SWM : Smart Water Management

본 연구에서는 실시간 원수수질 변화에 신속한 대응을 위한 정수처리 효율예측 시뮬레이터를 개발하고자 하였다. 본 연구의 1차년도 과업으로서 정수처리 시뮬레이터의 요구기능 및 목표성능 정의, 단위공정별 수리적 거동 및 수처리 효율 예측 시뮬레이터 개발, 개발 모형의 성능시험 및 평가를 수행하였다. 먼저, 국내의 정수처리 운영현황 분석 및 정수장 실시간 감시제어 시스템에 대한 조사분석을 통하여 본 연구에서 개발되는 정수처리 시뮬레이터의 기능 및 목표성능을 설정하였다. 둘째 단위공정별 효율예측 모듈을 개발하고자 기존에 외국에서 개발된 OTTER모형을 벤치마킹하여 본 연구의 일차적이 원형모형으로 완성하였다. 개발된 모형은 혼화, 응집, 침전, 여과 및 소독공정에 대한 모의가 가능하도록 하였다. 개발된 모형을 위한 공정별 알고리즘은 물리화학적 지배방정식에 근거하여 수치해석 기법을 이용하여 산정하였다. 물리화학적 모형이 제대로 구비되지 않은 단위계산에서는 모형의 적용을 위한 경험적 방정식 또한 이용하였다. 본 연구개발에서 개발된 정수처리 효율예측 시뮬레이터 모듈 중 혼화, 응집 및 침전공정에 대한 성능시험 및 평가를 실시하여 기존에 개발된 OTTER 모형결과와 비교를 실시하였다. 계산 결과를 통하여 본 연구개발 모형이 기존의 OTTER 프로그램과 동등한 수준의 시뮬레이션 결과치를 제시할 수 있음을 확인하였다.

제 1장 서 론 1
1.1 연구목적 및 배경 1
1.2 연구내용 및 범위 3
1.3 연구개발 추진체계 4

제 2 장 정수처리 시뮬레이터 기능 및 목표성능 5
2.1 정수장 운영현황 분석 5
2.1.1 국내의 정수처리 및 운영현황 5
2.1.2 정수장 수질정보의 운영관리 현황 10
2.1.3 정수장 실시간 감시제어 현황 12
2.2 국외의 정수처리 시뮬레이터 개발현황 15
2.2.1 OTTER(WRc) 15
2.2.2 Stimela(TU Delft) 16
2.2.3 METREX(TU Duisberg) 17
2.2.4 WatPro(Hydromantis) 18
2.2.5 WTP(US EPA) 18
2.3 정수처리 시뮬레이터의 기능 및 목표성능 설정 20

제 3 장 정수처리 공정별 시뮬레이션 모듈 개발 21
3.1 혼화공정 시뮬레이션 모듈 개발 21
3.1.1 입출력 변수 정의 21
3.1.2 지배방정식 및 수치해석 모형 22
3.1.3 모형의 가정 및 실제 적용 25
3.2 응집공정 시뮬레이션 모듈 개발 27
3.2.1 입출력 변수 정의 27
3.2.2 지배방정식 및 수치해석 모형 27
3.2.3 모형의 가정 및 실제 적용 28
3.3 침전공정 시뮬레이션 모듈 개발 30
3.2.1 입출력 변수 정의 30
3.2.2 지배방정식 및 수치해석 모형 31
3.2.3 모형의 가정 및 실제 적용 33
3.4 여과공정 시뮬레이션 모듈 개발 34
3.2.1 입출력 변수 정의 34
3.2.2 지배방정식 및 수치해석 모형 36
3.2.3 모형의 가정 및 실제 적용 39
3.5 소독공정 시뮬레이션 모듈 개발 40
3.2.1 입출력 변수 정의 40
3.2.2 지배방정식 및 수치해석 모형 41
3.2.3 모형의 가정 및 실제 적용 44

제 4 장 개발 모형의 성능시험 및 평가 46
4.1 혼화 공정에 대한 성능시험 평가결과 46
4.2 응집 공정에 대한 성능시험 평가결과 48
4.3 침전 공정에 대한 성능시험 평가결과 50

제 5 장 결 론 54

참고문헌 56