제주 판포하수처리장 농업용수 재이용시스템 설치

이광야 ( Kwang-ya Lee ),김해도 ( Hae-do Kim ),이용직 ( Yong-jig Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

제주도에서는 지하수보존을 위해 하수처리수의 재이용기술 적용이나 해수담수화 기술 등 대체수자원 개발 방안을 시급히 마련하고 있다. 특히, 제주도 농업용수 종합계획수립(제주도, 2004)에는 하수처리수를 농업용수로 이용하기 위한 계획을 수립할 정도로 농업용수의 유일한 수원공인 지하수 사용량을 줄이기 위한 노력을 진행중에 있다. 하수처리수의 농업용수 재이용사업은 사용된 물은 재사용하므로써 물과 에너지를 절약할 수 있고, 유역으로 배출되는 오염원을 억제하는 효과가 있다. 하지만, 하수처리수를 농업용목적으로 재이용하기 위해서는 농업용수 재이용수질기준에 우선 적합해야하고 작물재배실험 및 수질, 토양, 생태환경 영향뿐만 아니라 공중보건위생 위험도 등 종합적이고 체계적인 연구결과를 바탕으로 적용해야한다. 본 현장에 적용된 기술은 프론티어 연구개발사업(www.water21.re.kr)인 “하수처리수의 농업용수 재이용시스템 통합기술적용”과제에서 개발된 농업용수 재이용시스템 요소기술로서 이미 2007년에 하수처리수를 수원공으로 하는 양수장에 적용되어 현재 가동중에 있다. 설치대상지인 서부(판포)하수처리장은 제주도 한경면 판포리에 위치하여 2008년도부터 본격적으로 가동중에 있다. 재이용 공급대상 농경지는 처리장의 주변 농경지로 249ha를 대상으로 하고 있으며 사업시행을 위해 타당성 분석, 기본계획 및 실시설계를 시행하였고 금년 12월까지 시설의 설치 및 시험가동 완료를 목표로 하고 있다. 본 연구에서는 ‘제주 서부하수처리장 농업용수 재이용사업(이하 판포재이용사업)‘에 적용된 현장적용기술의 분석을 통해 하수처리수의 농업용수 재이용기술이 실제현장에 더 많이 보급할 수 있도록 여건을 조성하고자 한다.

분리막 기반 하수처리장 재이용 공정분석

김해도 ( Hae-do Kim ),박지성 ( Ji Sung Park ),김경묵 ( Keung Muk Kim ),문성근 ( Sung Keun Moon ),김일정 ( Yil Joung Kim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

하수처리장 방류수 재이용은 대체수자원이라는 경제적 측면과 하수처리수에 포함되어 있는 오염부하량의 저감이라는 환경적 측면의 이점이 있는 반면 재이용시 하수처리수에 포함되어 있는 바이러스 및 대장균 등 위해성 물질에 의한 안전성 문제 및 위해성물질의 완전한 제거를 위한 추가 고도 수처리 공정이 불가피하게 필요하다. 고도 수처리 공정으로는 UF(울트라 필터) 및 NF(나노필터) 등 분리막을 이용한 수처리공정의 적용이 수질적인 측면에서 가장 보장성이 크다. 하지만 분리막을 이용한 수처리공정의 경우 분리막을 주기적으로 교체하는 비용발생과 함께 정기적으로 분리막 세척 및 복잡한 공정의 작동 등 전문적인 유지관리기술이 뒷받침되어야 정상적으로 수처리 관리가 가능하다. 또한 기존의 하수처리장에서 재이용을 목적으로 별도의 수처리 시설을 두게 되는 경우 방류수 이용방법이 추가적으로 가압시설 및 공급시설이 필요하고, 방류수의 수질성상에 따라서 주처리 시설인 분리막의 적정 이용을 위해 전처리 시설 및 분리막 세정을 위한 후처리 시설이 추가적으로 필요하다. 본 연구에서는 하수처리수의 재이용을 목적으로 기존하수처리장에 추가적인 분리막 시설을 계획하는 경우 발생가능한 문제점을 도출하고, 문제점에 대한 해결방안으로 전처리와 후처리시설을 검토하여 최종적으로 재이용공정의 표준화 도출을 하는데 있다. 연구 결과 기존하수처리장에서 방류되는 방류수의 수질적 특성은 기본적으로 하수처리장 방류수 수질기준에 의거 방류되고 있지만 재이용 목적의 수질기준과는 상의하여 별도의 재이용시설을 통해 수질기준에 적합하도록 재처리가 필요하고 방류수의 유입성상이 연중 일정하지는 않기 때문에 적정한 전처리 필터를 사용하여 분리막이 처리할 수 있는 범위의 유입수 성상이 될 수 있도록 해주어야 한다. 또한 분리막 적용의 가장 중요한 부분으로 분리막 세정기술이 필요하며, 기존의 분리막 운영시 발생되는 폐수가 기존 하수처리장 운영에 지장을 줄 수 있으므로 폐수량 저감방법이 매우 중요하다. 또한 농업용목적의 하수재이용의 경우 적정하게 처리하더라도 실제 공급단계에서 재이용수 사용자 안전성을 고려하기 위해 사용지역에 대한 위해성 분석이 반드시 필요하다.

