3 . 반응조 설비

3 .1 설 치 목 적

반응조 설비는 활성슬러지 미생물이 유기물질을 산화하고 새로운 세포의 동

화작용에 필요한 산소의 공급과 반응조내 혼합액의 교반을 목적으로 하는

설비이다.

【해 설】

1. 산기식은 압축공기를 포기조의 바닥에 설치한 산기장치에 의한 미세기포

를 분출하고, 기포의 상승작용에 따라서 발생하는 상향류에 의해서

하수와 활성슬러지를 혼합, 교반, 공기중의 산소를 공급한다.

2. 기계식은 하수에 선회류를 일으켜서 대기 중에 물보라, 수막을 형성시키

거나 물결을 일으켜서 공기와 접촉시켜 공기중의 산소를 하수에 용입시

키는 형식으로, 수중축류펌프의 회전차 하부에 압축공기를 분출하여 미세

기포화 하는 형식이 있다.

3. 펌프순환식은 펌프와 송풍기의 조합에 의해, 펌프의 토출수에 공기를 혼

입하여 하수에 산소를 공급한다.

3 .2 산 기장 치

산기장치에는 산기식, 기계식 및 펌프순환식 등이 있으며, 산기장치의 선정

에 있어서는 반응조 유지관리, 반응조 형상, 산기장치의 배치 및 경제성을

고려해서 결정한다.

산기식에는 분사되는 공기의 직경이 1∼3mm의 미세기포식과, 5mm 이상의

조대기포식으로 분류한다.

미세기포식은 멤브레인 디스크형, 세라믹 돔 및 디퓨져형이 있고, 조대기포

식은 Rubber 디스크형, 볼 산기통 등이 있다.

기계식에는 종축회전식, 횡축회전식, 수중교반식이 있다.

- 176 -

3 .3 반 응조 필요 공기 량

필요공기량은 다음의 각 항을 고려하여 정한다.

1. 반응조 운전방법

2. 산기장치 기종

【 해 설 】

1. 반응조의 운전방법은 수질, 수온 등의 조건에 의해 질산화 촉진운전의 여

부에 따라 다르고, 필요공기량은 질산화 촉진운전을 할 경우에는 안 할 경

우에 비해 약 2배의 풍량으로 한다. 그러므로 설계에 있어서는 반응조의

운전방법을 충분히 검토할 필요가 있다.

2. 산기장치의 기종은 반응조의 운전방법에 따라 선정한다. 종래에 많이 사용

하였던 측면배치 선회류식 산기판은 질산화 촉진시에 산소공급이 부족할

염려가 있으며, 또한 혐기조에 사용할 수 없으므로 수중교반식과 호기조에

서는 전면포기식의 채용을 고려한다.

3. 필요공기량 산정

(1) AOR의 산정

반응조 1지에서의 온도 T ℃일 때 1일 필요산소량〔kgO2/ day〕

AOR = OD 1＋OD 2＋OD 3＋OD 4

OD 1 : BOD의 산화에 필요한 산소량〔kgO2/ day〕

= A〔kgO2/ kgBOD〕×｛제거BOD 〔kgO2/ day〕- 탈질량

〔kgN/ day〕× K〔kgBOD/ kgN/ day〕｝

A : 제거 BOD당에 필요한 산소량(0.5∼0.7)

K : 탈질에 의해 소비된 BOD량(2.86)

OD 2 : 내생호흡에 필요한 산소량 〔kgO2/ day〕

= B〔kgO2/ kgMLVSSㆍday〕× VA m3 × MLVSS

〔kgMLVSS/ m 3〕

B : 단위 MLVSS당 내생호흡에 의한 산소소비량(0.05∼0.15)

VA : 호기부분의 반응조 용량

OD 3 : 질산화 반응에 필요한 산소량 〔kgO2/ day〕

= C〔kgO2/ kgN〕× 질산화된 Kj - N량〔kgN/ day〕

C : 질산화 반응에 따라 소비된 산소량 (4.57)

질산화된 Kj - N량 : (유입Kj - N) - (유출Kj - N)

- (잉여슬러지에 의한 Kj - N제거량)

- 177 -

OD 4 : 반응조 유출수에 의해 조외로 소비된 산소량〔kgO2/ day〕

(2) SOR의 산출

SOR에서는 산기장치의 성능을 평가할 수 있기 때문에 전제로 청수 20℃,

1기압의 조건에서의 산소공급량〔kgO2/ day〕으로 하여 AOR을 SOR로 환

산한다.

AOR * CS W * 760S O R = ×

1.024 (T - 20 ) * ( CS - CA ) P

AOR : 반응조에서의 필요산소량 〔kgO2/ day〕

CS W : 20℃에서의 산소포화농도 = 8.84(mg/ ℓ)〈표 3.3 참조〉

CA : 혼합액의 평균 DO농도(mg/ℓ)

CS : T ℃에서의 산소포화농도(mg/ℓ)〈표 3.3 참조〉

γ : 산기수심에 따른 CS 의 보정계수

(H/ 2)　γ = 1 ＋ H : 산기수심(m )

10.24

T : 활성슬러지 혼합액의 수온(°C)

: KLa 의 보정계수 (고부하 : 0.83, 저부하 : 0.93)

: 산소포화농도의 보정계수 (고부하 : 0.95, 저부하 : 0.97)

P : 대기압 (mmHg ) 〈표 3.3 참조〉

(주1) 포기장치 성능표시는 일반적으로 20°C , 1기압, 용존산소량(DO)

0 mg/ ℓ의 청수에서의 수치이다.

(주2) 고부하법이란 표준활성슬러지법 또는 고부하 운전에 의한 회분식

활성슬러지법 등을 말하며, 저부하법이란 장기포기법, 산화구법

및 저부하 운전에 의한 회분식활성슬러지법을 말한다.

(주3) 송풍기의 설계에 이용하는 풍량은 질산화촉진 운전시는 질산화반

응에 필요한 산소량 OD 3를 예상하여 SOR을 사용하고, 질산화 운

전을 하지 않을 경우는 OD 3가 제외된 SOR을 사용한다.

- 178 -

〈표 3.3〉 증류수 중의 포화 용존산소량

※ 대기압 760mmHg에서의 값을 나타낸다.

온도(℃) 용존산소량(mg/ ℓ) 온도(℃) 용존산소량(mg/ ℓ)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

14.15

13.77

13.40

13.04

12.70

12.37

12.06

11.75

11.47

11.19

10.92

10.67

10.43

10.20

9.97

9.76

9.56

9.37

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

9.18

9.01

8.84

8.68

8.53

8.39

8.25

8.11

7.99

7.87

7.75

7.64

7.53

7.43

7.32

7.23

7.13

7.04

- 179 -

〈그림 3.1〉 표고에 따른 대기압·기온

- 180 -

(3) 송풍량 GS 의 산출 (개략값)

SOR 273＋20 1GS = × × m3/ min

EA ×10- 2 ×ρ×OW 273 24×60

EA = 청수에 대한 산소이동효율 (%)

ρ = 공기의 밀도(1.2923 kg공기/ Nm 3 )

OW = 공기중의 산소의 비중비(0.2315 kgO2/ kg공기)

각종 산기장치의 산소전달효율(참고)

산 기 장 치 청수에 대한 산소전달효율 EA (%)

미세기포선회류식 15∼20

전면포기식 20∼32

기 포 분 사 식 15∼26

수 중 교 반 식 20∼30

※ 산소전달효율값은 수심 5m정도의 경우임.

상기 송풍량 GS 는 개략 값이고 송풍기풍량의 결정은 각종 산기장치에 따

라 다르기 때문에 송풍기의 여유율을 예상하여 산출한다.

또는 수로 등에 포기를 할 경우에는 별도의 풍량을 산출하여 추가한다.

- 181 -

3 .4 산 기장 치의 기종 선정

산기장치의 기종선정에 있어서는 수처리 성능 및 유지관리의 용이성을 고려

하여 선정한다.

1. 고도처리공법에서 질산화 및 탈질운전을 하는 경우

무산소ㆍ호기 겸용조는 수중교반식 또는 전면포기식등 기타 장치

2. 표준활성슬러지법에서 질산화 및 탈질운전을 하지 않는 경우

산기관식 선회류, 전면포기식 또는 수중교반식등 기타 장치

3. 기타의 처리법

운전조건 등을 검토하여 결정한다.

4. 반응조내 바닥의 유속

반응조 바닥부의 슬러지 퇴적을 방지하기 위하여 0.1m/ sec 이상의 지바닥

의 유속을 확보한다.

【 해 설 】

1. 반응조는 수처리시설 가운데에서 가장 중요한 시설로 산기장치의 기종선

정에 따라서 수처리 기능이나 유지관리에 큰 영향을 미친다.

따라서, 기종선정에 있어서는 성능이나 유지관리성을 충분히 검토하지 않

으면 안 된다.

2. 산기장치의 성능은 산소의 이동효율 및 동력효율로 표시되지만, 점검이나

수리의 용이함 등의 유지관리성이나 막힘이 발생하지 않는 등의 안정성도

중요하며, 또한 활성슬러지에 미치는 영향에 대해서도 고려하여 종합적으

로 판단하여야 한다.

(1) 선회류식의 특징은 다음과 같다.

1) 재질은 세라믹 또는 수지제로 형상에 따라서 산기판과 산기통이 있

다.

2) 표준통기량은 산소전달효율 이외에 눈막힘을 고려하여 장기간 안

정된 포기성능을 유지하기 위해서 산기판의 기공지름은 300∼400μ,

기공률 32∼40%로 한다. 산기통의 치수는 500mm길이×75mm외경×

50mm내경을 표준으로 하고, 기공지름은 200∼450μ, 기공률 30∼

35%를 표준으로 한다.

(2) 전면포기식의 특징은 다음과 같다.

1) 전면포기식은 산기장치를 전면으로 배치함에 따라 선회에너지를 줄

이고, 기포를 미세화 함으로써, 산소전달효율을 향상시켜 송풍량을

감소시키므로 전력비 절감에 효과적이다.

2) 전면포기식에서는 기공지름 150∼300μm이 많이 사용되고 있다.

150μm의 초미세 산기장치를 사용하는 경우는, 송기에 의한 눈막힘

- 182 -

을 방지하기 위해서 종래 보다 성능이 높은 공기여과기를 사용하는

경우가 있다.

3) 종래, 전면포기식 산기장치는, 장치의 수를 활성슬러지의 산소 소비

속도의 분포에 맞춘 단계식포기에 의한 DO제어를 하는 경우가 많지

만, 공기량의 제어가 곤란하여 수처리에 영향을 주는 경우가 있다.

단계식 포기를 히는 경우는, 반응조의 분할과 공기량의 제어방법에

대해서 반응조 유입수량의 변화에 대해 검토할 필요가 있다.

4) 반응조의 전면포기식에는 산기장치의 설치 배열에 따라 적게 또는

교반에 이상이 없을 경우에 바닥의 Hunch는 없어도 무관하나, 선회

류식 및 다단계포기법에는 반드시 필요하다.

5) 기존의 선회류 방식에서 본 방식으로 변경할 때에는 반응조 바닥의

Hunch 치수가 큰 경우가 있으므로 유의할 필요가 있다.

(3) 조대기포식의 특징은 다음과 같다.

조대기포식에는 Ball형, Rubber 디스크산기관, 다공관 등이 있다.

