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세미 정
5 years ago
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1 2-3-2 슬러지처리공정 슬러지 (sludge): 하수처리의부산물로발생되는오니특징 : -부패가능성 ( 용존산소소비 ): 안정화 무해화필요 -방대한발생량 : 감량화필요 -액상 슬러지의성상 슬러지의성상 ( 북다마일호처리장, 1988년평균 ) 온도 ph 고형물농도유기분비알칼리도 ~ % 74.0 % 254 mg/l 일차슬러지 : 주로무기물질잉여슬러지 : 주로생물세포약품침전처리 : 약품슬러지 슬러지처리공정의구성농축 : 오니량의감량화소화 : 오니의안정화탈수 : 오니량의감량화 주요슬러지처리방식

2 1) 슬러지농축침전지슬러지농도일차슬러지 : 98% 잉여슬러지 : 99% 함수율과슬러지량 ( 부피 ) 의관계 가정 : 슬러지의건조비중 = 물의비중 =1 V 1-S( 물 ) V 1 V2-S( 물 ) V 2 S( 고형물 ) S( 고형물 ), 여기서, : 함수율 (%) : 함수율 일때의슬러지량 (m 3 ) : 함수율 일때의슬러지량 (m 3 )

3 EX1) 함수율 98% 인슬러지를 96% 로농축했을때슬러지부피의감소 EX2) 함수율 98% 인슬러지를 80% 로농축했을때슬러지부피의감소 농축방법 - 중력농축 : 원형또는정방형의농축조에서농축 - 부상농축 유기물농도가높을수록중력농축곤란 슬러지에압력수를가하여슬러지입자에기포가부착 - 원심농축 침강농축이곤란한슬러지를원심력에의하여농축 슬러지농축단면 2) 슬러지소화 - 슬러지중의유기성고형물을혐기성미생물에의하여분해 - 슬러지의안정화, 무해화시키고슬러지의부피감소소화의단계 - 산성발효기 산생성균의작용에의하여주로당류, 셀룰로우즈등의탄수화물이분해되어유기산, CO 2, H 2S 등이발생 ph가감소 : 5.1~6.8 정도 부패냄새발생 기간 : 약 1개월

4 - 산성감쇠기 유기산이나용해성질소화합물분해 암모니아발생 : ph 상승 (6.6~6.8) - 알칼리발효기 메탄발효균의작용에의하여유기물이분해되어대량의 CO 2, CH 4 가발생 ph상승: 7~ ( 회분실험 ) 소화온도 ( ) 소화일수 ( 일 ) 소화일수와소화온도의관계 소화슬러지의특징 -슬러지량감소: 1/3~1/2 -슬러지탈수성향상 -슬러지중의병원성세균사멸 -슬러지에서발생하는불쾌한냄새감소 소화온도 -중온소화: 35 -고온소화: 50~55 소화공정 1차소화조 : 가온및교반 2차소화조 : 소화된슬러지와탈리액의분리및저장

5 3) 슬러지탈수 탈수공정 : 슬러지의수분제거, 슬러지의부피감소, 슬러지취급성향상 탈수케이크의생산 탈수방법 : -일광건조법: 모래건조상에살포 수분의일부를모래여과, 일광과바람으로자연건조 원심분리법 -탈수보조제 철염, 알루미늄염, 소석회 폴리머 ( 양이온, 비이온, 음이온성 ) -기계식탈수 : 진공여과법, 가압여과법 (filter press), 벨트프레스 (belt press), 원심분리법, 벨트식진공여과기의예 가압여과기의예

6 벨트프레스여과기의예 횡형연속원심분리기의예 슬러지소각 -입형다단로 6~10 단의여상이있는노체의상부에서탈수케익을투입 상단부에서는연소열에의하여슬러지건조, 하단에서는완전연소 소각로의구조가간단하고내구성이있으며슬러지의질이나부하의변동에잘대응 규모가대형이기때문에건설비가크다. 배출가스의처리시설도커짐 가장일반적으로쓰임 -유동상로 소각로내에서규사를유동상태로유지하고, 800 전후로가열 슬러지와고온규사의접촉 소각로하부로부터강제통풍에의하여급격한수분의증발과슬러지의소각, 분해가진행 유동상로는열용량이크기때문에공급되는슬러지의부하변동에잘대응할수있으며간헐식운전도가능

7 입형다단소각로의예 퇴비화 - 호기성발효 - 발효열로살균과수분감소 - 고농도질소인포함한유기비료, 토양개량재 슬러지최종처분 - 매립처분 ( 육상, 해면 ) - 농경지환원 ( 비료, 토양개량재 ) - 해양환원 - 소각재를주성분으로한건설자재로의이용

8 2-4 하수도시설의수리 (a) 관거시설 1 계획수량에대하여필요한단면적을확보할것 2 1의경우에수위가지표면보다높지않을것 3 유량이적을경우에도관내에토사가퇴적하지않을것 그림 2-30 펌프장내물의흐름과수위의고저 ( 예 ) (b) 펌프장 1 유입하수의펌프정에서의수위변화 2 침사가떠오르지않을정도의유속일것 (c) 처리장펌프로최초침전지로양수되고, 그이후에는자연유하최초침전지유입부-방류거수위차 : 1.5m 1 수로의단면적이계획수량에대하여충분할것 2 최초침전지에서방류거까지의수위변화 3 수로내에슬러지등이침전하지않는범위의유속

