[출처= 워터저널(www.waterjournal.co.kr) 2007년 10월호 특집 기사]

 

 

 

 

약품·슬러지 투입설비 벡터인버터모터 개량·회전식 슬러지 농축기 설치로
슬러지 처리량 140% 증갇함수율 2% 저감
수리적 교반 이용 PCA 투입으로 수질향상…심야전력 사용 연간 4억여원 예산절감

 

 

▲ 가길현 과장(서울시 영등포아리수정수센터 운영과)

서울지역 6개 정수장 가운데 가장 하류에 위치한 영등포아리수정수센터(영등포정수장)는 시설용량 60만㎥/일로 하루 평균 43만5천㎥의 수돗물을 정수해 서울 강서·양천·구로·금천구 150만여 시민에게 공급하고 있다.

지난 1971년 4월 하루 6만㎥의 수돗물 생산으로 시작된 영등포정수장은 1975년 2공장(6만㎥/일) 1992년 3공장(30만㎥/일) 준공과 1997년 풍납취수장(70만㎥/일)을 인수하면서 오늘에 이르고 있다.

또한 지난 3월에는 2010년 완공을 목표로 1·2공장의 기존처리공정에 숯으로 한 번 더 거르는 고도정수처리시설과 막여과 시설을 도입해 친환경, 최첨단 시설로 탈바꿈하고 있으며, △수리적 교반을 이용한 PAC 투입 △심야전력 이용 △벡터인버터모터를 이용한 슬러지 및 약품 정량주입 △탈수슬러지 함수율 저감 등을 통해 운영 원가를 절감하고 있다.

 

 

■ 수리적 교반 이용한 PAC 투입 영등포정수장은 약품 투입에 따른 기계적 교반의 효율향상 한계를 극복하고자 약품투입 방식을 수로주입식(1992∼1996년), 노줄형 중앙분사식(1997년), 1-Point 벽체투입식(1998∼2006년) 등으로 여러 차례 개선했으나, 혼화력이 낮아 Jar-Test보다 많은 약품이 투입되고 응집, 침전, 여과 공정의 수질관리에 어려움 및 장마철 고탁도 원수 유입 시 혼화력 저하로 인한 수질사고 위험이 상존하였다.

이에 따라 기계적 교반보다 혼화력이 좋은 지점을 실시도면에서 검토한 후 구조물의 특성상 와류가 발생되는 혼화조 유입수로 지점에 응집제를 투입, 흐름전위 측정을 통해 최적 위치를 확인했으며 투입방식도 1-Point에서 4-Point 관로분산방식으로 변경하였다.

또한 약품 투입량을 기존 15㎎/L에서 단계적으로 하향시켜 최적치인 11㎎/L로 조정했으며, 흐름전위측정기로 최종 혼화력을 분석한 결과 개선한 투입방식이 기존 방식보다 대폭 향상된 것을 확인할 수 있었다.

아울러 추가적으로 약품교반기 가동 시 유입원수에 내포된 공기가 미세공기로 분해되면 부유물질과 결합해 입자가 부상하는 것을 발견, 교반기의 가동을 중지한 결과 침전지 탁도가 추가로 0.1NTU 정도 낮아졌다.

혼화지 개선 후 침전지 탁도는 0.63NTU에서 0.31NTU로 침전효율이 크게 향상됐고, 침전지 입자수 경우는 3천180개/mL에서 1천617개/mL로 감소되었다. TOC(Total Organic Carbon; 유기물속 탄소량)의 경우도 혼화지 개선 후 침전지에서 1.76㎎/L→1.48㎎/L로 감소됐으며 정수에서도 1.48㎎/L→1.18㎎/L로 감소되었다.

지난 4월24일부터는 약품 투입량을 4㎎/L로 낮추고 교반기를 가동하지 않고도 혼화 효율과 응집력의 향상으로 침전지 효율향상, 여과지속시간 연장, 정수수질 개선 등의 효과를 얻었다.

특히 노즐 자체가 없어 약품투입 배관의 유지관리상 문제점이 발생하지 않는 장점과 복수의 투입라인으로 비상시 시설물 유리관리에도 효과적인 것으로 평가되었다. 이를 통해 약품비 및 전기료에서 연간 1억4천149만 원의 예산절감 효과를 거두었다.

