상하수도기술사 129회 1교시 기출문제 11. 슬러지 건조 과정의 평형함수율

기출문제 : 슬러지 건조 과정의 평형함수율

 

답 1. 슬러지 개요

- 정수 및 폐수 처리과정에서 액체로부터 고형물이 분리되어 형성되는 물질을 통칭하여 슬러지(Sludge)하 하며, 이것들은 별도로 처리 및 처분함

- 슬러지에는 침전지 바닥에 침전한 것 그리고 위로 부상한 scum을 포함하고, screen에 걸러진 screenings도 통상 슬러지와 함께 처리되므로, 광의적으로 슬러지에 포함

- 일반적으로 처리장의 슬러지는 함수율이 매우 높아(95% 이상) 그대로 처리하기에는 용적이 너무 크므로, 용적을 감소시키기 위한 수분제거를 1차적으로 고려

- 또한 유기물 함량이 높아 부패성이 강하므로 그대로 배출시키는 경우 병원균에 의한 위생적인 문제 외 악취, 용존산소 고갈, 환원성 토양 조성 등의 각종 악영향 발생

→ 슬러지는 물리적, 생화학적으로 복잡, 처리함에 있어 이러한 조건을 충분히 검토해야 함

답 2. 하폐수처리장에서 공정별 슬러지의 종류, 양, 특성

- 슬러지의 종류는 아래와 같으며, 특성은 폐수의 성상, 생성 후의 기간, 처리방법 등에 따라 달라짐

1) 1차 슬러지

- 슬러지 특성은 하폐수 내의 미세한 SS나 Grit의 함유량 등의 요인에 따라 달라짐

- 도시하수처리장의 1차 침전지에서 발생하는 1차 슬러지는 대략 65% 정도의 유기물 함유

- 활성 슬러지법의 경우 전체 생성량의 약 50%에 상당

2) 2차 슬러지

- 슬러지 특성은 슬러지 내 미생물의 성상에 따라 크게 변화

→ 슬러지 내 휘발성 고형물(VS) 함량은 SRT에 따라 변화, SRT 길어지면 VS 함량 감소

- 주로 미생물로 구성된 2차 슬러지(또는 활성 슬러지)는 약 90% 정도의 유기물 함유

- 활성 슬러지법의 경우전체 생산량의 약 20 ~ 25%에 해당

3) 소화 슬러지

- 어두운 갈색이거나 검은색이며 대량의 가스 포함. 소화가 잘된 슬러지는 나쁜 냄새가 거의 없으며 타르모양을 띠며 타르냄새가 남

- 소화슬러지는 유기물량의 2/3정도가 무기화, 가스화 또는 액화되어 제거되고, 45%의 유기물과 55% 정도의 무기물로 구성

- 슬러지의 열용량은 소각이나 다른 연소방법으로 슬러지를 처리할 경우, 중요한 고려사항임

→ 통상 1차 슬러지의 열용량이 가장 크며, 특히 슬러지가 유지류나 스컴을 함유하는 경우 더욱 열용량이 높음

 

답 3. 슬러지 건조과정의 평형함수율

- 수분을 함유하고 있는 습윤물질(슬러지 탈수케이크 등)이 일정한 온도와 습도를 유지하고 있는 건조공간에 투입되었을 때, 건조는 크게 정률건조기간(Constant rate drying period)과 감률건조기간(Falling rate drying period)으로 구분

1) 정률건조기간 : 건조 시간의 변화에 따라 함수율의 변화가 미미한 구간

2) 감률건조기간 : 함수율이 감소하는 구간

3) 한계함수율 : 정률건조기간에서 감률건조기간으로 이동할 때의 함수율

4) 평형함수율 : 건조가 더 이상 진행되지 않을 때의 함수율

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