정수지는 정수처리 운전관리상 발생하는 여과수량과 송수량 사이의 불균형을 조절 완화하는 것과 동시에 정전 등의 사고, 고장에 대응하고 수원의 수질 이상시에 수질변동에 대응하며 시설의 점검, 안전작업시 운전중단에 대비하여 정수를 저류하는 곳으로 정수시설로는 최종단계의 시설이다.
정수지는 생산수량과 송수량 사이의 불균형을 조절하는 역할 외에도 병원성 미생물을 소독하여 위생상 안전한 수돗물을 생산하기 위한 소독지의 역할도 겸비하여야 한다. 그러므로 정수지는 상기의 목적을 달성하기 위하여 충분한 용량과 수리적 기능을 갖추도록 설계되어야 한다.
■설계기준
정수지의 설계인자로는 충분한 용량의 확보를 위한 정수지의 규격, 대상 미생물을 목표만큼 제거할 수 있는 CT값을 만족시킬 수 있는 체류시간(T10), 내부 정체구간의 제거 및 관형 흐름을 달성하기 위한 수리적 특성인자들이 있다. 지금까지 정수지는 주로 정수장에서 사고가 발생하는 경우를 대비하기 위한 저류조의 개념으로 설계되었다. 그러나 추후로는 미생물을 소독하는 소독조로써의 기능이 더욱 강조되고 있다. 그러므로 추후 정수지는 저수용량 뿐 아니라 CT값을 만족시킬 수 있는 체류시간(T10)과 관형 흐름을 보장할 수 있는 구조로 설계되어야 한다.
체류시간
체류시간이란 일반적으로 수조에서 처리수가 체류하는 시간을 의미하며 용량을 표현하는 한가지 방법으로 활용되고 있다. 대부분의 경우에는 평균 체류시간이 용량을 시간 당 유량으로 나눈 값으로 표시되고 있다. 그러나 실제로는 정수지의 구조에 따라 체류시간의 분포가 달라진다. 정확한 체류시간의 분포는 추적자 실험을 통하여 측정될 수 있다.
현재의 상수도 시설기준에 정수지의 유효용량은 계획정수량의 1시간분 이상으로 하여야하는 것으로 되어있으며 이에 따라 대부분의 정수지 유효용량도 계획정수량의 1시간분으로 설계되어 있다. 그러나 정수지는 여과수량과 송수량의 변동을 조절, 완화하고 정전이나 여과수량, 송수량의 급변, 보전 작업시간의 확보를 위한 용량이 필요하므로 후단의 용수사용량 추세를 조사하여 가능한 한 2∼3시간분 이상의 충분한 용량이 확보되는 것이 바람직하다.
또한 소독제 주입이 정수지의 직전에서 행해지므로 정수지는 염소와의 접촉시간을 확보하는 역할을 가지고 있다. 그러므로 정수지 설계시는 소독제 종류 및 투입위치, 도류벽 설치 등을 바탕으로 필요소독능(CT값)이 적절하게 유지시킬 수 있도록 체류시간(T10)이 설계되어야 한다.
일반적으로 언급되는 체류시간은 평균 체류시간으로 소독기준을 언급할 때 사용되는 CT값에서의 체류시간(T10)과는 성격이 다르다. 소독능을 계산하기 위한 체류시간(T10)은 정수지의 저수위에서 수리적 구조를 감안하여 소독제의 10%(중량비)가 유출되는 체류시간을 의미하는 것으로 평균 체류시간보다 매우 짧다. 소독능을 계산할 때 CT값의 체류시간(T10)을 계산하는 방법은 T10 값의 산정에 설명되어 있다.
정수지 기본사양
정수지는 구조적, 위생적으로 안전하고 충분한 내구성과 내진성, 수밀성을 가져야 한다. 이를 위하여 다음의 사항들이 준수되어야 한다.
철근 콘크리트조의 경우 수밀성을 유지하기 위해서 양질의 콘크리트가 사용되어야 하고 (물-결합재 비 0.55 이하 및 설계기준강도 fck=300kgf/cm2 이상) 특히 이음부는 누수의 원인이 되기 쉬우므로 지수판의 위치, 방향에 관한 사항은 설계에 명시되어야 한다.
