TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
정수시설에는 총설을 포함하여 아래와 같이 총 28절이 포함된다. 이 절들은 다음과 같은 원칙에 따라서 배치하였다. 우선 정수시설의 처리흐름에 따라서 배치하였다. 예를 들면 착수정, 응집, 침전, 여과, 소독 등의 순으로 배치하였으며, 슬러지 및 배출수 처리는 수처리 다음에 배치하였다. 수처리의 표준처리와 고도처리는 표준처리를 전반부에 배치하고 고도처리와 오염물 제거를 후반부에 배치하였다. 또한 유사한 공정은 가능한 함께 배치하였다. 예를 들면 용존공기부상은 침전지와 함께, 완속여과지는 급속여과지와 함께 배치하였다.
· 1. 총설
· 2. 착수정
· 3. 응집용 약품주입설비
· 4. 응집지
· 5. 침전지
· 6. 용존공기부상지
· 7. 급속여과지
· 8. 완속여과지
· 9. 정수지
· 10. 부식성 개선설비
· 11. 소독설비
· 12. 전염소·중간염소 처리설비
· 13. 폭기설비
· 14. 오존처리설비
· 15. 자외선 소독설비
· 16. 분말활성탄 흡착설비
· 17. 입상활성탄 흡착설비
· 18. 막여과 시설
· 19. 맛·냄새 제거
· 20. 철·망간 제거
· 21. 기타 오염물질 처리
· 22. 해수담수화 시설
· 23. 배출수 및 슬러지 처리시설
· 24. 구내배관과 수로
· 25. 관리용 건물
· 26. 유량측정설비
· 27. 수질검사시설
· 28. 보안설비, 동결방지대책
이번 개정 본에서는 2010년 시설기준 발간이후 개정된 관련법령의 내용(위생안전기준 인증강화에 따른 수질관리내용 구체화, 강화된 환경법규를 반영한 배출수처리 시설기준보완 등)과 그간 운영경험 및 신기술, 공법개발로 현실성이 결여된 기준을 삭제하고 검증된 연구결과들을 반영하였으며 또한 단수 없는 고품질의 수돗물 공급을 통한 고객서비스 향상을 위해 정수장 예비용량 확보기준을 구체화 하는 등 정부의 변화된 수도정책 및 새로운 정책수요를 적극 뒷받침 하도록 내용을 보완하였다.
정수시설은 수도시설의 중추시설이며, 그 정수처리방법과 정수시설의 선정 및 유지관리는 상수도시스템 전반에 직접적으로 영향을 미친다. 정수시설의 기능은 정수처리로 소요수질의 물을 필요량만큼 안정적으로 얻는 것이 기본이다. 수도에 대한 사회적 요구를 반영하여 ｢보다 안전하고 양질의 물을 공급｣, ｢재해나 사고 등에 대처하는 것을 포함하여 보다 안정된 물 공급을 위한 정수장 예비용량개념 구체화｣, ｢환경부하의 저감｣ 및 ｢시설 갱생 및 교체시 자산관리(asset management)개념도입｣ 등 종래보다도 한층 높은 수준의 기능을 갖추도록 정수시설 계획을 수도계획 전체와 연계하여 입지조건, 정수처리방법, 건설조건 및 유지관리에 대하여도 충분히 조사하고 계획해야 한다.
한편으로 이와 같은 수도에 대한 요구를 달성하는 데는 수도사업자가 놓여있는 자연적, 사회적 조건이 크게 관련되기 때문에 수도사업자는 사용자의 요구나 지역특성 등을 고려하여 독자적으로 시설계획이나 정비목표를 설정하는 것이 중요하다.
정수시설을 신설하거나 확장하는 계획을 수립할 때에는 수도법상의 시설기준 이외에 시설규모, 수원, 원수수질, 정수수질의 관리목표, 정수방법, 용지의 지형 및 취득조건, 적용되는 기술기준, 주위환경에 대한 관련성, 관련법과 규제 등에 대해서도 조사해야 하며 개량하거나 재배치를 계획할 때에는 기존시설과 신규시설의 연계성도 조사해야 한다.
1.1.1 시설규모
최적의 시설규모는 수도시설 전체의 기본계획으로 결정되어야 하지만 실제로 정수시설을 계획할 때에는 장래 확장 분까지를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 또한 시설규모를 결정할 경우에는 시설규모 결정의 기준이 되는 계획1일최대급수량에 부가하여 예비용량능력도 고려해야 할 중요한 사항이다. 다른 수도시설과 마찬가지로 정수시설은 평상시에도 계획정수량(계획1일최대급수량과 정수장내 작업용수등을 합산한 수량)을 처리할 수 있어야 할 뿐 아니라, 일정한 예비용량능력을 구비함으로써 시설개량이나 갱신, 사고시에도 수도시스템 전체로서 계획정수량을 안정적으로 확보할 수 있도록 시설규모를 결정하여야 한다. 정수장 시설용량 및 예비용량 확보기준은 5.1.3(계획정수량과 시설용량)에 구체적으로 제시되어 있다.
1.1.2 수원확보
수원으로부터 취수가능량이 정수시설의 규모를 결정하는데 직접 관련되므로 수원에 대하여 충분히 검토해야 한다. 현재 확보되어 있는 수리권 수량뿐만 아니라 장래 가용수리권의 수량에 대해서도 고려해야 한다.
지하수를 수원으로 이용하는 경우에는 지하수의 양수규제사항과 지하수위의 저하문제 등에 대해서도 조사해야 한다.
1.1.3 원수수질과 정수수질의 관리목표
정수방법을 선정할 때에 원수수질이 가장 중요한 요소 중의 하나이므로, 현재까지 얻어진 수질분석자료와 함께 장래의 수질도 예측해야 한다. 그러므로 상수원 주변의 도시개발계획, 공업단지계획 또는 농업개발 등에 대한 장래의 추세가 상수원에 영향을 미치는 요인이다. 크립토스포리디움 등의 병원성 미생물로 상수원이 오염될 우려가 있는 경우에는 이에 대처할 필요항목에 대해서도 조사해야 한다. 취수지점의 상류에 댐을 개발하는 경우 댐에서 발생하는 조류의 영향 등에 의한 원수의 수질변화에 대해서도 주의할 필요가 있다.
한편 정수수질의 관리목표도 정수방법을 선정하는 중요한 요소이다. 정수처리 수질목표는 「먹는물수질기준」에 적합해야 하는 것은 물론이고, 맛과 냄새, 탁도 및 수도시설의 부식 등을 고려해야 한다. 「먹는물수질기준」은 급수전에서 지켜야 할 최소한의 요구라는 것을 고려하여 보다 안전하고 양질의 물을 공급해야 한다는 것을 목표로 수질관리계획을 설정해야 한다
1.1.4 정수처리방법과 정수시설의 선정
정수처리 방법에는 소독만 하는 방식, 완속여과방식, 급속여과방식, 막여과방식, 고도정수처리방식 또는 기타의 처리방식을 추가하는 방식이 있으며, 이와 같은 처리방법을 선정하는 것은 어떠한 원수수질에 대해서도 정수수질의 관리목표를 만족시킬 수 있는 적절한 정수처리방법이어야 함은 물론이고 정수시설의 규모나 운전제어 및 유지관리기술의 수준 등을 고려하여 선정하는 것이 바람직하다.