눈막힘 및 통기저항이 적지만, 산소전달효율이 낮아 반응조의 산기장

치로서는 일반적으로 사용되지 않고, 수로용 포기 및 교반용으로 주로

사용한다.

(4) 종축회전식의 특징은 다음과 같다.

1) 종축회전식은 심플렉스식과 터빈식이 있다.

2) 심플렉스식은 조의 바닥에서 수면으로 물을 빨아올리는 드래프트를

설치하고, 상부 수면에서 회전차를 회전시켜 교반과 비산에 의해

산소공급을 한다.

3) 장치의 구성이 반응조내의 시설만으로 되고, 송풍기 및 배관의 설

비를 필요로 하지 않는다.

4) BOD 제거량당 소비전력량은 산기식에 비해서 기계식이 약간 양호

하다.

5) 산기장치의 눈막힘이나 교환작업이 없이 유지관리가 용이하다. 단,

베어링의 교환과 드래프트 튜브의 도장 등이 정기적으로 필요하다.

6) 물의 비산에 의한 소음, 악취, 한랭지에서의 동결, 표면포기 등으로

겨울철에 수온 저하의 대책(예 : 복개)을 필요로 한다.

(5) 수중교반식의 특징은 다음과 같다.

1) 수중교반식은 반응조 바닥에 설치하여 포기 또는 교반을 하기 위한

장치이고, 송풍기에서 공급하는 공기를 수중교반식의 능력에 의해

효과적으로 미세화하여 하수 중에 필요한 산소를 용해시킨다.

2) 산기장치의 눈막힘이나 부품류가 없기 때문에 교환작업이 없어 유지

관리가 용이하다.

- 183 -

그러나, 감속기 등의 기름 교환과 베어링 등의 점검 교환을 위해

2∼3년마다 수중에서 인양할 필요가 있다.

3) BOD제거량 당 소비전력량은 산기판에 비해서 수중기계식이 양호

하다.

4) 구조적으로는 상부토출형과 하부토출형이 있고, 수심 5∼6m 정도까

지는 반응조 바닥에 설치하며, 효율면에서 하부토출형 또는 하부 경

사 방향으로 토출하는 형식을 선정한다.

또는 심층조에서는 상부토출형의 흡입안내통(드래프트 튜브)을 선

정한다.

(6) 순환수 산기식의 특징은 다음과 같다.

1) 순환수 산기식은 펌프(수중 또는 조외)로 순환수에 공기를 강제적으

로 보내어 토출력에 의한 기액혼합에 따라 전단력을 발생시켜 산소

전달효율의 향상을 도모한 것이다.

2) 산소전달효율은 일반적으로 좋지만, 눈막힘이 생기기 쉬우므로 송풍

기 운전·정지의 빈도를 적게 하거나, 송풍기용 공기여과기를 조목

습식·세목건식의 2단으로 하는 등의 대책을 강구할 필요가 있다.

3) 부하의 조정은 강제 흡입이므로, 비교적 빠른 대응이 가능하다.

4) 일반적으로 측면 배치하여 선회류로 하기 때문에 종축기계식에 비해

반응조 바닥에 슬러지 퇴적이 적다.

3. 기종 선정시에 주의할 사항은 다음과 같다.

성능적으로 우수함과 동시에, 활성슬러지 플록(floc)의 전단파괴가 적고,

고액분리가 용이하여 양호한 방류수질을 얻을 수 있어야 하며, 안정한 포

기성능을 유지함이 좋고, 다음 사항에 대하여 검토하여 선정한다.

(1) 운전제어가 용이한 것.

(2) 유지관리성 (점검, 청소, 수리)가 우수한 것.

(3) 산소전달효율, 교반력이 우수한 것.

(4) 전체 계획시에 대수(수량)를 고려(수중교반기의 경우)한 것.

- 184 -

〈표 3.4〉 기계식 교반기의 구조 와 특징

형식 개 략 도 구 조 와 특 징

횡

축

식

ㆍ횡축식은 양단을 베어링으로 지지된 회전축에 다수

의 브러쉬 또는 교반 날개를 부착해서 감속기 부착모

터에 의한 구동으로 하수 표면을 긁어서 포기를 하는

방법이다.ㆍ구조가 간단하므로 고장이 적지만 지(池)의 수위 변

동에 대처하기가 어렵다.ㆍ수심이 비교적 낮은 지(池)에 적합하다.

종

축

식

ㆍ종축의 선단에 교반 날개 등을 부착하여 교반 날개

의 일부를 수면에 잠기게 하여 종축감속기 모터로 구

동하여 교반 날개의 양수 작용과 교반 작용으로 하수

를 혼합교반하여 포기를 행한다.ㆍ구조가 간단하므로 고장이 적지만 지(池)의 수위 변

동에 대처하기가 어렵다.ㆍ횡축에 비해 일반적으로 수심이 깊은 곳도 가능하지

만 지(池)의 형상에 좌우된다.ㆍ표면포기기의 수위가 산소전달에 영향을 미치므로

포기조 방류부에 월류게이트를 설치하여 수위를 조절

한다.

스

크

류

식

ㆍ전동기 직결축 선단부에 스크류부분이 있고 스크류

회전에 의해서 공기를 자흡하여 하수와 혼합교반해서

포기한다.ㆍ설치가 비교적 용이하므로 플로트, 고정식 가대에도

설치 가능하다.ㆍ수위 변동에는 고정식 가대의 경우에도 어느 정도까

지 대응이 가능하다.

- 185 -

〈 표 3.5〉병용식 교반기의 구조 와 특징

형

식개 략 도 구 조 와 특 징

수

중

교

반

식

ㆍ송풍기로부터 공급된 공기를 교반기로 잘게

부수고 하수와 혼합교반하여 포기한다. 교반

기의 구동부는 수중에 있다.

ㆍ표준활성슬러지법, 장기포기법에 실적이 있

다.

순

환

수

산

기

식

ㆍ송풍기에 의해 공급된 공기와 순환펌프에 의

해 송수 된 순환수가 기액 혼합유체로 되어

노즐을 통해서 분출되고 포기 탱크내의 교반

과 산소공급을 한다.

ㆍ표준활성슬러지법, 장기포기법, 회분식활성슬

러지법에 실적이 있다.

프

로

펠

로

형

ㆍ산기장치와 수중모터, 수중감속기, 교반날개

로 구성되고 산화구와 같은 순환 수로에 완

전 수몰된 상태로 설치한다.

축

류

펌

프

형

ㆍ송풍기에서 공급된 공기가 교반기의 수류에

의해 전단 되어 하수와 혼합교반되어 포기한

다.

ㆍ수류는 종원통에 의해 선회류로 된다.

ㆍ송풍기로부터 공급된 공기를 교반기에 의해

하수와 혼합하고 튜브에 의해 수평 흐름으로

변한다.

ㆍ산화구 장치로서 순환 수로에 이용된다.

- 186 -

3 .5 산 기장 치의 수량

산기장치의 수량은, 형식에 따라 산소용해효율, 풍량 제어범위, 운전계획을

고려하여 산출한다.

【 해 설 】

1. 산기장치의 수량은 3.6∼3.8항을 참고로 하여 선정한다.

3 .6 산 기판 ㆍ산 기통

산기통의 수량은 다음 풍량을 기본으로 산출하고, 반응조내의 배치를 결정

한다.

1. 산기통 : 120ℓ/ minㆍ본, 압력손실은 240mmAq 이하로 한다.

(오리피스 조립 시)

※ 산기판은 제작업체에 따라 크기와 효율이 다를 수 있음.

【 해 설 】

1. 반응조의 필요공기량은 3.2항에 표시한 방법으로 구하고 청수에 대한 산

소전달효율 EA 는 안전을 고려하여 15%로 한다.

2. 산기통은 120∼150ℓ/ minㆍ본으로 하고 산기통의 개략 본수를 결정하는데

있어서는 산기판과 동일하며, 120ℓ/ minㆍ본으로 설계한다. 또한 압력손

실은 150ℓ/ minㆍ본일때에 240mmAq 이하로 한다.

3. 인양을 고려하는 경우에는 간이 인양식 (수직관을 플랜지부에서 체인블록

으로 인양하는 방식)으로 한다.

이 경우, 입상관 1본당 산기판은 6∼8개, 산기통은 12∼24개로 한다.

즉, 간이 인양식의 경우 총 중량 (헤더관, 수직관, 산기관 등)을 250kg

이내로 한다.

4. 경년의 압력손실 증가율은 운전상황, 유입수질, 내구년수를 고려하여 설정

한다.

5. 송풍기 풍량의 설정은 필요공기량에 산기장치가 갖는 여유풍량 및 부하변

동을 고려하여 20% 증가한 풍량으로 한다.

6. 산기통식의 경우 계산 예

(1) 산기장치 형식

산기통식(직경 75mm×L500mm )

(2) 필요산기통 본수(1지당)

1) 포기풍량

Q = 52.3m3/ minㆍ지(池)

2) 산기통 풍량

- 187 -

120ℓ/ minㆍ본

3) 산기통 본수

52.3m 3/ minㆍ지(池)÷0.12m 3/ minㆍ본 = 436 → 448본/지

(3) 산기장치 배치계획

1) 산기통 본수

풍량 52.3m3/ minㆍ지(池)에 대하여 산기통풍량 120ℓ/ minㆍ본으로 배치

를 검토한다.

V = 52.3m 3/ minㆍ지(池)÷0.12m3/ minㆍ본 = 436

반응조를 4블록으로 설치하려할 때

436본/ 지÷4블록 = 109본/ 블록

따라서, 1블록에 16본/수직관 × 7수직관으로 하면

16×7 = 112본/수직관이 된다.

112본/ 블록 〉109본/블록이므로 OK

112본/ 블록×4블록/지 = 448본/지

2) 산기장치(참고)

① 수직관 구경

송기량 Q = 0.12m3/ minㆍ본×16본 = 1.92m 3/ min

D = 100mm로 한다.

② 산기장치의 치수

산기관 피치 100∼600mm

9. 산기장치 설치 예

2a 1 1= ∼

W 5 6

W : 반응조 수로폭

a : 산기관 길이

b : 홀더 간격

- 188 -

3 .7 전 면포 기식

1. SOR에서 산소공급능력 OC, 유효발포면적비 ω, 유효산기관 면적 A를

산출한다.

2. 압력손실은 장치 자체의 압력손실 및 경년 압력손실 증가를 고려한다.

【 해 설 】

1. 전면포기식 산기장치는 각 제작업체에 따라 산기관의 사양이 다르고 (기

공경 : 150∼400μm, 형상 : 원형, 장방형), 산기판과 산기통에 따라 산기

관 수량으로 결정할 수 없다. 따라서 필요산소량을 만족하는 유효발포면적

비 및 하수에서의 산소전달효율을 고려하여 사양을 정하여야 한다.

전면포기식 산기장치는 질산화촉진을 고려한 질산화 촉진형과 질산화를

고려하지 않은 표준형이 있다.

질산화 촉진형은 장치의 압력손실이 작도록 고려되어진 것이고, 성능은

질산화 촉진시(최대시)를 목표로 한 것으로써, 통상 그 이하의 풍량범위

에서 사용한다. 또한 표준형은 질산화 촉진을 고려하지 않은 운전에 적합

한 것이다.

운전은 DO값을 일정하게 유지하기 위하여 여러 가지 풍량 제어방법이 있

지만 산기관의 눈막힘을 고려하여 최소풍량 이상으로 운전하여야 한다.

(1) 필요산소량 SOR을 산출한다.

