약품주입장치 액상주입방식 : 저장 탱크에 일정농도 약품준비 → 정량 펌프로 용액 계측 ex) FeCl 3 ( 염화 제 2 철 ) 2) 건조 약품 주입 방식 : 많이 사용 ex) 생석회 생석회를 투입 → 생석회와 물이 교반 → 수산화칼슘 슬러리 형성 → 약 10% 로 희석하여 혼합조에 투입 2 개의 저장탱크 →1 개 사용 중에 1 개는 약품준비 저장 탱크에서 용해 탱크로 이송하는 건조 약품량 측정 소량의 물에 용해 → 혼합조에 용액으로써 주입

급속혼합과 응결 급속 혼합조 : 약품을 균일하게, 응집제와 SS 가 접촉하게 → 격렬한 혼합과 교반이 필요 → 미세 floc 형성 응결조 : 미세 floc → 더 큰 floc 형성 ( 완속 교반 ) 교반 장치 ① 기계식 교반 장치 : 일반적 ② 압축 공기에 의한 교반 장치 ③ 방해판에 의한 우회식 교반 장치 혼합 정도 : 물에 가해지는 동력에 기초, 속도 경사로 측정 ex) 0.05m 떨어져 있고 상대 속도가 2m/sec → 2/0.05 = 40m/m∙sec

급속혼합과 응결 ※ 속도경사 식 ( 기계식 혹은 공기식 교반 ) G : 속도경사 W : 반응조 단위체적 당 물에 가해지는 동력 μ : 물의 점도 P : 물에 가해지는 동력 V : 반응조 체적 ※ 속도경사식 ( 방해판에 의한 우회식 교반 장치 ) γ : 물의 비중량 h L : 수두손실 T : 체류시간 입자의 충돌율 : G 에 비례 총입자 충돌수 : G 와 T 의 곱에 비례 (GT : 설계시 중요인자 )

급속 혼합과 응결 급속 혼합 a) 관내 혼합장치 : 가장 간단한 방법 b) 기계식 교반 : 가장 일반적 - 조작 확실, 매우 효과적 - 유량 변화에 영향이 적음 - 수두손실이 낮음 종류 : Turbine impeller, Paddle impeller, Propeller impeller 혼합조의 형상 : 원형, 정방형 → 깊이는 직경 혹은 너비의 1~1.25 배

급속혼합과 응결

※ 터빈 임펠러 (Turbine impeller) Impeller 의 날개 : 경사진 것, 수직으로 똑바로 선 것 Impeller 의 직경 : 탱크 직경 또는 너비의 30~50% 탱크바닥에서 위로 임펠러 직경만큼 떨어진 곳에 설치 Impeller 속력 : 10~150rpm 방해판 : 탱크 너비 또는 지름의 0.1 배 일반적 와류, 순환유 최소화

급속혼합과 응결 ※ Paddle impeller : 2 개 혹은 4 개의 날개 Paddle impeller 직경 : 탱크 직경 혹은 너비의 50~80% Paddle 의 너비 : Paddle 직경의 1/6~1/10 설치위치 : Paddle 직경의 1/2 정도 높이 Paddle 의 속력 : 20~150rpm ※ Propeller impeller : 2~3 개의 날개 Propeller 의 최대 직경 : 45cm Propeller 의 속력 : 400~1,750rpm 작은 탱크에서는 순환류를 피하기 위해 impeller 를 중심부에서 벗어나도록 설치 속력이 크므로 큰 탱크에 효과적

급속혼합과 응결

-Impeller 가 유체에 가하는 동력 ( 난류, N Re > 10,000, 방해판 부착 ) P : 동력 K T : 난류에서의 impeller 상수 n : 회전 속도 D i : Impeller 직경 γ : 액체의 비중량 g c : 중력가속도 -Impeller 가 유체에 가하는 동력 ( 층류, N Re > 10~20, 방해판 유무에 관계 없음 ) K L : 층류에서의 imperller 상수 μ : 액체의 절대 점도

급속혼합과 응결 Impeller 에서의 - 난류에서 방해판이 없는 정방형 탱크에 가해지는 동력은 방해판이 있는 탱크에 가해지는 동력의 75% 정도

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c) 공기식 혼합조 : 공기 유량 변화 → G 값 변화 - 유입 유량 변화의 영향을 받지 않으며, 수두손실이 적음 - 공기유량과 동력과의 관계식 P : 동력 (1b f -ft/sec) Ga : 공기유량 (cfm) h : 산기관의 깊이 (ft) d) 우회식 혼합조 : 속도경사는 수리학적 난류에 좌우 - 수두손실 : 0.3~1m - 유량변화가 클 경우에 부적당 - 속도경사 변화 불가능

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2) 응결 (flocculation) 응결 ( 저속 교반 ) → 기계식 교반 : Paddle 이 주종 응결과정의 완결 정도 : floc 특성, G, GT 값에 좌우 점감식 응결조 : 유량이 응결조를 통과함에 따라 G 값이 감 소 3 개의 연속적인 칸막이 → 단회로 최소화 기계식 응결 장치 : 1:4 정도의 가변 속도 장치 → 수질 변화에 대응 총충돌수와 관계 if, G 값이 ↑ → 전단력에 의해 큰 floc 형성 방해 G 값이 ↓ → 충돌이 안 일어나 floc 형성 안됨 최적응결을 위함

