상하수도 공학/정수 문서 원본 보기

== 계획정수량, 시설능력 ==
♣♣♣

* <u>계획 1일 최대'''급수'''량</u>을 기준으로
* <u>여유수량 10%</u> : 잊지 말자

== 정수장 시설 계획 ==
♣♣♣
* 정수장내의 화장실과 오수 저류시설 및 폐기물 투기장 오염원은 오수누출이 되지 않도록 수밀구조
* 처리시설로부터 멀리 위치시킴(15m 이상 이격)

== 착수정 ==
♣♣♣
* <u>수위를 조정, 원수량을 조절, 파악</u>하여 <u>다음에 오는 정수작업을 정확하고 용이</u>하게 처리하기 위한 것. <u>정류설비, 유입, 유출관, 월류위어</u>가 설치되어 있음.
* <u>약제 주입장소</u>로도 활용. 조류 발생 시 <u>황산동</u>, pH 매우 낮을 때 <u>소석회</u> 주입

== 부유물질 제거 ==
♣♣♣
* <u>보통침전 + 완속여과</u> : 보통침전은 <u>약품 미사용. 원수를 느리게 흐르게 하거나, 정지상태</u>로 두어 <u>중력 침전시킴. 완속여과 전처리.</u>
* <u>약품침전 + 급속여과</u>
* 침전에 <u>황산알루미늄(황산반토)</u> 사용.

=== 침전속도 ===
스토크스의 법칙 ♣♣♣

Re < 0.5 (매우 작은 경우)

<math>v_s = \frac{g (\rho_s - \rho) d^2}{18 \mu}</math>

* ρ<sub>s</sub> : 입자 밀도
* ρ : 유체 밀도
* μ : 유체 점성계수
* d : 입자의 직경

표면적 부하 ♣♣♣

<math>v_0=\frac{Q}{A}=\frac{h_0}{t}</math>
* Q : 유량
* A : 침전지 면적
* <math>h_0</math> : 침전지의 깊이(유효 수심)
* t : 침전지 체류 시간(침전 시간)

♣♣♣

<math>\text{월 류  부 하 }(m^3/m \cdot day) = \frac{\text{유 입 유 량 }(m^3/day) }{Weir \text{길 이 }(m)}</math>

평균 유속 헷갈리지 말자.

<math>\text{평 균  유 속 } = \frac{Q}{\text{폭 } \times \text{유 효  깊 이 }}</math>

♣♣♣

<math>\text{체 류 시 간 }(hr) = \frac{\text{침 전 조  용 적 }(m^3)}{\text{유 입 유 량 }(m^3/day) }</math>

침전 처리효율 ♣♣♣

<math>E = \frac{h}{h_0} = \frac{v_s}{v_0} = \frac{v_s}{\frac{Q}{A} }</math>

* <math>v_s</math> : 독립입자 침전속도
* <math>v_0</math> : 완전 제거 가능한 입자 중 최소지름 입자의 침강속도

침전지 효율에 영향주는 인자 ♣♣♣

* 침전지 <u>수표면적</u>
*<u>체류시간</u> : 길면 좋음
*<u>유체흐름</u> : <u>등류</u>, 층류이어야 함
* <u>수온</u> : 높으면 좋음
* <u>입자 직경</u>, 응결성 : 크면 좋음.

=== 보통침전지 구조 ===
♣♣♣

* 침전시간 : <u>12시간</u> 표준
* 침전지 용량 : <u>계획정수량의 8시간 분</u> 표준

=== 약품침전 ===
♣♣♣

* 약품침전 : 약품첨가하여 개개 입자를 <u>대형 입자</u>로 응집시켜 <u>침전을 촉진</u>시키는 것.
* 응집제(coagulant) : 약품침전에 쓰이는 약품

* <u>floc</u>이란? 약품 첨가하여 미립자를 응집시켜 <u>대형입자</u>로 만든 것.

== 여과 ==
♣♣♣

* 정의 : 현탁액을 <u>다공질 여층에 통과</u>시켜 <u>부유물질을 제거</u>하는 것. 침전으로 제거하기 힘든 <u>미세 입자 제거에 효과적</u>.

