TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
③ 전염소처리를 할 경우에도 염소와 반응하여 잔류염소가 감소된다.
④ 설비의 사용재료는 충분한 내식성이 요구된다.
<1.14.1 참고 1> 오존/high pH AOP
오존이 수산화기에 의해 분해되어 OH 라디칼의 중간 생성물을 생성하는데, 이 공정에서 pH를 증가시킬수록 오존분해가 가속화 되는 원리를 이용한 방법으로, pH를 높이는 것은 자연수의 수질조건에 따라 OH라디칼의 생성과 소모의 최적조건에 맞는 pH에 따라 적용하여야 한다.
<1.14.1 참고 2> 오존/과산화수소(O3/H2O2)(PEROXONE) AOP
오존에 과산화수소를 인위적으로 첨가하여 오존을 빠른 속도로 분해시켜 OH라디칼을 생성시켜 오염물질을 분해시키는 방법을 오존/과산화수소 AOP라 한다. 오존과 과산화수소는 서로 반응이 매우 느리지만 HO2-이 발생하면 오존분해가 활발히 일어난다.
과산화수소는 아래 식1과 같이 해리되어 HO2-을 생성하고 오존과 (참고 1.14.2)와 같이 반응한다.
이중 O3-·아래 식 3, 4의 반응을 거쳐 OH라디칼을 생성하게 된다. HO2·는 O3-·과는 달리 O2-·생성(식 5), 다시 O2-·가 O3-·생성(참고 1.14.6) 후 (참고 1.14.3, 4)의 반응으로 OH라디칼을 생성한다. 이 과정을 종합한 최종반응식은 (참고 1.14.7)와 같다.
H2O2 → H++HO2- (참고 1.14.1)
O3+HO2-→HO2·+O3-· (참고 1.14.2)
O3-·+H+→ HO3· (참고 1.14.3)
HO3·→ OH·+O2 (참고 1.14.4)
HO2- → H++O2-· (참고 1.14.5)
O2-·+O3→O3-·+O2 (참고 1.14.6)
2O3+H2O2 → 2OH·+3O2 (참고 1.14.7)
오존과 과산화수소 투입비에 따라 공정 효율이 달라지며, 과산화수소 농도가 낮으면 오존분해가 원활하지 않아 OH 라디칼 생성이 저해되고, 농도가 높으면 과산화수소가 오히려 소모제로 작용해 역효과를 일으킨다. 오존과 과산화수소의 적정비율은 무게비로 약 3:1 정도로 알려져 있다.
<1.14.1 참고 3> 오존/자외선(UV 광분해법)
이 방법은 산화제에 자외선을 조사하여 OH 라디칼을 생성시키는 방법으로 자외선 에너지에 의해 중간생성물인 과산화수소가 생성되고 이후 OH라디칼 생성은 오존/과산화수소 공정과 동일하다. 또한 이 공정은 자외선에 의해서도 유기물이 제거될 수 있다.
O3+H2O+hv→O2+H2O2 (참고 1.14.8)
H2O2+hv → 2OH· (참고 1.14.9)
이 공정은 오존 대신에 과산화수소를 적용할 수도 있으며, 이 경우에는 과산화수소가 바로 자외선을 흡수하는 위 식2의 공정으로 OH라디칼을 생성한다.
오존/자외선과 오존/과산화수소를 비교하면 오존의 자외선 몰흡광계수가 3,300 M-1cm-1로 과산화수소는 19.6 M-1cm-1에 불과해 오존을 사용하는 것이 효율이 우수한 것으로 나타났다. 또한 자외선을 이용한 AOP는 원수 탁도와 색도에 따라 처리효율의 변동이 있을 수 있는 점을 고려하여야 한다.
14.2 오존처리목적과 공정배열
오존처리는 처리목적에 따라 적절한 처리공정을 선정한다.
(1) 오존주입지점은 처리대상물질과 처리목적 등에 따라 선정한다.
① 냄새와 색도제거를 목적으로 하는 경우
② 응집효과의 개선을 목적으로 하는 경우
③ 유기염소화합물의 생성저감을 목적으로 하는 경우
④ 병원성미생물에 대한 소독목적으로 사용하는 경우
(2) 오존주입률은 원수수질의 현황과 장래의 수질예측, 다른 수도시설에서의 실시 예, 문헌, 실험결과 등을 근거로 하여 결정한다.
(3) 오존주입량은 처리수량에 주입률을 곱하여 산정한다.
(4) 오존주입률 결정은 실시간 수질을 반영하여 주입할 수 있는 방법을 선정한다.
14.3 오존발생장치와 주입설비
(1) 주입설비는 다음 각 호에 따른다.
① 설비용량은 처리수량과 주입률로 산출된 주입량을 기본으로 하여 결정한다.
② 설비는 원료가스공급장치, 오존발생기, 접촉지, 배오존처리설비, 잔류오존제거시설 및 오존재이용설비 등으로 구성되며, 주요기기류는 2계통 이상으로 분할하고, 예비계통을 설치하며 유지관리가 용이하도록 한다.
③ 오존처리를 효율적으로 실시하고 또 비상시에도 필요한 조치가 용이하게 이루어질 수 있도록 적절한 제어방식을 선정한다. 오존제어방식에는 오존주입농도 제어방식, 잔류오존농도 제어방식, C·T 제어방식이 있다.
④ 오존과 접촉하거나 또는 접촉가능성이 있는 부분의 재질은 오존에 대하여 충분한 내식성과 강도가 있고 또 위생상 안전한 것으로 한다.
(2) 원료가스공급장치는 필요한 원료가스를 제조하고 공급하기에 충분한 용량을 가지며, 높은 효율로 운전할 수 있고 충분한 안전성을 가진 것으로 한다.
(3)오존발생기는 다음 각 호에 적합하도록 한다.
① 발생효율이 높고 내구성과 안전성이 충분해야 한다.
② 용량, 대수, 주입계통의 구성은 수온에 따른 오존소모특성과 제거대상물질을 고려하여 최소주입량에서 최대주입량 조절이 가능하도록 하여야 한다.
③ 오존발생기에서 주입장소에 이르는 배관은 적절한 내경과 재질을 가지며 유량계와 압력 등을 구비하고 배관의 유지관리를 용이하게 하기 위하여 지중부분은 콘크리트덕트 내에 설치하는 것으로 한다.
(5) 접촉지는 다음 각 호에 적합하도록 한다.
① 구조는 밀폐식으로 오존과 물의 혼화와 접촉이 효과적으로 이루어져서 흡수율이 높도록 한다.
② 용량은 오존처리에 필요한 접촉시간과 반응시간이 충분하도록 한다.
③ 오존주입 풍량, 재이용 풍량, 배오존 풍량 등은 풍량의 수지에 균형이 맞도록 설계한다.
④ 접촉지에는 우회관을 설치한다.
⑤ 오존재이용설비는 오존의 유효이용과 배오존처리설비의 부하경감을 고려하여 설치여부를 결정한다.
⑥ 효율적인 오존공정 제어를 위하여 처리수량, 오존 주입량, 잔류오존, 대기오존(누출오존) 농도를 상시 계측하여야 한다.
(6) 오존발생에 필요한 전력설비는 충분한 용량과 기능을 갖추어야 한다.
(7) 오존발생기실 등은 다음 각 호에 적합하도록 한다.
① 발생설비는 가능한 한 주입지점에 가깝게 설치한다.
② 건물은 내화 및 내식을 고려하여 채광, 방음, 환기, 배수 등이 양호해야 한다.
③ 바닥면적은 발생기 등의 유지관리에 충분한 넓이로 한다.
(8) 잔류오존으로 시설물부식, 대기오염유발 등이 발생될 경우에는 정수장 현장여건을 고려하여 화학적 잔류오존제거제를 사용하거나 접촉매체를 통한 잔류오존 제거시설을 설치할 수 있다.
14.4 배오존설비
배오존설비는 배오존의 농도, 풍량, 운전조건 등에 따라 가열분해법, 촉매분해법, 활성탄흡착분해법 중에서 선정한다.
15. 자외선 소독설비
자외선(UV)의 소독작용은 주파장이 253.7 nm인 자외선이 박테리아나 바이러스의 핵산에 흡수되어 화학변화를 일으킴으로써 핵산의 회복기능이 상실되는데 기인한다고 알려져 있다.
따라서 물의 소독에는 주 파장 253.7 nm를 방사하는 자외선램프가 사용되고 있으며, 그 기본구조와 작동원리는 일반 형광램프와 거의 같고 유리관의 재료로는 자외선 투과율이 좋은 석영유리가 사용된다. 자외선 조사에 의한 물의 소독방법은 물이 흐르는 상태에서 외부로부터 자외선을 조사하는 외조식과 석영유리 램프에 의해 유수중의 내부로부터 자외선을 조사하는 내조식으로 대별되고 있으나, 단순한 장치로서 다량의 물을 처리할 수 있는 내조식이 주로 이용된다. 자외선에 의한 물의 소독은 화학물질의 첨가를 필요로 하지 않기 때문에 안전성이 높을 뿐만 아니라 경제적으로 양질의 물을 얻을 수 있는 소독방법으로, 다른 소독과 비교하여 우수한 점은 다음과 같다.
(1) 관리요원의 안전
(2) 무독성
(3) THM 불생성
(4) 대중의 인식이 염소에 비해 상대적으로 좋음
(5) 건물의 불필요
(6) 낮은 유지관리비
자외선에 의한 소독은 소독부산물이 없고 크립토스포리디움 오시스트(cryptosporidium oocyst) 등 불활성화 기준 준수를 위한 소독능 값(C·T)이 염소계 소독제 및 오존처리보다 낮은 장점이 있다.
미국 EPA에서는 바이러스, 지아디아, 크립토스포리디움불활성화 정도에 대한 자외선 조사량을 다음 <표 1.15.1>과 같이 제시하고 있다.
<표 1.15.1> UV 조사 요구량 (mJ/㎠)