(2) 산소공급능력 OC를 산출한다.

산소공급능력 OC란 산기장치가 반응조 단위체적, 단위시간당 용해

할 수 있는 산소량을 표시한다.

SOROC = × 103 mg/ℓㆍH

24×VA

VA : 호기부분의 반응조 용량 m 3

(3) 그림 3.2에 표시한 유효발포면적비ω와 산소공급능력 OC의 관계에서

OC를 공급하는 필요한 ω의 값을 산기관의 단위면적당 통기범위에

서 구한다.

(4) 송풍기 풍량의 설정은 상기에서 구한 유효발포 면적비에 의해 아래

식으로 산기관 면적을 산출하고, 이것에 단위면적당 풍량(질산화대응

형 0.27ℓ/ minㆍcm 2 , 표준형 0.18ℓ/ minㆍcm 2 )을 구하고 여유(10∼

20%)를 고려하여 설정한다.

A = ω×W×L×102 m 2

W : 지넓이 m

L : 지길이 m

- 189 -

(5) 습식통기저항(헤더 조립시, 표준통기량의 압력손실)은 350mmAq 이하

로 한다.

(6) 경년 압력손실 증가율은 운전상황, 유입수질, 내구년수를 고려하여 설

정한다.

예) 30∼80mmAq/ 년×10년 = 300∼800mmAq

(7) 산소전달효율은 청수와 하수에서 측정한 시험성적서를 제출하여 설계

및 운영지침에 필요한 위 사항을 검토한다.

〈그림 3.2〉 유효발포면적비·산소공급능력

주1) 성능곡선도의 적용범위는 3∼7%이며, 범위외(ω〈3%, ω〉7%)의 산소

공급능력 변화는 별도로 검토한다.

주2) 성능곡선도는 조수심이 4∼6m, 동시에 산기관 설치 높이가 조 밑보다

200∼400mm 낮을 시의 OC와 ω의 관계를 표시하는 것이고, 설치 높

- 190 -

이가 400mm 이상의 경우는 관계식이 다르기 때문에 별도로 검토한다.

주3) 기존 설비가 있는 경우는 기존 송풍기 능력 및 증설 산기수심과의 관

련성을 확인하고 송풍기의 능력이 부족할 경우는 송풍기능력 또는 산

기수심을 확인 검토한다.

2. 수직관의 구경은 각 제작업체에 따라서 수량, 배치수, 효율 등이 다르고,

차이가 있으므로 수직관은 산기장치로서 포함한다.

〈그림 3.3〉 산기장치 설치 예

- 191 -

3 .8 수 중교 반식 포기 장치

수중교반식 포기장치는 조의 분할을 기본으로 하고, 필요산소공급량(SOR),

설치수심등을 고려하여 선정한다.

【 해 설 】

1. 수중교반식 포기장치에는 상부토출형과 하부토출형이 있고, 상부토출형에

는 횡방향으로 토출하는 형식과 경사지게 아래 방향으로 토출하는 형식이

있다. 일반적으로 표준조(수심 5.5m정도)에서는 효율이 양호한 하부토출형

또는 경사지게 아래 방향으로 토출하는 형식의 상부토출형을 사용하고, 심

층조에서는 구조적으로 상부토출형에서 흡입안내통(드래프트 튜브)으로

한다.

2. 수중교반식 포기장치의 선정은, 필요산소량(AOR)을 SOR로 환산하여 조

(槽)분할을 고려하고, 1대당 필요산소공급량(SOT R : 산소이동속도 kg .O2

/ hrㆍ기〈基〉)를 구하여〈그림 3.5∼그림 3.12〉와 같이 운전조건이 적합

한 기종을 선정한다.

선정에 있어서는 운전조건(운전범위)을 고려하고, 가능한 산소전달효율이

좋은 기종을 선정한다.

3. 송풍량은 선정된 기종의 운전조건을 고려하고,〈그림 3.5∼그림 3.12〉와

같이 송풍량을 구하여 여유(10∼20%)를 고려한다.

4. 필요 송풍압력, 설계받침(다리)길이, 공기공급관 구경은〈표 3.6, 표 3.7〉

로 한다.

5. 수중교반식 포기장치의 산소이동량의 제어방법은 송풍량 또는 교반기의

회전수로 하지만, 일반적으로는 공기관중에 설치한 밸브개도에 의한 풍량

제어로 충분하며 이 경우의 밸브는 Notch식(단계적)으로 개도를 조정하는

것이 아니고 임의의 개도에 의해 연속적으로 가변하는 T ype으로 한다.

또한 질산화 촉진 운전에서 동절기에 질산화 억제운전으로 변경하는 경우

(AOAO→AOOO)는 공기량의 억제만으로는 대응할 수 없기 때문에 Invert

er에 의한 회전수 제어를 병용한다.

6. 수중교반식 포기장치는 조의 중심부에 설치하는 것이 바람직하다.

7. 수중교반식 포기장치는 윤활유와 감속기의 정기적 점검과 교환이 필요하

므로 인양 방법을 고려하여야 한다.

8. 기준 수심이 5m와 다를 경우는 다음 식과 같이 보정한다.

SOT RX = SOT RS ×(HSX/ HSS )0 .7

SOT RX : 수심X m일때 산소이동량 kgO2/ hr

SOT RS : 기준수심(5m )일 때 산소이동량 kgO2/ hr

- 192 -

HSX : 수심X m

HS S : 기준수심 (5m )

〈그림 3.4〉 표준 조(槽) 및 깊은 조(槽)

9. 깊은 조에서 흡입하는 안내통을 설치하는 경우에는 본체를 표준으로 설

- 193 -

치수심 5∼5.5m 정도에 설치한다.

10. 수중교반식 포기장치를 무산소조와 혐기조의 교반기로 사용하는 경우에

는〈표 3.8〉의 교반기 동력밀도와 같이 조용량에서 전동기 출력을 선정

하고 호기 운전과의 겸용 운전의 경우에는〈표 3.6〉또는〈표 3.7〉에 의

해 교반동력이 큰 것으로 선정한다.

〈표 3.6〉표준조의 설계제원 값(기준설치수심 HS S = 5m )

전동기출력

kW

필요송풍압력

HSS ＋mmAq

설계받침(다리)

길이 mm

공기공급관 구경

mm

2.2 130 180 65

3.7 140 240 80

5.5 110 300 100

7.5 40 350 125

11 50 400 150

15 50 480 150

22 60 580 200

30 60 650 200

〈표 3.7〉깊은 조(槽)용의 설계제원 값(기준설치수심 HSS = 5m )

전동기출력

kW

필요송풍압력

HS S＋mmAq

설계받침(다리)

길이 mm

공기공급관 구경

mm

2.2 260 240 65

3.7 360 240 80

5.5 330 300 100

7.5 300 350 125

11 400 400 150

15 420 480 150

22 450 580 200

30 350 650 200

- 194 -

〈표 3.8〉교반동력 밀도 W/ m3

종 횡 비 1 : 1.1 이하 1 : 1.5 이하 1 : 2 이하

표 준 조(槽) 6 8 10

깊 은 조(槽) 8 8 10

※ 1. 동력은 전동기 출력

2. MLSS = 1,500∼2,000mg/ℓ정도의 경우

3. 바닥의 유속은 0.1m/ sec 이상을 확보

4. 조(槽) 중심부에 설치하지 못할 경우에는 장치의 설치 위치에서 조

벽까지의 거리

〈그림 3.5〉 표 준 조(槽) 〈그림 3.6〉 표 준 조(槽)

- 195 -

〈그림 3.7〉 표 준 조(槽) 〈그림 3.8〉 표 준 조(槽)

〈그림 3.9〉 표 준 조(槽) 〈그림 3.10〉 표 준 조(槽)

- 196 -

〈그림 3.11〉 표 준 조(槽) 〈그림 3.12〉 표 준 조(槽)

3 .9 산 기장 치 인 양 설 비

산기장치의 인양 설비에는 간이 인양식과 회전식이 있다.

산기식의 경우에는 간이 인양식을, 기계식의 경우에는 회전식을 원칙으로

하고, 반응지의 수가 많은 경우에는 산기장치를 고정식으로 하는 것이 바람

직하다.

【 해 설 】

1. 반응조 설비는 산기장치의 막힘이나 파손시의 교체 등의 보수ㆍ점검이 용

이하지 않으므로 조를 비우지 않고 수리나 보수ㆍ점검이 가능하여야 한다.

2. 산기판을 이용한 산기장치는 형상 및 중량도 크므로 산기장치를 고정식으

로 하는 것이 바람직하다.

다만, 인양장치를 고려하는 경우에는 간이 인양식(수직관을 플랜지부에서

체인블록 등으로 인양하는 방식)으로 한다. 이 경우 수직관 1본당 6∼8개

의 산기판으로 한다.

3. 산기통을 이용한 산기장치는 비교적 경량이기 때문에 인양하는 것이 용이

- 197 -

하다. 이 경우 유지관리를 용이하게 하기 위하여 회전식을 선정하는 것이

바람직하나, 간이 인양식을 사용하는 경우도 있다.

4. 반응조를 복개하는 경우에는 인양이 용이하게 되도록 개구부 크기 및 위

치를 결정하여야 한다.

5. 수로포기나 전처리 포기용은 통상 조대포기식을 사용하므로 막힘에 대해

정밀한 관리가 필요치 않으므로 인양장치는 설치하지 않는다.

3 .10 소포 설비

1. 소포설비는 포기조 등의 공기공급 또는 교반 등에 의해서 거품이 생기므

로 소포장치 등으로 소포하고, 거품의 비산을 방지하기 위한 설비이다.

2. 소포장치는 포기조, 방류구, 수로 등 처리수 낙하부에 설치한다.

3. 소포대책은 발포방지를 검토하고, 불충분 할 때는 방포망 또는 소포노즐

로 대처한다.

4. 소포노즐의 분출량은 표준 6∼8ℓ/ min으로 하고, 노즐간격은 1.2∼1.5m,

분사각은 120°∼ 140°로 하고, 포기조의 수면 위에서 0.3∼0.6m 높이에

설치한다.

5. 소포펌프는 연속 운전하지만 수위 저하시는 정지시킨다. 포기조 및 포기

침사지인 경우에는 타이머에 의한 간헐 운전으로 한다.

6. 소포대책 설비는 다음 사항을 고려하여 주요제원을 결정한다.

(1) 소포용 노즐은 균등하게 스프레이 되도록 하고 폐쇄시 손쉽게 복구할

수 있어야 한다.

(2) 소포용수는 처리수를 스트레이너로 여과하여 사용하는 것을 검토한다.

(3) 소포펌프는 폐쇄방지와 펌프 간헐운전 대책을 검토한다.

(4) 펌프 토출압은 실양정에 관, 밸브류의 손실, 노즐부 소요압력을 고려해

서 산출한다.

【해 설】

1. 반응조 등의 거품 제거를 위하여 설치한다.

2. 포기 침사지, 조정조, 반응조 등에 거품의 비산방지를 위하여 설치한다.

3. 발포방지방법은 큰 낙차와 큰 충돌이 있는 수류부가 없도록 하며, 표준활

성슬러지법은 반응조에 필요시 거품 제거를 검토한다. 방류구나 수로 등

에 거품 발생 가능성을 검토하여 필요시 소포노즐을 사용한다. 소포대책

은 현장조건을 고려하여 필요한 처리계통에 소포노즐의 설치를 검토한다.