여과 방법에 따른 분류 ♣♣♣

* <u>속도</u> : <u>완속</u>여과, <u>급속</u>여과
*<u>수류 방향</u> : <u>하향류, 상향류, 2방향</u>
*<u>유량 조절방법</u> : <u>일정량</u> 여과, <u>감소유량</u> 여과
* <u>여상의 구성</u> : <u>단층</u>, <u>다층</u>여과
* 여상 <u>추진력</u> : <u>중력</u>식, <u>압력</u>식

여과재 입도 : <u>유효입경</u> <math>D_{10}</math>, <u>균등계수</u> <math>C_u = \frac{D_{60} }{D_{10} }</math> 사용. ♣♣♣

=== 완속여과 ===
♣♣♣

* 정의 : <u>미생물 활동</u>에 의해 정수. <u>모래층 표면과 모래층 내</u> 번식하는 <u>조류, 미생물</u>에 의해 만들어진 <u>점질 여과막</u>에 의해 <u>물리, 화학, 생물학적</u> 작용으로 <u>부유물</u>, <u>세균</u> 제거.

==== 원리 ====

* 여벌효과(straining) ♣♣♣
** <u>공극보다 큰 입자만</u> 모래표면에 억류되지만, <u>여과가 진행되면 억류된 물질이 퇴적</u>되어 <u>여과막이 두꺼워져</u> <u>저항력이 커지므로</u> <u>물이 통과하기 어려워짐</u>.

=== 급속여과 ===
♣♣♣

* 정의 : <u>비교적 굵은 모래</u>층에 <u>빠른 유속</u>으로 물을 통과, 주로 <u>여재에 부착</u>되거나 여재 <u>체 작용</u>으로 <u>현탁물질을 제거</u>하는 것.
* <u>현탁물질은 미리 응집</u>처리되어 <u>플록상태</u>가 되어야 함.
* 원수는 여과지 <u>상부 수압</u>과 <u>하부 흡입력</u>에 의해 <u>여과 - 응결 - 침전</u> 과정을 거쳐 정수됨. 대용량에 적용.

==== 공기장애, 탁질누출 ====
♣♣♣

공기<u>장애</u>(<u>air binding</u>) : 급속 여과 어느정도 진행되면 <u>모래층 내 부압</u> 발생. <u>수온 상승</u>으로 <u>용존 공기가 기포</u>가 되어 <u>모래층에 누적, 여과면적 감소</u>. <u>여상을 팽창</u>시켜 여과 방해.

* 대책
** 원수가 <u>공기포화상태</u> 되지 않게 함.
** 여과지 내 <u>수온상승 방지</u>
** 여과지 <u>모래 위 수심 크게</u>하여 부압 방지

탁질 누출현상(break through) : <u>공기장애 발생 시</u> 모래 공극이 폐쇄되거나 <u>모관 단면이 작아</u>져 <u>유속이 빨라</u>지고, 한계유속에 도달하면 <u>여층 중에 억류되어 있던 플록이 파괴</u>되어 <u>여과수와 같이 유출</u>되는 현상.

* 대책
** <u>공기장애</u> 방지
** 응집 시 <u>고분자 응집제</u>(PAC) 사용

=== 완속여과 VS 급속여과 ===
{| class="wikitable"
|+♣♣♣
!
!완속여과
!급속여과
|-
|특징
|
* 세균 제거 좋음 98 - 99.5%
* 처리수질 양호
* 약품 불필요. 유지관리비 적음
* 여재 세척 인력 많이 소요
* 여과속도 4 - 5m/day
* 여과 손실수두 작음.
* 오염된 원수 부적당
* 넓은 부지, 많은 건설비
|
* 세균제거 나쁨 95 - 98%
* 자동제어 가능.
* 약품 필수. 유지관리비 큼.
* 여재 세척 인력 적게 소요
* 여과속도 120 - 150m/day
* 여과 손실수두 큼
* 탁도 높은 원수처리 적당
* 작은 부지. 적은 건설비
|-
| rowspan="2" |설계
사항
|
* 모래층 두께 70 - 90cm
* 유효경 0.3 - 0.45mm
* 균등계수 2.0 이하
* 유입수 탁도 10도 이하
* 자갈층 두께 40 - 60cm
* 직사각형 형상
* 모래 위 수심 90 - 120cm
|
* 모래층 두께 60 - 120cm
* 유효경 0.45 - 1mm
* 균등계수 1.7 이하
* 최소입경 0.4mm
* 모래 위 수심 1m
|-
| colspan="2" |
* 최대입경 2mm 이하

