송도2단계공공하수처리시설증설사업 기본설계(tk) ·...

▲⃝유신기술회보 _설계사례

This project called as 'Second step enlargement of Songdo sewage treatment plant' was ordered by

IFEZ(Incheon Free Economic Zone) under a 'Turn-Key' basis. In order to preserve Incheon coastal

water quality, this project was planned to make the existing Songdo STP(30,000 /day) larger with a

additional capacity of 68,000 /day.

For compliance of guaranteed water quality standard presented in the RFP(Request For Proposal),

high efficient MBR process was applied. In addition, a neighborhood park and amenities were planed

on the sewage treatment facilities installed underground.

After performing the basic design as shown above, our consortium participated in the bidding in

September 2009. At that time we placed in a difficult situation due to competition with three large

domestic consortiums. But, our differentiated design got excellent evaluation. As a result, Our

consortium won a contract. This project is currently being constructed by the end of September, 2012.

The success of this project was the beginning of publicizing our company in the design of public

sewage treatment facilities.

Finally, we would like to thank all those who threw themselves heart and soul into the project. Also,

in the design of sewage treatment facilities, we hope this project will be a good reference in the

future.

송도2단계공공하수처리시설증설사업기본설계(TK)

문상연1) 장영희2) 김진붕3)

1) 환경본부 상무·상하수도기술사([email protected])2) 환경본부 부장([email protected])

3) 환경본부 부장([email protected])

300_제17호

1. 사업개요

2. 분야별 설계내용

3. 맺음말

Introduction to second step enlargement of Songdo sewage treatment plant

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송도2단계 공공하수처리시설 증설사업 기본설계(TK)

www�yooshin�co�kr_301

1. 사업개요

본사업은송도경제자유구역건설에따른발생하

수를 처리함으로써 인천 연안의 수질을 보전하기

위하여 인천 경제자유구역청에서 발주한 송도2단

계 공공하수처리시설 증설 Turn-Key 사업으로

기존 1단계(Q=30,000㎥/일)와 별도로 추가 증설

(Q=68,000㎥/일)하는사업이다.

당사컨소시엄은 입찰안내서에제시된보증수질

기준을준수할수있도록최첨단고효율처리방식

인MBR(분리막)공법을적용하고, 하수처리시설을

완전지하화하여처리시설상부를지역주민을위한

공원및주민편의시설을계획하는등최상의설계

를수행하였다.

그결과설계 1위로본공사를수주하였으며, 현

재 2012년 9월준공을목표로증설공사가진행중

에있다.

구 분 사 업 내 용

사 업 명 송도2단계 공공하수처리시설 증설사업

발 주 처 인천경제자유구역청

위 치 인천광역시 연수구 송도동 13-8번지 일원

공사기간 착공일로부터 920일(종합시운전 6개월 포함)

계획처리인구 1,971,878인

하수배제방식 완전 분류식

시설부지면적 43,070m2 (시설부지36,910㎡+조경부지6,160㎡)

시설용량68,000㎥/일 (토목, 건축, 조경)(기계·전기 : 42,500㎥/일)

처리방식 MBR공법

슬러지처리 농축 + 슬러지 감량화 + 탈수

구 분 BOD(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L) T-N(mg/L) T-P(mg/L) 대장균군수(개/mL)

계획유입수질 200 148 205 58.87 5.38 500,000

법정방류수질 10이하 40이하 10이하 20(60)이하 2(8)이하 1,000이하

보증수질

주 : ( )는 동절기(12월~3월) 기준임.

10이하 40이하 10이하 20(60)이하 2(8)이하 1,000이하

▒ 사업위치도 ▒ 사업개요

▒ 계획수질

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302_제17호

▒ 시설조감도

▒ 처리계통도

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2. 분야별설계내용

2.1 공정분야

2.1.1 하수처리공정

1) 공정선정진행절차

2) MBR(Membrane Bio Reactor-분리막)

