KR20060083388A - 염소(나트륨)이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수분석방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템 - Google Patents

염소(나트륨)이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수분석방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수관거에서 발생하는 침입수/유입수 및 누수를 분석하는 방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수관거상의 유량과 염소이온농도 또는 나트륨이온농도를 이용하여 침입수/유입수의 종류와 유량 그리고 누수를 판단하고 산정하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법은, 하수관거상의 하나의 측정지점에 설치된 유량측정기를 이용하여 하수의 유량(Q1)을 측정하는 단계와; 상기 하수관거의 측정지점에 설치된 염소이온농도측정기를 이용하여 상기 유량측정기를 통과하는 하수 중의 염소이온농도(C1)를 측정하는 단계와; 상기 하수관거로 유입되는 일반 가정 하수의 기준 염소이온농도(K)를 측정하는 단계와; 상기 측정지점에서 C1 < K 인 경우, 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고, 그 침입수/유입수의 유량은 Q1(K-C1)/C1으로 산정하며, C1 > K 인 경우, 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수와 같은 고농도 염소이온함유수이고, 그 침입수/유입수의 유량은 Q1(C1-K)/C1으로 산정하여 침입수/유입수의 종류와 유량을 판단하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템은, 하수관거상에 일정 거리 떨어져 설치된 다수 개의 유량측정기와; 상기 유량측정기를 통과 하는 하수의 염소이온 을 측정하기 위하여 설치된 다수 개의 염소이온농도측정기와; 상기 유량측정기와 염소이온농도측정기로부터 각 측정지점 별로 유량데이터와 염소이온농도데이터를 송신받아 분석, 저장 및 출력하는 메인서버와; 상기 메인서버로부터 데이터를 출력받아 저장하는 데이터부와; 상기 메인서버로부터 연산된 데이터를 출력하는 출력장치 및 상기 메인서버를 관리하는 관리자서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
하수관거, 불명수, 침투수, 침입수, 유입수, 염소이온, 나트륨, 모니터링

Description

염소(나트륨)이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템{A METHOD ANALYZING INFILTRATION/INFLOW USING CHLORIDE ION CONCENTRATIONS AND FLOW AND A SYSTEM MONITORING SEWER DRAINAGE PIPES USING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따라 침입수/유입수를 분석하기 위한 유량성분 해석 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 유량 및 염소이온농도 측정방법을 보여주는 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템의 일예를 보여주는 구성도이다.
본 발명은 하수관거에서 발생하는 침입수/유입수 및 누수를 분석하는 방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하수관거상의 유량과 염소이온농도(또는 나트륨이온농도)를 이용하여 침입수/유입수의 종류와 유량 그리고 누수를 판단하고 산정하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하수관거는 지하에 매설되어 시공되기 때문에 일단 시공한 후에는 관거상태에 대한 검사나 기능확인이 어렵다. 또한, 시공 후 하자 보증기간 내라도 하자 발생여부와 그 정보를 파악하는데에는 많은 시간과 경비를 투입하여야 가능하며, 기존의 관거 상태 조사방법인 육안조사, 폐쇄회로 TV조사, 염료추적조사, 음향조사 방법 등은 시간과 경제적으로 많은 비용이 소요되고, 조사방법이 복잡하며 객관성이 결여되어 정량화된 측정 결과 및 평가자료를 얻기가 용이하지 않다. 따라서 기존 하수관거의 개보수를 위한 막대한 투자가 효율적으로 집행되지 못하고, 신설된 하수관거에 대한 부실여부를 판단하고 시정할 수 있는 범위가 극히 제한적일 수밖에 없었다.
이러한 하수관거에 있어서, 부실이 생기면 발생하는 현상 중에 대표적인 것이 침입수/유입수(Infiltration/Inflow)의 발생이다. 여기서, 침입수란 하수관거에 파손이 생기거나 관 이음부 불량 및 연결관 접속 불량 등 관거 부실을 통하여 관내로 지하수 및 강우수가 침투하는 것을 말하고, 유입수란 맨홀부의 봉합불량이나 우수받이, 지붕 홈통, 지하실 배수구 등이 관거 체계로 연결되어 관내로 강우수가 유입되는 것을 의미한다. 이러한 침입수 및 유입수는 하수관거 내의 유량을 증가시켜 통수 능력을 저하시키고, 심지어는 맨홀 밖으로 역류되어 침수지역을 발생시키기도 하며, 하수처리장의 하수 농도를 저하시켜 처리 효율을 크게 저하시킨다. 또한 누수는 지하수위가 하수관보다 낮게 내려갈 때 관거의 불량 부위로부터 하수가 새는 현상으로 지하수계를 오염시키는 원인이 된다.
