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신뢰성에 기초한 하수처리장 운전효율 평가
Performance Evaluation of WWTP Based on Reliability Concept

이두진   (한국수자원공사 수자원연구원CC0186824  ); 선상운   (가람엔지니어링CC0145172  );
  • 초록

    본 연구에서는 변동적인 특성을 지닌 자료 분석에 효과적인 확률, 통계기법을 도입하여, 하수처리장의 처리효율을 분석하고 그 결과를 설계에 반영할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위하여 3개 대상하수처리장의 유입수와 처리수 자료(BOD, COD, SS, TN, TP)를 대상으로 통계분석을 실시하였다. 유입수의 표준편차는 $9.7\sim34.9$ mg/L로 평균농도 대비 약 $16.7\sim54.7%$ 의 범위를 보였으며, BOD와 SS가 상대적으로 큰 편차를 보였다. 처리수는 전 항목에 걸쳐 표준편차 $0.28\sim4.48$ mg/L, 평균수질 대비 $13.9\sim125%$ 의 범위를 보였고, SS의 변동이 큰 것으로 나타났다. 각 처리장 처리수의 분포는 일정한 양상을 보이지 않았지만 BOD와 COD의 경우 전반적으로 정규분포 형태를, SS와 TN, TP는 대수정규분포에 근접한 형태를 나타냈으며, 오른쪽으로 치우친 경향을 나타내었다. 위와 같은 기본적인 통계처리 결과를 바탕으로 신뢰도 계수(coefficient of reliability, COR)를 도입하여 처리효율을 평가한 결과, 각 항목의 처리수질은 백분위 50% 수준에서 방류수 수질기준의 절반에 해당하는 농도를 보였으며, 모든 처리장에서 연간 방류수 수질기준 달성확률이 100%로 나타났다. 처리공정의 설계와 운전시 각 공정이 가지는 고유의 변동성을 반영하기 위해서는 성능결과를 객관화 할 수 있는 확률적 접근이 필요하며, 특히 방류수 수질기준에 대한 처리성능을 보다 과학적으로 평가하기 위해서는 신뢰성계수를 도입하여 기준달성의 신뢰성을 분석하는 것이 적절할 것으로 판단되었다.30nm$ 조건)와 347 nm( ${\Delta}\lambda=60nm$ 조건)에서의 형광 세기가 현장에서 톱밥 침출수 오염을 식별하는 가장 이상적인 식별지표로 밝혀졌다. 비록 이 연구가 제한된 대표시료와 오염원 종류에 국한되었지만 여기에 사용된 식별지표 평가 과정 및 구체적인 실험방법은 향후 형광측정을 이용한 실시간 오염원 추적 연구에 중요한 기초자료를 제공할 것으로 기대한다. 공정의 효율면에서도 훨씬 효율적인 것으로 조사되었다..문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.on between instantaneous attack angle of blade section and the resultants real time force components. Through these investigation it is found out that the conventional imagination that the 7cull motion should be effective in generating lift force must be reconsidered because the attack angle of scull blade are too great to free from stall phenomena during the sculling operation.잠119>잠113>잠120의 순이었다.지방산의 조성이 많은 차이를 보였다.{2+}$ 26 및 $Na^+$ 26 mg $L^{-1}$ 이었다. 양액 재배 후 버려지는 폐양액 중의 무기성분 함량은 양액재배에