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※ Paddle 바퀴에 의해 물에 가해지는 동력 마찰항력, (Newton 의 법칙 ) F D : Paddle 의 마찰항력 C D : 항력계수 A : 운동방향에 직각인 paddle 날개 면적 ρ : 물의 밀도 (=γ/g c ) v : 물에 대한 peddle 날개의 상대속도

급속혼합과 응결 동력 = 힘 × 속도 Paddle 날개의 원주속도 : 0.3~3fps 수평축 paddle 날개의 총면적은 총반응조 면적의 15~20% G 값, GT 값 중요 그 이상이면 회전류 발생

급속혼합과 응결 3) 고형물 접촉조 : 상향류식 정화조 (1) 슬러지 재순환형 (2) sludge-blanket 여과형 장점 : 크기를 줄일 수 있음 단점 : 수질변동이 심한 유입수 처리가 어려움 ( 체류시간 짧음 ) 한 구조물내에서 혼합, 응결, 침전이 동시에 일어남

급속혼합과 응결

5-2-7, Lime-soda softening 경도 : Ca 과 Mg 존재에 기인 - FeSO 4 를 생석회와 소다회에 같이 가해 응집, 응결촉진 - 총경도 : Ca 과 Mg 이온 농도의 합 - 알칼리도 : 중탄산이온, 탄산이온, 수산이온 농도에 기인 Ca(OH) 2 와 Na 2 CO 3 를 가해 침전 → 연수화 if, 총경도 > 알칼리도 탄산경도 (CH) = 알칼리도 (Alk) 비탄산경도 (NCH) = 총경도 (TH) - 탄산경도 (CH) if, 총경도 < 알칼리도 탄산경도 (CH) = 총경도 (TH) 비탄산경도 (NCH) = 0

5-2-7, lime-soda softening 생석회에 물을 가하면 CO 2 와 반응 Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓+ H 2 O 석회는 탄산경도와 반응 Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 → 2CaCO 3 ↓+ 2H 2 O Ca(OH) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 → CaCO 3 ↓+ MgCO 3 + 2H 2 O 석회를 더 가하면 탄산마그네슘 제거 Ca(OH) 2 + MgCO 3 → CaCO 3 ↓+ Mg(OH) 2 ↓ MgSO 4 형태의 비탄산경도 : 석회로 제거 Ca(OH) 2 + MgSO 4 → CaSO 4 + Mg(OH) 2 ↓

5-2-7, lime-soda softening 앞의 Ca 를 제거하기 위해 Na 2 CO 3 필요 Na 2 CO 3 + CaSO 4 → Na 2 SO 4 + CaCO 3 ↓ CaCO 3 침전 : pH 9.5 Mg(OH) 2 침전 : pH 10.8 ∴ 필요한 석회량 : CO 2 (meq/L) + 탄산경도 + Mg (meq/L) 필요한 소오다회량 : 비탄산경도 (meq/L) 잉여석회와 수산화 마그네슘을 CO 2 로 안정화 → pH 9.5 로 떨어짐 CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓+ H 2 O CO 2 + Mg(OH) 2 → MgCO 3 + H 2 O 더욱 안정화, CO 2 + CaCO 3 + H 2 O → Ca(HCO 3 ) 2 pH 를 높이기 위해 1.25meq/L 의 석회 추가 pH 상승

용수처리에서의 응집과 응결 응집제 : 황산알루미늄, 황산제 1 철, 석회 응집보조제 : 활성실리카, 점토, 고분자응집보조제 Lime-soda softenning → CaCO 3, Mg(OH) 2 침전물 형성 고형물 접촉조 - 원수 수질이 일정할 때 사용 - 호소수의 응집 및 연수화에 사용 - 우물물 연수화에 사용 체거름 현상에 의해 SS, 탁도도 제거

폐수처리에 있어서의 응집과 응결 도시하수는 탁도와 SS 농도가 높음 → 약품투여 많이 Al 2 (SO 4 ) 3 는 인 제거 Al 2 (SO 4 ) 3 + 2PO 4 3- → 2AlPO 4 ↓+ 3SO 4 3- pH 5.5~6.5 정도 최적 철염도 인 제거 : pH 의존성 ( pH 4.5~8 이 최적 ) 300mg/L 이상

폐수처리에 있어서의 응집과 응결 석회의 인 제거효율 우수 석회에 의한 인의 침전 반응 5Ca OH - + 3HPO 4 2- → Ca 5 (OH)(PO 4 ) 3 ↓+3H 2 O 응집보조제 : 고분자 응집제, 탁도부가법, 석회첨가법 명반, 철염에 의한 응집에 있어서 급속 혼합조의 체류시간 : 1~2 min Calcium hydroxyapatite pH↑→ 용해도 ↓ air stripping 에 의한 NH 3 제거 pH 10.8 이상