따라서 침입수/유입수 및 누수를 제어하기 위해서는 하수관거의 지속적인 유 지 관리 및 관거정비가 필수적이며, 이러한 관거정비 시행에 필요한 장비 우선 순위 결정, 신설 관거의 불실도 점검, 노후 관거의 교체 시기 설정 등을 보다 효율적으로 실행하기 위해 체계적이고 지속적인 침입수/유입수 분석방법 및 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템이 요구되고 있다.
그리고 침입수/유입수 분석은 하수관거에서 침입수/유입수가 과도하게 발행하는지를 탐지하기 위한 것이고, 하수관거 평가조사는 침입수/유입수 분석결과 과도한 침입수/유입수가 발생되는 지역에 대한 정확한 평가와 올바른 조치계획를 수립하는 것이다. 기존 하수관거에서 야기되는 침입수/유입수 방지를 위해서는 첫째, 하수관거로 유입되는 하수 외의 침입수/유입수(불명수, 침투수)의 존재와 그 유량을 분석하기 위한 하수량 변화의 평가와 분석, 둘째, 침투가 일어나는 지점과 침투량 측정 셋째, 여러 가지 보수 및 교체방법 중 가장 경제적인 방법을 이용한 침투수의 근절, 넷째, 유지관리 프로그램의 지속적인 시행이 요구된다.
한편, 침입수/유입수의 유량을 산정하는 방법에는 물소비량 평가방법, 일 최대-최소유량 평가방법, 일 최대유량 평가방법 및 야간하수 평가방법 등이 있다. 물소비량 평가방법은 처리구역 내의 가정 상수 사용량으로부터 하수관거로 배출되는 하수량을 산정하여, 상수 사용량에 의한 하수 발생량의 차를 하수관거로 침투되는 유량으로 산정한다. 일 최대-회소유량 평가방법은 처리구역 내의 총 유량에서 산업 폐수량 및 가정 하수량을 제하여, 유입수 유량을 구한다. 일 최대유량 평가방법은 야간에 측정되는 전 유량을 유입수로 구한다. 야간하수 평가방법은 가정 하수량을 유입수 유량으로 산정한다.
이러한 유량 모니터링 방법은 침입수와 유입수 및 누수량의 해석을 가능하게 한다. 하지만, 현장에서 발생하는 유량계 이상 등 여러 가지 문제로 인한 유량 데이터의 결측 및 오차의 발생은 염소이온농도를 이용한 모니터링 시스템의 구축 및 운영을 어렵게 한다. 또한 이러한 모니터링으로는 하수 수질의 실시간 변화를 알 수 없으며, 하수관거의 효율적인 유지관리 및 부실도 평가, 침수 예측은 물론 대상 하수처리구역의 수환경(水環境) 보전을 위한 자료 축적 및 계획 수립 등에 어려움을 초래한다.
한편, 도 1에서 도시된 바와 같이, 일 평균, 최저유량-수질 평가기법은, 대상 특정지점에서의 유량 및 수질(BOD, COD)을 실측하여 일평균, 일최저 유량(야간최저유량) 및 수질 자료를 이용하여 야간발생 하수를 산정하고, 침입수/유입수를 산정하는 방법이다. 이는 하수관거내 BOD, COD 총부하량을 이용하여 산정하는 방법으로서, 침입수/유입수의 수질은 "0", 침입수/유입수의 유량은 24시간 일정하며, 유입하수량의 수질은 일정하다는 3가지 가정하에 수행된다. 그러나 하수관내의 내 BOD, COD는 오염물의 침전이나 부상 또는 자연정화 등에 의해서 변하기 때문에 추적물질로 바람직하지 않다는 문제점이 있다. 아울러 기존의 침입수/유입수의 유량 산정방법들은 하수관거 구역별 특색 및 산정인자의 특수성으로 인하여 동일한 입력값일지라도 서로 상이한 결과치를 도출하므로 최종결과치에 대한 대표성이 결여되어 정량화된 측정결과를 얻기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하 수관거의 효과적인 진단 평가 및 유지관리를 도모하기 위하여, 침입수/유입수의 종류와 유량 그리고 누수를 판단할 수 있는 침입수/유입수 분석방법 및 이를 이용한 하수관거 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로, 본 발명에 따른 침입수/유입수 분석방법은, 하수에 용존되어 있는 염소이온농도(또는 나트륨이온농도)와 유량을 이용하여 침입수/유입수의 종류, 유입 위치 그리고 침입수/유입수의 유량 및 누수량을 분석하는 것이다.
