수처리 공정 내 상징수 배출 설비, 산기 장치 및 유수 분리 장치의 구조와 작동 원리 및 특성 doc_id PCY_201705230336248041_21

자동식 또는 수동식 설치가 가능하며 자동운전인 경우 대개 타이머를 이용하여 미리 설정된 시간에 작동되도록 한다. 상징수배출설비의 주요쟁점은 MLSS의 유출을 최소화하는 것으로서 여러 요인중 포기시에 MLSS가 유출설비쪽으로 이동되어 배출공정초기에 유출되는 현상이 많이 발생하기 때문이다. 이러한 경우의 좋은 대안으로는 초기유출수를 따로 모아서 다시 반응조로 되돌려 보내는 방법이 있을 수 있다. 또한 연속회분식공정은 대부분 거품이 많이 발생하여 유출수와 함께 배출되는 경향이 있으므로 거품을 제어할 적절한 시설을 갖추어야 하는데 일반적으로는 정류판을 설치하여 제거한다. 배출장치의 구조형식에는 승강방법으로 부유식과 기계식 그리고 승강기능이 없는 고정식이 있다. 부유식은 배수장치의 집수부가 부유구조로 되어 수면에 부상한 상태에서 수위에 따라 승강한다. 따라서 수위가 배출유량에 따라 변동되므로 배출장치의 승강은 수위에 의하여 결정된다. 배출장치의 승강이 자동적으로 조정되므로 기구의 간소화가 이루어진다. 반면 배출유량이 기능의 기본이 되기 때문에 배출유량의 설정 및 배출기능에 영향을 주는 집수부의 끝부분 등에 충분히 주의를 할 필요가 있다. 기계식은 집수부의 승강을 기계를 사용하여 강제적으로 수행하는 방식이다. 배수유량과 수위는 집수부의 승강속도에 따라 결정된다. 때문에 배출과 수위제어는 확실히 이루어지지만 승강을 위해 동력을 필요로 하고 처리메커니즘이 복잡하다. 또한, 배출개시 수위와 정지수위는 수위계에 의한 제어도 검토할 필요가 있다. 고정식은 가장 간단한 메커니즘으로 될 수 있지만 수위에 따라 배출유량이 변동하므로 집수부를 복수단으로 하여야 하고 유출비가 작은 시설에 사용하는 것이 좋다. 고정식은 비상시배출장치로서 적합한 방법이다. 처리수의 배출방법은 반응조의 유출수위와 방류점의 수위간에 수위차가 충분히 큰 경우에는 자연유하방식의 채용이 가능하며, 수위차가 크지 않은 경우에는 펌프에 의한 강제적인 배출방식을 사용한다. 에어리프트 방법은 혼합액을 내부반응조를 통하여 수면하 50m 정도까지 자연유하로 내려가게 한 후, 순환용공기를 외부반응조의 수면하 45m 정도에서 공급하게 되면 공기가 상승하는 원리에 따라 혼합액이 내부반응조에서 외부반응조를 통하여 상부로 올라가게 되며 내외부 반응조의 수위차에 의해 순환하게 된다. 저부로 내려갈수록 산소의 용해도가 증가하며 상승함에 따라 녹았던 산소가 기포로 방출되므로 일반적인 중력하의 2차침전지에서는 침전효율이 좋지 않다. 펌프식은 심층포기조의 내부로 혼합액을 주입하고 외부반응조 상부부분에 펌프를 설치하여 펌프로 외부반응조의 유출수를 흡입한 후 다시 내부반응조로 주입하면서 순환시키는 방법이다. 펌프순환방법도 에어리프트방법과 순환방법만 다를 뿐 공기를 공급해야 하는 것은 동일하며 펌프에는 공기를 흡입할 수 있는 구조로 하는 경우도 있다. 산기식포기조는 산기기의 막힘이나 파손시 교체 및 청소 등의 보수점검작업이 용이하지 않으므로 포기조의 혼합액을 배수시키거나 또는 기타의 방법으로 보수점검작업을 실시하여야 한다. 산기식 포기장치의 포기조내 장착은 일반적으로 포기조바닥이나 벽면 밑에 고정하는 고정형과 이동형이 있다. 지수가 많고, 전면배치식을 사용하는 경우에는 무게 등을 고려하여 고정형으로 하는 것이 바람직하며 산기판을 설치하는 경우도 스테인레스나 콘크리트로 홀더부분이 구성되므로 고정형이 유리하다. 이동형은 다공성 또는 비다공성에 모두 설치할 수 있다. 이동식 호이스트(hoist)를 이용하는 방법과 경첩장치(hinge)를 설치하는 방법이 있다. 