수질환경기사 농축조 및 소화조 — 고형물 부하와 소화조 용적

농축조는 슬러지의 부피를 줄이는 시설이다. 부상 농축조의 수면적은 시간당 고형물 부하량을 단위 면적당 허용 부하량으로 나누어 구한다. 슬러지 125m³/day, 부유물질 농도 1.6%이면 고형물은 125 × 0.016 × 1,000 = 2,000kg/day이다. 하루 6시간 가동하면 시간당 333.3kg이므로, 고형물 부하량 10kg/m²·hr에서 수면적은 33.3m²가 된다.

중력 농축조도 고형물 부하량으로 면적을 정한다. 하루 고형물 1,000kg, 부하량 25kg/m²·day이면 면적은 40m²이다. 원형 조의 직경은 D = √(4A/π)이므로 약 7.14m가 된다. 슬러지 농도 4.5%와 조의 깊이 3m는 이 면적 계산에 직접 쓰이지 않는다.

슬러지 비중은 성분별 질량분율을 각 비중으로 나눈 값의 합으로 역산한다. 1/S = Σ(질량분율 / 비중)이다. 함수율 90%, 고형물 중 무기성 30%, 유기성 70%, 유기성 비중 1.1, 무기성 비중 2.2이면 1/S = 0.9/1 + 0.07/1.1 + 0.03/2.2 ≈ 0.9773이므로 S ≈ 1.023이다. 함수율 80%이면 1/S = 0.8/1 + 0.14/1.1 + 0.06/2.2 ≈ 0.9545이므로 S ≈ 1.048이다.

소화조 용적은 일일 슬러지 유량에 수리학적 체류시간을 곱해 구한다. V = Q × HRT이다. 건조고형물 3,000kg/day, 슬러지 농도 3%, 비중 1.03이면 총중량은 3,000 / 0.03 = 100,000kg/day이고 부피는 100,000 / (1.03 × 1,000) ≈ 97.09m³/day이다. 체류시간이 15일이면 용적은 약 1,456m³이다.

혐기성 소화조를 가열하는 열량은 질량, 비열, 온도차를 곱해 구한다. 처리인구 2,000명, 고형물 발생량 0.104kg/인·day이면 하루 208kg이고, 건조 고형물 4.5%이므로 슬러지 총량은 208 / 0.045 ≈ 4,622kg/day이다. 시간당 192.6kg을 11.1℃에서 35℃까지 올리는 열량은 192.6 × 4,200 × 23.9 ≈ 19,330kJ/hr이다.

소화가스 발생량은 총고형물, 휘발성 고형물 비율, 소화율, 단위 발생량을 차례로 곱해 구한다. 분뇨 100m³/day, 함수율 95%이면 총고형물은 5,000kg이고, 휘발성 고형물이 총고형물의 50%이면 2,500kg이다. 그중 60%가 소화되면 1,500kg이 반응하며, 여기에 문제에서 주어진 휘발성 고형물 1kg당 가스 발생량을 곱해 총발생량을 구한다.