정수장 중력식 농축조의 최적 설계와 운전

Optimum Design and Operation of Gravitational Sludge Thickeners for Water Treatment Facilities

본 연구에서는 정수장에서 슬러지 처리용으로 사용되고 있는 중력식 농축조의 최적 설계와 운전을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 8개 모델정수장 원수의 탁도 데이터를 분석한 결과, 원수의 종류에 따라 탁도와 고탁도 지속기간에 큰 차이가 있음을 확인하였다. 또한, 원수의 종류와 계절에 따라 한계 고형물 플럭스 (limiting solid flux, SFL)가 크게 변함을 확인하였다. 현행 설계기준에 의해 농축조를 설계할 경우, 다음과 같은 이유로 인해 농축조를 과소하게 설계가 우려 가 있다. 첫째, 설계탁도를 초과하는 고탁도가 일주일 이상 지속되기 때문에 장마철에 발생하는 슬러지 발생량에 충분히 대응하기 어려울 가능성이 있다. 둘째, 처리대상 슬러지의 한계 고형물 플럭스 자체가 현행 설계기준 (10 to 20 kg TS/m²/day)보다 작기 때문에 현재와 같은 방법으로 설계되는 농축조의 면적은 발생하는 슬러지를 처리하는데 요구되는 면적보다 크게 작을 우려가 있다. 이상과 같은 결과에 근거하여, 설계탁도를 95 % 확률탁도에서 80 % 확률탁도로 낮추고, 고탁도 기간에는 폴리머를 농축보조제로 사용하며, 그리고 보다 유연한 한계 고형물 플럭스를 설계에 적용하는 방안을 새로운 설계기준으로 제시하였다.

A new procedure for the optimum design and operation of gravitational sludge thickeners in drinking water treatment plants (WTPs) has been proposed. Data analysis on raw water turbidity at eight model WTPs showed large differences in both turbidity and period of sustained high turbidity, depending on the type of water supply. The limiting solid flux (SFL) also varied remarkably according to water supply and season. Current design standards are likely to under-estimate the needed capacity of thickeners at WTPs taking water from reservoirs due to the following reasons. First, since the period of sustained high turbidity exceeding design turbidity lasts more than one week, designs to current standards may be inadequate to cope with the peak sludge production during the rainy season. Second, since the SFL of the sludge itself is usually lower than the design standard (10 to 20 kg TS/m²/day), the area of the thickener may be much less than that required for treating the sludge produced. Based on these findings, the new design guideline focuses on the adjustment of design turbidity from 95 % down to 80 % probability turbidity, intermittent use of polymer as a thickening aid during higher-than-design sludge production, and application of a more flexible range of solid loading rates.