2011년도 설계실무자료집 - 기 타

672

9-8 휴게소 오수처리시설 설계기준 변경 시 설 처-1918

(2011. 7. 12)

I 목 적

하수도법 개정에 따라 고도처리가 요구되는 고속도로 휴게소 오수처

리시설의 설계기준을 수립함으로써 설계의 일관성과 합리적인 오수

처리시설 설치를 기하고자 함.

II 근거자료

□「휴게소 오수처리시설 설계용량 산정기준 개선 방안 연구」(한국도로공사, 2009)

□「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구」(한국도로공사, 2008)

□「오수정화시설 설계용량 및 단위공정별 설계기준에 관한 연구」(한국도로공사 도로교통기술원, 2003)

□「하수도시설기준」(환경부, 2005)

III 설계기준

1. 신설휴게소

□ 유입수 설계수질

 

T-BOD5 (㎎/ℓ)	T-SS (㎎/ℓ)	T-N (㎎/ℓ)	T-P (㎎/ℓ)
290	250	130	17

 

※ 근 거 :「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」p.240

□ 설계목표 방류수질 : 안전을 고려하여 방류수질기준(하수도법, 환경영

향평가 협의 기준 중 낮은값 적용)의 80%를 적용한다.

 

예   시	항 목	BOD(㎎/ℓ)	SS(㎎/ℓ)	T-N(㎎/ℓ)	T-P(㎎/ℓ)	총대장균(개/㎖)
	하수도법	10 이하	10 이하	20 이하	2 이하	3,000 이하
	환경영향평가	5 이하	5 이하	-	-	-
	설계목표 방류수질	4 이하	4 이하	16 이하	1.6 이하	2,400 이하

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

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□ 오수처리시설 용량 (㎥/d)

오수발생량(㎥/d) = 계획교통량(대/d) × 휴일서비스계수 × 휴게소 이용률(%)

× 차종별 평균 승차인원(인/대) × 유량 원단위(ℓ/인)

× 여유율 × 1,000-1(㎥/ℓ)

※ 근 거 :「휴게소 오수처리시설 설계용량 산정기준 개선 방안 연구(2009)」

[도로교통연구원 연구개발실-3952호(2010.11.9),「휴게소 오수처리시설 설계용량 산정기준」통보]

 

구 분	설 계 기 준	비 고
계획교통량	- 신설 10년 후 해당노선의 일평균 추정 교통량
휴일서비스 계수	- 10년 후 계획교통량의 건설교통부 계수를 적용   연평균 일일교통량 Q (대/일) 서비스 계수(K) 0 < Q ≤ 25,000 1.40 25,000 < Q ≤ 50,000 1.65 - (Q× 10-5) 50,000 < Q 1.15   Q : 일방향 교통량(단 상,하 통합 휴게소의 경우 양방향 교통량)
휴게소 이용률	- 정기적으로 시행하는 휴게시설 이용실태 조사에 따른 전체 노선의 평균 차종별 이용률을 적용 ※「이용실태분석을 통한 효율적인 휴게시설 설치 모델 연구」(2010.5)   차종구분 해 당 차 종 이용률(%) 소형차 승 용 차 16인승 이하 승합차 2.5톤 미만 화물차 14.9 버 스 17인승 이상 버스 10.1 화물차 2.5톤 이상 화물차 12.4
차종별 평균 승차인원	- 정기적으로 시행하는 휴게시설 이용실태 조사에 따른 전체 노선의 평균 탑승 인원의 1.3배를 적용 ※「이용실태분석을 통한 효율적인 휴게시설 설치 모델 연구」(2010.5)   차종구분 해 당 차 종 탑승인원(인/대) 소형차 승 용 차 16인승 이하 승합차 2.5톤 미만 화물차 1.6 → 2.08(1.3배) 버 스 17인승 이상 버스 23.6 → 30.68(1.3배) 화물차 2.5톤 이상 화물차 1.1 → 1.43(1.3배)
유량 원단위	- 주말 최대 발생량 12.5ℓ/인 적용
여 유 율	- 1.1 적용 (설계여건 검토 후 1～1.2 범위내 조정 가능)