4. 소규모처리장 경우에는 포기침사지 및 반응조의 폭이 짧으므로 소포수량

- 198 -

은 유입량에 비해 큰 비율로 되고, 수처리시설의 체류시간이 감소하게 되

므로 간헐운전 등 현장여건을 고려하여 검토한다.

그림 3.13〉 소포노즐 설치 예

5. 노즐은 중추식으로 하고, 탱크 측벽 상단부에서 손으로 닿을 수 있는 위

치가 되도록 수위 또는 통로높이를 검토한다.

6. 노즐 분사압력은 1.0∼1.5kg/ cm 2정도로 하고, 수압 및 수량은 밸브로 조정

가능하도록 검토한다.

〈그림 3.14 〉반응조 소포노즐 설치 예

- 199 -

4 . 이차침 전지 설 비

4 .1 설 치 목 적

1. 이차침전지 설비는 슬러지수집기와 스컴스키머로 구성되어 있고 침전된

슬러지를 슬러지수집기로 한곳에 긁어모으고 수면상에 부상하는 스컴은

스컴스키머로 제거한다.

【 해 설 】

1. 침전지는 침전 가능한 부유 고형물을 침전제거하기 위한 고액 분리시설로

써 생물학적 처리공정의 부하감소, 후속처리시설의 시설용량의 감소 및 운

전비용의 안정적 절감 등을 목적으로 한다.

【해 설】

1. 스컴스키머는 하수처리장의 부유물질 제거를 위하여 설치한다.

2. 이차침전지 설비는 처리공정 및 유입부하량에 의해 설치를 결정한다.

4 .3 슬 러지 수집 기

1. 지(池) 형상은 처리장의 규모, 부지면적, 시설의 전반적인 배치 등을 검토

하여 선정한다.

2. 슬러지수집기의 기종은 침전지의 형상에 따라서 다르고 다음과 같은 기

종으로 구분한다.

(1) 장방형 침전지 : 체인플라이트식, 주행싸이펀식

(2) 원형침전지 : 중앙구동 현수형, 중앙구동지주형, 주변구동형

【해 설】

1. 슬러지의 긁어모으는 속도는 최종처리단계이므로 일차침전지에 비해서

침전슬러지가 가볍기 때문에 슬러지의 부상을 극소화할 필요가 있고, 수

류나 슬러지수집기에 의한 물의 혼란에 의해서 부상되기 쉬우므로 침전

지의 형상이나 슬러지수집기의 기종에 따라서 방류, 수질에 큰 영향을 미

4 .2 설 치 위 치

표준활성슬러지법, 회전생물접촉법은 원칙적으로 일차침전지 및 이차침전지

를 설치하고, 장기포기법, 산소활성슬러지법 및 산화구법은 이차침전지만

설치하며, 각각의 설비에는 슬러지수집기와 스컴스키머를 설치한다.

- 200 -

치기 때문에 장방형 침전지가 일차침전지에 비해서 느리게 하는 것이 바

람직하다.

2. 원형침전지에서는 주변으로 됨에 따라서 얕아지고, 슬러지수집기의 주속

이 빠르기(직경 20m에서는 주속 1.5m로 하면 장방형 침전지의 5배가

되고, 1회전에 필요한 시간은 40분이 됨) 때문에 장방형 침전지쪽이 바

람직하고, 원형침전지는 소규모처리장에서 유리하다.

3. 주행싸이펀식을 제외하고 일차침전지의 슬러지수집기 내용 참조

4. 장방형 침전지

(1) 주행싸이펀식

침전지의 상부에서 구동부가 왕복운동하는 방식이 미더식과 동일하지만

본 방식은 거더 상부의 진공펌프로 슬러지를 흡입하면서 주행하는 방식

으로서 실적은 적다.

1) 저농도의 슬러지를 대량으로 흡입하여 제거하는데 적합하다.

2) 수면부근을 교란시키지 않기 때문에 유출수가 청정하다.

3) 장치의 주요부가 상부에 있어 보수점검이 용이하다.

4) 수로의 길이가 긴 침전지에 적합하다.

5) 흡입압력이 낮고 흡입력이 일정하기 때문에 고형물농도가 높은 슬러

지에는 부적합하다.

6) 저농도 슬러지를 흡입하는 경우 슬러지량이 증가한다.

7) 주행장치 및 진공장치의 고장이 많다.

4 .4 슬 러지 수집 기의 전동 기 출 력

일차침전지의 내용을 참조

【 해 설 】

일차침전지의 내용을 참조

- 201 -

(1수로1구동방식)의 전동기출력

〈그림 4.1〉 이차침전지용 체인플라이트식 슬러지수집기(참고)

- 202 -

(2수로1구동방식)의 전동기출력

〈그림 4.2〉 이차침전지용 체인플라이트식 슬러지수집기(참고)

- 203 -

4 .5 스 컴제 거장 치

1. 이차침전지에는 일차침전지에 비해서 침전의 부유물이 발생하지 않으므

로 처리공법 등의 현장조건에 따라서 설치를 고려한다.

2. 일차침전지의 내용을 참조

【해 설】

일차침전지의 내용을 참조

4 .6 슬 러지 수집 기의 운전

일차침전지의 내용을 참조

4 .7 설 계시 유의 사항

이차침전지 설비의 주요제원은 다음사항을 고려하여 현장조건을 검토후 결

정한다.

1. 슬러지수집기의 플라이트 높이, 스크래핑 속도 등은〈표 4.1〉을 참조하여

결정한다.

〈표 4.1〉 슬러지수집기의 플라이트 높이와 스크래핑 속도

중앙구동식 체인플라이트식

플라이트 높이 75mm 이상 180mm 이상

스크래핑 속도 0.6∼1.2m/ min 약 0.3m/ min

2. 슬러지피트 용량은 슬러지농축과 인발에 지장이 없는 용량으로 한다.

3. 침전지는 스컴제거나 V- notch 부분의 청소가 용이한 구조로 제작한다.

4. 장방형침전지 수로 폭은 플라이트의 표준치수 및 유효 스크래핑 폭을 고

려하여 결정한다.

5. 중앙구동식의 경우 중앙부에서 유입수가 공급되므로 부하가 원활하고 균

등하게 되도록 고려한다.

6. 체인플라이트식 슬러지수집기의 체인 재질은 내식성 재질로 한다.

7. 침전지는 부상슬러지, 스컴 등의 제거가 용이한 구조로 한다.

8. 장방형지는 정류판 및 저류판을 설치한다.

- 204 -

【 해 설 】

일차침전지의 내용을 참조

4 .8 반 송슬 러지 인발 설비

1. 슬러지의 인발 및 반송은 원칙적으로 펌프에 의한 방식으로 한다.

2. 슬러지펌프는 협잡물에 의한 폐쇄가 잘 일어나지 않는 형식으로 한다.

【해 설】

1. 여러 지의 슬러지를 균등하게 인발할목적으로 텔레스코프형 월류밸브를

사용하고 있으며, 스트로크조절, 소유량에서 폐쇄, 사이폰펌프 피트 설정,

수위의 확보곤란 등의 문제가 있어 전동슬러지 밸브 또는 뉴메틱밸브,

유량계, 농도계 등의 조합에 의한 잉여, 반송슬러지펌프 연동 및 수동운

전을 결정한다.

4 .9 반 송슬 러지 펌프 의 기 종선 정

반송슬러지펌프의 기종선정에 있어서는 다음 각 항에 유의한다.

1. 수처리시설의 최소운전수위의 반송량으로 고려하여 최소구경을 80mm

로 한다.

2. 반송슬러지펌프의 형식은 막힘이 잘 일어나지 않는 구조의 슬러지펌프

로 선정한다.

【해 설】

1. 최소구경 80mm에 대해서는 반송슬러지펌프에서의 사용실적이 있기 때문

에 무폐쇄형 슬러지펌프로 한다.

2. 슬러지펌프의 기종에 대해서는 일차침전지 내용 참조.

- 205 -

4 .10 반송 슬러 지펌 프의 용량 및 대 수

1. 펌프의 능력은 반송슬러지량의 50%∼100%의 여유를 두고 정한다.

2. 반송슬러지펌프는 2대 이상으로 한다.

3. 반송슬러지펌프의 대수는 침전지수를 고려하여 정한다.

【 해 설 】

1. 펌프의 능력은 평균적으로 슬러지 반송비를 25%로 하는 것이 좋다. 단,

활성슬러지의 침강성이 나빠져서 반송슬러지농도가 희박해진 경우 MLSS

농도를 상당히 유지하기 위해서 슬러지 반송율을 증가시킬 필요가 있다.

2. 펌프의 대수는 반응조 및 이차침전지의 계열이나 수, 운전관리의 방법 등

과 밀접한 관계가 있으므로 이들을 충분히 검토하여 정한다. 반송슬러지

펌프는 최대 슬러지 반송비를 확보하면 예비펌프는 설치하지 않는다.

3. 반송슬러지펌프의 운전시간은 24hr/ day 연속운전으로 하여 능력을 정한다.

4 .11 반송 슬러 지 배 관

1. 흡입관은 역세가 용이하게 행해질 수 있도록 배관을 고려한다.

2. 토출관은 직접 포기조에 반송하거나 수로에서 포기조로 반송한다. 후자의

경우는 수로에서 슬러지의 비산을 방지한다.

3. 압송관의 유속은 1.5m/ sec 이상이 되도록 고려한다.

【 해 설 】

1. 배관은 주철관, ST S관 등으로 한다.

2. 배관에는 수질을 측정하기 위하여 채수가 가능하도록 고려한다.

- 206 -

4 .12 잉여 슬러 지량

1. 잉여슬러지량은 유입하수중의 고형물량에서 일차침전지 인발고형물량 및

처리수에서 유출되는 고형물량을 공제하여 구한다.

q 0 =S - (0 .5S + 0 . 15S) 10 - 6 Q 100

인발슬러지농도

= 0 .35 S 10- 6 Q 100

인발슬러지농도

(m 3/ day )

ｑ : 잉여슬러지량 (m 3/ day )

Ｓ : 유입하수의 계획SS (mg/ ℓ)

Ｑ : 계획일최대오수량 (m 3/ day )

(주) 인발슬러지농도는 통상 8,000ppm 정도이지만, 유입수질에 따라서 약

간 다르기 때문에 6,000ppm으로 하는 것이 바람직하다.

【 해 설 】

1. 잉여슬러지량은 이차침전지의 제거율로 계산하여도 실무상 지장이 없으므

로 간편식으로 산정해도 좋다.

2. 특히 BOD의 비율이 높은 경우 및 상세한 잉여슬러지를 산출할 필요가 있

는 경우는 다음 식에 의한다.