정수방법이 결정되면 이 결정된 방법에 가장 적합한 정수시설을 선정해야 하며, 동일한 정수방법이라도 선택되는 시설의 조건에 따라 달라지므로, 정수시설을 선정할 때에는 앞에서 설명한 조사결과와 함께 건설비와 유지관리비 등을 포함한 총괄원가에 대하여 조사해야 하며, 또한 유지관리의 확실성, 편리함 및 에너지절약 등도 고려하여 선정하는 것이 바람직하다.
또한 각종 고도정수시설의 개발 등으로 정수시설이 복잡해지고 또한 다양해지고 있으므로 가능한 한 유지관리하기 쉬운 정수방법의 정수시설을 선정하도록 유의하고, 정수시설의 규모나 여러 특성에 따라 수량, 수위, 수질, 기타를 계측하고 운전상태를 감시하며 제어하기 위한 계측제어설비를 설치하는 등 정수시설을 적정하게 자동화하고 간소화하는 것도 고려해야 한다.
1.1.5 정수시설 위치
정수시설이 설치되는 위치조건에 대해서는 용지취득이 용이한 것은 물론이고 급수구역과의 고저차를 활용하여 에너지를 효율적으로 이용할 수 있어야 하고, 외부로부터 오염을 받지 않으며 견고한 기초지반이어야 하고 대규모로 절토하거나 성토하지 않고도 정지할 수 있는 위치가 이상적인 장소이다. 또한, 정수장으로부터 송수관로 연장이 길 경우, 송수관로 단,통수 작업시 이물질 배제작업 등 단수시간이 길어지고 불필요하게 물이 낭비될 수 있으며 배수작업을 부주의하게 할 경우에는 관내 퇴적된 이물질의 교란으로 가정에 탁수 유입가능성이 높고 이로 인해 주민들의 민원 발생과 부적합한 수질 공급으로 문제가 야기될 수 있다. 따라서, 도수관로 연장을 길게하고 송수관로 연장을 짧게 함으로써 송수관로 사고시 탁수발생 문제 등을 해결할 수 있으므로 정수장 위치 선정시 고려해야 할 사항이 될 수 있다.
정수시설의 평면배치는 각 정수공정이 각 각 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 하며 또한 전체의 수위관계로 보아 토지의 고저차를 이용하여 합리적으로 배치하는 것이 중요하다. 더욱이 용지를 효율적으로 이용하도록 배치해야 하며 필요에 따라 장래의 시설개량이나 갱신 또는 시설확장을 위한 여유부지를 확보해 놓는 것도 고려해야 한다. 시설은 평면으로 배치하는 것이 바람직하지만 용지가 협소해서 모든 정수시설을 평면으로 배치할 수 없는 경우에는 비용이 들지만 입체적으로 시설을 배치하는 것도 고려할 수 있다.
건설계획을 준비할 때에는 무엇보다도 지형과 지질에 대한 조사를 해야 한다. 그러므로 시추조사와 토질시험을 포함한 지형측량의 결과를 토대로 하여 시공계획을 작성하되, 시공계획에는 시공공정계획, 토공계획, 공사용 도로, 공사용 전력 및 용수 등에 대한 계획이 포함되어야 한다.
1.1.6 환경에 대한 배려
정수시설은 관계법령에 따라 정수처리 후의 배출수를 공공수역에 배출하거나 냄새, 소음 등에 대하여 주변 환경에 미치는 영향을 배려해야 하며 시설을 건설할 때의 영향도 가능한 최소화하도록 배려해야 한다. 또한 자원절약과 에너지절약의 관점에서 탈수케이크의 유효이용과 수두차이용 및 폐열에너지이용 등에 관해서도 고려해야 한다.
1.1.7 재해나 사고에 대한 안전성과 안정성 확보
정수시설은 자연재해나 사고 등의 비상시에도 단수되는 사태와 같은 급수에 대한 영향이 없도록 하거나 최소화해야 하며, 또한 사고로 운전 정지되었더라도 신속하게 복구될 수 있도록 배려해야 한다. 이 때문에 피해를 미연에 방지할 수 있도록 또는 일부가 파손되거나 운전 정지된 경우에 피해의 확대나 2차 재해를 방지할 수 있도록, 필요에 따라 수류를 차단하거나 배수(drain) 및 수압을 조정하는 등의 대책을 강구하는 것이 중요하다.
또한 필요에 따라 시설을 분산배치하거나 수원을 다계통화하고 원수시설이나 정수시설 간의 상호연결관을 설치하는 등에 대해서도 배려함으로써 갈수나 수질사고 등이 발생하였을 경우를 대비할 수 있다. 더욱이 기기 사고나 고장에 대하여 필요한 장소에 예비설비를 설치하거나, 전력수전선을 2회선으로 수전하는 등의 대책을 마련해 두는 것도 바람직하다.
1.1.8 시설개량과 갱신
시설은 어떤 경우에도 시간이 경과함에 따라 노후화되므로 장래에 용이하게 시설을 개량하거나 갱신할 수 있도록 용지를 확보하거나 시설을 배치하고, 필요에 따라 예비 용량을 확보하는 것을 배려해야 한다. 또한 실제로 개량하거나 갱신할 경우에는 기존시설과의 처리성능, 수리 및 운전관리 등 여러 면에서 조화를 이루어야 한다. 최근 수도시설 노후화 및 관리대상 시설 증가로 인해 시설유지관리 비용과 수도사고의 잠재적 리스크가 급격히 증가하고 있어, 영국, 호주, 미국 등에서는 시설물의 자산관리(asset management)체계를 도입하여 리스크 관리 강화 및 고객 서비스수준(level of service)향상과 더불어 운영관리 비용을 절감하는 추세이다. 여기서, “자산관리”의 개념은 물질자산의 전 생애에 걸쳐 위험요소 관리(LCA;Life Cycle Assessment), 필요한 서비스수준 제공, 비용 최소화를 위해 다양한 수단(공학, 재무, 경제 등)을 결합하여 시설의 취득, 사용, 유지, 폐기에 관련된 의사결정을 실행하는 관리체계를 의미한다. 또한, “자산관리”체계에 대한 국제표준(IS0 55000,55001,55002)이 ‘14.1월 이미 제정됨에 따라 정부(환경부, 산업통상자원부)에서도 사회기반시설 고령화에 대응하기 위한 유지관리체계 개선 및 수도시설의 운영·자산관리 플랫폼개발, 국가표준개발(KS규격)등을 적극 추진중에 있다. 따라서, 시설물 노후화 및 관리비용증가에 따른 유지관리 계획수립시 “자산관리”체계 도입과 연계된 시설물 개량 및 갱신계획 수립이 절실히 요구되는 시점이다.
1.2 조사
정수시설을 계획할 때에는 다음 사항들에 대하여 조사해야 한다.
1.2.1 신설하거나 확장할 경우
(1) 입지계획에 대한 조사 : 상수도시설 전체에 대한 배치를 고려하고, 위생적인 환경성, 재해에 대한 안전성, 필요한 면적과 형상을 갖는 용지확보 및 시설물 유지관리 편리성등
(2) 정수시설계획에 대한 조사 : 수질현황의 파악, 장래의 수질예측, 처리특성 등
