2지) 지당 Chamber수 5실 2실 최대오존 주입농도 1.5ppm(3정수-2.0ppm) 2.5ppm(3정수-3.5ppm) 접촉시간 4min 7분 30초(3정수-8.05분) 오존접촉방법 유공산기식 산기관수 492(3정수 - 148개) 720(3정수 - 228개)

덕산정수장의 오존발생기실과 전오존접촉지

3. 덕산정수장의 입상활성탄 시설 개요 3-1. 상수처리에서의 활성탄 이용 3. 덕산정수장의 입상활성탄 시설 개요 3-1. 상수처리에서의 활성탄 이용 1) 흡착에 의한 이취미, 미량유해 유기물의 제거 2) DOC(용존성유기탄소), THMFP(트리할로메탄 전구물질)의 제거 3) 생물활성탄(BAC)효과에 의한 생물분해성 유기물질 의 제거 4) 농약류의 제거 등

덕산정수장 입상활성탄 여과지 제원 처리수량(m3/day) 1,555,000 역세척방식 공기 + 물 여과지수 54지 여과유량 조절방식 정속여과 (수위 무조절방식) 여과지 규격(m) 7.5W Ⅹ 14.46L 역세 주기 평시 7일 활성탄 소요량(m3/지) 320(총17,300m3) 고탁도및 조류발생시 3일 – 4일 활성탄 종류 석탄계(calgon사) 역세척 펌프현황 1,626m3/hrⅩ3 여층고(m) 3 유량 공기 1.5m3/m2/min 표면적(m2) 108.45 물 0.5m3/m2/min 선속도(m/hr) 10.67 역세시간 2min 활성탄 표층으로부터의 수위(m) 1.55 25min 유입방식 유입수균등분배 System 역세수량 1000m3

덕산정수사업소 입상활성탄여과지및 운전실

4. 덕산정수장 입상활성탄 재생시설 개요 4-1. 도입 목적 1) 시설운영 2∼3년경과후 흡착기능 및 생물학적 작용의 효율저하 ⇒ 교체 및 재생 필요 2) 부산시 상수도 덕산, 화명, 명장 정수장 모두 입상 활성탄 여과지 운영 3) 입상활성탄 교체시 막대한 예산 소요 ⇒자체 재생비용 이 외주 재생비용이나 신탄 구입비 보다 훨씬 경제적 4) 폐 활성탄 처리 애로

4-2. 입상활성탄 재생시설 개요 구 분 내 용 재생능력 12톤(6톤×2기)재생/일 재생방식 열재생(6단 다단로 구 분 내 용 재생능력 12톤(6톤×2기)재생/일 재생방식 열재생(6단 다단로 활성탄 저장시설 55㎥×8기 폐수 처리 시설 86.48㎡×1식 공사기간 98. 11. 7 ∼ 2001. 5(1년간 시운전포함) 운영효과 자체운영, 2004년이후 투자비 회수가능 (20억원/년)

입상활성탄 재생시설 전경 및 중앙관리실

5. 결과 5-1. 고도정수처리(오존 + 입상활성탄) 수처리 효율 5. 결과 5-1. 고도정수처리(오존 + 입상활성탄) 수처리 효율 2000년 5월 부터 1정수 계통의 효율 분석 평균 운영 EBCT : 30min 탁도, KMnO4소비량, THMs, THMFP, DOC, UV-254 제거효율 분석 입상활성탄 여과지 역세척시 팽창율 30℃ : 13%, 20℃ : 23 %, 5℃ : 33%

전. 후오존 월별 투입비 비교 전오존 투입비 오존 전달율 95%내외 유지 후오존 접촉지 잔류오존 농도 0.2ppm 정도 유지 전오존 투입비 오존 전달율 95%내외 유지 후오존 접촉지 잔류오존 농도 0.2ppm 정도 유지 후오존투입비(ppm)/사여과수DOC농도(ppm) = 0.5 – 0.8 사이 유지 동절기 수온 하강시 오존 투입비 유지 애로 2002년 오존 투입비

4-2. KMnO4 소비량 비교

4-3. 입상활성탄 여과수 THMs 변화

4-4. THMFP 비교

4-5. DOC농도 비교

4-6. UV-254 비교

입상활성탄내 미생물 생체량

입상활성탄 사용 경과에 따른 물성치 변화

최종정수 수질비교(고도처리정수, 급속여과시스템)

