TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
조립층(粗粒層)으로부터 세립층(細粒層)으로 물이 흐르도록 하는 여과지를 목표로 하는 하나의 형태로서 밀도가 다른 여러 여재를 이용한 다층여과가 있다. 실제로 많이 이용되는 것은 모래층 위에 안트라사이트를 넣은 이층여과로 모래에 비하여 입경이 크고 밀도가 작은 안트라사이트층에서 탁질의 대부분을 억류하고 나머지를 모래층에서 감당하는 억제기능을 각각 분리하여 실행하는 방법이다. 각 층의 상층에 미세여재가 모이는 경향을 피할 수는 없으나, 이 입경분포는 [그림 1.7.1(C)]와 같이 전체적으로 위에서부터 조립여재에서 세립여재의 순으로 여과층을 구성할 수 있다. 2층여과에서는 억류량이 [그림 1.7.1(C')]와 같은 분포가 바람직하다.
일반적으로 단층여과에서 [그림 5.7.1(A)]를 상향류로 여과하는 방법(상향류여과)은 조립으로부터 세립으로 한결같이 고르게 입경이 변화되는 여과층으로 여과할 수 있지만, 여과속도를 크게 하면 여과층이 팽창되어 탁질이 누출되기 쉬우며 또한 여과수가 통과하는 부분에 세척할 때에 세척배출수의 일부가 잔류하는 결점이 있다. 또 일부에 이런 방식을 취한 것으로 여과층의 상부와 하부에서 원수를 유입시키고 여과층 중앙부에서 처리수를 집수하는 상하향류여과가 있으나 상향류여과와 동일한 문제가 있다.
여과지는 정수처리공정에서 탁질 등 미세입자를 제거시키는 가장 핵심적인 최종단계로 다음과 같은 기능을 필요로 한다.
① ·수도법·의 정수처리기준 규정을 만족시킬 수 있는 여과수를 얻을 수 있는 정화기능
② 탁질의 양적인 억류기능
③ 수질과 수량의 변동에 대한 완충기능
④ 충분한 역세척기능
여과층 내의 탁질 억류상태는 유입플록의 성상과 양, 여과층 구성, 여과속도, 여과지속시간 등에 따라 달라지기 때문에 역세척방식은 이러한 것들을 종합하여 설계해야 한다.
급속여과지는 급속여과방식이라는 종합적인 고액분리시스템의 일환이므로 시스템 전체가 여과지에 할당된 탁질제거 부하와 완충능력(부하변동 흡수)에 맞추어서 설계해야 한다. 즉 정수시설을 계획할 때에는 원수수질, 특히 탁도에 대하여 침전과 여과가 각각 어느 정도 또는 어떠한 양적·질적 부하를 담당하며 또 여과수의 안전 확보를 위하여 여유를 어떻게 분담할 것인가를 감안하고, 그 결과로 여과지에 부과된 기능을 만족시킬 수 있도록 설계되어야 한다. 여과지의 기능은 망간제거 등과 탁질제거 이외의 기능을 고려할 때 탁질제거는 될 수 있는 한 침전지에서 분담하여 여과지에는 너무 부담을 주지 않아야 하며, 여과지는 정수처리의 최종 마무리를 위한 처리공정으로 보는 것이 바람직하다.
여과지 설계에서 선택할 수 있는 주요한 항목은 여재입경, 여층두께를 포함한 여과층의 구성, 여과속도와 그 조절방식, 여과층의 역세척방식과 역세척빈도 등이다. 이들은 상호간에 밀접한 관련을 갖고 있으므로, 그 선택시 전체적인 조화가 유지되도록 고려해야 한다.
여과지를 설치하는 경우에 쓰레기 처리장 등이 가까이 있거나 농약 공중살포가 행해지는 지역 등 공중에 날라오는 오염물의 영향이 염려되는 경우에는 여과지에 복개 등의 조치를 강구해야 한다.
2002년 7월에 ·정수처리기준 등에 관한 규정·이 정해져, 바이러스나 지아디아 등 병원성 미생물에 대한 여과지의 역할이 더 중요하게 되었다. 이 규정은 이러한 병원성 미생물이 수돗물에 함유되지 않도록 하기 위하여 여과지 유출수의 탁도를 상시 파악하고, 여과지 유출수의 탁도를 0.3NTU 이하로 유지할 것을 요구하고 있다. 그러나 국내의 일부 도시에서는 병원성 미생물이 수돗물에 함유되지 않도록 하기 위하여 여과지 유출수의 탁도를 상시 파악하고 0.1NTU 이하로 유지할 것을 목표로 하고 있는 도시도 있으며, 외국의 선진도시에서도 그렇게 하고 있다. 여과지의 탁도는 개별 여과지에 대하여 연속측정장치를 사용하여 매 15분 간격으로 측정하는 것이 바람직하다.
이 장의 1.7.2～1.7.15까지는 일반적인 형식의 중력식 여과지에 대하여 설명하고, 급속여과지의 계측제어설비는 1.11 계측제어용 기기 및 1.13.7 여과지를 참조한다.
〔1.7.1 참고 1〕여과공정에서 크립토스포리디움에 대한 처리대책 사례(일본)
크립토스포리디움으로 인한 여과지의 역할이 지금까지의 것보다 더 중요해졌다. 크립토스포리디움에 의해 상수원이 오염될 우려가 있는 경우에는 여과지 출구의 여과수탁도를 상시 감시하고 0.1NTU이하로 유지해야 한다. 그 때문에 반드시 충분히 조정된 탁도계를 이용해야 하며 또 여과지 출구의 여과수의 탁도는 각 여과지마다 측정하는 것으로 해야 하지만, 불가능한 경우에는 각 처리계통마다 측정하는 것으로 할 수 있다. 또한 고도정수처리를 하고 있는 경우의 탁도는 공정의 최종단계 또는 모래여과의 여과수로 0.1NTU이하가 유지되도록 운전관리를 해야 한다.
여과지에서의 크립토스포리디움대책으로서는 ① 약품에 의한 응집처리의 필요성, ② 여과재개 후 일정한 시간동안 여과수를 배출하는 시동방수설비 설치, ③ 여과수 탁도의 상시감시, ④ 여과를 재개할 때에 여과속도의 단계적 증가방식(slow start, or filter ripening sequence-FRS), ⑤ 여과지속시간 단축 등이 채택되고 있다. 크립토스포리디움에 의해 상수원오염이 우려되는 원수를 사용하는 정수장을 설계할 경우에는 이러한 대책에 대하여 고려할 필요가 있다.
7.2 구조와 방식
급속여과지의 구조와 방식은 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과 및 여과층의 세척이 충분하게 이루어질 수 있어야 한다.
(2) 급속여과지는 중력식과 압력식이 있으며 중력식을 표준으로 한다.
7.3 여과면적과 지수 및 형상
급속여과지의 여과면적과 지수 및 형상은 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과면적은 계획정수량을 여과속도로 나누어 계산한다.
(2) 여과지 수는 예비지를 포함하여 2지 이상으로 하고 10지를 넘을 경우에는 여과지수의 1할 정도를 예비지로 설치하는 것이 바람직하다.
(3) 여과지 1지의 여과면적은 150m2 이하로 한다.
(4) 형상은 직사각형을 표준으로 한다.
7.4 여과유량조절
급속여과지에는 여과유량을 조절하는 기구를 구비한다.
7.5 여과속도
여과속도는 120~150m/d를 표준으로 한다.
7.6 여과층의 두께와 여재
급속여과지의 여과층 두께와 여과모래는 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과모래는 입도분포가 적절하고 협잡물이 적으며 마모되지 않고 위생상 지장이 없는 것으로 안정적이고 효율적으로 여과하고 세척할 수 있는 것이어야 한다.
