KR101471645B1 - 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하수도 설비의 하수관거 등에서 발생하는 악취발생원에 따른 악취발생량을 하수도 GIS(하수도관리대장 지리정보시스템)과 연계하여 생성한 악취지도를 활용하여 악취저감 시설의 설치 비율을 예측함으로써 경제성·효율성을 분석할 수 있고, 나아가 악취를 미연에 방지하고 쾌적한 도시환경을 조성하며 악취로 인한 주민의 불편을 해소할 수 있는 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 악취발생량 예측을 통해 악취지도를 작성하고, 이 악취지도를 활용하여 하수도 설비의 경제성·효율성을 분석하는 방법으로서, 적용대상지를 구획하여 단지를 구분하는 단지 구분 단계; 상기 적용대상지 내의 정화조의 악취발생량을 산정하는 정화조 악취발생량 산정 단계; 상기 적용대상지의 하수관내 퇴적물에서 발생하는 악취발생량을 산정하는 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계; 상기 적용대상지의 하수관의 관벽 생물막에서 발생하는 악취발생량을 산정하는 관벽생물막 악취발생량 산정 단계; 및 상기 악취발생량 산정 단계들에서 산정된 악취발생량을 분석하고 평가하는 분석 및 평가 단계를 포함하는 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 제공한다.

Description

악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법{ECONOMICAL EFFICIENCY·EFFECTIVENESS ANALYSIS METHOD OF DRAINAGE EQUIPMENT USING PREDICTION ODOR MAP FOR PRODUCTION OF ODOR}
본 발명은 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수도 설비의 하수관거 등에서 발생하는 악취발생원에 따른 악취발생량을 하수도 GIS(하수도관리대장 지리정보시스템)과 연계하여 생성한 악취지도를 활용하여 악취저감 시설의 설치 비율을 예측함으로써 경제성·효율성을 분석할 수 있고, 나아가 악취를 미연에 방지하고 쾌적한 도시환경을 조성하며 악취로 인한 주민의 불편을 해소할 수 있는 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법에 관한 것이다.
본 발명은 환경부의 "하수관거 악취 저감 기술 개발 및 정책 수립 연구(2차 년도)"의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 414-111-008, 과제명: 하수관거 악취 저감 기술 개발 및 정책 수립 연구(2차 년도)].
인구가 밀집되는 도시가 이루어지면서 생활 하수를 단순히 지상에 투기하거나 개천에 방류하는 방법은 도시의 미관과 위생 및 생활환경을 해치는 문제가 있다. 따라서, 통상적으로 도시지역에서는 위생과 환경을 위해 하수배관을 설치하거나, 하수 관거를 형성한 뒤 위쪽을 덮어 하수 관로를 지상 환경과 구분된 상태로 형성하여 하수를 수집, 처리한 후 하천으로 방류하는 하수 처리 방법을 사용하고 있다.
한편, 빗물의 처리를 위해 계획적인 신도시에서는 하수 관로와 별도의 우수 관로를 설치하고, 우수 관로의 일부를 개방하여 유입구를 형성함으로써 우수가 유입구 및 우수관로를 통해 집수되고, 저장, 처리, 사용되거나, 방류되도록 한다.
그러나 기존의 도시는 과거 도시 내의 자연개천을 하수 집수와 방류에 이용한 결과 우수와 오수의 구분이 잘 이루어지지 않고, 이러한 자연개천을 복개하여 하수 관로를 형성한 경우가 많다. 따라서, 새롭게 우수 관로를 정비한 경우를 제외하면 여전히 하수와 우수의 처리가 함께 이루어지고 있는 실정이며, 도로 등에는 우수와 하수를 함께 배수시키기 위해 우·오수 합류식 관거가 설치되어 있다.
도 1은 일반적인 하수도 시스템에서 악취가 발생하는 발생원과 발산원 그리고 배출원에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
하수도 시스템에서 악취는 정화조나 오수처리시설 도는 빌딩 배수조, 하수관 내의 퇴적물, 관벽 생물막층인 슬라임층 등에 의해 발생되고, 정화조 등의 펌핑시 연결관, 하수관거 내의 단차나 낙차 또는 역사이펀과 같은 구조나 구성 등 여러 영향에 의해 대기중으로 발산되어 맨홀이나 우수받이 그리고 하천으로 개방된 하수관 토구 등을 통해 외부로 배출된다.