(1) 잉여슬러지량의 계산

Ｑ : 유입오수량 m 3/ day

ｒ : 반송비

ℓ0 : 반응조 유입수의 BOD농도 mg/ ℓ

ℓe : 반응조 유출수의 BOD농도 mg/ ℓ

Ｓr : 반송슬러지중의 활성슬러지농도 mg/ ℓ

Ｓa : 반응조내의 활성슬러지농도 mg/ ℓ

α : BOD부하율 kg·BOD/ kg·SS

1) 반응조내 유입수 BOD량 Li ton/ day

Li = Q(r ℓ e + ℓ 0) 10- 6

2) 반응조내 전유출 BOD량 Lr ton/ day

Lr = Q ( 1 + r)ℓ e 10- 6

3) 반응조내 제거 BOD량 L0 ton/ day

- 207 -

L 0 = Li - Lr

4) 반응조 용적 V m 3

V = Li 103

Sa 10 - 3

5) 반응조내 혼합활성슬러지 고형물량 Sa ton

Sa = V Sa 10 - 6

6) 반응조내 휘발성 고형물량 Sa ' ton

Sa ' = Sa

α : 분류식 0.7∼0.8

합류식 0.6

7) 생성휘발성 고형물량 ΔS ton/ day

S = aL 0 - bSa '

ａ : BOD 1ton당 전환 고형물량 0.55ton

ｂ : 내호흡율 0.1(1/ day )

8) 생성고형물량 S0 ton/ day

S 0 =S - - - - - - - - - - ①

9) 유입오수중의 총고형물량 q1 ton/ day

q 1 = Q ( 1 - ℓ 1) S 10- 6

ℓ1 : 일차침전지의 SS 제거율 0.4

Ｓ : 계획 유입SS농도 mg/ℓ

10) 유입오수중의 휘발성고형물량 q2 ton/ day

q 2 = q 1 0 .65

11) 유입오수중의 비활성 휘발성고형물량 q3 ton/ day

q 3 = q 2 0 .25 - - - - - - - - - - ②

12) 유입오수중의 무기고형물량 q4 ton/ day

- 208 -

q 4 = q 1 0 .35 - - - - - - - - - - ③

13) 이차침전지에서의 유출고형물량 q5 ton/ day

q 5 = Q ( 1 - ℓ 1) ( 1 - ℓ 2) S 10- 6 - - - - - - - - - - ④

ℓ1 : 일차침전지의 SS제거율 0.4

ℓ2 : 반응조 및 이차침전지의 SS제거율 0.85

Ｓ : 계획SS농도 mg/ℓ

14) 잉여슬러지고형물량 q0 ton/ day

q 0 = ① + ② + ③ - ④

= S 0 + q3 + q4 - q4

15) 잉여슬러지량 q0 ' m 3/ day

q 0 ' =q 0

이차침전지슬러지농도100

4 .13 잉여 슬러 지의 인발 설비

1. 슬러지의 인발은 원칙적으로 펌프에 의한 직접 인발방식으로 한다.

2. 슬러지펌프의 능력은 최대로 슬러지 인발량을 16시간 정도로 탈수 슬러지

저류조로 압송할 수 있도록 한다.

3. 슬러지펌프의 형식은 생슬러지펌프와 같은 형식으로 한다.

【 해 설 】

1. 반송슬러지의 인발설비 내용 참조

2. 슬러지인발은 타이머에 의한 간헐운전이 가능하고, 16시간으로 잉여슬러지

의 전량이 인발될 수 있도록 능력을 정한다.

4 .14 잉여 슬러 지펌 프의 기종 선정

일차침전지, 슬러지펌프의 기종선정 내용 참조.

- 209 -

4 .15 잉여 슬러 지펌 프의 용량 및 대 수

1. 잉여슬러지 발생량은 일최대 오수량과 SS 제거율, 슬러지의 함수율로 구

한다.

2. 잉여슬러지펌프의 최소구경은 80mm 이상으로 한다.

3. 잉여슬러지펌프의 대수는 계열마다 2대(내 1대 예비)로 한다.

【 해 설 】

1. 잉여슬러지량 = Q Cs 10 - 6 100100 - W

(m 3/ day )

Ｑ : 일 최대 오수량 (m 3/ day )

Ｃs : 유입오수 SS농도 (mg/ ℓ)

Ｗ : 잉여슬러지 함수율 (%)

α : SS제거율 (%)

2. 슬러지 인발은 타이머에 의한 간헐운전이 가능하고, 16시간으로 잉여슬러

지의 전량을 인발할 수 있도록 능력을 정한다.

〈그림 4.3〉 나선형스크류 슬러지펌프의 구경과 전동기출력 (벨트전동)

- 210 -

4 .16 잉여 슬러 지 배 관

1. 흡입관의 최소구경은 100mm로 하고, 청소가 용이하도록 배관한다.

2. 토출관은 농축조와 일차침전지로 이송할 수 있도록 고려한다.

3. 이송관의 유속은 약 1.0∼1.5m/ sec가 되도록 한다.

4 .17 잉여 슬러 지펌 프의 전양 정

잉여슬러지펌프의 흡입측 수위는 이차침전지 수위로 하고, 토출측 수위는 예

비포기조, 일차침전지, 농축조 수위로 한다.

【 해 설 】

일차침전지의 인발슬러지펌프의 전양정 참조.

4 .18 설계 시 유 의사 항

이차침전지의 슬러지 인발설비 주요제원은 다음 사항을 고려하여 결정한다.

1. 슬러지인발 펌프양정은 실양정과 밸브류 손실 등을 고려하여 계산한다.

2. 초기 유입량에 대처할 수 있도록 한다.

【 해 설 】

1. 반송슬러지펌프의 실양정은 슬러지 인발방법, 반응조별 분배방법 등에 따

라 달라진다.

〈그림 4.4〉 이차침전지 인발방법과 실양정 설정 예

- 211 -

2. 펌프의 초기 유입량에 대한 대책은 다음 사항을 고려한다.

(1) 횡축은 V벨트구동으로 하고, 초기대책용 풀리를 검토한다.

(2) 반응조에 반송슬러지를 투입할 수 있도록 반응조 전단에 반송슬러지

분배조를 설치한다.

(3) 최소구경의 펌프일지라도 용량이 큰 경우에는 분배조에서 일부순환

및 회전수제어에 의한 유량조절을 검토한다.

3. 슬러지 배관, 밸브 등 양정계산은 공통설비의 관, 밸브류를 참조하여 펌

프의 손실수두를 계산한다.

- 212 -

제 6 장 슬 러 지 처 리 설 비

6장 슬러지처리설비

1 . 슬러지농축조 설비

1 .1 공통사항

1.1.1 목 적

슬러지처리의 목적은 일차침전지 슬러지, 잉여슬러지를 효율적이고 처분하

기 쉬운 형태로 변환시키기 위해서 안정화, 감량화하는 것이다.

1.1.2 농축 방식 의 종 류

슬러지농축방식은 중력농축조, 원심농축기, 부상식 농축기, 벨트농축기 등을

검토한다.

【 해 설 】

1. 일반적으로 중력식이 가장 많이 사용되어 왔으나, 슬러지성상 변화에 따라

침강성 및 농축성이 나빠지고, 여름철에 농축슬러지의 농도가 낮아지거나

슬러지 일부가 부상하여 고형물 회수율이 나빠질 수 있다.

2. 중력식 농축은 심한 악취를 발생시키고, 장기간 체류로 인한 혐기화로 고

도처리 공정에서 제거된 인(P )성분이 방출되므로 최근에는 사용되지 않고

있다.

3. 기계농축설비는 현장조건을 고려하여 처리장용량, 경제성, 유지관리, 투자

비 등을 고려하여 결정한다.

4. 기계농축방식에는 원심농축 및 부상식농축, 벨트농축 방식이 있으며 기계

농축을 할 때의 슬러지 함수율은 원심농축 95∼96%, 부상식농축은 96∼

97%, 벨트농축 96∼97%를 참고로 한다.

5. 소규모처리시설인 경우, 액상슬러지를 진공차 등으로 이송하여 통합처리

할 경우에는 기계식 농축방법으로 검토한다.

6. 기계농축기 선정시 농축액은 고농도 슬러지를 감안하여 자연유하 배관시

에는 농축저류조까지의 거리를 최소화하여 농축기를 배치하여야 한다.

- 213 -

1.1.3 농축 슬러 지펌 프 설 비

1. 농축인발 슬러지펌프의 기종은 일차침전지 및 이차침전지의 슬러지펌프

기종 내용 참조

2. 인발 슬러지펌프의 설치대수는 농축조 1조에 각 1대씩으로 하고, 예비대

수는 2조에 대하여 공통예비 1대를 설치한다.

3. 펌프의 최소구경은 원칙적으로 100mm로 한다.

4. 농축슬러지량은 일차침전지 고형물과 잉여슬러지 고형물과의 합에 의한

농축슬러지 함수율로부터 산출한다.

【 해 설 】

1. 슬러지펌프의 기종은 일차침전지 및 이차침전지의 슬러지펌프 기종 내용

을 참조하고, 경제성, 유지관리성, 정량성을 검토하여 선정한다.

2. 농축슬러지펌프를 2대 이상의 원심농축기에 연결한 경우, 그 중 원심농축

기가 1대라도 정지해야 될 경우는 운전관리가 복잡해지고 슬러지펌프의 예

비시설도 대형화되므로 비경제적이 된다.

3. 슬러지 인발관은 슬러지농도 변화에 의한 폐쇄를 고려하여 최소구경은

100mm로 하고, 분리액 또는 처리수등을 펌프로 슬러지인발관에 압송하여

역세정이 가능하도록 한다.

또한 인발 슬러지관내의 유속은 1.0∼1.5m/ sec로 한다.

4. 펌프의 실양정 수위는 다음과 같다.

(1) 흡입수위 : 농축저류조 수위

(2) 토출수위 : 소화조 투입 최대높이 위치

슬러지저류조로 압송하는 경우에는 슬러지 저류조수위로

한다.

- 214 -

1 .2 중력농축 설비

1.2 .1 개 요

조내에 슬러지를 체류시켜 중력을 이용하여 농축한 후 바닥에 침강한 농축슬

러지를 슬러지수집기로 배출구에 모으는 것이다.

【 해 설 】

1. 중력농축에서 투입슬러지의 농도가 낮은 경우는 수면적부하의 영향이 크

고, 투입슬러지의 농도가 높아지는 것에 대해서 고형물부하의 영향이 커

지지만, 어떤 것도 투입슬러지농도, 수면적부하, 고형물부하와의 관계는 중

요하다.

2. 분류식에서 평균수온이 높은 지방에서는 장래적으로 기계(강제)농축의 선

정을 검토한다.

3. 농축탱크의 용량계산 요령

(1) 설계조건

계획원슬러지 700m 3/ day (함수율 99.2%)

함수율 98%로 농축하는 경우,

(2) 농축조의 용량은

1) 고형물부하에 의한 방법

① 고형물량 : 700 100 - 99 .2100

= 5 .6ton/ day = 5,600kg/ day

② 고형물부하를 60∼90kg/ m 3일로 하면

③ 소요 수면적은5 , 60060∼90

= 93 .3∼62 .2m 2

이때, 유효수심은 3∼4m가 표준이기 때문에 4.0m로 하면 체류시간은

다음과 같이 된다.

④ 체류시간 = (93∼62) 4 24700

= 12 .7∼8 .5hr

또, 체류시간은 경험치로 12시간 정도로 하고 있다.

원형농축조(내경 7∼8m, 유효수심 4.0m )를 2조 설치한다.

- 215 -

1.2 .2 형상 및 수

1. 형상은 원형을 표준으로 한다.

2. 지수는 원칙적으로 2지 이상으로 한다.

【 해 설 】

1. 슬러지수집기를 설치하지 않는 경우 또는 농축조를 사용할 수 없는 경우

에 슬러지를 일시적으로 다른 방법으로 처리 가능한 경우의 농축조는 1기

로도 좋다.

또, 초기단계에 있어서 슬러지의 체류시간이 길어지고, 슬러지의 농축성

이 저하되므로 초기대책을 충분히 검토한다.

