원수취수, 펌핑, 운반 및 유량 측정, 잔류물 관리

 정수장에서는 원수 취수, 펌핑, 운반과 유량 측정을 해야 한다. 비록 이러한 시스템들이 어느 물질의 처리에 이용되지는 않을 수 있지만, 이것들은 총괄적인 처리공정의 한 부분으로서 필요하다. 

 

1. 원수 취수

 원수 취수 시설들은 하천, 호수, 저수지로부터 사전에 정한 수위 범위에서 물을 취수하기 위해 세워진 것이다. 구조로는 수중 취수관과 같이 단순한 형태로부터 취수문, 스크린, 조절 밸브, 펌프, 화학약품 투입기 등을 갖는 상당히 복잡한 취수탑과 같은 구조가 있을 수 있다. 취수 시설은 수중형, 수면형, 또는 탑과 같은 것이어야 한다. 수중 및 수면 취수시설은 소규모 상수공급을 계획할 경우에 사용된다. 대용량으로 계획할 시는 댐의 한 부분이나 다른 곳에 위치한 별도의 구조물로서 탑 형태의 취수시설을 이용한다. 

 

2. 원수 양수

 원수 양수시설은 일반적으로 취수장에 위치한다. 목적은 수원으로부터 도수관 높이까지 물을 양수함으로서 물이 중력에 의해 유하할 수 있도록 하는 것이다. 원수의 양정수두는 정수두, 압력관에서의 마찰손실 및 미소손실(국부손실)들의 합이다. 원심력 펌프들이 물을 양수하기 위해 가장 흔히 사용된다. 이들 펌프들은 수중용 또는 건정(dry-well)용 원심력 펌프들이다. 

 

3. 원수 이송

 원수 운반 및 수송 시스템은 취수장에서 정수장까지 많은 양의 물을 수송하기 위해 설계된다. 일반적으로 정수장은 도시 근처에 위치한다. 그러므로 취수원으로부터 물을 운반하기 위해 긴 원수 관로(도수관)가 필요하다. 지형, 가용 수두, 건설 재료 및 방법, 경제성, 수질이 물을 수숑하기에 적합한 관거와 경로의 선택에 있어 일차적인 고려사항들이다. 연결 관거는 운하, 수로, 경사수송관, 경사터널, 또는 압력관 또는 이들이 조합된 것이다.

 

4. 유량 측정

 원수나 정수의 유량측정은 정수장 운영, 공장 제어, 수도요금 고지, 기록에 있어 필수적이다. 유량 측정 장치는 도수관, 송수펌프 다음의 배수관 또는 정수장 내의 어느 다른 곳에 설치한다. 하나 이상의 유량측정 장치가 여러 처리공정에서 종종 필요하다. 일반적으로 유량은 압력관이나 개수로에서 측정할 수 있다. 기계식 유량계 또는 벤튜리미터(venturi meter), 유량용 노즐 또는 오리피스(orifice)와 같은 수두차 유량계로 압력관의 유량을 측정한다. 개수로의 유량은 위어(weir) 또는 파셜플룸(parshall flume)과 같은 벤튜리 형태의 수로로 측정한다.

 

5. 잔류물 관리

 정수처리 잔류물들은 많은 양의 물이 이동을 하면서 여러 처리공정들로부터 제거된 물질들이다. 이러한 잔류물들은 탁도, 색도 원인물질, 유기성 및 무기성 고형물질들, 조류, 박테리아, 바이러스 및 침체된 화학물질들이다. 이것들은 화학적 응집 부산물들, 철 및 망간 침전물, 역세척수, 연수화 물질, 재생한 염분 및 미세여과망의 세척수들이다. 유량은 처리된 원수 용량의 3~10%이며, 고형물 농도는 처리공정 및 원수 수질에 따라 다르나 0.1~4% 범위이다. 이러한 잔류물들은 상수원이 될 수 있는 하천이나 호수로 방류할 수 없다. 최근에 이러한 폐기물들은 미국의 1972년의 Federal Water Pollution Control Act Amentment(연방 수질오염방지법의 개정법)과 1977년의 Clean Water Act(청정수법)과 관련하여, 산업폐기물 및 지표수에 준하는 처리를 하여야 한다. 지표수로 방류할 경우 National Pollutant Discharge Elimination System(NPDES, 국가 오염물 배출 저감시스템)의 허락을 받아야만 한다.

 

 1) 단위조작 및 공정

 일반적으로 잔류물의 관리공정들은 침전, 농축, 개량, 탈수, 건조, 재생 및 처분들이 있다. 종종 정수장의 잔류물들은 하수관에 방류할 수 있도록 허용된다. 이러한 공정들에 대해 어느 공정을 선택해야하는 것은 부지에서의 가용 면적, 슬러지의 형태 및 양, 지역의 기후조건, 화학약품의 가격, 이용 가능한 최종처분 형태와 같은 인자들에 크게 좌우된다.

 

 2) 잔류물 관리를 위한 공정 계열

 슬러지 농축, 개량, 탈수, 처분 또는 회수에 대한 공정계열의 선택은 처리장 규모, 건설비, 장비, 가용 토지, 처리장 위치와 화학약품, 동력, 인력과 같은 운전인자들과 신뢰성에 근거를 두고 있다. 가장 적합한 처리공정계열에 대한 최정적인 선택은 개별공정에 대한 장점과 단점, 전반적인 공정계열의 비용-편익에 근거를 두어야 한다. 적절한 공정계열을 최종적으로 선택하는 데는 많은 요인들을 고려하여야 한다. 이러한 요인들은 (1)소유부지, (2)불리한 기후 조건에서의 운전, (3)유량변화에 대한 조절 가능성, (4)공정의 신뢰성, (5)운전 및 유지의 용이성, (6)사전 조건 및 (7)상징수와 슬러지의 질 등이다.