    Statistical and probabilistic method was used in the analysis of data, which is the most effective one in describing the various natures, and the methodology relating the results with the design was developed. Influents and effluents of three treatment plants were analyzed and the focus was made on BOD, COD, SS, IN, TP The fluctuations of influent such as BOD, COD, SS were extremely large and their standard deviations(st.dev) were more than 10 mg/L. but those of TN, TP were small; the st.dev was 6.6 mg/L for TN, 0.6 mg/L for TP, respectively. But, effluent concentration showed consistent pattern regardless of the influent fluctuations, the st.dev was ranged between 0.28 and 4.48 mg/L. Effluent distributional characteristics were as follows; BOD, COD were distributed normally, but SS, TN, and TP, log-normally; unsymmetric and skewed to the right. The coefficient of reliability(COR) based on the results of statistics of data was introduced to evaluate the process performance an4 to reflect the process performance to the process design. The coefficient of reliability relates the design value(the goal) with the standards and it can be used in operating treatment facilities under a certain reliability level and/or in evaluating the reliability of the treatment facilities on operation. Each treated water quality of effluent showed the half of water quality standards in the level of 50% percentile and all treatment plant was achieved 100% probability of water quality standards. It was concluded that the variability of the process performance should be reflected to the design procedure and the standards through the analysis based on the statistics and the probability.


  • 주제어

    통계적 기법 .   신뢰도 .   신뢰도계수 .   백분위 .   수질기준.  

  • 참고문헌 (8)

    1. Henze, M., Arvin, H., and Henze, M, 'Wastewater Treatment: Biological and Chemical Processes,' 2nd ed, Springer(1997) 
    2. Larsen, R. T., 'An air quality data analysis system for interrelating effects, standard, and needed source reductions,' J. Air Poll. Control Assco., 25, 923-933(1973) 
    3. Grady, C. P. L., Daigger, G. T., and Love, N. G., 'Biological wastewater treatment,' 2nd ed., Marcel Dekker (1999) 
    4. Spiegel, M. R., 'SCHAUM's OUTLINE of Theory and problems of statistics,' McGRAW-HILL(1961) 
    5. Ramakumar, R., 'Engineering reliability : fundamentals and applications,' Prentice Hall(1993) 
    6. Niku, S., Samaniego, F. J., and Schroeder, E.D., 'Performance of activated sludge processes and reliability-based design,' J. of WPCF, 51, 1286-1294(1980) 
    7. Randall, C. W., Randall, C. W., Barnard, J. L., Stensel, H. D., 'Design and retrofit of wasterwater treatment plants for biologcial nutrients removal,' Technomic Pub. Co. (1992) 
    8. Franz, A., Nowak, O., and Kroiss, H., 'Modeling WWTP-Treatement efficentcy and relationship to receiving water quality,' Water Sci. Technol., 33, 47-55(1996) 

 저자의 다른 논문

  • 이두진 (24)

    1. 2004 "합류식 하수관거 지역에서 강우시 하수처리장 적정운영방안에 관한 연구" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality 20 (2): 132~144    
    2. 2005 "하수관거내 오염물질 성상변화 특성" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (9): 911~916    
    3. 2005 "오염부하 물질수지 분석을 통한 합류식 하수관거 적정 차집용량 결정(I) -오염부하 물질수지 분석-" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (5): 547~556    
    4. 2005 "오염부하 물질수지 분석을 통한 합류식 하수관거 적정 차집용량 결정(II) - 차집용량과 월류오염부하 삭감목표 설정 -" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (5): 557~564    
    5. 2005 "전기분해 방식에 의한 혼합산화제 소독 특성 평가" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (5): 625~631    
    6. 2006 "관로 내 적정소독능 확보를 위한 재염소 기법의 적용" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 20 (5): 701~707    
    7. 2006 "입경분포 분석을 활용한 합류식 하수관거 월류수(CSO) 오염물질 침강성 예측" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 20 (2): 295~302    
    8. 2006 "하수관거 정비사업의 새로운 시도와 과제" 한국상하수도협회지 = Journal of Korea water and wastewater works association 15 (): 130~139    
    9. 2007 "가정용수의 용도별 사용량 모니터링을 통한 물 수요 특성 분석" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 29 (8): 864~869    
    10. 2008 "소석회와 CO2를 이용한 상수관로의 부식제어(I) - 소석회 주입공정의 최적 운전인자 도출" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 22 (3): 373~378    

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