(3) 건설계획에 대한 조사 : 지형조사, 지질조사, 소음·진동조사 등
1.2.2 개량하거나 갱신할 경우
상기 1.의 신설하거나 확장할 경우의 조사항목에 추가하여 신구(新旧)시설 간의 연계성(compatibility)에 대한 조사
1.3 계획정수량과 시설용량
정수시설의 계획정수량과 시설용량은 다음 각 항에 따른다.
(1) 계획정수량은 계획1일최대급수량을 기준으로 하고, 여기에 정수장내 사용되는 작업용수와 기타용수를 합산 고려 하여 결정한다.
(2) 소비자에게 고품질의 상수도 서비스를 중단없이 제공하기 위하여 정수시설은 유지보수, 각종사고, 시설개량 및 갱신 등에 대비하고 정수장내 사용되는 작업용수와 기타용수를 고려하여 예비용량을 확보하도록 계획하여 어떠한 경우에도 계획정수량 공급이 가능하도록 하여야 한다. 정수장 예비용량은 시설용량의 25%정도를 표준으로 하고, 이 경우 정수시설의 가동률은 시설용량의 75%내외가 적정하다.
(3) 시설용량은 계획1일최대급수량을 기준으로 하되 예비용량을 합산한 수량을 의미하며 정수장 주요 시설규모 산정의 기준이 되는 용량이다.
1.4 정수처리방법과 정수시설의 선정
정수처리방법과 정수시설의 선정에는 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 정수방법은 「먹는물수질기준」에 적합한 수돗물을 안정적으로 급수할 수 있는 것으로서 원수수질, 정수수질의 관리목표, 정수시설의 규모, 운전제어 및 유지관리기술의 수준 등에 따라 소독만의 방식, 완속여과방식, 급속여과방식, 막여과방식 중에서 선정해야 하며 필요에 따라 고도정수처리방식 등을 조합할 수 있다.
(2) 해수 또는 기수(brackish water)를 담수화하는 경우에는 역삼투법이나 전기투석법 등의 탈염처리에 적합한 처리방법을 선정하고 필요에 따라 다른 처리방법을 조합할 수 있다.
(3) 크립토스포리디움, 지아디아 등의 원생동물로 원수가 오염될 우려가 있는 경우에는 급속여과방식, 완속여과방식 또는 막여과방식 중의 어느 방식을 사용한다.
(4) 고도정수처리방식 등에는 기존시설의 가동상황이나 실험자료 등을 충분히 조사한 다음 기존의 지식으로 불충분한 경우에는 해당 정수장의 원수를 사용한 실험으로 처리성이나 안전성을 확인한다.
(5) 원수수질, 정수수질의 관리목표, 시설규모, 시설의 운전·계측제어 및 유지관리 방법, 건설비, 유지관리비, 용지조건(넓이 및 위치, 취득조건) 등을 고려하여 신뢰성이 높은 정수처리시설을 선정한다.
1.5 배출수 처리
배출수처리시설은 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 침전지로부터 슬러지와 여과지의 역세척배출수는 구분하여 처리해야 하며, 여과지의 역세척배출수를 재활용하는 경우에는 상징수를 정수시설의 착수정으로 직접반송하거나 또는 침전과 소독공정을 거친 다음 상징수를 착수정으로 반송한다.
(2) 세척배출수에서 발생된 슬러지와 정수공정의 침전지슬러지는 배출수처리시설의 농축조에서 농축처리하며 그 상징수는 정수공정으로는 반송하지 않는다. 방류되는 농축조 상징수는 배출허용기준 및 방류수 수질기준을 만족하여야 하며 이를 고려한 처리공정을 구성하여야 한다.
(3) 슬러지처리시설은 정수처리시설에서 발생하는 슬러지를 처리하고 처분하는데 충분한 기능과 능력을 갖추어야 한다.
(4) 슬러지처리시설의 방식은 정수처리시설과의 관계, 원수수질, 배출수의 양과 질, 슬러지 특성, 유지관리, 용지면적, 건설비, 지역 환경을 고려하여 적절한 방식을 선정해야 한다.
1.6 정수시설의 배치계획
정수시설의 배치는 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 정수시설을 배치할 때에는 정수처리방법에 따라 각 정수처리공정의 시설이 각각 기능을 충분히 발휘할 수 있고 또한 정수장 전체의 조화와 효율화를 도모하며 유지관리나 시설확장, 개량 및 갱신이 용이하도록 배치한다.
(2) 처리계열은 1.1.3(계획정수량과 시설용량)2항을 고려하여 어떠한 경우에도 계획정수량 공급이 가능하도록 시설규모 등에 따라 가능한 한 독립된 2계열 이상으로 분할하는 것이 바람직하다(시설용량이 중·소규모인 경우에는 기능별로 계열의 기능이 발휘될 수 있도록 한다).
(3) 각 시설간의 수위결정을 위한 손실수두는 수리계산이나 실험으로 결정한다.
(4) 정수장 내의 화장실, 오수저류시설 및 폐기물수집소 등은 정수시설에 대하여 위생상 문제가 없도록 구조와 배치에 유의해야 한다.
1.7 수질관리
정수시설에서의 수질관리에 대하여서는 다음 각 항에 따른다.
(1) 정수장에 설정된 수질관리목표에 적합하도록 수질관리를 하기 위하여 일반수도사업자는 필요한 수질검사시설을 설치한다.
(2) 수질을 실시간으로 감시할 수 있는 수질모니터링설비를 설치 하도록 한다.
(3) 정수처리과정에서 물과 접촉하는 자재나 제품 등이 수질에 미치는 영향에 대하여 유의하여야 하며, 환경부고시 제2015-22호에 의해 고시된 자재의 경우에는 위생안전기준인증(KC)을 받은 것을 사용하여야 한다.
(4) 상수도 시설에 사용되는 수처리제는 1.6(수처리제) 2항에 따른다.
1.8 시설개량과 갱신
원수수질이 악화되어 적절하게 정수처리 할 수 없게 될 우려가 있을 경우에는 필요한 시설을 증설하거나
(1) 기존 정수처리시설의 성능이나 안정성 및 운전관리상의 합리성을 상실하지 않으면서 새로운 시설의 능력이 발휘될 수 있도록 한다.
(2) 가동 중인 시설의 능력감소에 대한 대처방안을 미리 준비해야 하고, 또 공사시행으로 인하여 가동 중인 기존시설에 대한 영향이 최소화되도록 대책을 강구한다.
1.9 안전대책
정수시설은 자연재해, 기기사고, 수질사고, 인명사고 등에 대하여 안전대책을 강구해야 한다.
2. 착수정
착수정은 도수시설에서 도수되는 원수의 수위동요를 안정시키고 원수량을 조절하여 다음에 연결되는 약품주입, 침전, 여과 등 일련의 정수작업이 정확하고 용이하게 처리될 수 있도록 하기 위하여 설치되는 시설이다. 또한 착수정은 원수수질이 일시적으로 이상상태를 나타낼 때 분말활성탄을 주입하며 고탁도일 때에 알칼리제와 응집보조제를 주입하고 여러 계통의 수원으로부터 원수를 받을 경우에는 이들 원수를 혼합하며 약품혼화지로 원수를 균등하게 분배하고 역세척배출수의 반송수를 받아들이는 등의 목적과 기능도 가지고 있다.