(2) 여과층의 두께는 L(층깊이)/De(유효경) 비의 합이 1,000 이상을 표준으로 한다. 여재의 유효경이 0.45～0.7mm의 범위인 경우에는 60～70cm, 0.9~1.1mm의 범위인 경우에는 90～100cm로 한다. 다만, 유효경이 그 이상으로 크게 되는 경우에는 실험 등에 의하여 합리적으로 여과층의 두께를 증가시킬 수 있다.
7.7 자갈층 두께와 여과자갈
급속여과지의 자갈층 두께와 여과자갈은 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과자갈의 입경과 자갈층의 두께는 하부집수장치에 적합하도록 결정한다.
(2) 여과자갈은 그 형상이 구형(球形)에 가깝고 경질이며 청정하고 균질인 것이 좋으며 먼지나 점토질 등 불순물을 포함하지 않아야 하고 모래층을 충분히 지지할 수 있어서 안정적이고 효율적으로 세척할 수 있어야 한다.
(3) 조립여과자갈을 하층에, 세립여과자갈을 상층에 배치하는 것을 표준으로 하며 입도가 큰 순서대로 깔아야 한다.
7.8 하부집수장치
하부집수장치는 균등하고 유효하게 여과되고 세척될 수 있는 구조로 한다.
7.9 수심과 여유고
급속여과지의 수심과 여유고는 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과지 여재표면상의 수심은 여과 중에 부압을 발생시키지 않는 수심 이상으로 한다.
(2) 고수위로부터 여과지 상단까지의 여유고는 30cm 정도로 한다.
7.10 세척방식
여과층의 세척은 역세척과 표면세척을 조합한 방식이나 역세척과 공기세척을 조합한 방식을 표준으로 하고 여과층이 유효하게 세척되어야 한다.
7.11 역세척수량 등
급속여과지의 역세척 수량은 다음 각 항에 따른다.
(1) 역세척에는 염소가 잔류하고 있는 정수를 사용한다.
(2) 역세척에 필요한 수량과 수압 및 시간은 충분한 역세척 효과를 얻을 수 있도록 하며, 역세척속도의 조정을 위해 역세척 유량을 변경할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
7.12 세척탱크와 세척펌프 등
세척수와 공기를 공급하기 위한 세척탱크, 세척펌프 및 송풍기는 세척에 필요한 수량, 수압 및 공기량을 확보할 수 있도록 한다.
7.13 세척배출수거와 트로프
세척배출수거와 트로프(trough)는 다음 각 항에 따른다.
(1) 세척배출수거와 트로프의 크기는 최대배출수량에 약 20% 여유를 둔 수량을 배출할 수 있어야 하고 트로프의 상단에서 완전히 월류하는 상태가 유지되는 용량이어야 한다.
(2) 트로프는 내식성, 내구성 및 내압성이 큰 재질로 만들어야 하고 트로프의 상단은 완전히 수평으로 동일한 높이로 견고하게 설치한다.
(3) 세척할 때에 여재가 유출되지 않도록 월류하는 트로프 상단의 간격은 1.5m 이하로 하고, 여과모래층의 표면으로부터 높이는 40~70cm로 한다.
7.14 급속여과지의 배관(渠)과 밸브류
급속여과지의 배관(거)과 밸브는 다음 각 항에 따른다.
(1) 배관구경과 거(渠)의 단면은 유속과 손실수두를 고려하여 적절히 정한다.
(2) 관과 밸브류는 확실히 고정하고 수선할 때에 분해할 수 있는 구조로 해야 하며 구조물에 신축이음을 설치한 부분에는 관에도 반드시 신축이음관을 설치한다.
(3) 밸브는 여과공정과 세척공정을 완전하게 절체할 수 있도록 한다.
(4) 밸브는 긴급할 때에 안전측으로 작동하는 것이라야 한다.
(5) 여과수가 세척배출수 등으로 오염될 우려가 없는 구조로 한다.
7.15 배관랑과 조작실
급속여과지의 배관랑과 조작실은 다음 각 항에 따른다.
(1) 배관랑은 기기 검사와 반출입에 편리한 구조로 하고 통풍, 배수, 제습 및 조명 등에 유의한다.
(2) 배관랑측의 여과지벽체에 여층내부의 상태를 직접 눈으로 관할할 수 있는 감시창을 둘 수도 있다.
(3) 조작실을 설치하는 경우에는 여과지 전체를 감시할 수 있는 구조로 한다
7.16 다층여과지
다층여과지는 다음 각 항에 따른다.
(1) 여재의 품질은 충분한 여과기능과 여과층 구성을 유지할 수 있고 위생적이어야 한다.
(2) 여과층의 두께는 L(층깊이)/De(유효경) 비의 합이 1,000 이상을 표준으로 한다.
(3) 여과층 구성은 충분한 여과효과를 얻을 수 있도록하며, 역세척 후에도 상하의 여재간에 층분리가 되도록 충분한 역세척속도 확보 및 적절한 입경구성이 이루어져야 한다.
(4) 지지층에 관해서는 1.7.7 자갈층의 두께와 여과자갈에 준한다. 다만, 최하층에 입경이 가장 작은 여재를 사용하는 경우에는 여재의 누출방지에 유의해야 한다.
(5) 여과속도는 240m/d 이하를 표준으로 한다.
(6) 세척방식은 여재의 경계부와 여과층의 내부에 억류되어 있는 탁질을 효율적으로 제거할 수 있어야 한다.
(7) 단층여과지를 2층화할 경우에는 기존 설비를 충분히 파악하여 결정한다.
7.17 자연평형형 여과지
자연평형형 여과지는 다음 각 항에 따른다.
(1) 유입량의 제어는 사이펀이나 밸브 등 확실한 방법으로 한다.
(2) 군(群)제어를 하는 여과지는 확실하게 역세척할 수 있도록 여과지의 수가 적절해야 한다.
(3) 모래면 위의 수심변화에 충분히 대처할 수 있는 구조로 한다.
7.18 기타 형식의 여과지
역세척장치이동형(hardinge filter)이나 아카즐필터 등의 여과지 채택에는 원수수질, 계획정수량, 여과기능, 여과능력과 운전관리방식 등을 검토하여 결정한다.
7.19 직접여과(direct filtration)
직접여과를 채택할 때에는 다음 각 항을 따른다.
(1) 원수수질이 양호하고 장기적으로 안정되어 있어야 한다.
(2) 응집과 여과의 관리가 적절하고 충분한 수질감시가 이루어져야 한다.
(3) 일반적인 정수처리공정과 비교할 때 침전공정이 생략된 방식으로 통상적으로 수질변화가 적고 비교적 양호한 수질에서는 일반정수처리공정에 비해 설치비 및 운영비가 적게 소요되며, 원수수질이 악화되는 경우에는 일반적인 응집·침전과 급속여과방식으로 대처할 수 있는 설비를 갖춘다.
7.20 인라인여과(in-line filtration)
인라인여과를 채택할 때에는 다음 항을 따른다. 응집제를 여과지에 유입되는 관로에 주입하는 방식으로 일반정수처리공정과 비교하여 응집공정 및 침전공정이 생략된 상태이다. 이러한 방식은 원수의 수질변화가 큰 원수나 최적응집제주입량이 과다한 원수에서는 사용이 어렵다.
7.21 여과시설의 정수처리기준 준수
수도법 및 동법 시행규칙에 따라 바이러스나 지아디아 포낭, 크립토스포리디움 난포낭의 제거, 불활성화비의 계산 및 확인방법 등 여과시설의 정수처리 등에 관한 사항을 정한다.
