상하수도 공학/정수
계획정수량, 시설능력
편집♣♣♣
- 계획 1일 최대급수량을 기준으로
- 여유수량 10% : 잊지 말자
정수장 시설 계획
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- 정수장내의 화장실과 오수 저류시설 및 폐기물 투기장 오염원은 오수누출이 되지 않도록 수밀구조
- 처리시설로부터 멀리 위치시킴(15m 이상 이격)
착수정
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- 수위를 조정, 원수량을 조절, 파악하여 다음에 오는 정수작업을 정확하고 용이하게 처리하기 위한 것. 정류설비, 유입, 유출관, 월류위어가 설치되어 있음.
- 약제 주입장소로도 활용. 조류 발생 시 황산동, pH 매우 낮을 때 소석회 주입
부유물질 제거
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- 보통침전 + 완속여과 : 보통침전은 약품 미사용. 원수를 느리게 흐르게 하거나, 정지상태로 두어 중력 침전시킴. 완속여과 전처리.
- 약품침전 + 급속여과
- 침전에 황산알루미늄(황산반토) 사용.
침전속도
편집스토크스의 법칙 ♣♣♣
Re < 0.5 (매우 작은 경우)
- ρs : 입자 밀도
- ρ : 유체 밀도
- μ : 유체 점성계수
- d : 입자의 직경
표면적 부하 ♣♣♣
- Q : 유량
- A : 침전지 면적
- : 침전지의 깊이(유효 수심)
- t : 침전지 체류 시간(침전 시간)
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평균 유속 헷갈리지 말자.
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침전 처리효율 ♣♣♣
- : 독립입자 침전속도
- : 완전 제거 가능한 입자 중 최소지름 입자의 침강속도
침전지 효율에 영향주는 인자 ♣♣♣
- 침전지 수표면적
- 체류시간 : 길면 좋음
- 유체흐름 : 등류, 층류이어야 함
- 수온 : 높으면 좋음
- 입자 직경, 응결성 : 크면 좋음.
보통침전지 구조
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- 침전시간 : 12시간 표준
- 침전지 용량 : 계획정수량의 8시간 분 표준
약품침전
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- 약품침전 : 약품첨가하여 개개 입자를 대형 입자로 응집시켜 침전을 촉진시키는 것.
- 응집제(coagulant) : 약품침전에 쓰이는 약품
- floc이란? 약품 첨가하여 미립자를 응집시켜 대형입자로 만든 것.
여과
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- 정의 : 현탁액을 다공질 여층에 통과시켜 부유물질을 제거하는 것. 침전으로 제거하기 힘든 미세 입자 제거에 효과적.
여과 방법에 따른 분류 ♣♣♣
- 속도 : 완속여과, 급속여과
- 수류 방향 : 하향류, 상향류, 2방향
- 유량 조절방법 : 일정량 여과, 감소유량 여과
- 여상의 구성 : 단층, 다층여과
- 여상 추진력 : 중력식, 압력식
여과재 입도 : 유효입경 , 균등계수 사용. ♣♣♣
완속여과
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- 정의 : 미생물 활동에 의해 정수. 모래층 표면과 모래층 내 번식하는 조류, 미생물에 의해 만들어진 점질 여과막에 의해 물리, 화학, 생물학적 작용으로 부유물, 세균 제거.
원리
편집- 여벌효과(straining) ♣♣♣
- 공극보다 큰 입자만 모래표면에 억류되지만, 여과가 진행되면 억류된 물질이 퇴적되어 여과막이 두꺼워져 저항력이 커지므로 물이 통과하기 어려워짐.
급속여과
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- 정의 : 비교적 굵은 모래층에 빠른 유속으로 물을 통과, 주로 여재에 부착되거나 여재 체 작용으로 현탁물질을 제거하는 것.
- 현탁물질은 미리 응집처리되어 플록상태가 되어야 함.
- 원수는 여과지 상부 수압과 하부 흡입력에 의해 여과 - 응결 - 침전 과정을 거쳐 정수됨. 대용량에 적용.
