상하수도 공학/하수처리

계획하수량


		계획하수량
		분류식	합류식
1차 침전지까지	처리시설	계획 1일 최대오수량	우천시 계획오수량(3Q)
1차 침전지까지	처리장 내 연결관	계획 시간최대 오수량(Q)	우천시 계획오수량(3Q 이상)
2차 처리	처리시설	계획 1일 최대오수량
2차 처리	처리장 내 연결관	계획 시간최대 오수량(Q)

기본 개념

MLSS란? ♣♣♣

하수처리 방법 3가지 분류

물리적 처리
화학적 처리 : 주로 질소, 인
생물학적 처리
- 호기성 처리 : 활성슬러지법, 살수여상법, 회전원판법♣♣♣, 산화지법, 호기성 소화법
- 혐기성 처리
- 임의성 처리

침사지

♣ 유효수심, 용량, 표면부하(우수침사지, 오수침사지)

침전지

1차 침전지 체류시간 : 2-4시간(너무 길면 혐기상태가 되어 수질악화됨)

침전속도 - 스토크스의 법칙

♣♣♣

Re < 0.5 (매우 작은 경우)

$v_{s} = \frac{g (ρ_{s} - ρ) d^{2}}{18 μ}$

ρ_s : 입자 밀도
ρ : 유체 밀도
μ : 유체 점성계수
d : 입자의 직경

표면적 부하 ♣♣♣

$v_{0} = \frac{Q}{A} = \frac{h_{0}}{t}$

Q : 유량
A : 침전지 면적
$h_{0}$ : 침전지의 깊이(유효 수심)
t : 침전지 체류 시간(침전 시간)

♣♣♣ 교과서 예제로 이해하기

$월 류 부 하 (m^{3} / m \cdot d a y) = \frac{유 입 유 량 (m^{3} / d a y)}{W e i r 길 이 (m)}$

평균 유속 헷갈리지 말자.

$평 균 유 속 = \frac{Q}{폭 \times 유 효 깊 이}$

♣♣♣

$체 류 시 간 (h r) = \frac{침 전 조 용 적 (m^{3})}{유 입 유 량 (m^{3} / d a y)}$

침전 처리효율 ♣♣♣

$E = \frac{h}{h_{0}} = \frac{v_{s}}{v_{0}} = \frac{v_{s}}{\frac{Q}{A}}$

$v_{s}$ : 독립입자 침전속도
$v_{0}$ : 완전 제거 가능한 입자 중 최소지름 입자의 침강속도

침전 효율 높이기♣♣♣

입자 침강속도 크게(응집제 사용)
표면적 부하 작게(침전면적 크게)

생물학적 처리

BOD : N : P의 비는?

100 : 5 : 1

활성슬러지법 설계공식

BOD 용적 부하

16-2 기사

$BOD 용 적 부 하 = \frac{BOD 농 도 \cdot Q}{V}$

V = Q t

97, 17-1 기사

유량 3000m³/day, BOD 농도 200mg/L 하수를 용량 500m³폭기조로 처리할 때 BOD 용적부하는?

풀이

공식 외우기보다... 단위를 가지고 잘 생각해보면 공식을 유도할 수 있다.

$\begin{matrix} BOD 용 적 부 하 & = \frac{1일 BOD 유 입 량 (k g B O D / d a y)}{폭 기 조 용 적 (m^{3})} \\ = \frac{BOD 농 도 (k g / m^{3}) \times 유 량 (m^{3} / d a y)}{폭 기 조 용 적 (m^{3})} \\ = \frac{0.2 k g / m^{3} \times 3000 m^{3} / d a y}{500 m^{3}} \\ = 1.20 k g B O D / m^{3} \cdot d a y \end{matrix}$

슬러지 일령

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

슬러지 반송이 없는 경우 사용

$슬 러 지 일 령 = \frac{V \cdot X}{S S \cdot Q} = \frac{V \cdot X}{S S \times \frac{V}{t}} = \frac{X \cdot t}{S S}$

V: 폭기조 부피(m³)
Q: 유입수량(m³/day)
X: 폭기조 내의 MLSS 농도(mg/L)
SS: 폭기조로의 유입 부유물 농도(mg/L)
t: 폭기 시간(day) $(= \frac{V}{Q})$

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 = $\frac{V \times X}{S S \times Q} = \frac{2800 \times 3.6}{12 \times 140} = 6 d a y s$

고형물 체류시간(SRT)

= 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]
$S R T = \frac{V X}{Q_{w} X_{r} + (Q - Q_{w}) X_{e}}$

Q_w : 잉여슬러지량(m³/day)
X_r : 반송슬러지 SS 농도(mg/L)
X_e : 유출수 내의 SS 농도(mg/L)

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

$\begin{matrix} S R T & = \frac{수 처 리 시 스 템 내 존 재 활 성 슬 러 지 량 (k g)}{하 루 에 시 스 템 외 부 로 배 출 되 는 슬 러 지 량 (k g / d a y)} \\ = \frac{V X}{Q_{w} X_{r}} \end{matrix}$

여기서 $X_{r} = X_{w}$ 이고, $X_{e} ≑ 0$ 이기 때문에 설계기준의 식과 위 식은 같은 의미이다.