일반적으로 염소이온(Cl-)은 수중에 용해되어 있는 염화물 중의 염소를 말한다. 자연수에는 염소이온이 아주 적게 함유되어 있다. 그러나 인간 생활에서는 식염이 꼭 필요한 물질이므로 가정에서 배출되는 가정 하수에는 염소이온이 상당량 함유되게 된다. 예를 들어, 가정에서 사용하는 상수에도 염소가 투입되므로 염소이온이 포함되어 있으며, 이러한 상수를 이용하여 청소, 목욕, 세탁, 설거지 등을 하면, 하중의 염소이온은 증가하게 된다. 따라서 각 가정에서 배출되는 하수에는 상당량의 염소이온이 포함되어 있을 뿐만 아니라 동일한 생활 활동을 하는 가정들에서 배출되는 하수에는 일정한 농도의 염소이온이 함유되게 된다. 이러한 염소이온은 보존성이 매우 높아서 그 농도가 변하지 않으므로 추적물질로 사용하는 것이 가능하다.
본 발명은 염소이온의 특성 즉, 하수의 염소이온농도는 침입수/유입수가 없으면 일정하고, 서로 다른 환경에서 배출되는 지하수, 우수, 가축분뇨, 공장폐수 등은 그 염소이온농도는 다르다는 점을 이용하여 침입수/유입수의 존재여부, 유입위치, 유량 또는 누수량 등을 산정하는 것이다.
또한, 본 발명은 하수관거에 설치된 유량계로부터 전송받은 유량데이터와, 상기 염소이온농도측정기로부터 전송받은 염소이온농도와, 상기 유량데이터와 염소이온농도를 통해서 침입수/유입수 및 누수에
즉, 본 발명에 따른 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법은, 하수관거상의 하나의 측정지점에 설치된 유량측정기를 이용하여 하수의 유량(Q1)을 측정하는 단계와; 상기 하수관거의 측정지점에 설치된 염소이온농도측정기를 이용하여 상기 유량측정기를 통과하는 하수 중의 염소이온농도(C1)를 측정하는 단계와; 상기 하수관거로 유입되는 일반 가정 하수의 기준 염소이온농도(K)를 측정하는 단계와; 상기 측정지점에서 C1 < K 인 경우, 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고, 그 침입수/유입수의 유량은 Q1(K-C1)/C1으로 산정하며, C1 > K 인 경우, 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수와 같은 고농도 염소이온함유수이고, 그 침입수/유입수의 유량은 Q1(C1-K)/C1으로 산정하여 침입수/유입수의 종류와 유량을 판단하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법의 다른 실시예는, 하수관거상에서 일정 거리 떨어져 있는 하류 측정지점(A)과 상류 측정지점(C)에 설치된 유량측정기를 이용하여 하수의 유량(Q1, Q3)을 측정하는 단계와; 상기 하수관거의 하류 측정지점(A)과 상류 측정지점(C)에 설치된 염소 이온농도측정기를 이용하여 상기 유량측정기를 통과하는 하수 중의 염소이온농도(C1, C3)를 측정하는 단계와, 상기 두 측정지점에서 측정된 유량((Q1, Q3)과 염소이온농도(C1, C3)를 식 C1 = Q2·C2 ＋ Q3·C3 / Q2 ＋ Q3 에 대입하여, 두 측정지점(A, C) 사이의 임의 지점(B)에서 유입되는 침입수/유입수의 종류와 유량을 판단하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른, 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템은, 하수관거상에 일정 거리 떨어져 설치된 다수 개의 유량측정기와; 상기 유량측정기를 통과하는 하수의 염소이온을 측정하기 위하여 설치된 다수 개의 염소이온농도측정기와; 상기 유량측정기와 염소이온농도측정기로부터 각 측정지점 별로 유량데이터와 염소이온농도데이터를 송신받아 분석, 저장 및 출력하는 메인서버와; 상기 메인서버로부터 데이터를 출력받아 저장하는 데이터부와; 상기 메인서버로부터 연산된 데이터를 출력하는 출력장치 및 상기 메인서버를 관리하는 관리자서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 염소이온농도를 이용하여 침입수/유입수를 분석하는 방법을 상세히 설명한다.