8. 완속여과지
완속여과법은 모래층과 모래층 표면에 증식하는 미생물군에 의하여 수중의 부유물질이나 용해성물질 등의 불순물을 포착하여 산화하고 분해하는 방법에 의존하는 정수방법이다. 그러므로 이 방법은 비교적 양호한 원수에 알맞은 방법으로 생물의 기능을 저해하지 않는다면 완속여과지에서는 수중의 현탁물질이나 세균뿐만 아니라 어느 한도 내에서는 암모니아성질소, 냄새, 철, 망간, 합성세제, 페놀 등도 제거할 수 있다.
이 정화기능을 세분하여 보면, 여과되지 않은 물이 세밀하게 충전된 가는 모래 사이를 느린 속도로 통과함으로써 모래층의 표면에서 기계적인 체거름 작용과 함께 수중의 미립자가 모래입자의 표면에 부착됨으로써 수중의 현탁물질이 모래층의 표면에 억류된다. 이 억류된 물질에 다시 수중의 부식질이나 영양염류가 부착되고 그 위에 조류나 미소생물이 번식하며 또한 이들을 분해하는 다수의 박테리아가 번식하여, 축적된 현탁물질과 생물군 그리고 그 분비물이 피막을 이루면서 생물여과막이 형성된다.
이러한 생물여과막이 형성되면 표층에서 현탁물질의 저지율이 매우 높아지며 유기물은 산소농도가 높은 이 여과막내에서 무기화된다. 또 여과층 내부의 모래입자 표면에는 박테리아와 그 대사물질이 부착되어 우무(寒天)모양의 피막을 형성하고 있어서 유하하는 수중의 암모니아 등을 산화하며 안정시키는 기능도 가지고 있다.
완속여과에서 현탁물질의 저지는 여과모래층의 표층부에 집중되기 때문에 표층부분에서 큰 여과손실수두가 생긴다. 손실수두의 증가에 따라 유출부의 수위를 낮추어(밸브를 개방하여) 정속여과를 유지한다. 그렇지만 손실수두가 커져서 필요한 통수량이 유지되지 않으면 여과를 정지하고 표층부분 10mm 정도의 모래를 삭취하여 모래층의 표면을 재생한다.
완속여과의 장점은 약품처리 등을 필요로 하지 않으면서 이와 같은 정화기능을 안정되게 얻을 수 있다는 점이다. 따라서 완속여과지의 설계에서는 이러한 장점을 고려해야 한다.
한편 단점은 넓은 부지면적을 필요로 하는 것과, 오래 사용한 여과지의 표층을 삭취해야 한다는 것이다. 완속여과지는 그 기능상 유입되는 원수수질에 대하여 다음과 같은 제약이 있다. 우선 완속여과지에서는 여과모래층의 표층에서만 현탁물질이 억류되기 때문에 탁도가 높거나 플랑크톤 조류가 많은 경우에는 표층의 손실수두가 단시간에 높아져서 여과지속시간이 단축되기 때문에 적당하지 않다. 여과지 유입수의 탁도는 연중 최고일 때도 10NTU를 초과해서는 안 된다.
2주 정도의 여과지속일수 밖에 얻을 수 없는 경우에는 탁도와 플랑크톤 조류 등을 미리 전처리하여 농도를 저하시키는 것이 바람직하다. 탁질제거에는 보통침전과 초벌여과(1차여과)가, 또 플랑크톤 제거에는 저수지에서의 처리, 취수수위의 조절, 마이크로스트레이닝(micro straining), 초벌여과 및 응집침전 등의 방법이 있다. 한편 원수 중의 철·망간에 의한 색도는 완속여과지에서 일부를 제거할 수 있지만 휴믹산 등 천연의 안정한 화합물에 의한 색도는 거의 제거가 불가능하다.
완속여과의 정화는 주로 생물작용에 의한 것이기 때문에, 정상적인 생물기능을 저해할 정도로 오염된 물이나 중금속, 시안 등 독극물의 농도, pH 등 이 박테리아나 조류의 기능을 해칠 정도로 높은 물이나 여과층내부의 호기성박테리아의 생존을 위협할 정도로 산소소비율이 크거나 용존산소의 농도가 낮은 물은 직접 완속여과하는 것이 적당하지 않다.
또한 여과층 내에서 유기물과 철, 망간이 산화되기 위해서는 여과층 내부가 호기성 상태여야 한다. 만약 여과모래층 내부에서 용존산소가 결핍되면 여과모래층 내부에서 유기물 분해와 질소산화를 하는 호기성세균이 기능을 하지 못할 뿐 아니라 여과모래층 내에 축적되어 있는 철, 망간 등이 용출되기 때문에 용존산소의 농도가 낮은 물은 직접 완속여과가 적당하지 않다.
그러므로 완속여과는 어느 정도의 오염도까지는 급속여과가 미치지 못하는 광범위한 용해물질을 제거하는 기능을 가지고 있으나, 그 정도를 초과하면 정수기능을 발휘할 수 없게 된다. 이와 같은 경우에는 전처리를 추가하여 수질개선을 도모하거나 다른 정수방법으로 변경해야 한다.
상수원이 크립토스포리디움 등의 병원성 미생물에 오염될 우려가 있는 경우의 여과지 유출수에 대한 탁도감시는 5.7.1 총칙에 준하여 상시 감시하고 여과지 유출구의 여과수 탁도를 0.1NTU 이하로 유지해야 한다. 여과수 탁도는 충분히 조정된 탁도계를 이용하여 각 여과지마다 측정하는 것이 원칙이지만, 불가능한 경우에는 각 처리계통마다 측정하는 것으로 할 수 있다. 또한 고도정수처리를 하고 있는 경우의 탁도는 공정의 최종단계 또는 모래여과의 여과수로에서 탁도가 0.1NTU 이하가 유지되도록 운전관리를 해야 한다.
〔5.8.1 참고 1〕초벌여과설비(조대입자여과)
당초에는 2단여과에서 초벌여과설비는 플랑크톤, 조류, 탁질 등의 부유물질들을 제거하여 완속여과지의 부담을 줄이기 위하여 완속여과지의 전단계로 필요에 따라 설치하였다. 현재는 완속여과지의 전단계용뿐 아니라 직접여과, 인라인(in-line)여과 등의 고속여과로 대체되면서 주목받고 있다. 2단여과의 공정은 1차여과지(초벌여과지)와 2차여과지(최종여과지)로 구성되어 있다. 조립자의 여과층이 플록형성작용을 가지고 있다는 것은 많은 연구에서 인정되고 증명되었다. 1차여과지의 기능은 플록형성으로서 뒤이은 고속여과지에 적합한 플록을 만들며 부유물질의 50∼80 %를 제거한다. 그러므로 이 여과지는 응집제의 주입량이나 원수의 성상에 영향을 받는다.
2단여과의 장점은 응집제의 주입량을 감소시키는 것으로, 슬러지 발생량도 적고 직접여과나 인라인In line)여과와는 달리 2단여과는 단기간의 탁도상승과 조류번성에 견딜 수 있다. 이 여과지의 한 가지 결점은 세척배출수가 두 군데의 여과지로부터 발생한다는 점이다. 2차여과지는 보통 고속여과지에 준한다.
(2) 구조와 형상
초벌여과설비의 구조와 형상은 다음과 같다.
8.1.1 구조, 여과면적, 침전지의 수 및 하부집수장치 등은 급속여과지에 준한다.