이러한 악취는 심한 냄새와 더불어 두통, 구토 등 불쾌감과 혐오감 유발로 정신적 스트레스가 증가하고, 주민들의 쾌적한 생활에 영향을 크게 주게 된다.
우리나라의 경우를 보면, 악취 민원은 2006년도부터 2008년도까지 75% 증가하였고, 악취 민원중 하수로 인한 민원이 4,800 여건으로 가장 높은 비중을 차지한 바와 같이, 이러한 악취 문제는 주민 생활에 매우 밀접하게 연관되어 있다.
통상적으로 하수관거 악취의 발생량은 현장 실측을 하여 악취의 발생량을 산정한다. 악취 측정은 공정시험법 및 현장용 휴대용 측정기를 통하여 원인 및 발생량을 측정한다. 일반적으로 공정시험법을 원칙으로 하는데, 24시간 연속측정이 필요한 구간에서는 휴대용 측정기를 이용하여 측정한다.
도 2 및 도 3은 공정시험법에 의한 악취 측정 및 샘플링하는 과정을 촬영한 사진으로서, 도 2는 흡인 상자를 이용하여 측정하는 모습이고, 도 3은 용액흡수법을 이용하여 악취물질을 샘플링하는 모습이다.
그러나 종래에는 작업자가 현장에서 일일이 실측하거나 샘플링하여 악취의 원인 및 발생량을 측정하였던바, 많은 인력을 필요로 하고 복잡하고 번거로울 뿐만 아니라, 전체 도시 구역에서 상대적으로 주요 발생처, 원인 등을 명확히 판단하는데 한계가 있는 문제가 있다.
따라서 도시 전체 구역을 대상으로 하여 악취가 발생하는 발생원, 발산원 및 배출원을 통합적이고 체계적으로 분석하여 악취발생을 예측하고, 예측된 결과에 따라 악취저감시설의 설치위치나 설치 대수 등에 대한 연구와 이에 따른 경제성·효율성의 분석에 대한 연구가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 하수도 설비의 하수관거 등에서 발생하는 악취발생원에 따른 악취발생량을 하수도 GIS(하수도관리대장 지리정보시스템)과 연계하여 생성한 악취지도를 활용하여 악취저감 시설의 설치 위치나 대수(설치 비율) 등을 예측함으로써 경제성·효율성을 사전에 분석할 수 있도록 하여 인구밀도 및/또는 악취저감등급에 따른 하수도 설비의 효율적인 구축을 도모할 수 있는 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 악취발생량 예측 및 분석을 통하여 악취를 미연에 방지하고, 쾌적한 도시환경을 조성하며, 악취로 인한 주민의 불편을 해소할 수 있는 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 악취발생량을 예측을 통하여 악취지도를 작성하고 이를 활용하여 하수도 설비의 경제성·효율성을 분석하는 방법으로서, 적용대상지를 구획하여 단지를 구분하는 단지 구분 단계; 상기 적용대상지 내의 정화조의 악취발생량을 산정하는 정화조 악취발생량 산정 단계; 상기 적용대상지의 하수관내 퇴적물에서 발생하는 악취발생량을 산정하는 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계; 상기 적용대상지의 하수관의 관벽 생물막에서 발생하는 악취발생량을 산정하는 관벽생물막 악취발생량 산정 단계; 및 상기 악취발생량 산정 단계들에서 산정된 악취발생량을 분석하고 평가하는 분석 및 평가 단계를 포함하는 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 단지 구분 단계는 악취발생원단위를 적용하여 구분하며, 상기 악취발생원단위는 정화조에서 발생하는 악취를 1인이 하루에 발생시키는 황화수소를 원단위(mg/인·일)로 표현한 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 정화조 악취발생량 산정 단계는 정화조에서 발생한 악취를 실측한 데이터를 제공받아 산정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계는 아래의 식을 적용하여 산정할 수 있다.
Y = 34,242 × X
(여기에서, Y: 관내퇴적물 악취발생량(mg/d), X: 퇴적물의 부피(m3).
