개념 한 쪽
슬러지 최종처분시설의 설계와 운전에서는 고형물 질량 보존, 함수율과 비중을 이용한 부피 역산, 그리고 부하율과 체류시간을 통한 용적 산정이 핵심이다 한다 건조·농축·소화 등 공정별 물질 수지 관계를 정확히 계산하면 처분시설의 용량과 처리량을 결정할 수 있다 한다
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출제기준 단원 「슬러지 최종처분시설」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 침전지 제거량→슬러지 부피 산출 | 1 | 제거된 고형물로부터 슬러지 부피를 역산하는 계산 |
| 건조 전후 수분량 변화 계산 | 1 | 건조 전후 고형물 보존으로 감소된 물의 질량을 구하는 계산 |
| VS 부하율 기반 소화조 용적 산정 | 1 | TS→VS 변환 후 부하율로 소화조 용적을 구하는 설계 계산 |
슬러지 처리는 먼저 제거 또는 농축으로 얻어진 고형물량을 기준으로 부피를 역산하는 방식으로 접근한다 한다 제거된 고형물 총량을 슬러지 내 고형물 비율로 나누면 슬러지 부피가 산출되며, 단위 변환과 비중 적용을 주의해야 한다 한다
건조나 탈수 공정에서는 '고형물량 불변' 원리를 적용한다 한다 초기 고형물량은 건조 후에도 보존되므로 건조 후 전체 중량은 고형물량을 건조 후 고형물 비율로 나누어 구한다 한다 이 과정을 통해 감소된 수분량을 산정할 수 있다 한다
소화조 설계에서는 총 VS(분해성 고형물)량을 기준으로 부하율을 적용하여 필요한 용적을 역산한다 한다 또한 농축·함수율·비중 정보를 이용해 슬러지의 일일 부피를 구하고, 설계 체류시간을 곱하여 소화조 용적을 결정한다 한다
운전 계산 문제는 단계별로 질량(또는 부피)을 정리한 뒤 비율과 단위를 일관되게 적용하는 방식으로 해결한다 한다 문제에서 주어진 값들을 변환하여 총량을 먼저 구하고, 이후에 비중·함유율·체류시간 등으로 나누거나 곱하는 순서를 지킨다 한다
예1: 일차 침전지에서 제거된 SS량으로부터 슬러지 부피를 구하는 과정이다 한다 유입 350mg/L, 유출 150mg/L로 제거 농도는 200mg/L이고 유량 500,000m³/day를 곱하면 제거된 고형물은 100,000kg/day가 된다 한다 슬러지 고형물 함유율이 5%이고 비중이 1.0이면 슬러지 부피는 100,000kg ÷ (0.05 × 1,000kg/m³) = 2,000m³/day로 산출된다 한다
예2: 건조 전후의 수분 감소량 계산이다 한다 초기 슬러지 100kg에 고형물 15%이면 고형물은 15kg이다 한다 건조 후 수분이 7%이면 고형물 비율은 93%가 되고, 건조 후 총중량은 15kg ÷ 0.93 ≈ 16.13kg이다 한다 따라서 증발된 물의 양은 100kg − 16.13kg ≈ 83.87kg가 된다 한다
예3: 소화조 용적 산정 예이다 한다 일 유입 슬러지 300m³/day에 TS 4%이면 총 TS는 12,000kg/day이고 VS 비율 70%를 적용하면 VS는 8,400kg/day가 된다 한다 VS 기준 부하율이 5.5kg/m³/day이면 소화조 용적은 8,400 ÷ 5.5 ≈ 1,527m³가 필요하다 한다
일차 침전지로 유입되는 생하수는 350 mg/ℓ 의 SS를 함유하고 유출수는 150 mg/ℓ 의 SS를 함유한다. 유량이 500,000 m³/day 라면 일차침전지에서 제거되는 슬러지의 양은? (단, 일차슬러지는 5%의 고형물 함유, 슬러지 비중:1.0 )
정답 ② · 유입수와 유출수의 SS 농도 차이를 통해 제거된 총 슬러지 양을 계산합니다. SS 제거량은 (350 - 150)mg/L × 500,000m³/day = 200mg/L × 500,000,000L/day = 100,000,000,000mg/day = 100,000kg/day = 100톤/day입니다.
제거된 고형물 총량을 슬러지 농도(5%)와 비중(1.0)으로 나누어 부피를 구한다.
고형물의 농도가 15%인 슬러지 100Kg을 건조상에서 건조 시킨후 수분이 7%로 나타났다. 감소된 물의 양은?
정답 ④ · 슬러지의 고형물량은 건조 전후가 동일하다는 점을 이용하는 문제입니다. 초기 슬러지 100kg 중 고형물농도가 15%이므로 순수 고형물의 양은 15kg입니다.
건조 전후 고형물량 불변 원리 적용, 초기 고형물 15kg을 기준으로 건조 후 총량 산출.
슬러지량이 300m³/day로 유입되는 소화조의 고형물(VS기준) 부하율은 5.5kg/m³/day이다. 슬러지의 고형물(TS)함량은 4%, VS 함유율이 70%일 때 소화조의 용적은? (단, 슬러지 비중은 1.0)
정답 ② · 문제는 주어진 슬러지 유량과 고형물 함량 및 VS비율, VS 기준 부하율로 소화조 용적을 계산하는 문제이다. 먼저 일 유량 300 m³/day에 비중 1.0을 적용하면 질량으로 300,000 kg/day가 되며 TS는 4%이므로 총 고형물량은 300,000×0.04=12,000 kg/day이다.
고형물 부하율은 용적당 부하량이므로, 총 고형물 양을 부하율로 나누어 용적을 역산한다.
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