[비점오염원]

[비점오염원]

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수질기술사에서 빼놓고 말할수 없는 비점오염원이다.

가장 빈출 유형임과 동시에 가장 점수를 받기 어려운 아이템으로 보다 차별화된 답안 작성이 요구된다.

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기출 유형

1. 비점오염원 정의, 특징, 종류, 대책 2. 비점오염 저감시설의 종류 및 장단점, 선정 시 고려사항 3. 비점오염 저감시설의 모니터링 평가방법, 오염삭감효과 평가방법 4. 비점오염원 최적관리기법(BMPs)의 정의와 조건, 적용사례 5. 비점오염저감시설 용량산정시 검토사항 및 용량 계산법 6. 비점오염 저감시설 시설별 관리운영 기준 7. First flush 8. 자연형 침투시설 개요, 장단점, 주요설계인자, 관리방안

 

키워드

LID, BMPs, 4대강 오염부하의 20~40%, 그린빗물인프라, CSOs, SSOs

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Tip

-비점오염은 수질관리기술사에서 가장 중요한 토픽이라고 해도 무방할만큼 빈출문제임 -빈출인 만큼 준비된 답안이 많아 점수 따기가 어려운 토픽임 -차별화된 답안을 위해 사례를 꼭 넣어야 함

 

 

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○기출문제

인공습지, 인공습지 종류, 오염물 제거기작

인공습지 정의, 주요물질 거동기작, 인공습지의 식생분류, 수문학적 흐름형태에 따른 유형분류와 정의

식생정화법

식생체류지

식생완충대 개념, 생태적 기능

비점오염 관리를위한 비구조적 방법

비점오염원 정의, 특성, 종류, 관리대책, 시설 장단점

비점오염저감시설 선정시 고려사항

비점오염저감시설 오염삭감효과 평가방법

비점오염원에서의 First flush

비점오염 초기우수처리시설중 장치형(여과형)시설의 문제점과 설계기준

비점오염 저감시설중 자연형시설 설치기준

비점오염 저감시설중 자연형 침투시설 개요, 장단점, 주요 설계인자, 효율적 관리방안

비점오염원 관리지역 지정기준, 2007넌 지정된 4개지역 지정사유, 수질개선 목표

비점오염저감시설의 시설유형별 관리운영기준

비점오염저감시설 모니터링을 결과를 이용하여 오염물 삭감효과를 평가할수 있는 방법 3가지

비점오염 저감시설 용량산정시 검토항목, 처리용량 계산방법, 인공습지시설 설계기준

도로 비점오염물질 저감시설의 유형

BMPs정의, 조건, 적용사례

BMPs중 인공습지의 종류별 정화원리와 설계제원

BMP을 주요 오염부하별로 구분하여 설명

LID기법소개, 토지이용 계획과 하수관거 설계에 반영해야할 비점오염 저감방안

LID의 정의 및 효과

LID

LID조경경관 설계과정의 검토사항과 계획시 고려사항

WQv, WQF

불투수면

유역의 불투수율 변화에 따른 수질, 수량, 수생태계 영향

유효불투수율

녹색기반시설

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○비점오염원 정의

비점오염원이란 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장등의 불특정장소에서 불특정하게 수질오염 물질을 배출하는 배출원을 말한다.

비점오염원은 특정장소에서 유출되는 점오염원과 구분되며, 오염물질의 유출 및 배출경로가 명확하지 않아 차집이 어렵고, 발생량, 배출량이 기상조건과 유역특성에 따라 크게 달라지기 때문에 불확실성이 높아 관리가 어렵다.

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○점오염 비점오염 비교

구분	점오염원	비점오염원
배출원	특정 (하수처리장, 폐수처리장, 가축분뇨등)	불특정 (산지, 농지, 도로, 공사장, 논, 밭 등)
농도, 유량	일정	일정하지 않음
특징	1) 배출원이 명확함 2)배출 경로가 정해져 있음 3)배출 부하가 일정하다 4)수집,차집용이 처리 효율 높음	1)배출원이 불명확함 2)발생이 확산되면서 광범위 배출 3)시간대에 따른 변동 부하 큼 4)수집,차집 곤란하여 처리효율 떨어짐
배출물질	유기물, SS, T-N, T-P 위주	토사, 영양물질, 박테리아, 바이러스, 기름, 그리스, 금속, 살충제, 협잡물 등