9 2-4-2 하수도시설의계획 설계에사용되는주요수리공식 (1) 수압 p a h 압력 (p)= F/A(kg/cm 2 ) 절대압력 계기압력 유체의단위중량물 수은 ex> 다음그림에서 A 점의압력은? A h 2 W 1 C h 1 C ' W 2 (2) 1차원흐름연속방정식 v V 관내유속 관내유량 관단면적 관내평균유속 : 1차원흐름연속방정식

10 A 1 V 1 V2 A 2 Q=A 11 V 1 =A2V1 2 V 2 EX2> 관내직경이 50cm, 유속 2 m/sec이관내직경 25 cm인관로를흐르게되면유속은? (sol) (3) 베루누이정리 v 1 2 /2g h f EL: 에너지선 ( 손실수두無 ) h 1 v 1 h 2 v 2 2 /2g EL: 에너지선 ( 손실수두有 ) z 1 z 2 v 2 HGL: 동수경사선 기준면 동수경사 (I)= 여기서, : 평균유속 (m/s) : 중력가속도 (9.8 m/s 2 ) : 수심 (m) : 기준선에서관저 ( 수로저면 ) 까지높이 (m) 손실수두 ( 개수로 ), ( 원형관 ) : 경심 ( 유수단면적 (A) 을유수의윤변의길이 (S) 로나눈값, ) ; 두지점사이의거리 : 손실수두계수

11 < 수리용어 > 수로폭 (B): 자유단면에있어서의수로단면의폭 윤변 (P:wetted perimeter): 유수단면과수로의주벽이접하는길이 경심, 수리수심 (R: hydraulic mean depth): X) 만수된원형관로 ( 직경 D) 의경심 손실수두 동수경사 (I): 관로의길이 마찰손실수두 : Darcy-weisbach의식 f: 마찰손실수두계수 L: 관의길이 D: 관경 v: 유속 g: 중력가속도 마찰이외의손실수두 : 마찰이외 ( 단면급축소및급확대, 곡관, 유입, 유출부 ) 의손실수두 < 평균유속공식 > Chezy 의식 Manning 의식, n: 조도계수 Hazen-williams 식 Ganguilllet-kutter 식 에서 과조도계수 (n) 의관계 공식

12 ex>toricelli 정리 h v=?? 1 2 ex>pitot tube H 1 2 a ex> venturimeter, 유량측정용 nozzle, orifice( 원리는동일 ) h a D 1 D 2 (sol) 지점 1,2 에대한 bernoulli 정리적용 (1) (2)

13 (3) 유량계수 ( 손실수두등고려 ) C 도입 EX> 삼각 Weir 에의한유량측정 B H y H-y θ x dy H <sol>

14 유량계수 C 고려 EX> 사각 Weir에의한유량측정 B dy y H 유량계수 C 도입 Francis 식 n: 단의수축수 2) 마찰이외의손실수두 가유입구 여기서, : 유입에의한손실수두 (m) : 유입에의한수위변화량 (m) : 유입손실계수 ( 그림 2-34)

15 : 유입전단면의평균유속 (m/s) : 유입후단면의평균유속 (m/s) 원형 방형 θ 유입손실계수 ( 수리공식집 ) 나단면급확대 여기서, : 단면급확대에의한손실수두 (m) : 단면급확대에의한수위변화량 (m) : 단면급확대에의한손실계수 = 1-(A 1/A 2) 2 ( 표 2-9) : 단면급확대이전의유수단면적, 평균유속 (m/s) : 단면급확대이후의유수단면적, 평균유속 (m/s) 단면급확대 단면급확대손실계수

16 다단면급축소 여기서, : 단면급축소에의한손실수두 (m) : 단면급축소에의한수위변화량 (m) : 단면급축소에의한손실계수 ( 표 2-10) : 단면급축소이전, 이후의평균유속 (m/s) 단면급축소손실계수 연습문제 (1) 생물처리에있어서호기성처리와혐기성처리의특징을설명하라. (2) 활성슬러지처리에서생물활동의세가지단계에대하여설명하라. 또이론을그림으로표시하고, 이그림에서활성슬러지법의적용지역을표시하라. (3) 생물막처리의특징에대하여기술하라. 또그적용예를열거하라. (4) 슬러지처리에서주요공정인농축, 소화, 탈수에대하여설명하라. (5) 다음과같은조건에서방류관거의마찰손실수두를구하라. 수로폭 :1.00 m, 수심 :1.00 m, 수로길이 (L):50 m, 유량 (Q):1.3 m 3 /s (6) 다음과같은조건을만족시키는관거의입경을매닝식에의하여구하라. 유량 :0.4m 3 /d, 관저구배 ( ):3 (3/1000), 조도계수 :0.013 (7) 4m 위어 ( 전폭위어 ) 에 1.3 m 3 /d의유량 (Q) 으로물이흐를때, 이위어의수심을프란시스 (Francis) 식에의하여구하라.

<4D F736F F F696E74202D20B0FCBCF6B7CEC0C720C1A4BBF3B7F9205BC8A3C8AF20B8F0B5E55D>

<4D F736F F F696E74202D20B0FCBCF6B7CEC0C720C1A4BBF3B7F9205BC8A3C8AF20B8F0B5E55D> log L 관수로흐름 층류 (Laminar) 와난류 (Turbulent) 난류 C 난류 난류 난류 층류 A 층류 B O 층류 층류천이영역난류 log A B : 상한계유속 ( 층류 난류) : 하한계유속 ( 난류 층류) A점에서의 Re 한계 Reynolds 수 Reynolds 수로분류 Re ν ρ [ 무차원] μ 관수로흐름 예제 ) cm ν 0.0 cm /sec