사용자:Gcd822/토목기사 오답노트/상하수도 공학/하수처리장 시설

하수처리 개요

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  1. 예비처리
    • 굵은 부유물, 고형물, 유지 제거와 분리(고체, 액체 분리)
    • 침사지, 스크린, 유량조정조, 예비폭기조
  2. 1차처리
    • 미세 부유물질, 유기물 일부를 물리화학적으로 제거.
    • 1차(최초) 침전지
  3. 2차 처리
    • 생물학적 처리. BOD, 콜로이드성 고형물 제거
    • 폭기조, 2차(최종) 침전지
    • 생물학적 처리 조건
      • BOD : N : P 농도비 = 100 : 5 : 1
      • 폭기조 내 용존산소 2mg/L
      • pH 최적조건 6.8-7.2
      • 높은 수온일수록 경제적(20-40도)
  4. 3차 처리 또는 고도처리

참고 자료

  • 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 
  • 노재식 외 (2016). 《토목기사 대비 상하수도공학》. 한솔아카데미. 
  • KDS 61 50 00 :2017 수처리시설 설계기준

활성슬러지법 설계공식

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슬러지 일령

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슬러지 일령(sludge age) : 유입된 부유물에 폭기가 되는 평균적인 시간.[1][2]

슬러지 반송이 없는 경우 사용

 
♣♣♣이 그림으로 슬러지 일령, SRT 유도하는 것임. 식 단순 암기하지 말 것.

 

  • V: 폭기조 부피(m3)
  • X: 폭기조 내의 MLSS 농도(mg/L)
  • Q: 유입수량(m3/day)
  • SS: 폭기조로의 유입 부유물 농도(mg/L)
  • t: 폭기 시간(day)  

2. 98

활성슬러지법을 사용하는 어떤 폭기조의 용적이 2800m3, 폭기조 내 MLSS가 3600mg/L, 유입하수량 140m3/day, 폭기조로 유입하는 SS농도가 12000mg/L일 때 고형물 체류시간 SRT는?


풀이

SRT 문제이지만 슬러지 반송이 없어서 슬러지 일령 공식으로 푼다.

SS = 12000mg/L = 12 kg/m3

MLSS = 3600 mg/L = 3.6 kg/m3

슬러지 일령 =  

고형물 체류시간(SRT)

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= Solids Retention Time

사용된 슬러지 일부는 폐기되고, 일부는 다시 폭기조로 돌아가는데 이 슬러지는 폭기시간보다 긴 시간동안 폭기조에 체류한다. 이 시간을 고형물 체류시간(SRT)이라고 한다.[2]
 

  • Qw : 잉여슬러지량(m3/day)
  • Xr : 반송슬러지 SS 농도(mg/L)
  • Xe : 유출수 내의 SS 농도(mg/L)

KDS 61 50 00 :2017 수처리시설 설계기준 5.1.3 SRT에 따르면♣♣♣ 그림과 함께 이걸 잘 이해해야 한다.

 

여기서  이고,  이기 때문에 설계기준의 식과 위 식은 같은 의미이다.

반송슬러지는 다시 유입수에 들어가니까 첫 식의 분모에  이 안 들어가는 것임.

다음 자료를 추가로 참고함

  • 이종형. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 365, 371쪽.  식 형태는 위 두 가지와 다르나, 같은 이야길 하고 있음.
  • 학교 수업 PPT. 역시 문자만 다르게 쓰고 같은 이야기.

15-2

폭기조내 MLSS 3000mg/L, 체류시간 4시간, 폭기조 크기 1000m3인 활성슬러지 공정이 있다. 최종 유출수 SS는 20mg/L이고 매일 폐기되는 슬러지는 60m3이다. 폐슬러지 농도는 10000mg/L일 때 세포 평균체류시간은?


유입수량

 

 

슬러지 용적 지수(SVI)

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♣♣♣04, 15-3, 19-2(정의)

 

  •   : 메스실린더 1L에 혼합물을 30분 정체시킨 뒤 침전슬러지 양을 시료량에 대한 백분율로 나타낸 것.

