Sewerage (or sewage system) is the infrastructure that conveys sewage or surface runoff (stormwater, meltwater, rainwater) using sewers. It encompasses components such as receiving drains, manholes, pumping stations, storm overflows, and screening chambers of the combined sewer or sanitary sewer. Sewerage ends at the entry to a sewage treatment plant or at the point of discharge into the environment. It is the system of pipes, chambers, manholes, etc. that conveys the sewage or storm water.

In many cities, sewage (or municipal wastewater) is carried together with stormwater, in a combined sewer system, to a sewage treatment plant. In some urban areas, sewage is carried separately in sanitary sewers and runoff from streets is carried in storm drains. Access to these systems, for maintenance purposes, is typically through a manhole. During high precipitation periods a sewer system may experience a combined sewer overflow event or a sanitary sewer overflow event, which forces untreated sewage to flow directly to receiving waters. This can pose a serious threat to public health and the surrounding environment.

The system of sewers is called sewerage or sewerage system in British English and sewage system or sewer system in American English.

History
It was probably the need to get rid of foul smells rather than an understanding of the health hazards of human waste that led to the first proper sewage systems. Most settlements grew next to natural  waterways into which waste from latrines was readily channeled, but the emergence of major cities exposed the inadequacy of this approach. Early civilizations like the Babylonians dug cesspits below floor level in their houses and created crude drainage systems for removing storm water. But it was not until 2000 BC in the  Indus valley civilization that networks of precisely made brick-lined sewage drains were constructed along the streets to convey waste from homes. Toilets in homes on the street side were connected directly to these street sewers and were flushed manually with clean water. Centuries later, major cities such as Rome and Constantinople built increasingly complex networked sewer systems, some of which are still in use. It was after the construction of the sewer systems that people realized the reduction of health hazards.

Components and types 

The main part of such a system is made up of large pipes (i.e. the sewers, or "sanitary sewers") that convey the sewage from the point of production to the point of treatment or discharge.

Types of sanitary sewer systems that all usually are gravity sewers include:
 Combined sewer
 Simplified sewerage
 Storm drain

Sanitary sewers not relying solely on gravity include:
 Vacuum sewer
 Effluent sewer
Where a sewerage system has not been installed, sewage may be collected from homes by pipes into septic tanks or cesspits, where it may be treated or collected in vehicles and taken for treatment or disposal (a process known as fecal sludge management).

Maintenance and rehabilitation 
Severe constraints are applied to sewerage, which may result in premature deterioration. These include root intrusion, joint displacement, cracks, and hole formations that lead to a significant volume of leakage with an overall risk for the environment and public health. For example, it is estimated that 500 million m3 of contaminated water per year can leak into soil and ground-water in Germany. The rehabilitation and replacement of damaged sewers is very costly. Annual rehabilitation costs for Los Angeles County are about €400 million, and in Germany, these costs are estimated to be €100 million.

Hydrogen sulfide (H2S) is indirectly responsible for biogenic sulfide corrosion and consequently, sewers need rehabilitation work. Various repair options are available to owners over a large range of costs and potential durability. One option is the application of a cementitious material based on calcium aluminate cement, after a cleaning of the corroded structure to remove loose material and contaminants in order to expose a sound, rough and clean substrate. Depending on the concrete condition and contamination, the cleaning can range from simple high pressure jet water cleaning (200 bar) up to real hydro-demolition (2000 bars).

One method to ensure sound concrete is exposed is to verify that the surface pH is superior to 10.

As for any concrete repair, the state-of-the-art rules must be followed. After this cleaning step, the cementitious material is applied to the saturated-surface-dry substrate using either:
 Low pressure wet spray: this method is the more common because it does not produce dust and virtually no material is lost by rebound. It utilizes classical facade rotor pump, easily available in the market. The main drawback is the limited pumping distance that cannot exceed 75 meters.
 Spinning head wet spray: this method is similar to the first, but the manual spraying is replaced by a spinning head projecting the mortar onto the repaired surface. This method is fast and especially suited for cylindrical chambers such as manholes. When a structure is so severely corroded that human entry is a risk, spinning head application permits an “un-manned” consolidation of the manhole.
 High pressure dry spray: this method, also called “shotcrete” or “gunite” is allowing a faster rate of rehabilitation, and also to make a thicker application in a single pass. The main interest of dry shotcrete is the capacity to pump the mortar over a long distance and this is needed when the access points are distant. Perhaps the longest dry shotcrete distance is a job site in Australia in 2014, where 100% calcium aluminate mortar was air transported over 800 meters before being sprayed. The main drawback with dry shotcrete is the generation of dust and rebound; these could be limited and controlled with appropriate means (pre-moisture ring, adapted aggregate grading, experienced nozzleman, water mist cut-off walls, etc.).

