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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김영효 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수
권지향
발행연도
2014
저작권
건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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양질의 수돗물을 얻고 건강에 대한 관심이 증가함에 따라 고도정수처리의 증가로 인한 수질의 변화, 배?급수관망에서의 재질과 상태의 변화에 따라 수질적 안정성을 유지하기위한 방법인 소독공정 이후에 안정적인 잔류염소 확보가 어려워지고 있다. 이러한 원인에 대한 파악과 예측을 정확히 하는 것이 중요하다.
본 연구에서는 고도정수처리방법에서 많이 사용되는 방식인 오존+활성탄과 한외여과막(ultra filtration)공정과 표준정수처리공정에서 가장 많이 사용되는 방식인 사여과수, 이중여재여과수를 이용하여 회분식 염소감소실험을 시행하였다. 그리고 염소감소실험 중 총 염소감소실험에 사용된 시편은 국내에 매설되어있는 관종별 가장 높은 비율의 재질 3종을 선택하였고 종류는 cast iron(CI), polyvinyl chloride(PVC), stainless steel 304(SS)이다.
먼저 고도정수처리를 사용한 염소감소실험에서 오존+활성탄 공정이 한외여과막보다 더 많은 감소를 보였다. 이러한 이유는 정수처리공정에 따른 알칼리도와 유기물질의 농도의 차이로 인해 발생하였다.
실제원수 실험에서 발생한 원인을 바탕으로 증류수를 이용하여 수질특성별 염소감소에 대한 감소계수를 비교 분석하였다. 수질특성물질로 선택한 항목들은 알칼리도, 유기물질(humic acid), 생물막, 초기주입농도로 하였다.
알칼리도를 변화한 염소감소 실험에서는 수체염소감소(bulk decay)에서는 뚜렷한 차이가 없지만, 총염소감소(total decay)에서는 잔유염소유지에 필요한 물질로 밝혀졌다.
휴믹산을 이용한 염소감소 실험에서는 유기물질 농도를 3.78mg/L로 제조된 원수에서 수체염소감소, 총 염소감소 모두 큰 감소량을 나타내었다.
생물막은 A정수장에서 모의정수실험장치에서 실험중인 시편을 이용하여 실제 관내의 미생물에 대한 모사를 실시하였고, 실험결과는 재질별로 생물막의 형성차이가 발생하여 총 염소감소에서 PVC재질에서 가장 염소감소량이 많았다.
마지막으로 초기염소주입농도를 변화한 실험에서는 주입농도가 낮을수록 수체 및 총 염소감소에서 높은 감소량을 나타내었다.
실험을 통해 얻어진 실험 자료를 바탕으로 염소감소모델에 적용하여 모델의 예측 값과 실제값 간의 적합성을 평가 하였다. 그 결과 1차 염소 감소모델(first decay model)보다 이변량 감소 모델(two-component second-order model)의 적합성이 뛰어난 것으로 결과가 나타났다.
이 논문을 바탕으로 관 재질과 원수 내 포함된 수질특성인자에 대한 염소감소량을 확인하였고, 결과를 이용하여 재염소 주입시점 및 관의 재질의 선택, 잔류염소 예측방법, 정수처리 시 중점제거요소에 대한 참고자료로 이용하여 안전한 수돗물 공급에 도움이 될 것이라 사료된다.