따라서 상기 목적과 기능을 안정적으로 달성하기 위하여 필요에 따라 적절한 정류설비와 표면적 및 체류시간을 필요로 하며 원수량을 조절하고 파악하기 위해서는 계량설비를 구비해야 하고, 수위계, 유량조절용 밸브 또는 수질계기에 물을 보내는 채수펌프 등이 설치되기도 한다. 그러나 원수압력을 효율적으로 이용하고 싶은 경우나 수위변동을 충분히 흡수할 수 있을 정도로 착수부의 관거용량이 커서 착수정을 설치하지 않고도 이상의 목적과 기능을 충분히 달성할 수 있는 정수장에서는 이들 설비의 일부 또는 전부를 생략할 수 있다.
2.2 구조와 형상
착수정의 구조와 형상은 다음 각 항에 따른다.
(1) 착수정은 2지 이상으로 분할하는 것이 원칙이나 분할하지 않는 경우에는 반드시 우회관을 설치하며 배수설비를 설치한다.
(2) 형상은 일반적으로 직사각형 또는 원형으로 하고 유입구에는 제수밸브 등을 설치하며, 2~3실로 구분하는 것이 바람직하다.
(3) 수위가 고수위 이상으로 올라가지 않도록 월류관이나 월류위어를 설치한다.
(4) 착수정의 고수위와 주변벽체의 상단 간에는 60cm 이상의 여유를 두어야 한다.
(5) 부유물이나 조류 등을 제거할 필요가 있는 장소에는 스크린을 설치한다.
2.3 용량과 설비
(1) 착수정의 용량은 체류시간을 1.5분 이상으로 하고 수심은 3~5m 정도로 한다.
(2) 원수수량을 정확하게 측정하기 위하여 유량측정장치를 설치하며, 역세척 배출수의 반송수를 받을 경우에는 별도로 계량하여야 한다. 유량측정장치는 위어나 유량계로 하고 유량계를 설치할 경우에는 유량계실을 설치한다.
(3) 필요에 따라 분말활성탄을 주입할 수 있는 장치를 설치하는 것이 바람직하다.
(4) 착수정에는 원수수질을 파악할 수 있도록 채수설비와 수질측정장치를 설치하는 것이 바람직하다.
3. 응집용 약품주입설비
급속여과방식의 정수처리에서는 전처리로서 약품에 의한 응집이 필수적이다. 원수 중에 부유하는 미세입자는 그대로는 쉽게 침전되지 않으며 급속여과에서는 이들 대부분이 여과층에 억류되지 않고 통과해 버리며 특히 원수가 저탁도이더라도 급속여과지에서 여과하는 것만으로는 콜로이드성 입자가 충분히 제거될 것으로 기대할 수 없으며, 더욱이 크립토스포리디움 등의 병원성 미생물로 원수가 오염될 우려가 있는 경우에는 이들을 확실하게 제거할 목적도 포함하여 급속여과방식의 정수방법에서는 전처리로서 미리 약품을 사용하여 응집시켜서 고액분리가 가능한 상태로 변화시키는 것이 불가결한 요건이다.
완속여과에서는 원수탁도가 30NTU 이상이 되면 보통 침전시킨 다음에도 탁도가 높아서 여과층이 빨리 막히므로 응집침전으로 탁도를 낮추어야 한다. 따라서 이와 같은 경우에는 완속여과시설에서도 응집용 약품주입설비가 필요하다.
응집용약품은 응집제, pH조정제(산제, 알칼리제), 응집보조제로 크게 구분된다.
응집제는 원수 중의 현탁물질을 플록형태로 응집시켜 침전되기 쉽고 여과지에서 포착되기 쉽게 하기 위하여 사용하며, pH조정제로서 원수의 pH가 지나치게 높은 경우에 산제가 또 원수의 알칼리도가 부족할 때에는 알칼리제가 사용되며, 응집보조제는 플록형성과 침전 및 여과효율을 향상시키기 위하여 응집제와 함께 사용한다. 사용하는 약품은 처리효과를 향상시키는 외에도 주입 후의 수질이 외관이나 독성 등의 면에서도 위생적으로 지장이 없어야 하며 취급하기 쉬운 조건 등을 구비해야 한다.
약품주입률은 자-테스트(jar-test)로 결정하는 방식이 일반적이다. 자-테스트의 자동화 또는 원수탁도와 알칼리도 등을 수질계기로 연속측정하고, 그 측정결과에 따라 약품주입률을 자동으로 산출하는 방식도 있다. 약품주입량은 설비용량의 결정에 필요하며 원수수질에 따라 변하므로 충분한 조사가 필요하다.
응집용약품의 저장설비는 사용량을 고려하여 적절한 용량으로 하며 주입설비는 주입량의 최대로부터 최소까지 정밀하게 계량하고 조절하여 주입할 수 있는 용량과 대수가 필요하다. 주입방식은 약품의 성질과 상태 및 처리수량의 다소 등에 따라 습식이나 건식, 정량주입이나 유량비례주입 등 사용조건에 알맞은 방식을 선정한다. 약품은 대개 강한 산성이나 알칼리성을 띄고 있으므로 설비는 내식성의 구조와 재질로 해야 한다.
3.2 응집제
(1) 응집제의 종류는 원수의 수량, 탁도(최고치와 시간적 변화) 등의 수질, 여과방식 및 배출수처리방식 등에 관하여 적절해야 하고 위생적으로 지장이 없어야 한다.
(2) 주입량은 다음 각 호에 정하는 바에 따른다.
① 주입률은 원수수질에 따라 실험에 의하며, 원수수질의 변화에 따라 적시에 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.
② 응집제를 용해시키거나 희석하여 사용할 때의 농도는 주입량과 취급상 용이함을 고려하여 정한다. 다만, 희석배율은 가능한 한 적은 것이 바람직하며, 희석지점은 가능한 한 주입지점과 가까이 설치하는 것이 바람직하다.
③ 주입량은 처리수량과 주입률로 산출한다.
(3) 주입지점과 주입방법은 응집약품이 순간적으로 원수에 균일하게 혼화되는 지점과 방법으로 선정한다.
3.3 pH조정제(산제·알칼리제)
(1) pH조정제의 종류는 원수수질에 따라 응집효과를 높이는데 적절하고, 또 위생적으로 지장이 없는 약품이어야 한다.
(2) 주입량은 다음 각 호의 정하는 바에 따른다.
① 주입률은 원수의 알칼리도, pH 및 응집제 주입률 등을 참고로 하여 정한다.
② pH조정제를 용해 또는 희석하여 사용할 때의 농도는 주입량이 적절하고 취급이 용이하도록 정한다.
(3) 주입지점은 응집제주입지점의 상류측이 일반적이며 혼화가 잘 되는 장소로 한다.
3.4 응집보조제
(1) 응집보조제는 원수 수질에 따라 플록형성과 침전 및 여과의 효과를 높이는데 적당하고 위생적으로 지장이 없는 것이라야 한다.
① 주입률은 원수 수질에 따라 실험으로 정한다.
② 응집보조제를 용해 또는 희석하여 사용할 경우의 농도는 주입하거나 취급하기 용이하도록 정한다.
