수처리 공정에서의 유수분리, 부상분리, 여과 방식 및 시설의 설계와 침수 방지 대책에 관한 기술적 검토 doc_id PCY_201705230336248041_22

관로로부터 유수분리장치로의 유입부 구조는 유수분리장치에 있어서 유분의 제거효율에 커다란 영향을 주기 때문에 신중히 검토해야만 한다. 유입부는 유입폐수를 균등하게 유수분리장치에 분배하고 또한 유수분리장치에 있어서 폐수의 흐름을 균일하게 하여 단회로나 난류를 방지해야 한다. 유입되는 폐수에는 헝겊조각이나 나무조각 등을 함유한 것이 많고 이것들이 유수분리장치로 유입되면 슬러지유출구나 유분제거기에 걸려 작업을 방해하므로 유입부에는 봉스크린을 설치하는 것이 좋다. 봉스크린 뒤에 분배조를 설치하고 정류벽을 통과하여 유수분리장치에 유입하는 구조를 한다. 분배조는 유입수로에 폐수를 균등하게 분배하기 위한 것이고, 필요에 따라서 1개의 유입수로를 비우고 청소할 수 있게 게이트를 설치한다. 또한, 분배조저부는 호퍼형으로 하여 슬러지를 배출할 수 있도록 한다. 유입부에 칸막이를 설치하고 폐수가 이것을 통과하여 유수분리장치내로 들어가도록 하여 응결성 유분을 파괴할 수 있도록 한다. 부상분리에는 일반적으로 부상제를 첨가하여 사용한다. 이러한 부상제는 대부분의 경우 응집제가 사용되며 입자의 표면이나 구조가 기포에 쉽게 부착되도록 하기 위해서 사용된다. 무기응집제로는 알루미늄염, 철염, 아연염, 활성실리카 등이 있으며 기포에 쉽게 부착되는 구조를 만드는 데에 이용된다. 고분자응집제의 경우는 고액경계면 사이에 접촉하여 성질을 변화시켜 부상분리가 쉽게 일어나도록 한다. 위의 약품들은 유분의 부유상태를 파괴하지만 그 적정량이 이론적으로 예측하기가 어렵다. 유기질의 에멀젼을 파괴하는 경우에는 광산(鑛酸) 등이 이용된다. 유기질은 이 경우 분해되어 분리된다. 또한 계면활성물질을 용해해서 공기를 유입시키면 기포의 분산이 양호하게 되고 표면에서의 기포의 수명이 길어지게 되며 양호한 포말로 된다. 심층여과는 액체를 입상 또는 신축성 있는 여재로 이루어진 여상을 통과시킴으로써 액체내에 있는 부유성 미립자 물질을 제거하는 것이다. 비록 심층여과가 음용수 처리에 사용되는 주요한 단위공정들의 하나이지만, 하․폐수처리공정에서 나온 유출수를 여과하는 것이 갈수록 보편화 되고 있다. 심층여과는 현재 생물학적 및 화학적 처리공정의 유출수에 있는 부유물질(입자성 BOD)을 추가적으로 제거하는데 사용되어 고형물의 물질부하를 줄이고 있다. 심층여과는 단상 및 이상여과 뿐만 아니라 화학적으로 침전되어진 인을 제거하는데도 사용된다. 심층여재의 일반적 공정인 급속모래여과의 경우 규모가 작은 시설에서 많은 양의 물을 처리하기 위해 개발되었다. 하․폐수의 여과에 가장 일반적으로 적용되는 심층여과의 다섯가지 유형은 (1)일반적인 하향식여과 (2)심층여상 하향식여과 (3)심층여상 상향식 연속적-역세척 여과 (4)맥동상여과 (5) 이동가교식여과 이다. 감쇠여과는 정압여과로 여과기 수위에 따라 일정한 정압을 가하지만 유량조절기가 없으므로 여과수량이 여과기가 폐쇄됨에 따라 점차로 감소하는 여과법으로 정률여과기의 유량조절기가 고장으로 작동하지 않을 때에는 자연적으로 이 여과법이 된다. 여과기에는 유량조절기를 쓰지 않고 단지 제수밸브와 오리피스만을 설치하여 여과초기의 유량을 설정한다. 이 방법의 특징은 유량조절기가 제수밸브로 대용되는 것과 재래의 여과기가 여과속도를 상시 조절함으로 생기는 모래층의 충격 등의 악영향이 없다는 점이며, 또 여과지속시간을 길게 할 수 있다. 감쇠여과의 제어방법은 유출밸브를 맨 처음 적당한 여과속도가 되도록 설정한 후에 유입유량을 변동시키지 않는다. 