본 발명에 있어서, 상기 관벽생물막 악취발생량 산정 단계는 아래의 식을 적용하여 산정할 수 있다.
H2S=[1.05×10-3(m/hr)×[BOD5×1.07T-20](mg/L)×r-1(m-1)]×t(hr)
(여기에서, H2S = t시간 후의 하수 중의 악취 농도(mg/L), BOD5 = 하수 중의 생화학적산소요구량(mg/L), T = 하수의 수온(℃), r = 동수반경(hydraulic mean radius)(m, d/4), t = 시작부부터 종점부까지 하수의 유하시간(hr).
본 발명에 있어서, 상기 분석 및 평가 단계는 상기 정화조 악취발생량과, 관내퇴적물 악취발생량 그리고 관벽생물막층 악취발생량을 합산하고, 합산된 결과값을 상기 단지 구분의 원단위의 기준 데이터와 비교 평가하여 악취발생량을 예측하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 악취발생량을 예측하는 것은 적용대상지에 대한 원단위별로 하수도 지리정보시스템(GIS)에 나타낸 악취지도를 생성하여 구간마다 악취발생량을 평가하고, 악취저감설비의 설치 비율에 따른 경제성과 저감효율을 예측 분석하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 정화조 악취발생량 산정 단계 이전에 상기 정화조의 폐쇄 여부에 대한 정보를 제공받는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 정화조의 폐쇄 여부에 대한 정보에서 정화조가 폐쇄된 정보를 제공받을 경우, 상기 정화조 악취발생량 산정에서 악취발생량은 영(0)의 값으로 산정되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 정화조 악취발생량 산정 단계 이전에 상기 정화조 내에 공기공급장치가 설치되어 있는지 여부에 대한 정보를 제공받는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 정화조 내에 공기공급장치가 설치되어 있는 경우, 상기 공기공급장치에 의한 악취발생 제거 효율에 따른 연동값을 상기 정화조 악취발생량 산정 단계에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법에 따르면, 하수도 설비의 하수관거 등에서 발생하는 악취발생원에 따른 악취발생량을 하수도 GIS(하수도관리대장 지리정보시스템)과 연계하여 생성한 악취지도를 활용하여 악취저감시설의 설치 위치나 대수(설치 비율) 등을 예측함으로써 경제성·효율성을 사전에 분석할 수 있도록 하여 인구밀도 및/또는 악취저감등급에 따른 하수도 설비의 효율적인 구축을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 악취발생량과 악취 근원지를 미리 예측하여 악취를 미연에 방지하며, 이에 따라 쾌적한 도시환경을 조성하고, 악취로 인한 주민의 불편을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도시 환경의 하수관거 등에서 발생하는 악취의 악취발생원, 발산원 및 배출원 등을 종합적이고 체계적으로 연계시켜 관리할 수 있는 새로운 개념의 하수 체계를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 하수도 시스템에서 악취가 발생하는 발생원과 발산원 그리고 배출원에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 및 도 3은 공정시험법에 의한 악취 측정 및 샘플링하는 과정을 촬영한 사진으로서, 도 2는 흡인 상자를 이용하여 측정하는 모습이고, 도 3은 용액흡수법을 이용하여 악취물질을 샘플링하는 모습이다.
도 4는 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 도시한 플로 차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법에서 단지 구분된 적용대상지에서 하수도 GIS를 연계하여 생성한 예측 악취지도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 통해 단지 구분된 적용대상지에서 하수도 GIS를 연계하여 생성한 예측 악취지도의 일 예로서, 하수도법 시행령 별표 1의 5에 의한 1,000인조 이상의 정화조에 설치 시의 악취지도이다.
