성능검사보고서 > 비점오염저감시설 아라체육조경

 
성능검사 보고서
개요
수질 및 수생태계 보전에 관한 법률" 제2조제13호에서 정의된 비점오염저감시설은 "수질 및 수생태계 보전에 관한 법률" 시행규칙 별표6에 제시된 시설을 의미하며 이 시설에 대한 성능검사는 2016년에 개정된 "비점오염저감시설의 설치 및 관리․ 운영 매뉴얼" 에 명시되어 있다.

아라체육조경㈜ 의 장치형 시험시설은 별표6에 제시된 시설 중 여과형 시설로써, 성능평가는 SS처리효율, 입도분석, 손실수두 발생에 따른 역세척 실시, 역세척 후 손실수두 회복 및 여재 의 처리효울 개선효과 등 에 대한 성능검사를 통해 인증받은 시설 이다.
구분 의뢰기관 시험기관
기관명 아라체육조경㈜ (재) 전라남도환경산업진흥원
주소 경상북도 김천시 감문면 감문로 1029-46 전라남도 강진군 성전면 강진산단로 1길 1
대표자 조명자 박응렬
비점오염저감장치-성능검사 제품
여재의 물리적 특성 (다공성 PE 부상여재)


[다공성 PE부상여재(BOLTON) ]
구분 시험항목 단위 결과치 시험법
다공성 PE 부상 여재 재질 - 주 재질이 PE
(Polyethylene)
KS M 0024 : 2017 (준용, ATR) /
KS M ISO 11357-1 : 2009 (준용)
평균 지름 mm 6 KS B ISO 13385-1 : 2014
(n=10)
평균 길이 mm 8 KS B ISO 13385-1 : 2014
(n=10)
인장하중 N 78 KS B 5541 : 1985
인장강도 MPa 9.70 KS M ISO 527-2 : 2012
신장률 % 5 KS B 5541 : 1985
비중 - 0.77 ASTM D792-13
겉보기 밀도 kg/m3 26.1 KS M ISO 7214 : 2012
여재의 물리적 특성 (다공성 PE 부상여재)


[시험에 사용된 1차 시험수에 대한 입도분포곡선 ]


[시험에 사용된 2차 시험수에 대한 입도분포곡선]


[시험에 사용된 3차 시험수에 대한 입도분포곡선]
총 3차례에 걸친 유입수 입도분석 결과 3차례 모두에서63um 이하에 해당하는 누적분포가 70~80%에 해당하여 매뉴얼에서 제시한 입경 구성비에 적합하다고 보여진다.
  1. 실내실험에 적용하는 유입수 내 입자 입경 구성비 (출처-비점오염저감시설의 설치 및 관리 운영 매뉴얼)
    구분 유사의 입경
    < 63 63~200
    구성비(%) 70~80 20~30 100
  2. 시험에 사용한 유입수의 주유 보피비에 따른 입경 크기
    구분 주요 부피비의 입경 크기
    D(10) D(50) D(90)
    1차 24 42 75
    2차 27 46 94
    3차 25 43 92
유입수 및 처리수의 SS농도와 처리효율 (다공성 PE 부상여재 BOLTON)
구분 시간(분) 유입수 농도 (mg/L) 유출수 농도 (mg/L) 처리효율 (%) 선속도 (m/h) 구분
0 - - - 18.9 Cycle 1
30 252.8 42.9 83.0% 19.2
60 274.6 44.6 83.8% 18.8
90 260.8 48.6 81.4% 18.8
120 255.3 43.2 83.1% 18.9
150 269.7 46.0 82.9% 19.0
180 267.9 46.1 82.8% 18.9
210 335.5 70.0 79.1% 20.4 Cycle 2
240 172.6 35.8 79.3% 20.4
270 333.4 41.4 87.6% 20.3
300 199.9 37.0 81.5% 20.2
330 251.2 43.8 82.6% 20.1
360 289.9 51.8 82.1% 19.1
390 312.2 58.3 81.3% 20.3 Cycle 3
420 284.6 45.3 84.1% 20.4
450 336.7 45.5 86.5% 20.3
480 339.7 59.9 82.4% 20.2
510 296.0 39.1 86.8% 20.2
540 310.3 49.4 84.1% 20.0
여과형 시험시설 운전기간 동안 총 18회 시료를 채취하여 분석하였으며, 처리효율 평가를 위해 시설로 유입된 인공 강우유출수의 평균 농도(n=18)는 280.2(±45.9)mg/L 수준이었고, 유출수의 평균 농도는 47.2(±8.5)mg/L로 나타났다.

유입수의 최대 및 최소 농도는 339.7mg/L, 172.6mg/L 였으며, 유출수의 최대 및 최소 농도는 70.0mg/L, 35.8mg/L로 나타났다. 처리효율은 평균 83.0%였으며 79.1~87.6%의 범위를 보였다.