05, 06, 09, 12, 19-2

  • SVI: 폭기조 내 혼합물을 30분 정치한 뒤 침강한 1g의 슬러지가 차지하는 부피(mL)
  • 정상 운전 폭기조 SVI 범위: 50 - 150
  • 영향 인자: 폭기시간, BOD 농도, 수온

참고 자료

  • KDS 61 50 00 :2017 수처리시설 설계기준 5.1.7 찌꺼기(슬러지) 침강성
  • 《토목기사 블랙박스 하권》. 한솔아카데미. 2020. 
  • 노재식 외 (2016). 《토목기사 필기 상하수도 공학》. 한솔아카데미. 
  • 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 

슬러지 밀도 지수

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06, 09, 12, 14-2, 15-3, 19-2

 

F/M 비

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Food-to-Microorganism

  • FM비 높으면 대수성장단계

99, 00, 02

= BOD 슬러지 부하 = BOD-SS 부하

t가 폭기 시간, MLSS가 폭기조 내의 부유물질(Mixed Liquor Suspended Solids)

13-1, 14-3, 16-2

 

슬러지 반송율

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04, 16-4, 19-1

 

잉여슬러지 건조중량, 발생체적

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12-3, 15-3

 

 

최종침전지

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18-2

  • 유효수심: 2.5-4m
  • 침전시간이 길면 침전 효율은 좋으나 어느 시간을 초과하면 제거 효율은 더이상 증가하지 않음
  • 침전시간은 계획1일평균오수량에 따라 정하며 3-5시간
  • 유속감소, 유량분산을 유도하여 흐름을 양호하게 하려고 유입구에 정류판(baffle) 설치
  • 표면부하율은 표준활성슬러지의 경우 계획 1일최대오수량에 대해 20-30m3/m2·day
  • 수면 여유고는 40-60cm로 함.

상하수도 수조 제원정리

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대분류 시설 유효수심 체류시간
상수도 취수 시설 -

침사지

3-4m 계획취수량의 10-20분
정수장 -

착수정

3-5m 1.5분 이상
정수지 3-6m
배수지 3-6m
하수도 하수 침사지 30-60초
최초 침전지 2.5-4m 2-4시간
최종 침전지 2.5-4m

하수고도처리

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질소와 인을 동시 제거하는 방법(00, 04, 15-2, 18-3)

질소, 인 제거 고도처리 도입 이유(14-3)

  • 폐쇄성 수역 부영양화 방지
  • 처리수 재이용
  • 수질환경기준 만족
  • 슬러지 발생량 저감 이건 아님!

인 제거 방법

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14-2, 18-2

  • 응집제첨가 활성슬러지법
  • 정석 탈인법(=정석법, 접촉여과법) :  은 인산을 불용화하는 촉매.   입상물이 든 수조에 소석회(수산화칼슘( ))를 넣으면 물에 있던 인산이 불용화되어 여재 표면에 붙는다. 이렇게 인산을 제거함.
  • 생물 탈인법
    1. 혐기상태에 두면 인산(H3PO4)이 수중에 나오고,
    2. 호기상태로 바꾸면 슬러지가 인을 평상시의 슬러지보다 고농도로 흡수.(활성슬러지의 인 과잉섭취) 이 슬러지를 제거하면 인을 없앨 수 있음.

질소 제거 방법

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04, 08, 14-1

  • 생물학적 질화-탈질법 : 호기→혐기[3][4]
    • 호기 : 질산화[5]. NH3-N → NO2-N → NO3-N (16-1)
    • 혐기 : 탈질화[6]. 질산성 질소 - 아질산성 질소 - 질소 가스 (01, 19-2)
  • 이온교환법
  • break point(파괴점) 염소주입법
  • Air Stripping(=ammonia stripping, 암모니아 탈기법) : 암모니아(NH3) 제거

슬러지 처리 과정

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  • 농축 - 소화 - 탈수 - 최종처분(96)

혐기성 소화

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04, 08, 09, 19-1

  • 병원균 사멸률 높음
  • 동력시설 없이 연속처리 가능
  • 유지관리비 적게 소요
  • 슬러지 발생량 적음
  • 유기물 농도가 높은 하수처리에 적합
  • 반응 느림. 에너지 효율 낮음.
  • 운전조건 변화에 적응하는 시간 길다.

호기성 소화

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00, 14-2, 17-1

  • 최초 시공비가 혐기성에 비해 적음
  • 상징수(상등액) 수질 좋음
  • 혐기성보다 악취 적음
  • 운전 용이
  • 소화슬러지 탈수불량

각주

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  1. 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 369쪽. 
  2. 2.0 2.1 노재식 외 (2016). 《상하수도 공학》. 한솔아카데미. 318쪽. 
  3. 이종형 외. 《상하수도 공학》 5판. 구미서관. 454쪽. 
  4. 노재식 외 (2016). 《토목기사 상하수도공학》. 한솔아카데미. 305쪽. 
  5. 아리수 수질환경기사 블로그 - 질산화와 탈질화
  6. 혐기성 상태 탈질산화 과정