하수처리수를 관개용수로 사용하는 국제 표준화 동향 및 시사점

최은희 ( Eunhee Choi ),이승헌 ( Seungheon Lee ),장규상 ( Kyusang Jang ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

수자원 부족과 수질오염에 대한 전지구적 관심은 증대하고 있다. 생활용수나 산업용수의 이용발생하는 하페수의 처리는 수질오염을 방지하여 지속가능한 수자원의 이용에 있어 매우 중요하다. 최근 들어 댐과 저수지등을 건설하여 새로운 수자원 확보에 한계를 보이고 있고 해수 담수화 장치 등 막여과기술 등이 개발되어 상용화 되었다. 이에 하폐수를 처리한 용수에 대한 이용이 늘고 있어 국제준화기구(ISO)에서는 지속가능한 수자원의 이용과 인류의 보건에 기여하고자 하수처리수를 관개용수로 사용하는데 있어 일련의 국제 표준을 제정하였다. 국제표준화 작업은 국제표준화기구 물재용 기술위원회(Technical Committee ISO/TC 282, Water reuse) 산하의 관개용으로 처리된 하수의 재이용, 제1부위원회(Subcommittee SC1, Treated wastewater reuse for irrigation)에서 주도적으로 하여 2016년에 표준화 작업을 완료하였다. 관련 규격명은 ISO 16075, 관개 프로젝트용 하수처리수 이용을 위한 지침(Guidelines for treated wastewater use for irrigation projects)으로 발간되었으며 해당 국제규격은 총4개의 부(파트)로 구분되어 발단되었다;Part 1: The basis of a reuse project for irrigation, Part 2: Development of the project, Part 3: Components of a reuse project for irrigation, Part 4: Monitoring. ISO 16075 시리즈는 하수처리수를 이용한 영농에 있어 수지원의 이용 뿐만 아니라 인간의 보건과 토양 등 영농 환경과 주변 지연환경을 고려하고 그에 필요한 운영방법과 및 유지관리에 필요한 내용을 다루고 있다. 이에 따른 주요 요소로는 계획과 설계대로 작동하기 위한 수질의 모니터링, 적절히 장기 운용을 위한 시스템의 유지 보수 지침, 하수재이용에 따른 토지이용과 작물 생육에 영향을 주지 않을 것에 대한 담보, 지하수 또는 지표수의 오염을 방지하거나 최소화하기 위한 수질 설정과 상호 호환성 등을 주요 요소로 다루고 있다. 우리 나라에서도 국제표준과 국내표준의 호환을 위하여 제1부: 관개용 물 재이용 프로젝트 기초사항과 제2부: 프로젝트 개발은 금년 5월 8일 KS 규격으로 제정되어 고시되었으며 제3부와 제4부는 현재 초안을 검토 중에 있으며 연내에 제정·고시될 것으로 예상된다. 수량과 수질을 통합 관리하고 수자원의 합리적인 이용에 대한 물관리 일원화 정부정책이 추진되어 관련법령이 공포되었고 그에 따른 후속 조치들이 진행되고 있다. 환경부에서는 이미 2007년도에 하수도법에 근겋여 『하수처리수 재이용 가이드 북』을 마련하여 고시하였다. 하지만 농업용 관개용수로 사용하는 데 있어서는 내용이 적고 뿐만 아니라 가이드로서 부족한 면이 많다. 수자원의 합리적 이용에 대한 사회적 요구는 더욱 높아 질 것으로 생각되며 하수처리수의 농업적 이용에 대한 요구도 증대될 것으로 예상된다. 국제적 수준에 부합하고 국내 실정에 맞는 관련 지침의 마련이 필요할 것으로 판단된다.