1.2 .3 슬러 지수 집기

슬러지수집기는 농축조내에 침전된 슬러지를 농축조의 밖으로 배출하기 위

해서 조내의 호퍼에 긁어모으기 위한 것으로 다음 각 항을 고려하여 정한다.

1. 슬러지수집기는 중앙구동식을 표준으로 한다.

2. 슬러지수집기 속도는 선단의 주속도 2.0∼3.0m/ min 정도를 표준으로 한

다.

【 해 설 】

1. 슬러지수집기는 침강 농축슬러지를 긁어모으는 레이크부와 슬러지입자의

침강을 촉진하고 또, 부패에 의해 발생하는 가스를 배출하는 작용을 하는

빗형태의 휀스부와 부상된 스컴을 제거하는 스컴스키머부로 구성된다.

2. 슬러지수집기는 농축조의 형상에 따라서 기종이 제약되므로 슬러지수집기

는 유지관리 및 효율적으로 회전식이 유리하기 때문에 원형식이 바람직하

다.

3. 슬러지수집 속도는, 가스를 제거하기 위해서는 주속도를 높이는 편이 효과

적이지만, 슬러지층을 유지하고 농축효과를 위해서 2.0∼3.0m/ min 정도를

표준으로 한다.

1.2 .4 슬러 지수 집기 의 전 동기 출력

전동기의 출력은 운행부 중량, 운반물 중량과 조바닥과의 마찰저항, 시동시의

저항, 각종 마찰손실 이외에 여유를 고려하여 결정한다.

- 216 -

1.2 .5 스컴 제거 장치

농축조에는 스컴제거장치를 설치한다.

【 해 설 】

농축조에서는 슬러지수집기에 부속된 스컴스키머로 하고, 스컴의 순환을 방

지하기 위하여 필요에 따라서 스컴분리장치를 설치한다.

- 217 -

1.3 원심 농축 기

1.3 .1 기종 개요

원심농축기는 원심력을 슬러지에 적용시켜 인위적인 비중차이를 유발시킴으

로서 슬러지를 농축하는 설비로서 적용되는 원심력은 2,000∼3,000g (g :중력

가속도) 정도이다. 원심농축기는 처리규모가 큰 곳에서 연속적인 농축을 하

고자할 때 아주 유용한 방법으로 시설규모가 작고, 냄새발생 문제를 최소화

할 수 있다.

【 해 설 】

1. 구조 및 원리

(1) 피드튜브에서 공급되어진 슬러지는 회전통내에서 가속·회전되어져 원

심력에 의해 단시간에 고형물과 분리액에 따라 분리되어진다.

입자의 침강속도는 스토크스의 식에 따라 입자경의 2승에 비례하므로

원액이 슬러지와 같은 난침강성 물질을 처리하는 경우, 통상, 고분자응

집제를 첨가하여 분리효과를 높이고 있다.

분리되어진 분리액은 회전통 말단의 댐에서 케이싱내로 월류하여 분리

액이 배출되어진다.

또한, 회전통 내벽에 침강한 고형물은 회전통에서 약간 늦은 속도로 회

전하는 스크류 컨베이어에 의해 천천히 반송되어 회전통 소경측에서 고

형물출구로 케이싱내에서 배출되는 구조이다.

(2) 설치대수는 원칙적으로 2대 이상으로 하며 농축기용량은 발생슬러지량

과 가동시간 및 요구되는 처리량을 기준으로 산정하여 처리량의 10 ∼

20% 정도 여유를 두는 것을 검토한다.

(3) 슬러지주입펌프는 슬러지저장조에 설치하여 원심농축기 1대마다 이송하

며 유량조절 및 정량주입이 가능하도록 검토한다.

(4) 부대설비로 유지관리용 호이스트, 원심농축기 세정설비, 고분자응집제

주입설비, 환기설비 등을 고려한다.

2. 용량계산

원심력(G)는 회전반경(r )과 각속도(ω) 또는 회전수(n )의 2승에 비례하며,

중력가속도(g )의 계수로서 다음 식과 같다.

G = r2

gr n 2

900

G : 회전체에 가하는 원심력

(지구중력의 계수로, 예를 들어 2,000G는 지구중력의 2,000배)

r : 회전체(보울) 반경(m )

- 218 -

g : 중력가속도(m/ sec2 )

ω : 각속도(r ad/ sec)

n : 회전수(rpm )

또한 원심분리기의 처리용량은 대략적으로 말해 상기의 원심력과 슬러지

의 회전통내에 있어서의 체류시간의 용적, 즉 원심력과 회전통내의 용적

으로 한다.

Z ≒ G × V

Z : 원심분리기의 기본성능

G : 회전체에 가하는 원심력

V : 회전통내의 실용적(m 3 )

따라서 원심분리기의 처리용량은 회전수가 빠르고 용적이 클수록 향상

된다.

농축슬러지의 농도, 고형물회수율(또는 분리액의 수질)등 농축효과가 유입

슬러지의 성상에 따라 최적상태가 되도록 하기 위해서는 운전상의 주요

인자인 유입슬러지량, 회전수, 보울과 스크류의 속도차, 액측수심 등이 설

치후에도 조절 가능한 설비를 선정하는 것이 중요하다. 참고로 미국의 원

심농축기에 대한 운전결과는 〈표 1.1〉에 나타나 있다.

- 219 -

〈표 1.1〉원심농축기의 운전결과표(미국)

처 리 장활성슬러지

공 법

유입슬러지

농도 (㎎/ ℓ )S V I

유입유량

(ℓ/ s ec )농축슬러지

농도 (%)

Atlantic City, NJ 표준 3,000100

(60)20.5 10

Los Angeles, CA

(Hyperion)표준 4,800∼6,014 109∼191 37.8∼50.6

36.7∼5.68

3.67∼5.92

표준 4,800∼6,014 109∼191 37.8∼50.61.91∼7.90

1.75∼8.16

Oakland, CA

(East Bay MUD)순산소 5,000 250∼400 69.4 7

Naples, FL 표준 10,000∼15,00070∼80

(55∼70)6.3 6

Milwaukee, WI

(Johes Island)표준 6,000∼8,000

80∼150

(75)18.9∼31.5 3∼5.5

Littleton, CO 표준 6,000∼8,000 100∼300 9.5∼18.9 6∼9

처 리 장고형물회수율

(%)

고분자응집제사용량(g/ kg )

규 모(보울직경×길이)

(cm )

보울회전속도 (rpm ) 형 식

Atantic City, NJ 95 0.25 73.7×73.7 2,600 역류형

Los Angeles, CA

(Hyperion)

87.7∼91.4

77.2∼96.5

-

0.25∼2.15

111.8×419.1

111.8×419.1

1,600

1,600

정류형

정류형

47.1∼89.3

57.0∼97.4

-

0.45∼1.4

101.6×355.6

101.6×355.6

1,995

1,995

역류형

역류형

Oakland, CA

(East Bay MUD)66 6 101.6×355.6 - 역류형

Naples, FL 90∼92 - 73.7×304.8 2,000 역류형

Milwaukee, WI

(Johes Island)92∼93 - - 1,000 정류형

Littleton, CO 88∼95 3∼3.5 73.7×233.7 2,300 역류형

(자료 : W EF & A S CE , Design of MW T P , V ol. Ⅱ, 1992)

- 220 -

1.3 .2 용 량 및 효율

1. 슬러지의 농축을 위하여 원심농축기를 선택할 때에는 다음 사항을 고려한다.

(1) 용량은 처리슬러지량으로 한다.

(2) 원칙적으로 2기 이상 설치한다.

(3) 농축슬러지의 함수율은 96% 정도이며, 고형물회수율은 90∼95% 정도로

한다.

(4) 재질은 내구성이 있는 것을 사용한다.

【 해 설 】

1. (1), (2)에 대하여

원심농축기의 용량 및 성능을 결정하기 위해서는 원심침강실험 또는 모형

(pilot )실험을 실시하는 것이 좋다. 이러한 실험을 통해서 슬러지 성상에 따른

원심효과, 보울과 스크류 컨베이어간의 속도차, 액측수심 등을 결정하게 된다.

점검과 수리를 대비해 예비를 포함한 2기 이상을 설치한다.

2. (3)에 대하여

일반적으로 함수율 96% 이하 및 고형물회수율 90% 이상을 목표로 이에 맞도

록 각 형식마다 원심효과를 결정한다. 원심효과는 횡형에서는 중력의 1,500∼

3,000배 정도이다.

3. (4)에 대하여

횡형은 보울과 스크류가 고속회전하므로 슬러지와 접한 부분이 슬러지에

포함된 모래로 인해 마모되기 쉽다. 따라서 마모에 견디는 견고한 재질을

사용하며, 특히 심하게 마모되는 부분은 경도가 높은 금속을 피복하는 방

법, 텅스텐 카바이드 타일 부착 등을 고려한다.

4. 탈수케이크 건조도는 생슬러지(Primary )와 잉여슬러지(Biological)의 비율,

SVI 등을 고려하여 결정한다.

1.3 .3 부대 장치

1. 부대장치는 다음 사항을 고려하여 정한다.

(1) 필요에 따라 미리 슬러지에 포함된 모래나 협잡물을 사전에 제거 하도

록 한다.

(2) 악취 및 소음에 대한 방지대책을 강구하며, 진동에 대해서도 대비한다.

(3) 유입슬러지의 농도변화에 대비한 약품주입설비를 설치할 수 있다.

【 해 설 】

1. (1)에 대하여

- 221 -

슬러지에 포함된 모래에 의해 보울, 스크류, 슬러지 배출구 등에 의한 마모

를 방지하기 위하여 경도가 높은 금속제를 사용하게 되면 보수비가 높아진다.

그러므로 모래성분이 많은 슬러지는 가능하면 사전에 모래를 제거하는 것이

좋다.

2. (2)에 대하여

원심농축기의 본체는 수분의 발산과 소음, 악취 등을 방지하기 위해 케이

싱과 충분히 밀착되어야 하며, 필요에 따라 커버를 설치할 경우 내부청소

와 수리가 용이하도록 외부덮개를 분해할 수 있는 구조로 만들어져야 한

다. 또한, 본체의 진동으로 인한 소음발생 및 기계장치의 손상을 방지하기

위해 다음과 같은 점을 고려한다.

① 본체는 진동이 하부에 전달되지 않는 구조로 설치한다.

② 배관의 접속은 신축관을 사용하여 진동이 외부에 전달되지 않도록 한

다.

③ 건물에 소음흡수 또는 차단시설을 설치하여 실내에서 외부로 소음이 새지 않

도록 한다. 이 경우 전동기에서 발생되는 열을 고려해 충분한 환기를 한다.

3. (3)에 대하여

유입슬러지의 농도변화에 대해서도 농축슬러지의 농도를 일정하게 유지할

수 있도록 약품주입설비를 설치할 수 있다.

4. 탈수기는 정지시에 내부를 세척수로 세척을 해야 하는데 이때 세척수 일

부가 고형물 출구로부터 고형물 이송컨베이어로 흘러 들어가므로 세척수

의 적절한 배출대책을 수립해야 한다.

- 222 -

1.4 부상 식 농 축조

1.4 .1 기 종 개 요

슬러지내 고형물에 미세한 기포를 부착시켜 고형물의 비중을 물보다 작게

해서 부상 분리시키는 것이다.

