[영국] 하수관망 부식·악취 및 안전 위험에 대비하는 방법
엔바이로스위트, 'SeweX' 모델 이용 실시간 오염사건 원인 정확히 찾아내
 

상승하는 하수 본관의 간헐적인 흐름은 종종 혐기성 조건에서 긴 하수 저류 시간을 초래하여 황산염(sulfate)을 황화물(sulfide)로 전환시키는 황산염 환원 박테리아의 성장을 허용한다. 

중력 본관의 난류 조건에서 용해된 황화물은 H2S(황화수소)로 액체에서 기체 상태로 이동하여 외부 환경으로 배출될 경우 불쾌한 냄새를 유발한다. 또한 습한 조건 하에서 H2S는 하수관 상부 표면에서 황산으로 산화되어 부식될 수 있다.

하수구 시스템의 부식으로 인해 전세계 수리 및 교체 비용 수십억 달러가 소요된다. 부식으로 인한 한 번의 예상치 못한 고장으로 인해 수도 시설이 수백만 달러의 손실을 입을 수 있다.

악취 모니터링 및 제어 시스템은 구현하는 데 수백만 달러의 비용이 들지만 여전히 인근 지역사회에 지속적인 문제를 일으킬 수 있으며 지속적으로 관리하는 데 막대한 시간과 비용이 소요될 수 있다.

황화물을 제어하기 위해 공기나 산소를 의도적으로 주입하지 않는 한, 상승하는 주요 하수구는 일반적으로 메탄 생성을 위한 최적의 조건을 제공한다. 이것은 상당한 안전 위험을 초래할 수 있고 온실 배출에 중요한 기여를 할 수 있다.

■ 어떤 유형의 하수관망의 조기 부식 또는 높은 패혈성에 취약한가?(What type of sewer networks are susceptible to early corrosion or high septicity?)

- 길이 2km 이상의 대경관(>1m)

- 길이가 2km 이상인 더 작은 직경 상승 주전원(<250mm)

- 낮음 또는 간헐적 흐름(예 : 하루에 10회 이상)

이러한 특성을 가진 하수관망(sewer networks)들이 항상 문제가 있는 것은 아니다. 부식과 악취는 예기치 않게 발생하는 경우가 있으며, 하수관망에 대한 동적이고 포괄적인 이해가 매우 중요하다.

■ 전통적 관리방식의 문제점(The Problems with Traditional Methods of Management)

제어 방법은 가정된 흐름과 하수관망 상태에 기초하여 설정된다. 하수관망의 부식 위험은 일반적으로 관망의 현재 상태 또는 단순한 모니터링 장치의 저장 및 표시에 대한 많은 가정을 기반으로 나타난다. 부식 문제는 장비의 예상 수명보다 훨씬 전에 값비싼 자산이 고장난 경우에만 발견되는 경우가 많다.

심각한 악취 사고가 경고 없이 발생하여 커뮤니티에 심각한 폐를 끼치고 관망의 효과적인 관리에 지장을 줄 수 있다. 민원에 대한 대응과 원인 규명에 초점을 맞춘 전통적인 관리 방식은 사건이 지나간 후 매우 어려울 수 있다. 

냄새 관리는 사람 코의 주관적인 반응을 기반으로 하기 때문에 더욱 복잡하고, 하수관망이 특정 문제의 원인이 되지 않았는지 자신 있게 증명하기 어려울 수 있다.

■ 'SeweX'는 무엇인가

'SeweX'는 하수도의 물리적, 화학적, 생물학적 과정을 설명하는 고급 수학 모델에 기반을 두고 있다. SeweX는 하수관망에서 황화물과 메탄 생성을 나타내는 복잡한 모델을 의사 결정자들이 사용할 수 있는 솔루션으로 통합했다.

- 하수관망 설계 시 주요 비용 절감을 빠르고 쉽게 파악할 수 있다.

- 실시간으로 오염 사건의 원인을 정확히 찾아낸다.

- 부식, 냄새 및 안전 문제를 방지하기 위해 운영 및 설계 결정을 내린다.

- 부식 및 악취 위험 우선 순위 영역을 신속하게 식별하고 다양한 운영 시나리오의 결과를 예측하여 이러한 문제를 해결한다.

하수구의 황화물 생산에 영향을 미치는 주요 요인은 유기물의 농도, 유속, 파이프 크기 및 길이, 온도, 황산염 농도, 산소와 질산염의 존재한다. 하수 환경은 흐름 및 하수 구성 면에서 매우 역동적이므로 파이프에서 매우 동적인 황화물 수준이 발생한다.

이 모델은 하수관망 구성, 파이프 기하학, 하·폐수 특성 및 유압 데이터를 입력으로 사용하고 하수도 내 황산염, 황화물, 메탄 등 하수 조성의 시간적, 공간적 변화를 모두 예측한다.

'SeweX' 모델은 다양한 악취 및 부식 제어 옵션을 비교하여 특정 하수관망의 필요에 맞는 최적의 화학물질 투여 위치와 비율을 결정함으로써 맞춤형 비용 효율적인 완화 전략을 개발하기 위해 사용된다.

실시간 운영 데이터는 기존 모니터링 네트워크에서 가져오거나 엔바이로스위트사(Envirosuite)의 추천 하드웨어 파트너 중 한 명이 배포할 수 있다. 제품은 클라우드에서 작동하며 제어실, PC 또는 모바일 장치에서 로그인 및 암호를 통해 액세스할 수 있다.