공법

•생물반응조와분리막기술을결합한공정으로

활성슬러지와 처리수를 완벽하게 분리시키는

기능집약형고효율처리기술

•처리성능의안정성

- 0.04㎛ 분리막에 의한 고효율 고액분리와

고농도MLSS확보로부하변동대응성이우

수하여상시안정적인처리수질확보가능

•부지집약화

- 침전, 여과, 소독설비등이불필요하여생물

반응조집약화가능

•경제성및유지관리성우수

- 공정구성의단순화및자동화

- 부지및생물반응조집약화에따른경제성

우수

- 범용공법인 A2O공법 대비 슬러지 발생량

35% 감소로유지관리비절감

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304_제17호

3) 고효율최첨단MBR공법특징

▒ 처리공정 구성의 집약화

▒ 처리성능의 안정성

처리의 안정성 고액분리의 안정성 저수온시 대처성능

•A2O대비 고농도 MLSS확보

BOD 및 T-N처리효율 향상

•분리막 공극 0.04㎛ 적용

고형물 및 대장균 완벽 제거

•고농도 MLSS 및 긴 SRT 확보

저수온시 안정적 질산화 유도

▒ 우수한 경제성

슬러지발생량 최소화 소요부지 최소화 유지관리비 최소화

•긴 SRT로 슬러지 발생량 최소화

A2O 대비 35% 이상 저감

•고농도 MLSS 및 공정의 단순화

A2O 대비 소요부지 약 40% 저감

•최근 수요증가로 분리막 단가 하락

최근 10년내 50% 비용 감소

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2.1.2 슬러지처리공정

•MBR공법 도입으로 잉여슬러지 발생량을 최

소화하였으며, 슬러지감량화공법도입으로

A2O 대비최종탈수케익발생량55% 저감

•기계식농축후탈수계획

- 처리의안정성및경제성, 유지관리성이우수

한방식선정

•슬러지감량화공법(고온호기성소화) 적용

- ① 다중원판 농축기 ⇨ ② 슬러지 감량화

(GS-Lyso) ⇨③원심탈수기

•반류수영향최소화계획수립

- 슬러지저류조산기식교반기설치로영양염

류(N, P)의재용출방지

2.1.3 처리수재이용계획

•재이용수활용

- 처리시설에필요한장내용수및조경용수는

전량하수처리수로재이용방안강구

• 공공하수도시설업무처리일반지침

- 시설용량 5,000㎥/일 이상인 공공하수처리

시설은 1일 하수량의 5%이상을 재이용수로

공급(금회: 2,200㎥/일)

