폐수처리 시설의 주요 설비인 펌프의 종류별 특성 및 운전 고려사항과 소독 공정의 원리 및 방법 doc_id PCY_201705230336248041_10

펌프홉수정의 유효용량은 계획수량, 펌프용량, 대수, 침사지와의 관계위치 및 건설비 등을 충분히 고려하여 정한다. 충분한 용량이 아니면 흡입수위의 변동이 격심해져 펌프를 자주 기동, 정지하게 되어 전기설비 손상이 빠르게 나타나므로 정지 후 재기동까지 5~30분 정도의 시간적인 여유가 생기도록 유입유량, 흡수정 단면적, 펌프용량 및 펌프의 설치대수 등을 종합적으로 검토해야 한다. 펌프흡수정이 너무 커지면, 사수부분(死水部分)이 발생하여 침전 퇴적한 유기물이 부패하여 가스가 발생한다. 너무 좁으면 주벽(周壁)의 마찰저항에 의하여 와류가 생겨, 이것이 펌프에 흡입되면 공동현상(空洞現象, cavitation)이 발생하며, 진동 등의 사고를 일으킬 수 있으므로 적절한 용량의 산정은 매우 중요하다. 또한, 흡수정유량과 펌프양수량이 평형을 이루지 못하면 일부 펌프가 단속 운전되며 흡수정 용량이 너무 작을 경우에는 빈번한 단속운전으로 인해 기계에 무리가 올 수 있으므로 운전과 재운전 간의 시간간격이 최소한 5분 이상 되도록 하여야 하며 이러한 경우에 펌프흡수정이 너무 커지면 침전방지용 설비의 설치도 고려해야 한다. 원심펌프는 구조가 간단해서 기체가 작고 가격이 저렴하여 광범위에 걸친 양정과 수량이 많을 때 적합할 뿐만 아니라 연속적인 양수, 전동기와의 직결 및 운전이 간단한 것 등 많은 이점이 있는 펌프로써, 회전차(impeller)의 회전에 의해 액체에 압력과 속도에너지를 주며, 볼류트 케이싱을 통과하는 사이에 속도에너지를 압력에너지로 변환하여 방출한다. 원심펌프는 날개의 직경차에 의한 원주속도(원심력) 대부분을 이용하여 유체에 압력에너지를 공급한다. 흡입구의 수에 따라 편흡입, 양흡입으로 구분된다. 특성은 전동기와의 직결로 고속회전이 가능하여 일반적으로 효율이 높고, 적용 범위가 넓으며, 적은 유량을 가감하는 경우 소요동력은 적어도 운전에 지장이 없다. 또 흡입성능도 우수하고 공동현상(cavitation)이 잘 발생하지 않는다. 구조적으로 날개는 견고하지만 원심실이 크고 반경 및 축방향으로도 장소를 차지한다. 일반적으로 사류펌프는 수중 베어링를 가지지만 원심펌프는 수중베어링를 필요로 하지 않으므로 보수가 쉽다. 주로 상수도 및 하폐수용, 농업용, 공업용 등에 사용된다. 축류펌프는 회전차의 날개가 크고 넓으며 선풍기와 같은 형상이며, 날개 형상의 특성상 입구와 출구에서의 원주속도는 같기 때문에 상대속도(양력)에 의하여 유체에 압력에너지 및 속도에너지를 공급하고, 유체는 회전차속을 축방향에서 유입되어 축방향으로 유출한다. 특성으로는 고유량 저양정에 적합하고, 고속운전에 적합하여 형태가 작다. 효율면에서는 소형은 나쁘지만 대형은 원심펌프보다 훨씬 좋고, 운전동력비도 절감된다. 양정변화에 따른 유량변화가 적고 효율저하도 적다. Foot 밸브와 송수밸브를 생략할 수 있는 등 구조가 간단하고 취급이 쉽고 가격도 싼 편이다. 회전수를 높게 할 수 있으므로, 사류펌프보다 소형으로 되며 전양정이 4 m 이하인 경우에는 축류펌프가 경제적으로 유리하다. 그러나 축류펌프는 규정양정의 130% 이상이 되면 소음 및 진동이 발생하여 축동력이 급속하게 증가해서 과부하로 되기 쉬우므로 수위변동이 현저한 경우에는 이 점에 유의한다. 또 체절운전이 불가능하고 흡입성능이 낮고 효율폭이 좁다. 주로 증기터빈 복수기의 순환용, 농업용, 상수도 및 하‧폐수용 등에 사용된다. 프로그래시브캐버티펌프(progressive cavity pump)는 거의 모든 종류의 슬러지를 이송시키는데 사용된다. 펌프내에 장착된 로터의 회전에 의하여 슬러지가 공간을 타고 이동하는 형태로 양정고 8.5m까지는 마중물 없이 가동이 가능하나, 마른상태로 가동될 경우에는 고정자(stator)내의 고무부분이 손상된다. 