완속여과 처리공정 및 운영,유지관리

완속여과 처리공정 및 운영,유지관리

완속여과 처리공정

 

가. 일반현황

완속여과지는 1820년 영국 런던의 첼시정수장에서 처음 시작되었는데, 사층표면에 성장한 호기성 미생물 여과막에 의해 현탁성물질을 억류함과 함께 환원성무기물을 산화하거나 생물 분해성 물질을 분해하는 생물여과막 또는 슈뮤츠데케(Schmutzdecke-얇은 유기물층)에 의한 여과효과가 그 특징이다.
완속여과방식은 유지관리가 간단하고 고도의 기술을 요구하지 않으면서 안정된 양질의 처리수를 얻을수 있다는 장점이 있으나 여과속도가 느리기 때문에 넓은면적이 필요하고 또 오사삭취 작업 등을 위한 많은 인력이 필요하다.

또한 원수수질에 따라 보통침전지를 설치하는 경우와 생략하는 경우가 있으며 필요에 따라서는 침전지에 약품처리가 가능한 설비를 갖추어야 한다.

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완속여과법은 약품을 사용하지 않고 자연의 정화능력을 이용하는 방법으로 여과층 표면 10 mm 정도의 부분에 발생한 호기성의 생물에 의해 만들어진 점질막(粘質膜)과 내부 모래입자 표면에 생기는 생물피막에 의해 여과되는데 물리･화학･생물학적으로 탁질, 세균 등의 부유물이나 암모니아성질소, 철, 망간, 냄새물질등의 용해성 물질이 제거된다. 완속여과에서 현탁물질(탁도, 조류 등) 억류는 모래층표층부에 집중되기 때문에 표층부분에서 큰 여과손실수두가 생겨 필요한

통수량이 유지되지 않으면 여과를 정지하고 표층의 모래를 삭취한 후 표면을 재생하여야 한다.

그래서 여과사층의 미생물군의 번식상황을 항시 관찰하여야 하고 특히 여과사를 보충한 후의 여과지는 미생물군이 번식하고 정상적인 여과기능이 발휘되는 것이확인될 때까지 특별한 작업관리가 필요하다.

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​통침전지는 완속여과지와 조합하여 사용하는 것으로 응집제를 사용하거나 자연침전에 의하여 원수중의 큰 입자를 제거하여 완속여과지의 부담을 경감하고자 하는목적으로 설치하며, 이때 플록이 여과지에 유입되어 여과폐색이 일어나지 않도록 보통침전지의 평균유속을 30 cm/분 이하로 운전하여야 한다.

또한 초벌여과(조대입자여과)설비는 플랑크톤, 조류, 탁질 등의 부유물질들을 제거하여 여과지의 부담을 줄이기 위하여 완속여과지의 전단계로 필요에 따라 설치​한다. 완속여과지에 추가하여 응집제를 주입하는 보통침전지를 갖추어 아래와 같이 운영할 경우 병원성미생물에 대한 제거능을 더 확보할 수 있다.

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  ○ 연속으로 보통침전지를 운영하고 정수장 처리수량 전체 물량이 통과할 것
  ○ 보통침전지에 연속적으로 응집제를 투입할 것
  ○ 1년중 최소 11개월 이상 침전지에서 월간 탁도기준으로 0.5 log 이상을 제거할 것

상수원이 크립토스포리디움 등의 병원성미생물로 오염될 우려가 있는 경우에는 여과속도는 5 m/d 를 넘지 않도록 하고, 여과모래를 교체한 다음에는 여과수를배출시키면서 생물막이 다시 형성되어 정수탁도가 0.1 NTU 이하로 될 때까지 낮은 여과속도로 여과하고 서서히 올리도록 한다.

또한 여과를 중단하면(여름철 18～20 ℃에는 2일, 겨울 7～10 ℃에는 7일) 여과사층 내의 용존산소가 결핍되어 나쁜 냄새나 맛이 발생하고 망간이 용출되기도하므로 이럴 경우 여과기능 유지를 위해 최저 0.5～1.0 m/일 정도의 여과속도로 물을 통과시키는 것이 좋다.

플랑크톤 조류에 의한 여과폐색을 방지하기 위해서는 저수지에서 플랑크톤 조류처리를 하거나 그것이 불가능한 경우에는 여과 전에 마이크로스트레이너를 사용하여 제거한다거나 2단여과의 일차여과나 응집침전에 의하여 제거할 필요가 있다.

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나. 운영･유지관리
유입부에 정류벽 등을 설치하여 여과사 교란이나 불균등 여과를 예방하고 여과지의 수위를 사면위 90~120 cm를 유지해야 한다.

완속여과 속도는 5 m/일 내외로 최대 8 m/일 이내에서 조작할 수 있어야 하고, 여과지 유입수 탁도는 연중 최고 10 NTU를 초과해서는 안된다.