하수처리수 재이용을 통한 수막재배 활성화 및 탄소저감 방안

조영무,이수행,이상준,서종현 경기연구원 2021 정책연구 Vol.- No.-

Gwangju is nearby Seoul, and facility cultivation agriculture is activated due to various location regulations to preserve Paldang-lake. To reduce production costs, it is mainly dominated by non-circulating water curtain cultivation using surface groundwater. However, water curtain cultivation (WCC) faced difficulties due to groundwater depletion, and as consequence, farmers are suffering from high heating costs. This study was conducted to find a way to replace water required for WCC with effluent of sewage treatment plant (STP), targeting facility cultivation complex in Seoha-ri, Gwangju which is struggling with WCC. And the following results were derived. The facility cultivation area in Seoha-ri, Gwangju is 114ha, of which WCC area is 72ha, accounting for a high portion of 63.2%. And all of the WCC facilities adopt non-circulating agricultural method using surface groundwater, so it is impossible to cultivate water curtain due to groundwater depletion except for some farms located along the river. The target of this project is greenhouse 413 currently being operated as WCC facilities, and the period is 150 days from November to March. And water must be stably supplied for 17 hours during daily supply time, so it turned out that 54,000㎥/17 hours is required. Target STPs that can supply required quantity of water were determined to be Kyeongan STP (facility capacity of 71,000㎥/day) and Gwangju STP in consideration of water supply and economic feasibility. Facilities that can supply required quantity of water can only be used with Kyeongan STP. But, as a result of reviewing Gwangju STP in consideration of emergencies, the four-year operating water quality was found to be suitable for ‘river management flow’ and ’agricultural water’ of Water Reutilization Invigoration Act. As a result of modeling under low water temperature and high concentration conditions to analyze the stability of water quality, it was found that the T-N exceeded the discharge standard due to nitric oxidation caused by low water temperature. However, the result was performed under bad conditions, and since it is used as water for the water curtain, it is assumed that there will be no impact on agriculture. The current sewage treatment water temperature is around 10 degrees Celsius, and the amount of water sprayed per minute used for water curtain facilities is planned to be 125L, so the impact on the growth of low-temperature vegetable crops in Seoha-ri is expected to be insignificant. Although it was considered to install a reservoir to supply stability for WCC water, it is difficult to secure a space for reservoir installation in Kyeongan STP and it takes a lot of construction costs. Thus, in this study, it was planned to supply water to facility cultivation complex by installing pump stations in Kyeongan STP. The pump capacity is 14,250㎥/day, and four units were planned to be installed. Considering friction loss coefficient, pumping head was determined to be 30m and 90㎾h and the pipeline length was planned to be 5.5km in total. When installing water supply facilities for WCC, the approximate construction will cost about 10.3 billion won, and the facility cost is about 1.4 billion won, so the total construction cost is expected to cost about 11.7 billion won, and according to the government subsidy rate, financing will be set at 70% government expenses and 30% local expenses. When effluent of STP is used as WCC water, the heating cost is 1.75 million won which is 99% less compared to diesel boiler usage, and carbon emissions are expected to be 421tCO₂, reducing more than 70,000tCO₂, and expected profits from carbon dioxide emissions (73,071t) transaction are expected to reach about 2.1 billion won.

