하·폐수처리의 급속여과

(1) 원리 및 기능
 
 ① 원리: 활성슬러지법 등에 의한 하수의 2차 처리수에는 통상 5~20mg/L 정도의 미생물 플록을 주체로 한 DD가
             포함되어 있다. 따라서 급속여과법은 모래, 안트라사이트 등의 입상여재로 이루어진 여층에 비교적 높은
             속도로 유입수를 통과시켜 여재에 의한 부착 또는 여층내의 여과작용 등의 처리기구에 의해 이러한 부유물
             및 잔류유기물을 제거하는 방법이다.

 ② 기능
  ㉠ 고도처리의 기본공정으로 활용된다.
  ㉡ 원폐수의 여과기능, 안정된 처리성능을 얻을 수 있고 운전이 용이하다.
  ㉢ 화학적· 생물학적으로 처리된 폐수의 고도처리
  ㉣ N, P 제거공정에서 보다 안정된 질소 및 인 제거기능을 확보하게 한다.
  ㉤ 처리수의 재이용에 있어서 SS를 제거함으로서 탁도를 저감시킨다.
  ㉥ 소독 전에 부유물을 제거함으로써 소독의 효과를 증대시킨다.
  ㉦ 슬러지의 탈수목적을 위해 사용되기도 한다.

(2) 분류
 ① 여과압력에 따라: 중력식 및 압력식
 ② 여과방향에 따라: 하향류, 상향류, 수평류 및 상하향류
 ③ 여층의 형태에 따라: 고정상형 및 이동상형

(3) 설계 및 유지관리상 유의점

 ① 계획 유입수질: 계획 유입수질은 미리 충분히 조사하여 결정한다. 여과지 유입수의 시료를 얻기 어려운
     경우에는 SS농도를 20mg/L로 한다.

 ② 여과방법: 중력식과 압력식이 사용된다.
  ㉠ 중력식: 여과지내에 자유수면을 가지며, 지내의 수위와 유출수 수위의 수두차를 이용해서 여과가 이루어지고,
      강재 또는 철근콘트리트재로 제작된다. 일반적으로 대규모 수처리시설에 이용된다.
  ㉡ 압력식: 밀폐구조로 되어 있는 여층의 위쪽면에 펌프에 의해 압력이 걸리게 되어 있다.
      압력식에서는 유입압력을 높이는 것만으로도 여과조적과 이송기능이 부여된다. 그러나 압력식에서는
      내압이 걸리므로 재질은 강판이어야 하고, 형상도 원통형으로 하는 것이 일반적이다.
      또, 압력식(가압식)은 소규모 수처리시설에 사용된다.

 ③ 여층의 구성
  ㉠ 하향류식: 안트라사이트(Anthracite)와 모래로 구성된 2층구조로 사용한다.
  ㉡ 상향류식: 모래로만 된 단층으로 사용한다.

 ④ 여과속도: 여과속도는 계획 1일 최대여과수량에 대하여 300m/day를 상한으로 하고, 계획시간 최대오수량에 
     대하여 450m/day를 상한으로 한다.

 ⑤ SS포착량: 여과를 개시한 후 세정을 하기 전까지 여층에 포착된 SS량을 SS포착량이라 한다.
     SS포착량은 하향류에서는 2~5kg/㎡(여상면적)정도, 상향류에서는 사용여재가 크고, 여층이 깊기 때문에
     그 값이 보다 커진다.

 ⑥ 여과지 세정: 역세척은 여층의 하부에서 역세척수를 주입하여 여층의 상부에서 배수하는 방법이 일반적이다.
  ㉠ 하향류식
   ⓐ 여과수를 세정수로 사용한다.
   ⓑ 표면세척과 공기세척을 함께 한다.
  ㉡ 상향류식
   ⓐ 2차 처리수를 세정수로 사용한다.
   ⓑ 여층의 하부에서 역세척수와 공기를 동시에 주입하여 세적한다.
   ⓒ 격자에 의해 여층의 팽창이 억제되어 하향류보다 세정이 어렵다. 
   ⓓ 하향류에 비하여 세정이 복잡하고 소요시간이 길다. 통상 상기의 조합을 2회정도 반복하여 수행한다.

여층의 형태	여층의 구성
상향류 이동상형	ⓐ 모래를 사용할 경우 → 유효경은 1.0mm 정도가 표준   ⓑ 단층여과장치를 표준으로 하고, 여사두께 1m를 표준 ⓒ 모래의 균등계수는 1.4 이하로 한다.
상향류 고정상형	ⓐ 모래를 사용할 경우 → 유효경은 1~2mm 표준   ⓑ 단층여과장치를 표준으로 하고,     여사두께 1.0~8.0m를 표준으로 한다. ⓒ 모래의 균등계수는 1.4 이하로 한다.  ⓓ 여층표면하 10cm에 grit를 설치한다.
하향류 고정상형	ⓐ 안트라사이트와 모래로 된 2층 여과지를 표준으로     하고 모래층의 두께는 안트라사이트층의 60% 이하     로 한다. ⓑ 안트라사이트의 유효경은 1.5~2.0mm를 표준으로함 ⓒ 안트라사이트의 유효경은 모래 유효경의 2.7배 이하 ⓓ 안트라사이트의 모래의 균등계수는 1.4 이하로 한다.  ⓔ 안트라사이트와 모래로 된 여층의 두께 60~100cm

① 유효경 (effective size): 유효경이라 함은 체분별(size analysis)을 통한 입도누가곡선에서
    총중량 10%(Wt)의 통과율에 상당하는 체하입경을 말한다.
② 균등계수 (unifotmity coefficient): 체하입경 60%와 체하입경 10%의 입경비를 말한다.
   
                           균등계수(U) = P(60)/P(10)