수처리장 설계 기초

수처리 시설을 설계할 때 우리는 결코 장비만으로 시작하지 않습니다. 물, 요구 용량, 그리고 최종 수질 목표부터 시작합니다. 이 세 가지 요소가 거의 모든 설계 결정을 좌우합니다.

좋은 시설은 정상 유량, 최대 유량, 그리고 미래 수요를 처리할 수 있어야 합니다. 또한 시스템을 지나치게 복잡하게 만들지 않으면서 적절한 오염물질을 제거해야 합니다. 우리의 경험상 단순하고 균형 잡힌 설계가 과대 설계된 시스템보다 더 나은 성능을 보이는 경우가 많습니다.

그래서,수처리 시설이란 무엇인가? 간단히 말해, 이는 일련의 공정들의 집합으로, 물을 처리하다 특정 용도에 적합하게 만듭니다. 그 용도에는 음용, 산업, 관개, 또는 환경 방류가 포함될 수 있습니다. WHO는 또한 물 안전이 원천에서 소비자까지의 위험 관리에 달려 있다고 강조합니다.

수처리 시설은 무엇을 하나요?

수처리 시설은 여러 처리 단계를 사용하여 오염물질을 제거합니다원수에서 유래합니다. 이러한 오염 물질에는 부유 고형물, 미생물, 금속, 유기물 및 원치 않는 화학 물질이 포함될 수 있습니다.

정수 처리장이란 무엇인가?

사람들이 묻습니다.정수 처리장이 무엇을 하는지, 종종 하나의 간단한 답변을 기대합니다. 그러나 처리장은 한 번에 여러 작업을 수행할 수 있습니다. 물을 정화하고, 유해 물질을 줄이며, 미생물을 제어하고, 맛이나 냄새를 개선할 수 있습니다.

설계는 수원에 크게 의존합니다. 지표수는 종종 더 많은 부유 입자와 유기 물질을 포함합니다. 지하수는 더 높은 수준의 철, 망간 또는 용존 미네랄을 포함할 수 있습니다.

예를 들어, 일반적인 음용수 처리 공정은 다음을 포함할 수 있습니다:

• 스크리닝

• 응집

• 응집

• 침전

• 여과

• 소독

• pH 조정

• 저장 및 유통

EPA는 여과, 응집, 침전 및 소독을 지표수 시스템의 일반적인 공정으로 설명합니다.

정수장의 단계는 무엇인가요?

그 질문에 대한 답은…정수장의 단계는 무엇인가요?원수 수질에 따라 달라집니다. 그래도 대부분의 기존 시스템은 논리적인 처리 과정을 따릅니다.

먼저, 스크린이 큰 잔해물을 제거합니다. 다음으로, 약품 투여가 작은 입자들이 더 큰 플록을 형성하도록 돕습니다.침전지에서 이 입자들이 가라앉습니다.

정화 후, 필터가 더 미세한 입자를 제거합니다. 마지막으로, 소독이 처리된 물이 저장소나 배급망으로 들어가기 전에 미생물을 제어합니다.

용량과 유량부터 시작하세요

용량은 처리장이 처리해야 하는 물의 양을 나타냅니다. 설계자는 일반적으로 유량을 m³/h, m³/d, L/s 또는 MGD로 표시합니다.

평균 유량과 최대 유량 계산

하나의 숫자만 사용하는 대신 여러 유량 값을 계산하는 것을 권장합니다.

기본 설계 세트에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 평균 유량: Qavg

• 최대 일일 유량: Qmax,d

• 최대 시간 유량: Qpeak,h

• 미래 설계 유량: Qfuture

예를 들어, 한 처리장이 평균적으로 하루 10,000m³를 받을 수 있습니다. 최대 수요는 하루 15,000m³에 도달할 수 있습니다. 하루 10,000m³만을 기준으로 설계하면 수요가 높은 기간에 문제가 발생할 수 있습니다.

최대 유량은 다음에서도 중요합니다.폐수 처리 시설. EPA는 습한 날씨의 유입과 침투가 기존 처리 용량을 초과하는 흐름을 유발할 수 있다고 지적합니다.

미래 성장을 위한 여유 확보

우리는 오늘날의 수요만을 위해 공장을 설계하는 것을 거의 권장하지 않습니다. 인구, 산업 공정, 물 사용량은 빠르게 변할 수 있습니다.

간단한 계획 공식은 다음과 같습니다:

Qfuture = Qcurrent × (1 + 성장률)ⁿ

여기서 n은 계획 기간(년)을 나타냅니다.