Challenges

Water table 
Sewer system infrastructure often reduces the water table in areas, especially in densely populated areas where rainwater (from house roofs) is directly piped into the system, as opposed to being allowed to be absorbed by the soil. In certain areas it has resulted in a significant lowering of the water table. In the example of Belgium, a lowering of the water table by 100 meters has been the result.  The freshwater that is accumulated by the system is then piped to the sea. In areas where this is a concern, vacuum sewers may be used instead, due to the shallow excavation that is possible for them.

Lack of infrastructure 
In many low-income countries, sewage may in some cases drain directly into receiving water bodies without the existence of sewerage systems. This can cause water pollution. Pathogens can cause a variety of illnesses. Some chemicals pose risks even at very low concentrations and can remain a threat for long periods of time because of bioaccumulation in animal or human tissue.

Regulations 
In many European countries, citizens are obliged to connect their home sanitation to the national sewerage where possible. This has resulted in large percentages of the population being connected. For example, the Netherlands have 99% of the population connected to the system, and 1% has an individual sewage disposal system or treatment system, e.g., septic tank. Others have slightly lower (although still substantial) percentages; e.g., 96% for Germany.

Trends 
Current approaches to sewage management may include handling surface runoff separately from sewage, handling greywater separately from blackwater (flush toilets), and coping better with abnormal events (such as peaks stormwater volumes from extreme weather).

See also
History of water supply and sanitation
 List of water supply and sanitation by country
 Sanitary sewer overflow (SSO)
 Sanitation
 Sewer mining

References

External links

 
Sanitation
하수도(下水道)는 사용한 물을 흘러가도록 만든 설비이다. 지하 방류 체계의 유형으로, 가정이나 산업 시설에서 발생한 폐수를 폐수처리장까지 이동시키는 역할을 한다.

선진국에서 하수도는 보통 고층 건물들과 폐수처리장 시설로 폐수를 이동시키는 주요 지하 폐수 저장 시설을 연결하는 배관으로 되어 있다. 맨홀이라는 수직 배관은 지상과 주요 시설을 연결하며, 하수관 내의 점검이나 유지 및 하수도에서 생성되는 가스를 환기시키는 수단으로 활용기도 하고, 배관의 각도를 수직과 수평으로 반듯하게 하는 것을 가능하게 한다. 하수도는 일반적으로 중력의 원리를 이용하며, 필요한 경우 펌프가 사용된다. 빗물받이가 작으면 빗물을 많이 배출하지 못하고 이물질도 웬만하면 빠져나가지 못하며 햇볕에도 언젠가는 파손되며 청소도 자주하기 때문에 도로에 있는 l형측구에 있는 빗물받이,콘크리트로 되어있는 빗물받이가 결국 고생을 덜한다.

하수도 계획은 20년을 원칙으로 계획한다. 그러나 상황에 따라서 계획이 다를수있다.

역사
최초의 적절한 하수 시스템을 탄생시킨 것은 아마도 인간 배설물의 건강 위험에 대한 이해보다는 악취를 제거해야 할 필요성이었을 것이다. 대부분의 정착지는 화장실에서 나온 폐기물이 쉽게 흘러가는 자연 수로 옆에서 성장했지만, 주요 도시의 출현으로 이러한 접근 방식이 부적절하다는 것이 드러났다. 바빌로니아인과 같은 초기 문명은 집 바닥 아래에 오물 구덩이를 파고 빗물을 제거하기 위한 조잡한 배수 시스템을 만들었다. 그러나 인더스 계곡 문명에서는 기원전 2000년이 되어서야 집에서 나오는 쓰레기를 운반하기 위해 정밀하게 만들어진 벽돌로 늘어선 하수 배수관 네트워크가 거리를 따라 건설되었다. 길가에 있는 집의 화장실은 이 길가 하수구와 직접 연결되어 있으며 깨끗한 물로 수동으로 씻어냈다. 몇 세기 후, 로마와 콘스탄티노플과 같은 주요 도시에서는 점점 더 복잡해지는 네트워크형 하수 시스템을 구축했으며 그 중 일부는 여전히 사용되고 있다. 사람들이 건강 위험의 감소를 깨달은 것은 하수 시스템 건설 이후였다.

하수 배제 방식 
일부 지역에서는 가정이나 산업 시설에서 발생한 폐수를 이동시키는 하수 체계와 별개로 빗물의 유거수나 길거리에 흐르는 다른 물을 이동시키는 빗물 배수관을 운용하며 이를 분류식 하수도라 하고, 이와 달리 폐수와 빗물을 함께 이동시키는 하수도를 합류식 하수도(合流式 下水道)라고 한다.

분류식 하수도 
분류식 하수도는 오수를 수거하는 관로와 우수를 수거하는 관로가 따로 되어있는 하수도를 말한다. 분류식 하수도의 장단점은 다음과 같이 요약할 수 있다.