플런저펌프와 비교하여 이 형태는 운전시 깨끗함을 유지할 수 있고 균등한 유량흐름을 보이지만, 유지비가 높다. 장점은 첫째, 유량을 조절하기가 쉽다는 점이고 둘째 최소한의 펄스가 발생하며 셋째 상대적으로 운전이 간단하다. 처리할 수 있는 유량이 3L/초의 저유량이나 126L/초 정도의 큰 유량을 토출양정 48bar에서 운전할 수 있다. 그리고 1차슬러지를 이송할 경우 이 펌핑전에 그리트파쇄기를 설치하여 모래 등에 의한 로타나 고정자의 파손을 방지하여야 유지관리비를 낮출 수 있다. 그리고 통과되는 대부분의 슬러지입자의 크기가 20mm 정도인 경우는 펌프 앞에 슬러지용 분쇄기를 설치할 필요가 없다. 고체약품의 주입에는 스크류컨베이어형과 테이블형이 있는 데 스크류컨베이어는 정속으로 움직이는 컨베이어를 이용하고, 동시에 중량을 측정하여 투입호퍼저부에 스크류컨베이어를 통하여 컨베이어의 회전속도를 조절하면 고체약품이 자동적으로 혹은 수동적으로 조작되어 일정량을 첨가할 수 있다. 테이블형은 회전판의 상부에 호퍼를 설치하고, 테이블 위에 집적할 약품량을 조정하면서 테이블회전에 의하여 약품을 칼날로 잘라서 주입하는 것이며, 테이블상의 집적약품층을 칼로 자르는 폭을 조절해서 주입량을 변화시킬 수 있다. 고체약품에는 여러 가지 형태가 있으며, 산의 중화나 그 밖의 pH조정에 이용되는 것으로서는 석회, 석회석, 마그네슘, 돌로마이트 등이 있다. 고체약품의 이점은 액상으로 주입하는 경우보다는 저장 및 주입시설을 작게 할 수 있으며, 대규모 공공폐수처리시설의 pH조정에 적합하다. 반응을 촉진하기 위해서는 고체를 미세한 입상으로 하는 것이 좋지만 너무 미세하게 하면 흡습에 의한 장해가 일어나는 단점이 있다. 공공폐수처리시설에서 소독시설은 방류전 본처리공정으로부터 배출되는 유출수를 접촉탱크로 유도하여 병원성미생물 등을 사멸하는 공정이다. 이러한 병원성미생물의 큰 범주는 바이러스와 세균 등이 있으며, 인간에게 수인성전염병을 유발하는 원인이 된다. 이러한 미생물들은 일반적으로 침전이나 생물처리 등에 의하여 일부 제거되지만 이의 완전한 제거를 위해서는 소독시설의 설치가 필수적이라 할 수 있다. 소독의 원리는 다섯 가지 메카니즘으로 주로 설명되는데 첫째, 세포벽을 손상시키고, 둘째, 세포의 투과력을 변화시키고, 셋째, 세포내 원형질의 콜로이드 성질을 변화시키며, 넷째, 세포의 DNA 및 RNA를 변성시키고, 다섯째, 효소활성에 저해를 유발시키는 것이다. 세포벽을 손상시키거나 파괴하면 세포가 용해되거나 사멸된다. 페놀화합물이나 세제는 세포막의 투과력을 변화시켜 세포막의 선택적 투과력이 파괴되면서 질소와 인과 같은 필수 영양분이 빠져 나가도록 한다. 가열, 방사선, 그리고 강산과 강알칼리제는 원형질의 콜로이드 성질을 변화시키며, 가열의 경우 세포단백질을 응고시키고 산이나 염기는 단백질을 변성시켜 치명적인 영향을 준다. 자외선은 DNA가닥을 해체하고 미생물내 이중구조를 생성시킬 수 있다. 자외선은 가시광선의 파장(400nm)보다는 짧고, X-선(100nm)보다는 긴 파장의 범위 안에 있는 파장을 가진 전자방사선을 의미하는 데 그 중에 살균력을 갖는 가장 적합한 파장은 253.7nm이며, 이 파장 범위 내에서 대부분의 에너지는 대기에 흡수되어 태양광선에는 매우 적은 양이 존재하고 있다. 현재 보유하고 있는 기술에서 에너지 주 발생원은 저압수은 아크램프로부터 나오는 것인데 이것이 널리 사용되는 이유는 아크램프에서 나오는 자외선 에너지의 85% 정도가 253.7nm의 파장인 것이다. 램프의 수은가스를 통해 전기아크가 발생하며 수은을 자극하여 생긴 에너지의 방출이 자외선 방사가 되는 것이다. 253.7nm의 파장을 갖는 자외선은 박테리아나 바이러스 등이 갖고 있는 유전인자의 특성에 변형을 주어 이들이 번식하지 못하게 하며 특히 각종 세균의 세포막을 투과하여 핵산(DNA)을 손상시킴으로써 소독을 하게 된다. 살균에 필요한 자외선의 조사량은 microwatt second/cm2로 나타내며 이는 광선의 강도에 따라 접촉시간을 곱한 것이다.