1. 최종목표
하수관거와 하수처리장의 통합모델로서 정상상태와 비정상상태의 수질 모의가 가능하며, 수질모델의 안정성을 위하여 매개변수의 민감도 분석 및 매개변수 추정이 가능하고, 하수관거 및 하수처리장의 자동제어 모의가 가능하여, 하수도 시스템의 설계 및 통합운영에 활용이 가능한 그래픽 기반의 하수도 시스템 시뮬레이터를 개발함.

2. 개발내용 및 결과
▫ 하수관거 내 유기물질 및 질소성분의 변화특성 및 황 화합물 예측 모델
- 가스상의 성분특성을 포함한 오수 관거 내에서의 미생물들에 의한 오염물 성상의 변화를 모의하기 위하여 ASM과 ADM1을 바탕으로 Diederik Rousseau et al.(2005)이 제시한 황 환원 박테리아에 대한 공정을 추가한 모델을 제시함.

▫ 물리화학적 처리공정을 통계적으로 표현 할 수 있는 프로그램개발
- 물리화학적 처리공정을 통계적으로 표현하기 위하여 다중회귀분석(표면반응법 이용) 및 인공신경망을 이용하여 수질 특성 표현.

▫ 활성슬러지모델과 혐기성 소화슬러지모델을 포함한 하수처리장 전체공정의 통합모델 개발
- 각각의 모델에서 CODtotal는 유기물 상태변수들의 합으로 계산된 합성변수이고, TKN은 암모니아를 포함한 유기질소의 값으로 두 모델을 연결함에 있어 호기성 및 혐기성공정 전후의 물질수지 유지를 위한 상태변수 관계식 정립

▫ 하수처리장 및 하수관거 모델의 민감도분석 프로그램개발
- 하수관거 및 하수처리장의 민감도분석을 위해 매개변수의 기본적으로 제시된 값에서 매개변수의 값을 변화시켜가며 기본값에 의한 처리수의 수질특성과 변화시킨 매개변수에 의한 처리수 수질특성을 비교하여 차이가 큰 것을 민감도가 큰 것으로 정의하고, 민감도가 큰 순서대로 정렬 할 수 있도록 프로그램 구축.

▫ 하수처리장 및 하수관거 모델의 매개변수추정 프로그램개발
- 유전자 알고리즘 및 표면반응분석법에 의한 최적매개변수 추정방안제시

▫ 하수관거 및 하수처리장 프로그램 연결
- 하수관거 모델의 결과들을 하수처리장 모델로 전환하기 위해서는 하수관거 상태 변수를 하수처리장의 상태변수들로 변경시켜 하수처리장 모델에 적용을 위한 프로그램 구축.

▫ 하수처리장 자동제어 프로그램 구축
- 제어 하고자 하는 DO의 농도와 반응조의 DO 차이의 농도에 아주 큰 KLa값을 곱하여 줌으로써 항상 DO를 제어하고자하는 DO농도로 유지가 가능하게 프로그램 구축.

▫ 하수도 시스템 통합 프로그램 구축
- 하수관거 및 하수처리장 모델의 매개변수 민감도를 분석하고, 현장자료로 매개변수를 추정할 수 있는 통합 프로그램 구축

⇨ 하수도 통합모델 시뮬레이터 개발
-윈도 기반, 사용자 중심의 하수관거 및 하수처리장 통합모델의 시뮬레이터 개발

3. 기대효과
(1) 기술적 측면
▹ 하수도 통합 시뮬레이터의 개발 기술 확보
▹ 하수도 통합 모델링 적용을 통한 하수도시스템 운영기술의 선진국화
▹ 하수관 및 하수처리장 설계 및 운영의 안정성, 경제성 증대

(2) 환경적 측면
▹ 하수도 시스템 최적화를 통한 수계 오염물질의 배출량 감소

(3) 경제적․산업적 측면
▹ 하수도 통합 시뮬레이터의 수입대체 효과
▹ 하수도 시스템 안정성 증대로 재해방지효과 및 운전비용 감소

4. 적용분야
하수관거와 하수처리장을 동시에 모사할 수 있는 하수도 시스템 모델 시뮬레이터(가칭:프로그램 SewerSewage)개발로 하수관거에서의 수질변화와 하수처리장의 수질변화특성을 동시에 모사하여 하수관거 및 하수처리장의 통합관리 시스템의 구축에 필요한 모델을 제공함으로써 하수처리장의 설계를 위한 엔지니어링 회사나 하수처리장의 운영 최적화를 위하여 사용함으로써 하수도 분야의 선진화에 기여할 것이다

 

 

[원문 파일첨부 참조]