저수조 내 잔류염소 감소에 미치는 주요 영향 인자에 관한 문헌연구

Abstract

안전한 수돗물 공급을 위해 정수처리장부터 최종 단계인 수도꼭지까지 일정 수준 이상의 잔류염소농도가 유지되어야 한다. 하지만 국내 문헌에 따르면 상수공급의 전체 과정 중에 30-60%의 잔류염소가 소실되고, 이에 대한 주요 원인으로 정수처리 과정에서 염소 사용량 감소 추세, 급수배관 내에서 염소분해 손실, 여름철의 높은 온도에 의한 잔류염소 분해 속도 증가, 급수배관의 노후화에 따른 잔류염소 손실, 저수조 내 저장 시 잔류염소 감소 발생 등이 파악되었다. 이러한 이유로 저수조를 거치는 급수 방식의 경우 최종 수도꼭지의 잔류염소 농도가 기준치보다 낮아질 개연성이 높고, 용량과 체류시간을 단순히 고려하는 기존의 저수조 설계 방식으로 인해서 수돗물 공급의 안전성에 대한 우려가 존재한다. 이의 개선 방안 도출을 위해서 본 연구에서는 저수조 내 잔류염소 감소에 관여하는 주요 기작들인 수체 내 잔류염소 분해, 벽체 표면 흡착, 그리고 증발에 의한 물질전달을 수학적으로 묘사하는 공식들과 계수 값들을 문헌을 통해서 획득하고, 일반적 저수조 조건에서 모델 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 저수조에 유입되는 수돗물 내 유기물 농도, 수돗물이 저수조에 유입되는 수리학적조건(난류 정도), 그리고 저수조 벽체 표면 재질의 흡착능 등이 저수조 내 잔류염소 감소에 주요 영향 인자들임을 알 수 있었다. 본 연구에서 획득된 결과들은 잔류염소 감소를 최소화하여 안전한 수돗물 공급을 가능하게 하는 새로운 저수조 설계기법이나 기술 개발에 유용하게 활용될 것이다. For safe water supply, residual chlorine has to be maintained in tap-water above a certain level from drinking water treatment plants to the final tap-water end-point. However, according to the current literature, approximately 30-60% of residual chlorine is being lost during the whole water supply pathways. The losses of residual chlorine may have been attributed to the current tendency for water supply managers to reduce chlorine dosage in drinking water treatment plants, aqueous phase decomposition of residual chlorine in supply pipes, accelerated chlorine decomposition at a high temperature during summer, leakage or losses of residual chlorine from old water supply pipes, and disappearances of residual chlorine in water storage tanks. Because of these, it is difficult to rule out the possibility that residual chlorine concentrations become lower than a regulatory level. In addition, it is concerned that the regulatory satisfaction of residual chlorine in water storage tanks can not always be guaranteed by using the current design method in which only storage capacity and/or hydraulic retention time are simply used as design factors, without considering other physico-chemical processes involved in chlorine disappearances in water storage tank. To circumvent the limitations of the current design method, mathematical models for aqueous chlorine decomposition, sorption of chlorine into wall surface, and mass-transfer into air-phase via evaporation were selected from literature, and residual chlorine reduction behavior in water storage tanks was numerically simulated. The model simulation revealed that the major factors influencing residual chlorine disappearances in water storage tanks are the water quality (organic pollutant concentration) of tap-water entering into a storage tank, the hydraulic dispersion developed by inflow of tap-water into a water storage tank, and sorption capacity onto the wall of a water storage tank. The findings from his work provide useful information in developing novel design and technology for minimizing residual chlorine disappearances in water storage tanks.