정수지에서 정체부분의 발생을 방지하고, 가능한 한 관형 흐름의 상태를 유지할 수 있도록 정수지 내에 도류벽이 설치되어야 한다. 도류벽으로 인한 수로의 폭과 길이의 비는 1:20 이상이 유지되도록 하는 것이 효과적이다.
한냉시나 혹서시에 수온 유지가 필요할 지역이라면 30∼60cm 정도의 흙덮개를 두는 등 적당한 대책이 강구되어야 한다. 지하수위가 높은 장소에 축조할 때는 운전 저수위에서 부력에 의하여 부상되는 것이 방지될 수 있도록 설계되어야 한다. 또한 방수를 철저히 하여 물의 누출이나 유입이 발생되지 않도록 하여야 한다.
원칙적으로 2지 이상으로 하고 1지의 경우는 격벽으로 2등분되어야 한다.
정수지의 내부는 (천정 포함) 염소가스에 의해 콘크리트 면이 침식될 염려가 있으므로 누수방지의 기능 외에 방식을 겸할 수 있는 액상 에폭시수지 도료 등 적절한 도료가 선정되어 도포되어야 한다.
정수지의 수위
유효수심은 3∼6m를 표준으로 하며, 정수장 용지에 고저차가 있어 수리적으로 가능하면 정수지는 이것보다 깊게 축조될 수 있다.
최고수위는 시설 전체에 대한 수리조건에 의해 결정되어야 한다. 정수지의 고수위는 완전하게 여과지의 수위조절이 가능하도록 여과지(급속여과지의 유출거)와의 사이에 충분한 낙차를 두어야 한다.
정수지의 유출관 하부 저수위 밑에 배출관이 설치되어야 한다.
정수지의 여유고 및 지저경사
고수위로부터 정수지 상부 슬래브까지는 30cm 이상의 여유고가 있어야 하며, 월류설비가 설치되어 수위상승이 방지되어야 한다.
지저는 저수위보다 15cm 이상 낮게 설계되어야 하며, 지저에는 청소 후 잔류수를 원활하게 배출할 수 있도록 장축방향으로 1/500, 단축방향으로 1/200∼1/250 범위의 경사가 유지되어야 한다.
유입관, 유출관 및 측관
지내에 유수의 정체부가 생기지 않도록 지의 형상과 구조를 고려하여 유입, 유출관 및 측관의 위치와 수를 결정하여야 한다.
유출관의 유출구 중심고는 저수위로부터 관경의 2배 이상 낮게 설치되어야 한다. 유출관의 개구부에는 피트(pit)를 설치하여 저수위와의 사이에 충분한 수심이 유지되어 하며, 피트 저부 일변의 길이는 유출관경의 3배 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
관이 정수지의 벽체를 관통하는 장소는 수밀성을 위해 벽체 중앙부에 collar를 붙인 지수단관이 설치되는 것이 바람직하고 벽의 외측 근처에 필요에 따라 가변성 축이음이 설치되어야 한다.
정수지의 보수, 검사 및 청소나 송수 관로의 유지관리를 위하여 지를 비우는 경우를 상정하여 유입관 및 유출관에는 각각 제수밸브가 별도의 밸브실내에 설치되어야 한다.
배출관은 송수관망으로 연결되므로 불의의 사태에 대비하여 긴급차단장치가 설치되는 것이 바람직하다.
보수, 검사 및 청소 등을 위하여 정수지를 비울 때를 대비하여 측관 등의 적절한 배관이 설치되어야 한다. 그러나 정수지를 경유하지 않고 측관을 사용하는 경우에는 충분한 소독을 위한 별도의 대책이 마련되어 있지 않으면 측관을 거친 물이 배수지로 송수하여서는 안된다. 측관의 설치는 정수지가 2지 이상으로 분리되어 있고 측관 내 물이 사수되는 점, 유지관리, 사용빈도, 효용성 등을 고려할 때 결정되어야 한다. 측관이 설치되는 경우에는 측관(bypass)에는 제수밸브가 설치되어야 한다.