•용도별하수처리수재이용수질권고기준(환경

부)에부합되도록재이용수공급시염화물및

대장균을고려하여안정적인처리계획수립

•조경용수는염분의영향을최소화하도록모니

터링실시

▒ 슬러지 처리공정도

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306_제17호

▒ 재이용수 공급 모식도

▒ 평면배치계획

재이용수 공급모식도

▒ 조경용수 염분 모니터링 계획

조경용수 염분 모니터링 계획

2.2 토목분야

2.2.1 시설배치계획

•지역주민들이 공원시설을 이용하기 용이하도

록시설물배치

•관리 동선과 방문자 동선을 분리하여 시설물

배치

•장래확장및공사중초과유입하수처리를위

한시설배치계획

•기능별공간을구분하여유지관리효율성제고

•지하수위를고려하여공사중안정성확보토록

계획

•주변공원(솔찬공원)과 연계하여 공원화 시설

계획

•전기전도도 1,700㎲/㎝ 초과시 조경용수 공급차단

재이용수 선택적 취수로 안정성 확보

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2.2.2 시설물완전지하화계획

•처리시설을완전지하화하고상부를지역주민

을위한공원화시설로계획

•기존시설의 부지고와 동일한 부지계획고

(F.G.L(+)6.0m) 선정

- 시설물완전지하화

•수처리및슬러지처리시설집약화및완전지

하화

- 소요부지절감및상부주민편의시설제공

•장비의반·출입및유지관리동선확보

- 넓은 차량 진입로(B=7.0m)와 지하 유지관

리층고3.0~5.0m 계획

▒ 시설물 완전 지하화 방안 검토

▒ 지하구조물의 배치계획

구 분 완전지하화 부분지하화

지하화

형 식

특 징•유지관리 공간 및 수처리시설을 주변 시설 계획고와 동

일하게 F.G.L(+)6.0m 선정 후 완전 지하화

•토공량 절감을 위하여 주변 시설 계획고보다 4~5m 증

고 후 성토하여 부분 지하화

장·단점

•깊은 굴착으로 공사비는 다소 증가

•주변 지형 및 시설물 부지고가 고려된 친환경적 입체

Lay-Out 계획

•주변지역 지반과의 조화 상부공간 활용 극대화

•낮은 굴착고로 토공량 감소하여 공사비 절감

•성토사면 미관 저해

•기존시설과 연계한 유지관리 불편

•주변지역 지반과의 부조화 부지활용성 저하

선 정 ⊙

구분 배치계획

지상층

•공원

•관리동

•주민편의시설동

지하1층

•유지관리 공간

•기계/설비실

•차량진입

지하2층

•수처리시설

•공동구 •펌프실

•케익/협잡물 반출실

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308_제17호

▒ 지하화에 따른 주요문제점 및 설계개선방안 도출

▒ 완전지하화에 따른 재해유형별 방재안전성 확보계획

구 분 주요 문제점 설계개선방안

환경성 •공공하수처리시설에 대한 혐오감 •수처리시설 및 슬러지처리시설의 완전 지하화

유지관리 •부지 면적의 제약으로 유지관리 동선 확보의 어려움 •차량 출입구(B=7.0m) 및 공동구(B=4.0m)계획

악취 및 환기•환기미흡으로 지하공기 오염•동절기 내·외부 온도차에 의한 결로 발생

•강제환기시스템 구축 및 악취포집 별도시행•결로방지를 위한 환기설비 설치

채광 •상시 조명시설 가동으로 전력비 상승 •상부 채광창을 설치로 자연채광에 의한 에너지 절감

안전성 •지하수위에 따른 부력작용으로 구조물 부상 •파일 및 구조물 일체화로 부력 안정성 확보

긴급시피난 •피난통로의 미확보로 대량 인명사고 발생 우려 •견학 및 유지관리 동선을 고려 피난계단과 유도등 설치

침수

•긴급차단 GATE설치•비상 BY-PASS설치

•지하시설 및지하도로 침수방지를 위한배수펌프 설치

•수문 차단으로해수 역류 방지유수지 수문

설비 활용

유해

가스

•1종 환기 적용(강제급·배기+기류유인팬) 결로방지•내식성 덕트 적용 내부기기 부식최소화

•유해가스 및 악취 발생시 탈취에 의한 유해가스 배출

화재·지진기타

•적정 소방시설

설치

•옥내소화전 및

스프링쿨러 설치

•지하부 차량동

선 시각화계획

•차량 안전 유도

시스템 구축•내진Ⅰ등급 적용지진시 구조적 안정성 확보

2.2.3 연약지반특성을고려한기초및가시설

계획

•말뚝기초시공을위한항타공법적용시소음ㆍ

진동피해를방지하기위해비항타공법(D.R.A)

선정

•염해에대한내구성및경제성이우수한PHC

파일적용

•굴착공법은 인접구조물의 안정성, 시공성 및

지하수위등을고려하여2열 SCW+Anchor,

sheet pile(차수)+자연터파기공법적용

•지하수위 현황 및 지층조건을 고려한 sheet

pile+(집수정+양수공법) 적용

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2.2.4 해안가 구조물의 특성을 고려한 안전성

확보계획

•염해저항성이높은삼성분계시멘트를적용하

고피복두께 100mm를확보하여목표내구년

한100년및내염성, 사용성확보

•구조물외부는고무아스팔트방수, 수조 내부는

복합계열방수, 유지관리공간은에폭시방수적용

기초공법선정 및 안정성 검토 굴착공법 및 인접구조물 안정성 지하수 배제계획

•말뚝기초 및 D.R.A 공법으로 관입 •2열 SCW+Anchor 공법 •Sheet Pile+배수공법 적용

염분침투해석

•삼성분계 시멘트 적용

2.3 건축 및 조경분야

2.3.1 중점고려사항

•친환경성을고려하여자연의흐름을연계시킨

열린공간과처리수를재이용한친환경수공간

을계획함.