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○비점오염 저감시설 종류

구분		내용
자연형 시설	침투시설	강우유출수를 지하로 침투시켜 토양의 여과, 흡착 작용으로 저감
	식생시설	토양의 여과, 흡착 및 식물의 흡착작용으로 저감과 동시 동식물 서식처 제공 및 심미적 경관작용
	저류시설	강우유출수를 저류하여 침전 등에 의해 저감
	인공습지	침전,여과,흡착 미생물분해, 식생생물등에 의한 정화 등 자연상태 습지의 능력을 인위적으로 향상
장치형 시설	여과형시설	강우유출수를 집수조등에서 모은 후 모래, 토양등의 여과재를 통해 저감
	와류형 시설	중앙회전로의 움직임으로 와류형성으로 기름, 그리스는 상부로 토사, 협잡물은 하부로 분리시켜 저감
	스크린형 시설	망의 여과, 분리 작용으로 비교적 큰 부유물, 쓰레기등을 제거, 주로 전처리 목적으로 사용
	생물학적 처리시설	전처리시설에서 토사 및 협잡물등 제거 후 미생물에 의한 유기물질 제거

 

○비점오염 설치신고 대상사업 및 사업장

1) 환경영향평가법 시행령 별표3의 제1호~17호까지 해당하는 사업(도시개발, 에너지개발, 항만건설, 도로건설등)

2) 환경영향평가 재작성, 재협의 대상

3) 폐수배출시설을 설치하는 해당 사업장(제철,섬유,목재,펄프,석탄,전기업등) 중 부지면적 1만m² 이상 사업장

4) 대상 사업장 부자면적이 30%이상 증가하는 경우

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○비점오염 관리지역 지정기준

1)비점오염 기여율이 50%이상인 지역

2)비점오염물질로 인해 중대한 위해 우려가 예상되는 지역

3) 인구 100만명 이상인 도시로 비점오염관리가 필요한 지역

4) 산업단지로 지정된 지역

5) 지질,지층구조상 관리가 필요한 지역

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○비점오염저감시설 선정 시 고려사항

1) 비점오염원 관리는 강우유출수의 수량, 수질, 치수등을 종합적으로 고려해야한다.

2) 비점오염원 관리는 기존의 자연을 최대한 활용해야하며 최소한의 시설을 설치한다.

3) 효과적인 공간배치계획, 비구조적 관리방안등을 우선활용하고 구조적 방안은 최후로한다.

4) 비점오염저감시설은 다용도로 활용하고 심미적인 경관에 도움이 되게 설치한다.

 

○비점오염저감시설 선정 시 종합 고려사항

1) 토지이용특성 : 도로, 도시지역, 농촌지역, 유해물질배출지역

2) 물리적타당성 : 토양특성, 지하수위, 경사도, 자연유하 가능성, 배수면적

3) 기후 및 지역적요소 : 고저차, 추운기후, 석회암 지형, 강우, 홍수부지

4) 유역요소 : 하천, 대수층, 지하수, 호소, 저수지

5) 강우유출수 관리능력 : 수질개선, 지하수함양, 수로보호, 홍수예방

6) 오염물질 제거 : TSS, T-P, T-N, BOD, 중금속

7) 지역사회와 환경요소 : 불쾌감, 선호도, 지역 생태계의 서식처로 활용

 

○ 비점오염저감시설 용량 산정 시 고려사항

1) 해당지역의 강우빈도 및 유출수량, 오염도 분석등을 통해 설계규모 및 용량을 결정해야 한다.

2) 해당 지역의 강우량을 누적유출고로 환산하여 최소 5mm이상의 강우량을 처리할수 있도록 한다.

3) 처리대상 면적은 주요 비점오염물질이 배출되는 토지이용면적을 대상으로 한다.

 

○비점오염저감시설의 규모 결정

1. 유량-수질자료로부터 구하는 방법

1) 강우시간에 따른 유량, 오염물질 농도 곡선 작성

2) 초기 오염물질 농도가 농도기저선에 도달하는 시점까지의 유량면적이 저류용량

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2. 강우빈도, 유출수량, 오염도 분석에 의한 방법

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1) 수질처리용량(Water Quality volume, WQv)

WQv는 수질처리용량으로 배수구역의 누적유출고로 환산하여 최소 5mm 이상의 강우량을 처리할수 있는 규모로 식은 다음과 같다.

