Abstract
Sewage separation which often involves installing a new pipe to separate wastewater flow from stormwater runoff flow can be costly and depends highly on its feasibility in a site. To be able to develop a potentially more economical alternative that can also lessen major road traffic disturbance during this process, a different approach where a smaller sewage separator pipe is installed inside an existing combined sewer pipe was investigated. A small-scale of a box sewer and the proposed sewage separator pipe was constructed in the laboratory to observe and compare the deposition of solids and other solid-associated major pollutants at different flow rates. In addition, three-dimensional flow simulations considering five different scenarios were conducted using Ansys Fluent to observe the effect of the proposed sewage separator pipe to the hydraulic flow if installed inside the combined sewer pipe. Results revealed that the deposition of TSS, TCOD, TN, and TP were reduced by at least 60% when the wastewater was conveyed by the sewage separator pipe instead of the combined sewer pipe. Moreover, the flow simulations conducted showed that there was little to no major disturbance in hydraulic flow and velocity distribution when the sewage separator was installed inside a straight pipe and even at pipe transitions such as intersections, turns, and drop in elevation. Considering the pipe dimensions and the results of the study, the proposed approach can be promising in terms of reduction in pollutant deposition without a major effect on the hydraulic flow. Further investigation and cost-analysis should be done in the future to support these preliminary findings and help alleviate the problems caused by combined sewer overflows by introducing an alternative approach.
유역으로부터 발생되는 강우유출수가 하수관거로 유입되는 것을 방지하기 위하여 별도의 우수전용관을 설치하는 것은 많은 비용이 수반되며 현장 시공여건에 따라 대단히 어려운 경우가 있다. 본 논문에서는 교통 및 도로 여건상 시공이 어려운 곳에 경제적인 접근방법으로 기존의 하수관거에 별도의 하수분리관을 설치하는 단순하면서 혁신적인 방안에 관한 연구결과를 제시하였다. 실험실 규모의 하수관거 실험장치를 통하여 얻은 결과에 따르면 기존의 관거를 하수 및 우수전용 공간으로 분리할 경우 관내유속을 증가시켜TSS, TCOD, TN, TP 퇴적율을 각각 74-88%, 79-90%, 75%, and 67-90%, 정도 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 또한 3차원 수리유동 모의결과 하수분리관의 설치가 직선구간, 접속구간, 곡선 및 낙차구간에서 하수의 흐름 및 유속분포에 미치는 영향이 미미한 것으로 분석되었다. 그러나 접속구간에 분리관을 설치할 경우 접속면 지역은 유입되는 강우유출수의 운동에너지에 의한 구조물 훼손을 방지하기 위하여 보강해야 할 것으로 판단된다. 또한 곡선부에서 분리관은 곡선부의 안쪽보다는 외곽쪽에 설치하는 것이 구조적으로 안정 적인 것으로 분석된다. 이와 같은 연구결과를 바탕으로 폭 3 m 제원을 갖는 하수관거에는 약 0.4 m × 0.4 m 분리관 설치가 적합한 것으로 나타났다.