도 2에서 보는 바와 같이, 하수관거상에서 하수흐름방향의 상류인 C지점과 하류인 A지점의 두 지점에서 염소이온농도(Cl-)와 유량을 측정한다. 그러면 상류인 C지점과 하류인 A지점 사이의 임의의 B지점에서 유입되는 침입수/유입수(불명수,침 투수)의 종류와 유입 위치 그리고 유량을 판단하거나 산정할 수 있다.
상기 침입수/유입수는 일반 가정 하수와 성질이 다른 물로서, 특히 염소이온농도가 다르다. 따라서 침입수/유입수는 그 염소이온농도에 따라서, 분뇨, 축분, 매립장 침출수, 해수 또는 공장폐수 등과 같이 염소이온이 고농도로 함유되어 있는 '고농도 염소이온함유수'와, 지하수, 우수 등과 같은 염소이온이 저농도로 함유되어 있는 '저농도 염소이온함유수'로 구분할 수 있다.
한편, 소금은 강전해질로 수중에서 거의 100% 이온화되어, 염소이온과 나트륨이온으로 존재하고, 이들은 시간의 경과에 따라 변하거나 소멸하지 않는 비가역적인 물질이다. 따라서 본 발명은 이러한 염소이온(또는 나트륨이론)을 침입수/유입수의 추적물질로 활용하는 것이다. 종래에도 추적물질를 사용하여 하천의 유량을 측정하는 방법이 있었으나, 종래의 기술은 별도의 추적물질을 하천에 주입하는 것이므로 환경피해가 우려되고 많은 양의 추적물질이 소요되어 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 그러나 염소이온은 가정 활동에 의해서 자연스럽게 하수에 주입되기 때문에 환경문제가 생기지 않고 별도로 비용도 소요되지 않는다.
즉 본 발명에서 추적물질로 사용하는, 염소이온(Cl-)은 수중에 용해되어 있는 염화물 중의 염소를 말하는데. 일반적으로 자연수에는 아주 적은 양만 함유되어 있다. 그러나 인간 생활에서는 식염이 꼭 필요한 물질이므로 가정에서 배출되는 가정 하수에는 상당량의 염소이온이 함유되게 될 뿐만 아니라 비슷한 생활 수준이나 유사한 소비 패턴을를 갖는 가정들에서 배출되는 하수에는 염소이온농도가 동일하 게 나타난다. 그러므로 가정에서 배출되는 가정하수는 일정 농도의 추적물질(염소이온농도)이 투입되어 있는 것이다.
다시 도 2를 참조하면, 하수관거상의 A,B,C 지점에서의 유량(Q1,Q2,Q3)과 염소이온농도(C1,C2,C3)는 다음과 같은 관계식으로 표현할 수 있다.
Q1 = Q2 ＋ Q3
Q1·C1 = Q2·C2 ＋ Q3·C3
즉, 하류인 A지점에서의 유량(Q1)은 상류인 C지점에서 유입된 유량(Q3)과 그 사이에 위치하는 B지점에서 유입된 유량(Q2)을 합한 것이고, A지점에서의 염소이온부하량(Q1·C1)은 C지점에서 유입된 염소이온부하량(Q3·C3)에 B지점에서 유입된 염소이온부하량(Q2·C2)를 합한 것이 된다.
이때, A지점과 C지점에서의 유량(Q1,Q3)과 염소이온농도(C1,C3)는 측정을 통해서 알수 있는 값이고, 임의의 B지점에서의 유량(Q2)과 염소이온농도(C2)은 미지의 값이다.
위 두 식을 정리하면, A지점에서의 염소이온농도는 다음 식과 같다.
C1 = Q2·C2 ＋ Q3·C3 / Q2 ＋ Q3
이때, B지점에서 유입된 침입수/유입수가 일반 가정하수라면, A,B,C 지점에서의 하수의 염소이온농도는 동일하고, C1 = C2 = C3 = K 일정한 상수 값(K)을 갖는다. 반면에 B지점에서 유입된 침입수/유입수가 하수가 아니라면, A,B,C 지점에서의 염소이온의 농도는 서로 다르다. C1 ≠ C2 ≠ C3 ≠ K 이다.