(3) 주입지점은 실험으로 정하고 혼화가 잘 되는 지점으로 한다.
3.5 검수설비와 저장설비
(1) 응집약품을 납품받고 저장하기 위하여 적절한 검수용 계량장비를 설치한다.
(2) 약품저장설비는 구조적으로 안전하고 응집제가 누출되는 경우를 대비하여야 하며, 약품의 종류와 성상에 따라 적절한 재질로 하고, 겨울철 동결에 대비한 보완대책을 포함하여야 한다.
(3) 저장설비의 용량은 계획정수량에 각 약품의 평균주입률을 곱하여 산정하고 다음 각 호를 표준으로 한다.
① 응집제는 30일분 이상으로 한다.
② 알칼리제는 연속 주입할 경우 30일분 이상, 간헐 주입할 경우에는 10일분 이상으로 한다.
③ 응집보조제는 10일분 이상으로 한다.
3.6 주입설비
응집약품 주입설비는 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 주입방식은 사용약품의 종류와 성상에 따라 적정하게 주입할 수 있는 방식을 선정한다.
(2) 주입장치의 용량은 최소주입량에서 최대주입량까지 안정되게 주입할 수 있고 또한 여유가 있어야 한다.
(3) 주입기에는 예비기 또는 예비설비를 함께 설치하고, 약품누액에 대한 대책을 강구하여야 한다.
4. 응집지
원수의 탁질 중에서 입경이 10-2mm 이상인 것은 보통 침전이나 여과로 제거가 가능하지만, 입경이 10-3mm(1μm) 이하가 되면 일반적으로 콜로이드입자라고 총칭하며 그대로의 상태로서는 거의 침강되지 않을 뿐더러 급속여과기구에서도 포착되지 않는다([그림 1.4.1] 참조).
[그림 1.4.1] 수중에 존재하는 물질과 적용처리법
따라서 급속여과방식에서는 이와 같은 탁질을 효과적으로 제거하기 위한 전처리로서 응집조작으로 콜로이드상의 탁질을 플록화하여 약품침전이나 급속여과에서 포착되도록 탁질의 성상을 변화시키는 조작이 반드시 필요하다. 또한 양호한 플록을 효과적으로 형성시키는 약품혼화와 플록형성 등을 강구해야 한다.
조작기능을 검토해 보면 응집제를 첨가한 다음 가능한 한 빨리 교반시켜 탁질을 미소한 플록으로 생성시키는 단계와, 생성된 미소플록을 크게 성장시키기 위하여 천천히 교반하는 단계로 구분할 수 있으며, 이 두 단계의 기능을 분리하여 전단계를 혼화, 후단계를 플록형성이라 한다. 즉 응집지는 이와 같은 기능에 따라 급속혼화시설(혼화지 포함)과 플록형성지로 구성된다.
다만, 정수장을 건설할 때에 혼화지나 플록형성지에서 침전지를 거치지 않고 여과지로 직접 연결되는 연결관을 설치하여 두면 저탁도의 원수가 장기적으로 유입되어 침전효율이 낮을 때에는 정수장 관리인의 판단으로 침전처리를 생략하는 직접여과 방식 내지는 플록형성까지 생략하고 혼화 후에 여과하는 인라인 여과 방식을 채택함으로써 정수장의 운영효율을 높이는 것이 바람직하다.(1.7.19 직접여과 참조).
또 플록형성지의 계측제어에 대해서는 1.11 계측제어용 기기 및 1.13.6 플록형성지와 침전지를 참조한다.
4.2 급속혼화시설(혼화지 포함)
응집을 위한 급속혼화시설에는 다음 각 항에 적합하도록 한다.
(1) 급속혼화는 수류식이나 기계식 및 펌프확산에 의한 방법으로 달성할 수 있다.
(2) 기계식 급속혼화시설을 채택하는 경우에는 혼화지에 응집제를 주입한 다음 즉시 급속교반시킬 수 있는 혼화장치를 설치한다.
(3) 혼화지는 수류 전체가 동시에 회전하거나 단락류를 발생하지 않는 구조로 한다.
4.3 플록형성지
플록형성지는 다음 각 항에 따른다.
(1) 플록형성지는 혼화지와 침전지 사이에 위치하고 침전지에 붙여서 설치한다.
(2) 플록형성지는 직사각형이 표준이며 플록큐레이터(flocculator)를 설치하거나 또는 저류판을 설치한 유수로로 하는 등 유지관리면을 고려하여 효과적인 방법을 선정한다.
(3) 플록형성시간은 계획정수량에 대하여 20~40분간을 표준으로 한다.
(4) 플록형성은 응집된 미소플록을 크게 성장시키기 위하여 적당한 기계식교반이나 우류식교반이 필요하다.
① 기계식교반에서 플록큐레이터의 주변속도는 15~80 cm/s로 하고 우류식교반에서는 평균유속을 15~30 cm/s를 표준으로 한다.
② 플록형성지 내의 교반강도는 하류로 갈수록 점차 감소시키는 것이 바람직하다.
③ 교반설비는 수질변화에 따라 교반강도를 조절할 수 있는 구조로 한다.
(5) 플록형성지는 단락류나 정체부가 생기지 않으면서 충분하게 교반될 수 있는 구조로 한다.
(6) 플록형성지에서 발생한 슬러지나 스컴이 쉽게 배출 또는 제거될 수 있는 구조로 한다.
(7) 야간근무자도 플록형성상태를 감시할 수 있는 적절한 조명장치를 설치한다.
5. 침전지
침전지는 현탁물질이나 플록의 대부분을 중력침강작용으로 제거함으로써 후속되는 여과지의 부담을 경감시키기 위하여 설치한다. 침전지는 침전, 완충 및 슬러지배출 등의 3가지 기능을 갖는 것으로, 이 기능들은 정수처리공정 전체의 흐름에서 검토되어야 한다.
침전지를 생략하고 혼화지에서 직접 여과지를 통하여 정수되는 직접여과법도 있으나 이와 같이 처리하기 위해서는 원수탁도가 안정되어 있고 혼화효과를 확실하게 감시할 수 있으며 그 결과를 즉시 약품주입에 반영시킬 수 있는 설비를 구비해야 하고 탁질억류기능이 큰 여과층을 채택하는 등 여러 여건을 충분히 검토한 다음 결정해야 한다.
침전기능이란 유입된 탁질을 가장 효과적으로 침전시켜 제거하는 기능으로, 침전지에서 침전효율을 나타내는 가장 기본적인 지표가 표면부하율(surface loading)이다. [그림 1.5.1]과 같이 침전지에 유입되는 유량을 Q, 침전지 표면적을 A라 하면 표면부하율 Vo는,
(1.5.1)
로 나타내며 일반적으로mm/min과 같이 속도의 차원을 갖는다.
표면부하율은 [그림 1.5.1(1)]에 나타낸 바와 같이 이상적인 침전지에서 유입구의 최상단으로부터 유입되어 유출구 쪽에서 침전지 바닥에 침강되는 플록의 침강속도를 뜻한다. 따라서 [그림 1.5.1(2)]와 같이 침강속도 V가 표면부하율 Vo보다 적은 플록은 V/Vo의 부분제거율을 나타내게 되며, 단락류나 밀도류가 없는 이상적인 침전지에 유입되는 플록 중에서 [그림 1.5.1(3)]과 같이 침강속도가 표면부하율보다 큰 플록은 100 % 제거된다.
제거율：100 %