Characteristics of Virgin, Spent and Reactivated GAC

The Characteristics of spent and reactivated GAC Ash

그림10. Comparison of pore volume for the virgin and reactivated GAC

신탄과 재생탄의 주요 수질인자 제거율 비교 구분 항목 신탄 재생탄 KMnO4소비량 ㎎/ℓ 2.9 0.6 79.3 3.1 0.3 후오존수 입상활성탄여과수 제거율 (%) KMnO4소비량 ㎎/ℓ 2.9 0.6 79.3 3.1 0.3 90.3 THMFP ㎍/ℓ 41 13 68.3 27 4 85.2 UV-254 cm- 0.0312 0.0048 84.6 0.0222 0.0031 86.0 DOC 2.214 0.323 85.4 1.893 0.282 85.1

5. 결론 BAC에서의 제거효율은 후오존 투입비에 영향을 받음. 후오존투입비는 수온 및 수질에 따라 요구량 차 발생 신탄 투입초기나 재생직후에는 흡착이 주기능으로 100 – 70% 의 제거율 THMs의 경우 운전시간 6개월 이후부터 입상활성탄 흡착기능 이 소멸됨에 따라 입상활성탄 여과지에서 제거율 없음. 정상상태하에서 THMFP, UV-254, DOC, KMnO4소비량 의 제 거율은 입상활성탄 여과후 후오존수대비 30 – 60%. 입상활성탄여과지 여과 수질과 고도정수처리를 하지않은 3정수의 수질 비교시 THMFP, UV-254, DOC, KMnO4 소비량 등의 입상활성탄여과수 농도가 3정수 보다 50% 이상 낮게 유지. 입상활성탄내의 미생물 개체수 수온이 낮을수록, 역세척주기가 빠를수록 감소

6. 고찰 6-1 고도정수시설의 도입시 고려사항 취수원수수질특성 파악에 따른 적절한 처리대상물질 선정 및 처리수질목표를 확립 6. 고찰 6-1 고도정수시설의 도입시 고려사항 취수원수수질특성 파악에 따른 적절한 처리대상물질 선정 및 처리수질목표를 확립 도입하거나 연구결과가 있는 사례를 중심으로 국내외 문헌조사, 처리수 수질분석 결과를 검 토한 후 기존 재래식 공정과 연계 가능성 여부를 판단하여 전문성이 있는 시공사 선택이 필요. 후오존접촉조 후단 오존체류조(약 30분 이상) 설치 BAC여과 시스템 운영시 충분한 EBCT(약 15분 이상) 고려 입상활성탄 재생을 위한 반입출 용이한 시스템 설치 BAC 여과지 하부 지지층(모래)은 재생시에 방해가 되므로 지지층이 필요 없는 하부집수장치로 고려 역세척은 수세 및 공세가 연속적으로 가능한 것으로 고려

6-2 현재까지 운영상 장점과 단점 [장점] ▷ 침전, 여과수 수질의 완충역활로 안정적이고 지속적인 정수수질 유지 가능 [장점] ▷ 침전, 여과수 수질의 완충역활로 안정적이고 지속적인 정수수질 유지 가능 ▷ 원수내 조류증가에 의한 이취미물질 제어로 수돗물 민원 크게 감소 [단점] ▷ 오존설비의 유지관리 애로 ▷ 동절기 수온 저하로 BAC효율 감소

주로 외자재 설비로 구성되어 있어 부품 구입시 통과절차가 어렵고, 장시간 소요되므로 긴급부 품 조달에 어려움이 있음. 6-3. 오존발생기 및 입상활성탄 구입시 애로사항 주로 외자재 설비로 구성되어 있어 부품 구입시 통과절차가 어렵고, 장시간 소요되므로 긴급부 품 조달에 어려움이 있음. 입상활성탄 구입시 재생을 고려한 활성탄 종 결정 및 규격 설정에 관한 자료 부족 조달 구매에 따른 여러종류의 활성탄 구입 가능성이 있으므로 운영 관리에 애로

6-4. 활성탄 교체시기의 판단과 단계적 계획 6-5. 재생활성탄의 효능과 재생시의 고려사항 (재생경험이 있는 경우) 6-4. 활성탄 교체시기의 판단과 단계적 계획 활성탄 교체시기 판단은 활성탄 흡착능 및 수처리효율 비교로 결정할 수 있지만 재생을 할 경우 일정기간(2∼3년) 주기로 실시하며, 재생에 의해 자동적으로 소실분은 신탄으로 보충 6-5. 재생활성탄의 효능과 재생시의 고려사항 (재생경험이 있는 경우) 활성탄 사용기간에 따라 재생탄의 효능(흡착능 및 회분, 경도 등) 및 수율은 크게 차이가 있으므로 너무 장기간 사용하지 않도록 하며, 일정주기(약3년)로 재생하는 것이 가장 바람직 함.