국내 하수처리수 재이용수 현황 조사와 수질기준의 합리적 적용방안 연구

김덕진 ( Duk-jin Kim ) 한국환경기술학회 2012 한국환경기술학회지 Vol.13 No.3

국내 하수처리수 재이용수중 장외용수에 대한 수질실태조사와 수질기준의 합리적 적용방안을 연구한 결과, 운영 중인 하수처리수 재이용시설 총 55개소의 하수처리장 중 가장 많은 하수처리장에서 초과한 수질항목은 총대장균군으로 나타났으며, 39개소의 하수처리장에서 총대장균의 수질기준을 만족시키지 못한 것으로 나타났다. BOD 수질기준을 위반한 사업소는 19개소, T-N와 T-P의 수질기준을 초과한 사업소는 각각 9, 5개소인 것으로 나타나 이러한 하수처리장은 기존 시설개선 및 3차처리 등의 시설보완이 필요한 것으로 나타났다. 본 연구에서 하수처리수 재이용수 용도별 수질기준을 모두 만족하는 처리수를 생산하는 하수처리장은 단 6개소에 불과하였다. 현재의 재이용수 수질기준을 검토한 결과 공업용수, 하천유지용수, 도시재이용수는 모든 항목에서 현행기준의 유지가 바람직하며, 농업용수에 있어서 농작물의 생장에 영향을 미칠 수 있는 미량원소에 대한 검토가 필요한 것으로 나타났다. After this study of actual condition survey for water quality of outside reclaimed wastewater reuse and rational application of water quality standard, The majority item which over the reclaimed wastewater reuse quality standard is total colifor and 39 sites are not satisfied reclaimed wastewater reuse quality standard among all 55 wastewater treatment plants having the reclaimed wastewater reuse system. Throughout the result from this study, only 6 sites are satisfied all multi-purpose reclaimed wastewater quality standard. It concluded that it is required to have current reclaimed wastewater reuse quality standard on industrial water, river maintenance water, and urban water. But for using the agriculture water it is needed to have a further study for trace element which could effect the growth of farm produce.

하수처리수의 재이용을 위한 정밀여과-역삼투막 2단 여과공정 적용시 투과성능 평가

한영립 ( Young-rip Han ),정병길 ( Byung-gil Jung ) 한국환경기술학회 2012 한국환경기술학회지 Vol.13 No.2

본 연구는 정밀여과-역삼투막(MF-RO) 2단 여과공정을 이용한 하수처리수(2차침전지 유출수, 모래여과지 유출수)의 막여과시 투과수량, 역세척 방법 및 투과유속 등의 변화에 따른 막오염 및 처리수의 특성 등 공정별 최적 운전조건 도출 및 공업용수로의 재이용 방안을 평가하고자 하였다. 실험결과 하수처리장 2차침전지 유출수(E-1) 및 사여과지 유출수(E-2)의 막여과(MF-RO)공정적용시 동일 운전조건(1회 여과주기(30 min 운전/1 min 역세정))에서 각각 평균 15.2L/cycle·module 및 20.3 L/cycle·module으로, 2차침전지에서 사여과 공정까지 거친 최종방류수를 이용한 재이용 방안이 더 효과적인 것으로 나타났다. 또한 Run 3 운전조건(운전압력 20 psi, 설계 Flux 256.4 LMH)에서 여과주기 당 평균 23.5 L/cycle·module의 여과수량과 회복율 98%이상을 유지하여 가장 안정적 조건으로 나타났다. 정밀여과-역삼투막(MF-RO) 2단 여과공정을 이용한 하수처리수의 생산수질은 하천유지용수, 공업용수, 농업용수 등 모든 기준치를 만족하여 지역특성에 맞는 선택적인 하수처리수의 재이용이 가능할 것으로 판단된다. The objectives of this research are to investigate permeate, flux variations and backwashing methods according to characteristics of pretreatment of the wastewater by means of two stage microfiltration-reverse osmosis(MF-RO) membranes for both effluent wastewater(E-1) and effluent of sand filtration(E-2) and to evaluate the reclamation of wastewater for industrial water. The results show that averages of permeate with the two stage microfiltration-reverse osmosis(MF-RO) membranes for wastewater(E-1) and effluent of sand filtration(E-2) are 15.2 L/cycle·module and 20.3 L/cycle·module when a same operation condition(30 min operation and 1 min backwashing). Consequently, the results presented in this paper show that treating with the two stage microfiltrationreverse osmosis(MF-RO) membranes for effluent of sand filtration(E-2) is a better method. Moreover, the operation conditions for Run 3 (operation pressure: 20 psi and design flux: 256.4 LMH) are the most stable conditions which provided that average permeate is 23.5 L/cycle·module and recovery efficiency is 98%. It is possible to provide river maintenance water, industrial water and agricultural water with reclamation of wastewater treated with the two stage microfiltration-reverse osmosis(MF-RO) membranes.