⑴ 입자의 침강속도 V＝V0

제거율은

⑵ 입자의 침강속도 V＜V0

제거율：100 %

⑵ 입자의 침강속도 V＞V0

유량 Q, 유속 u, 수심 ho, 침강면적 A, 지의 폭 B, 지의 길이 L라고 한다.(V0:표면부하율)

에서로 된다.

[그림 1.5.1] 횡류식 침전지(이상적인 흐름상태)
따라서 제거율을 향상시키기 위해서는
① 침전지의 침강면적 A를 크게 하고
② 플록의 침강속도 V를 크게 하며
③ 유량 Q를 적게 하는,
세 가지를 고려할 수 있다.
침전지의 침강면적 A를 크게 하기 위해서는 [그림 1.5.2]에 표시된 바와 같이 침전지 중간에 판을 설치하는 것을 고려할 수 있다. 이 판 1장으로 제거율은 2배가 되고 이 같은 판을 2장 삽입하면 제거율은 3배가 된다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.
[그림 1.5.2] 2층식 침전지의 효과
이와 같은 생각으로 만들어진 침전지가 다층침전지이다. 다층침전지는 용지점용면적의 비율보다도 큰 용량의 침전지를 만들 수가 있고 용량효율도 좋다. 그 반면에 구조가 복잡하고 관리가 어려우므로 충분히 검토한 다음에 계획해야 한다.
층수를 증가시키면 제거율이 그만큼 증가되므로 궁극적으로 경사판식 침전지나 경사관식 침전지(이하 경사판(관)식 침전지라 한다)를 고안하게 되었던 것이다. 침전지에 삽입된 경사판은 원활하게 슬러지를 제거시키기 위하여 경사지게 장착된 것이다.
플록의 침강속도 V를 크게 하고 침전효율을 보다 좋게 하고자 하는 시도로서 여러 가지 방식이 개발되었으며, 가능한 한 크고 무거운 플록을 만들고자 하는 응집제나 응집보조제의 연구, 응집조작의 원리 구명 등에 많은 노력을 경주하여 왔다.
이와 같은 기본적인 연구를 바탕으로 제약된 용지범위 내에서 높은 제거율을 얻기 위하여 활성이 있는 미세플록을 기성 플록과 적극적으로 접촉시켜 큰 플록으로 만듦으로써 효과적으로 분리 제거시키는 방법이 일반화되었으며, 이러한 방법이 고속응집침전지이다. 최근에는 응집단계에서 미세한 모래입자를 첨가하여 이 모래를 플록의 핵으로 하여 무거운 플록을 형성시켜 침전을 촉진시키는 장치도 나타나고 있다.
다음 유량 Q를 작게 함으로써 침전효율을 높일 수 있다. [그림 1.5.3]에 표시된 바와 같이 침전지 중간에서 상징수를 유출시키면 효율이 상승된다. 중간에서 유출시켜 침전효율을 개선한 양만큼 침전지 수심을 얕게 하거나, 이후의 체류시간을 연장하여 수질을 좋게 할 수 있다.
[그림 1.5.3] 중간 인출식 침전지의 효과
침전공정의 효율은 응집을 포함한 침전공정 이전 단계에서 원수를 어떻게 적절히 조정하였는지의 정도와 타당성에 크게 영향을 받는다. 원수 중에 있는 부유물질을 응집하고 효율적으로 플록을 형성하는 것이 응집침전에서 가장 핵심적인 사항이다.
그밖에도 외부적인 요인으로 침전지 내의 수류가 흔들리는 등 침전효율에 크게 영향을 미치는 요소가 많으므로 종합적으로 검토하여 최선의 계획을 세워야 한다.
침전지로 유입된 원수의 수량과 수질은 연간을 통하여 크게 변동한다. 침전지는 이와 같은 탁질량의 변동을 흡수하여 여과지 부담을 가능한 한 일정하게 유지되도록 하는 기능을 가지고 있다. 이와 같은 완충기능은 침전지가 가지고 있는 중요한 기능이다.
침전의 효율화를 도모하고 체류시간을 단축시키는 것은 완충기능을 저하시키는 요인이 될 때가 많다. 이것을 보충하기 위해서는 플록의 침강상황이나 슬러지의 재부상 유무 등을 감시하며 적절하게 약품을 주입할 필요가 있다. 크립토스포리디움 등의 병원성 미생물로 상수원이 오염될 우려가 있는 경우에는 침전지의 체류시간, 침전지 내의 유속에 특히 유의하여 충분히 침전 처리하는 것이 필요하며 침전효과를 높일 필요가 있을 경우에는 경사판 등을 설치하는 것도 고려한다. 상향류식 침전지는 특히 밀도류의 영향을 방지하기 위하여 침전조작을 확실하게 할 필요가 있다.
침전기능을 언제나 충분히 확보하기 위하여 침전지에는 그 구조에 알맞은 슬러지 배출설비를 설치해야 한다. 원활한 슬러지배출이 이루어지지 않을 경우에는 침전지 사용을 정지시켜야 할 수도 있으므로 슬러지 배출기구는 고장이 적고 퇴적된 슬러지를 충분히 배출시킬 수 있어야 한다. 또 다음에 이루어 질 슬러지 처리시설과의 관련도 고려하여 설계해야 한다.
침전지의 주요형식을 분류하면 횡류식 장방형침전지, 상향류식 침전지 및 상향류접촉반응형 침전지 등의 3가지가 있다(<표 1.5.1> 참조). 이 중 횡류식 장방형침전지는(설계만 적절하게 되어 있다면) 수리적으로 안정되어 있고 또한 수리적인 충격부하에 대해서도 어느 정도 감당할 수 있으므로 침전지의 형상으로서 일반적으로 권장되는 형식이다. 이 형식의 침전지는 일반적으로 설계유량의 2배의 부하에서도 침전수의 수질을 심하게 저하시키지 않으면서 안정된 운전성능을 발휘할 수 있다. 또한 이 형식은 조작이 간단할 뿐만 아니라 고속침강장치를 쉽게 추가할 수 있다.
<표 1.5.1> 침전지의 분류