도 7 내지 도 9는 각각 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 통해 단지 구분된 적용대상지에서 하수도 GIS를 연계하여 생성한 예측 악취지도의 다른 예로서, 도심지 하수도 악취개선 시범사업 연구(환경부, 2012)에서 적용된 등급 중 3등급, 2등급, 1등급의 예를 나타내는 악취지도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 도시한 플로 차트이고, 도 5는 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법에서 단지 구분된 적용대상지에서 하수도 GIS를 연계하여 생성한 예측 악취지도의 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명은 악취발생량 예측을 통해 악취지도를 작성하고 이를 활용하여 하수도 설비의 경제성·효율성을 분석하는 방법으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 적용대상지를 구획하여 단지를 구분하는 단지 구분 단계(S100)(도 5에서 1, 2, 3 참조); 상기 적용대상지 내의 정화조 악취발생량을 측정하여 산정하는 정화조 악취발생량 산정 단계(S200); 상기 적용대상지의 하수관내 퇴적물에서 용출되는 악취발생량을 산정하는 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계(S300); 상기 적용대상지의 하수관의 관벽 생물막에서 발생하는 악취발생량을 산정하는 관벽생물막 악취발생량 산정 단계(S400); 상기 악취발생량 산정 단계들에서 산정된 악취발생량을 분석하고 평가하는 분석 및 평가 단계(S500)를 포함한다.
상기 적용대상지의 단지를 구분하는 단지 구분 단계(S100)는 악취발생 원단위(원단위 정화조)를 적용하는 것이 바람직하다. 여기에서, 악취발생 원단위는 정화조에서 발생하는 악취를 1인이 하루에 발생시키는 황화수소를 원단위로 표현한 것입니다(mg/인·일).
상기 정화조 악취발생량 산정 단계(S200)는 실측된 데이터를 제공받아 산정한다. 데이터 실측은 현장 휴대용 측정기를 통해 실측된 데이터를 원격 단말기를 통해 제공받을 수 있고, 정화조마다 설치된 악취발생량 검출기에 의해 실측된 데이터를 송신기를 통해 원격으로 전송받을 수 있다.
상기 정화조 악취발생량 산정 단계(S200)에서 악취발생량 산정은 계절별, 지역별 특성에 따라 측정된 원단위 정화조를 통해 산정하는 것이 바람직하다.
이러한 정화조 악취발생량 산정 단계(S200)에서, 정화조 악취발생량 산정은 예를 들면 맨홀과 맨홀 간의 정화조 개소수에 따라 반복되어 적용된다.
다음으로, 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계(S300)는 관내 퇴적물에서 용출되는 악취의 원인인 황화수소의 발생량을 통해 산정하는 것으로, 관내 퇴적물의 양에 따른 아래의 경험식을 적용하여 산정할 수 있다.
Y = 34,242 × X ......... (식 1)
여기에서,
Y: 관내퇴적물 악취발생량(mg/d)
X: 퇴적물의 부피(m3).
계속해서, 관벽생물막 악취발생량 산정 단계(S400)는 관벽 생물막에서 발생하는 악취의 원인인 황화수소의 발생량을 통해 산정하는 것으로, 아래의 생물막층의 악취발생량 수식을 적용하여 산정하게 된다.
H2S=[1.05×10-3(m/hr)×[BOD5×1.07T-20](mg/L)×r-1(m-1)]×t(hr) ..(식 2)
여기에서,
H2S = t시간 후의 하수 중의 악취 농도(mg/L)
BOD5 = 하수 중의 생화학적산소요구량(mg/L)
T = 하수의 수온(℃)
r = 동수반경(hydraulic mean radius)(m, d/4)
t = 시작부부터 종점부까지 하수의 유하시간(hr)(기울기, 관경, 유량이 일정할 때).
여기에서, 생화학적산소요구량(BOD5)은 공지의 방법으로 통해 얻어질 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 하수의 수온은 온도 센서 등을 통해 얻어질 수 있다. 이러한 생화학적산소요구량과 하수의 수온은 주기적으로 수동 또는 자동 실측한 데이터를 통해서 제공받을 수 있다. 예를 들면, 수동 실측한 데이터를 원격으로 제공받거나, 자동 실측 기구 장비를 통해 주기적으로 자동 실측한 데이터를 통해 제공받을 수 있다.
또한, 시작부부터 종점부까지 하수의 유하시간 t는 원단위 구분된 설계 관거에 대하여 경험식으로 미리 산정된 데이터로부터 얻어질 수 있다.
상기와 같이 각 악취발생량 단계에서 산정된 값들은 합산되어 최종 결과값을 도출하고, 이러한 결과값에 기초하여 적용대상지에서 원단위로 분석되고 평가함으로써 악취발생량을 예측할 수 있다.