 

 

■ 심야전력을 이용한 예산절감 전력요금이 상대적으로 저렴한 심야 시간대(23∼9시) 전력을 최대한 이용할 수 있도록 지난 5월 3일부터 배수지의 수위를 심야시간 시작 직전(23시)에 최저수위 2.5m까지 낮추고, 심야시간 종료 직전(9시)에 최고수위 5.3m까지 높여 운영함으로써 기존대비 8만4천㎥을 심야전력으로 송수해 연간 3억8천400만 원을 절감하게 되었다. 또한 여과지 역세척도 가능한 심야시간에 실시해 약 1천만 원의 예산을 절감할 수 있었다.
심야전력을 이용한 정수장 운영을 위해서는 수질과 배수지 운영에 악영향이 없는 범위에서의 배수지 용량을 최대로 활용할 수 있도록 최대, 최소 수위를 설정하고, 시행 전에는 배수지 청소가 필요하다.

한편, 영등포정수장에서는 공동주택 및 대형건축물의 저수조를 이용한 심야생산 확대를 검토중이며 위치별로 심야시간대 생산, 정수가 도달되는 시간을 설정, 이 시간대에 저수할 경우 수도요금을 감면하는 방안 및 저수조 사수를 없앨 수 있도록 저수조 하부에 급수하는 방안을 연구 중에 있다.

 

또한 영등포정수장에 설치되어 있는 PAC제어용 모터는 인버터모터로 전압, 온도, 회전체 베어링 및 부싱의 마모에서 발생되는 토크의 변화에 따라 약품주입의 정량성이 떨어져 지시치와 실제투입량에 많은 오차가 발생하고 있으며, 특히 제1정수장

약품투입기는 원수유입량이 적을 때와 PAC 주입률이 낮을 때 주파수가 10㎐ 이하가 되어 자동제어가 불가능하여 PAC를 수동 투입해 왔다.

이에 영등포정수장은 탈수기 자동화가 설치된 사업소를 방문해 운영현황 및 문제점을 조사하고 1차 해결방안 논의를 거쳐 전압, 슬러지 농도, 저류조 수위 등의 변화로 슬러지 및 약품이 정상 투입되지 않는 문제점을 파악하였다. 또한 전문가를 초빙해 문제점 해결을 논의한 2차 논의에서는 슬러지 및 약품 투입 조정모터를

벡터인버터모터로 설물성변화에 대응해 회전속도를 자동으로 보정할 수 있다는 결론을 도출하였다.

이에 따라 기존에 설치되어 있는 모터와 인버터를 온도변화에 따른 모터 특성보상 및 feed back 제어기능을 갖추고 있어 외부요인에 의한 물성변화에 대응해 정량투입이 가능한 벡터인버터와 벡터모터로 교체하였다.

교체 이후 PAC의 정량주입으로 약품비 절감 및 수질사고를 방지할 수 있었으며, 슬러지 및 약품 적정투입으로 슬러지 케이크 함수율이 69%에서 67%로 2% 감소해 슬러지 케이크 처리비를 연간 2천300만 원씩 절감하게 됐으 며, 특히 근무여건의 개선에 따라 근무인력을 감축(3명)해 연간 1억5천만 원을 절감하였다.

 

 

■ 탈수슬러지의 함수율 감소 영등포정수장은 수분흡착형 고압 벨트프레스 형식(390㎏·DS/hr)의 탈수기 4대를 보유하고 있으나 배출수 처리시설의 슬러지 처리량 증대 및 함수율 저감을 위해 지난해 1월부터 지난 3월말까지 탈수기 전단에 회전식 슬러지 농축기를 설치해 시범 운영하였다.

시범 운영기간 중 슬러지 처리량 증가효과를 시험하기 위해 슬러지 주입량을 1.1∼1.5배씩 추가 투입한 결과, 시간당 24㎥까지 투입되어 동절기 평균 투입량(17㎥/hr)보다 41% 정도 추가 투입할 수 있었다. 또한 함수율도 TS 농축이 1.4배 증가했고, 케이크함수율은 By-Pass보다 2.1% 감소한 효과를 얻었다.

이에 따라 회전식 슬러지 농축기 설치 전 탈수기 시설용량 부족으로 예비탈수기 없이 전체를 가동했으나, 회전식 슬러지 농축기 설치 후 처리물량이 140% 증가해 예비 탈수기 확보로 연간 4천만 원의 예산을 절감할 수 있었다.

또한 약 2.1% 정도의 함수율 감소로 케이크 발생량이 연간 900톤씩 감소가 예상되어 2천100만 원의 예산절감 효과가 발생하였다.

향후 영등포정수장은 지속적으로 회전식 슬러지 농축기 운전 조건을 분석 검토하고, 최적상태의 회전식 슬러지 농축기 유지로 탈수작업의효율을 높일 계획이다.