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

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□ 적용공정 : A2O(MBR) + 질소제거 보조공정 + 인제거 보조공정

○ 질소제거 보조공정 : 잔류질소 제거장치 A,B,C중 택일

○ 인제거 보조공정 : 응집침전시설 사용

[오수처리시설 고도처리공정(A2O) 흐름도]

※ 질소와 인제거를 위한 보조공정은 상기외 새로운 기술(공정, 장치 등)이 나올 경우

효율검증과 경제성 평가를 통해 적용 가능하다.

※ 근 거 :「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」p.242～243

※ MBR공정의 설계는 설계자가「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」

[별책부록] 및 분리막별 특징을 고려하여 설계한다.

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

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□ 생물반응조 단위공정설계 대표 인자 값(A2O)

 

 

 

 

구 분	설계값	해당 단위 공정
U (비기질 소비율) (kg Removed TBOD5 / kg MLVSS∙day )	0.205	포기조 설계 시
SNR ( kg Removed TKN / kg MLVSS∙day )	0.04	포기조 설계 시
SDNR ( kg Removed NO3--N / kg MLVSS∙day )	0.122	무산소조 설계 시
qp relese ( kg T-P / kg MLVSS∙day )	0.06	혐기조 설계 시

※ 근 거 :「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」p.240

□ 단위공정별 설계기준

1. 침 사 조

○ 기 능

․유입 하수 중에 함유되어 있는 비부패성 무기물을 침전 분리하여, 각종

장비 및 배관류의 마모 및 장애를 방지한다.

○ 설계기준

․침사조 유효용량(㎥) =  × 

유입오수량 × 

이상

○ 선정근거

․침사조 설계용량 산정방법은 [오수정화시설 설계용량 및 단위공정별 설

계기준에 관한 연구(2003) p.85]에 시간 최대오수량의 3/60을 적용하는

것이 적합하다고 되어 있으나 오수처리시설 전단에 정화조가 설치되어

대부분의 토사류가 제거되며, 휴게소 오수 발생량이 시간대별로 변동이

심하기 때문에 시간 최대오수량을 예측하기 곤란하므로 시간 평균오수량

의 3/60을 적용한다.

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

[계 산 예]

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

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․침사조 유효용량(㎥)

 

․침사조 유효용량은 0.625㎥ 이상으로 설계한다.

2. 유량조정조

○ 기 능

․유입 하수의 유량과 수질의 변동을 흡수하여 균등화함으로써 유량변동에

따른 운전상의 문제점을 해결하고 처리시설의 처리효율 및 처리수질을

향상시키며, 후속처리시설의 크기와 비용을 줄여준다.

○ 설계기준

․유량조정조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) × 1.0d 이상

○ 선정근거

․유량조정조 설계용량 산정방법은 [오수정화시설 설계용량 및 단위공정별

설계기준에 관한 연구(2003) p.91]에 유입 오수량(㎥/d)의 0.7배를 적용하

는 것으로 되어 있으나 [휴게소 오수처리시설 설계용량 산정기준(2010)]

에 휴게소 오수 특성 조사결과, 일간 및 주간 유량 변동 폭이 매우 큰

것으로 나타남에 따라 처리시설의 안정적 운전 및 유지관리를 위하여 유

량조정조의 용량을 좀 더 크게 할 필요가 있는 것으로 나타나 유입 오수

량(㎥/d)의 1.0배를 적용한다.

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

[계 산 예]

․유량조정조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) × 1.0d 이상

= 300㎥/d × 1.0d 이상

= 300㎥ 이상

․유량조정조 유효용량은 300㎥ 이상으로 설계한다.

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

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3. 고도처리 공정

○ 다음은「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」결과에 따라

고도처리 공정 설계를 위한 산출방법 및 계수값을 정의하고, 계산 예를 예시

하였으며 설계시 본 설계방법을 적용한다.

