개념 한 쪽
유수 분리·탈수·건조 기술은 폐기물이나 슬러지에서 물을 분리해 고형물을 회수하고 부피를 줄이는 전처리 기술이다. 수분은 결합 상태에 따라 제거 난이도가 달라지고, 적절한 개량이나 기기 선택이 탈수 성능을 좌우한다. 건조·혼합 계산은 고형물 불변 원리와 물의 총량 개념으로 풀어야 한다.
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출제기준 단원 「유수 분리·탈수·건조 기술」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기기별 운전요소 판별 | 1 | 특정 탈수기(벨트프레스)에 적합한 운전인자 가리기 |
| 수분 결합상태 판별 | 1 | 슬러지 수분의 5가지 결합상태 가운데 존재하지 않는 용어 고르기 |
| 함수율·건조 계산 | 1 | 혼합 또는 건조 후의 함수율·건조물량 계산하기 |
슬러지 속 수분은 제거하기 쉬운 것부터 어려운 것까지 구분해 보통 다섯 가지 결합상태로 나눈다. 이 다섯 가지는 간극수(자유수), 모관결합수(모세관 현상에 따라 붙은 물), 간극모관결합수(중간 성격), 표면부착수(입자 표면에 달라붙은 물), 세포내부수(미생물 내부의 물)이다. 뒤로 갈수록 탈수기로 제거하기 어려운 수분이다.
탈수 성능은 사용하는 장치에 따라 달라진다. 예를 들어 벨트프레스는 슬러지를 필터 벨트 사이에 넣고 압착해 물을 짜내므로 벨트의 종류, 세척수의 유량·압력, 폴리머 주입량·주입 지점 같은 운전요소가 중요하다. 반면 원심탈수기(데칸터)는 회전속도 등 원심 관련 인자가 핵심이므로 기기별 고유 인자를 구분해 운전해야 한다.
슬러지의 성질을 개선하는 전처리(콘디셔닝)는 탈수가 잘되도록 슬러지 특성을 바꾸는 방법이며 대표 방법은 화학적 개량(응집제, 소석회)과 열처리(밀폐 상태에서 150~200℃로 일정 시간 가열)이다. 세정(elutriation)은 알칼리도가 낮은 물로 씻어 응집제 사용량을 줄이는 방법으로, 세정과 개량은 목적과 투입 물의 성질이 다르므로 구분해 적용해야 한다.
건조 및 함수율 문제에서는 '고형물 불변' 원리를 사용한다. 건조 전후에 고형물의 양은 변하지 않으므로 초기의 고형물 질량로 최종 총량을 구하고, 이를 통해 제거된 수분량이나 최종 제품 질량을 계산한다. 혼합물의 함수율은 전체 물의 양을 전체 무게로 나눈 비율로 계산해야 하므로 가중평균 방식으로 접근해야 한다.
혼합 함수율 계산 예: 99% 함수율의 슬러지와 40% 함수율의 톱밥을 질량비 2 대 3으로 섞으면 전체 물의 양은 2×99 + 3×40 = 318(비율 단위)이고 전체 무게비는 5이므로 혼합 함수율 = 318 ÷ 5 = 63.6% ≈ 64%이다. 계산 시 각 재료의 무게비에 함수율을 곱해 총 물량을 구한 뒤 전체 무게로 나누어야 한다.
건조 전후 질량 계산 예: 수분 90%인 젖은슬러지 1kg은 고형물 0.1kg을 가진다. 건조슬러지의 수분이 20%라면 고형물이 총량의 80%를 차지하므로 건조슬러지 총량 = 0.1 ÷ 0.8 = 0.125kg이 된다. 이렇게 고형물 불변 원리로 최종 질량을 도출한다.
Belt Press를 이용한 탈수에 영향을 주는 운전요소와 가장 거리가 먼 것은 ?
정답 ④ · 벨트프레스 탈수의 운전요소가 아닌 것을 고르는 문제이다. 벨트프레스 탈수에 영향을 주는 주요 운전요소는 벨트의 종류, 세척수의 유량과 압력, 폴리머 주입량과 주입 지점 등이다.
벨트프레스 운전요소는 벨트·세척수·폴리머이고, Bowl 회전속도는 원심탈수기(데칸터) 인자다.
슬러지에 수분이 결합하는 상태는 보통 5가지로 나누어진다. 이 중에서 그 속에 들지 않는 것은?
정답 ② · 슬러지 중 수분의 결합상태 5가지에 포함되지 않는 것을 고르는 문제이다. 슬러지 수분은 간극수, 모관결합수, 간극모관결합수, 표면부착수, 세포내부수의 5가지로 분류된다.
슬러지 수분의 결합상태는 간극수·모관결합수·간극모관결합수·표면부착수·세포내부수 5가지이며 '쐐기상유리수'는 없는 용어다.
슬러지 개량(conditioning) 방법과 거리가 먼 것은?
정답 ④ · 슬러지 개량 방법과 거리가 먼 것을 고르는 문제이다. 슬러지 개량에는 응집제나 소석회를 투여하는 화학적 방법과, 밀폐된 상태에서 150~200℃로 0.5~1시간 정도 처리하는 열처리 방법이 해당된다.
슬러지 개량은 응집제·소석회 투여와 밀폐 열처리(150~200℃)가 대표적이며, 알칼리도 높은 물 세정은 아니다.
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