초벌여과에는 보통 하향류이지만 상향류나 수평류로도 할 수 있고 구조는 각각 다르다. 하향류의 구조는 급속여과지와 거의 같으며 상향류는 여과층 하부의 압력수실을 크게 하여 침전효과를 기대하는 것과 함께 슬러지 배출을 위해 사람이 들어갈 공간을 확보하고 또 배수(排水)하기 위하여 여과층에 적당한 경사를 둔다. 침전지면적은 여과와 세척의 균일성 유지를 위해 하나의 지를 100m2이하로 한다(<1.8.1 참고도-1> 실용화된 2단여과방식).
<1.8.1 참고도-1> 실용화된 2단여과방식(인용：Neptune) Microfloc,Inc.)
8.1.2 여과속도와 여재의 입경 및 여과층의 두께는 실험으로 정한다.
여과속도는 원수수질, 여재의 입경, 여과층의 두께 등에 따라 다르기 때문에 실험으로 정하는 것이 바람직하지만, 일반적으로 720～900m/d가 사용된다. 여재로는 작은 자갈, 안트라사이트 또는 플라스틱을 사용하고 여재의 유효경(De)은 3～6mm이고 균등계수는 1.5이하이며 여과층 두께(L)는 75～300cm(250
8.1.3 세척방식은 공기와 물을 함께 사용한다.
초벌여과지는 작은 자갈을 여재로 사용하기 때문에 여과층의 세척은 물만으로는 불충분하며 공기세척을 병행한다. 또 보조적으로 기계 또는 인력으로 교반하여 세척하는 방법도 사용된다. 세척트로프는 설치하는 것이 바람직하다. 세척수두 5～10m, 세척수량 0.6～0.9m3/min-m2, 세척시간 5～8min, 공기량 0.9～1.5m3/min-m2, 공기압 3～5m·수주, 통기시간 5～7min 정도이다.
8.2 구조와 형상
완속여과지의 구조와 형상은 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과지 깊이는 하부집수장치의 높이에 자갈층과 모래층 두께, 모래면 위의 수심과 여유고를 더하여 2.5~3.5m를 표준으로 한다.
(2) 여과지의 형상은 직사각형을 표준으로 한다.
(3) 배치는 몇 개 여과지를 접속시켜 1열이나 2열로 하고, 그 주위는 유지관리상 필요한 공간을 둔다.
(4) 주위벽 상단은 지반보다 15cm 이상 높여 여과지 내로 오염수나 토사 등의 유입을 방지해야 한다.
(5) 한랭지에서는 여과지의 물이 동결될 우려가 있는 경우나 또한 공중에서 날아드는 오염물질로 물이 오염될 우려가 있는 경우에는 여과지를 복개한다.
8.3 여과속도
완속여과지의 여과속도는 4~5 m/d를 표준으로 한다.
8.4 여과면적과 여과지수
완속여과지의 여과면적과 여과지수는 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과면적은 계획정수량을 여과속도로 나누어 구한다.
(2) 여과지의 수는 예비지를 포함하여 2지 이상으로 하고 10지마다 1지 비율로 예비지를 둔다.
8.5 모래층두께와 여과모래
완속여과지의 여과모래와 모래층의 두께는 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과모래의 품질은 입도분포가 적절하고 협잡물이 적으며 마모되기 어렵고 위생상 지장이 없는 것으로 안정적이고 효율적으로 여과할 수 있어야 한다.
(2) 모래층의 두께는 70~90cm를 표준으로 한다.
8.6 자갈층의 두께와 여과자갈
완속여과지의 자갈층 두께와 여과자갈은 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과자갈의 품질은 자갈의 형상이나 입경 등이 적절하고 협잡물이 적고 위생상 지장이 없는 것으로 모래층을 충분하게 지지할 수 있어야 한다.
(2) 여과자갈의 입경과 자갈층의 두께는 하부집수장치에 맞춰 적절하게 정하고 또한 조립자를 아래층에, 세입자를 위층에 순서대로 깔아야 한다.
8.7 하부집수장치
완속여과지의 하부집수장치는 다음 각 항에 따른다,
(1) 하부집수장치는 여과지의 모든 부분에서 균등하게 여과할 수 있는 구조로 배치한다.
(2) 하부집수장치와 바닥에는 배수(drain)를 고려하여 필요한 경사를 둔다.
8.8 수심과 여유고
완속여과지의 수심과 여유고는 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과지의 모래면 위의 수심은 90~120cm를 표준으로 한다.
(2) 고수위에서 여과지 상단까지의 여유고는 30cm 정도로 한다.
8.9 조절정
완속여과지의 조절정은 다음 각 항에 따른다.
(1) 조절정에는 유량조절장치를 설치한다.
(2) 유량조절장치에는 여과손실수두계, 여과속도 및 여과수량 지시계 외에 필요한 관이나 밸브류를 설치한다.
(3) 유량조절장치는 여과지 내에 부(-)수두가 발생하지 않는 구조로 한다.
(4) 조절정은 지내 여과수가 오염되지 않는 구조로 하고 필요에 따라서 건물을 설치해야 한다.
8.10 여과수의 역송장치
완속여과지에서 여과수의 역송장치는 다음 각 항에 따른다.
(1) 조절정에 연결되는 여과수의 역송장치를 설치한다.
(2) 인접여과지의 여과수를 이용하는 경우에 유출관이나 우회관을 역송장치로 이용해야 한다.
8.11 유입설비
완속여과지의 유입설비는 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과지에 접하여 유입측에 유입주관을 설치하고 여기에 연결되는 유입지관에는 제수문이나 제수밸브를 설치한다.
(2) 유입지관은 여과지 크기에 따라 1~2개소 설치하고 그 관경은 평균유속 50cm/s정도가 되도록 한다.
(3) 유입부의 주위에는 모래면 보호설비를 설치한다.
8.12 월류관
완속여과지에 월류관을 설치하는 경우에는 1.5.8 월류관, 배출수관 및 슬러지 배출관에 준한다.
8.13 배수관
완속여과지의 배수관은 다음 각 항에 따른다.
(1) 모래면의 상부에 있는 배수관의 관경은 배수시간을 3~4.5시간 정도로 하며, 모래면의 하부에 있는 배수관의 관경은 1~1.5시간 정도로 배수할 수 있도록 정한다.
(2) 배수관의 토출구는 상시 배수할 수 있으며 오염수가 역류되지 않는 장소에 설치한다.
(3) 상시 배수할 수 없을 경우에는 배수펌프와 배수조를 설치한다.
(4) 펌프를 사용하는 경우 배수조의 크기는 배수량의 4분간 분량 이상으로 한다.
8.14 세사설비 등
완속여과지의 세사설비 등은 다음 각 항에 따른다.
(1) 여과지에 가까운 곳으로 모래의 반입과 반출에 편리한 장소에 보충용 깨끗한 모래와 걷어낸(削取) 오사(汚砂)를 각각 저장할 수 있는 저장조를 설치한다.
(2) 정수장 내에서 걷어낸 오사를 세척할 경우에는 세사장치 외에 적당한 수량과 수압을 가진 세척수압관, 세척배출수 침전조 등 필요한 설비를 설치한다.
9. 정수지
정수지는 정수처리 운영관리상 발생하는 여과수량과 송수량간의 불균형을 조절하고 완화시킴과 동시에 사고나 고장에 대응하고, 상수원과 수질의 이상시에 수질변동에 대응하며 시설의 점검과 안전작업 등에 대비하여 정수를 저류하는 탱크로 정수시설로는 최종단계의 시설이다. 즉 정수지는 첨두수요 대처용량과 적절한 소독접촉시간(C·T)의 용량 등을 확보해야 한다.
