2018년 5급 공채 기술 2차 상하수도공학

문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (20점)

하수슬러지로부터 메탄가스를 생산하는 기술은 하수처리장 에너지 자립화를 위한 주요한 기술로 활용되고 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)

(1) 혐기성 소화조에서 메탄가스 생산에 영향을 미치는 운전인자를 4가지 이상 제시하고 설명하시오. (10점)
(2) 메탄가스는 소화조 슬러지의 가온, 슬러지의 건조 및 소각, 소화가스 발전으로 활용되고 있다. 생산된 메탄가스를 연료로 활용하는 경우의 유의사항을 3가지 기술하시오. (10점)

다음 각 상황에서 지정된 처리기술이 수질문제를 해결하기에 적절한지 여부를 결정하고, 그 이유를 설명하시오. (총 30점)

(1) Cryptosporidium을 처리하기 위해 60μm의 가정용 필터를 사용 (5점)
(2) 탁도 60NTU의 지표수를 처리하기 위해 완속여과를 사용 (5점)
(3) BTEX(benzene, toluene, ethylbenzene, xylene)로 오염된 지하수를 처리하기 위해 활성탄을 사용 (5점)
(4) 맛과 냄새를 제거하기 위해 급속모래여과지 사용 (5점)
(5) 경도 90mg/L as CaCO₃인 물의 경도를 제거하기 위해 석회 처리 (5점)
(6) 철 제거를 위해 석회 처리 (5점)

다음은 급속여과공정을 적용하고 있는 정수장의 소독시설에 관한 내용이다. 이 정수장은 정수처리기준에서 규정하고 있는 탁도기준을 만족하고 있다. 물음에 답하시오. (총 20점)

(1) 위 정수장은 소독제로 염소를 사용하고 있다. 여름철의 수온은 25°C, 겨울철의 수온은 5°C이며, pH는 연중 7로 일정하다. 정수지 유출부에서의 유리 잔류염소농도는 1mg/L이다. 정수지의 수리학적 체류시간은 여름철 10분, 겨울철 20분이고, β(T₁₀/T)값은 계절에 관계없이 0.8이다. Giardia에 대한 불활성화에 요구되는 CT값(CT_Tab)이 다음과 같을 때, 여름철과 겨울철에 불활성화를 만족하는지 검토하시오. (10점)
Giardia 불활성화 CT_Tab
수온 0.5log 1log 2log
5°C 25 50 99
25°C 6 12 25
(2) 일반적인 염소 소독공정에서 CT값을 증가시킬 수 있는 방법에 대하여 설명하시오. (10점)

고도하수처리 공정으로 A₂O 공정을 사용하고 있는 S시 하수처리장의 운영과 관련된 <조건>은 다음과 같다. 물음에 답하시오. (단, 소수점 둘째자리에서 반올림하시오) (총 30점)

	<조건 1>

유입하수 성상: TBOD 250mg/L, T-N 50mg/L, T-P 6mg/L, SS 200mg/L, 유입유량 10,000m³/d

	<조건 2>

①내부 반송율 200% ②외부 반송율 100% ③1차 침전지의 SS제거율 60%, BOD제거율 50% ④2차 침전지에서 처리장에 유입되는 총질소량의 4%가 내생 탈질된다. ⑤유입하수 내의 총질소와 총인은 용해성성분이 70%이고 입자성성분이 30%이다. ⑥유입 BOD는 혐기조에서 52% 소모되고 무산소조에서 48% 소모된다. ⑦생물반응조에서 유입 BOD의 100%가 제거되며, 입자성 질소는 용해성으로 100% 전환되는 것으로 가정한다. 미생물 세포합성 시 이용되는 질소량은 BOD 소비량의 5%로 가정한다. ⑧호기조의 질산화율은 100%이다. ⑨탈질에 사용되는 BOD/NO₃-N비는 3.0이다.

1차
침전지
혐기조
무산소조
호기조
2차 침전지
유입수 Q
유출수 Q
내부반송 200%
반송슬러지 100%
잉여슬러지

(1) S시 하수처리장에서 이론적 총질소 제거율을 구하고자 한다. 물질수지를 이용하여 1차 침전지의 총질소 제거율(%)과 2차 침전지의 내생탈질 질소제거량(kg/d)을 각각 구하시오. (6점)
(2) 무산소조의 TBOD가 충분하여 탈질율이 100%라고 가정할 때, 유출수의 최종 총질소 제거율을 구하시오. (14점)
(3) 무산소조의 탈질율이 <조건 2>의 ⑨에 의해 제한을 받는다고 할 때, 유출수의 최종 총질소 제거율을 구하시오. (10점)