프로젝트 배경

미국에서 가장 건조한 주 중 하나인 유타 주는 5400만 에이커의 토지 중 90% 가 극도로 건조하다.유타주 솔트레이크현 사우스조던시의 지하수가 미광에 오염돼 현지에는 식수원이 없다.도시의 식수는 대부분 유인타 산악 지대 (Uintah Mountain) 와 프로보 강 지역 (Provo River) 의 급수업자에서 구입합니다.유타 주 정부는 DPR 프로그램을 향후 현지에서 구현할 가능성을 테스트하기 위해 DPR 시범 프로젝트를 지원했다.시범 공장은 3~5년 동안 가동되어 향후 DPR 프로그램의 본격적인 구현을 위한 참조 아키텍처를 제공할 것이다.

DPR 시범사업의 수원은 처리된 남곡하수도시스템(South Valley Sewer)의 폐수다.DPR 시범공장은 첨단 공정 조합을 채택하여 고수질 목표를 달성하고 안정적인 다중 은폐 오염 제거법의 폐수 처리 공정을 성공적으로 실시한다.시범공장은 오존화처리(Ozonation), 생체활성여과(BAF, Biologically Active Filter), 초여과(UF, Ultrafiltration), 입자활성탄처리(GAC, Granular Activated Carbon), 자외소독(UV Disinfection) 등 5개 다양한 공정 부분으로 구성됐다.

막생물반응기에서 나오는 입수여과액은 오존화처리를 거친후 심층처리공정부분에 들어간다.오존은 유기 오염물을 분해하는 강한 산화제이다.오존화 공정 이후에는 생물 활성 여과 공정으로 생물에 생장 매체를 제공하고 오염물을 더욱 분해한다.초여과 공정은 미생물을 여과하고, 입상 활성탄 처리 공정은 잔류한 미량 오염물을 흡착한다.DPR 시범사업의 마지막 단계는 물속의 병원체를 효과적으로 제거할 수 있는 자외선 소독 공정이다.

도전

DPR 프로그램의 성공 여부는 DPR에 대한 대중의 수용 정도와 의견에 달려 있습니다.대중은 보편적으로 DPR에 대한 인식이 부족하기 때문에 폐수 재활용 및 정화 처리에 관한 지식을 대중에게 설명하는 데 시간이 걸린다.DPR 시범 프로젝트가 앞으로 성공할 수 있을지는 모니터링 데이터에 기반한 의사결정에 크게 달려 있기 때문에 프로젝트 엔지니어는 공정의 유기 오염물 함량을 실시간으로 연속적으로 모니터링하는 방법에 대한 난제에 직면해 있다.폐수 처리 공정의 목적은 원수와 폐수에서 인체 건강을 해치고 환경을 파괴하는 유기 오염물을 제거하는 것이기 때문에 사용이 편리하고 성능이 믿을 수 있는 수질 모니터링 방법을 익히는 것이 매우 중요하며, 그 중 가장 중요한 것은 초기 공정과 후속 공정에서 물의 유기물 함량을 이해하고 측정할 수 있어야 한다는 것이다.

솔루션

유타주 사우스조던의 DPR 시범공장은 총유기탄소 측정값을 주요 핵심 공정지표(KPI·Key Process Indicator)로 삼고 있어 다양한 수질의 시료 흐름을 유연하게 여러 개 측정할 수 있는 TOC 분석기가 필요하다.시범공장은 모니터링 요구 사항을 충족하기 위해 필름 전도(MC, Membrane Conductometric) 검사와 자외선 과황산염 산화 기술을 사용하는 Sievers M5310 C TOC 분석기를 선택했다.그림 2는 시범 공장의 전체 공정도와 각 공정 부분이다.

DPR 프로세스가 시작될 때 TOC 모니터링을 수행합니다.폐수 공장에서 DPR 시범 공장으로 들어오는 폐수를 면밀히 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 심층 처리 공정을 조정한다.생물 활성 여과 공정 이후 다시 TOC 모니터링을 통해 오염물 제거율을 확보한다.자외선 소독 공정 후에는 TOC 분석을 통해 최종 수질을 확인할 수 있다.

결론

많은 지역이 식수 부족 문제에 직면해 있지만 DPR 프로젝트와 같은 혁신적인 솔루션은 앞으로 현지의 가뭄 방지 능력과 자체 급수를 향상시키는 좋은 선택이다.이런 엄격한 수질감시측정시스템이 있으면 수처리장은 감시측정결과에 근거하여 결책을 내리고 정확하고 믿음직한 감시측정수치로 DPR 등 새로운 음용수원에 대한 대중의 불신을 제거할수 있다.유기물 모니터링을 위한 TOC 분석법은 공정 최적화, 수질 확보, 법규 요건 충족 등에 활용할 수 있는 간편하고 강력한 방법이다.사우스조던시는 Sievers M5310 C 분석기를 선택하여 DPR 프로젝트의 타당성을 성공적으로 보여주고 향후 이러한 프로젝트에 대한 참조 프레임워크를 제공하여 지역 사회에 충분히 안전하고 저렴한 식수를 제공합니다.

참고문헌

[1] : Whotcott, G. & Rasmussen, J. (2019 년 7 월 29 일).사우스 요르단 시티-DPR 시범 프로젝트.애리조나 재사용 심포지엄.Water Reuse Arizona & AZ Water Association, Flagstaff, AZ의 회의에서 실시된 심포지엄.