구 분

Log 불활성화

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.4

4.0

Cryptosporidium

1.6

2.5

3.9

5.8

8.5

12

15

22

Giardia

1.5

2.1

3.0

5.2

7.7

11

15

22

Virus

39

58

79

100

121

143

163

186
※ UV disinfection guidance manual(EPA, 2006.11)참조
(1) 자외선 소독의 원리
자외선은 [그림 1.15.1]에 도시된 바와 같이 가시광선의 파장(400nm)보다는 짧고, X-선(100 nm)보다는 긴 파장의 범위 안에 있는 파장을 가진 전자방사선을 의미하는데 그 중에 살균력을 갖는 가장 적합한 파장은 253.7 nm이며, 이 파장 범위내에서 대부분의 에너지는 대기에 흡수되어 태양광선에는 매우 적은 양이 존재하고 있다.
[그림 1.15.1] 전자파의 파장영역
현재 보유하고 있는 기술에서 에너지 주 발생원은 저압수은 아크램프로부터 나오는 것인데 이것이 널리 사용되는 이유는 아크램프에서 나오는 자외선 에너지의 85% 정도가 253.7nm의 파장인 것이다. 램프의 수은가스를 통해 전기아크가 발생하며 수은을 자극하여 생긴 에너지의 방출이 자외선 방사가 되는 것이다. 253.7nm의 파장을 갖는 자외선은 박테리아나 바이러스 등이 갖고 있는 유전인자의 특성에 변형을 주어 이들이 번식하지 못하게 하며 특히 각종 세균의 세포막을 투과하여 핵산(DNA)을 손상시킴으로써 소독을 하게 된다.
살균에 필요한 자외선의 조사량은 microwatt second/cm2로 나타내며 이는 광선의 강도에 따라 접촉시간을 곱한 것이다.
조사량(dose)＝자외선 강도(μW/cm2)×접촉시간(sec) (1.15.1)
자외선 조사량은 자외선램프의 출력감소와 램프 슬리브의 오염정도에 따라 점차 감소한다. 그러므로 이러한 감소율을 고려한 자외선 조사량을 결정하여 목표로 하는 살균율을 확보하여야 한다.
(2) 자외선 소독의 영향인자
자외선 강도와 접촉시간에 영향을 미치는 요소들은 <표 1.15.2]과="" 같으며 이들="" 요소들은="" 자외선="" 소독설비의="" 효율에="" 많은="" 영향을>
<표 1.15.2> 자외선 소독에 있어서의 영향인자

