설계-Grit chamber

부산가톨릭대학교 환경공학과 4학년 하폐수고도처리설계

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Grit? 침사(Grit)란 하폐수 또는 원수중의 비부패성의 입자성 물질로 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

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

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 비울 경우가 빈번 간이시설 외에는 2지 이상

우천시 계획하수량에 따라 침사지 수 결정

Equipment of grit removal 그래브식 침사제거시설 침사지의 상부 바닥면을 주행하여, 침사지의 덮개가 곤란하고, 탈취를 고려할 경우는 사용하기가 어려움

기계부분이 상부에 있어서 보수점검이 용이

문형 그래프식 침사제거시설 예

Equipment of grit removal 주행버켓 컨베이어식 주행장치, 횡행장치, 버켓 인양장치, 컨베이어로 구성 1대로 여러 침사지를 이동하여 제거 가능 침사에 접촉하는 부분이 많아서 부식 및 마모가 많음

Equipment of grit removal 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

Equipment of grit removal 스크류 컨베이어식 침사지 바닥에 설치하여 침전된 토사를 한쪽으로 모음 대량의 침사가 유입되어도 기능에 지장이 없음 수중부의 체인 등의 마모부가 적고, 보수가 용이

Equipment of grit removal 포기침사식 침사지 바닥에 산기관을 설치하여 침사지 내의 하수에 선회류를 일으켜 원심력으로 무거운 토사를 분리

예비포기의 효과, 소규모시설에 적합, 유기물 함유량이 많은 오수침사지에 유리

Equipment of grit removal 선회류 및 선와류식 유입수가 침사지 벽을 따라 유입됨과 동시에 바닥 중심을 향해 순환되고 원심력에 의해 침사가 분리

소요면적이 적고, 구동부가 상부에 위치하여 유지관리 용이 구조물 형상이 복잡하여, 시공성이 다소 난이

Design condition of grit chamber 1) 평균 유속 느린 유속 미세한 유기물까지 침전 빠른 유속 침전된 토사가 부상 한계유속

Shield 공식 + Darcy Weisbach 유속공식

1/ 28[ ( 1) ]Vc g S Dfβ⋅

= ⋅ ⋅ − ⋅

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

Design condition of grit chamber 2) 수심 유효수심은 침전효율과는 관계가 없음 표면부하율, 평균유속 및 체류시간에 따라 결정

L V TQW

V TH T

νν

= ⋅

=⋅ ⋅

= ⋅

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)

Design condition of grit chamber 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

QL W

ν =⋅

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

Design condition of grit chamber 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

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

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

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 하수처리시설운영실무과정(http://edu.konetic.or.kr)

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