*강우량을 누적유출고로 환산하여 최소 5mm 이상의 강우량을 처리할수 있도록 하고 있다. 강우량이 아닌 유출고의 개념이기 때문에 강우량의 개념으로 이해하기 위해서는 유출계수를 고려하여야 하며, 도시지역의 평균 유출계수인 0.5~0.6을 적용하

면 10mm 내외의 강우량이 대상이 된다고 할 수 있다.

WQv = PI x A x 10^-3

WQv : 수질처리용량(M^3)

P1: 설계강우량으로부터 환산된 누적유출고(mm)

A : 배수면적(M^2)

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2)수질처리유량(Water Quality Flow, WQf)

강우유출수를 유량의 개념으로 연속처리시설인 장치형 시설들과 식생형 시설들은 처리유량(m3/hr)으로 설계가 된다.

최근 10년 이상의 시강우자료를 활용하여 누적발생빈도 80%에 해당하는 강우강도를 결정하고 합리식으로 산정하고 식은 다음과 같다.

WQf = C x I x A x 10^-3

C : 배수구역의 유출계수

I : 누적발생빈도 80%에 해당하는 기준강우강도(mm/hr)

A : 배수면적(M^2)

(* WQf 산정방식은 전문적인 수문학적 강우해석이 요구되고 이에 상응하는 시간 및 재원이 필요하므로 비점오염저감시설, 소규모 시설의 경우 CI 값 : 2.5mm/hr 권고)

*기준강우강도는 최근 10년 이상의 시강우 자료를 활용하여 연간 누적발생빈도 80%에 해당하는 강우강도로 산정한다

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○비점오염저감시설별 적용 규모 설계기준

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그 외 산정방법 (참고용)​

○90% 강우사상

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○1인치 규모결정

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○SCS

 

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○1년 24시간 강우사상

○관리운영 기준(공통)

-설치한 저감시설의 정상적인 기능유지를 위한 보수 관리 필요

-슬러지 및 협잡물 제거(침전부, 유입, 유출부) 및 준설 슬러지 폐기물 관리법에 따라 처리

-정기적 시설 점검 및 장마 이후 시설물의 전반적인 점검 필요

-주기적으로 유입,유출량 및 제거율 조사 필요

-시설의 유지관리계획 수립 및 점검 필요

-비점오염저감시설 설치 시 관련기관에 설치내용을 즉시 신고

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○시설별 관리운영 기준

 

자연형 시설

저류시설

저류지의 침전물은 주기적으로 제거해야한다.

 

인공습지

1) 동절기에는 말라죽은 식생을 제거 및 처리한다. 퇴적물은 주기적 준설한다

3) 침사지 매몰 정도를 점검하여 50%이상 매몰시 토사를 제거해야 한다.

 

침투시설

1) 토양의 공극이 막히지 아니하도록 시설 내의 침전물을 주기적으로 제거한다

2) 침투시설은 침투단면의 투수계수 또는 투수용량을 주기적으로 조사한다.

 

식생형시설

1) 식생이 안정화되는 기간에는 강우유출수를 우회시켜야 한다.

2) 식생수로 바닥의 퇴적물이 처리용량의 25%를 초과하는 경우 침전 토사를 제거

3) 침전물질이 식생을 덮거나 생물학적 여과시설 용량을 감소시키면 제거한다.

4) 동절기에는 말라죽은 식생을 제거 및 처리 한다.

 

장치형 시설

여과형시설

1) 전처리를 위한 침사지는 저장능력을 고려하여 주기적 협잡물, 침전물 제거

2) 시설의 성능을 유지하기 위해 필요시 여과재 교체 및 침전물 제거

 

소용돌이형

침전물의 저장능력을 고려하여 주기적 침전물 제거

 

스크린형

망이 막히지 않도록 망 사이의 협잡물등을 주기적으로 제거해야한다.

 

응집침전시설

1) 발생한 슬러지는 폐기물관리법에 의해 처리

2) 자테스트를 실시하여 적정량의 응집제 투입

3) 주기적으로 부대시설에 대한 점검을 실시해야한다.

 

 

생물학적 처리시설

1) 강우유출수에 포함된 독성물질이 미생물의 활성에 영향을 미치지 않도록 한다.

2) 부하변동이 심한 강우유출수의 적정 처리를 위해 미생물의 활성을 유지한다.