공기장애, 탁질누출
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공기장애(air binding) : 급속 여과 어느정도 진행되면 모래층 내 부압 발생. 수온 상승으로 용존 공기가 기포가 되어 모래층에 누적, 여과면적 감소. 여상을 팽창시켜 여과 방해.
- 대책
- 원수가 공기포화상태 되지 않게 함.
- 여과지 내 수온상승 방지
- 여과지 모래 위 수심 크게하여 부압 방지
탁질 누출현상(break through) : 공기장애 발생 시 모래 공극이 폐쇄되거나 모관 단면이 작아져 유속이 빨라지고, 한계유속에 도달하면 여층 중에 억류되어 있던 플록이 파괴되어 여과수와 같이 유출되는 현상.
- 대책
- 공기장애 방지
- 응집 시 고분자 응집제(PAC) 사용
완속여과 VS 급속여과
편집완속여과 | 급속여과 | |
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특징 |
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설계
사항 |
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역세척(back washing)
편집♣♣♣
여과수 흐름방향과 반대로 물을 흐르게 하여 모래층을 팽창, 억류된 물질을 배출하는 방법
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정수지
편집♣♣♣
- 설치 목적 : 정수를 펌프 양수 또는 자연유하로 송수할 때 정전이나 수요량 급변에 의해 발생하는 여과 수량과 송수량 간 불균형을 조절하고 염소를 균일하게 혼화하기 위해 설치.
살균
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소독과 같은 의미. 단세포 미생물을 죽여 무해화하는 멸균과는 다른 의미.
살균제
편집♣♣♣
주로 염소, 오존 등 산화성 물질. 자외선 또는 은 화합물도 있음.
염소
편집♣♣♣
- 강한 산화력, 살균력
- 살균 지속성
- 수중에서 유리잔류염소, 결합잔류염소로 존재.
- 소독효과는 반응시간, 온도, 염소를 소비하는 물질양에 좌우.
- 저렴한 가격.
- 간단한 조작
유리잔류염소 : 염소가 물에 용해, 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)로 존재하는 것.
전염소처리
편집♣♣♣
여과 이전에 염소 주입. Fe, Mn 제거 목적
후염소 처리
편집정수를 위해 염소를 투입하면 염소가 살균과 산화에 소비된다. 이때 소모되는 염소의 양을 염소 요구량이라고 하고, 다음 식으로 구한다.
염소 주입량 = 염소 주입량 농도 × 유량
염소 요구 농도 = 염소 주입량 농도 ― 잔존 염소 농도
잔존염소는 소독이 끝난 정수에 염소가 남아 있는 것이다. 이렇게 하면 수돗물이 수도관을 타고 이동하면서 발생할 수 있는 작은 오염에 저항할 수 있게 된다.[1]
교과서 예제는 그냥 요구량을 mg/L 단위로 써버렸다. 문제 나오는 거 봐서 알아서 하면 될 듯.
오존
편집♣♣♣
장점
- 물에 화학물질 남지 않음
- 염소처럼 취미 남기지 않음
- 유기물에 의한 이취미 제거
- 철, 망간 제거 능력 큼
단점
- 고가
- 소독 지속효과 없음.
- 수온 높으면 오존 소비량 커짐
- 복잡한 오존발생기
고도 정수처리
편집흡착제 : 활성탄(야자껍데기, 톱밥, 석탄을 탄화하여 만든 흑색 다공성 탄소 물질) ♣♣♣
활성탄 처리법
편집♣♣♣
- 분말 활성탄 처리법
- 입상 활성탄 처리법
배출수 처리
편집♣♣♣
- 조정 : 침전지 슬러지 양, 질을 균등화시켜 후속처리를 용이하게 함.
- 농축 : 슬러지 농도 높임
- 탈수 : 농축 슬러지 수분, 용적 감소. 운반과 처분 용이케 함.
- 처분 : 성토, 매립, 해양투기, 소각
각주
편집- ↑ 이종형 외. 《상하수도 공학》 4판. 구미서관. 181쪽.