침전지 밀도류

밀도류란

밀도류는 물속 고형물 농도와 수온 차이로 생기는 밀도차 흐름이다.

무거운 물은 아래로, 가벼운 물은 위로 움직여 설계와 다른 흐름을 만든다.

이 흐름은 단락류와 결합해 탁질 유출로 이어지므로 중요하다.

핵심은 고형물 농도와 수온 차가 밀도차를 만든다는 점이다.

침전지 안의 흐름 세 가지

침전지 안의 흐름은 세 가지로 나뉜다.

표면류는 바람, 밀도류는 고형물 농도와 수온 차, 와류는 유입·유출 흐름이 원인이다.

이 중 밀도류는 침전지 전체의 흐름 방향을 바꿔 침전 효율에 직접 영향을 준다.

와류와 밀도류는 원인이 다르므로 답안에서 반드시 구별해야 한다.

침강 속도와 Stokes 식

입자의 침강 속도는 Stokes 식으로 나타낸다.

입자 지름 d는 제곱으로 들어가 침강 속도에 큰 영향을 준다.

수온이 낮아지면 물의 점성이 커지고 침강 속도는 줄어든다.

이때 밀도류가 생기면 이 침강 조건을 흐름으로 방해한다.

밀도류가 생기는 원인

밀도류를 만드는 원인은 크게 네 가지다.

첫째는 원수의 탁질 농도가 높은 경우, 둘째는 원수와 침전지 물의 수온 차가 큰 경우다.

셋째는 응집제 과주입으로 플록 농도가 국부적으로 높아지는 경우다.

넷째는 유입·유출부 설계가 부적절해 흐름이 한곳에 집중되는 경우다.

원인이 겹치면 단락류가 커져 탁질 유출로 이어진다.

방지 대책

밀도류를 완전히 없앨 수는 없으므로 그 영향을 설계와 운영으로 조절한다.

정류벽, 즉 배플로 유량을 단면 전체에 고르게 나눠 단락류를 막는다.

정류벽은 벽에 구멍을 뚫은 형태가 일반적이다.

운영에서는 수온과 농도에 맞춰 응집제 주입량과 응집지 유량을 조절한다.

표면부하율 계산 예

표면부하율은 처리유량을 침전지 표면적으로 나눈 값이다.

처리유량 12,000 m³/d를 표면적 600 m²로 나누면 20 m/d가 된다.

이를 초 단위로 바꾸면 약 2.3 × 10⁻⁴ m/s다.

밀도류가 생기면 유효 면적이 줄어 같은 표면부하율에서도 제거율이 낮아진다.

예로 유효 면적비가 0.6이면 실효 면적은 360 m²가 된다.

정답은 33.3 m/d다. 같은 유량에서 제거율이 떨어짐을 뜻한다.

정리와 시험 포인트

정리하면 밀도류는 고형물 농도와 수온 차에 의한 밀도차 흐름이다.

이 흐름은 단락류와 플록 불균등 분포를 일으켜 침전 효율을 떨어뜨린다.

대책은 정류벽으로 유입을 고르게 하고, 약품과 유량을 조절하는 것이다.

답안에서는 원인과 대책을 짝지어 쓰고 와류·표면류와 구별한다.