개념 한 쪽
화학적 처리의 종류에는 물리적·화학적 계산과 공정의 이해가 포함된다. 침전지의 이론적 체류시간(HRT) 계산, SS(부유물질) 제거율 산정, 부상처리의 원리, 그리고 월류위어 길이 산정 등은 기초적인 문제 유형으로 자주 출제된다.
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출제기준 단원 「화학적 처리의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 침전지 HRT 계산 | 1 | 침전지 부피와 일 유량으로 체류시간을 구하고 시간으로 환산하는 과정 확인 |
| 수리학적 HRT 계산(치수 주어짐) | 1 | 침전지 치수로 부피를 구해 HRT를 계산하고 시간 단위로 변환하는 절차 확인 |
| SS 제거율 산정 | 1 | 유입·유출 농도로부터 SS 제거율(%)을 계산하는 공식 적용 능력 확인 |
이론적 하수체류시간(HRT)은 침전지에 물이 머무는 평균 시간을 의미한다. 계산은 침전지의 전체 부피를 일 유량으로 나누어 day 단위를 구한 다음 필요하면 24를 곱해 hour 단위로 환산한다. 예제 문제에서 인구수는 계산에 영향을 주지 않는 불필요한 정보(디트랙터)이므로 주의한다.
수리학적 체류시간 계산에서 침전지 부피는 길이×너비×높이로 구하며, 일 유량 단위가 m³/day이면 V/Q로 day 단위를 얻고 이를 시간으로 바꾸려면 24를 곱한다. 단위 환산을 생략하거나 계산 순서를 잘못 적용하면 오답이 되므로 최종 단위 일치를 반드시 확인한다.
SS(부유물질) 제거율은 농도 기준으로 계산한다. 공식은 (유입 농도 − 유출 농도) ÷ 유입 농도 × 100%이며 유량 정보는 제거율 계산에 필요하지 않다. 농도만으로 백분율을 산정하므로 유량 단위나 값은 소거 대상이 된다.
부상처리는 미세기포를 발생시켜 비중이 작은 입자나 유분을 기포에 부착시켜 수면으로 띄운 뒤 제거하는 물리적 처리법이다. 침전과는 목적이 다르므로 '가라앉는 물질 제거=침전', '떠오르는 물질 제거=부상'으로 구분한다.
월류위어(overflow weir)의 유효길이는 일일 유량을 월류부하(단위 길이당 처리량, m³/m·day)로 나누어 구한다. 시간당 유량이 주어지면 먼저 24를 곱해 일일 유량으로 환산한 뒤 부하로 나누어 길이를 산정한다.
대표적인 실수 유형은 단위 환산 누락이다. 예를 들어 침전지 부피를 일 유량으로 나누어 0.05 day가 나왔을 때 이를 시간으로 환산하지 않으면 정답을 놓치게 된다. SS 제거율 문제에서는 유량 정보를 보고 불필요하게 계산을 시도하는 오류가 흔하므로 농도 차이만으로 백분율을 구하는 점을 기억해야 한다. 월류위어 길이 산정 문제에서는 시간당 유량을 일일 유량으로 변환하지 않거나 나눗셈 순서를 바꾸는 실수가 자주 발생한다.
인구 5000인의 도시에 3000m³/day의 하수를 처리하는 처리장이 있다. 이 침전지의 부피가 150m³라면 이론적인 하수체류시간은?
정답 ② · 이론적 체류시간(HRT)은 침전지의 부피를 유입유량으로 나누어 계산한다. 150m3÷3,000m3/day=0.05day이며, 이를 시간 단위로 환산하면 0.05day×24시간/day=1.2시간이 된다.
이론적 체류시간은 침전지 부피를 일 유량으로 나눈 후 시간 단위로 환산한다.
인구 5000명의 도시하수처리장에 2000m³/day의 폐수가 유입된다. 최초침전지의 규격이 15m(L)×6m(W)×3m(H)일 때 침전지의 이론적 수리학적 체류시간(HRT)는?
정답 ④ · 침전지의 부피는 V=15m×6m×3m=270㎥이며, 유입유량 Q=2,000㎥/day이다. 수리학적 체류시간(HRT)=V/Q=270/2000=0.135일이며 이를 시간으로 환산하면 0.135×24=3.24hr이 되어 보기 4번과 일치한다.
HRT는 침전지 부피를 일일 유량으로 나눈 후 24를 곱해 시간 단위로 환산한다.
한 침전지가 9000m³/day의 하수를 처리한다. 침전지의 유입하수의 SS농도가 500mg/L, 침전지 유출수의 SS농도가 100mg/L일 때, 이 침전지의 SS제거율은?
정답 ③ · SS 제거율은 (유입SS농도-유출SS농도)/유입SS농도×100으로 계산한다. (500-100)/500×100 = 80%가 되어 이 침전지의 SS 제거율은 80%이다.
SS 제거율은 (유입 농도-유출 농도)/유입 농도×100으로 계산하며 유량은 불필요하다.
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