자외선 강도

접촉시간

1. 수질

- 자외선 투과율

- 부유물 농도

- 용존유기물 농두

- 총경도

2. 램프의 상태

- 슬리브의 깨끗한 농도

- 사용기간, 노후상태

3. 처리 공정

1. 유량

2. 접촉조(반응조)의 설계
⑴ 자외선 투과율
자외선 투과율은 시료 1cm를 자외선이 통과한 후에 흡수되지 않고 남은 254nm 파장을 가진 자외선의 백분율(%)로 정의된다. 이 투과율은 수중에 용해 또는 부유상태의 물질의 농도에 따라 좌우되는데, 투과율이 낮으면 수중에서 자외선의 강도가 떨어지므로 적절한 조사량을 유지시키기 위해서는 더 오랜 시간동안 자외선을 조사시켜야 한다.
⑵ 용존 유기물의 농도
원수에 함유되어 있는 유기물은 살균효과를 갖는 파장 범위에 있는 에너지를 흡수할 수 있다.
⑶ 부유물의 농도
부유물은 입자들로 되어 있으므로 광선을 분산시키거나 흡수함으로써 자외선의 투과를 저하시키며, 또한 이들은 박테리아가 자외선에 노출되는 것을 막아서 살균효과를 감소시킨다.
⑷ 총경도
원수내에 마그네슘이나 칼슘의 화합물이 많이 존재하면 석영 슬리브에 막을 씌우는 역할을 한다.
⑸ 슬리브의 깨끗한 정도
자외선 소독시설의 효과를 최대로 하기 위해서는 석영 슬리브를 항상 청결하게 유지해야 하며 이 슬리브에 막이 생기면 물에 투과하는 자외선량이 줄어들게 되므로 세척에 주의하여야 한다. 세척주기는 기계식 자동세척의 경우 세척주기와 횟수를 현장 여건에 따라 세팅하여 세척이 이루어져야 한다.
⑹ 사용기간 및 노후상태
자외선 강도는 램프의 사용시간, 운전/중지(On/Off)횟수, 단위길이당 전력, 수온, 램프에서 발생열 등에 의해 감소되는데, 1년 이상 사용한 자외선 램프의 자외선 강도는 초기 특성의 약 80～90% 정도로 줄어든다.
⑺ 원수 성상
원수 성상에 따라 자외선 투과상태가 달라지고 슬리브의 세척빈도가 다르므로 UV시스템의 효율이 다르게 나타나게 된다.
⑻ 유량
유량은 접촉시간을 결정하게 되며 유지시간 및 자외선의 강도에 따라 자외선 조사량이 결정된다.
⑼ 반응조의 설계
반응조내의 수리학적 특성은 소독효과에 결정적인 영향을 미치게 되는데 살균작용에 있어서 가장 적절한 수리학적 형태는 플러그흐름 형태이며 손실수두가 적어야 한다.
15.2 자외선 소독장비
현재 산업화되어 생산중인 자외선 반응시설은 자외선 램프, 전력안정기, 램프 슬리브, 자외선 강도 센서, 온도센서 및 자외선반응조로 구성된다.
일부 시설은 침적물로부터 램프 슬리브를 보호하기 위하여 자동 세척시설을 포함하는 경우도 있다.
15.3 자외선반응조
반응조는 다음 사항을 고려하여 설계하여야 한다.
(1) 설계유량은 일최대급수량으로 하고 여유율을 고려한다.
(2) 반응조의 치수는 설계 안전인자를 고려하여 UV 램프 모듈이 밀집하여 배치될 수 있고 적은 소요부지를 요하도록 설계한다.
(3) 소독효과를 높이고 유지관리를 위해 두개 이상의 뱅크를 설치한다.
(4) 반응조는 관 또는 밀폐형 구조로 하되, 유지관리를 용이하게 한다.
15.4 자외선 소독시설의 구성
자외선소독장치는 다음과 같은 사항을 고려하여 결정한다.
(1) 장치능력은 일최대급수량에 의하여 정하되, 여유율을 고려하도록 한다.
(2) 자외선투과율은 70 % 이상을 표준으로 한다.
15.5 자외선 램프의 종류
자외선램프는 저압(고출력을 포함)과 중압의 두 가지 종류가 있다.
(1) 저압(고출력을 포함) 자외선램프
(2) 중압자외선 램프
15.6 장치의 형식
자외선소독 형식의 선정은 사용목적, 설치공간, 보수관리성 등을 고려하여 결정하여야 한다.
(1) 설치방식은 수로방식(channel) 및 탱크(tank)방식으로 대별된다.
(2) 조사방식은 접촉식(contact) 및 비접촉방식(noncontact)으로 구분된다.
(3) 램프의 설치방법은 수평과 수직의 두 가지 방법이 있다.
(4) 램프와 유수의 관계는 평행 또는 직각으로 구분된다.
16. 활성탄 흡착설비
16.1 총칙
활성탄은 형상에 따라 분말활성탄과 입상활성탄으로 나누어진다. 분말활성탄과 입상활성탄은 처리형태에 따라 사용하는 것이 구분되지만, 활성탄으로서 물성과 흡착기작 등은 동일하기 때문에 여기서 종합하여 기술한다.
(1) 처리대상
활성탄처리는 응집, 침전, 모래여과 등 통상적인 정수처리로 제거되지 않는 맛·냄새의 원인물질(2-MIB, geosmin 등), 합성세제, 페놀류, 트리할로메탄과 그 전구물질(부식질 등), 트리클로로에틸렌 등의 휘발성유기화합물질, 농약 등의 미량유해물질, 상수원의 상류수계에서 사고 등에 의하여 일시적으로 유입되는 화학물질, 그 밖의 유기물 등을 제거하기 위하여 적용된다.