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○자연형 침투시설

개요

침투시설은 우수가 지하로 침투되도록 유도하는 시설로 침투도랑, 침투저류지, 침투조등이 있다.

 

장점

1) 침투시설은 초기강우를 지하토층으로 침투시켜 처리하므로 수질개선 효과가있다.

2) 지하수 함양 유도

 

단점

1) 관리 미흡시 침전물에 의한 공극 폐색으로 기능이 제한될 수 있음

 

주요설계인자

1) 침투시설 하층 토양의 침투속도 13~210mm/hr

2) 지하수 오염방지를 위해 최고 지하수위 또는 기반암으로부터 수직으로

최소 1.2m 이상 거리 확보 필요

3) 침투시설에 설치되는 토양은 점토 함유율 20%이하, 미사/점토 함유울 40% 이하 사용

4) 침투시설은 강우 후 최대 3일이내에 전체 수질처리용량이 침투되도록 설계한다

5) 대상부지내 경사도 6%이내

 

관리방안

1) 토양의 공극이 막히지 않게하고 침전물을 주기적으로 제거한다

2) 침투시설은 침투단면의 투수계수 또는 투수용량등을 주기적으로 조사하고 막힘현상없도록 관리.

 

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식생정화법

식생체류지

식생완충대 개념, 생태적 기능

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식생체류지는 산업개발로 인한 도시화로 지표면의 불투수층 비율이 점차 증가되고 우수의 신속배제가 불가하여 홍수, 침수, 범람등 발생되는 강우피해를 방지하고자 도입된 저영향개발 LID 기법의 일종이다.

식생체류지는 잔디, 식물, 나무등을 식재하여 우수의 유입 유출시 여과작용을하며 비점오염물질을 저감시키고 강우시 우수를 저류하여 홍수, 침수 방지를위해 설치된다.

식생체류지는 식생토, 모래층, 배수층등으로 이루어져 있으며 도심속 녹지를 활용하여 심미적 경관효과를 높일수 있으며 주차장, 산업단지, 공원, 도로등 다방면으로 적용이 가능하다는것이 특징이다.

2. 구조설계기준

1) 식생체류지는 유입부, 침강지, 저류부, 침투부로 구분되며 토양층, 모래층, 자갈층으로 구성된다.

2) 식생은 다년초, 관목등을 적절히 구성하고 시야확보를 위해 1.2m이하로 조성한다.

3) 집중강우에 대비하여 우수배제 시스템을 설치해야 한다.

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3. 용량 설계기준

1) 식생체류지 설계시 수심(d1)의 용량 V1, 토양층에 저류되는 용량 V2, 차집시간 동안 유공관으로 나가는 용량 V3, 하부 원지반으로 침투되는 용량 V4, 모든 용량의 합이 수질처리용량(WQF)보다 크도록 설계한다.

설계기준 / 출처 환경부

수질처리용량 / 출처 환경부

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1-2) 시설의 용량 ∑V ≧ WQv

= V1 + V2 + V3 + V4

= (A × d1) + (n1 ×A×d2) + (k1 × A × T) + (k2 × A × T)

= A(d1 + n1 × d2 + k1 ×T+k2 × T)

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2) 식생체류지의 표면적(Af)7)

출처 환경부

Af : 식생체류지의 표면적(㎡)

WQv : 수질처리용량(㎥)

d1 : 담수심 깊이(m)

n1 : 식재토양층의 공극률

d2 : 식재토양층의 깊이(m)

k1 : 식재토양층의 투수속도(mm/h)

k2 : 하부토양의 침투속도(mm/h)

Tf : 유입시간(2h 적용)

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4. 구조형식기준

(1) 기반암 및 지하수위 이격거리 : 1.2m 이상

(2) 최소폭 : 50cm 이상

(3) 최소깊이 : 0.8m 이상

(4) 상부 담수심 : 15~30cm 정도

(5) 토양층 : 30~60cm

(6) 내부공극 : 최소 0.35 이상

(7) 강우 후 최대 3일(72시간) 이내 배제

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처리용량에 따른 저감시설별 소요부지 면적
구분	인공습지 (m^3당)	여과시설 (m^3/hr)	저류시설 (m^3당)	침사지 (m^3당)	고효율 인공습지 (m^3당)
부지 소요면적	1.5~2m2	0.1~0.2m	0.2~0.3m2	1.0~1.2m2	5~9m2

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