하수처리장 농업용수 재이용 기술지원

이광야 ( Kwang-ya Lee ),김해도 ( Hae-do Kim ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

세계적인 이상기후 현상으로 수자원의 다양화 요구가 증가하고 있다. 특히 국내의 경우 08년 7월 이후 계속되는 강수량 부족으로 생ㆍ공용수의 부족, 농업용저수지의 수위가 한계선 아래로 치닫는 등 가뭄의 영향으로 용수부족을 호소하고 있다. 이러한 상황 아래 환경부에서는 물 스트레스가 높은 국내 현실을 감안하여 대체수원 확보의 수단 중에 하수처리수의 재이용을 녹색성장 사업으로 선정하고 전략적으로 확대 추진하고 있다. 하수재이용율을 07년도 현재 9.9%에서 16년 19%로 현재의 두배이상 확대하기로 목표를 세우고 있다. 본 문은 프론티어 연구개발사업인 “하수처리수의 농업용수 재이용시스템 통합기술적용”과제에서 개발된 농업용수 재이용시스템 요소기술을 현장에 적용하는 기술지원 사례를 정리한 것이다. 전남 장성군, 경남 창원시 및 김해시의 하수처리수의 농업용수 재이용 타당성을 대체수자원 효과, 사계절 용수의 활용성을 중심으로 고찰한 결과 용수 확보가 가능한 것으로 분석되었다. 한해시 대체수자원으로 안정적인 농업용수 공급이 가능하며 수막재배 등에 필요한 사계절용수를 공급할 수 있어 농가의 경제적 안정에 도움을 줄 수 있다. 농업용수 재이용은 무엇보다도 안정성이 중요하며 이를 확보하기 위해서 첫째 재이용 대상의 하수처리장으로 산업폐수 처리수 등이 유입되지 않거나, 분리된 처리공정을 갖추고 있어야 하며, 둘째 하수처리장 방류수질은 하천수질등급 IV급수 수준이며, 셋째 재처리 방류수질은 염도 및 기타 작물 위해성 기준을 모두 만족하고 마지막으로 재처리 방류수질은 작물종류, 관개방식 등에 따른 보건위생기준을 만족해야 하며 여기에 덧붙여 농업용수 재이용 수질기준을 언제나 충족시키기 위한 재처리 시스템을 갖추어야 한다(4 Yes Plus 조건).

슬러지탄화공정수 연계처리가 하수처리효율에 미치는 영향

한주은(Joo Eun Han),박수형(Soo-Hyung Park),이원태(Wontae Lee) 유기성자원학회 2019 유기물자원화 Vol.27 No.1

