실 규모 완속 모래여과 공정의 정수처리 효율 평가: 하절기와 동절기 비교

배은영; 이유진; 이혜진; 손희종; 안병렬

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자료유형: 학술저널

저자정보: 배은영 (부산광역시 상수도사업본부) 이유진 (부산광역시 상수도사업본부) 이혜진 (부산광역시 상수도사업본부) 손희종 (부산광역시 상수도사업본부) 안병렬 (상명대학교)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제45권 제11호

발행연도: 2023.11

수록면: 519 - 527 (9page)

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목적: 본 연구에서는 재래식 정수처리 공정으로 알려져 있는 완속 모래여과 공정의 지속적 운영 가능성 평가를 위하여 실제 정수장의 완속 모래여과지를 대상으로 오염물질 제거능을 평가하였다.
방법: 계곡수를 상수원수로 이용하는 완속 모래여과지를 운영하는 소규모 정수장을 대상으로 유입수의 수질이 극명히 상반되는 하절기(7-8월, 8회)와 동절기(12-1월, 8회) 동안 입자성 물질, 용존성 유기물질, 박테리아 개체수 및 소독부산물에 대한 제거효율을 평가하였다.
결과 및 토의: 하절기의 입자상 물질의 개수는 2.91×10⁴ 개/mL로 동절기 보다 39% 정도 많은 양을 나타내었으나, 완속 모래여과지에서의 제거율은 계절에 관계없이 평균 99% 정도로 유사하였다. DOC와 UV254를 이용한 용존 유기오염물질 제거율은 동절기 보다 하절기에 각각 15%와 21% 정도 높게 나타났다. 유기물질 구성성분별 제거율은 BP (biopolymer, MW: 20,000 g/mol 이상) > HS (humic substances, MW : 1,000~20,000 g/mol) > BB (building blocks, MW : 300~500 g/mol) > LMWs (low molecular weights, MW : 350 g/mol 이하) 순으로 분자량이 클수록 높은 제거율을 나타내었다. 소독부산물의 생성농도는 THMs의 경우, 하･동절기에 각각 평균 12.2 μg/L와 9.4 μg/L 였고, HAAs는 각각 8.1 μg/L와 6.3 μg/L로 나타나 하절기가 동절기에 비해 높았으나, 먹는물 수질기준의 THMs와 HAAs 기준인 100 μg/L에 비해 현저히 낮았다. 원수 대비 완속 모래여과 처리수의 활성 박테리아 평균 제거율은 하·동절기에 93%와 92%로 안정적인 제거율을 나타내었다.
결론: 표준정수처리 공정인 완속 모래여과 공정의 지속적인 운영가능성을 평가하기 위해 입자성과 용존성 물질의 제거능을 평가하였다. 하･동절기 입자성 물질의 제거율은 모두 98% 이상이었으며, 하절기 입자성 물질의 부하가 증가하였음에도 안정적인 제거율을 나타내었다. 용존성 유기물질 제거효율은 완속 모래여과지 부착 생물막의 활성이 증대되는 하절기에 증가하여 동절기에 비하여 DOC와 UV254 제거율이 각각 15%와 21% 정도 더 높았다. 하･동절기의 THMs과 HAAs평균농도는 먹는물 수질 기준에 비해 현저히 낮기 때문에 고려할 필요가 없으며, 활성 박테리아 제거율도 하·동절기 각각 93%와 92%로 나타나 생물학적 안전성 확보 측면에서도 긍정적으로 평가되었다. 따라서, 안정적인 완속 모래여과 공정을 통해 수질 관리에 효과적임을 알 수 있다.

Objectives : The objective of this study is to evaluate the feasibility of sustainable operation in a conventional full-scale slow sand filter process.
Methods : A slow sand filtration process was operated in small scale water treatment plants for valley water. The water quality such as particle matter, dissolved organic matter, the number of bacteria, and disinfection by-product (DBP) were monitored at four designated points once a week and was compared during summer (July-August) and winter season (December-January).
Results and Discussion : Although the number of particle matter in summer was higher than in winter by 39% (2.91×10⁴ /mL), particle matter in slow sand filter process was removed by 99% regardless of season (temperature). The removal efficiency of dissolved organic carbon (DOC) and UV254 was higher in summer than in winter by 15% and 21%, respectively. In addition, concerning the organic fraction, higher molecular weight led to higher removal efficiency in the following sequence: BP (biopolymer, MW: 20,000 g/mol) > HS(humic substances, MW : 1,000~20,000 g/mol) > BB(building blocks, MW : 300~500 g/mol) > LMWs(low molecular weights, MW : 350 g/mol. The concentration of trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs), indicator of DBP, were detected at 12.2 and 9.4 μg/L in summer and 8.1 and 6.3 μg/L in winter, respectively, which would be considered very low concentration related to the drinking water regulation of 100 μg/L. Finally, the active bacteria was removed up to 93 and 92% in summer and winter, respectively.
Conclusion : The feasibility of a slow filtration process was evaluated to compare particle and dissolved matter in summer and winter operation. Despite a 39% increase in particle matter in summer, the removal efficiency was maintained at 98% in summer and winter. Due to the increased activation of biofilm in summer, the removal of DOC and UV254 was higher in summer than winter by 15 and 21%, respectively. The significant low concentration of THMs and HAAs, regardless of season, would be negligible. In addition, achieving over 92% removal of activated bacteria secured the biological safety. These stable operations ensure that slow filtration process is effective in controlling of water quality.

#Slow Sand Filtration #Particle Matter #Dissolved Organic Matter #Water Temperature #RemovalEfficiency #완속 모래여과 #입자성 물질 #용존성 유기물질 #수온 #제거효율

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