여기서 상수값 K는 당해 하수관로에서 측정된 가정 하수의 기준 염소이온농 도이다. 이 기준 염소이온농도는 가정 하수에 침입수/유입수가 유입되지 않는 상태에서 측정된 값이다. 상기 기준 염소이온농도는 계절, 요일 및 시간에 따라 달라질 수 있으므로 측정된 염소이온농도 데이터를 분석하여 계절, 요일 및 시간별로 결정하게 된다.
따라서, A,B,C 지점에서의 염소이온농도가 동일한 경우라면, C1은 상수값(K) 즉, 기준 염소이온농도와 동일하게 된다. 이와 같이, C1 = K이면 B지점에서 유입되는 침입수/유입수는 가정 하수인 것으로 볼 수 있으므로 침입수/유입수는 없다. 반면, 염소이온농도의 변화 없이 유량만 감소(Q1 < Q2 ＋ Q3)하였다면, (Q2 ＋ Q3)-Q1 만큼 누수가 생긴 것으로 판단할 수 있다.
그러나 A지점에서 염소이온농도가 C1 > K 이면, 일반 가정 하수보다 염소이온농도가 증가한 경우에 해당하므로 B지점에서는 분뇨, 축분, 매립수, 해수 또는 공장폐수 등과 같이 고농도 염소이온함유수가 침입한 경우이다. 반면에, C1 < K 이라면, 일반 가정 하수보다 염소이온농도가 감소한 경우이므로 B지점에서는 지하수, 우수 등과 같이 저농도 염소이온수가 침입 또는 유입되는 경우가 된다.
이와 같이, 본 발명은 하수관거상에서 두 지점에서의 유량과 염소이온수를 측정함으로써 두 지점 사이의 임의의 지점에서 유입되는 침입수/유입수의 종류와 유량을 산정할 수 있다.
이어서, 하수관거상에서 각 지점(A,B,C)에서의 유량(Q1,Q2,Q3)과 염소이온농도(C1,C2,C3)의 측정이 가능하다면, 각 지점의 상류에서 유입되는 침입수/유입수의 종류와 유량을 계산할 수 있다.
즉, A지점에서 염소이온농도가 C1 < K 경우, A지점 상류의 임의의 지점에서 침입되는 침입수/유입수 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고, 그 유량은 Q1(K-C1)/C1 이다. 그리고 A지점에서 C1 > K 인 경우, A지점 상류의 어느 점에서 유입되는 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수, 공장폐수와 같은 고농도 염소이온함유수이고 그 유량은 Q1(C1-K)/C1 이다.
마찬가지 방법으로, B지점에서 염소이온농도가 C2 < K 경우, B지점 상류의 임의의 지점에서 유입된 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온수이고 그 유량은 Q2(K-C2)/C2 이다. 그리고 B지점에서 C2 > K 인 경우, B지점 상류의 어느 점에서 유입된 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수, 공장폐수와 같은 고농도 염소이온함유수이고 그 유량은 Q2(C2-K)/C2 이다.
또한, C지점에서 염소이온농도가 C3 < K 경우, C지점 상류의 어느 지점에서 유입된 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고 그 유량은 Q3(K-C3)/C3 이고, C지점에서 C3 > K 인 경우, C지점 상류의 어느 점에서 유입된 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수, 공장폐수와 같은 고농도 염소이온함유수이고 그 유량은 Q3(C3-K)/C3 이다.
이와 같이, 본 발명은 하수관거상에서 어느 지점에서 하수의 유량과 염소이온농도를 측정하면, 그 상류에서 유입되는 침입수/유입수불명수의 종류와 수량을 비교적 쉽게 산정할 수 있다.
또한, 본 발명은 어느 지점에서의 유량과 염소이온농도를 측정하여, 그 상류 어느 지점에서 침입수/유입수가 유입되고 있다는 것을 확인하면, 그 측정지점을 상 류쪽으로 옮겨가면서 염소이온농도를 측정하면, 침입수/유입수가 들어오는 위치를 찾을 수 있다. 예를 들어, A지점에서 측정된 염소이온농도가 일반 가정 하수의 염소이온농도(K)보다 클 경우(C1 > K), A지점의 상류 어느 곳(B)에서 고농도 염소이온함유수가 유입되고 있는 것이다. 따라서 그 상류쪽으로 측정지점을 옮겨가면서 염소이온농도를 측정하면, B지점을 중심으로 염소이온농도가 변하는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 염소이온농도와 유량을 이용하면 침입수/유입수가 유입되는 지점을 찾아낼 수 있다.