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

․방류수질기준

 

 

 

 

항 목	BOD (㎎/ℓ)	SS (㎎/ℓ)	T-N (㎎/ℓ)	T-P (㎎/ℓ)
하수도법	10 이하	10 이하	20 이하	2 이하
설계목표 방류수질	8 이하	8 이하	16 이하	1.6 이하

[계 산 예]

 

구 분

내 용

① 설계수질

구 분

유 입 수

목표방류수

비 고

오수량(㎥/d)

300.0

300.0

BOD(㎎/ℓ)

290.0

8.0

SS(㎎/ℓ)

250.0

8.0

T-N(㎎/ℓ)

130.0

16.0

방류수 NH3-N : 0.5 방류수 NO3-N : 15.5

T-P(㎎/ℓ)

17.0

1.6

② 생물반응조 설계기준

기준항목

단 위

연구결과

적 용

비 고

부유MLVSS

㎎/ℓ

2,000~4,500 (5,000~9,000)

3,000 (7,000)

A2O (MBR)

SRT

day

10~30 (30~50)

20 (40)

A2O (MBR)

반송슬러지

㎎/ℓ

6,000~12,000

9,000

③ Biokinetic Constants

항 목

값

단 위

Y (세포합성계수)

0.55

g VSS/g BOD

k (최대 기질 비소비율)

0.23

d-1

kd (내생감소계수)

0.05

d-1

MLVSS/MLSS (VSS/TSS)

0.7

-

pH

7.2

-

U (비기질 소모율)

0.205 (MBR : 0.125)

g TBOD5 removed / g MLVSS-d

SNR

0.04

g TKN removed /g MLVSS-d

qdn (SDNR)

0.122 (MBR : 0.04)

g NO3-N removed /g MLVSS-d

qp release

0.06

d-1

Anoxic Tank DO

0.2

㎎/ℓ

Anaeration P release. Conc.

6

㎎/ℓ

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

678

 

구 분	내 용
1. Soluble BOD5 (유출수)	8㎎/ℓ = SBOD5 + [8㎎/ℓ × 0.7  × 1.42  × (1-e-kt)] SBOD5 = 2.566㎎/ℓ (여기서, 1-e-kt = 0.68336)
2. yield of Biological solids (고형물 생산량)	PX =  여기서, PX : 고형물 생산량(㎏/d)  : 세포합성계수 = 0.55  : 유입 오수량 = 300㎥/d  : 유입수 BOD5 = 290㎎/ℓ  : 유출수 Soluble BOD5 = 2.566㎎/ℓ  : 내생감소계수 = 0.05d-1  : 고형물 체류시간(SRT) = 20d   PX =  =  = 23.7㎏/d sludge Produced
3. The Amount of Nitrogen used for cell synthesis (세포합성에 사용 되는 질소량)	C5H7O2N = 113  = 12.4% 23.7㎏/d × 0.124 = 2.9388㎏/d removal for cell synthesis  × 1,000 ≒ 9.8㎎/ℓ TKN in influent for cell synthesis
4. 질산화 요구량	유입 질소량 - 세포합성에 사용되는 질소량 - 유출 질소량 130.0㎎/ℓ - 9.8㎎/ℓ - 0.5㎎/ℓ = 119.7㎎/ℓ

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

679

 