유입하수와 기존 연계처리수(축산폐수, 분뇨, 음폐수 등)에 더하여 슬러지탄화시설에서 발생되는 유출수가 추가로 유입되며 질소성분의 처리에 어려움을 겪고 있는 하수처리시설을 대상으로 연계처리가 처리효율에 미치는 영향을 조사하였다. 하수처리시설에 유입되는 연계처리수의 부하량(kg/d)을 산출한 결과, BOD 및 COD의 경우 음폐수와 축산폐수가 차지하는 비중이 상대적으로 크게 나타났고, T-N과 NH 3 -N은 탄화공정수가 차지하는 비중이 가장 큰 것을 확인할 수 있었다. 탄화공정수가 방류수질에 미치는 영향을 분석하기 위하여 탄화공정수 유입 유무에 따른 공정별 처리효율을 분석결과, 호기조에서 NH 3 -N의 질산화율이 탄화공정수가 유입되지 않는 경우 89%이었으나 탄화공정수가 유입되는 경우 55%로 낮아져 탄화공정수 유입시 질산화효율이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다. 탄화공정수 유입으로 인한 질소 및 암모니아 부하량 증가 및 이로 인한 제거율 악화를 해결하기 위해서는 탄하공정수의 전처리를 통해 질소성분의 부하를 낮추어야 할 것으로 판단된다. We investigated influence of connected influent on the treatability of a wastewater treatment plant (WWTP), recently accepting effluent from a sludge carbonization facility. Based upon the pollutant loading rates (kg/d) of each connected influent, food waste leachate and livestock wastewater contributed to high BOD and COD loadings, while sludge carbonization facility effluent certainly contributed to T-N and NH 3 -N loadings. The nitrification rate in aerobic tank decreased to 55% with the carbonization facility effluent entering to the WWTP, while it was 89% with no carbonization facility effluent entering. The sludge carbonization facility effluent may need to be pretreated to reduce T-N and NH 3 -N loadings before entering to the WWTP for further treatment.

하수처리장 연계처리를 위한 가축분뇨 최적 처리공정 선정에 관한 연구

김충곤,신현곤 유기성자원학회 2012 유기물자원화 Vol.20 No.3

As the result of reviewing the linked treatment of water quality for treating process at public livestock wastewater treatment facilities for fair selection of the proper linked process in case of linking sewage treatment plant for livestock wastewater, in case of wastewater processed by bio-reactor that is only biologically-treated, the load factor showed relatively high as 1.67%(base on design quality), 2.59%(base on operation quality) regarding COD and 3.69%(base on design quality), 7.67%(base on operation quality) regarding CODMn but it is judged that there is nearly no influence on the operation of sewage treatment plan. And, in case of oxidized flotation-treated water & biofiltlation-treated water that are the advanced wastewater treatment, the load factor is approximately 1% and there is concern about the installation of excessive facilities in case of installing the advanced wastewater treatment. So, in case of considering the economic efficiency & stable operation of sewage treatment plant S, it is judged to be desirable to link with wastewater processed by bio-reactor that is biologically-treated. 가축분뇨처리수의 하수처리장 연계 시 적정한 연계처리 공정 선정을 위해 가축분뇨공공처리시설의 처리공정별 연계처리수질을 검토한 결과 생물학적처리만 거친 생물반응조 처리수의 경우 연계부하율이 CODMn의 경우 1.67%(설계수질 기준), 2.59%(운영수질 기준), T-P의 경우 3.69%(설계수질 기준), 7.67%(운영수질 기준)로 다소 높게 나타났으나 하수처리장 운영에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단된다. 또한, 고도처리공정인 산화부상분리 처리수 및 생물여과 처리수의 경우 연계부하율은 1% 내외로 고도처리설비 설치 시 과대 설비설치의 우려가 있다. 따라서 S하수처리장의 경제성 및 안정적인 운영을 고려할 경우 생물학적처리인 생물반응조를 거친 처리수를 연계하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

하수처리수의 하천유지용수 활용을 위한 역순환시스템의 비교

김기형,최계운,안태진,김진홍,심명필 한국수자원학회 2003 한국수자원학회논문집 Vol.36 No.5

본 연구에서는 하천의 유지용수를 확보하기 위하여 하수처리장에서 처리하여 방류하는 하수처리수를 활용하기 위한 방안을 검토하고 이를 하천유지용수로 직접 활용하기 위하여 역순환시스템의 활용을 검토하였다. 역순환시스템은 하천 하류에 위치한 하수처리장으로부터 방류되는 하수처리수를 펌핑하여 하천상류부로 이송함으로써 하천에 부족한 유지유량을 확보하는 방법으로 여러 가지 형태의 이송방안을 조합하여 하천의 특성에 맞는 최적의 시스템을 구성하고 간단한 수처리를 적용함으로