이어서, 도 3은 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템을 보여는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 하수관거상에 일정 거리 떨어져 설치된 다수 개의 유량측정기(10)와, 상기 유량측정기(10)를 통과하는 하수의 염소이온을 측정하기 위하여 설치된 다수 개의 염소이온농도측정기(20)와, 상기 유량측정기(10)와 염소이온농도측정기(20)로부터 각 측정지점별로 유량데이터와 염소이온농도데이터를 송신받아 분석, 저장 및 출력하는 메인서버(30와, 상기 메인서버(30)로부터 데이터를 출력받아 저장하는 데이터부(41~46)와, 상기 메인서버(30)로부터 연산된 데이터를 출력하는 출력장치(60) 및 상기 메인서버(30)를 관리하는 관리자서버(50)를 포함하여 구성되어 있다.
상기한 염소이온농도측정기(20)는 실시간 측정이 가능한 음이온 크로마토그라피이다. 또한 실시간 측정이 불필요한 경우에는 유량측정기(10)를 통과하는 하수를 채집하여 실험실에서 분석하는 것도 가능하다.
상기 데이터부(41~46)는 조사주기 및 조사된 데이터의 해석관련데이터가 저 장되어 있는 조사측정 및 해석데이터부(41)와, 대상지역의 인구와 주거형태, 하수배제방식, 수세화율, 관로길이, 맨홀 및 관의 직경 등과 관련된 데이터가 저장되어 있는 기초 현황데이터부(42)와, 상기 각 유량측정기(10)를 통해 입력된 데이터를 메인서버(30)로부터 전달받아 저장하고, 상기 메인서버(30)의 요구에 따라 유량데이터를 출력하는 유량데이터부(43)와, 상기 각 염소이온분석기(20)로부터 입력된 데이터를 메인서버(30)로부터 전달받아 저장하고, 상기 메인서버(30)의 요구에 따라 염소이온농도데이터를 출력하는 염소이온농도데이터부(44)와, 대상 대상지역에서 배출되는 가정하수의 기준염소이온농도 계절별, 월별, 주별, 시간별로 분류하여 저장하는 기준여소이온농도 데이터부(45), 메이서버(30)에서 분석된 침입수/유입수의 종류, 유입 위치 및 수량에 따라 하수관거정비 시행에 필요한 장비 우선 순위 결정, 신설 관거의 불실도 점검, 노후 관거의 교체 시기 설정에 대한 데이터를 저장하는 관거정비 및 유지관리 데이터부(46)로 구성된다.
따라서 상기 메인서버(30)는, 각 측정지점에서 측정된 유량((Q1,Q2,Q3...)과 염소이온농도(C1,C2,C3...)를 식 C1 = Q1·C1 + Q2·C2 ＋ Q3·C3 / Q1 + Q2 ＋ Q3 에 대입하여, C1 = K인 경우에는 침입수/유입수가 없는 것으로 판단하고, C1 < K 인 경우 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고 C1 > K 인 경우 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수와 같은 고농도 염소이온함유수인 것으로 판단하고, 각 측정지점(A,B,C...)에서 하수의 염소이온농도(C1,C2,C3...)는 동일하고 Q1 < Q2 + Q3 + .... 인 경우에, 누수가 있는 것으로 판단하고, 그 누수량은 (Q2 + Q3 + ...) - Q1인 것으로 판단하며, 각 측정지 점(A,B,C...)에서 하수의 염소이온농도(C1,C2,C3...)가 서로 다르면, 침입수/유입수가 있는 것으로 판단하고, A지점에서의 침입수의 유량은 C1 < K인 경우, Q1(K-C1)/C1 이고, C1 > K 인 경우, Q1(C1-K)/C1로 산정하고, B지점에서의 침입수의 유량은 C2 < K 인 경우, Q2(K-C2)/C2이고, C2 > K 인 경우, Q2(C2-K)/C2로 산정하며, C지점에서의 침입수의 유량은 C3 < K인 경우, Q3(K-C3)/C3 이고, C3 > K 인 경우, Q3(C3-K)/C3로 산정한다.