구 분	내 용
5. Aeration Tank (포기조)	=  = 0.47 × 0.712 × 0.6061 = 0.2d-1 (  = 100.051T-1.158,  = 7.2)   =  =  = 4.934 × S․F × P․F S․F = 2.0 P․F = 1.2   = 11.84d ≪ 20d (o.k) growth Rate based on  = 20days   =  = 0.05d-1
6. 포기조 설계	기 능 ․포기조는 산소공급을 통한 유입원수의 산화반응이 일어나는 반응조이며, 이 반응조에서는 유입원수 중의 유기물의 분해역할과 동시에 NH3-N을 산화하여 최종 NO3--N으로 변환하는 역할을 수행한다.    유기물 산화의 경우 포기조 유효용량 ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 ․  =  여기서,  : 포기조 체류시간(d)  : 유입수 BOD5 = 290㎎/ℓ  : 유출수 Soluble BOD5 = 2.566㎎/ℓ  : 비기질 소모율 = 0.205d-1  : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(MLVSS) = 3,000㎎/ℓ ․  =  = 0.47d ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 = 300㎥/d × 0.47d 이상 = 141㎥ 이상    질산화의 경우 포기조 유효용량 ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 ․  =  여기서,  : 포기조 체류시간(d)  : 질산화 요구량 = 119.7㎎/ℓ  : 비질산화율 = 0.04d-1  : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(MLVSS) = 3,000㎎/ℓ ․  =  = 0.9975d ≒ 1.0d ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 = 300㎥/d × 1.0d 이상 = 300㎥ 이상    두가지 방법중 큰 값을 선정 ․포기조 유효용량은 300㎥ 이상으로 설계한다.

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

680

 

 

 

 

구 분	내 용
7. 무산소조 설계	기 능 ․무산소조는 생물학적 질소 제거 중 탈질반응이 이루어지는 조이다. 용존 산소가 존재하지 않는 상태에서 질산성 질소를 질소 가스로 환원하여 유입된 총질소 성분을 제거한다.    무산소조 유효용량 ․무산소조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 ․  =  ⇒ ․  =  여기서,  : 무산소조 체류시간(d) △Nitrient max Removel : 최대 탈질 요구량(㎎/ℓ) = 질산화 요구량(㎎/ℓ) - 설계목표 방류 질소량(㎎/ℓ) = 119.7㎎/ℓ - 16.0㎎/ℓ = 103.7㎎/ℓ  : 비탈질율(SDNR) = 0.122d-1  : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(MLVSS) = 3,000㎎/ℓ ․  =  = 0.283d ․무산소조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 = 300㎥/d × 0.283d 이상 = 85㎥ 이상    무산소조 유효용량은 85㎥ 이상으로 설계한다.
8. 혐기조 설계	기 능 ․생물학적 반응조의 가장 첫 반응조이며, 이는 인 제거기작 중 첫 번째 단계인 인의 방출을 유도하는 반응조이다. 유입되는 하수의 기질과 침전조에서 반송되는 슬러지의 미생물을 이용하여 인의 방출을 유도한다.    혐기조 유효용량 ․혐기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/일) ×  (d) 이상 ․  =  ⇒  =   =  + Anaeration P release. Conc.  -  = Anaeration P release. Conc. ∴  =  여기서,  : 혐기조 체류시간(d)  : 유입수 T-P(㎎/ℓ)  : 혐기조 T-P(㎎/ℓ) Anaeration P release. Conc. = 6㎎/ℓ qp release : 인방출계수 = 0.06d-1  : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(MLVSS) = 3,000㎎/ℓ ․  =  = 0.033d ․혐기조 유효용량 = 유입 오수량(㎥/일) ×  (d) 이상 = 300㎥/일 × 0.033d 이상 ≒ 10㎥ 이상    혐기조 유효용량은 10㎥ 이상으로 설계한다.

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

681

4. 침 전 조

○ 기 능

․하수를 생물화학적인 방법으로 처리할 때 활성슬러지와 부유물질을 연속

적으로 침강 분리시키는 중요한 처리 공정으로 활성슬러지는 슬러지 인

출조로 부유물질은 스컴제거장치로 제거된다.

○ 설계기준

․하수도 시설기준(2005)에 의거 침전시키려는 고형물의 양을 토대로 하여

계산된 값과 표면부하율에 의하여 계산된 값을 비교하여 소요면적이 큰

것으로 침전조의 표면적을 결정한다.