■ 도시 하수관망 전반에 걸쳐 악취, 부식 및 안전 위험에 대처하는 실시간 소프트웨어 플랫폼(A real-time software platform to act on odour, corrosion and safety risks across municipal sewer networks)

EVS Water SeweX는 하수도 운영자가 전체 시 하수관망에 걸쳐 안전, 부식, 악취 위험을 식별, 대응, 관리할 수 있도록 지원하는 클라우드 기반 플랫폼이다.

EVS Water SeweX는 하수도 운영자가 전체 시 하수관망에서 안전, 부식 및 악취 위험을 식별, 대응 및 관리할 수 있도록 돕는 클라우드 기반 플랫폼이다. 시장 대안은 모니터링 정보의 간단한 저장 및 표시만 제공한다.

'SeweX'는 개선을 위한 최선의 단기 및 장기 결정을 위한 과학 기반 의사 결정이 개발되고 지원됨에 따라 위험에 대한 신속한 이해를 제공한다.

'SeweX'에 대한 자세한 내용은 https://envirosuite.com/platforms/water/sewex 참조.

[원문보기]

How to stay ahead of corrosion, odour and safety risks in sewer networks

Intermittent flows in rising mains often leads to long sewage retention times under anaerobic conditions, allowing the growth of sulfate-reducing bacteria that convert sulfate to sulfide. 

In gravity mains, under turbulent conditions, dissolved sulfide passes from the liquid to the gas phase as H2S, resulting in unpleasant odours if emitted to the external environment. Also, under humid conditions, H2S may be oxidised to sulfuric acid on the upper surface of the sewer pipe causing corrosion.

Corrosion in sewer systems costs the world billions in repairs and replacements. A single unexpected failure due to corrosion can cost a water utility millions. Odour monitoring and control systems cost millions to implement but can still lead to persistent problems with nearby communities, costing massive amounts of time and money to manage on an ongoing basis.

Unless air or oxygen is deliberately injected to control sulfide, rising main sewers typically provide optimal conditions for methane generation. This can present a significant safety risk and be an important contribution to greenhouse emissions.

What type of sewer networks are susceptible to early corrosion or high septicity?

- Large diameter pipes (>1m) of greater than 2km in length

- Smaller diameter rising mains (<250mm) of greater than 2km in length

- Low or intermittent flows (e.g. <10 times per day)

Networks with these characteristics don’t always have problems. Corrosion and odour sometimes occur unexpectedly and a dynamic comprehensive understanding of the sewer network is critical.

The Problems with Traditional Methods of Management

Methods of control are established based on assumed flows and network conditions. Corrosion risk in sewer networks is typically represented based on many assumptions on the current state of the network or simple storage and display of monitoring devices. Corrosion issues are often only discovered when costly assets fail, well before the expected life of the equipment.

Significant odour incidents can occur without warning, causing significant nuisance in the community and disruption to the effective management of the network. Traditional methods of management focus on responding to complaints and identifying the source of the issue can be very difficult after the incident has passed. 

Odour management is further complicated as it is based on a subjective response of the human nose, and it can be difficult to prove with any confidence whether the sewer network has not been the cause of any particular issue.

What is SeweX?

SeweX is based on an advanced mathematical model that describes the physical, chemical and biological processes in sewers.

SeweX has integrated complex models used to represent sulfide and methane generation in sewer networks into a solution that can be used by decision makers to:

- Quickly and easily identify major cost savings in the design of a network.

- Pinpoint the source of pollution events in real-time.

- Make operational and design decisions to avoid corrosion, odour and safety issues.

- Identify corrosion and odour risk priority areas quickly and predict the outcome of different operating scenarios to solve those issues

The key factors affecting sulfide production in sewers are the concentration of organic matter, flow velocity, pipe size and length, temperature, sulfate concentration and the presence of oxygen and nitrate. The sewer environment is highly dynamic in terms of both flow and sewage composition, resulting in highly dynamic sulfide levels in the pipes.

The model uses sewer network configuration, pipe geometry, wastewater characteristics and hydraulic data as inputs and predicts both the temporal and spatial variations of wastewater composition, including sulfate, sulfide and methane in sewers.

The SeweX model is used to compare different odour and corrosion control options to develop a tailored, cost-effective mitigation strategy by determining the optimal chemical dosing locations and rates to suit the need of a particular sewer network.

Real-time operational data can be taken from the existing monitoring network or can be deployed by one of Envirosuite’s recommended hardware partners. The product operates in the cloud and can be accessed via a login and password from the control room, a pc or mobile device.

A real-time software platform to act on odour, corrosion and safety risks across municipal sewer networks

EVS Water SeweX is a cloud-based platform that helps sewer operators identify, respond and manage safety, corrosion, and odour risks across entire municipal sewer networks. Market alternatives offer only simple storage and display of monitoring information. 

SeweX provides rapid understanding of risk as it develops and supports science-based decision making for making the best short-term and long-term decisions for improvement.

Learn more about SeweX here: https://envirosuite.com/platforms/water/sewex

[출처=엔바이로스위트사(Sewer Inspection & Network Monitoring | Sewex | Envirosuite) / 2021년 11월 30일]