활성탄은 목재, 톱밥, 야자껍질, 석탄 등을 원료로 하여 탄화(carbonization)와 활성화(activation)과정을 거쳐 생산된 흑색 다공성의 탄소질 물질로서, 기체와 액체 중의 미량유기물질을 흡착하는 성질이 있다. 활성화는 원료를 900 ℃ 전후의 고온에서 수증기로 처리하는 수증기활성화법과 목질재료를 염화아연, 황산 등의 약품에 담근 후 탄화시키는 약품활성화법이 있으나, 정수처리용 활성탄은 수증기에 의한 제조법이 주류를 이루고 있다(<표 1.16.1>참조).
<표 1.16.1> 활성탄의 종류

원료

목탄

석탄

기타

야자껍질, 목재, 톱밥 등

이탄, 아탄, 갈탄, 역청탄 등

석유피치, 합성수지, 각종유기질탄화물 등

활성화방법

약품

가스

기타

염화아연, 황산염, 인산, 수산화나트륨, 에탄올 등

수증기, 이산화탄소, 공기 등

약품과 수증기의 병용

형상

분말탄

입상탄

150μm 이하

150μm 이상
활성탄은 다공질구조가 발달된 탄소재료로서 원료와 탄화방법 및 활성화방법에 따라 물리·화학적 특성이 다르고 흡착능력도 크게 다르다. 또 활성탄의 일반적인 성상으로 활성탄 내부는 2 nm 이하의 미세공(micropore), 2~50 nm의 중간세공(mesopore), 50 nm 이상의 대세공(macropore)들로 구성되어 있다. 이들 세공의 내부표면적은 700～1,400 m2/g으로 매우 크며, 이것이 흡착성능이 높은 이유이다. 정수처리에서는 이 흡착력을 이용하여 앞서 열거한 물질들을 제거한다. 활성탄의 물리적 특성은 공극률, 비표면적, 세공용적, 세공크기의 분포 등으로 나타낸다.
또 활성탄은 공기 중의 산소를 서서히 흡착하기 때문에 저장조 등의 밀폐용기 내에서는 산소가 고갈될 우려가 있으므로 보수하거나 점검할 때에는 주의가 필요하다.
활성탄의 특징은 수중에 용해되어 있는 유기물의 제거능력이 크며 약품처리하는 경우와는 달리 처리수에 반응생성물을 남기지 않는다는 것이다. 활성탄 흡착시설을 설계할 때에는 사전에 제거대상물질의 특성, 오염실태, 처리효과 등에 대하여 실험을 포함한 충분한 조사가 필요하다.
조사는 현재의 오염실태는 물론 제거대상물질의 장래 변화추이 등도 고려하여 공정배열, 처리설비의 규모 및 방식을 결정한다.
(4) 활성탄의 종류와 처리특성
분말활성탄은 지름 1～20 nm 정도의 세공이 많고 입상활성탄은 10 nm 이하의 세공이 많다. 입상활성탄 중 야자껍질을 원료로 하여 생산된 입상활성탄은 직경 3 nm 이하의 세공이 많고 30 nm 이상의 세공은 적다. 따라서 내부표면적은 크고 세공용적은 작기 때문에 저분자량의 물질이 제거되기 쉬우며 기체상의 용도로 많이 사용된다. 석탄계 활성탄은 3 nm부터 약간 큰 세공까지 폭 넓게 존재하므로 내부표면적은 다소 작지만 세공은 크기 때문에 비교적 큰 분자량의 물질이 제거되기 쉬우며 수처리용으로 많이 사용되고 있다. 입상활성탄에는 0.1～수 μm 크기의 대세공(macropore)이 존재하여 피흡착물질의 입자 내로의 확산통로가 된다.
일반적으로 소수성이 강하고 분자량이 큰 물질일수록 활성탄에 흡착되기 쉽다. 또 물에 용해되기 쉽고 분자량이 작은 물질은 활성탄에 흡착되기 어려운 경향이 있다. 물에 잘 녹지 않는 농약은 활성탄에 흡착되기 쉬우나, 부식질(humic substance)과 같이 분자량은 크지만 물에 녹기 쉬운 물질은 활성탄으로 흡착되기 어렵다. 이와 같이 유기물질의 물에 대한 용해도나 활성탄의 세공크기 분포 등이 제거효율에 영향을 미친다.
(5) 활성탄처리방식
비상시 또는 단기간 사용할 경우에는 분말활성탄처리가 적합하고 연간으로 연속 또는 비교적 장기간 사용할 경우에는 입상활성탄처리가 유리하다고 알려져 있다. 또 활성탄의 흡착특성은 종류에 따라 다르기 때문에 사용목적에 적합한 품질의 제품을 선정해야 한다. 분말활성탄과 입상활성탄은 사용목적이나 처리기간에 따라 유지관리나 경제성이 다르며, 그 장단점은 <표 1.16.2>와 같다.
<표 1.16.2> 분말활성탄처리와 입상활성탄처리의 장단점

항 목

분 말 활 성 탄

입 상 활 성 탄

① 처리시설

② 단기간 처리하는 경우

③ 장기간 처리하는 경우

④ 미생물의 번식

⑤ 폐기시의 애로

⑥ 누출에 의한 흑수현상

⑦ 처리관리의 난이

○ 기존시설을 사용하여 처리할 수 있다.