․표면부하율에 의한 침전조 표면적 산출

여기서, A : 침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

L_V : 표면부하율 = 15㎥/㎡․d

․고형물부하율에 의한 침전조 표면적 산출

[반송슬러지 유량(㎥/d)]

여기서, Q_R : 반송슬러지 유량(㎥/d)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

X : 포기조 혼합액 부유 고형물, MLSS

MLVSS/MLSS = 0.7, MLVSS = 3,000㎎/ℓ이므로

MLSS = MLVSS/0.7

X_R : 반송 활성슬러지 부유물질 = 9,000㎎/ℓ

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

682

[침전조 표면적(㎡)]

여기서, A : 침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

Q_R : 반송슬러지 유량(㎥/d)

X : 포기조 혼합액 부유 고형물, MLSS = 4,286㎎/ℓ

SLR : 고형물부하율 = 100㎏/㎡․d

․침전조 표면적은 상기 두 경우 중 큰 것을 선택

․침전조 직경(m)

이상

여기서, D : 침전조 직경(m)

A : 선정된 침전조 표면적(㎡)

○ 선정근거

구 분 하수도 시설기준(2005) p.382 우리공사적용 비 고

표면부하율

(㎥/㎡․d)

20～30

(슬러지 침강 특성이

낮은 경우 : 15～25)

15

오수정화시설 설계용량

및 단위공정별 설계

기준에 관한 연구(2003)

p.103

고형물부하율

(㎏/㎡․d)

40～125 100 -

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

[계 산 예]

․표면부하율에 의한 침전조 표면적 산출

여기서, A : 침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

L_V : 표면부하율 = 15㎥/㎡․d

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

683

․고형물부하율에 의한 침전조 표면적 산출

[반송슬러지 유량(㎥/d)]

여기서, Q_R : 반송슬러지 유량(㎥/d)

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

X : 포기조 혼합액 부유 고형물, MLSS

MLVSS/MLSS = 0.7, MLVSS = 3,000㎎/ℓ이므로

MLSS = MLVSS/0.7

= 4,286㎎/ℓ

X_R : 반송 활성슬러지 부유물질 = 9,000㎎/ℓ

여기서, A : 침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

Q_R : 반송슬러지 유량 = 273㎥/d

X : 포기조 혼합액 부유 고형물, MLSS = 4,286㎎/ℓ

SLR : 고형물부하율 = 100㎏/㎡․d

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

684

․침전조 표면적은 상기 두 경우 중 큰 값인 24.6㎡ 이상으로 선정한다.

․침전조 직경(m)

․침전조 직경은 5.6m 이상으로 설계한다.

5. 응 집 조

○ 기 능

․응집제인 PAC, POLYMER를 첨가해 하수 중에 T-P 및 잔류 부유물질을

응집시켜 침전조로 보낸다.

○ 설계기준

․응집조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) × 체류시간(min) ÷ 24hr/d

÷ 60min/hr 이상

․체류시간(min) = 20min

○ 선정근거

 

 

 

 

구 분	하수도 시설기준(2005) p.622	우리공사적용	비 고
체류시간(min)	20～30	20

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

685

[계 산 예]

․응집조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) × 체류시간(min) ÷ 24hr/d

÷ 60min/hr 이상

= 300㎥/d × 20min ÷ 24hr/d ÷ 60min/hr 이상

= 4.2㎥ 이상

․응집조 유효용량은 4.2㎥ 이상으로 설계한다.

6. 응집침전조

○ 기 능

․응집조에서 응결된 FLOC 및 부유물질을 침강 분리시키는 공정으로 잉

여슬러지는 응집슬러지 인출조로 부유물질은 스컴제거장치로 처리된 처

리수는 소포조로 이송된다.

○ 설계기준

․하수도시설기준에 의거 체류시간에 의하여 계산된 값과 표면부하율에 의

하여 계산된 값을 비교하여 소요면적이 큰 것으로 응집침전조의 표면적

을 결정한다.