다시 말해서, 정화조 악취발생량 산정 단계에서 산정된 악취발생량과, 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계에서 산정된 악취발생량 그리고 관벽생물막층 악취발생량 산정 단계에서 산정된 악취발생량을 모두 합산하고, 합산된 결과값을 분석 및 평가하여 적용대상지의 해당 원단위마다 악취발생량을 경험적 기준 데이터와 비교하여 미리 예측하고, 아래에서 설명될 하수도 GIS(하수도 지하시설물에 대한 지리정보 시스템)와 연계하여 적용대상지에 대한 원단위별로 악취지도(예를 들면, 수중 악취지도)를 작성하고, 적용대상지의 원단위별 표본지역에 후술할 공기공급장치 및/또는 공기주입식 SOB 메디어(media) 장치 등의 악취저감장치를 설치하거나 미생물제재 및 화학약품 등을 주입하였을 때 소모되는 예상 비용이나, 각의 맨홀에서 저감되는 악취저감효율을 예측하고, 이에 따른 하수도 설비의 경제성·효율성을 분석할 수 있다.
예를 들어, 도 5와 같이 적용대상지에 대한 원단위별로 악취지도(수중 악취지도)를 생성하여 구간마다 악취발생량을 예상하고, 악취저감시설 등의 설치 비율에 따른 하수도 설비의 경제성·효율성을 사전에 분석할 수 있다. 도 5는 표본지역의 평상시 악취 지도로서, 악취지도 적용 등급은 도심지 하수도 악취개선 시범사업 연구(환경부, 2012)에서 적용된 등급을 사용하고, 하수도법 시행령 별표 1의 5에 의한 효과는 1,000인조 이상 적용 시에 그에 따른 결과를 분석한 악취지도이다. 이러한 하수도 GIS 연계 악취지도에는 수중 등급이 색상별로 표시되고, 후술하는 바와 같이 이러한 GIS 연계 악취지도에서 저감시설의 설비 비율과 이에 따른 비용과 저감 효율도 예측할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 정화조 악취발생량 산정 단계(S200) 이전에 정화조가 폐쇄되었는지 여부에 대한 정보 및 정화조 내에 공기공급장치(공기정화장치)가 설치되어 있는지 여부에 대한 정보를 제공받는 정화조 세부정보 제공 단계(S600)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 정화조 세부정보 제공 단계(S600)는 정화조의 기능이 실행되고 있는지와 같은 정화조 폐쇄 유무 정보를 제공받으며, 이때 정화조가 폐쇄된 경우에는 이에 대한 악취발생정보가 없으므로, 정화조 악취발생량 산정에서 악취발생량은 영(0)의 값으로 산정 또는 입력된다.
부연하자면, 정화조가 폐쇄된 경우, 우리나라의 경우 하수도법에서 규정하고 있는 혐기성 정화조를 사용하고 있어 악취가 발생하는 문제점을 초래하게 되며, 이에 따라 직투입(폐쇄)을 할 경우 오수가 정화조에서 썩는 기간(체류 시간)이 없어 발생량은 0으로 가정을 하는 것이다.
또한, 상기 정화조 세부정보 제공 단계(S600)에서는 정화조 내 공기공급장치(공기정화장치)가 설치되어 있는지 유무를 파악하고, 정화조 내 공기공급장치가 설치되어 있는 경우에는 공기공급장치의 효율에 따른 연동 값을 정화조 악취발생량 산정 과정에 적용하게 된다.
이와 같이 정화조 세부정보 제공 단계를 통하여 하수도 악취발생량 예측에 대한 정확성을 더욱 높일 수 있다.
상기한 바와 같은 각 악취발생량의 산정과 예측은 소정 프로그램 언어로 프로그램화된 프로그램을 통해 구현할 수 있다.
한편, 이상의 설명에서 정화조 악취발생량 산정 단계에서 그 대상으로 정화조의 용어로 표현하였지만, 해당 악취발생량의 장소 또는 구간은 정화조뿐만 아니라, 이에 상응하는 오수처리시설이나 빌딩 배수조 등 오수를 모아 배출하는 악취 발생원을 통칭할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 발명자가 악취발생량 예측을 통해 악취지도를 작성하고, 이를 활용하여 하수도 설비의 경제성·효율성을 예측 분석한 예시에 대하여 첨부 도면에 나타내었다.