일반적인 상황에서는 정수량과 송수량은 항상 동일하고 일정하며 수요량의 시간적 변동에 대해서는 배수지에서 대처하는 것이 원칙이지만, 정전 등으로 요구량이 급변하였을 때에는 정수량을 증감시키기 위하여 수량을 조절하는데 상당한 시간이 필요하므로 정수지가 필요하다. 그러므로 정수장 내에 배수지가 있으면 배수지가 이와 같은 역할을 담당한다. 또한 염소혼화지가 별도로 없을 때에는 정수지가 주입된 염소를 균일하게 혼화시키는 목적도 겸한다. 정수지에 알맞은 양의 물을 저장해 두면 첨두수요에 맞추기 위하여 여과지의 여과속도를 자주 변경시키지 않아도 되기 때문에 여과수질과 여과지 운전조건을 개선할 수 있다.
정수지 상부는 반드시 복개해야 하고 정수지는 정수장의 정지고나 예상 홍수위보다 0.6m이상 높게 해야 한다. 정수지 복개부는 조류나 동물, 곤충이나 쓰레기로부터 보호할 수 있도록 방수지붕으로 해야 한다.
9.2 구조와 수위
(1) 정수지의 구조는 다음 각 항에 적합해야 한다.
① 구조적으로나 위생적으로 안전하고 충분한 내구성과 내진성 및 수밀성을 가져야 한다.
② 한랭지나 혹서시 수온 유지가 필요할 때에는 적당한 보온대책을 강구해야 한다.
③ 지하수위가 높은 장소에 축조할 경우 부력에 의한 부상방지 대책을 강구해야 한다.
④ 지수는 2지 이상으로 하는 것을 원칙적으로 한다.
(2) 정수지의 수위는 다음 각 호에 적합해야 한다.
① 유효수심은 3~6m을 표준으로 한다.
② 최고수위는 시설 전체에 대한 수리적인 조건에 의해 결정해야 한다.
③ 정수지의 저수위 이하의 물은 유출되지 않도록 유출관을 설치하고 저수위 이하의 물과 바닥의 침전물을 배출할 수 있는 배출관을 설치해야 한다.
(3) 정수지의 여유고와 바닥경사는 다음 각 호에 적합해야 한다.
① 고수위로부터 정수지 상부 슬래브까지는 30cm이상의 여유고를 가져야 한다.
② 바닥은 저수위보다 15cm이상 낮게 해야 한다.
③ 바닥에는 필요에 따라 청소 등의 배출을 위해 적당한 경사를 두어야 한다.
9.3 정수지의 용량
정수지의 유효용량은 최소한 첨두수요대처용량과 소독접촉시간(C·T)용량을 주로 감안하여 다음과 같이 용량을 결정해야 한다.
(1) 첨두수요대처용량은 운전최저수위 이상에서의 용량으로 1일평균소비량을 평균화시킬 수 있는 용량으로 한다.
(2) 소독접촉시간용량은 운전최저수위 이하에서의 용량으로 적절한 소독접촉시간(C·T)을 확보할 수 있는 용량이어야 한다.
9.4 유입관, 유출관 및 우회관
(1) 정수지의 유입관과 유출관은 다음 각 호에 적합해야 한다.
① 지내의 물이 정체되지 않도록 지의 형상과 구조를 고려하여 그 위치를 결정해야 한다.
② 저수위 이하의 물은 어떠한 경우에도 유출관으로 유출되지 않도록 배치해야 한다.
③ 관이 정수지의 벽체를 관통하는 장소는 수밀성에 주의하고 벽의 외측 근처에 필요에 따라 가용성 신축이음관을 설치해야 한다.
④ 유입관과 유출관에는 각각 제수밸브를 설치해야 한다.
⑤ 유출관에는 필요에 따라서 긴급차단장치를 설치하는 것이 바람직하다.
(2) 정수지가 1지뿐인 경우에는 다음 각 호에 적합하게 설치해야 한다.
① 정수지를 경유하지 않고 직접 송수할 수 있도록 우회관을 설치한다.
② 우회관에는 제수밸브를 설치한다.
9.5 월류관과 배수(排水)설비
(1) 정수지의 월류설비는 다음 각 항에 따른다.
① 고수위에 설치하고 나팔관(bell mouse) 또는 위어로 한다.
② 월류능력은 지의 면적, 여유고 및 유입량을 고려하여 결정한다.
③ 월류설비의 방류지점 고수위는 정수지의 월류 수위보다 낮아야 한다.
(2) 정수지의 배수(排水)설비는 다음 각 호에 의한다.
① 정수지 바닥의 최저부에 배출수관을 설치하고 여기에 제수밸브를 설치한다.
② 배수관(排水管)의 구경은 저수위 이하의 수량과 배출시간을 고려하여 결정한다.
③ 배수관(排水管) 토출구의 고수위는 정수지의 최저부보다 낮게 한다. 전량을 자연배수 할 수 없는 경우에는 배수실(排水室)을 설치하여 펌프로 배수할 수 있도록 하고, 배수된 물(청소수 포함)은 배출수처리시설로 유입하여 처리후 방류한다.
9.6 환기 및 출입설비
(1) 환기설비는 다음 각 항에 따른다.
①환기장치는 검수실 등에 설치한다.
② 송수량의 변동에 해당하는 공기량이 자유롭게 출입할 수 있는 환기면적을 갖는다.
③ 외부로부터 빗물, 먼지 및 작은 동물 등이 들어가지 못하는 구조로 한다.
(2) 출입설비는 다음 각 항에 따른다.
① 정수지의 출입설비는 점검과 유지관리가 용이하도록 반드시 계단시설을 갖춘다.
② 출입용 계단의 출입부는 환기설비와 겸용할 수 있다.
9.7 수위계 등
정수지에는 수위계와 검수설비 등을 설치하고 필요에 따라 수위계와 연결 작동되는 경보장치와 유량계를 설치한다.
10. 부식성 개선 설비
(1) 수돗물의 부식성이 강한 경우에는 공급과정 중 녹물발생 가능성이 높으므로 알칼리제를 주입하거나 부식억제제 주입 등으로 부식성을 개선할 수 있다.
(2) 시설용량 50,000톤/일 이상인 정수장의 수돗물의 부식성은 랑게리아지수(LI) 등을 이용하여 주기적으로 평가한다.
(3) 랑게리아지수는 pH, 칼슘경도, 알칼리도 등을 증가시킴으로써 개선할 수 있으며 소석회+이산화탄소 주입법과 알칼리제(수산화나트륨, 수산화칼슘(소석회) 등)만 주입하는 방법 등이 있다. 최적 수돗물 부식성 개선공정은 원수수질과 랑게리아지수 목표값 등을 고려하여 선정한다.
(4) 부식억제제의 기준과 규격은 환경부 수처리제 고시에 명시되어 있으며, 부식억제제는 정수장, 배수지, 저수조 등의 전후에서 주입할 수 있다.
(5) 부식성 개선을 위한 시설 또는 공정개선을 하였을 경우에는 주기적으로 효과를 모니터링 하는 것이 바람직하다.
11. 소독설비
수돗물은 병원성 미생물에 오염되지 않고 위생적으로 안전해야 한다. 침전과 여과로는 원수 중의 세균을 완전히 제거하는 것이 불가능하며, 배수계통에서도 위생상의 안전을 유지하기 위하여 수돗물은 항상 확실하게 소독되어야 한다. 이를 위하여 정수시설에는 정수방법의 종류나 시설규모의 대소에 관계없이 반드시 소독설비를 설치해야 한다. 소독방법으로는 염소에 의한 방법, 오존, 자외선 등에 의한 방법이 있으며, ｢수도법｣에 의한 ｢수도시설의 청소 및 위생관리 등에 관한 규칙｣에서 수도꼭지에서 유지되어야 할 잔류염소를 규정하고 있기 때문에 다른 소독제를 사용하였더라도 최종적으로는 염소제를 사용해야 한다.