○ 필요량만 구입하므로 경제적이다

△ 경제성이 없으며, 재생되지 않는다.

○ 사용하고 버리므로 번식이 없다.

△ 탄분을 포함한 흑색슬러지는 공해의 원인이다.

△ 특히 겨울철에 일어나기 쉽다

△ 주입작업을 수반한다.

△ 여과지를 만들 필요가 있다.

△ 비경제적이다.

○ 탄층을 두껍게 할 수 있으며 재생하여 사용할 수 있으므로 경제적이다.

△ 원생동물이 번식할 우려가 있다.

○ 재생사용할 수 있어서 문제가 없다.

○ 거의 염려가 없다.

○ 특별한 문제가 없다.
○：유리, △：불리
16.2 분말활성탄 적용 및 품질기준
(1) 분말활성탄처리는 응집, 침전 및 여과 등의 정수처리공정과 조합해야 하며 분말활성탄이 처리수에 누출되지 않도록 한다.
(2) 분말활성탄의 품질은 처리효과가 양호하고 또 위생상 문제가 없어야 한다.
16.3 검수설비와 저장설비
분말활성탄의 검수설비와 저장설비는 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 분말활성탄의 성상 및 운반방식과 수량을 고려하여 적절한 검수용 계량장치를 설치한다.
(2) 반입된 분말활성탄을 저장설비에 이송하기 위한 설비를 설치한다.
(3) 저장설비는 사용량과 수급관계를 고려하여 적절한 용량으로 한다.
(4) 저장설비를 설치하는 건물은 내화성 구조로 하고 방진 및 방화대책을 강구한다.
(5) 건조탄 저장조에는 가교(bridge) 결합을 방지하기 위한 대책을 강구한다.
16.4 주입설비
분말활성탄 주입설비는 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 주입지점은 혼화와 접촉이 충분히 이루어지고 또 전염소처리의 효과에 영향을 주지 않도록 선정하며, 필요에 따라 접촉지를 별도로 설치한다.
(2) 주입률은 원수수질 등에 따라 다른 실례 등을 참조하고 기본적으로 처리하고자 하는 원수와 제거목표물질에 대한 실험에 근거하여 정한다.
(3) 슬러리농도는 2.5~5%(건조환산한 값)를 표준으로 한다.
(4) 주입량은 처리수량과 주입률로 결정한다.
(5) 주입방식으로는 습식과 건식이 있으며 제어성과 작업성 등을 고려하여 선정한다.
(6) 주입장치는 주입방식에 따라 적절한 설비구성으로 충분한 용량을 가져야 한다.
(7) 주입장치의 총용량과 대수 및 주입계통의 구성은 최소주입량에서 최대주입량까지 적절하게 주입할 수 있도록 한다.
(8) 습식주입에서 슬러리조는 충분하게 교반될 수 있는 구조로 적절한 용량이어야 한다.
(9) 주입배관은 적절한 구경과 재질 등으로 시공한다.
(10) 분말활성탄이 접촉하는 부분의 재질은 활성탄에 대하여 충분한 내식성과 내마모성이 있는 것으로 한다.
(11) 주입설비실은 가능한 주입장소에 가까운 곳에 설치하고 설비의 유지관리가 용이한 넓이를 확보한다.
17. 입상활성탄 흡착설비
17.1 총칙
입상활성탄 흡착설비는 흡착탑 또는 흡착지에 입상활성탄을 충전하고 여기에 처리할 물을 통과시켜 처리대상물질인 오염물질을 흡착하여 제거하는데 이용된다.
17.1.1 입상활성탄 처리방법
입상활성탄 처리방법에는 흡착효과를 주체로 하는 입상활성탄방식과 생물활성탄방식이 있다. 흡착효과를 주체로 한 방식에서는 기본적으로 잘 발달된 활성탄 내부세공(pore) 표면에 오염물질이 이동하여 흡착됨으로써 액상(liquid phase)의 용존상태에서 고체상(solid phase)의 흡착상태로 상을 변환시켜 오염물질을 제거하는 공정이다. 원수 중에는 일반적으로 부식질과 같은 천연유기물질(natural organic matter, NOM)과 각종 미량유기물질이 다양하게 포함되어 있으며 수질기준과 오염물질의 종류 및 농도에 따라 처리목표가 결정된다. 제거대상물질의 분자량이나 소수성 성질과 활성탄의 세공분포에 따라 흡착능이나 수명이 달라진다.
생물활성탄방식에서는 활성탄의 흡착작용과 함께 활성탄층 내의 미생물에 의한 유기물 분해작용을 이용함으로써 활성탄의 흡착기능을 보다 오래 지속시키는 방식이다. 이 경우에 생물활동을 방해하지 않도록 전단에 염소처리를 하지 않는다.
입상활성탄처리의 전단에 염소처리를 하지 않는 경우에는 입상활성탄층 내에 미생물이 번식하여 분해성유기물의 흡착뿐만 아니라 생물화학적작용으로 이산화탄소로까지 분해되는 경우가 있다. 이 생물화학적 작용에는 활성탄층 내에 용존산소가 충분히 존재하고 미생물 번식에 필요한 유기물의 공급이 필요하다. 또한 그 처리는 수온에 의하여 영향을 받는다.
생물활성탄처리의 전단에 오존처리를 하면 난분해성 유기물을 분해성 유기물로 전환시키며 오존처리된 처리수는 용존산소가 포화상태이므로 입상활성탄층 내에서 생물화학적작용이 촉진된다. 또한 흡착된 유기물은 생물화학적으로 분해되어 자기재생기능으로 입상활성탄의 흡착능이 장기간 유지된다.
활성탄의 오염물질 제거능력은 오염물질에 따라 큰 차이가 있으며 운전시간이 지남에 따라 흡착능력은 점차 감소하여 포화상태에 도달하고 처리목표달성이 어려워지는 시점에서 재생하거나 교체한다. 오존처리를 할 경우에도 생분해성 증가와 전체적인 오염물질제거율은 제한적이므로 원수수질, 통수조건, 제거대상물질 및 농도, 처리효율, 경제성 등을 종합적으로 고려하여 입상활성탄의 흡착효과를 주체로 하는 방식과 생물활성탄방식 중에 어느 방식을 선정할 것인가를 결정하여 적절한 시설을 설계해야 한다.
17.1.2 흡착능력과 파과
일반적으로 단일성분의 흡착능력은 흡착용량(평형흡착량)과 흡착속도로 평가된다. 활성탄의 흡착능력은 활성탄의 종류와 피흡착물질, 수온, pH 및 공존물질에 따라 다르다. 일반적으로 pH가 산성이거나 온도가 낮을수록 흡착량이 커진다.
(1) 등온흡착평형(isotherm)
일정온도에서 활성탄과 피흡착물질이 함유된 물을 접촉시켜 평형상태에 도달하였을 때와 액상농도와 그 농도에서 활성탄흡착량과의 관계를 나타낸 것을 등온흡착선이라 한다([그림 1.17.1] 참조).
등온흡착선을 수식화한 것을 등온흡착모델(isotherm model)이라 하며 Freundlich 모델, Langmuir 모델 및 B.E.T.(Brunauer, Emmet, and Teller)모델이 많이 사용된다.
① Freundlich 모델
(1.17.1)
(1.17.2)
q：활성탄의 단위 무게당 피흡착물질의 흡착량(mg/g-활성탄)
C：활성탄흡착후 피흡착물의 액상평형농도(mg/L)
K, n：상수
식 ⑴의 양변에 log를 취하면 식⑵로 되며 log-log 그래프용지에 C(x축)와 q(y축)의 관계를 그림으로 나타내면 직선을 얻게 되고 기울기로부터 1/n값을 C=1일 때의 절편으로부터 K값을 얻는다.
흡착등온선을 구하는 방법은 KS M 1802를 참고한다.
Freundlich 모델에서 1/n의 값이 0.1~0.5인 경우에는 저농도에서 많이 흡착되어 효과적이나 1/n>2인 경우에는 사용활성탄량을 증가시키더라도 피흡착물질의 농도가 저하됨에 따라 흡착량이 크게 저하되기 때문에 비효율적이다.
Freundlich 모델에 기초를 둔 등온흡착선은 log-log그래프상에서 많은 경우 거의 직선을 나타내지만 부식질과 같은 다성분계인 경우에는 평형농도구간에 따라 곡선과 직선이 혼재하는 경우가 있다.
② Langmuir 모델
Langmuir는 흡착제의 표면과 흡착되는 가스분자와의 사이에 작용하는 결합력이 약한 화학흡착에 의한 것이며, 흡착의 결합력은 단분자층이 두께에 제한된다고 생각하여, 피흡착물질의 양과 가스압력 간의 관계를 이론적으로 유도하였다. 즉, 흡착에서 결합력이 작용하는 한계는 단지 단분자(mono layer) 측의 두께정도라고 보아 그 이상 떨어지게 되면 흡착은 일어나지 않는다는 모델에 이론적 근거를 두고 있어 Langmuir 흡착은 단분자층흡착이라고도 한다.