본 시험에서 적용된 평균 선속도는 19.8m/h 였으며, 각 cycle 별 평균 선속도는 18.93m/h, 20.08m/h, 20.23m/h 로 나타났다.

이 장치의 경우 여재부 앞단에 전처리조가 존재하고 있으며 실제 현장에 설치 운영 시 유역 유출특성에 따라 처리조의 처리효율은 변화할 수 있다고 보여진다.

또한 현장 설치 시, 200㎛ 이상의 큰 입경을 갖는 물질이 장치로 들어올 경우 시설의 처리효율은 본 실험과 다소 차이가 있을 수 있다고 판단된다.
손실수두 실험
무부하 손실수두 실험
여재부 여재 충진 후의 무부하 상태에서 상향류에 의한 압밀에 의해 발생하는 손실수두 값을 확인하기 위해 선속도(평균 19.80m/h)에 대하여 청수(淸水)를 이용하여 실험하였다. 여기서 청수는 청소된 교반조에 저류지로부터 이송된 원수를 의미한다.
여재부 여재 충진 후 무부하 상태에서의 시험은 여재부를 통과하는 유량이 발생하는 시점부터 총 30분간 3회에 걸쳐 수행하였으며, 최종적으로 여재부의 압밀에 의한 전처리조에서의 손실수두는 3mm로 나타났다.
손실수두 실험
고형물부하에 따른 손실수두 실험 결과 - 누적고형물 부하량
Q : 유입유량(m3/min), C: 유입농도(mg/L)
T: 지속시간(min), A: 여재면적(m2)
  • 고형물 부하별 손실수두 시험을 위해 평균 선속도 19.8m/h를 기준으로 약 9시간(540분, 3 cycle) 동안 운영하였으며, 총 부하량은 49.80kg/m2, 각 cycle 당 약 16.5kg 이상의 부하량이 발생할 때 까지 시험원수를 주입하여 실험하였음.
  • 폴리에틸렌(PE) 소재의 입자상 다공성 부상여재(BOLTON)의 운영과정에서 각 Cycle 별로 평균 280.2mg/L 의 SS 유입 농도에서 3시간 동안 운영하였으며, 매뉴얼에서 제시하는 기준인 10cm 이하의 손실수두(평균 12.7mm)가 발생함을 확인하였음.
  • 3cycle에서 평균 80% 이상의 양호한 SS 처리효율을 보였으며, 역세척 후 손실수두가 초기 수준으로 회복되었음.
역세척 운전조건 및 손실수두 환원정도 실험
역세척 손실수두 환원정도
- 역세척 방법 : 공기세척 + 수세척(회전축 교반)
Step 1
전처리조 정체수의 100% 강제 배수[A펌프(배수펌프) 작동]
Step 2
여과조 정체수의 0.5㎥(22.0%) 강제 배수시[B펌프(정체수펌프)작동] 회전축을 작동하면서 배출한다
Step 3
최대 30m3/h의 공기량으로 공기 역세척 5분간 진행 (공기세척시 회전축을 5분간 동시 진행)
Step 4
처리수조 내 처리수를 이용한 1차 수세척(최대 유량 24m3/h) 및 여재교반(900RPM 회전축 작동) 동시 수행 후 강제 배수
[B펌프(정체수 펌프) 작동] --- 배수시 브로와 작동
※ 처리수조 내 처리수의 0.4㎥(33.3%)의 수량이 소진될 때(처리수조 내 회전축이 공기 중으로 노출되는 수위)까지 수행
Step 5
여과조 1.4㎥(62.5%)배수(B펌프(정체수펌프)작동 : 강제배수) --- 배수시 브로와 작동
Step 6
처리수조 내 처리수를 이용한 2차 수세척(최대 유량 24m3/h) 수행 후 완전 강제배수 --- 배수시 브로와 작동
※ 처리수조 내 처리수가 0.72㎥(60%)의 수량이 소진될 때까지 수행
Step 7
처리수조 내 처리수가 모두 소진될 때까지 하부세척과 배수 동시 수행
역세척 운전조건 및 손실수두 환원정도 실험
역세척 수행에 따른 SS 처리효율 개선효과 – 운영시간별 유입수 / 유출수 내 SS농도 및 역세척 시점
역세척 수행에 따른 SS 처리효율 개선효과 – 운영시간별 처리효율 및 역세척 시점
역세척 운전조건 및 손실수두 환원정도 실험
역세척 공기 및 역세수 공급량 및 시간
  • 공기 역세척을 위한한 공기 공급 조건 : 공기 공급 밸브 내경 Φ50mm
  • 수세척을 위한 역세척수 공급 조건 : 역세척수 공급 밸브 내경 Φ50mm
  • 공기 세척량 및 시간 : 30m3/m2․h(최대), 5분(공기)
  • 수세척량 및 시간 : 24m3/m2․h(최대), 3분(역세척수)
역세척 주기
  • 누적고형물 부하량이 약 16.6kg/m2 (여과지속시간 3시간)에 도달하는 시점
성능시험 결과 요약
  • 청수를 이용한 무부하 시험을 통해 유출부에서의 손실수두 3mm 확인
  • 장치형 시설 성능시험을 위해 제조한 유입수는 3cycle 시험 시 모두 매뉴얼에서 제시한 입경 구성비에 적합
  • 유입수 평균 농도 280.2(±45.9)mg/L, 유출수 평균 농도 47.2(±8.5)mg/L (n=18), 평균 처리효율 83.0%
    (실제 현장에 설치 운영 시 유역 유출특성에 따라 처리효율 변화 가능하며, 200㎛ 이상의 큰 입경을 갖는 물질 유입 시 본 실험과 처리효율 차이가 있을 수 있음)
  • 각 Cycle별 3시간 동안의 운전 결과, 매뉴얼에서 제시하는 기준인 100mm 이하의 손실수두(평균 12.7mm)가 발생함을 확인하였으며, 역세척 후 손실수두가 초기 수준으로 회복
여재 시험 비교표(흑색 스펀지PU / 제올라이트)
여재 시험 비교표(다공성PE 부상여재 / 백색 압축 섬유상 부상 여재 )
여재시험
1. 다공성PE부상여재 시험 –Cycle3
시간/구분 유입수 농도(mg/L) 유출수 농도(mg/L) 처리효율(%) 선속도(m/h)
- - - - 20.2
390 312.2 58.3 81.3% 20.3
420 284.6 45.3 84.1% 20.4
450 336.7 45.5 86.5% 20.3
480 339.7 59.9 82.4% 20.2
510 296.0 39.1 86.8% 20.2
540 310.3 49.4 84.1% 20.0
PE부상여재(BOLTON) 시험 결과
  • 무부하 청수 시험일: 2020년 2월 10일
  • 시험일 : 2020년 2월 11일

