설계 -Grit chamber 4

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설계 -Grit chamber

부산가톨릭대학교 환경공학과 4학년 하폐수고도처리설계

4

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Grit?



침사(Grit)란 하폐수 또는 원수중의 비부패성의 입자성 물 질로 비교적 큰 침전속도를 가지는 독립입자



비중 : 2.65, 직경 0.2 mm 이상



모래와 같은 토사류가 대부분



펌프나 기타 처리시설의 막힘, 마모 등 설비손상을 유발

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Grit chamber (침사지)



펌프 등 기계류의 불필요한 마모, 파손 및 폐쇄 방지



처리시설 내 관로에서의 grit의 퇴적 방지



반응조 및 슬러지 처리 시설 내 grit의 축적 방지

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Shape & number of units



침사지 형상은 부지형태, 시설배치, 하수의 유입·출 방향, grit 제거 방식 등을 고려하여 결정

 일반적으로 직사각형 또는 정사각형



청소, 부속기계시설의 점검 및 보수에 따라 침사지를 비 울 경우가 빈번

 간이시설 외에는 2지 이상

 우천시 계획하수량에 따라 침사지 수 결정

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Equipment of grit removal



그래브식 침사제거시설

 침사지의 상부 바닥면을 주행하여, 침사지의 덮개가 곤란하고, 탈취 를 고려할 경우는 사용하기가 어려움

 기계부분이 상부에 있어서 보수점검이 용이

문형 그래프식 침사제거시설 예

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

주행버켓 컨베이어식

 주행장치, 횡행장치, 버켓 인양장치, 컨베이어로 구성

 1대로 여러 침사지를 이동하여 제거 가능

 침사에 접촉하는 부분이 많아서 부식 및 마모가 많음

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

버켓체인 컨베이어식

 침사지 바닥에 bucket 컨베이어를 설치, 운전

 침사 인양 속도는 약 0.5~3.0 m/min

 구조 간단, 자동 연속 운전 가능, 상부 커버를 통해 탈취 가능

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

스크류 컨베이어식

 침사지 바닥에 설치하여 침전된 토사를 한쪽으로 모음

 대량의 침사가 유입되어도 기능에 지장이 없음

 수중부의 체인 등의 마모부가 적고, 보수가 용이

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

포기침사식

 침사지 바닥에 산기관을 설치하여 침사지 내의 하수에 선회류를 일 으켜 원심력으로 무거운 토사를 분리

 예비포기의 효과, 소규모시설에 적합, 유기물 함유량이 많은 오수침 사지에 유리

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

선회류 및 선와류식

 유입수가 침사지 벽을 따라 유입됨과 동시에 바닥 중심을 향해 순환 되고 원심력에 의해 침사가 분리

 소요면적이 적고, 구동부가 상부에 위치하여 유지관리 용이

 구조물 형상이 복잡하여, 시공성이 다소 난이

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Design condition of grit chamber



1) 평균 유속

 느린 유속  미세한 유기물까지 침전

 빠른 유속  침전된 토사가 부상

 한계유속

 Shield 공식 + Darcy Weisbach 유속공식

8 1/ 2

[ ( 1) ]

Vc g S D

f

β

= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅

 Vc : 한계유속(m/s), f : 마찰계수(≈0.03), ß : 상수(≈0.06)

 g : 중력가속도(9.8 m/s²), S : 입자의 비중, D : 입자의 직경(m)

 일반적으로 침사지의 평균유속은 제거대상에 따라 다르지만 0.3 m/sec를 표준으로 함

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

2) 수심

 유효수심은 침전효율과는 관계가 없음

 표면부하율, 평균유속 및 체류시간에 따라 결정

L V T W Q

V T H T

ν ν

= ⋅

= ⋅ ⋅

= ⋅

 L : 침사지의 유효길이 (m), V : 평균유속 (m/sec), T : 침전시간 (sec)

 W : 침사지의 유효폭 (m), Q : 유입하수량 (m³/sec) v : 표면부하율 (m³/m²·sec), H : 침사지의 유효수심 (m)

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

3) 체류시간

 침사지의 규모 및 중요도에 따라 결정

 선행 실험, 실적 및 침전효율 등으로부터 30~60초 정도로 결정



4) 표면부하율

 침사지에서 제거되는 토사의 침전속도는 수심과는 무관하며 침사지의 표면적과 관계가 있음

Q

ν = L W

⋅ _유

입 부

유 출 부 Grit 제거부(L)

Q V

v H

 일반적으로, 오수침사지의 경우, 약 1,800 m3/m2·day

 우수침사지의 경우, 약 3,600 m3/m2·day

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

5) 침사지의 길이

 평균유속을 0.3 m/sec라 하고, 체류시간을 30~60 sec로 하면, 침사지의 길이 = (0.3 m3/sec) * (30~60 sec) = 9~18 m



침사지 설치

 처리방식, 주펌프 형식, 합류오수의 포함 여부 등을 고려

 운전조건에 따라 펌프장 전단 또는 후단에 설치

 일반적으로 스크린 뒤, 일차침전지 앞에 설치

 펌프장 후단에 설치 : 스크류펌프 도입 및 특수펌프 사용시 설치 가능하며, 지상에 침사지 설치로 운전 및 관리의 용이성 확보

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Homework



폭기식 침사지 설계

 폭기식 침사지의 일반적 설계범위

Item range assumption SI units

최대유량시 체류시간, min 2~5

유효깊이, ft 7~16

유효길이, ft 25~65

유효폭, ft 8~23

폭-깊이 비 1:1~5:1

길이-폭 비 3:1~5:1

공기공급량 ft³/min.ft of length 2.0~5.0 Grit 량, ft³/Mgal 0.5~27

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Homework



설계순서

 1) 체류시간 및 유량으로부터 부피 계산

 유량은 가정하여 적용

 2) 산소 요구량 계산

 3) 토사 발생량 계산



채점항목

 Number of units

 Unit size (L x W x D)

 Detention time

 Air requirement

 Amount of removed grit

 설계 도면

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자료 및 이미지 출처



용폐수처리와 설계·관리 I 서론 및 기초사항

 양상현·이정수 공저, 동화기술



하수처리설계 공정·운전관리

 박철휘·서정원·박종운·박종환 공저, 동화기술



KONETIC 사이버환경실무교육 하수처리시설운영실무 과정(http://edu.konetic.or.kr)

 http://www.google.co.kr/