문제" 활성슬러지 시스템의 설계에서는 생물반응조에 산소를 공급하기 위한 폭기(aeration)시설과 이를 운영하기 위한총 전력 요구량(total power requirements)의 결정이 필요하다.폭기조의 면적은 24,000 m3 이며, 폭기조의 첨두 산소요구량(OURp)은 75 mg O/l/h 이다.다음을 가정하여 기계식 폭기장치의 설치를 위한 샤프트의 동력요구량을 결정하시오.1) 표준조건에서 기계식 산기장치의 산소전달률(Rstd)은 2.45kg O/kwh 이다.2) 설치 지역의 고도는 1000m이다.3) 생물반응조 혼합액의 온도는 22도이다.4) 알파값과 베타값은 각각 0.8과 0.9로 추정된다.5) CL=2 mg/L 가정한다.만약 반응조의 수온이 10도로 떨러진다면 소요 동력은 어떻게 변화하는가?"결과반응조 수온에 따른 소요 동력 (축)T ℃"산소 전달율을 계산하는데 있어서 크게 3가지 조건을 보정해 주야한다.1) 불순물에 의한 영향2) 고도에 의한 영향3) 온도에 의한 영향각 조건에 해당하는 보정을 통하여 실제 값이 되는 산소전달율과 표준산소 전달율의 상관관계를 표현할 수 있으며. 실제 산소전달율과 최대 산소요구량을 토대로 장치가동에 필요한 소요동력을 산정할 수 있다.단 이렇게 산출된 동력은 폭기장치의 축에서만 요구되는 동력으로 실제 요구되는 동력의 경우 효율을 고려하여야 한다."2210Power(kw)=Design Oxygen Demand(kg O/h)=1655.3401221330.744641"R_actual(kg O/kwh)""문제에서 온도 변화에 따른 소요 동력 변화를 확인하였을 때10도 에서 보다 적은 동력이 요구되었다, 이는 온도에 따른 기체 용해도차이로 인한 것으로 산소의 경우 온도와 용해도가 반비례 관계를 보인다이로 인해 같은 양의 산소를 불어 넣게 되더라도 온도가 낮을때 보다 많은 양의산소가 용해됨으로써 적은 동력으로도 요구되는 산소농도를 만족시킬 수 있게된다."고찰" 폭기조는 하수처리 공정에서 많은 비용을 요구하는 공정이다.공정내에서 산소요구량은 시간적 또는 지역적으로 변화될 수 있는데, 시간적 변화는 공정으로 유입되는 부하의 순간적 변동에 따른 것으로이는 장기적인 분석결과를 바탕으로 예측평가가 가능하다.지역적 변화는 주로 미생물의 성장률, 기질의 제거율과 용존산소농도의 공간적 차이에 의해서 발생된다.다만 용존산소농도 4mg/L 이상에서는 운전상의 현저한 효율향상이 없으며 포기비용을 크게 증가시킨다. (공공처리시설 설계지침, 2017, 환경부)미생물 반응은 온도에 따라 다르게 나타나며, 이는 폭기조의 설계와 운영에 중요한 요소이며특히, 적절한 온도에서는 더 많은 유기물을 처리할 수 있어 폭기조에 필요한 산소량이 증가하게 되어이러한 온도 변화는 슬러지 양에 영향을 미치므로, 폭기조의 설계 인자 중 하나로 고려되어진다.대구의 월간 평년 기온은 여름철 35도에서 겨울철 -10도로 크게 변화하는 것으로 알려져 있으며이러한 기온 변화는 폭기조의 오염물 처리량에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서, 낮은 활성도에서 부하가 증가하면 효과적인 처리가 어려워지므로, 폭기조의 온도 제어와 미생물 관리가 이루어져야 합니다.포기조의 DO는 활성 슬러지의 처리 기능에 큰 영향을 미치지 않으며, MLDO는 0.3mg/l 이상으로 알려져 있습니다.그러나 유입 수량 및 수질은 변동성이 있으므로, 안전을 위해 유입구에서는 최소 0.5~1.0mg/l, 유출구에서는 2~3mg/l 이상을 유지하는 것이 바람직합니다.이러한 조건을 충족하기 위해 운영 시에는 방류 기준, 폐수량 및 기타 환경 조건 등을 고려하여 폭기조의 BOD 부하량과 공기량 등 조건에 맞는 폭기 방법과 기계를 선정해야하며 이를 통해 효율적인 폭기조 운영이 가능하다."문제"활성슬러지 시스템의 설계에서는 생물반응조에 산소를 공급하기 위한 폭기(aeration)시설과 이를 운영하기 위한 총 전력 요구량(total power requirements)의 결정이 필요하다.폭기조의 면적은 24,000 m3 이며, 폭기조의 첨두 산소요구량(OURp)은 75 mg O/l/h 이다. 다음을 가정하여 기계식 폭기장치의 설치를 위한 샤프트의 동력요구량을 결정하시오.1) 표준조건에서 기계식 산기장치의 산소전달률(Rstd)은 2.45kg O/kwh 이다.2) 설치 지역의 고도는 1000m이다.3) 생물반응조 혼합액의 온도는 22도이다.4) 알파값과 베타값은 각각 0.8과 0.9로 추정된다.5) CL=2 mg/L 가정한다.만약 반응조의 수온이 10도로 떨러진다면 소요 동력은 어떻게 변화하는가?"T ℃조건2210폭기조의 면적 (m^3)24000C_LDO in aeration basin (mg/L)=22폭기조의 첨두 산소 요구량 (mg O/L/h)75C_sDO sat 20 ℃ (mg/L)=9.079.07표준 기계식 폭기장치 산소전달율 (O/kwh)2.45P1000m 고도의 대기압(mmHg)=673673설치고도 (m)1000p_std20℃ 물의 포화증기압(mmHg)=17.53517.535알파값(α)0.8pT ℃ 물의 포화증기압 (mmHg)=19.8279.209베타값(β)0.9ΘΘ=1.0121.012Design Oxygen Demand(kg O/h)=폭기조의 용량 x 폭기조의 첨두 산소 요구량=1800kg O/h22℃10℃22℃10℃22℃10℃R_actual=0.443832580.552092306"R_actual(kg O/kwh)"=1.0873898221.35262615Power(kw)=Design Oxygen Demand(kg O/h)=1655.3401221330.744641R_std"R_actual(kg O/kwh)"