【 해 설 】

1. 구조 및 원리

(1) 슬러지공급펌프에 의해 응집장치로 슬러지가 공급되어지고, 공급되어진

슬러지는 응집장치내에서 응집제와 반응을 하면서 완전한 플럭을 형성

한 후 부상조로 유입된다. 이때 응집장치의 단계에 이르면 슬러지는 처

리수중 일부로부터 순환된 가압수와 순환수는 순환펌프와 오염물질에

잘 부착되어지도록 미세한 기포를 만들어내는 공기용존장치를 거치면서

만들어진다.

미세기포가 부착된 플록은 부상장치내에서 수면위로 부상된 후, 스컴슬

러지층에서 농축이 행하여지고 스크레이퍼 장치에 의하여 연속적으로

배출되어진다.

모래 등과 같이 무거운 입자들은 침전 T RAP에 의해 침전되어 수동밸

브를 주기적으로 열어 제거하고 처리수는 유출웨어를 통하여 방류된다.

1) 부상식 농축조의 장점은 다음과 같다.

① 소요표면적을 감소시킬 수 있으며 추가적으로 농축조의 용량을 줄

일 수 있다.

② 농축효율이 우수하며, 운전의 중단과 재가동이 쉽다.

③ 많은 경우에 중력식에 비하여 농축슬러지의 농도가 높고 고부하로

운전이 가능하다.

④ 슬러지농축과정 중 모래 등을 추가로 제거할 수 있다.

⑤ 중력식에 비하여 냄새의 발생우려가 작다.

⑥ 고분자 응집제의 첨가 없이 운전할 수 있다.

2) 반면에 단점은 다음과 같다.

① 운전비용이 중력식에 비하여 높다.

② 원심농축기에 비하여 농축된 슬러지농도가 낮고, 부지면적이 크다.

③ 슬러지저장 능력이 작다.

(2) 부상식 농축은 활성슬러지나 살수여상슬러지와 같이 비교적 가벼운 슬

러지의 농축에 많이 이용되며 1차슬러지 같이 무거운 슬러지의 농축은

중력식이 좋다. 그러나 잉여슬러지량이 대단히 많은 대규모 하수처리장

에서는 부상식 농축조를 사용하거나 1차슬러지와 잉여슬러지를 분리 처

리함으로써 비용을 줄일 수 있다.

- 223 -

(3) 부대장치는 슬러지 이송펌프, 슬러지교반조(교반기포함), 고분자응집제

주입설비, 유량계, 순환펌프 등의 부속설비가 필요하다. 또한 겨울철의

동결, 악취 확산 등을 방지하고자 실내에 설치할 경우 탈취설비 및 환

기설비를 검토한다.

1.4 .2 농축 방법

1. 기포를 발생시키는 방법에 따라 가압부상법과 감압부상법으로 구분한다.

(1) 가압부상법 : 전량가압법, 부분가압법, 순환수가압법

(2) 감압부상법은 진공부상법이라고도 한다.

【 해 설 】

1. 용존공기부상법이라고도 불리며 가압부상법에는 다음과 같이 구분한다.

(1) 부분가압법은 유입슬러지의 일부를 가압펌프로 공기포화조에 넣기 때문

에 다른 방법에 비해 공기포화도가 낮으므로 슬러지처리에는 별로 사용

되지 않는다.

(2) 전량가압법은 유입슬러지의 전량을 가압펌프로 공기포화조에 보내기 때

문에 순환수가압법에 비해 간단하지만, 공기포화도에 한계가 있으므로

유입슬러지의 농도가 비교적 낮은 경우에 쓰이는 경우가 많다.

(3) 순환수가압법은 유입슬러지와 순환수의 혼합을 위해 이젝터(ejecter )를

사용하는 방법으로 슬러지펌프의 동력을 절약할 수 있으나, 슬러지 성

상에 따라 적합성 여부를 판단하여 사용해야 한다. 최근에는 가압수에

유입슬러지를 가압해서 혼합하는 방법(가압혼합방식) 및 가압수를 감압

한 직후에 유입슬러지를 혼합하는 방법도 사용되고 있다. 순환가압법에

는 가압수로 분리액 또는 처리수가 쓰여진다.

2. 감압법은 보통의 압력에서 공기를 용해시킨 후 감압해서 기포를 발생시키

지만 압력조절범위가 좁으므로 슬러지농축에는 별로 사용하지 않는다.

- 224 -

1.4 .3 용 량 및 형상

1. 부상식 농축조의 용량과 형상은 다음의 사항을 고려하여 정한다.

(1) 형상은 원형이나 사각형으로 한다.

(2) 고형물부하는 80∼150kg/ m2·day 정도로 한다.

(3) 깊이는 체류시간을 고려하여 정한다.

(4) 농축조의 수는 원칙적으로 2조 이상으로 한다.

【 해 설 】

1. 부상식 농축조 설계에 영향을 미치는 요소에는 유입슬러지 농도, 공기량,

입자의 부상속도 등이 있다. 공기/고형물비(A/ S )는 사용되는 공기의 무게

를 유입슬러지 중의 고형물 무게로 나눈 값으로, 공기방울의 상승속도와

가압수가 고형물을 부상시킬 수 있는 능력을 결정하기 위한 적용압력과

함께 사용되어야 한다.

AS

=1.3S a (f·P - 1)

S

가압수의 반송이 있는 경우에는

AS

=1.3S a (f·P - 1)

S·

RQ

1.3 : 공기의 밀도(mg/ cm 3 )

Sa : 1기압, 운전온도에서의 공기의 용해도(㎖/ ℓ)

f : 포화상태에서의 공기의 실제 용해비(보통 0.5)

P : 공기포화조내의 압력(atm )

S : 고형물 농도(mg/ℓ)

RQ

: 반송율

A/ S비가 너무 높으면 심한 와류에 의한 전단력(Shearing )의 발생으로

플록이나 스컴이 깨져서 오히려 부상효과가 나빠질 수 있다.

2. (2) 에 대하여

1) 부상농축조의 고형물부하는 유입슬러지의 종류, 농도, 공기/ 고형물비

(A/ S비)를 고려하여 정한다. A/ S비가 클수록 농축슬러지의 농도는 커

지지만 너무 커도 동력비에 비해 농축효과는 증가하지 않는다. 잉여슬

러지 농축의 경우 A/ S 비는 0.02∼0.04kg/ kg 정도이며, 고형물부하는

약품주입없이 40∼120kg/ m 2·day의 부하로 3∼5%의 농도를 얻으며, 약

품주입시 80∼120kg/ m 2·day의 부하로 3.5∼6%의 농도를 얻을 수 있다.

- 225 -

〈표 1.2〉 부상식 농축조의 운전결과표(미국)

처 리 장활성슬러지

공 법

유입슬러지

농도 (m g/ ℓ)

고형물부하율

(kg/ m 2·hr )

농축슬러지

농도 (% )

고분자응집제

사용량 (g/ kg )

고 형 물

회수율(% )

Green Bay , W I 접촉안정화 4,000 1.45 3∼4 - 80∼85

S an F ran cisco, CA

(S .E . P lant )순산소 6,000 3.38 3.7 1.6 98.5

S alem , OR 순산소14,800

∼20,30019.33 5 48.5∼59.5 95

Milw aukee, W I

(S .S . Plant )표준 5,000 4.83 3.2 1.5∼2.5 90∼95

T ri- Cit ies , OR 표준 11,300 - 3.94 1.5∼2.5 98

Milw aukee, W I

(K .C. Plant )완전혼합식 5,000 9.67 3.5 3∼5 95

Arlington , VA 표준 10,000 7.25∼9.67 2.6 1.5∼2 95

(자료 : W EF & A S CE , Design of MW T P , v ol. Ⅱ, 1992)

2) 고형물 부하율은 실험규모와 파일롯 규모의 실험을 통하여 산정하며,

경험적으로 80∼150kg/ m 2/ day 정도의 범위에서 고려한다.

공기/ 고형물(A/ S)의 비는 0.02∼0.04, 가압펌프의 토출압력은 2∼5kg/

cm 2 로 한다.

〈표 1.3〉 설계 고형물부하

수처리방식 고형물부하 kg/ m 3·day

표준활성슬러지법 40∼60

장 기 포 기 법 30∼50

산소활성슬러지법 40∼60

산 화 구 법 30∼50

회분식활성슬러지법 30∼60

회분식활성슬러지법

(반응조내농축)5∼25

회전생물접촉법 30∼60

- 226 -

3. (3)에 대하여

체류시간은 기포가 부착된 입자의 상승속도와 조의 수심에 의해 정해진다.

순환수 가압법에서는 유입슬러지와 가압수와의 합계에 대한 체류시간을 고

려 하여 일반적으로 2시간이상이 바람직하다.

4. (4)에 대하여

다른 하수처리시설과 마찬가지로 부상농축조도 2조 또는 그 이상 설치하여

고장, 수리, 청소 등에 대비하여야 한다.

1.4 .4 구 조

1. 부상식 농축조의 구조는 다음 사항을 고려하여 정한다.

(1) 농축조는 수밀성의 철근콘크리트 구조물로 검토한다.

(2) 농축조에는 부상슬러지 제거기와 침전슬러지 제거기를 설치한다.

(3) 농축조의 수위조절을 위하여 월류웨어 등의 설비를 갖추어야 한다.

【 해 설 】

1. (2)에 대하여

슬러지 입자는 수면으로 부상하여 150∼300mm 정도 두께의 슬러지층을

형성하므로 부상슬러지층을 가능하면 흩어지지 않도록 하여 수면상에 부상

한 슬러지를 제거하고, 유입슬러지 중에는 하수중의 모래나 고형물 등의

무거운 물질들이 바닥으로 침전하므로 침전 슬러지 제거기도 설치한다.

2. (3)에 대하여

농축조내의 수위는 유입되는 슬러지의 양과 재 순환되는 유출수의 양에 따

라 변할 수 있으므로 수위가 조절될 수 있도록 월류웨어를 설치하여야 한

다.

- 227 -

1.4 .5 가압 펌프

1. 가압펌프는 다음 사항을 고려하여 정한다.

(1) 가압펌프의 형식은 공기의 주입위치에 따라 선정한다.

(2) 가압펌프의 토출압력은 2∼5kg/ cm 2의 범위가 되도록 선정한다.

(3) 가압펌프의 양수량은 다음에 의해 정한다.

1) 전량가압방식인 경우는 유입슬러지량으로 한다.

2) 부분가압방식의 경우는 필요한 공기/ 고형물비가 얻어지도록 슬러지의

농도 및 가압력 등을 고려해서 정한다.

3) 순환수가압방식의 경우는 유입슬러지량으로 한다. 가압펌프는 2)에 따

라 정한다.

【 해 설 】

1. (1)에 대하여

용존공기부상법에서는 보통 유입슬러지를 재순환수와 혼합시킨 다음 부상

조로 보내는데 슬러지 압력펌프에 공기가 혼입되면 공동현상이 발생하여

펌프를 손상시킬 우려가 있으므로 이를 고려하여야 한다. 또한, 공기의 주

입위치가 흡입측인가 혹은 토출측인가에 따라서 펌프가 선정되어야 한다.

2. (2)에 대하여

헨리의 법칙(Henry ' s Law )에 의하면 공기가 물속으로 녹아 들어가는 용해

도는 압력에 비례하고 온도에 반비례한다. 즉, 물에 대한 공기의 용해도는

압력이 높아지면 증가하지만 경제적인 면에서 한계가 있다. 일반적으로 채

택되는 펌프의 토출압력은 2∼5kg/ cm 2 정도이다.