액상의 농도 C와 흡착량 q의 관계를 Langmuir 식으로 쓰면
(1.17.3)
C：액상의 농도
q：흡착량
a：최대흡착량에 관한 상수
b：흡착에너지에 관한 상수
식(3)을 다시 정리하면 다음과 같다.
(1.17.4)
이 때 Langmuir형 흡착평형이 성립할 경우 1/q와 1/C를 각각 종축과 횡축으로 하여 그려보면 직선을 얻을 수 있다.
③ B.E.T.(Brunauer, Emmett & Teller) 모델
Langmuir의 단분자 모델에 대하여 Brunauer, Emmett 및 Teller 등은 흡착제의 표면에 분자가 점점 쌓여 무한정으로 흡착할 수 있다는 다분자층흡착 모델을 세워서 다음과 같은 등온흡착식을 유도하였다.
(1.17.5)
C：포화농도
Vm, Am：단분자층흡착시 최대흡착량과 흡착에너지 상수
식(5)를 변형하면
(1.17.6)
로 표현되며 종축에 {C/q{Cs-C)}를, 횡축에 (C/Cs)를 그려보면 직선이 얻어진다.
17.1.3 파과(breakthrough)
고정층에 피흡착물질이 포함된 물을 통수시키면 제거하고자 하는 피흡착물질은 고정층의 최초유입부에서 대부분 흡착되며, 이 부분을 흡착대(adsorption zone)라 한다. 운전이 계속되면서 고정층의 유입부측으로부터 점차로 포화가 진행되어 흡착대는 고정층의 아래쪽으로 이동한다. 흡착대의 끝이 고정층의 출구부근에 도달하면 유출수 중의 피흡착물질 농도는 급격히 증가하게 되며 궁극적으로는 유입수의 농도에 근접한다. 처리수량 또는 처리시간을 x축으로 하고 유출농도를 y축으로 한 농도변화도를 파과곡선(breakthrough curve)이라 한다([그림 1.17.2] 참조).
[그림 1.17.2] 흡착대의 이동과 파과
파과곡선의 모양은 피흡착물질별 흡착능, 입자의 외부와 내부의 확산속도, 운전조건 등에 따라 다르다. 페놀과 같이 흡착속도가 빠른 물질인 경우는 전형적인 S자형 곡선이 되지만 부식질이나 계면활성제와 같이 분자량이 크고 흡착속도가 느린 물질은 전형적인 S자형 파과곡선을 나타내지 않는 경우가 많다. 일반적으로 유출농도가 처리목표농도에 도달한 시점에서 활성탄을 재생하거나 교체한다.
17.2 처리공정의 선정
입상활성탄 처리공정은 다음 각 항에 따른다.
1. 입상활성탄의 공정은 여과공정 전, 후에 위치하는 것이 일반적이며, 침전공정 이후에 흡착과 여과를 목적으로 F/A(Filter-Adsorber) 공정으로 운영할 수 있다.
2. 입상활성탄은 맛·냄새물질, 소독부산물, 색도 등 다양한 유기물제거목적으로 사용할 수 있다.
17.3 흡착설비의 계획
(1) 입상활성탄은 환경부 수처리제 규격에 적합해야 하며, 처리공정의 선정에 따라 규격을 달리할 수 있으므로 추가적인 세부규격은 수도사업자의 설계 및 구매 품질기준에 따른다.
(2) 흡착방식은 기본적으로 고정상(fixed bed)식과 유동상(fluidized bed)식으로 분류되며 각 방식의 특성과 처리효과, 유지관리, 경제성 등을 고려하여 결정한다.
(3) 적정한 접촉시간은 입상활성탄의 성능, 제거대상물질의 종류와 농도에 따라 다르므로 공간속도(SV), 탄층의 두께, 공상접촉시간(EBCT) 등은 문헌 등을 참고하고 실험 등으로 결정한다.
17.4 흡착설비
흡착설비는 다음 각 항에 따른다.
(1) 흡착지의 면적과 지수는 1.6.3 여과면적과 지수 및 형상에 준한다.
(2) 흡착지의 구조는 효과적인 흡착과 역세척이 가능하고 또 활성탄교체 등이 용이하도록 한다.
(3) 집수장치는 편류가 없는 균등한 수류와 균등한 역세척, 그리고 활성탄의 지지 및 활성탄의 유출방지 등의 기능을 갖추어야 한다.
17.5 세척설비
세척설비는 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 입상활성탄 재원(유효경 및 비중)에 따른 팽창율 확보 등 원활한 세척이 될 수 있도록 역세척 주변설비가 구성되어야 한다.
(2) 세척수로는 활성탄처리수 또는 정수를 사용하고 필요한 수량, 수압 및 시간은 실험 등으로 결정한다.
(3) 세척설비의 용량과 구조 등은 1.7.12 세척탱크와 세척펌프 등에 준한다.
17.6 저장설비, 계량설비 및 이송설비
(1)입상활성탄은 흡착능력이 없어지면 재생하거나 교체해야 하므로 신탄 또는 재생탄을 저장하는 설비를 설치해야 한다.
(2) 신탄이나 사용종료탄 또는 재생탄을 검수하거나 계량하기 위하여 운반방식과 양에 적합한 계량설비를 설치한다.
(3) 이송설비는 활성탄과 이송설비 자체의 마모를 최소한으로 억제하면서 원활하고 능률적으로 이송할 수 있는 설비로 한다.
(4) 흡착지는 설비규모와 재생빈도에 따라 활성탄을 적절하게 충전하고 반출할 수 있도록 한다.
17.7 재생설비
입상활성탄의 재생은 처리수의 수질과 사용기간별 입상활성탄 재생시 회수율을 검토하여 가장 경제적인 재생시기(주기)를 결정한다.
(1) 재생방안으로 외부 업체에 위탁재생하는 방안과 자가재생시설을 설치하는 방안이 있다.
(1) 자가재생설비를 설치할 경우에는 다음 각 호에 적합하도록 한다.
① 재생설비로는 재생로 본체, 저장설비, 계량설비, 제해설비, 연료공급설비 등으로 구성된다. 이들 설비를 계획할 때에는 설비규모, 운전방법, 입지조건 등을 충분히 고려하고 재생빈도에 대하여 여유가 있는 규모로 한다.
② 재생로는 연간재생량과 운전조건을 고려하여 용량과 방식을 결정한다.
③재생로에 부대하여 사용종료탄과 재생탄의 계량설비, 사용종료탄의 세척, 탈수설비, 배기가스 및 배출수처리설비, 연료 및 용수공급설비 등을 필요에 따라 설치한다.
18. 막여과시설
18.1 총칙
막여과(membrane filtration)란 막(membrane)을 여재로 사용하여 물을 통과시켜서 원수 중의 불순물질을 분리제거하고 깨끗한 여과수를 얻는 정수방법을 말한다. 정수처리 및 해수담수화와 초순수 제조의 전처리공정에 주로 사용되고 있는 막여과는 정밀여과와 한외여과가 있으며, 제거대상물질은 주로 탁도유발물질인 불용해성물질과 콜로이드성물질이다. 또한 나노여과 및 역삼투법은 용해성물질을 제거대상물질로 하며 단독 또는 고도정수처리와의 조합 등으로 최종여과수의 활용목적에 적합하도록 적용되고 있다.
18.1.1 정밀여과법(Micro filtration：MF)
정밀여과막모듈을 이용하여 부유물질이나 원충, 세균, 바이러스 등을 체거름원리에 따라 입자의 크기로 분리하는 여과법을 말한다. 입경 0.01 μm 이상의 영역을 분리대상으로 하며 분리성능은 마이크로미터 단위의 공칭공경으로 나타낸다.
18.1.2 한외여과법(Ultra filtration：UF)
한외여과막 모듈을 이용하여 부유물질이나 원충, 세균, 바이러스, 고분자물질 등을 체거름 원리에 따라 분자의 크기로 분리하는 여과법을 말한다. 분리성능은 분획분자량으로 나타낸다. 수처리에서는 초순수 제조의 전처리, 폐액·폐수처리, 배출수의 재이용 등에 사용하고 있다.
18.1.3 나노여과법(Nano filtration：NF)
한외여과법과 역삼투법의 중간에 위치하는 나노 여과막모듈을 이용하여 이온이나 저분자량 물질 등을 제거하는 여과법을 말한다.
18.1.4 역삼투법(Reverse Osmosis: RO)
물은 통과하지만 이온은 통과하지 않는 역삼투막모듈을 이용하여 이온물질을 제거하는 여과법을 말한다. 해수 중의 염분을 제거하는 해수담수화 역삼투법은 1.22을 참조하기 바란다.
이들 막을 사용한 분리법 및 성능기준은 막여과 정수시설의 설치기준에 대한 고시에 따라 <표 1.18.1>과 <표 1.18.2>와 같다. 단, 고시안이 개정되는 경우에는 최신 고시 내용을 따른다.
<표 1.18.1> 수도용 막의 종류 및 특징 등