반송슬러지는 다시 유입수에 들어가니까 첫 식의 분모에 $Q_{r}$ 이 안 들어가는 것임.

다음 자료를 추가로 참고함

틀:서적인용 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

$Q = \frac{1000 m^{3}}{4 h r} \times 24 h r = 6000 m^{3} / d a y$

$\begin{matrix} S R T & = \frac{V X}{Q_{w} X_{r} + (Q - Q_{w}) X_{e}} \\ = \frac{1000 m^{3} \times 3000 m g / L}{60 m^{3} / d a y \times 10000 m g / L + (6000 - 60) m^{3} / d a y \times 20 m g / L} \\ = 4.17 d a y s \end{matrix}$

슬러지 용적(SV)

정의

포기조 혼합액을 1L 실린더에 30분 침전시켰을 때 침전된 슬러지 부피(ml)

$S V = \frac{30분 후 침 전 슬 러 지 부 피 (m l)}{시 료 (포 기 조 혼 합 액 ) 양 (m l)} \times 100 (%)$

슬러지 용적 지수(SVI)

♣♣♣기사 04, 15-3, 19-2(정의)

$\begin{matrix} S V I & = \frac{1L 시 료 중 , 30분 간 침 전 된 슬 러 지 부 피 (S V_{30}) (m L / L)}{M L S S 농 도 (m g / L)} \times 1, 000 (∵ m g ⟶ g) \\ = \frac{S V_{30} (%)}{M L S S 농 도 (m g / L)} \times 10, 000 \\ = \frac{S V_{30} (%)}{M L S S (%)} \end{matrix}$

MLSS란? Mixed Liquor Suspended Solids. 폭기조 중의 부유물질(기사 13)
$S V_{30} (%)$ : 메스실린더 1L에 혼합물을 30분 정체시킨 뒤 침전슬러지 양을 시료량에 대한 백분율로 나타낸 것.

기사 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
틀:서적인용
틀:서적인용
틀:서적인용

슬러지 밀도 지수

♣♣♣기사 06, 09, 12, 15-3, 19-2

$S D I = \frac{100}{S V I}$

F/M 비

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)

♣♣♣14-3, 16-2

$\begin{matrix} F / M & = \frac{BOD 농 도 \cdot Q}{M L S S 농 도 \cdot V} = \frac{BOD 농 도}{M L S S 농 도 \cdot t} \\ = \frac{B O D 용 적 부 하}{M L S S 농 도} \end{matrix}$

슬러지 반송율

♣

유입수량과 반송슬러지량의 반송률

$r = \frac{Q_{r}}{Q}$

슬러지 부하 수지관계에 의한 반송률(아래 거랑 비슷함...)

$r = \frac{X}{X_{r} - X}$

♣♣04, 16-4, 19-1 기사

$r = \frac{폭 기 조 의 MLSS 농 도 (m g / L) - 유 입 수 의 SS 농 도 (m g / L)}{반 송 슬 러 지 의 SS 농 도 (m g / L) - 폭 기 조 의 MLSS 농 도 (m g / L)}$

슬러지 침강률에서 반송률 추산

$r = \frac{100 S V (%)}{100 - S V (%)}$

각주

↑ 틀:서적인용
↑ ^2.0 ^2.1 틀:서적인용

[1] 틀:서적인용

[:0-2] 2.0 ^2.1 틀:서적인용

[1]

[2]

상하수도 공학/하수처리

목차

계획하수량

기본 개념

침사지

침전지

침전속도 - 스토크스의 법칙

생물학적 처리

활성슬러지법 설계공식

BOD 용적 부하

슬러지 일령

고형물 체류시간(SRT)

슬러지 용적(SV)

슬러지 용적 지수(SVI)

슬러지 밀도 지수

F/M 비

슬러지 반송율

각주

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계획하수량

기본 개념

침사지

침전지

침전속도 - 스토크스의 법칙

생물학적 처리

활성슬러지법 설계공식

BOD 용적 부하

슬러지 일령

고형물 체류시간(SRT)

슬러지 용적(SV)

슬러지 용적 지수(SVI)

슬러지 밀도 지수

F/M 비

슬러지 반송율

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