염소제의 장점은 소독효과가 우수하고 대량의 물에 대해서도 용이하게 소독이 가능하며 소독효과가 잔류하는 점 등을 들 수 있다. 한편 트리할로메탄 등의 유기염소화합물을 생성하며 특정물질과 반응하여 냄새를 유발하기도 하고 암모니아성질소와 반응하여 소독효과를 약하게 하는 등의 문제가 있을 수 있다. 또한 염소내성미생물인 크립토스포리디움 등 병원성 미생물에 의한 오염문제를 계기로 염소제에 의한 소독이 완전하다고는 단언할 수 없다는 것이 판명되고 있다.
염소제의 선정은 시설규모나 취급성 등을 고려하고 주입량은 수질에 따라 다르므로 충분히 조사하고 이를 기초로 시설용량을 결정한다. ｢먹는물 수질기준｣의 정수에서 잔류염소의 상한은 4mg/L으로 정해져 있으나 이는 지나치게 과량이며 과잉주입으로 되지 않도록 주의해야 한다. 염소제의 저장설비는 사용량을 고려하여 적절한 용량으로 하고 주입설비는 최소주입량으로부터 최대주입량까지 정확하게 계량하고 조절하여 주입할 수 있도록 해야 하며, 예비주입기를 포함한 용량과 대수가 필요하다. 또 2종 이상의 소독제를 보유하고 있는 경우에는 소독제의 변경으로 주입기의 고장 등에 대처할 수도 있다. 주입방식은 염소제의 종류나 처리수량의 많고 적음 등을 고려하여 습식과 건식, 정량주입이나 유량비례주입 등 사용조건에 적합한 것을 선정한다.
제해설비는 염소가스가 누출되는 경우 중대한 사고로 연결되지 않도록 하기 위하여 충분한 중화능력을 가져야 한다. 염소제 중에 특히 액화염소는 ｢고압가스 안전관리법｣, ｢유해화학물질관리법｣, ｢산업안전보건법｣ 등의 적용을 받으므로 설비의 구조, 재질 및 유지관리, 안전관리 등의 측면에서 이들 법령에 충분히 부합될 수 있도록 해야 한다. 또한 설비를 교체하거나 염소제를 변경하는 경우에는 가설설비의 설치, 운전조작, 변경방법 등에 관하여 검토해야 한다.
오존은 매우 강력한 살균효과를 가지고 있어서 바이러스나 원생동물의 포낭을 쉽게 무력화시킬 수 있다. 그러나 염소와 같은 잔류효과가 오존에는 없으며 수중의 유기물질과 반응하여 유해한 소독부산물을 생성할 가능성도 있다. 오존에 의한 소독효과와 오존시설에 대한 상세한 설명은 1.14 오존처리설비를 참고로 한다.
자외선 또한 효과적인 병원성 미생물의 소독방법으로 주목되고 있다. 자외선은 오존과 마찬가지로 잔류효과가 없으나, 유해한 소독부산물을 생성하지 않으며 바이러스와 원생동물을 효과적으로 불활성화시킬 수 있으며 조작과 관리가 간편하다. 자외선 시설에 대한 상세한 설명은 1.15 자외선 소독설비를 참고 한다.
11.2 염소제의 종류, 주입량 및 주입장소
(1) 염소제의 종류는 처리수량, 취급성, 안전성 등을 고려하여 적절한 것으로 선정한다.
(2) 주입량은 다음 각 호에 따른다.
① 주입률은 물의 염소소비량, 염소요구량, 관로 등에 의한 소비량을 고려하여 수도꼭지에서의 잔류염소농도가 ｢수도시설의 청소 및 위생관리 등에 관한 규칙｣에 적합하도록 결정한다.
② 염소제를 용해 또는 희석하여 사용할 경우의 농도는 주입량과 취급성 등을 고려하여 결정한다.
③ 주입량은 처리수량과 주입률로부터 산출된다.
(3) 주입지점은 착수정, 염소혼화지, 정수지의 입구, 공급관로 등 잘 혼화되는 장소로 한다.
(4) 정수장 1개소에서만 염소를 주입하여 수도꼭지까지 적정한 농도를 유지하기 어려운 경우, 염소 주입지점을 다점화하여 잔류염소의 농도를 적정하게 유지하는 것이 바람직하다. 정수장 밖에서 염소를 추가 주입해야 할 필요성이 있는 경우에는 배수지나 관로시설 등에 추가주입설비를 설치한다.
11.3 저장설비
(1) 액화염소의 저장량은 항상 1일사용량의 10일분 이상으로 한다.
(2) 액화염소의 용기에 의한 저장설비는 다음 각 호에 따른다.
① 용기는 50kg, 100kg, 1ton 용기를 사용하며 법령에 의한 각종검사에 합격하고 등록증명서가 첨부되었거나 등록번호가 각인된 것이라야 한다.
② 용기는 40℃ 이하로 유지하고 직접 가열해서는 안 된다.
③ 용기를 고정시키기 위하여 용기가대를 설치하고, 1ton 용기를 사용할 경우에는 용기의 반·출입을 위한 리프트장치를 설치한다.
(3) 액화염소저장조의 저장설비는 다음 각 호에 적합해야 한다.
① 액화염소를 저장조에 넣기 위한 공기공급장치를 설치해야 한다.
② 저장조 본체는 법령에 따라 각종 검사에 합격한 것이라야 한다.
③ 저장조는 비보냉식으로 하며 밸브 등의 조작을 위한 조작대를 설치한다.
④ 저장조는 2기 이상 설치하고 그 중 1기는 예비로 한다.
(4) 액화염소 저장실은 다음 각 호에 적합해야 한다.
① 실온은 10~35 ℃를 유지하고 출입구 등을 통하여 직사일광이 용기에 직접 닿지 않는 구조로 한다.
② 내진 및 내화성으로 하고 안전한 위치에 설치한다.
③ 습기가 많은 장소는 피하고 외부로부터 밀폐시킬 수 있는 구조로 하며 두 방향에 출입문을 설치하고 환기장치를 설치한다.
④ 저장조가 설치된 저장실 출입구는 기밀구조로 하고 이중출입문을 설치한다.
⑤ 방액제와 피트를 설치하여 누출된 액화염소의 확산을 방지하는 구조로 한다.
⑥ 염소주입기실과 분리하고 용기의 반출입이 편리한 위치로서 감시하기 쉬운 곳에 설치한다.
(5) 차아염소산나트륨의 저장설비는 다음 각 호에 적합해야 한다.
① 저장조 또는 용기로 저장하고 2기 이상 설치한다.
② 저장조 또는 용기는 직사일광이 닿지 않고 통풍이 좋은 장소에 설치한다.
③ 저장조의 주위에는 방액제(防液堤) 또는 피트를 설치한다.
④ 저장조에 온도 조절 장치를 설치하거나, 조정실에 환기장치 또는 냉방장치를 설치한다.
⑤ 저장실의 바닥은 경사를 주고 내식성 모르타르 등으로 시공한다.
⑥ 저장조 또는 용기에는 수소가스 배출이 원활하도록 통풍구(vent) 또는 송풍기(air blower) 등을 설치하되, 수소가스가 건물 외부 대기 중으로 노출될 수 있도록 한다.