•효율성을고려하여공정간연계된효율적인유지

관리가이루어지고근무자들을위한편의시설제공

•청결성을고려하여물의깨끗한이미지와정화

된흐름을연계한 친환경공간계획

•송도와물의특성을컨셉으로한아이템계획

으로흥미있는시각적랜드마크공원조성

•유수지 및 솔찬공원(조류먹이 서식지)과 연계

한생태비오톱의 확대

•각세대가이용가능한운동및테마자연공간과

참여프로그램을도입하여이용성높은공원유도

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310_제17호

▒ 배치계획

차량 동선 계획

보행자 동선 계획

2.3.2 건축기계설비시스템

•에너지절감형설비시스템선정

- 태양열등신재생에너지사용

•고효율및용량가변형장비선정

- 고효율모터및인버터제어냉·난방기적용

•충분한환기량확보

- 히트펌프형환기조화기설치

•실내공기질향상을위해거실내신선외기도

입및염해방지필터적용

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2.4 기계분야


•전처리설비

- 유입하수의침사및협잡물제거

- 후속공정보호및처리효율향상

•유량조정조설비

- 안정적인운전을위한용량확보

- 유입하수량에대응한펌프운전

•생물반응조설비

- 계열화및자동제어와방류수질기준만족

•탈수설비

- 탈수케익의반·출입용이성과적정함수율확보

•탈취설비

- 악취발생원농도별포집및제거와2차오염방지

•재이용설비

- 처리수재이용으로에너지절감

- 재이용수자외선소독후공급

2.4.2 기계설비계획

•유입시설및전처리설비

- 가동웨어, 긴급차단GATE

- 세목스크린, 미세목스크린, 침사제거기

- 침사이송펌프, 협잡물파쇄기

- 분리막미세스크린, 미세협잡물이송컨베이어

•유량조정조설비

- 유지관리용수문, 유입펌프

- 유량조정조교반기, 유지관리용호이스트

•반응조설비

- 혐기조교반기, 무산소조교반기

- 내부반송펌프, 산기장치, 플런져밸브

- 처리수펌프, 호기조송풍기, 분리막송풍기

- 정전기식여과기, 압축공기설비

•약품주입설비

- 저장탱크 및 공급폄프 Alum, NaOH,

NaOCl,구연산, 황산, 외부탄소원

•슬러지감량화및탈수설비

- 슬러지저류조산기장치, 슬러지저류조송풍기

- 슬러지공급펌프, 다중원판농축기

- 열교환기,증기발생기,황산저장탱크,원심탈수기

- 케익저장호퍼, 안개분무탈취기

•용수공급및방류설비

- 자동용수공급장치, 자외선소독기

- 소포노즐, 소포수공급펌프,조경용수공급펌프

•탈취설비

- 고농도탈취기, 저농도탈취기

기계설비 계획

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312_제17호

원형 침사지 유입펌프 분리막 미세 스크린 공기베어링 송풍기

•밀폐형으로 악취저감•제거효율 우수

•유량 변동대응 용이•저소음, 저진동

•후속공정 보호•분리막 부하감소

•송풍량 조절 용이•운전효율 높음

원심탈수기 정전기식 공기여과기 MBR 분리막 바이오필터 탈취기

•대용량 처리능력 우수•운전 조작이 간단

•염해로 인한 부식방지•제거효율 높음

•처리 효율 우수•여과 및 소독 불필요

•복합 탈취 효율 우수•유지관리비 저렴

전력계통의 이중화 전력품질 향상계획

•계통 이중화 및 예비 변압기의 적용

수변전 설비 계획

•신뢰성 있는 수변전 설비 전자화 배전반 등•고효율 에너지 기자재 저소음고효율 몰드 TR

•전자식 무효전력 보상 장치의 적용 (SVC)

▒ 주요설비별 기기선정

2.5 전기 및 계측제어분야


•견고하고내구성있는기기와신뢰성및조작

이용이한설비를 선정하여신뢰성확보

•안정된전력계통구성과보호계전시스템을적

용하여안정성확보

•호환성있는최신품기기를선정하고증설및

유지보수를고려한실배치와충분한예비회로

를구성하여확장성확보

•설비용량및기종에대하여합리적으로선정하

고, 에너지절약형기자재를선정하여경제성

확보

2.5.2 전기설비계획

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2.5.3 감시제어설비계획

연계방안에 따른 감시제어 시스템의 구성

•향후 통합관리 및 U-CITY사업, 2단계 증설분을 고려한 시스템 구축

시설별 통합관리 구축 계획

•기존시설및송도하수처리수재이용시설의통합관리구축계획의수립

▒ 기존 감시제어시스템 연계 및 통합관리 계획

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314_제17호

3. 맺음말

본송도2단계공공하수처리시설은생물학적고

도처리와분리막의장점이결합된차세대하수처리

공정인MBR 공법을적용하여, 첨단지식의국제도

시송도의이미지에부합되도록하였다.

또한처리시설의완전지하화를통하여주변환

경과조화를이루도록했으며, 처리시설상부를지

역주민을 위한 공원 등의 주민편의시설을 계획하

고, 악취발생을근원적으로차단하여한단계진보

된하수처리시설을계획하였다.

상기와같이기본설계를수행한뒤2009년9월

에 입찰에 참가한 GS건설/유신 컨소시엄은 당시

국내메이저 3개컨소시엄과 경쟁하는매우어려

운상황이었으나, 타 컨소시엄과차별화된설계로

우수한평가를받아최종낙찰자로선정되었다.

더불어본사업의성공적인수주를통해우리회

사의공공하수처리시설설계분야경쟁력을대외에

널리알릴수있는계기가되었다.

끝으로, 설계당시밤·낮으로혼과열정을쏟아

주신모든분들께감사드리며, 앞으로하수처리시

설 설계에 조금이나마 좋은 참고자료가 되었으면

한다.

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송도2단계공공하수처리시설증설사업 기본설계(tk) ·...

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