엔지니어는 장비 중복성도 고려해야 합니다. 펌프 하나가 고장 나도 전체 공장이 멈춰서는 안 됩니다. 신뢰할 수 있는 설계에는 예비 펌프, 병렬 필터, 여러 처리 수조가 포함되는 경우가 많습니다.

올바른 처리 공정 구성

처리 공정은 여러 단위 공정을 순차적으로 연결합니다. 각 단계는 서로 다른 수질 문제를 해결합니다.

1차 처리 및 정화

폐수 시스템에서 1차 처리는 주로 침전성 및 부유성 고형물을 제거합니다. 1차 침전지는 중력을 이용해 이러한 물질을 분리합니다.

다음 단계는 종종 2차 처리. 생물학적 공정은 미생물을 이용하여 생분해성 유기물 및 부유 고형물을 줄입니다. 폭기조는 종종 이러한 생물학적 활동에 산소를 공급합니다.

EPA는 스크리닝, 1차 침전, 2차 생물학적 처리, 소독을 일반적인 도시 하수 처리 단계로 식별합니다.

응집, 플록 형성 및 여과

음용수 시스템은 종종 침전 전에 응집을 사용합니다. 화학 물질은 입자 전하를 중화하고 작은 입자가 더 큰 플록을 형성하도록 돕습니다.

염화제이철일반적인 응고 옵션을 하나 제공합니다. 명반, 폴리머 및 기타 응고제도 특정 수질 조건에 사용될 수 있습니다. 그러나 운영자는 jar 테스트와 수질 분석을 통해 화학물질을 선택해야 합니다.

기본적인 순서는 다음과 같습니다:

원수 → 응고 → 플록 형성 → 침전 → 여과 → 소독

이 순서는 각 단계가 다음 단계를 위해 물을 준비하기 때문에 잘 작동합니다. EPA는 또한 응집과 플록 형성이 무기 및 유기 콜로이드 물질을 제거하는 데 도움이 된다고 설명합니다.

수질을 고려한 설계

수질이 처리 공정을 결정해야 합니다. 장비를 먼저 선택하고 나중에 물을 테스트해서는 안 됩니다.

원수를 먼저 테스트하세요

적절한 원수 조사에는 다음과 같은 주요 매개변수가 포함되어야 합니다:

최종 목표는 용도에 따라 달라집니다.식수 처리많은 산업 용도보다 훨씬 엄격한 건강 관리가 필요합니다.

WHO의 현재 지침은 음용수 수질에 대한 건강 기반 목표, 위험 관리 및 감시를 강조합니다.

각 오염 물질을 공정에 매칭

서로 다른 오염 물질은 서로 다른 차단막을 필요로 합니다. 필터 하나로 모든 문제를 해결할 수는 없습니다. 마찬가지로 소독은 중금속이나 대부분의 용존 염류를 제거할 수 없습니다.

예를 들어:

• 탁도 → 응집 및 여과

• 부유 고형물 → 침전

• 유기물 → 생물학적 처리 또는 흡착

• 철 → 산화 및 여과

• 경도 → 연수화

• 병원체 → 소독

• 용존 염류 → 분리막 또는 이온 교환

이러한 접근 방식은 처리 공정을 이해하고 운영하기 더 쉽게 만듭니다.

화학 및 소독 설계

화학 시스템은 투여 오류가 전체 플랜트에 영향을 미칠 수 있으므로 특별한 주의가 필요합니다.

투여 제어 및 접촉 시간 제어

운영자는 유량과 수질에 따라 화학 물질 투여를 제어해야 합니다. 기본 투여 관계식은 다음과 같습니다:

화학 물질 투여량(mg/L) = 질량 유량(mg/min) ÷ 유량(L/min)

실제 투여량은 시험, 규정 및 공정 요구 사항에서 도출되어야 합니다.

소독의 경우 접촉 시간도 중요합니다. 설계자는 종종 다음을 고려합니다. CT여기서:

CT = 소독제 농도 × 접촉 시간

차아염소산나트륨 시스템은 물 및 폐수 적용을 위한 현장 소독제를 제공할 수 있습니다. 산둥 샤인 헬스에서의 우리의 접근 방식은 현장 생성과 제어된 투입에 중점을 둡니다. 이는 대량 화학물질 운송에 대한 의존도를 줄이고 공급 관리를 단순화할 수 있습니다.

또한 pH에 따라 염소 화학이 변하기 때문에 pH 모니터링을 권장합니다. 우수한 제어는 안정적인 소독 성능을 유지하는 데 도움이 됩니다.