(6) 기타 염소제의 저장은 5.에 준한다.
11.4 주입설비
(1) 염소제 주입설비는 다음 각 호에 따른다.
① 용량은 최대에서 최소주입량에 이르기까지 안정되고 정확하게 주입할 수 있어야 하며 예비기를 설치한다.
② 구조는 내부식성과 내마모성이 우수하고 보수가 용이한 구조로 한다.
③ 배치는 점검정비가 용이하게 배치한다.
(2) 액화염소 주입설비는 다음 각 호에 적합해야 한다.
① 사용량이 20kg/h 이상인 시설에는 원칙적으로 기화기를 설치한다.
② 염소주입기실은 지하실이나 통풍이 나쁜 장소를 피하고 가능한 주입지점에 가깝고 주입점의 수위보다 높은 실내에 설치한다.
③ 염소주입기실은 내진성과 내화성으로 하고 상부에 환기구를 설치하며 바닥은 콘크리트로 하고 한랭시에도 실내온도를 항상 15~20℃로 유지되도록 간접보온장치를 설치한다.
④ 주입기실의 면적은 주입설비의 조작에 지장이 없는 넓이로 한다.
⑤ 주입량과 잔량을 확인하기 위하여 계량설비를 설치한다.
(3) 차아염소산나트륨용액 주입장치는 다음 각 호에 따른다.
① 주입장치가 자연유하방식인 경우에는 주입에 필요한 위치수두를 확보한다.
② 주입장치는 가능한 주입점에 가까운 장소의 실내에 설치한다.
11.5 현장제조형 염소발생기
(1) 현장제조형 염소발생방식은 무격막방식과 격막방식이 있으며, 시설규모와 유지관리방법에 따라 적절한 방식을 선정한다.
(2) 주입방식 및 주입장치는 1.11.4 주입설비 및 주입지점에 준한다.
(3) 현장에서 생산된 차아염소산나트륨용액은 환경부의 수처리제의 기준과 규격 및 표시기준에 적합해야 하며, 특히 클로레이트, 브로메이트 성분 등이 포함될 수 있으므로 주의하여야 한다.
(4) 현장제조형 염소발생기 설비 선정시 고조파 차단장치 등을 고려하여야 한다.
11.6 염소주입제어
염소주입제어에는 수동정량제어, 유량비례제어 및 잔류염소제어가 있으며 시설규모와 유지관리방법에 따라 적절한 방식을 선정한다.
11.7 보안용구
액화염소를 취급하는 시설에서는 유지관리상 필요한 보안용구와 비상용구를 상비하고 적절한 상태로 유지되도록 한다. 보안용구 보관장소는 염소가스에 노출되지 않고 보안용구를 쉽게 꺼낼 수 있는 곳으로 저장실 및 주입기실에 가깝고, 적정한 면적을 확보해야 한다. 또한 보관장소는 정전시에도 염소가스누출에 대해서는 긴급조치를 취할 수 있도록 비상조명을 설치한다.
11.8 제해설비
염소가스 저장시설에는 염소가스 누출로 인한 중독을 방지하기 위해서 다음 각항을 고려하여 제해설비를 설치한다.
(1) 저장량 1,000kg 미만의 시설에서는 염소가스누출에 대비하여 중화 및 흡수용 제해제를 상비하고 가스누출검지경보설비를 설치하는 것이 바람직하다.
(2) 저장량 1,000kg 이상의 시설에서는 염소가스누출에 대비하여 가스누출검지경보설비, 중화반응탑, 중화제 저장조, 배풍기 등을 갖춘 중화장치를 설치한다.
(3) 중화장치능력은 누출된 염소가스를 충분히 중화하여 무해하게 할 수 있어야 하며, 이를 위해 주기적으로 제해설비의 점검 및 보수를 실시하여야 한다.
11.9 배관 기타
소수)용 배관과 차아염소산나트륨용 배관은 내압력, 내약품성 재료를 사용하고 점검이 용이하도록 배관한다. 또한 배관의 파손, 점검 등에 대비하여 예비배관을 설치한다.
(2) 저장실과 주입기실내에 설치하는 전기기구 등 금속류는 내식처리한 것이라야 한다.
12. 전염소·중간염소처리설비
염소는 통상 소독목적으로 여과 후에 주입하지만, 소독이나 살조(殺藻)작용과 함께 강력한 산화력을 가지고 있기 때문에 오염된 원수에 대한 정수처리대책의 일환으로 응집·침전 이전의 처리과정에서 주입하는 경우와, 침전지와 여과지의 사이에서 주입하는 경우가 있다. 전자를 전염소처리, 후자를 중간염소처리라고 하며 목적은 다음과 같다.
(1) 세균제거
원수 중의 일반세균이 1mL 중 5,000 CFU 이상 혹은 대장균군(MPN)이 100mL 중 2,500 이상 존재하는 경우에 여과 전에 세균을 감소시켜 안전성을 높여야 하고 또 침전지나 여과지의 내부를 위생적으로 유지해야 한다.
(2) 생물처리
조류, 소형동물, 철박테리아 등이 다수 생식하고 있는 경우에는 이들을 사멸시키고 또한 정수시설 내에서 번식하는 것을 방지한다. 특히 응집하기 어려운 규조류인 멜로시라(Melosira)나 시네드라(Synedra) 등에 대해서는 전염소를 강화하여 충분한 살조처리한 다음에 응집침전처리하는 것이 바람직하다. 마이크로시스티스(Microcystis)에는 염소처리로 군체가 깨져 세포가 분산되기 때문에 전염소처리를 하고 있는 경우에는 중간염소처리로 바꾸는 편이 좋다.
(3) 철과 망간의 제거
원수 중에 철과 망간이 용존하여 후염소처리시 탁도나 색도를 증가시키는 경우에는 미리 전염소 또는 중간염소처리하여 불용해성 산화물로 존재 형태를 바꾸어 후속공정에서 제거한다.
(4) 암모니아성질소와 유기물 등의 처리
암모니아성질소, 아질산성질소, 황화수소, 페놀류, 기타 유기물 등을 산화한다.
(5) 맛과 냄새의 제거
황화수소의 냄새, 하수의 냄새, 조류 등의 냄새 등을 제거하는데 효과가 있지만, 종류에 따라서는 염소에 의하여 맛과 냄새를 더 강하게 하거나 새로운 냄새를 유발시키는 경우가 있다.
전염소와 중간염소처리는 위와 같은 목적으로 채택될 수 있으나 원수수질에 따라 충분한 효과를 얻지 못하는 경우도 있으므로 결정하기 전에 효과를 확인해야 한다.
또 원수 중에 부식질(humic substance) 등의 유기물이 존재하면 유리잔류염소와 반응하여 트리할로메탄이 생성되기 때문에 이러한 우려가 높은 경우에는 응집과 침전으로 부식질을 어느 정도 제거한 다음 중간염소처리를 하는 것이 바람직하다.
또 완속여과방식에서는 염소가 여과막생물에 나쁜 영향을 미치기 때문에 원칙적으로 전염소·중간염소처리는 하지 않는다. 또 전염소처리와 중간염소처리의 계측제어설비에는 1.11 계측제어용 기기, 1.13.10 전·중간염소처리 설비를 참조한다.
12.2 전염소처리
전염소처리는 다음 각 항을 따른다.
(1) 염소제 주입점은 취수시설, 도수관로, 착수정, 혼화지, 염소혼화지 등으로 교반이 잘 일어나는 지점으로 한다.
(2) 염소제 주입률은 처리목적에 따라 필요로 하는 염소량 및 원수의 염소요구량 등을 고려하여 산정한다.