․체류시간에 의한 응집침전조 표면적 산출

여기서, A : 응집침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

체류시간(hr) = 2hr

H : 응집침전조 수위(m)

․표면부하율에 의한 응집침전조 표면적 산출

여기서, A : 응집침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

686

L_V : 표면부하율 = 40㎥/㎡․d

․응집침전조 표면적은 상기 두 경우 중 큰 것을 선택

․응집침전조 직경(m)

이상

여기서, D : 응집침전조 직경(m)

A : 선정된 응집침전조 표면적(㎡)

○ 선정근거

 

 

 

 

구 분	하수도 시설기준(2005) p.622	우리공사적용	비 고
체류시간(hr)	1～4	2
표면부하율 (㎥/㎡․d)	25～50	40

표면부하율

(㎥/㎡․d)

25～50 40

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

․응집침전조 수위 : 2.5m 이상

[계 산 예]

․체류시간에 의한 응집침전조 표면적 산출

․표면부하율에 의한 응집침전조 표면적 산출

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

687

여기서, A : 응집침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

L_V : 표면부하율 = 40㎥/㎡․d

․응집침전조 표면적은 상기 두 경우 중 큰 값인 10.0㎡ 이상으로 선정한

다.

․응집침전조 직경(m)

․응집침전조 직경은 3.6m 이상으로 설계한다.

7. 슬러지 농축조

○ 기 능

․잉여슬러지를 농축하여 폐기슬러지를 감량시키며 슬러지 농축으로 생기

는 상등액은 유량조정조로 이송하고 농축된 슬러지는 슬러지 저류조에

이송한다.

○ 설계기준

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

688

․슬러지 농축조 유효용량(㎥)

= [잉여슬러지 발생량(㎥/d) + 응집슬러지 발생량(㎥/d)] × 체류시간(d)

․잉여슬러지 발생량(㎥/d)

․QW․XW = a․Q․S0 + b․Q․SSS - c․V․X

= (a․S0 + b․SSS)Q - c․V․X

여기서, QW : 잉여슬러지 발생량(㎥/d)

XW(XR) : 잉여슬러지의 평균 SS농도 = 9,000㎎/ℓ

Q : 유입 오수량(㎥/d)

V : 반응조(포기조)의 용적(㎥)

X : 반응조의 MLVSS농도 = 3,000㎎/ℓ

S0 : 반응조로 유입되는 유입수의 용해성 BOD농도 = 290㎎/ℓ

SSS : 반응조로 유입되는 유입수의 SS농도 = 250㎎/ℓ

a(Y) : 용해성 BOD에 의한 슬러지전환율 = 0.55

b : SS에 대한 슬러지전환율(0.9～1.0) ⇒ 0.9 적용

c(kd) : 내생 감소 계수 = 0.05d-1

․응집슬러지 발생량(㎥/d)

ALUM사용량(㎏/d) = ALUM첨가율(50㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷

1,000

반응식 : Al2(SO4)3․18H2O + 60H+ → 2Al(OH)3↓ + 18H2O

분자량 : 666 분자량 : 2×78

응집제 수화물량(㎏/d) = ALUM사용량(㎏/d) × [(2×78)/666]

슬러지 농축조 유입수 SS농도 : 20㎎/ℓ

유입수 SS량(㎏/d) = 유입수 SS농도(㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷

1,000

응집침전조에서의 SS제거율 = 90%

응집슬러지 함수율 = 97.5%

응집슬러지 비중 = 1.03

응집슬러지 발생량(㎏/d)

= [유입수 SS량(㎏/d) + 응집제 수화물량(㎏/d)] × SS제거율

응집슬러지 발생량(㎥/d)

= 응집슬러지 발생량(㎏/d) ÷ (1-함수율) ÷ (비중×1,000)

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

689

○ 선정근거

구 분 하수도 시설기준(2005) p.684 우리공사적용 비 고

체류시간(hr) 18(0.75d)이하 48(2d)이하

오수정화시설 설계용량

및 단위공정별 설계

기준에 관한 연구(2003)

p.108

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

[계 산 예]

․슬러지 농축조 유효용량(㎥)

= [잉여슬러지 발생량(㎥/d) + 응집슬러지 발생량(㎥/d)] × 체류시간(d)

․잉여슬러지 발생량(㎥/d)

․QW․XW = a․Q․S0 + b․Q․SSS - c․V․X

= (a․S0 + b․SSS)Q - c․V․X

여기서, QW : 잉여슬러지 발생량(㎥/d)