목차

제1장 서론 1
제1절 연구 수행 동기 1
제2절 연구 목적 2
제3절 연구 접근 방법 3
제2장 이론적 고찰 4
제1절 고도정수처리방법의 소개 4
1. 막여과(membrane filtration) 4
1.1. 공극에 따른 막의 분류 5
1.2. 한외여과막(ultrafiltraion) 6
1.3. 여과방식에 의한 분류 7
2. 오존산화공정(ozone) 7
3. 활성탄흡착공정(activate carbon adsortion) 9
제2절 국내 배?급수관망 현황 및 관리방안 10
1. 상수도 현황 11
2. 배?급수 관망 블록시스템 12
2.1 기능 및 효과 12
3. 배급수관망의 관리 14
3.1. 재염소(rechlorination) 14
3.2. 염소분산주입시설 14
제3절 배?급수관망에서의 잔류염소 15
1. 정수처리공정에서의 염소소독 16
2. 염소소독의 원리 17
3. 배?급수관망에서의 잔류염소의 반응 18
3.1. 염소감소반응 19
3.2. 염소감소에 미치는 영향인자 20
3.2.1. 관 재질(pipe material) 20
3.2.2. 관 경(pipe diameter) 21
3.2.3. 수온(water temperature) 21
3.2.4. 생물막(biofilm) 21
3.2.5. 초기염소농도(initial chlorine concentration) 21
3.3. 염소감소모델 22
제3장 연구방법 26
제1절 실험 재료 24
1. 실험원수 26
1.1. A정수장 26
1.2. 한외여과막 27
1.2. G정수장 28
2. 시편 29
2.1. 일반시편 29
2.2. 시편의 선택 30
2.3. 생물막 시편 31
2.3.1. A정수장 모의정수처리장치(Pilot plant) 31
2.3.2. A정수장 모의관 실험장치 32
제2절 실험 방법 33
1. 실험순서도 33
2. 시편 전처리 34
3. 염소감소실험 34
3.1. 영향인자 변화실험 35
4. 생물막 형성 실험 36
제3절 분석 방법 37
1. 잔류염소측정 37
2. 수질측정 38
3. 미생물 분석 38
4. 염소감소계수 비교분석 39
5. 모델 적합성 평가 40
6. 재염소 주입에 관한 판단 42
6.1. FDM을 이용한 재염소 주입시간 재설정 및 예측 42
제4장 연구결과 및 고찰 44
제1절 실제원수를 이용한 염소감소 44
1. 고도정수처리공정에 의한 염소감소 비교분석 44
1.1. UF처리수를 이용한 염소감소경향 45
1.2. 오존+활성탄을 처리수를 이용한 염소감소경향 46
2. 모래여과와 이중여재여과수의 염소감소비교분석 47
2.1. 사여과수를 이용한 염소감소경향 48
2.2. 2중 여재 처리수를 이용한 염소감소경향 49
제2절 염소감소에 영향을 주는 인자의 판별 50
1. 알칼리도를 변화한 염소감소 50
1.1. 수체감소측정(bulk decay) 51
1.2. 총 염소감소측정(total decay) 52
2. 유기물질 농도를 변화한 염소감소 53
2.1. 수체감소측정(bulk decay) 54
2.2. 총 염소감소측정(total decay) 55
3. 생물막 형성의 유무에 따른 염소감소 56
3.1. 생물막 형성실험 56
3.2. 수체감소측정(bulk decay) 57
3.3. 총 염소감소측정(total decay) 58
4. 염소감소계수 비교 59
4.1. 수체염소감소 비교 59
4.2. 총 염소감소영향력 비교 60
4.2.1. 주입농도 및 재질에 따른 총 염소감소영향력 평가 60
4.2.2. 수질특성 및 재질에 따른 총 염소감소영향력 평가 62
제3절 모델의 적합성 평가 63
1. 정수장 처리공정별 모델 적합성 평가 63
1.1. 고도처리공정의 모델 적합성 비교분석 63
1.1.1. 한외여과막(UF) 처리원수 64
1.1.2. 오존+활성탄(Ozone+GAC) 공정 처리원수 65
1.1.3. A정수장의 모델계수 및 적합성 66
1.2. 모래여과와 이중여재여과수의 모델 적합성 비교분석 67
1.2.1. 사여과수 68
1.2.2. 2중여재 처리수 68
2. 재염소 주입 69
2.1. FDM을 이용한 재염소 주입시간 재설정 및 예측 70
제5장 결론 72
참고문헌 74
국문초록 78

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