호이스트를 이용할 경우는 유지관리시에 산기기를 포기조로부터 들어내는 역할을 한다. 그러나 산기기 이외에 공기공급용 본관 등이 있어 일시에 작업하는 데는 다소 어려움이 있고 여유공간도 상당부분 차지한다. 따라서 이동식 호이스트를 사용하는 경우에는 단일 선회류방식를 채택하는 것이 경제적이며 효과적이다. 또한 선회류인 경우는 경첩을 설치하여 부분적인 막힘이나 고장시 수리할 부분만을 들어낼 수 있으므로 유지하는데 상당한 도움이 된다. 다공성 산기장치를 제작하는 물질에는 여러 가지 다양한 종류가 있는데 산기기의 재질은 세라믹이나 플라스틱, 산화알루미늄 등과 같은 경질(硬質)재질과 다공성멤브레인형 플라스틱이나 고무와 같은 연질(軟質)재질로 구분할 수 있다. 세라믹계통의 경우는 산기기 표면의 다공을 통하여 산소가 전달되는데 다공의 크기, 표면장력, 유량의 상호작용으로 공기방울을 만들어낸다. 플라스틱계통은 산화알루미늄보다 중량이 가볍고, 포기조혼합액과 반응하지 않으며, 내구성이 있다. 하지만 단점으로는 일반적으로 깨지기 쉽고, 포기중에 균열이 가기 쉬우며, 구멍이나 오리피스가 시간에 따라 파괴되기 쉽다. 고밀도폴리에틸렌(HDPE)과 스틸렌－아크릴로니트릴이 주로 사용된다. 연질의 경우는 경질에 비해 내부구성에 차이가 있으며 멤브레인자체에 공기를 통과시키기 위한 작은 오리피스가 있다. 연질의 다공성산기기는 대개 두께가 얇고 신축성있는 물질로 만들어 지는데 열처리된 플라스틱이나 팽창수지를 사용한다. 다공성플라스틱과 마찬가지로 중량이 가볍다는 장점이 있고, 단점은 시간에 따라 변성작용(變性作用)이 일어난다는 점이다. 관형산기기의 경우 세라믹, 다공성플라스틱, 다공성 멤브레인을 재질로 사용한다. 비다공성 산기장치의 종류는 일반적으로 다공성에 비해서 상당히 큰 오리피스를 가지고 있어 공기방울이 크고 결과적으로 포기효율이 다소 떨어진다. 장점으로는 초기투자비가 적고, 유지관리가 쉬우며, 공기여과장치가 필요없다. 이 형태의 포기조내 배열은 다공성 돔형이나 디스크형과 비슷하다. 고정형과 밸브형오리피스의 차이점은 역지밸브를 가지고 있는가의 여부로 역지밸브는 포기를 중단했을 경우에 역으로 포기조혼합액이 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다. 밸브가 있으면 밸브형오리피스이고 밸브가 없으면 고정형오리피스라 한다. 오리피스는 대개 파이프 등에 구멍이 뚫린 형태로, 종류에는 다공성파이프, 스파저(sparger), 관구형(slotted tube), 정관형(static tube)이 일반적이다. 오리피스형인 경우의 산소전달률은 일반적으로 4m 깊이에서 8~12% 정도이며 설비가 상대적으로 간단하고 운전상의 안전성때문에 소규모나 중규모의 처리장에 적합하다. 그리고 유량범위는 제품에 따라 차이가 있지만 1~10m3 /시이고, 이때의 송기분배용관의 수두손실은 0.02bar범위이다(Degremont, 1991). 부유상(浮遊狀) 유류성분은 물과 유류성분의 비중차에 의해서 제거분리할 수 있다. 중력식유수분리장치는 미국석유협회(API)기준을 따르고 있다. 이와 같은 중력식유수분리장치는 API형 유수분리장치로 불리고 있다. 중력식유수분리장치의 효율을 높이는 방법으로는 물과 유류성분의 비중 차이를 크게 하는 방법과 분리에 소요되는 면적을 증가시키는 방법이 있다. 물과 유류성분의 비중차이를 크게 하는 방법은 부유해 있는 유류성분에 세형기포를 부착시켜서 유적의 겉보기 비중을 작게 하는 것이며 일반적으로 부상분리법이라 한다. 부상분리법은 부상분리장치에서 다시 설명하기로 한다. 분리에 소요되는 면적을 증가시키는 방법은 경사판을 두어 분리면적을 증가시키는 것으로써 그 예는 PPI형이 있다.