(3) 염소제의 종류, 주입량, 저장·주입·제해설비 등에 관해서는 1.11 소독설비에 준한다.
12.3 중간염소처리
중간염소처리는 다음 각 항에 따른다.
(1) 염소제 주입지점은 침전지와 여과지 사이에서 잘 혼화되는 장소로 한다.
(2) 염소제 주입률은 1.12.2 전염소처리의 2항에 준한다.
(3) 염소제의 종류, 주입량, 저장·주입·제해 설비 등에 관해서는 1.11 소독설비에 준한다.
13. 폭기설비
폭기(aeration)는 물과 공기를 충분히 접촉시켜서 수중에 있는 가스상태의 물질을 휘발시키거나 공기 중의 산소를 도입하여 수중의 특정물질을 산화시키기 위하여 실시한다. 폭기처리의 효과는 다음과 같다.
(1) pH가 낮은 물에 대하여 수중의 유리탄산을 제거하여 pH를 상승시킨다.
(2) 휘발성유기염소화합물(트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 1,1,1-트리클로로에탄 등)을 제거한다.
(3) 공기 중의 산소를 물에 공급하여 용해성철이온(Fe2+)의 산화를 촉진한다. 수중에 용존된 탄산수소제일철은 폭기로 다음과 같이 탄산제일철이 생성된다.
Fe(HCO3)2→FeCO3 ＋ CO2 ＋ H2O
탄산제일철은 가수분해하여 수산화제일철이 생성된다.
FeCO3＋H2O → Fe(OH)2＋CO2
이 수산화제일철이 다시 산화되면 난용성의 수산화제이철이 생성된다.
2Fe(OH)2＋O2＋H2O → 2Fe(OH)3
그러나 철의 형태에 따라서는 폭기만으로는 완전히 산화되지 않는 경우가 있다(5.20 철·망간제거설비 참조).
(4) 황화수소 등의 불쾌한 냄새물질을 제거한다.
폭기방식에는 분수식과 충전탑식 등이 있다([그림 1.13.1] 참조). 분수식에는 고정식 또는 회전식의 노즐로 분무상태로 분사시키는 방식이 있으며, 그 구조는 단순하나 물을 분무하기 위한 동력이 필요하고 물이 공기와 함께 비산되는 단점이 있다. 충전탑식은 수직원통형탑 내에 충전재를 채워 넣은 방식으로 충전재로는 여러 형상과 재질의 것이 있으며 기액접촉의 효율도 뛰어나다.
그 외의 방식으로 탑 내에 다공판 등의 선반을 몇 단 정도 설비한 단탑식(段塔式), 수중에 공기를 불어넣는 방식, 물을 5～10m의 높이에서 낙하시키는 폭포식 등이 있다. 트리클로로에틸렌 등을 제거대상으로 할 경우에는 필요에 따라 배출가스를 처리하기 위하여 활성탄흡착설비를 설치한다.
[그림 1.13.1] 폭기설비의 예
13.2 폭기방식
(1) 분수식 폭기장치는 다음 각 항에 따른다.
① 노즐은 분무된 물과 공기가 잘 접촉되게 설치한다.
② 노즐은 처리하고자 하는 물을 균등하게 분출되도록 배치한다.
③ 폭기실은 물방울의 비산을 방지하는 구조로 하고 2실 이상 설치한다.
(2) 충전탑식 폭기장치는 다음 각 항에 부합되도록 한다.
① 충전탑의 구조는 수직원통형으로 하고 내식성 자재를 사용한다.
② 충전재는 공극률이 크고 공기저항이 적으며 내식성으로 기계적 강도가 높아야 한다.
③ 충전탑의 직경은 공기의 유속을 감안하고 충전층의 높이는 용량계수 등을 고려하여 결정한다.
④ 기액비(기체와 액체의 비)는 원칙적으로 실험에 의하여 결정한다.
⑤ 송풍기는 충전탑의 공기유입부 쪽에 설치하고 소요동력은 풍량과 충전재 등에 의한 압력 손실을 고려하여 결정한다.
14. 오존처리설비
오존처리는 THMs와 HAAs의 전구물질을 저감시키는 전처리산화제로는 물론이고 염소보다 훨씬 강한 오존의 산화력을 이용한 대체소독제로서 소독과 함께 맛·냄새물질 및 색도의 제거, 소독부산물의 저감 등을 목적으로 한다.
오존은 유기물과 반응하여 부산물을 생성하므로 일반적으로 오존처리와 활성탄처리는 병행해야 된다. 오존처리공정의 설계와 운전요소로서 처리목적에 따라 주입점, 주입률 등을 고려하고 파일럿플랜트 등 실험결과에 근거하여 결정하는 것이 바람직하다.
오존은 강한 산화력을 가진 불소와 OH라디칼 다음으로 높은 전위차(2.07 V(volt))를 가지고 있다. 이론적으로 오존은 모든 유기물을 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 완전분해시켜야 하지만, 실제 대다수의 유기물질(맛·냄새 유발물질인 지오스민(geosmin), MIB와 THM과 같은 포화 탄화수소 등)과 반응이 느리거나 또는 전혀 반응하지 않는 것이 일반적이다. 이와 같이 오존의 단점을 보완하기 위하여 오존과 산화제 등을 동시에 반응시켜 OH라디칼의 생성을 가속화하여 유기물질들을 처리하는 방법을 고도산화법(advanced oxidation process; AOP)이라 하며, 정수처리에 응용될 수 있는 AOP는 ozone/high pH, O3/H2O2(PEROXONE), O3/UV, O3/TiO2, O3/electron beam, O3/metallic oxides 등의 방법들이 있다.
오존처리에 수반되는 문제점으로 중요한 것은 용존잔류오존과 배오존의 처리가 있다. 처리공정 내에서 과도한 용존잔류오존은 강력한 산화력으로 후단의 활성탄의 기계적 강도를 약화시킬 수 있다. 배오존이 대기 중에 방출되는 경우에는 노동안전위생 또는 환경상의 문제를 일으킬 우려가 있으므로 충분히 저농도가 되도록 처리해야 한다. 정수처리의 단위공정으로 오존처리법이 다른 처리법에 비하여 우수한 점은 다음과 같다.
(1) 오존은 자체의 높은 산화력으로 염소에 비하여 높은 살균력을 가지고 있다.
크립토스포리디움과 지아디아를 포함한 모든 병원성 미생물에 대한 소독시간을 단축할 수 있다.
(1) 맛·냄새물질과 색도제거의 효과가 우수하다.
조류 및 조류와 관련된 맛·냄새 유발물질을 억제하며, 지오스민(geosmin)이나 2-메틸이소보니올(2-MIB) 등에 의한 냄새나 부식질 등에 의한 색도, 그리고 염소와의 반응으로 냄새를 유발하는 페놀류 등을 제거하는데 효과적이다.
(2) 유기물질의 생분해성을 증가시킨다.
미생물에 의하여 제거되도록 유기물을 부분적으로 산화시키며 난분해성 유기물질의 생분해성을 증대시켜 후속공정인 입상활성탄처리(생물활성탄으로 운전시)의 처리성을 향상시킨다.
(3) 염소요구량을 감소시킨다.
염소주입에 앞서 오존을 주입하면 염소의 소비량을 감소시킨다.
(4) 철·망간의 산화능력이 크다.
(5) 소독부산물의 생성을 유발하는 각종 전구물질에 대한 처리효율이 높다.
한편, 오존처리에서 유의해야 할 사항은 다음과 같다.
① 충분한 산화반응을 진행시킬 접촉지가 필요하다.
② 배오존처리설비가 필요하다.