횡류식 침전지

단층식

다층식

2층식

3층식

경사판식 등

수평류식

상향류식

고속응집침전지

슬러지순환형

슬러지블랑키트형

복합형
주) 고속응집침전지에 경사판 등의 침강장치를 설치하는 경우도 있다.
또한 전처리공정에서 응집약품을 사용하는지의 여부에 따라 응집처리를 수반하는 약품침전지와 원수를 자연침강으로 현탁물질을 분리시키는 보통침전지가 있다. 보통침전지는 완속여과지의 부담을 경감시키기 위하여 설치하지만, 침전효율을 좋게 하기 위하여 침전지의 형상이나 유입부와 유출부, 정류설비 등을 충분히 고려하여 설계해야 한다.
원수의 연간최고탁도가 30NTU 이상인 경우에는 응집처리할 수 있는 시설을 설치해 두어야 한다. 또 저수지의 물이나 지하수를 상수원으로 하는 경우 등 원수탁도가 대체로 10NTU 이하인 경우에는 보통침전지를 생략할 수도 있다.
원수 중에 다량의 플랑크톤 조류가 포함되어 있으면 일반적으로 플랑크톤 조류의 번식으로 pH가 올라가고, 저수지 물이 초록～암적색으로 착색되며 냄새가 나는 경우도 있다. 이러한 경우에는 염소처리가 가능한 설비를 고려해 두어야 한다. 다만, 이것은 후속되는 완속여과지의 여과막 생물에 미치는 영향을 고려하여 신중하게 해야 한다.
또 침전지의 계측제어설비는 1.11 계측제어용 기기, 1.13.6 플록형성지와 침전지를 참조한다.
5.2 횡류식 침전지의 구성과 구조
(1) 약품침전지의 구성과 구조는 다음 각 항에 따른다.
① 침전지의 수는 원칙적으로 2지 이상으로 한다.
② 배치는 각 침전지에 균등하게 유출입될 수 있도록 수리적으로 고려하여 결정한다.
③ 각 지마다 독립하여 사용가능한 구조로 한다.
④ 침전지의 형상은 직사각형으로 하고 길이는 폭의 3~8배 정도로 한다.
⑤ 유효수심은 3~5.5m로 하고 슬러지 퇴적심도로서 30cm 이상을 고려하되 슬러지 제거설비와 침전지의 구조상 필요한 경우에는 합리적으로 조정할 수 있다.
⑥ 고수위에서 침전지 벽체 상단까지의 여유고는 30cm 이상으로 한다.
⑦ 침전지 바닥에는 슬러지 배제에 편리하도록 배수구(排水溝)를 향하여 경사지게 한다. 인력으로 배출하는 경우에는 배수구(排水溝)를 향하여 1/200～1/300 정도의 경사를, 기계적으로 수집하여 배출할 경우에는 인력으로 배출해야 할 슬러지의 양이 적으므로 경사를 1/500～1/1,000정도의 경사를 둔다.
⑧ 필요에 따라 복개 등을 한다.
(2) 보통침전지의 구성과 구조는 위의 1.에 준한다.
5.3 횡류식 침전지의 용량과 평균유속
횡류식 침전지는 다음 각 항에 따른다.
(1) 보통침전지(응집처리를 하지 않은 것)
① 표면부하율은 5~10mm/min를 표준으로 한다.
② 침전지 내의 평균유속은 0.3m/min 이하를 표준으로 한다.
(2) 약품침전지(응집처리를 수반하는 단층침전지)
① 표면부하율은 15~30mm/min으로 한다.
② 침전지 내의 평균유속은 0.4m/min 이하를 표준으로 한다.
5.4 경사판(관) 등의 침전지
경사판(관)식 침전지는 다음 각 항에 따른다.
(1) 원수수질, 처리수질의 목표 및 침전지의 형식 등을 고려하여 침강장치의 종류와 형식을 정한다.
(2) 침전지 유입부에는 경사판 등의 침강장치에 균등하게 유입되도록 하고, 단락류를 방지하기 위하여 유효한 조치를 강구한다.
(3) 기타 설비에 대해서는 약품침전지의 기준에 준해야 한다.
(4) 횡류식 경사판침전지는 다음 각 호를 표준으로 한다.
① 표면부하율은 4~9mm/min로 한다.
② 경사판의 경사각은 55~ 60° 로 한다.
③ 침전지 내의 평균유속은 0.6m/min 이하로 하고, 경사판 내의 체류시간은 경사판의 간격 100mm인 경우에 20〜40분으로 한다.
④ 장치의 하단과 바닥과의 간격은 1.5m 이상으로 한다.
⑤ 장치와 침전지의 유입부벽 및 유출부벽과의 간격은 1.5m 이상으로 한다.
(5)상향류식의 경사판을 설치하는 경우에는 다음을 표준으로 한다.
① 표면부하율은 12~28mm/min로 한다.
② 침강장치는 1단으로 한다.
③ 경사각은 55~60o로 한다.
④ 침전지 내의 평균상승유속은 250mm/mim 이하로 한다.
⑤ 상승수류를 가능한 한 침강장치 내로 통과시키기 위하여 다음 각 호를 참고한다.
가. 유출수 전량이 경사판 침강장치를 통과하는 구조이어야 한다.
나. 만약 (1)의 구조가 아닌 경우, 침강장치의 설치면적은 침전지에서 상향류 부분의 90% 이상으로 해야 한다. 다만 구조적인 제약 등으로 인하여 불가피한 경우에는 80% 이상으로 하되 저류벽 등을 설치하여 단락류가 생기지 않도록 주의한다.
다. 만약 (1)의 구조가 아닌 경우, 침강장치와 침전지 측벽 또는 저류벽과의 간격은 100mm 이하로 한다.
⑥ 횡류식 침전지에 상향류식 경사판을 설치하는 경우에는 다음 각 호에 따른다.
가. 장치의 하단과 바닥과의 간격은 1.5m 이상으로 한다.
나. 장치와 유입부벽과의 간격은 1.5m 이상으로 한다.
(6) 경사판을 설치할 때에는 경사판에 쌓인 슬러지를 제거시키기 위한 장치를 설치하거나 경사판의 중간에 통로를 두어 청소하는 사람이 통행할 수 있도록 해야 한다.
(7) 경사판 등 침강장치는 지진이나 침전지를 비울 때에 경사판에 쌓인 슬러지의 무게로 인하여 경사판이 파손되는 경우가 없도록 적절한 조치를 강구한다.
(8) 처리효율을 향상시키기 위하여 기존 침전지에 경사판 등 침강장치를 설치하는 경우에는 부대된 기존 설비능력을 고려한다.
(9) 조류가 번성함으로 인한 장애에 대한 대책을 강구한다.
5.5 고속응집침전지
(1) 고속응집침전지를 선택할 때에는 다음 조건을 고려하여 결정한다.
① 원수 탁도는 10NTU 이상이어야 한다.
② 최고 탁도는 1,000NTU 이하인 것이 바람직하다.
③ 탁도와 수온의 변동이 적어야 한다.
④ 처리수량의 변동이 적어야 한다.
(2) 고속응집침전지의 지수와 구조는 다음 각 호에 따른다.
① 표면부하율은 40~60mm/min을 표준으로 한다.
② 용량은 계획정수량의 1.5~2.0시간분으로 한다.
③ 경사판 등의 침강장치를 설치하는 경우에는 슬러지 계면의 상부에 설치한다.
④ 슬러지 배출설비는 지내의 잉여슬러지를 수시로 또는 상시 연속으로 충분하게 배출할 수 있는 구조로 한다.
⑤ 침전지를 청소하거나 고장인 경우에도 정수처리에 지장이 없는 침전지의 지수로 한다.
5.6 정류설비와 유출설비
침전지의 정류설비와 유출설비는 다음 각 항에 따른다.
(1) 침전지의 정류설비는 지내에서 편류나 밀도류를 발생시키지 않고 제거율을 높이기 위한 시설로서 다음 각 호에 따른다.
① 유입구는 침전지의 전횡단면에 가능한 한 균등하게 유입되도록 그 위치와 구조를 정한다.
② 횡류식 침전지의 정류설비는 다음 각 항에 따른다.
가. 유입부에는 정류벽 등을 설치하여 지의 횡단면에 균등하게 유입되도록 한다.
나. 정류벽은 유입단에서 1.5 m 이상 떨어져서 설치한다.
다. 정류벽에서 정류공의 총면적은 유수단면적의 6 %정도를 표준으로 한다.
라. 침전지 내에는 필요에 따라 도류벽이나 중간정류벽을 설치한다.
(2) 침전지의 유출설비는 다음 각 호에 따른다.
① 횡류식 침전지의 유출설비는 침전지 내의 유황(流況)을 교란시키지 않는 구조로 하고, 그 위어부하는 500m3/(d·m) 이하로 한다.
② 상향류식에 경사판 등 침강장치를 설치하는 경우에는 다음 각 항에 따른다.
가. 유출설비의 하단과 침강장치 상단과의 간격은 원칙으로 30cm 이상으로 한다.
다. 유출설비의 위어부하는 350m3/(d·m) 이하로 한다.
5.7 슬러지 배출설비