XW(XR) : 잉여슬러지의 평균 SS농도 = 9,000㎎/ℓ

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

V : 반응조(포기조)의 용적 = 300㎥

X : 반응조의 MLVSS농도 = 3,000㎎/ℓ

S0 : 반응조로 유입되는 유입수의 용해성 BOD농도 = 290㎎/ℓ

SSS : 반응조로 유입되는 유입수의 SS농도 = 250㎎/ℓ

a(Y) : 용해성 BOD에 의한 슬러지전환율 = 0.55

b : SS에 대한 슬러지전환율 = 0.9

c(kd) : 내생 감소 계수 = 0.05d-1

․QW × 9,000㎎/ℓ = (0.55×290㎎/ℓ + 0.9×250㎎/ℓ) × 300㎥/d

- 0.05d-1 × 300㎥ × 3,000㎎/ℓ

= 384.5㎎/ℓ × 300㎥/d - 0.05d-1 × 300㎥ × 3,000㎎/ℓ

= (384.5㎎/ℓ × 300㎥/d) - (3,000㎎/ℓ × 15㎥/d)

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

690

․QW =

= 12.8㎥/d - 5㎥/d

= 7.8㎥/d

․응집슬러지 발생량(㎥/d)

ALUM사용량(㎏/d) = ALUM첨가율(50㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷ 1,000

= 50㎎/ℓ × 300㎥/d ÷ 1,000

= 15㎏/d

반응식 : Al2(SO4)3․18H2O + 60H+ → 2Al(OH)3↓ + 18H2O

분자량 : 666 분자량 : 2×78

응집제 수화물량(㎏/d) = ALUM사용량(㎏/d) × [(2×78)/666]

= 15㎏/d × [(2×78)/666]

= 3.5㎏/d

슬러지 농축조 유입수 SS농도 : 20㎎/ℓ

유입수 SS량(㎏/d) = 유입수 SS농도(㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷ 1,000

= 20㎎/ℓ × 300㎥/d ÷ 1,000

= 6㎏/d

응집침전조에서의 SS제거율 = 90%

응집슬러지 함수율 = 97.5%

응집슬러지 비중 = 1.03

응집슬러지 발생량(㎏/d)

= [유입수 SS량(㎏/d) + 응집제 수화물량(㎏/d)] × SS제거율

= (6㎏/d + 3.5㎏/d) × 0.9

= 8.55㎏/d

응집슬러지 발생량(㎥/d)

= 응집슬러지 발생량(㎏/d) ÷ (1 - 함수율) ÷ (비중 × 1,000)

= 8.55㎏/d ÷ (1 - 0.975) ÷ (1.03 × 1,000)

= 0.33㎥/d

․체류시간

구 분 하수도 시설기준(2005) 우리공사적용 비 고

체류시간(hr) 18(0.75d)이하 48(2d)이하

오수정화시설 설계용량

및 단위공정별 설계

기준에 관한 연구(2003)

p.108

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

691

․슬러지 농축조 유효용량(㎥)

= [잉여슬러지 발생량(㎥/d) + 응집슬러지 발생량(㎥/d)] × 체류시간(d)

= (7.8㎥/d + 0.33㎥/d) × 2d

= 16.26㎥

․슬러지 농축조 유효용량은 16.26㎥ 으로 설계한다.

8. 슬러지 저류조

○ 기 능

․농축된 슬러지를 수거하기 위해 수집 집적하는 조이다.

○ 설계기준

․슬러지 저류조 유효용량(㎥) = 농축슬러지 발생량(㎥/d) × 저류기간(d) 이상

․농축슬러지 발생량(㎥/d)

․V' = V × 

여기서, V' : 농축슬러지 발생량(㎥/d)

V : 슬러지(잉여+응집) 발생량(㎥/d)

P : 슬러지(잉여+응집) 함수율 = 99%

※ 잉여슬러지양이 응집슬러지양에 비해 상대적으로 많기 때문에 잉여슬러지

함수율을 적용한다.

