단락류(Short-circuiting)

단락류의 정의

단락류는 침전지 안에서 물 일부가 설계 체류시간보다 짧게 빠져나가는 현상이다.

입자가 가라앉을 시간이 부족해 유효 체류시간이 설계값보다 작아진다.

그래서 표면부하율이 같아도 실제 제거율은 낮아진다.

침전지의 구성과 단락 경로

침전지는 유입부, 침강부, 슬러지부, 유출부로 구성된다.

정상 흐름은 유입부에서 침강부를 거쳐 유출부로 넘어간다.

단락류는 유입부에서 유출부로 곧장 가는 지름길 경로가 생긴 것이다.

배플과 수평 위어로 이 경로를 막아야 한다.

체류시간 계산 예

이론 체류시간은 유효 용적을 유량으로 나눈 값이다.

용량 600㎥를 유량 0.05㎥/s로 나누면 약 3.33시간이 된다.

추적자 최대 농도 도달시간 2.0시간을 이론값과 비교한다.

λ가 0.60이면 단락류가 상당히 있다는 뜻이다. 1에 가까울수록 피스톤 흐름에 가깝다.

원인과 영향

단락류의 원인은 설계, 운전, 수리 요인으로 나눠 답한다.

설계 요인은 형상과 유입·유출 구조, 짧고 넓은 지 형상이다.

운전과 수리 요인에는 유량 편중, 위어 불균형, 수온 성층이 있다.

결과적으로 침강 면적이 줄어 제거율이 떨어지고 탁도가 높아진다.

단락류 대책

대책의 첫째는 유입부 배플로 흐름을 넓게 분산하는 것이다.

둘째는 위어를 수평으로 설치하고 노치 막힘을 점검하는 것이다.

셋째는 장방형 지의 길이 대 폭 비를 크게 하는 것이다.

정리와 정답

앞 문제의 정답은 길이 대 폭 비 감소다. 길이를 줄이면 단락에 더 취약해진다.

단락류는 체류시간을 설계값보다 짧게 만들어 침전 효율을 떨어뜨린다.

원인은 세 요인으로 나누고, 영향과 대책을 함께 답하면 된다.