[완속여과, 급속여과]

완속여과 급속여과

 

기출 유형

1) 표면여과, 내부여과 2) 완속,급속 설계인자 3) 유효경, 균등계수, 최소경, 최대경 기준 및 규제 이유 4) 여과속도 향상 방안 5) 여과장애 현상 원인,대책 6) 탁도 재유출(Turbidity spike)

○ 여과방식의 구분

 

1.일반여과

1)급속여과 : 탁질이 여층 내부까지 침입 → 억류 및 포획되어 제거

(혼화지 > 응집 > 침전 > 급속여과)

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2)완속여과 : 여층 표면에 부유물 퇴적 → cake층에서 여과 작용

(혼화지 > 침전 > 완속여과)

 

응집제 주입

↓

2.직접여과 (혼화지 > 응집 > 여과지)

방식 : 혼화지에 응집제 주입 후 응집 이후 침전 생략 후 여과 (원수 탁도 10NTU 이하 적용)

적용 : (원수의 수질이 좋아 floc형성 적을 경우 적용)

 

응집제 주입

↓

3.내부여과 (혼화지 → (응집) → (침전) → 여과지)

↓→→→→→By pass →→→→↑

방식 : 응집제를 여과지에 유입되는 관로에 주입하여 응,침공정 생략 후 여과지로 유입

적용 : 수질변화가 크거나 응집제 주입량 많은 원수에는 사용 불가

 

○ 분류

1) 여과압에 따른 분류 : 중력식, 압력식

2) 여과방향에 따른 분류 : 하향류, 상향류, 수평류, 상하향류

3) 여층의 운동방식에 따른 분류 : 고정상형 , 이동상형

급속여과지	중력식	하향류	고정상형, 이동상형
		상향류	고정상형, 이동상형
		수평류	이동상형
	압력식	하향류, 상향류, 상하향류	고정상형

 

표면여과

- 여층 표면에 퇴적하는 부유물에 의해 cake가 두꺼워지고, 동시에 여재 역할을 하는 여과방식

-원수중의탁질이여층표면에서집중적으로억류됨

- 여재의 유효경(D10)이 작고, 균등계수가 클 경우

-여과지속시간이짧고,처리수수질은양호

-여과지의통수저항증가,역세척빈도증가

- 역세척이 완전하지 못할 때 Mud Ball이 발생하기 쉬움

→공기세척+표면세척에의해MudBall제거하거나,사면상의모래를삭취하여제거

→역세척:공기세척→공기+물세척→물세척

-실제예

·완속여과에서여과막구성후여과

·슬러지탈수시여과

·급속여과에서어느정도여과가진행된후이조건에부합될때

·원수탁도가높거나응집이양호해대형floc형성시

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내부여과

-부유물이여층내부까지침입하여억류,포착되는여과방식

-부유물이여과층전체에광범위하게분산되므로여과지속시간길어짐

- 여층 내 부수두 발생으로 Air Binding 현상이 발생하기 쉬움

-균등계수작고유효경큼

-여과되기어려운부유물을포함한원수를대상으로할때

- 여층내부의 탁질이 누출되어(Break-through) 수질악화 우려

-실제예

·급속여과의초기형태

·저수온시응집불량시의여과

·여과속도가고속인경우

·여재가조립자인경우

·다층여과인경우

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○완속여과, 급속여과 비교표

 

구분	급속여과	완속여과
제거원리	물리화학적 작용 (체거름, 차단, 침전, 응집, 흡착) 생물학적 작용 없음	물리화학적 작용 (체거름, 차단, 침전, 응집, 흡착) 생물학적 작용 (Cake층 및 모래층의 조류와 미생물에 의한 유기물 제거)
적용 원수	SS포함된 하수의 2차처리수	소량의 현탁물질과 유기물질을 포함한 원수
제거물질	SS, 질소, 인	암모니아성질소, 망간, 세균, 냄새물질 등의 미량물질
장점	대량의 부유물질 제거가능	안정된 처리 운영 관리 용이
단점	용해성 물질 제거 불가	여과속도가 느림 소요면적 부지 넓음 오사삭취 필요
손실수두	3~5.5	1~2m
여과 속도	120~150m/day	4~5m/day
여과지 깊이	60~120cm	2.5~3.5m
여유고	30cm	2.5~3.5m / 30cm
수심	1~1.5m	0.9~1.2m
모래층 두께	60~70cm	70~90cm
여재 유효경	0.45~0.7mm	0.3~0.45mm
균등계수	1.7이하	2.0이하
최대경	2.0mm	2.0mm
최소경	0.3m	0.18mm
여과방식	내부여과	표면여과
약품처리	있음	없음
손실수두	큼	작음
여과 면적	1지당 150m2 이하	대형 : 4,000~5,000m2 소형 : 50~100m2
자갈층 두께	60~120cm	40~60cm

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○급속여과 손실수두 영향인자

1) 여액의 점도가 클수록 손실수두 값이 커진다.