폐수 처리장은 추가 계획이 필요합니다

모든 정수장이 식수를 정화하는 것은 아닙니다. 많은 공장은 방류 또는 재사용 전에 폐수를 처리합니다.

폐수 처리 공정의 차이점

일반적인 폐수 처리 공정에는 다음이 포함될 수 있습니다:

1. 예비 선별

2. 모래 제거

3. 1차 처리

4. 2차 처리

5. 3차 처리

6. 소독

7. 슬러지 처리

2차 생물학적 처리는 종종 세심한 산소 제어가 필요합니다.폭기조는 상당한 에너지를 소비할 수 있으므로, 공기 흐름 제어가 불량하면 운영 비용이 증가할 수 있습니다.

고급 처리는 질소, 인, 병원균 또는 미량 오염물질을 대상으로 할 수 있습니다. 따라서 처리장은 방류 또는 재이용 목표에 따라 다양한 기술을 포함합니다.

안정적인 일일 운영을 위한 설계

기술적으로 올바른 처리장이라도 운영자가 쉽게 관리할 수 없다면 실패할 수 있습니다. 우리는 실질적인 운영이 처음부터 설계를 안내해야 한다고 믿습니다.

모니터링 및 백업 추가

신뢰할 수 있는 설계는 처리 공정 전반에 걸쳐 중요한 지점을 모니터링해야 합니다.

유용한 계측기에는 다음이 포함됩니다:

• 유량계

• pH 센서

• 탁도계

• 압력 게이지

• 레벨 센서

• 잔류 소독제 분석기

• 용존 산소 센서

• 전도도 측정기

자동화는 이러한 측정값을 경보 및 제어 시스템에 연결할 수 있습니다. 그러나 여전히 수동 점검을 권장합니다. 센서가 고장날 수 있고, 물은 우리의 스프레드시트를 무시하는 재미있는 습성이 있습니다.

에너지와 슬러지에 대해 생각하세요

에너지 사용은 주요 운영 비용이 될 수 있습니다. 펌프, 송풍기, 혼합기 및 멤브레인 시스템 모두 전력을 소비합니다.

슬러지에도 명확한 관리 계획이 필요합니다. 1차 처리와 생물학적 처리는 상당한 고형물을 생성할 수 있습니다. 설계자는 농축, 탈수, 저장, 운송 및 최종 처분을 고려해야 합니다.

EPA의 신뢰할 수 있는 재이용 시스템 지침은 펌프, 필터, 수조 및 기타 중요 장치의 이중화를 강조합니다.

실용적인 설계 체크리스트

프로젝트를 최종 확정하기 전에 다음 사항을 확인하는 것이 좋습니다.

• 원수 공급원 및 계절적 변화

• 평균 및 최대 유량

• 미래 용량

• 필요한수질

• 대상 오염물질

• 처리 공정

• 화학물질 선택

• 소독 방법

• 수리학적 부하

• 탱크 용량

• 체류 시간

• 여과 부하율

• 펌프 정격 및 예비 용량

• 슬러지 발생량

• 에너지 소비

• 계측 설비

• 유지보수 접근

• 안전 요구 사항

• 확장 공간

핵심 아이디어는 간단합니다: 물 중심으로 공정을 설계하되, 기계 카탈로그 중심으로 하지 마십시오.

플랜트 설계에 대한 최종 고려 사항

그래서,어떤 수처리 플랜트어떤 설계가 가장 효과적일까요? 우리는 그 답이 수질, 유량, 처리 목표라는 세 가지 기반에 달려 있다고 믿습니다.

좋은 플랜트는 용량과 공정 성능의 균형을 이룹니다. 적절한 처리 공정을 사용하고 향후 변경을 위한 충분한 유연성을 남겨 둡니다. 또한 운영자를 불필요한 복잡성으로부터 보호합니다.

식수, 폐수, 산업 공정에도 동일한 원칙이 적용됩니다. 먼저 물을 이해하십시오. 그런 다음 목표를 정의하십시오. 마지막으로 이를 안정적으로 달성할 수 있는 처리 공정을 선택하고 연결하십시오.

잘 설계된 플랜트는 매일 조용히 제 역할을 해야 합니다. 운영자가 시스템을 거의 인식하지 못할 때, 우리는 보통 그것을 좋은 신호로 간주합니다.

참고자료

1. WHO — 음용수 수질 지침

2. WHO — 처리 방법 및 성능

3. 미국 환경보호청 — 하수처리장의 최대 유량

4. 미국 환경보호청 — 물 재이용 지침