상하수도 117회 2교시 문제 1. 화학적 총인처리시설 설치 시 고려하여야 할 사항을 설명하시오.

답 1. 화학식을 포함한 응집의 기본원리

1) 일반적인 개요

- 인의 응집반응은 용해성 인산염의 침전을 형성하는 다가의 금속 이온염(칼슘, 알루미늄, 철)을 첨가함으로서 진행

- 일반적으로 사용하는 응집제는 석회, Alum(황산알루미늄), 염화 제2철 등

- 응집 반응 시 pH와 알칼리도가 응집 효율에 영향을 미치며, 금속염의 경우 pH 5.5 ~ 7.0 범위에서 최대의 응집효율을 보임

→ pH 7 ~ 10 범위에서는 금속수산화물이 음전하를 띄게 되어 용해성 수산화물이 생성되기 시작하므로 인 제거 효율 감소, 너무 낮은 pH에서는 응집제의 용해성이 떨어져 금속 수산화물의 침전이 잘 일어나지 않음

2) 인의 침전 시 생산되는 슬러지 양 계산을 위한 주요 반응식

(1) 황산알루미늄(alum)

- Al3++ PO43+ ↔ AlPO4↓

(2) 염화 제2철 혹은 황산 제2철

- Fel3++ PO43+ ↔ FePO4↓

(3) 석회(Llime)

- 5Ca2++3PO43++ OH- ↔ Ca5(PO4)3OH↓

- 석회의 경우 pH 11 이상에서 응집반응이 활발하게 이루어지는데, 활성슬러지 공정이 pH 9보다 낮은 값을 요구하기 때문에 생물학적 처리공정에서는 석회를 투입할 수 없음

답 2. 설치 시 유입농도 변화 고려

- 인 처리시설의 운전은 약품주입량의 최적화보다는 수질기준이나 보증수질을 맞추기 위한 것에 초점이 맞추어져 약품이 과량 주입되는 시설이 많아, 이에 대한 운영 최적화 필요

- 일반적으로 설계 인 농도와 유입유량이 실제 값보다 높게 산정되어 있기 때문에 설계 약품 주입량은 실질적으로 필요이상의 양이 주입되는 경우가 대부분

1) 유입농도 변화를 고려하지 않은 응집처리공정의 문제점

- 인 처리를 위한 약품주입량을 유입농도 변화를 고려하지 않고 허용되는 최대 유입 인 농도에 맞추어 운영 시 과다한 약품 사용 초래

2) 해결방안

(1) 유입수의 총인농도를 실시간 모니터링하는 계측시설 구비

- 하수처리시설의 유입 인 농도는 시간에 따라 변화하며 일정한 패턴을 가지고 변화한다면 인 유입량을 예측할 수 있으므로 적절한 약품주입량 조정 가능

(2) 방류수 수질TMS 데이터를 통한 농도변화 모니터링

- 방류수 내 인 농도 변화를 모니터링하여 적절히 약품주입량 조절

→ 실제 30 ~ 50%의 절감효과 사례

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답 3. 설치 시 유입유량 변화 고려

1) 문제점

- 인 처리를 위한 약품주입량을 유입유량 변화를 고려하지 않고 허용되는 최대 유량에 맞추어 운영 시 과다한 약품 사용 초래

2) 해결방안

- 약품주입 자동조절 장치의 적용

- 인 처리시설에 전자식 유입 유량계를 약품 주입펌프와 연동, 유입유량의 변화를 구간으로 나눈 후 유량 구간별로 약품펌프의 회전수가 변동되도록 설정하여 약품주입량 조정

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