그리고 상기 메인서버(70)는 하수처리장용 관리서버(70)와 연결된다. 상기 메인서버(70)는 하수관거에서 실시간으로 측정된 유량과 염소이온농도를 상기 하수처리장용 관리서버(70)로 전송하거나, 상기 메인서버(70)가 유량과 염소이온농도를 이용하여 분석한 하수관거의 상태, 예를 들어, 유량의 증감, 오염농도의 증감 등에 관한 정보를 제공하여 최적의 조건으로 하수처리장을 관리할 수 있게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 하수의 유량과 염소이온농도를 이용하여 침입수/유입수의 종류, 유입위치, 유량 등을 정확하고 용이하게 분석할 수 있으므로 하수관거를 효과적인 진단 평가 및 유지관리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 하수관거상의 하나의 측정지점에 설치된 유량측정기를 이용하여 하수의 유량(Q1)을 측정하는 단계와;
    상기 하수관거의 측정지점에 설치된 염소이온농도측정기를 이용하여 상기 유량측정기를 통과하는 하수 중의 염소이온농도(C1)를 측정하는 단계와;
    상기 하수관거로 유입되는 일반 가정 하수의 기준 염소이온농도(K)를 측정하는 단계와;
    상기 측정지점에서 C1 < K 인 경우, 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고, 그 침입수/유입수의 유량은 Q1(K-C1)/C1으로 산정하며, C1 > K 인 경우, 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수와 같은 고농도 염소이온함유수이고, 그 침입수/유입수의 유량은 Q1(C1-K)/C1으로 산정하여 침입수/유입수의 종류와 유량을 판단하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법.
  2. 하수관거상에서 일정 거리 떨어져 있는 하류 측정지점(A)과 상류 측정지점(C)에 설치된 유량측정기를 이용하여 하수의 유량(Q1, Q3)을 측정하는 단계와;
    상기 하수관거의 하류 측정지점(A)과 상류 측정지점(C)에 설치된 염소이온농도측정기를 이용하여 상기 유량측정기를 통과하는 하수 중의 염소이온농도(C1, C3)를 측정하는 단계와;
    상기 두 측정지점에서 측정된 유량((Q1, Q3)과 염소이온농도(C1, C3)를 식 C1 = Q2·C2 ＋ Q3·C3 / Q2 ＋ Q3 에 대입하여, 두 측정지점(A, C) 사이의 임의 지점(B)에서 유입되는 침입수/유입수의 종류와 유량을 판단하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 두 측정지점(A, C) 사이의 임의 지점(B)에서 유입되는 침입수/유입수의 종류와 유량을 판단하는 단계에 있어서,
    하류 측정지점(A)과 상류 측정지점(C)에서 측정된 하수의 염소이온농도(C1, C3)가 동일한 경우(C1 = C3)에는 침입수/유입수가 없는 것으로 판단하고, C1 < C3 인 경우에는 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고 그 침입수/유입수의 유량(Q2)은 Q1(C3-C1)/C1이며, C1 > C3 인 경우에는 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수와 같은 고농도 염소이온함유수이고 그 침입수/유입수의 유량(Q2)은 Q1(C1-C3)/C1로 판단하는 하는 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법.