일반적으로 정률여과보다 감쇠여과가 여과수질이 양호하며 필요한 수두차가 작아지게 된다. 그러나 여과의 초기와 말기에 여과수량이 다르게 되기 때문에 많은 여과기를 갖고 있어서 세척의 시간차를 둠에 따라 평균화된 처리수량을 확보할 수 있고, 수량의 변화를 평균화시킬 수 있는 큰 처리수조가 필요하다. 여과기의 유입수 성상은 부유물질 농도, 입경분포, 플록강도 등에 따라 다양하다. 일반적으로 여과기 유입수는 생물학적(질소 및 인 제거 공정 포함)으로 처리된 2차처리수, 화학적으로 처리된 2차처리수, 화학적으로 처리된 1차처리수 등이다. 특히 여층에 유입되는 물질 등 부유물질 거의가 미생물 응결물 같은 유기성일 경우 점착성은 무기성 물질의 경우보다 강하다. 따라서 2차침전지내 부유물질의 응집정도는 유출수질의 성상에 영향을 주며 여과시 영향을 미친다. 여과기의 유입수는 다양하기 때문에 여과기는 이에 부응할 수 있도록 설계되어야 한다. 예를 들면, 2차침전지내 부유물질 특성변화는 유출수내 고형물 분포 및 입경에 큰 영향을 주며, 이는 여과시에도 영향을 미친다. 또한 공정의 유기물부하는 물론 하루 중의 시간에 따라서도 성상이 변하게 되므로 여과기는 광범위한 운전조건에서도 작용할 수 있도록 설계되어야 한다. 최적의 여과효율을 갖는 여과기를 설계하기 위해서는 파일럿실험 연구를 행하는 것이 바람직하다. 입상여과로 처리하고자 할 경우, 일반적으로 용수처리용 여과시설을 위해 개발된 설계과정을 따른다. 유입수는 물리적, 화학적 특징면에서 다른 자연수와는 다르기 때문에, 여과기 설계시에는 유입수 성상을 특별히 고려해야 한다. 여과기에 유입되는 유입수의 성상은 매우 다양하고 고형물질은 고농도, 고점도이며, 고형물부하가 수시로 변동하므로 그 여과작용은 보다 복잡하다. 따라서 여과작용은 스트레이닝, 여재내의 간섭, 중력침강, 여과여재에 부착한 입자의 내부영향, 고형물 제거를 더 증가시켜 주는 여층내에서의 생물학적 고형물의 성장을 포함한 요인의 조합에 따라 달라진다. 2차침전지의 유출수를 화학적 응집을 하지 않고 여과했을 때 부유물의 제거정도는 2차처리시 생물학적 처리에 의한 플록의 응집정도에 따라 달라지나 일반적으로 여과수는 10mg/L 이하의 부유물질을 함유한다. 유입수의 여과는 많은 인자에 의해 영향을 받기 때문에, 여과수질 확보를 위해서는 설계시 파일럿실험을 하거나 풍부한 경험을 토대로 하여 여과기를 설계하여야만 한다. 외수(外水)에 의한 침수방지대책은 펌프장내 펌프동이 침수하지 않도록 하기 위하여 펌프장은 방수구조물로 할 필요가 있으며 맨홀, 흡입관 주변의 바닥으로부터 펌프 흡수정에 침수되지 않도록 해야 한다. 펌프장에는 방수용제방(제방에 의해 펌프장을 둘러싸 홍수시에 펌프장내로 침수하지 않도록 한다), 방수벽(펌프장은 콘크리트구조로 하며 수압을 견디어 내는 벽으로 에워싸 출입구에는 문을 설치하여 홍수시에는 게이트 및 각락(角落)을 설치하여 침수를 방지한다) 등을 설치하여 침수에 대비할 필요가 있다. 또한, 배수펌프, 배수구 등을 적절히 설치하고 유지관리에도 만전을 기해야 한다. 전동기의 바닥높이는 방류수위와 동일하거나 높게 설치하는 것이 바람직하다. 계획유입수량 이상 유입할 경우에 대비하여 방수문을 설치하여 펌프의 운전에 지장이 없도록 해야 하며, 정전 등으로 인해 불시에 펌프가 정지할 경우에는 비상용 발전기로 전환하여 운전해야 한다. 또한, 침사지가 실내에 설치되어 있을 경우에는 침사지실과 펌프실과의 격벽(隔壁)을 지상부까지 설치하는 것도 고려해야 하며 침사지의 침수에 대해 잘 견디는 구조의 격벽을 설치해 펌프의 운전에 지장이 없도록 해야 한다.