토목기사 하수처리 시설 — 침사지·침전지·반송비

하수처리장의 물 흐름은 스크린 → 침사지 → 1차 침전지 → 폭기조 → 2차 침전지 → 소독 순서로 이어진다. 스크린은 협잡물을 걸러 펌프와 관로를 보호하고, 침사지는 모래와 자갈을 가라앉혀 후속 설비의 마모와 퇴적을 막는다. 1차 침전지는 가라앉기 쉬운 부유물을 제거하고, 폭기조에서는 미생물이 유기물을 분해하며, 2차 침전지는 미생물 덩어리를 가라앉혀 맑은 물과 슬러지를 나눈다.

침사지는 모래를 제거할 수 있을 만큼 유속을 낮추어야 한다. 표준 체류시간은 30~60초이고 유속은 약 0.3m/sec로 본다. 유속이 3.0m/sec처럼 너무 빠르면 모래가 가라앉지 않고 하류로 넘어가므로 침사지의 역할을 하지 못한다.

2차 침전지는 활성슬러지와 처리수를 분리하는 시설이다. 표면부하율은 15~25m³/(m²·day)를 표준으로 하며, 25~40처럼 크게 잡으면 침전 효율이 떨어져 미생물이 처리수와 함께 빠져나갈 수 있다. 수심과 여유고, 종횡비도 침전과 슬러지 수집에 영향을 주므로 함께 맞춘다.

활성슬러지 공법에서는 2차 침전지 바닥에 가라앉은 슬러지 일부를 폭기조로 되돌린다. 반송비는 폭기조의 MLSS와 반송슬러지 농도의 물질수지로 구한다. 유입수와 반송슬러지가 섞여 폭기조의 MLSS가 된다고 두면 반송비 R = MLSS ÷ (반송슬러지 농도 − MLSS)이다. MLSS가 100g/m³이고 반송슬러지 농도가 500g/m³이면 R = 100 ÷ (500 − 100) = 0.25이므로 반송비는 25%가 된다.

간이공공하수처리시설은 규모가 작을 뿐 설계 원칙은 같다. 유입 하수의 수량과 수질 변동을 반드시 고려하고, 우천시 오수량과 합류식 지역의 유입 증가에도 대응할 수 있어야 한다. 처리 능력을 평균 유량만으로 정하면 최대 유입 때 처리하지 못하는 물이 생긴다.

생물학적 처리법은 미생물이 어디에 붙어 있느냐로 나뉜다. 회전원판법은 수면에 일부를 잠기게 한 원판을 돌려 원판 표면에 미생물막을 키우는 방법이고, 호기성여상법은 여재 표면에 생물막을 붙이는 고정화 생물법이다. 생물막법은 미생물이 고정되어 있어 하수량 변동에 대응하기 어렵지만 운전 조작이 간단하고 반응조를 여러 단으로 나누어 효율을 높일 수 있다. 산화구법은 긴 고리 모양 수로에서 호기성 미생물로 유기물을 분해하는 활성슬러지법의 한 갈래다.

폭기조의 MLSS는 혼합액 속에 떠 있는 고형물의 농도로, 활성슬러지 공법의 핵심 지표다. 슬러지의 혐기성 소화는 가수분해, 산생성, 메탄생성의 세 단계로 진행한다. 간이공공하수처리시설도 유입 수량과 수질 변동을 반드시 고려해 설계한다.