  4. 하수관거상에서 일정 거리 이격되어 있는 각 측정지점(A,B,C...)에 설치된 유량측정기를 이용하여 하수의 유량(Q1,Q2,Q3...)을 측정하는 단계와;
    상기 하수관거의 각 측정지점(A,B,C...)에 설치된 염소이온농도측정기를 이 용하여 상기 유량측정기를 통과하는 하수 중의 염소이온농도(C1,C2,C3...)를 측정하는 단계와;
    상기 하수관거로 유입되는 일반 가정 하수의 기준 염소이온농도(K)를 측정하는 단계와;
    상기 각 측정지점에서 측정된 유량((Q1,Q2,Q3...)과 염소이온농도(C1,C2,C3...)를 식 C1 = Q1·C1 + Q2·C2 ＋ Q3·C3 / Q1 + Q2 ＋ Q3 에 대입하여, C1 = K인 경우에는 침입수/유입수가 없는 것으로 판단하고, C1 < K 인 경우 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고 C1 > K 인 경우 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수와 같은 고농도 염소이온함유수인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    각 측정지점(A,B,C...)에서 하수의 염소이온농도(C1,C2,C3...)는 동일하고 Q1 < Q2 + Q3 + .... 인 경우에, 누수가 있는 것으로 판단하고, 그 누수량은 (Q2 + Q3 + ...) - Q1인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    각 측정지점(A,B,C...)에서 하수의 염소이온농도(C1,C2,C3...)가 서로 다르 면, 침입수/유입수가 있는 것으로 판단하고, A지점에서의 침입수의 유량은 C1 < K인 경우, Q1(K-C1)/C1 이고, C1 > K 인 경우, Q1(C1-K)/C1로 산정하고,
    B지점에서의 침입수의 유량은 C2 < K 인 경우, Q2(K-C2)/C2이고, C2 > K 인 경우, Q2(C2-K)/C2로 산정하며,
    C지점에서의 침입수의 유량은 C3 < K인 경우, Q3(K-C3)/C3 이고, C3 > K 인 경우, Q3(C3-K)/C3로 산정하는 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 염소이온농도 대신에 나트륨이온농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 염소(나트륨)이온농도와 유량을 이용한 침입수/유입수 분석방법.
  8. 제 1항, 제4항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 염소이온농도(K)는 침입수/유입수가 발생하지 않은 상태에서 측정된 하수의 염소이온농도인 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용하여 침입수/유입수의 종류와 유량을 분석하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하수 중의 염소이온농도는 음이온 크로마토그라피를 이용하여 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 염소이온농도와 유량을 이용하여 침입수/유입수의 종류와 유량을 분석하는 방법.
  10. 하수관거상에 일정 거리 떨어져 설치된 다수 개의 유량측정기와;
    상기 유량측정기를 통과하는 하수의 염소이온을 측정하기 위하여 설치된 다수 개의 염소이온농도측정기와;
    상기 유량측정기와 염소이온농도측정기로부터 각 측정지점 별로 유량데이터와 염소이온농도데이터를 송신받아 분석, 저장 및 출력하는 메인서버와;
    상기 메인서버로부터 데이터를 출력받아 저장하는 데이터부와;
    상기 메인서버로부터 연산된 데이터를 출력하는 출력장치 및 상기 메인서버를 관리하는 관리자서버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 메인서버는, 각 측정지점에서 측정된 유량((Q1,Q2,Q3...)과 염소이온농도(C1,C2,C3...)를 식 C1 = Q1·C1 + Q2·C2 ＋ Q3·C3 / Q1 + Q2 ＋ Q3 에 대입하여, C1 = K인 경우에는 침입수/유입수가 없는 것으로 판단하고, C1 < K 인 경우 침입수/유입수는 지하수, 우수와 같은 저농도 염소이온함유수이고 C1 > K 인 경우 침입수/유입수는 분뇨, 축분, 해수, 매립장 침출수와 같은 고농도 염소이온함유수인 것으로 판단하고,
    각 측정지점(A,B,C...)에서 하수의 염소이온농도(C1,C2,C3...)는 동일하고 Q1 < Q2 + Q3 + .... 인 경우에, 누수가 있는 것으로 판단하고, 그 누수량은 (Q2 + Q3 + ...) - Q1인 것으로 판단하며,
    각 측정지점(A,B,C...)에서 하수의 염소이온농도(C1,C2,C3...)가 서로 다르면, 침입수/유입수가 있는 것으로 판단하고, A지점에서의 침입수의 유량은 C1 < K인 경우, Q1(K-C1)/C1 이고, C1 > K 인 경우, Q1(C1-K)/C1로 산정하고, B지점에서의 침입수의 유량은 C2 < K 인 경우, Q2(K-C2)/C2이고, C2 > K 인 경우, Q2(C2-K)/C2로 산정하며, C지점에서의 침입수의 유량은 C3 < K인 경우, Q3(K-C3)/C3 이고, C3 > K 인 경우, Q3(C3-K)/C3로 산정하는 것을 특징으로 하는 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 메인서버는, 하수처리장을 제어하는 제어장치와 전기적으로 연결되어, 각 측정지점에서 측정된 염소이온농도와 유량를 근거로 하수처리장을 제어하는 것을 특징으로 하는 염소이온농도를 이용한 하수관거 모니터링 시스템.
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