2) 입자 직경이 작을수록 손실수두 값이 커진다.

3) 여과속도가 빠를수록 손실수두 값이 커진다.

4) 수심이 깊을수록 손실수두 값이 커진다.

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○​ 고려사항

1) 여과방법은 중력식과 압력식이 있으며 설치조건, 계획수량등에 따라 정한다.

2) 여재 및 여층의 구성은 SS제거율, 유지관리의 편의성 및 경제성을 고려하여 정한다.

3) 여과속도는 유입수와 여과수의 수질 SS의 포획능력 및 여과지속시간을 고려하여 정한다.

4) 여층의 역세척은 역세척수를 이용하는방법과 공기와 역세척수를 병용하는 방법이 있다.

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역세척 시작 : 여과지 가동시간, 유출수 탁도, 손실수두 등과 같은 여러 가지 요인들을 결합해서 역세

척 시기를 결정하고, 정속으로 운전되는 여과지는 손실수두 때문에 유속이 제한될 때 역세척이 필요하

며 감쇄여과에서는 유속이 느리거나 여과지내의 수위가 높을 때 세척이 개시된다.

역세척이 적정치 않아 장기적으로 과도한 오염물 부착이 발생할 경우에는 여과지속시간에 근거해서 여과지를 세척하는 것이 유리한데 이 경우 손실수두에 의한 세척빈도 보다 여과지를 더 자주 세척함으로써 여재 청정도를 개선시킬 수 있다. 여과지를 휴지한 후에 역세척을 실시했더라도 재시동하기 전에 중지된 여과지 내에서 박테리아가 생장할 수 있으므로 반드시 역세척을 다시 해야 한다. 역세척 시점은 아래와 같다.

① 여과지 지별 탁도나 입자계수가 허용 목표값을 초과하거나 누출될 경우

② 손실수두가 최대 허용값에 도달했을 때

③ 여과지속 시간이 최대 허용값에 도달했을 때

④ 장시간 여과지 운전정지 후 운전재개 시 및 정수처리시설 운영에 필요시 등

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역세척 방법 : 여과를 계속하게 되면 사층에 mudball-泥狀物質의 퇴적량이 증가하게 되어 사층의

마찰저항(여과저항)이 증대하게 되므로 여과 조절정의 수위가 여과지 수위보다도 손실수두만큼 내려가

는데 이를 검토하여 역세척(Back washing)시기를 결정하여야 한다.

물만을 사용하는 세척방법은 가장 효과가 낮았으며 공기세척과 병용한 비유동화 물세척이 가장 효과가 높았다. 역세척 중 중요한 세척 메카니즘은 여재간 충돌로 부착물을 제거하는 것이다.(유동화, 여상 팽창율, 수리학적인 전단력, 여과 속도 등)

① 완전 유동화를 이용해서 위로 세척하는 방법

② 표면 세척으로 보완 및 공기 세척에 의해 역세척 보조

③ (공기세척) + (공기세척과 물세척 동시) + (물 세척)

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설계 및 여과기 운전상의 유의사항

1)설계수량

-급속여과기의 설계수량은 계획 일 최대 여과 수량으로,배관 설비는계획 시간 최대 여과수량,

여과지수는 계획 시간 최소 여과 수량으로함

2)유입 수질성상

-일반적으로 여과기 유입수는 생물학적 또는 화학적으로 제거된 이차 처리수 등임

-여층에 유입되는 부유물질,이미 생물 응결물 같은 유기성인경우,점착성이 강하여 유출 수질 및

여과성능에 영향을 주므로 최적 효율을 갖는 여과기를 설계하기 위한 Pilot Test 실시 바람직

3)여재선정

-여재선정시 여과 목적과 방법에 따라 여재 종류,입경,형태,비중,강도등을고려

- 일반적으로 가장 많이 사용되는 여재는 모래, Anthracite, 석류석, 활성탄 등임

- 단층여과인 경우는 모래가, 다층여과인 경우는 모래와 Anthracite 조합이 일반적임

4)여과속도

-유입수와 여과수의 수질,여과지속시간,여과면적,경제성등을 고려하여 결정

-여과속도를 너무 작게하면 여과면적 커져서 비경제적이며,과대하면 여과 지속시간 짧아짐

- 하수의 이차 처리수의 경우 5 ~ 20m/hr의 여과속도가 여과기 유출수질에 영향없는 범위임

5)역세척

-급속여과기에서는 여과수질이 악화되기 시작하면 여과를 중지하고 여층을 유동시켜 역세척을

실시하여 여재를 재생시킴

-일반적으로 2차처리수의 경우 고농도,고점도 이므로 공기로 여층을 교반한 후 물로

역세척하는 방법을 가장 많이 사용

- 역세가 불충분할 경우 Mud Ball 및 부압발생으로 인해 탁질 누출현상이 일어나 처리수의

수질이 악화되고 여과지속 시간이 짧아지므로 충분한 역세척 필요

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