개념 한 쪽
슬러지 농축조와 소화조 설계 문제는 유입 슬러지의 농도와 유량을 바탕으로 시간당 고형물 부하를 구하고, 설계 기준에 따라 면적이나 배출량을 산정하는 계산 문제에 초점을 둔다고 정리한다.
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출제기준 단원 「농축조 및 소화조」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| SRT로 폐기 슬러지 부피 산출 | 1 | MLSS·용적·SRT로 일일 폐기 부피를 계산하는 방법을 묻는다 |
| 포기조에서 일일 건조중량 산정 | 1 | 용적·MLSS·SRT를 이용해 하루 생산 슬러지의 건조중량을 산출하는 법을 묻는다 |
| 소화 후 슬러지 부피 역산 | 1 | 함수율·유기물 제거비율을 적용해 소화 후 슬러지 부피를 구하는 절차를 묻는다 |
농축조의 설계는 하루 유입되는 고형물 총량을 시간당 부하로 환산한 뒤, 단위 면적당 허용 고형물 부하로 나누어 면적을 산출하는 방식으로 진행한다는 것을 설명한다. g/L 단위는 kg/m³로 환산할 때 수치 대응을 이용하거나, g/L와 kg/m³의 관계를 이용해 계산의 혼선을 줄여야 한다고 말한다.
슬러지 탈수 설계는 발생 슬러지 부피에서 함수율을 적용해 고형물량을 계산하고, 여과기나 탈수기의 단위 면적당 처리 성능과 일일 가동시간을 곱한 값으로 필요한 면적을 산출한다는 것을 설명한다. 함수율은 물의 비율이므로 고형물 비율은 1-함수율로 취급해야 한다고 정리한다.
고형물체류시간(SRT) 개념은 반송슬러지 농도와 폭기조 내 총 고형물량을 이용해 일일 폐기 고형물량을 산출하고, 그 값을 반송슬러지 농도로 나누어 폐기 부피를 구하는 방식으로 연계된다고 설명한다. 방류수 SS가 무시된다는 가정이 있을 때 폐기량 산정은 반송슬러지 농도만으로 결정된다고 덧붙인다.
슬러지 소화 후의 잔류고형물량 계산은 소화 전 고형물 중 유기물 비중과 소화에 의한 제거율을 적용해 잔류 유기물량을 구하고, 무기물과 합산한 고형물량을 소화 후 함수율의 고형물 비율로 나누어 소화 후 부피를 역산하는 순서를 따른다고 정리한다.
예1: 고형물 농도 15g/L, 유량 480m³/day, 고형물 부하 기준 2kg/m²·hr인 경우를 계산한다. 하루 고형물 총량은 15g/L×480,000L=7,200kg이고, 시간당 부하는 7,200÷24=300kg/hr이므로 필요 면적은 300÷2=150m²가 된다.
예2: 투입량 100Kℓ/day, 함수율 90%, 고형물 중 유기물 70%, 소화로 유기물의 5/7 제거, 소화후 함수율 75%인 경우를 계산한다. 소화전 고형물은 100m³×10%=10m³이고 유기물은 7m³, 제거량은 5m³이라서 잔류 고형물은 5m³이다. 소화후 고형물 비율은 25%이므로 소화후 슬러지 부피는 5÷0.25=20m³가 된다.
유입수의 BOD5가 80mg/L, 유출수의 BOD5가 10mg/L인 하수가 활성슬러지 공정으로 처리된다. 폭기조 용적이 1000m³이고 MLSS 2000mg/L, 반송슬러지 SS농도는 8000mg/L, 고형물체류시간은 10일로 운전하고 있다. 방류수의 SS농도는 무시하고 고형물체류시간을 10일로 유지하기 위해 폐기하여야 하는 슬러지(m³/일)의 량은?
정답 ② · 문제는 활성슬러지 공정에서 고형물체류시간(SRT)을 유지하기 위해 일일 폐기해야 할 슬러지 부피를 묻고 있다. SRT는 시스템 내 총고형물량(MLSS×용적)을 일일 폐기 고형물량으로 나눈 값이므로 일일 폐기 고형물량 = 총고형물량 / SRT이다.
고형물체류시간(SRT) 공식에 MLSS 농도와 용적을 대입하여 일일 폐기 슬러지량을 역산한다.
어느 하수 처리장의 포기조 용적이 800m³, MLSS가 3000mg/ℓ , 그리고 SRT(고형물 체류시간)가 3일 이라면 1일 생산되는 슬러지의 건조중량은?
정답 ① · 포기조 내의 총 미생물량(MLSS)과 고형물 체류시간(SRT)을 통해 1일 발생하는 잉여 슬러지의 양을 계산할 수 있습니다. 총 고형물량 = 포기조 용적(800m3) × MLSS(3000mg/L = 3kg/m3) = 2400kg입니다.
일일 슬러지량 = (포기조 용적 × MLSS) ÷ SRT 공식을 사용하여 계산한다.
슬러지의 함수율 90%, 슬러지의 고형물량중 유기물 함량 70% 이다. 투입량 100Kℓ/일이며 소화후 유기물의 5/7가 제거된다. 소화된 sludge의 양은? (단, 소화슬러지의 함수율은 75%, %는 부피기준이며, 고형물의 비중은 1.0로 가정한다.)
정답 ② · 문제는 소화 전후의 고형물 수지와 함수율을 이용해 소화된 슬러지 부피를 구하라는 것이다. 투입 슬러지의 함수율 90%이므로 고형물 분율은 10%이고 투입량 100 kL의 고형물량은 100×0.10 = 10 m³이다.
소화 전 고형물량에서 제거된 유기물량을 빼고, 소화 후 함수율에 따른 부피를 재계산하면 20m³가 나온다.
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