  • 평균 처리효율: 84.2%
  • 평균 선속도: 20.2 m/h
  • 누적 유입고형물 부하량: 14.97kg
2. 백색 압축 섬유상 부상 여재 시험 –Cycle3
시간/구분 유입수 농도(mg/L) 유출수 농도(mg/L) 처리효율(%) 선속도(m/h)
- - - - 17.8
390 326.7 38.8 88.1% 17.8
420 174.3 30.3 82.6% 17.5
450 229.0 54.8 76.1% 18.0
480 222.3 37.3 83.2% 17.9
510 215.5 56.8 73.6% 17.6
540 299.2 45.4 84.8% 18.0
백색 압축 섬유상 부상 여재 시험 결과
  • 무부하 청수 시험일: 2019년 1월 25일
  • 시험일 : 2019년 1월 29일

  • 평균 처리효율: 81.4%
  • 평균 선속도: 17.8 m/h
  • 누적 유입고형물 부하량: 13.93kg
3. 흑색 스펀지 여재 시험 – Cycle1
시간/구분 유입수 농도(mg/L) 유출수 농도(mg/L) 처리효율(%) 선속도(m/h)
- - - - 17.9
30 303.2 93.7 69.1% 17.7
60 264.9 73.7 72.2% 17.5
90 341.8 96.2 71.9% 18.0
120 325.3 92.6 71.5% 17.8
150 263.7 82.2 68.8% 17.9
180 303.2 93.7 69.1% 17.7
흑색 스펀지 여재 시험 결과
  • 무부하 청수 시험일: 2019년 1월 31일
  • 시험일 : 2019년 2월 1일 오전

  • 평균 처리효율: 70.4%
  • 평균 선속도: 17.9 m/h
  • 누적 유입고형물 부하량: 16.02kg
4. 입자상 여재 시험 – Cycle1
시간/구분 유입수 농도(mg/L) 유출수 농도(mg/L) 처리효율(%) 선속도(m/h)
- - - - 17.6
30 213.0 56.6 73.4% 17.6
60 200.8 53.1 73.6% 17.4
90 242.8 49.4 79.7% 17.8
120 188.7 45.4 75.9% 17.9
150 223.8 47.7 78.7% 17.6
180 225.0 53.0 76.4% 17.4
입자상 여재 시험 결과
  • 무부하 청수 시험일: 2019년 2월 2일
  • 시험일 : 2019년 2월 7일 오전

  • 평균 처리효율: 76.3%
  • 평균 선속도: 17.6 m/h
  • 누적 유입고형물 부하량: 11.40kg
여재 시험 비교표(부상스크린 여과 전, 후/ PU필터 장창 미장착 )