폐수처리장
1. 폐수란 무엇인가.
- 폐수는 일반적으로 여러 용도로 사용된 후 더럽혀진 가정과 공장의 용수와 같이 폐기해야 하는 액체를 말한다.
- 수질환경보전법 규정상의 폐수는 물에 액체성 또는 고체성의 수질오염물질이 혼입되어 그대로 사용할 없는 물을 말한다.
- 폐수는 수질오염물질이
- 가정 또는 산업체에서 사용하는 용수
- 지하수 또는 지표수
- 우수 등에 유입이 되어 나타난다.
2. 폐수발생원.
- 사람과 동물
사람과 동물의 고형물과 액체 배출물로 병을 일으킬 있는 수 많은 박테리아와 바이러스를 포함하고 있다.
- 가정
사람과 동물의 폐기물을 제외한 집에서 배출되는 폐수로 하수 시스템으로 배출되는 종이, 가정용세제, 합성세제 그리고 다른 물질들을 포함한다.
- 산업체
산업공정에서 배출되는 물질로 화학약품, 염료, 산, 알칼리, 그릿, 합성세제와 다른 높은 독성 물질들을 포함한다.
- 우수
일반적인 폐수 수집 시스템은 폐수가 빗물과 분리되어 회수되도록 설계되어 있지만 일부 시스템은 지역에서 발생되는 폐수와 빗물을 함께 이송하게 되어 있어 많은 양의 모래, 자갈, 그릿이 포함 폐수양이 증가한다.
- 지하수침투
일부 수집 시스템들은 낡고 부적절하게 밀봉되어 있거나 일반적인 지하수 높이 보다 낮게 건설되어있어 배관의 깨짐, 연결 부위에서 지하수가 수집시스템으로 유입되어 큰 용적의 물과 그릿이 수집시스템으로 더해진다.
3. 폐수처리란.
- 자연의 자정작용에 의하여 폐수는 끊임없이 정화가 되지만 자정작용이 허용할 수 있는 용량보다 월등하게 많은 폐수가 발생된다.
- 그러므로 폐수를 땅에 버리거나 공공수역에 배출하기 전에 오염 물질들을 제거하는 단계가 필요하다.
환경보호를 위해 물속에 혼입되어 있는 오염 물질들을 제거하는 일련의 공정을 "폐수처리(wastewater
treatment)" 라 한다.
- 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 공정들이 오염 물질들을 제거하기 위해 사용된다.
폐수처리는 폐수를 정화하여 수역에 배출되거나, 땅에 재활용 또는 다른 용도로 사용할 수 있도록 전환
시킨다.
4. 폐수처리의 필요성
대중위생을 보호
- 폐수는 파상풍, 콜레라, 이질 등의 병을 일으킬 수 있는 병원성 미생물을 포함할 수 있으므로 폐수처리를 통하여 이러한 미생물을 제거하여야 한다.
공공급수를 보호
- 부적절한 처리는 공공급수로 사용되는 물을 오염시켜 정화에 필요한 비용을 상승시키고 공급할 수 있는 급수의 부족을 가져올 수 있다.
수중자원 보호
- 어류와 다른 수중 생명체들도 생육을 위해 산소가 필요하다.
- 부적절하게 처리된 폐수 속에 있는 유기물은 분해되면서 수중의 산소를 소모하여 수중 생물체의 성장에
영향을 주게 된다.
- 또한 오염된 폐수는 조개 층의 폐기를 일으켜 상업적 수확을 방해하여 경제적 손실을 가져오며 병과
질환을 일으킬 수 있다.
- 폐수 속에 있는 질소와 인 같은 영양분은 수중 잡초들의 성장을 촉진시켜 수익성 있는 수중식물의 손
실과 수질저하를 가져온다.
공공수역 보호
- 부적절하게 처리된 폐수는 공공급수에 영향을 줄 뿐만 아니라 농업용수 및 상업용과 휴양용 급수에
도 영향을 준다.
- 산소가 부족한 공공수역에서는 폐수의 부패로 나쁜 냄새를 배출하여 이용가치를 떨어뜨린다.
5. 폐수의 종류
@ 생활폐수 (Domestic wastewater)
- 주로 인간, 동물과 가정의 폐수들이며 적은 지표수량과 약간의 산업 폐수가 포함되어 있다.
@ 공중 폐수 (Sanitary wastewater)
- 생활폐수와 산업폐수로 구성되어 있다.
- 많은 경우에 산업폐수는 특별한 예방조치 없이 처리될 수 있지만 일부의 산업폐수에 전처리가 필요
하다.
@ 우수 (Storm water)
- 우수는 별도의 수집 시스템으로 분리되어 처리하여야 한다.
- 우수 처리시스템은 그릿, 길거리 부스러기와 큰 용적의 물을 포함하고 있으며 우수에 생활, 산업, 공
중폐수가 혼입되면 안된다.
@ 침투 (Infiltration)
- 지하수가 시스템의 갈라진 곳, 깨어진 곳이나 밀봉이 안된 연결부위로 유입된다.
@ 결합된 폐수 (Combined wastewater)
- 모든 종류의 폐수의 조합으로써, 한 수집 시스템으로 모아지고 이송되어 많은 양의 빗물을 포함하고
있으며 취급하기가 매우 어렵다.