여과속도 상승폭은 10～20 % 이내로 하며 급격하게 50 % 정도 증가는 여과효과를 저해한다. 여과층 표면이 갈퀴, 막대 등의 교반에 의해 여과막이 손상되거나,조류발생에 의해 부상, 혹은 어류, 패류, 지렁이 등에 의해 손상되면 부분여과(국부여과)될 우려가 있으므로 주의해야 하며, 여과막이 손상될 우려가 있는 경우는

조금 일찍 두껍게 삭취작업을 해두어야 한다.
느린 여과속도로 운전을 계속하게 되면 플랑크톤의 이상번식에 의한 착색현상이 일어나는 경우가 있으므로 이러한 여과지에서는 물을 뺄 때 농축되어 모래층 내에남아 있던 플랑크톤이 오사(汚砂) 삭취 후의 여과수에 대량으로 나타나는 경우가 있으므로 주의를 요한다.
완속여과의 손실수두는 표면의 여과막에서 발생하는데 이는 부유물에 의한 폐색이 대부분 표면에서 일어남을 보여주고, 하부 사층에서도 여과작용을 하므로 사층두께가 얇을 경우 여과효과에 악영향을 미칠 수 있다.

여과지의 유출수위는 사층표면보다 저하시켜서는(부수두 발생) 안되며 급격한 손실수두의 상승이나 하강 시에는 여과막 등에 이상이 있는 징조이므로 즉시 여과를 중지하고 조사, 보수를 시행하며, 여과지속 일수는 여과속도, 원수의 수질, 여상의 상태 등에 의하여 좌우되므로 그 지속일수가 너무 길거나 짧을 경우 이상의유무를 조사하여야 한다.

완속여과지의 경우에 약품을 사용하지 않는 것이 장점이나 여름철 고탁도나 비상시에는 완속여과지가 감당할 수 있을 정도의 탁도롤 저하시켜 줄 전처리 설비를보완해야 한다. 또 다른 계절적 문제점으로 봄, 가을에 조류의 번식과 겨울철에 미생물의 활성저하로 인한 완속여과지의 기능저하를 예방할 수 있는 조류번식을

억제하기 위한 차광막 설치 또는 겨울철 보온용 여과지 덮게 등 적절한 보조설비들이 필요하다.
Fogel et al.(1993)은 완속여과의 실공정에서 크립토스포리디움과 지아디아에 대해 제거율을 평가한 결과 제거율은 각각 0.1~0.5 log, 0.9~1.4 log로 나타났으며,이때 원수 유입탁도와 여과 유출탁도는 각각 1.3~1.6 NTU, 0.31~0.35 NTU로 낮은 원생동물 제거효율을 나타났는데 그 이유로는 저급 여재를 사용하고 생물학적

활동도가 낮은 수온(1 ℃)에서 운영되었기 때문으로 판단하였다.
오사 삭취나 보사작업을 위하여 여과지를 비울 때 함몰, 내부의 슬러지 축적, 미생물번식 등의 상태를 정기적으로 조사하고 이상상태가 감지될 때는 신속히 보수또는 교체하거나 오사삭취 두께를 가감하여야 하며, 오사 삭취는 나무판 등으로 사층 표면적 1 cm(삭취간격은 2.0～2.5 m)를 평탄하고 균등하게 삭취하고, 작업

시 잔존사층의 두께가 40 cm 내외로 감소하였을 때에는 여과사를 반드시 보충하며 한랭기 이전에 시행하여 동결하지 않도록 주의하여야 한다.

오사 삭취 작업은 다음과 같이 시행한다.

(1) 인입, 인출의 정지와 주벽 등의 세척 작업
(2) 사면 이하의 반출 및 삭취 오사의 반출
(3) 사면고르기
(4) 여과수의 역송
(5) 원수 인입 및 여과배수 후 사용개시

여과사​보충은 기존의 여과사를 적당한 폭으로 굵은 모래면까지 삭취 굴착하고 새로운 여과사를 포설하고 그 상부에 기존의 여과사를 뒤집는 것을 순차적으로

반복하여 전면에 걸쳐 작업한다. 이런 작업중에 기존의 여과사와 새로운 여과사가 혼합되지 않도록 그 사이에 나무판으로 구분하여 작업한다.

보사나 교체작업 후 사면고르기는 보행판을 설치하여 사면을 직접 밟지 않도록 하며, 삭취오사를 반출한 사면은 목제의 고르기판을 사용하여 평탄하게 하지않으면 안된다.
오사 삭취 후 원수 유입에 앞서 여과사층내의 공기배제와 여과사면 보호를 위하여 인출구로부터 여과수를 2 m/일이하의 속도로 서서히 인접여과지의 여과수를

역송하여 여과사면 10～20 cm까지 물을 올려야 하고, 원수의 인입은 역송이 끝난 후 여과사층면을 흐트러지지 않게 서서히 행하고 규정수위로 하지 않으면 안

된다. 여과층 조사는 각 층의 슬러지량 등을 조사해 모래층 내부상황을 분석하고 이전의 값과 비교하여 오염 진행 상황을 판정한다.

여과배수는 삭취 후 여과기능 발휘에 이르기까지 3 m/일 한도로 하고 여과속도를 서서히 증가시켜야 한다.
정수의 역송, 원수의 인입, 여과배수, 사용개시는 삭취작업의 경우에 준하여 행하나 여과사 보충 후의 여과지는 상당한 기간에 걸쳐 여과기능 발휘가 지체되므로

규정 여과속도의 1/2정도로 여과하고, 여과지 기능을 확인하기 위한 수질검사를 적어도 탁도, 색도, 일반세균 및 대장균군에 관하여 수행한다.

특히 오사삭취나 보사작업의 기간을 이용하여 계기류나 기타설비 등을 점검･보수하며, 여과지의 손실수두, 여과수량, 등의 운전일지를 작성하고 관측하여야 한다.

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​출처 : 환경부 정수처리기준 해설서(2013) 내용 발췌