침전지 슬러지의 배출설비는 다음 각 항에 따른다.
(1) 횡류식 침전지의 슬러지 배출설비는 침전지의 구조와 유지관리, 슬러지의 성상 등을 고려하여 적절한 방식을 선정한다. 슬러지 배출방식에는 기계식 제거방식, 슬러지 흡입방식, 침전지 바닥 전체에 호퍼를 설치하는 방식, 침전지를 비우고 청소하는 방식 등이 있다.
(2) 고속응집침전지의 슬러지 배출설비는 침전지 내의 잉여슬러지를 수시 또는 일정한 간격으로 또한 충분히 배출할 수 있는 구조로 한다.
(3) 슬러지 배출밸브는 정전 등의 사고가 있을 때“열림”상태로 되지 않도록 한다.
5.8 월류관, 배출수관 및 슬러지 배출관
침전지의 월류관, 배출수관 및 슬러지 배출관은 다음 각 항에 따른다.
(1) 침전지에는 필요에 따라 월류관을 설치한다.
(2) 슬러지 배출관의 관경은 슬러지 배출시간과 배출량에 따라 충분히 크게 하여 슬러지 배출에 지장이 없도록 하고 필요에 따라 맨홀도 설치하는 것이 바람직하다.
(3) 원칙으로 배슬러지지에 자연유하로 배출되어야 한다.
6. 용존공기부상
호소나 저수지에서 원수를 취수하고 있는 대부분의 정수장에서는 원수에 조류와 유기화합물과 같은 저농도 부유고형물이 포함되어 있으며, 이러한 원수는 때로는 심한 색도를 띄기도 한다. 호소수나 저수지수의 탁도가 비록 낮더라도 호소와 저수지의 하부 심수층(hypolimnion)은 부영양상태(nutrient rich)이다. 해마다 봄과 가을에 호소에 저장된 물의 전도현상은 조류의 번성과 함께 용존된 철과 망간의 문제와 맛과 냄새의 문제를 일으킨다. 이러한 물에 대해서는 용존공기부상법(dissolved air flotation, DAF)이 적합하다.
이 방법은 전처리에서 형성된 플록에 미세기포를 부착시켜 수면 위로 부상시키는 침전공정의 효과적인 대안이며, 부상된 슬러지를 걷어내며 용존공기부상지의 바닥쪽으로는 맑은 물이 남는다. 플록형성에 소요되는 시간은 재래식 침전공정보다 짧으며 플록형성지에서 수리적 표면부하율은 재래식 침전지의 10배 이상이다. 또한 발생슬러지의 고형물농도는 침전에서 발생된 슬러지의 농도(0.5 %)보다 훨씬 높다(2∼3 %).
DAF공정은 당초에는 광산에서 선광공정으로 발달되어 왔으며 그 후에 생물학적인 하·폐수처리장에서 폐수나 활성슬러지를 농축시키는데 뿐만 아니라 펄프와 제지공장 등에 널리 사용되었다. 유럽의 여러 나라에서는 이미 1960년대부터 이 공정을 수처리용에 성공적으로 사용되어 왔다. [그림 1.6.1]은 DAF방식의 일반적인 개념을 나타내었다.
[그림 5.6.1] 일반적인 용존공기부상(DAF) 공정도
6.2 플록형성지
플록형성지는 플록을 형성하고 또한 용존공기를 플록에 효과적으로 부착시킬 수 있는 구조와 시설로 설계해야 한다.
6.3 용존공기부상지
용존공기부상지(DAF)는 다음 각 항에 따른다.
(1) 부상지의 크기는 처리수량에 따라 적절하게 결정한다.
(2) 부상지의 유입부는 처리수가 균일하게 분배되는 구조로 한다.
(3) 부상분리지는 슬러지가 충분히 부상하고 부상슬러지를 효율적으로 제거할 수 있는 구조와 제거설비를 구비한다.
(4) 부상지의 유출구는 부상슬러지나 침전슬러지를 유출시키지 않는 구조와 높이로 한다.
(5) 반송부하량은 부상분리에 적합한 수량으로 한다.
6.4 예비침전지
DAF를 운영하는 정수장에서 고탁도(100NTU 이상)의 원수가 유입되는 경우에는 DAF전에 전처리시설로 예비침전지를 두어야 한다.
7. 급속여과지
급속여과지는 원수 중의 현탁물질을 약품으로 응집시킨 후에 입상여과층에서 비교적 빠른 속도로 물을 통과시켜 여재에 부착시키거나 여과층에서 체거름작용으로 탁질을 제거하는 고액분리공정을 총칭한다. 제거대상이 되는 현탁물질을 미리 응집시켜 부착 또는 체거름되기 쉬운 상태의 플록으로 형성하는 것이 필요하다.
원수가 저탁도라도 급속모래여과지에서 여과하는 것만으로는 크립토스포리디움을 포함한 콜로이드·현탁물질을 충분하게 제거할 수 없기 때문에 반드시 응집제를 사용하여 처리한다.
여과층에서 현탁물질을 제거하는 기구는 기작은 두 단계로 나눌 수 있다. 제1단계는 현탁입자가 유선(流線)에서 이탈되어 여재표면 근처까지 이송되는 단계로 체거름작용 및 저지작용과 중력침강작용이 주로 작용한다. 제2단계는 이송된 입자가 여재표면에 부착되고 포착되는 단계로 이것은 현탁입자와 억류표면(여과초기에는 여재표면이 되고 그 후에는 포획된 현탁입자로 생성된 표면)의 관계에 의존적이다. 이러한 여재표면에서의 부착에 의한 억류가 여과작용의 주요인이 되기 때문에 가능한 한 많은 여재표면이 부착에 사용될 수 있도록 함으로써 여과작용을 유효하게 할 수 있다.
단위여과면적당 여재표면적은 여재입경과 여층두께의 함수관계이다. 따라서 여재입경을 작게 할수록 억류효과가 높아지고 여층두께가 얇아도 탁질을 억류할 수 있으나, 억류물이 특정(표면) 여과층에 집중되어 손실수두가 높아지기 때문에 장기간 여과지속은 어렵고 얇은 여과층에서 억류되는 탁질량은 한계가 있다. 이에 반해 여과층 내부로 플록을 침투시켜 여과층 전체를 이용하여 탁질을 포착할 수 있는 여층을 사용하면 대량의 탁질을 여과층 내에서 억류할 수 있고 손실수두도 작다. 그러나 탁질누출의 우려가 있으므로 연속적인 감시가 필요하다. 여과층의 두께방향에서의 여과기능을 부담하는 방법에 따라 전자를 표면여과(표층여과), 후자를 내부여과(체적여과)라고 한다.
또 여과층에서 플록의 포착상태는 플록의 강도에 따라 달라지며 탁질당 응집제의 양(Al/T비)이 높은 플록은 강도가 낮고, 일단 여재입자의 표면에 부착되었더라도 물 흐름에 의한 전단력으로 파쇄되어 누출되기 쉽다. 한편, Al/T비가 낮고 강한 교반으로 생성된 플록은 강도가 높고 쉽게 누출되지 않는다.
일반적으로 여재는 굵은 것과 미세한 것들이 혼합된 입경분포를 가지기 때문에 역세척하면 미세한 여재가 위에 모이고 굵은 여재는 아래에 모여서 나누어지는 경향이 있다. 이것을 모형적으로 나타내면 [그림 1.7.1(A)]와 같다. 이 여과층에 하향으로 원수가 흐르면 수중의 플록 대부분은 표층 근처에서 제거되고 억류량은 [그림 1.7.1(A')]와 같은 분포를 갖는다. 따라서 표층의 손실수두가 높아지고 여과층 내부의 억류용량을 충분히 이용하지 못한 채 여과를 중단하고 세척해야 한다.
모래만을 여재로 사용하는 단층여과지에서 이와 같은 단점을 보완시키기 위해서는 여재 입경분포 폭을 작게 하고 또 입도를 크게 하여 표층에서 억류량의 집중을 완화시키며 여과층을 두껍게 함으로써 탁질누출을 지연시키는 연구가 이루어지고 있다. 이것은 내부여과의 장점을 채택한 것을 의미한다.
내부여과에서는 공극률이 큰 여재로 비교적 고속으로 여과함으로써 플록을 내부로 침투시켜 내부에 억류시키는 것이지만 플록의 침투가 지나치면 누출되기 쉬우므로 누출이 시작되기 전에 여과를 정지시킬 수 있도록 여과수 탁도를 연속 감시하는 등 고도의 기술적인 관리능력을 필요로 한다.
[그림 1.7.1] 여과층의 입도분포와 탁질억류량 분포
[그림 1.7.1(B)]와 같이 입경과 공극률을 물흐름 방향에 따라 점점 작아지도록 여재를 구성할 수 있으면 고도의 탁질 제거능력과 대량의 억류기능을 함께 갖출 수 있다.
역세척하더라도 이와 같은 여과층 구조를 유지하기 위해서는 상층보다 하층을 구성하는 여재의 침강속도를 크게 해야 한다. 이를 위해서는 하층에 밀도가 큰 여재를 사용해야 한다. 그러나 사용할 수 있는 여재의 종류는 한정되어 있으므로 여재의 입경이 상부에서 하부로 향하여 연속적으로 작아지는 급속여과지는 아직 실현되지 못하고 있다.