도 6은 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 통해 단지 구분된 적용대상지에서 하수도 GIS를 연계하여 생성한 예측 악취지도의 일 예로서, 하수도법 시행령 별표 1의 5에 의한 1,000인조 이상의 정화조에 설치 시의 악취지도이다.
도 6에서, 표본지역의 정화조 총 개소수는 191개소이고, 표본지역의 설치 개소수는 4개소로 전체 정화조의 2.09%에 해당하며, 서울시 부패식 정화조 369,103개소에 적용시에는 7,730개소에 해당한다. 표본지역 설치 개소수가 상대적으로 적음에 따라 수중악취 저감 효율이 5.44%로 예측되는 것임을 알 수 있다.
다음으로는, 악취저감등급에 대한 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 도 7 내지 도 9에 나타냈으며, 이 예측 악취지도에서 적용 등급은 도심지 하수도 악취개선 시범사업 연구(환경부, 2012)에서 적용된 등급이다.
도 7 내지 도 9는 각각 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법을 통해 단지 구분된 적용대상지에서 하수도 GIS를 연계하여 생성한 예측 악취지도의 다른 예로서, 도심지 하수도 악취개선 시범사업 연구(환경부, 2012)에서 적용된 등급 중 3등급, 2등급, 1등급의 예를 나타내는 악취지도이다.
도 7은 3등급의 악취지도로서, 해당 표본지역에 공기공급장치, 공기주입식 SOB 메디아(media) 장치, 미생물제재 및 화학약품 투입 방식을 선택하고, 3등급의 경우 표본지역의 설치 개소수는 20개소로 전체 정화조의 10.47%에 해당하며, 서울시 부패식 정화조 369,103개소에 적용시 38,650개소에 해당한다. 도 7의 3등급 악취지도의 표본지역의 경우 수중 등급은 3단계(수중 등급: 보통(노랑색))이고, 공기공급장치와 공기주입식 SOB 메디아 장치의 설치 비율을 50:50으로 적용할 경우, 악취저감 효율은 39.58%로 분석되었다.
도 8은 2등급의 악취지도로서, 해당 표본지역에 공기공급장치, 공기주입식 SOB 메디아(media) 장치, 미생물제재 및 화학약품 투입 방식을 선택하고, 2등급의 경우 표본지역의 설치 개소수는 30개소로 전체 정화조의 15.71%에 해당하며, 서울시 부패식 정화조 369,103개소에 적용시 57,974개소에 해당한다. 도 8의 2등급 악취지도의 표본지역의 경우 수중 등급은 2단계(수중 등급: 양호(연녹색))이고, 공기공급장치와 공기주입식 SOB 메디아 장치의 설치 비율을 50:50으로 적용할 경우, 악취저감 효율은 67.79%로 분석되었다.
도 9는 1등급의 악취지도로서, 해당 표본지역에 공기공급장치, 공기주입식 SOB 메디아(media) 장치 12개소, 미생물제재 및 화학약품 투입 방식 36개소를 선택하고, 1등급의 경우 표본지역의 설치 개소수는 48개소로 전체 정화조의 25.13%에 해당하며, 서울시 부패식 정화조 369,103개소에 적용시 92,759개소에 해당한다. 도 9의 1등급 악취지도의 표본지역의 경우 수중 등급은 1단계(수중 등급: 쾌적(파란색))이고, 공기공급장치와 공기주입식 SOB 메디아 장치의 설치 비율을 50:50으로 적용할 경우, 악취저감 효율은 78.76%로 분석되었다.
한편, 아래의 [표 1]은 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용하여 하수도 설비의 경제성을 예측 분석한 예시를 나타낸 것이다.