사용막

여과법

분리경

제거가능 물질

정밀여과막

(MF)

정밀여과법

공칭공경

0.01 μm이상

부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립토스포리디움 난포낭, 지아디아 난포낭 등

한외여과막

(UF)

한외여과법

분획 분자량

100,000 Dalton이하

부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립토스포리디움 난포낭, 지아디아 난포낭, 부식산, 등

나노여과막

(NF)

나노여과법

염화나트륨

제거율 5~93% 미만

유기물, 농약, 맛·냄새물질, 합성세제, 칼슘이온, 마그네슘이온, 황산이온, 질산성질소 등

역삼투막

(RO)

역삼투법

염화나트륨

제거율 93 % 이상

금속이온, 염소이온 등

해수담수화 역삼투막

(해수담수화RO)

역삼투법

염화나트륨

제거율 99 % 이상

해수중의 염분
<표 1.18.2> 수도용 막모듈의 성능 기준

항 목

정밀여과막모듈

한외여과막모듈

나노여과막모듈

역삼투막모듈

해수담수화

역삼투막모듈

여과성능

0.5 ㎥/㎡·일 이상

0.5 ㎥/㎡·일 이상

0.05 ㎥/㎡·일 이상

0.05 ㎥/㎡·일 이상

0.01 ㎥/㎡·일 이상

탁도 제거성능

0.05 NTU 이하

0.05 NTU 이하

-

-

-

염화나트륨 제거성능

-

-

5 ∼ 93 %미만

93 % 이상

99 % 이상

내압성

누수, 파손 및 기타 외형에 이상이 없을 것

미생물 제거성능

시료수에 대해서 형성된 집락수가 시료수 1mL 당 1010개 이하 일 것

용출성

▪시료수의 분석치와 대조수의 분석치의 차가 “막모듈 용출액 분석기준에 적합할 것”
비고：1. 정밀여과막모듈 및 한외여과막모듈의 여과성능은 25 ℃, 막차압 100 kPa의 조건에서 보정한 값으로 한다.
2. 나노여과막모듈, 역삼투막모듈 및 해수담수화역삼투막모듈의 여과성능은 25 ℃, 유효압력(有效壓力) 1 MPa의 조건에서 보정한 값으로 한다.
3. 막모듈 성능기준인 탁도 제거성능은 정밀여과막모듈 및 한외여과막모듈에만 적용한다.
4. 막모듈 성능기준인 염화나트륨 제거성능은 나노여과막모듈, 역삼투막모듈, 해수담수화 역삼투막모듈에만 적용한다.
18.1.5 막여과시설에서는 다음의 정밀여과와 한외여과에 관하여 기술한다.
막여과법을 정수처리에 적용하는 주된 선정 이유는 아래와 같다.
(l) 막의 특성에 따라 원수 중의 현탁물질, 콜로이드, 세균류, 크립토스포리디움 등 일정한 크기 이상의 불순물을 제거할 수 있다.
⑵ 정기점검이나 막의 약품세척, 막의 교환 등이 필요하지만, 자동운전이 용이하고 다른 처리법에 비하여 일상적인 운전과 유지관리에서 에너지를 절약할 수 있다.
⑶ 응집제를 사용하지 않거나 또는 적게 사용한다.
⑷ 부지면적이 종래보다 적을 뿐 아니라 시설의 건설공사기간도 짧다.
막여과는 특히 어느 크기 이상의 물질을 제거하는 경우에는 안정성이 높은 제거율을 보이고 있으므로, 현탁물질 이외의 용해성 물질이 거의 포함되지 않은 원수에 적합하나 분말활성탄 또는 응집제를 사용한 조합공정을 통해 용해성물질을 제거할 수 있다.
18.1.6 에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.
(1) “막모듈”이란 일정 개수의 막을 일정형태의 용기 안에 설치하여 일체화 또는 용기 안에 설치를 하지 않고 일정 개수의 막을 묶음형태로 일체화하여 여과 기능을 할 수 있도록 만든 것을 말한다.
(2) ”수도용 막모듈“이란 수도용 막으로서 제1호와 같이 제작한 정밀여과막모듈, 한외여과막모듈, 나노여과막모듈, 역삼투막모듈, 해수담수화 역삼투막모듈을 말한다.
(3) “계열”이란 제2호의 수도용 막모듈과 여과수를 생산하는 펌프로 이루어져 독립된 여과기능을 나타내는 것을 말한다.
(4) “수도용 막여과공정”이란 원수공급, 펌프, 막모듈, 세척, 배관 및 제어 설비 등으로 구성된 일련의 정수처리 과정으로, 수도에 사용되는 정밀여과공정, 한외여과공정, 나노여과공정, 역삼투공정 및 해수담수화 역삼투공정을 말한다.
(5) “막여과 회수율”이란 막여과공정의 막공급 원수량에 대하여 여과수량 중에서 막모듈의 세척에 사용되는 여과수량을 제외하여 백분율( %)로 나타낸 값을 말한다.
(6) “공칭공경(公稱孔經, Nominal pore size)”이란 정밀여과막의 공경을 직접 측정하는 것이 곤란하여 버블포인트법, 수은압입법, 지표균 등을 이용한 간접법으로 분리성능을 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸 것을 말한다.
(7) “분획분자량(分劃分子量, Molecular weight cutoff)”이란 한외여과막의 공경을 직접 측정하는 것이 곤란하여 간접적으로 측정하고 분리성능을 분자량의 단위인 달톤(Dalton)으로 나타내는 지표로서 분자량을 알고 있는 물질의 배제율(排除率)이 90퍼센트(%)가 되는 분자량을 말한다.
(8) “배출수”란 물, 공기, 약품 등을 이용하여 막의 표면에 부착된 오염물질을 제거할 때 발생되는 세척수 혹은 세척수가 포함된 농축수가 막모듈 밖으로 배출된 것을 말한다.
(9) “농축수”란 막공급 원수가 막을 투과하지 않고 농축된 것을 말한다.
(10) “공정수”란 정수시설을 구성하는 공정에서 소독공정을 제외한 각 단위공정의 처리수를 말한다.
18.2 막여과 정수시설
18.2.1 막여과정수시설의 설치시 검토사항
(1) 막여과 정수시설은 환경부에서 고시한 막여과 정수시설의 설치기준에 따라 설치한다. 단, 고시안이 개정되는 경우에는, 최신 고시 내용을 따른다.
(2) ｢상수원관리규칙｣ 제25조 제1항 “원수의 수질검사기준”에 따라 실시한 과거 3년간의 원수수질검사 결과를 검토하여야 한다.
(3) 장래 원수 수질변화가 예측되는 경우는 그 대응 방안을 마련하여야 한다.
(4) 신설하는 막여과 정수시설 및 기존 정수시설을 개량하여 막여과 정수시설을 설치하고자 할 경우에는 막여과 정수시설의 안정성을 검토하여야 한다.
(5) 제1호부터 제2호까지 검토 결과, 막여과공정 단독으로 정수를 생산하여 먹는 물 수질기준의 초과가 예상되는 경우에는 다른 정수공정과의 조합을 고려해야 한다.
(6) 건설비, 유지관리비등을 포함한 경제성을 고려해야 한다.
18.2.2 시설능력
(1) 계획 정수량은 계획 1일 최대급수량을 기준으로 하고, 그 외 작업용수와 기타용수 등을 고려하여 결정한다.
(2) 막여과 정수시설은 개량, 보수 및 사고에 의해 일부 기능이 정지한 경우에도 통상의 급수에 영향을 주지 않도록 시설을 구성하여야 한다.
18.2.3. 계열구성
(1) 막여과 정수시설의 계열 수는 2계열 이상으로 구성하는 것을 원칙으로 하며, 각 계열 및 시설의 여과수에는 연속측정식 탁도계 등을 설치하여야 한다.
(2) 막여과 정수시설의 계열 수를 2계열 이상으로 구성하기가 곤란한 경우에는 기기 고장이나 사고로 급수에 지장이 생기지 않도록 상시 예비기기나 예비모듈을 확보하여야 한다.
(3) 계열의 구성에는 막의 손상을 검지하기 위하여 막모듈의 압력유지시험(Pressure Decay Test)등 직접완결성시험 감시설비를 설치하여야 한다.
18.2.4 공정구성
(1) 막여과 정수시설은 막모듈을 이용하여 여과하는 공정과 소독제를 이용하여 소독하는 공정을 기본공정으로 구성한다.
(2) 막여과공정은 원수공급, 펌프, 막모듈, 세척, 배관 및 제어설비 등으로 구성되며, 막의 종류, 막여과 면적, 막여과 유속, 막여과 회수율 등은 원수수질 및 여과수의 수질기준과 시설의 규모 등을 고려하여 결정하여야 한다.