6. 공공 폐수처리 시스템의 주요 구성요소
- 폐수의 집수시스템과 처리설비, 유출수와 슬러지 폐기가 공공 폐수처리 시스템의 세가지 주요한 구성요
소 이다.
- 집수 시스템은 처리 공정에 물을 모으거나 이송하기 위해 설계되며 다양한 펌프와 복잡한 배관 망으로
구성되어있다.
- 집수 시스템은 가정이나 사업장의 폐수를 제거하거나 처리공정으로 이송하는데 있어 경제적이고 안전한 방법을 제공하여야 한다.
- 집수 시스템에는 여러 종류가 있으며 공공 수집시스템은 이러한 여러 종류의 조합이다.
7. 집수시스템에서 하수관의 종류밑 인자
@ 공중 하수관 (Sanitary sewers)
- 도시 하수관은 가정, 산업, 상업용 건축물에서 나오는 폐수를 이송한다.
@ 우수 하수관 (Storm sewers)
- 흐르는 빗물을 위한 별도의 집수시스템이다.
@ 복합 하수관 (Combined sewers)
- 오랜된 지역에서는 하수관 단일 망으로 공중 폐수와 빗물을 수집한다.
@ 하수관의 유속
- 하수관에 고형물의 침전, 배관막힘, 자극적인 냄새방지를 위하여 하수관을 흐르는 폐수의 유속은 최
소한 0.6 m/sec 이상이어야 한다.
@ 맨홀 (Manholes)
- 맨홀은 하수관에 모인 덩어리나 고형물을 청소하기위한 출입구이며 일반적으로 90 ~ 150m 마다 설
치 되어있다.
- 맨홀 사이의 거리는 배관 직경과 하수관을 유지하는데 필요한 청소와 점검에 따라 달라지며 하수관
의 방향이나 경사가 달라지는 모든 지점에 위치할 수 있다.
@ 시간 (Time)
- 폐수가 처리공장에 도달할 때까지의 시간이 처리 효율성에 영향을 미칠 수 있다.
- 흐르는 시간이 너무 길고 온도가 높으면 미생물들이 활동을 시작하여 냄새를 발생시키고 콘크리이트
에 손상을 준다.
- 이때 생성되는 부유입자들은 쉽게 침전이 되지않아 폐수처리를 힘들게 만든다.
- 이러한 현상을 에이징 문제(ageing problem)라 부르며 주수집망에서 멀리 있는 지역은 에이징 문제
가 일어날 수 있다.
8. 집수 시스템에서 하수시스템의 형태
@ 중력 하수시스템 (Gravity sewer system)
- 이 시스템은 배관에 경사를 주어 폐수가 기계적 도움 없이 배관을 통해 흐르도록 한다.
- 배관의 경사는 충분한 수압차가 있어야 하며 고형물의 침전이 일어나지 않도록 폐수 속도가 충분할
만큼 높아야 한다.
- 폄프는 중력시스탬의 여러 지점에 위치하며 펌프의 기능은 폐수를 끌어올려 경사진 배관을 통하여
폐수공장으로 지속적으로 흐르게 한다.
@ 강제 수집시스템 (Force collection system)
- 이 시스템은 폐수가 펌프에 의해 강제로 모여지고 처리공정으로 이송한다.
@ 진공 수집시스템 (Vacuum collection system)
- 이 시스템은 폐수가 작은 배관들을 통해 모여지고 진공에 의해 처리공정을 보내진다.
9. 일별과 게정변화에 따른 공정의 유량
@ 공중, 산업, 상업 최대량의 일별 패턴
- 하루동안의 도시하수는 매일 같은 시간대에 최대흐름을 가지며 일정하다.
- 하루동안의 최대량은 대부분 아침과 저녁에 일어난다.
@ 예측 가능한 계절별 최대량
- 유량은 일년 동안에 변하지만 계절적으로 운영되는 별장들이나 휴양공원이 있는 휴양지에서는 여름
철과 주말에 많은 유량이 예상될 수 있다.
@ 불규칙한 배출
- 공중 폐수처리장으로 유입되는 모든 유량의 최대치가 예측 가능한 것은 아니다.
- 산업체의 배출과 강우에 의해 예측하지 못한 시간에 공장으로 다량의 폐수가 유입될 수 있다.
@ 폭우와 배수 시설
- 공장과 하수관이 폭우에 대비한 배수시설이 적절하게 설계되지 않았을 경우에 많은 유량을 발생시켜
수집시스템으로 들어간다.
@ 비일상적 배출
- 비일상적인 배출은 산업시설에서 발생할 수 있지만 겨울철에 수도꼭지의 결빙을 방지하기 위해 틀어
놓은 것처럼 다른 곳에서도 나올 수 있다.
@ 지하수 침투
- 지하수 위치보다 아래에 설치되었거나 노후된 하수관 시스템의 깨진곳이나 연결 부위의 틈을 통해
지하수가 수집시스템으로 유입되어 처리량을 증대시킬 수 있다.
@ 평균유량
- 평균적으로 건조한 기후일 때 공중 폐수처리공자의 평균 유입량은 가정, 산업체, 상업시설에서 발생
한 유량을 포함하여 0.38 ~ 0.57 ㎡/day 인 정도이다.
- 그러나 이것은 모든 사람들이 매일 이만큼씩 사용한다는 것은 아니다.
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