* 여과지 깊이 2.5 - 3.5m
* 여과지 천단까지 여유고 30cm 정도
|}

=== 역세척(back washing) ===
♣♣♣

<u>여과수 흐름방향과 반대</u>로 물을 흐르게 하여 <u>모래층을 팽창</u>, <u>억류된 물질을 배출</u>하는 방법

♣♣♣

<math>\text{모 래  팽 창 비 } = \frac{\text{세 척  시  모 래 층  두 께 (부 피 )} - \text{세 척  전  모 래 층  두 께 (부 피 )}}{ \text{세 척  전  모 래 층  두 께 (부 피 )} }</math>

== 정수지 ==
♣♣♣
* 설치 목적 : 정수를 펌프 양수 또는 자연유하로 <u>송수</u>할 때 <u>정전이나 수요량 급변</u>에 의해 발생하는 <u>여과 수량과 송수량 간 불균형</u>을 조절하고 <u>염소를 균일하게 혼화</u>하기 위해 설치.

== 살균 ==
♣♣♣

<u>소독</u>과 같은 의미. <u>단세포 미생물을 죽여 무해화하는 멸균</u>과는 다른 의미.

=== 살균제 ===
♣♣♣

주로 <u>염소</u>, <u>오존</u> 등 산화성 물질. <u>자외선</u> 또는 <u>은 화합물</u>도 있음.

==== 염소 ====
♣♣♣

* <u>강한 산화력, 살균</u>력
* 살균 <u>지속성</u>
* 수중에서 <u>유리잔류염소, 결합잔류염소</u>로 존재.
* 소독효과는 <u>반응시간</u>, <u>온도</u>, <u>염소를 소비하는 물질양</u>에 좌우.
* <u>저렴</u>한 가격.
* <u>간단</u>한 조작

유리잔류염소 : 염소가 물에 <u>용해</u>, <u>차아염소산(HOCl</u>), <u>차아염소산이온(OCl<sup>-</sup>)</u>로 존재하는 것.

==== 전염소처리 ====
♣♣♣

여과 이전에 염소 주입. <u>Fe, Mn</u> 제거 목적

==== 후염소 처리 ====
정수를 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

<math>\begin{align} \text{염 소  요 구 량 } & = \frac{\text{염 소  요 구  농 도 }}{\text{염 소 의  순 도 }}\times \text{유 량 } \\
                                      & = \frac{\text{염 소  주 입 량  농 도 }-\text{잔 존  염 소  농 도 }}{\text{염 소 의  순 도 }}\times \text{유 량 } \\ \end{align}</math>

잔존염소는 소독이 끝난 정수에 염소가 남아 있는 것이다. 이렇게 하면 수돗물이 수도관을 타고 이동하면서 발생할 수 있는 작은 오염에 저항할 수 있게 된다.<ref>{{서적 인용|제목=상하수도 공학|성=이종형 외|판=4|출판사=구미서관|쪽=181}}</ref>

교과서 예제는 그냥 요구량을 mg/L 단위로 써버렸다. 문제 나오는 거 봐서 알아서 하면 될 듯.

==== 오존 ====
♣♣♣

장점

* 물에 화학물질 <u>남지 않음</u>
* 염소처럼 <u>취미 남기지 않음</u>
* <u>유기물에 의한 이취미</u> 제거
* <u>철, 망간</u> 제거 능력 큼

단점

* <u>고가</u>
* 소독 <u>지속효과 없음</u>.
* <u>수온 높으면</u> 오존 <u>소비량</u> 커짐
* <u>복잡</u>한 오존발생기

== 고도 정수처리 ==
흡착제 : <u>활성탄</u>(<u>야자껍데기, 톱밥, 석탄을 탄화</u>하여 만든 흑색 <u>다공성</u> <u>탄소</u> 물질) ♣♣♣

=== 활성탄 처리법 ===
♣♣♣

* <u>분말</u> 활성탄 처리법
* <u>입상</u> 활성탄 처리법

== 배출수 처리 ==
♣♣♣

# <u>조정</u> : 침전지 슬러지 양, 질을 균등화시켜 후속처리를 용이하게 함.
# <u>농축</u> : 슬러지 농도 높임
# <u>탈수</u> : 농축 슬러지 수분, 용적 감소. 운반과 처분 용이케 함.
# <u>처분</u> : 성토, 매립, 해양투기, 소각

== 각주 ==
<references />