Figure 112013079749824-pat00001
상기 표에서와 같이 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용하여 적용대상지에서 정화조의 폐쇄 유무, 적용 개소수 등에 따른 비용을 예측하여 하수도 설비의 경제성을 분석할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법에 따르면, 하수도 설비의 하수관거 등에서 발생하는 악취발생원에 따른 악취발생량을 하수도 GIS(하수도관리대장 지리정보시스템)과 연계하여 생성한 악취지도를 활용하여 악취저감 시설의 설치 위치나 대수(설치 비율) 등을 예측함으로써 경제성·효율성을 사전에 분석할 수 있도록 하여 인구밀도 및/또는 악취저감등급에 따른 하수도 설비의 효율적인 구축을 도모할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 악취발생량과 악취 근원지를 미리 예측하여 악취를 미연에 방지하여 쾌적한 도시환경을 조성하고, 악취로 인한 주민의 불편을 해소할 수 있으며, 도시 환경의 하수관거 등에서 발생하는 악취의 악취발생원, 발산원 및 배출원 등을 종합적이고 체계적으로 연계시켜 관리할 수 있는 새로운 개념의 하수 분석 체계를 제공할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S100: 단지 구분 단계
S200: 정화조 악취발생량 산정 단계
S300: 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계
S400: 관벽생물막 악취발생량 산정 단계
S500: 분석 평가 단계
S600: 정화조 세부정보 제공 단계

Claims (11)

  1. 악취발생량 예측을 통해 악취지도를 작성하고, 이 악취지도를 활용하여 하수도 설비의 경제성·효율성을 분석하는 방법으로서,
    1인이 하루에 발생시키는 황화수소를 원단위로 표현한 악취발생원단위(mg/인·일)가 적용된 적용대상지 내의 정화조마다 설치된 악취발생량 검출기에 의해 실측된 데이터를 송신기를 통해 전송받아 악취발생량을 산정하는 정화조 악취발생량 산정 단계;
    상기 적용대상지의 하수관내 퇴적물에서 발생하는 악취발생량을 산정하는 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계;
    상기 적용대상지의 하수관의 관벽 생물막에서 발생하는 악취발생량을 산정하는 관벽생물막 악취발생량 산정 단계; 및
    상기 악취발생량 산정 단계들에서 산정된 악취발생량을 분석하고 평가하는 분석 및 평가 단계;를 포함하며,
    상기 관내퇴적물 악취발생량 산정 단계는 Y = 34,242 × X의 식을 적용하여 산정하고(여기에서, Y: 관내퇴적물 악취발생량(mg/d), X: 퇴적물의 부피(m3)),
    상기 관벽생물막 악취발생량 산정 단계는 H2S=[1.05×10-3(m/hr)×[BOD5×1.07T-20](mg/L)×r-1(m-1)]×t(hr)의 식을 적용하여 산정하고(여기에서, H2S = t시간 후의 하수 중의 악취 농도(mg/L), BOD5 = 하수 중의 생화학적산소요구량(mg/L), T = 하수의 수온(℃), r = 동수반경(hydraulic mean radius)(m, d/4), t = 시작부부터 종점부까지 하수의 유하시간(hr)),
    상기 분석 및 평가 단계는 상기 정화조 악취발생량과, 관내퇴적물 악취발생량 그리고 관벽생물막층 악취발생량을 합산하고, 합산된 결과값을 상기 적용대상지의 원단위의 기준 데이터와 비교 평가하여 악취발생량을 예측하며,
    상기 악취발생량을 예측하는 것은 적용대상지에 대한 악취발생원단위별로 하수도 지리정보시스템(GIS)에 나타낸 악취지도를 생성하여 구간마다 악취발생량을 평가하고, 악취저감설비의 설치 비율에 따른 경제성과 저감효율을 예측 분석하는 것을 포함하는
    악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법.
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  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정화조 악취발생량 산정 단계 이전에 상기 정화조에 설치된 악취발생량 검출기를 통해 정화조의 폐쇄 여부에 대한 정보를 제공받는 것을 더 포함하는
    악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정화조의 폐쇄 여부에 대한 정보에서 정화조가 폐쇄된 정보를 제공받을 경우, 상기 정화조 악취발생량 산정에서 악취발생량은 영(0)의 값으로 산정되는
    악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정화조 내에 공기공급장치가 설치되어 있는 경우, 상기 공기공급장치에 의한 악취발생 제거 효율에 따른 연동값을 상기 정화조 악취발생량 산정 단계에 적용하는
    악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법.
  11. 삭제
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