장점
 관거 내 오물 퇴적이 적다.
 관로 청소가 용이하다.
 맑은 날씨에 유속이 합류식보다 빠르다.
 오수만을 처리하여 처리 비용이 적다.
 모든 오수를 처리장으로 수송할 수 있다.
 기존 우수 배제 시설이 정비된 지역에서 유리하다.
 방류 장소 선정이 자유롭다.

단점
 관을 따로따로 매설해야 하므로 비용이 들고 시공이 곤란하다.
 강우 초기의 오염된 우수 및 노면 오염물질이 처리되지 못하고 공공 수역으로 방류된다.
 오수 관거에서 수세 효과가 없고, 관로 구경이 작아 폐쇄 우려가 있다.

합류식 하수도 
오수관과 우수관이 같은 관인 경우 합류식 하수도라고 한다. 장단점을 요약하면 다음과 같다.

장점
 관을 하나만 묻으면 되므로 비용이 저렴하고 시공이 용이하다.
 강우 시 수세 효과가 있다.
 강우 시 우수 처리에 유리하다.
 침수 다발 지역, 우수 배제 시설이 정비되어 있지 않은 지역에서 유리하다.
 관로 구경이 커서 폐쇄의 우려가 적다. 검사, 보수가 용이하나 청소가 오래 걸린다.
 사설 하수도에 연결하기 쉽다.

단점
 유속, 유량, 수질의 변동폭이 크다.
 맑은 날씨에 수위가 낮고 유속이 낮아 고형물이 퇴적되기 쉽다.
 우천 시 다량의 토사가 유입된다.
 우천 시 계획 하수량 이상이 되면 하수의 월류 현상이 일어난다.

하수관의 설계 
하수관거는 원칙적으로 pc 암거(暗渠, culvert)로 한다.
 오수관의 설계 : 계획 시간 최대 오수량을 기준으로 한다.
 우수관의 설계 : 계획 우수량을 기준으로 한다.
 합류식 관거의 설계 : [계획 시간 최대 오수량 + 계획 우수량]을 기준으로 한다.
 차집 관거 : 우천 시 계획오수량(계획 시간 최대 오수량의 3배)을 기준으로 한다.

계획 오수량 
오수량에는 생활 오수, 공장 폐수, 지하수량이 있다. 지하수량은 1일 1인 최대 오수량의 10~20%이다.

1일 평균 오수량

1일 최대 오수량 
계획 1일 최대오수량은 하수처리장 설계 규모의 기준이 되는 값이다.

(1인 1일 최대 오수량 × 계획 인구) + 공장 폐수량 + 지하수량 + 기타 배수량

시간 최대 오수량

하수관 유속 
하수관은 하류로 갈수록 유속은 빠르게, 경사는 완만하게 한다. 유속을 빨리 하는 이유는 관 내 고형물이 퇴적되는 것을 방지하기 위함이다. 하수관은 유형에 따라 다음과 같이 유속을 정한다.
 우수관, 합류식 관거 : 0.8~3.0m/s
 오수관, 차집 관거 : 0.6~3.0m/s
 두 경우 모두에 해당하는 이상적인 유속 : 1.0~1.8m/s

하수관 최소 직경 
 우수관, 합류식 관거 : 250mm
 오수관 : 200mm

하수관의 접합 
하수관끼리 접합되는 경우 관과 관 사이의 각은 최대 60°이하이어야 한다. 하수관의 접합 방식은 수위 접합(수면 접합), 관정 접합, 관저 접합이 있다. 수위 접합은 관내의 수위를 일치시키는 방법으로, 수리학적으로 가장 유리한 방법이다. 수위접합의 단점은 수리계산이 복잡하다는 것이다. 관정 접합은 관의 상부를 일치시키는 방식으로, 굴착 깊이가 커져서 공사비가 많이 드는 단점이 있다. 관저 접합은 수리학적으로 가장 불리하나, 굴착 깊이가 적어져 공사비 면에서 유리하다.

관정 부식 
관정(管頂) 부식(Crown Corrosion)이란 하수관 내에 황 화합물이 환원되면서 황화 수소(H2S)를 형성하게 되고, 이것이 공기중으로 올라가 호기성 미생물에 의해 SO2, SO3로 산화된 후, 관정부의 물방울에 녹아 황산(H2SO4)를 형성하면서 콘크리트 관을 부식시키는 현상을 말한다. 관정 부식의 대책으로는 하수관 유속을 빠르게 하는 것과 하수관 내에 PVC 등으로 피복을 입히는 방법이 있다.

같이 보기 

 수도 (시설)
 상수도
 중수도
 하수종말처리장

각주

참고 문헌

외부 링크 
 Experiences and Challenges in Sewers: Measurements and Hydrodynamics (2008), International Meeting on Measurements and Hydraulics of Sewers IMMHS'08, Hydraulic Model Report No. CH70/08, University of Queensland, Brisbane, Australia, 114 pages ()

수문학
상하수도 공학
위생 시설