월류 및 배수설비
월류 및 배수설비는 다음의 원칙이 지켜져야 한다. 월류 설비는 고수위에 설치하고 벨마우스 또는 위어로 설치되어야 한다. 월류능력은 지의 면적, 여유고 및 유입량을 고려하여 결정되어야 한다.
월류 설비의 방류선의 고수위는 정수지의 월류 수위보다 낮아야 하며 월류관은 cross flow를 방지하기 위하여 배출관에 직접 연결되지 않도록 한다.
배수설비는 지저의 최저부인 피트(pit)부에 배수관이 설치되고 여기에 제수밸브가 설치되어야 한다. 배수관의 구경은 저수위 이하의 수량, 배수시간을 고려하여 결정되어야 한다.
배수관은 저수위 이하의 수량을 배출하기 위한 것으로 유입관경의 1/3∼1/2 정도로 시설되어야 한다. 배수관 토구의 고수위는 정수지의 최저부보다 낮게 설치되어야 한다. 정수지의 청소 등으로 인한 배수는 반드시 배출수 처리시설로 연결되어 처리되어야 한다.
환기 및 출입설비
정수지에는 송수량의 변동에 상당한 공기량이 자유로 출입할 수 있는 공기출입구를 갖추고 그 수는 될수록 적게 설치되어야 한다. 정수지는 처리수를 최종적으로 저류하는 시설이므로 외부로부터 우수, 먼지, 및 작은 동물 등이 들어오지 못하는 구조로 설계되어야 한다. 공기출입구의 입구는 형으로 구부려서 우수와 먼지가 들어오지 못하도록 하고 입구에 세밀한 스크린이 설치되어 작은 동물들이 공기출입구를 타고 들어오지 못하는 구조이어야 한다. 출입구의 문, 통풍구, 손잡이 등은 내식성 자재가 사용되어야 하며, 모든 출입구는 잠금장치가 설치되어야 한다.
수위계
정수지에는 보기 쉬운 장소에 수위계가 설치되고 수위 지시계와 연결 작동되는 경보장치 및 유량계가 설치되어야 한다. 정수지의 수위는 중앙제어실은 물론 여과지나 펌프실의 조작반실 등에 원격지시 되어야 하며, 유출·입 밸브도 정수지의 수위급변에 대응하여 원격조작 되도록 설계되어야 한다. 또한 정수의 수질이 조사되기 쉽도록 시료 채취구, 검수설비, 수질 계기등이 설치되어야 한다.
도류벽의 설치
정수지의 필요 소독능이 확보되기 위하여 적정 수의 도류벽이 설치되어야 한다. Bishop의 연구결과에 의하면 물 흐름의 길이(L)에 대한 폭(W)의 비가 16∼20 정도 되도록 도류벽을 설치하는 것이 타당한 것으로 나타났다.
정수지 설계에서 도류벽 설치는 정수지 내의 물의 흐름이 plug flow에 근접되게 흐르도록 설계되어야 한다. 다음의 표는 국내 정수장에서 도류벽이 설치된 정수지와 공사중인 원주, 포항, 수도권의 정수지의 도류벽 설치 현황을 정리한 것이다.
도류벽에 관한 Bishop의 연구에 의하면 정수지 내부의 물의 흐름의 길이(L)에 대한 폭(W)의 비가 16∼20 이상이면 plug flow에 가깝다고 보고되었다. L:W 비가 20정도 유지되었을 경우 T10/T값이 60%까지 상승되는 것으로 나타났고 그 이상의 L:W 비에서는 T10/T이 현저하게 증가하지는 않는 것으로 나타났다. 따라서 현재 정수지 부지의 특성에 맞추어 L:W 비가 20 이상 되도록 도류벽이 설치되는 것이 타당하다.
자료 / 정수처리총람(수자원공사, 2001), 소독공정(윤제용)
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