3. (3)에 대하여

슬러지의 부상농축시 가압수량은 슬러지의 농도, 특성, 공기주입방법 및 압

력에 따라서 좌우된다. 일반적으로 공기용해량은 압력이 3kg/ cm 2일 때 이

론량의 50% 정도 되므로 슬러지 농도가 8kg/ m 3 , 가압수 압력이 3kg/ cm 2 ,

가압수량이 슬러지 유량의 3배, 수온이 20℃이면 〈그림 1.1〉에서 이론적

인 공기용해량이 69.5mg/ ℓ이므로 공기/고형물비는 0.013이 된다.

AS

= 3×69 .5×10- 3 ×0 .5

8= 0 .013

A/ S : 공기/ 고형물비

- 228 -

〈그림 1.1〉 이론적인 공기용해량

1.4 .6 공기 포화 조

1. 공기포화조는 다음 사항을 고려하여 정한다.

(1) 조는 내압용 기구조에 관한 규격에 따라 압력과 부식에 견딜 수 있는 재료로

만들어야 한다. 일반적으로 강철판의 원통형으로 만들고 조내의 물이 완전히

비는 것을 방지하기 위하여 저수판을 설치하는 것이 좋다.

(2) 조의 용량은 가압수의 체류시간이 2분 정도 되도록 결정한다.

(3) 조에는 포화수 확산장치, 자동배기밸브, 압력계를 볼 수 있는 창, 안전

밸브, 가압수 유입구와 유출구, 밸브가 부착된 배수구, 그리고 내부점검

용의 맨홀 등을 설치한다.

【 해 설 】

1. (2)에 대하여

공기포화조에서 물에 대한 공기의 포화용해도는 체류시간 내에 공급되는

공기량과 관계가 있다. 공기와 물의 접촉이 양호할 경우 체류시간이 1∼2

분이면 공기용해율은 60∼80%정도 된다. 따라서 공기포화조의 체류시간은

2분 정도 되는 것이 좋다.

- 229 -

1.4 .7 부대 장치

1. 부상식 농축조의 부대장치는 다음의 사항을 고려하여 정한다.

(1) 유입슬러지 저류조

(2) 부상슬러지 탈기조

(3) 슬러지펌프

(4) 순환수펌프(순환수 가압법의 경우)

(5) 필요한 경우에 복개시설을 설치하고 환기 및 탈취설비를 한다.

【 해 설 】

1. (1)에 대하여

유입슬러지 저류조는 유입슬러지의 농도 및 유입량의 변동을 어느 정도 완

화시키는 것으로 슬러지의 침전을 막기 위해 교반과 부패방지를 겸한 공기

공급장치 등을 설치하면 좋다.

2. (2)에 대하여

부상조에서 제거된 부상슬러지에 함유되어 있는 기포를 탈기하기 위한 것

으로, 그 용량은 부상슬러지를 1회 떠낸 용적의 1.5배 정도로 한다. 탈기조

의 깊이가 얕거나 폭이 좁고 긴 것은 탈기효과가 나쁘다.

3. (3)에 대하여

농축슬러지를 다음 처리과정으로 보낼 때는 그 속에 기포가 들어있을 염려

가 있으므로 스크류펌프 등을 사용한다.

4. (4)에 대하여

부상조에서 유출되는 분리액을 받아 다시 가압수로 사용하기 위한 조로서,

용량은 가압수량의 20분간에 해당하는 정도로 한다.

5. (5)에 대하여

연간을 통해 볼 때 비나 눈이 많은 지역에서는 부상된 슬러지를 보호하기

위해 간단한 지붕형태를 만드는 것이 바람직할 때도 있으며 복개하는 경우

에는 환기 및 탈취시설을 설치하고 부식방지도 고려하여야 한다.

- 230 -

1 .5 벨트농축기 (GB T )

벨트농축기(Gr avity Belt T hickener )는 유입되는 슬러지는 3∼7m/ min 속도로

회전하는 GBT 의 벨트위로 유입 분배되어 슬러지의 표면적을 넓혀 자연압(중

력)으로 하수처리에서 물리적, 화학적, 생물학적으로 발생되는 슬러지를 연속적

으로 농축시키는 설비이다.

1. 장점은 다음과 같다.

(1) 인의 용출전에 처리가 가능하여 처리수의 인 증가 요인을 배제할 수 있다.

(2) 건축물 내에 설치가 가능하여 소요부지가 작다.

(3) 기후와 계절변화에 따른 영향이 없다.

(4) 기기가 간편하여 유지관리가 용이하다.

(5) 잉여슬러지처리에 효과적이다.

(6) 투자비용 및 유지관리(동력비, 약품비)비용이 작다.

(7) 가변속도의 구동모터를 적용하여 기계식 탈수기와 조합하여 처리가 가능

하다.

2. 단점은 다음과 같다.

(1) GBT 에 별도의 커버를 설치하여 탈취하여야 한다.

(2) 벨트의 세정수가 다른 기종에 비해 많이 소요된다.

(3) 주기적으로(년 0.5∼1회) 벨트의 교체가 필요하다.

- 231 -

2 . 슬러지 소화조 설비

2 .1 소 화방 식

1. 소화방식은 1단 소화 또는 2단 소화로 한다.

2. 투입 슬러지농도가 높은 경우에는 고액분리를 목적으로 하는 2차 소화조

는 설치하지 않는 것이 좋다.

【 해 설 】

1. 소화방식은 일반적으로 2단 소화가 많이 채용되고, 1차 소화조에서 가온

및 교반을 하고, 다음의 2차 소화조로 이동하여 비교적 조용한 환경에서

소화슬러지와 탈리액으로 분리한다.

2. 2단 소화조 방식에는 소화조 2기를 직렬로 사용하는 방식과 2중 소화조방

식이 있다. 2중 소화조는 동심원상의 내측조를 1차 소화조로서 사용하기

때문에 열방출이 작아 경제적이지만, 2차 소화조의 형상 때문에 소화슬러

지의 인발에 어려움이 있으므로 일반적으로 조 2기를 직렬로 사용하는 방

식으로 하는 것이 바람직하다.

3. 기계농축 등에 의해서 투입 슬러지농도가 높은 경우에는 고액분리조로서

의 2차 소화조는 의미가 없으므로 고농도 슬러지를 소화하는 경우에는 1

차 소화조에서 20일 정도의 소화일수를 확보한 다음 충분한 교반을 하여

2차 소화조는 설치하지 않는 것으로 고려한다.

4. 부대설비로서 교반장치, 스컴파쇄장치, 추출장치, 맨홀, 시료채취장치, 온

도측정장치, 액위계, 관찰창, 보호관, 안전밸브와 함께 필요에 따라서 피뢰

침을 설치한다.

2 .2 유 효용 량

1. 소화조의 유효용량은 다음 식에 의해서 결정한다.

V = Q T

Ｖ : 1차 또는 2차 소화조 용량 m3

Ｑ : 1차 또는 2차 소화조에 투입되는 슬러지량 m3/ day

Ｔ : 1차 또는 2차 소화조의 체류일수 일(日)

2. 체류일수는 다음 값을 표준으로 한다.

(1) 1차 소화조의 체류일수 : 가온식 20일간 무가온식 60∼90일간

(2) 2차 소화조의 체류일수 : 가온식 10일간

【 해 설 】

1. 용량산정

(1) 슬러지소화조의 유효용량은 조내 용적에서 상부의 가스충만용적을 뺀

- 232 -

것이다.

(2) 용량계산상 2차 소화조의 호퍼 일부의 용량은 데드스페이스로서 용량에

넣지 않는다.

2. 체류일수

(1) 혐기성 가온식의 경우

통상 소화온도는 슬러지 소화조의 가온용 연료를 소화가스로 거의 공

급되는 중온소화대의 30∼35℃로 하는 것이 많다.

1차 소화조의 체류일수가 20일 정도이면 충분한 소화가스의 발생이 있

는 것이 확인되고, 2차 소화조는 고액분리를 주목적으로 하고 있으므로

1차 소화조에서 소화에 필요한 일수를 잡는 것이 바람직하지만, 체류일

수를 10일간 정도로 하면 좋다.

(2) 혐기성 무가온식의 경우

소화일수는 소화온도가 기온에 따라 소화일수와 소화온도와의 관계라서

영향을 받으므로 공기의 슬러지 온도 및 기온을 고려하여 정하고 일반

적으로는 60∼90일 정도로 하는 것이 좋다.

〈그림 2.1〉 소화일수와 소화온도와의 관계

2 .3 소 화율

투입슬러지의 유기분이 50∼80% 정도의 중온소화(30∼35℃)에 있어서 소화

일수 20일 정도에서의 소화율은 50% 정도로 된다.

【 해 설 】

소화율이라 함은 투입 슬러지 중의 유기분이 가스화 및 무기화 되는 비율을

말하고, 소화일수, 소화온도, 투입슬러지의 유기분 등에 따라서 정한다.

- 233 -

〈그림 2.2〉투입 슬러지의 유기분과 소화율과의 관계

2. 중력식의 농축슬러지 소화는 2차 소화조에서 인발되는 소화슬러지의 함수

율은 96.0∼97.0%로 대략 투입슬러지의 함수율과 같은 정도이다.

소화율의 계산식

D = ( 1 - T s SvT v Ss

) 100

Ｄ : 소화율 (%)

ＴS : 투입슬러지의 무기분 (%)

ＴV : 투입슬러지의 유기분 (%)

ＳS : 소화슬러지의 무기분 (%)

ＳV : 소화슬러지의 유기분 (%)

T V Sv1 - DSV

T S SS

투 입

슬 러

지

소 화

슬 러

지

- 234 -

T vT s

=

Sv1 - D

Ss

T v SsT s Sv

= 11 - D

1 - D = T s SvT v Ss

D = 1 - T s SvT v Ss

3. 가스발생과 조성

소화가스 발생량과 조성은 투입슬러지중의 유기분 비율이나 유기물의 질

및 조작조건에 따라서 다르며 발생가스중의 CH4/ CO2비를 확인함으로써

소화상태를 알 수 있고, CO2가 증가하는 것은 유기물부하, 온도, 소화일수

등이 불균형이 되어 소화가 불완전하게 되어 있음을 나타낸다.

2 .4 교 반장 치

교반방식은 가스교반방식 또는 기계교반방식으로 한다.

【 해 설 】

1. 교반장치는 투입슬러지와 소화슬러지와의 혼합, 조내 온도의 균일화, 입자

에 부착되어 있는 가스의 분리와 조내의 스컴을 파쇄하고 유효용량을 확

보하기 위해서 설치하는 것이다.

(1) 가스교반방식

1) 가스교반방식은 가스압축기에서 소화가스를 분사시켜 가스 리프트효

과에 의해서 소화조 내를 교반하는 것으로 조내 액위변동이 있어도

교반력이 일정하게 유지되고 교반력은 크며, 조내부에 가동부가 없

으므로 고장이 적은 등의 이점을 갖고 있다.

또, 가스 교반방식에는 가스의 취출부액심, 구조 및 드래프트 튜브의

유무에 따라서 부분교반과 전조(全槽)교반이 있지만, 전조교반을 표준

으로 한다.

2) 교반용 가스량은 1차 소화조 지름당 0.3∼0.6m 3/ min·m 정도로 하고

고 농도 소화의 경우에는 별도로 검토한다.

3) 가스압축기는 토출압력이 낮은 경우는 루츠송풍기, 토출압이 높은

대용