(3) 막여과 정수시설은 필요에 따라 배출수처리설비를 설치하여야 하며, 막모듈의 보호 및 여과수의 수질 향상을 위해 별도의 전·후처리 설비를 설치할 수 있다.
18.2.5 충분한 안전과 환경대책수립
18.3 전처리설비
막여과 정수시설의 전처리는 원수수질과 처리목표수질 등을 감안하여 필요에 따라 적절한 방법을 선정한다.
(1) 원수내 협잡물 제거를 위한 스크린이나 스트레이너설비
(2) 원수내 탁질 및 유기물 제거를 위한 응집, 침전, 여과설비
(3) 원수내 철, 망간 등의 산화를 위한 전염소 또는 전오존 주입설비
(4) 원수내 맛·냄새물질 등 미량유기물 등을 제거를 위한 분말활성탄 주입설비
(5) 수소이온농도(pH) 및 응집효율 제어를 위한 약품 주입설비
(6) 기타 막모듈 보호 및 여과수질 향상을 위한 전처리설비
18.4 막과 막모듈
막과 막모듈은 다음 각 항에 따른다.
(1) 막과 막모듈은 수도용 막모듈 성능인증을 받은 막모듈 중 처리성능, 내구성, 내약품성 및 위생성 등을 고려하여 선정한다.
(2) 통수방식은 처리대상 원수의 성상이나 세척방식, 막의 특성을 고려하여 선정한다.
(3) 막모듈은 점검과 교환이 용이한 것으로 한다.
18.5 막여과설비
막여과설비는 다음 각 항에 따른다.
(1) 회수율은 취수조건이나 막공급수질, 역세척, 세척배출수처리 등의 여러 가지 조건을 고려하여 효율성과 경제성 등을 종합적으로 검토하여 설정한다.
(2) 막여과유속(flux)과 막의 면적은 다음 각 항에 의한다.
① 막여과유속은 다음 조건과 경제성 및 보수성을 종합적으로 고려하여 적절한 값을 설정한다.
가. 막의 종류
나. 막공급의 수질과 최저수온
다. 전처리설비의 유무와 방법
라. 입지조건과 설치공간
② 막면적은 여과수량과 막여과유속으로부터 다음 식으로 산출한다.
(3)막여과방식과 운전제어는 다음 각 항에 의한다.
① 막여과방식은 막공급수질이나 막의 종별 등의 조건을 고려하여 최적의 방식을 선정한다.
② 구동압방식과 운전제어방식은 구동압이나 막의 종류, 배수(配水)조건 등을 고려하여 최적방식을 선정한다.
③ 막여과설비의 운전은 자동운전을 원칙으로 한다.
18.6 후처리설비
막여과 정수시설의 후처리는 처리목표수질에 따라 다음과 같은 적절한 방법을 선정한다.
(1) 맛·냄새물질 및 미량오염물질 제거를 위한 오존, 활성탄 설비
(2) 기타 여과수질 향상을 위한 설비
18.7 막세척과 배출수처리
막세척과 배출수처리는 다음 각 항에 따른다.
(1) 막의 성능회복을 위한 물리적 세척과 약품세척은 다음 각 호에 따른다.
① 물리적 세척은 막재질이나 구조, 막모듈, 여과방식, 운전제어방식 등 각각의 방식에 알맞은 세척방법을 선정한다.
② 약품세척은 오염물질의 종류와 오염정도를 파악하여 유효한 세척방법을 선택한다.
③ 약품세척에 사용하는 약품은 위생적으로 지장이 없는 것을 사용한다.
(2) 막여과 정수시설에서는 물리적 세척배출수와 약품세척폐액(약품세척을 정수장 내에서 하는 경우) 등을 적절하게 처리하기 위하여 필요한 처리설비를 설치한다.
① 물리세척 및 약품세척 배출수와 농축수는 ｢수질 및 수생태계보전에 관한 법률｣ 제32조 및 ｢폐기물관리법｣ 제18조에 적합하게 처리하여야 한다.
② 막모듈의 오염을 세척할 목적으로 약품세척을 실시하여 발생된 약품세척 배출수는 회수하여 막여과 정수시설의 원수로 사용할 수 없다.
③ 제2호의 배출수 외에 발생되는 배출수는 전처리로 응집·침전설비 등 응집을 부가한 탁질제거설비를 설치한 막여과 정수시설의 경우에는, 회수하여 원수로 사용하거나 막여과공정으로 처리하여 통수시킬 수 있다.
④ 제3호의 막여과정수시설 외의 시설에서 발생되는 배출수는, 원수보다 양호하게 한 경우에는, 회수하여 원수로 사용하거나 막여과공정으로 처리하여 통수시킬 수 있다.
18.8 기계·전기설비
막여과시설의 기계 및 전기설비에 대해서는 8.기계 및 전기·계측제어설비에 따르며, 그 외의 다른 것은 다음 각 항에 따른다. 또 계측제어설비는 8.11 계측제어용 기기 및 8.13.14 막여과설비에 따른다.
(1) 펌프류는 다음 각 호에 따른다.
① 펌프류는 여과방식과 구동압을 고려하여 적절한 기종, 용량 및 대수를 선정한다.
② 펌프류는 원칙적으로 예비기를 둔다. 다만, 계통마다 예비기를 설치하는 것은 각 계통의 처리능력 등을 고려하여 필요성을 검토한다.
③ 막여과수 공급펌프(원수 또는 순환펌프)의 양정은 막과 막모듈의 내압을 충분히 고려하여 선정한다.
④ 고압펌프의 가동에 의해 발생되는 진동의 방지방법에 대해 고려한다.
(2) 공기공급설비(조작·세척용)는 다음 각 호에 의한다.
(1) 공기압축기(compressor, 블로어 포함)류는 조작방식과 세척방식 등을 고려하여 적절한 기종, 용량 및 대수를 선정한다.
(2) 공기압축기는 원칙적으로 예비기를 둔다.
(3) 공기공급탱크의 용량은 긴급할 때의 조작 등을 고려하여 결정한다.
(3) 전기설비는 다음 각 호에 의한다.
① 제어장치나 원격제어장치 등 무정전화가 필요한 기기를 설치하는 경우에는 무정전전원장치(직류전원 또는 UPS)를 설치한다.
② 주전원이나 제어전원 등은 계열마다 상용과 예비로 분할한다.
③ 정전 등에 의한 막여과설비의 운전정지시의 대책을 기재한다.
18.9 부속설비
원수조나 세척수조 등의 부속설비에는 다음 각 항에 따른다.
(1) 원수조는 다음 각 호에 의한다.
① 막여과시설에는 원칙으로 원수조를 설치한다.
② 원수조는 유지관리를 고려하여 2조 이상으로 분할하는 것이 바람직하다.
③ 원수조에 약품을 주입하는 경우에는 약품을 충분히 혼화시킬 수 있는 구조 또는 교반장치를 설치한다.
(2) 세척용수와 장내용수 등에 사용하는 세척수조는 다음 각 호에 의한다.
① 세척수조는 막재질이나 세척방식 등을 고려하여 설치하는 것을 검토한다.
② 세척수조는 위생적이고 필요한 용량을 가진 것으로 한다.
(3) 약품조는 다음 각 호에 의한다.
① 약품조는 저장하는 약품에 내구성이 있는 재질을 사용하고 내진성도 고려한다.
② 정수처리에 사용하는 약품조는 기본적으로 2조 이상으로 설치한다.
(4) 배관이나 밸브류는 다음 각 호에 의한다.
① 배관류는 조작압력이나 설치환경 등을 고려하여 장시간 사용에 견디는 재질구조의 배관을 선정한다.
② 절체 등 자동제어에 사용하는 밸브류는 신뢰성과 보수성 등을 고려하여 적절한 기종과 구동방식의 밸브를 선정한다.
③ 밸브류의 설치장소는 유지관리를 충분히 고려하여 적절한 장소에 설치한다.
④ 한랭지에서는 필요한 부분에 동결방지 조치를 강구한다.
18.10 유지관리
막여과 시설의 유지관리는 다음 각 항에 따른다.
(1) 시설의 안전관리에 관한 사항
(2) 막의 종류, 사용조건, 취급방법 등 막모듈에 관한 사항
(3) 운전방법, 약품세척, 배출수처리, 완결성 시험 등 운전에 관한 사항
(4) 시설의 감시, 비상 시 대책, 예비품의 보관 등 유지관리에 관한 사항
(5) 기타 시설의 유지관리에 필요한 사항
① 막여과 정수시설은 적정한 유지관리를 통하여 설치 초기의 성능 및 수질기준 등이 설계 목표연도까지 항상 유지되도록 조치하여야 한다.
② 사용하지 않은 막모듈을 보관하거나 막여과 설비에 장착한 채 장기간 운전을 중지할 경우에는 미생물이 번식되지 않도록 보관하여야 한다.
③ 막모듈은 동결이나 기계적인 충격에 의해 파손되지 않도록 예방조치를 강구하여야 한다
④ 일반수도사업자 또는 발주자는 막여과 기능을 상실한 폐막모듈의 적정처리 및 재활용 등에 대해 고려하여야 한다.
19. 맛·냄새 제거
19.1 총칙
물에 맛·냄새가 있을 경우에는 이를 제거하기 위하여 맛·냄새의 종류에 따라 폭기, 염소처리, 분말 또는 입상활성탄처리, 오존처리 및 오존·입상활성탄 처리를 한다.
19.2 맛·냄새 원인물질