P ′ : 농축슬러지 함수율 = 97%

․저류기간 = 30(d)

○ 선정근거

 

 

 

 

구 분	오수정화시설 설계용량 및 단위공정별 설계기준에 관한 연구(2003) p.108	우리공사적용	비 고
슬 러 지 함수율(%)	99	99
농축슬러지 함수율(%)	95～99.2	97	중간값 적용
저류기간(d)	15 이상	30	휴게소 특성상 슬러지 반출이 용이하지 않으므로 30d로 적용한다

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

692

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

[계 산 예]

․슬러지 저류조 유효용량(㎥) = 농축슬러지 발생량(㎥/d) × 저류기간(d) 이상

․농축슬러지 발생량(㎥/d)

․

․슬러지 저류조 유효용량(㎥) = 농축슬러지 발생량(㎥/d) × 저류기간(d) 이상

= 2.71㎥/d × 30d 이상

= 81.3㎥ 이상

․슬러지 저류조 유효용량은 81.3㎥ 이상으로 설계한다.

9. 기 타

○ 기 능

․집수, 소포조 : 침전조 상등수를 집수하여 잔류질소제거장치로 이송하고

반응조 거품 발생시 사용할 소포수 보관 용도

․슬러지 인출조 : 침전조 슬러지를 인출하여 외부반송 함

․응집슬러지 인출조 : 응집침전조 슬러지를 인출하여 슬러지 농축조로 이송

․여과조 : 여과시설로 이송하기 위한 집수조

․역세조 : 여과시설 역세수 보관 용도

․소독, 중수, 방류조 : 중수 및 방류수를 수질기준 이하로 소독하고 방류, 이송

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

693

○ 설계기준

 

구 분	설 계 기 준	비 고
역세조	설계된 여과시설에 소요되는 역세수량을 산출하여 보관 가능한 용량 이상으로 설계
집수, 소포조 슬러지 인출조 응집슬러지 인출조 여과조 소독, 중수, 방류조	각 조별 평면 배치시 주요 반응조별 배치후 잔여공간을 활용하여 체류시간 0.5～4hr 범위내에서 설계자가 선정한다.	소독, 중수, 방류조는 중수도 설치 대상 휴게소(150㎥/일이상, 환경영향평가 협의)의경우 중수 보관을 위하여 유입 오수량(㎥/d)의 10%이상 용량 설치

 

 

2. 기존휴게소

□ 유입수 설계수질 : 당해 휴게소 수질 측정값 활용

□ 설계목표 방류수질 : 안전을 고려하여 방류수질기준(하수도법, 환경영향

 

예   시	항 목	BOD(㎎/ℓ)	SS(㎎/ℓ)	T-N(㎎/ℓ)	T-P(㎎/ℓ)	총대장균(개/㎖)
	하수도법	10 이하	10 이하	20 이하	2 이하	3,000 이하
	환경영향평가	5 이하	5 이하	-	-	-
	설계목표 방류수질	4 이하	4 이하	16 이하	1.6 이하	2,400 이하

 

 

□ 오수처리시설 용량(㎥/d) 및 유량조정조

- 당해 휴게소 년간 오수 발생량 활용

- 성수기(명절, 연휴, 휴가철)를 제외한 년간 일일 오수발생량중 최대값의

1.1～1.2배(장래 발생량 증가에 대비)를 오수처리시설 용량으로 선정

- 유량조정조 : 오수처리시설 용량의 0.7배와 다음 설계예에 따른 성

수기 오수발생량을 감안한 용량중 큰 값으로 선정한다

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

694

○ 설 계 예

[설계조건]

․오수처리시설 용량 : 300㎥/d

[계 산 예]

 

 

 

 

성 수 기	오수발생량 (㎥/d)	용량초과유량 (㎥/d)
제 1 일	350	50
제 2 일	400	100
제 3 일	400	100
제 4 일	400	100
제 5 일	400	100
계		450

․유량조정조 용량(㎥)은 450㎥ 이상으로 설계한다.

- 선정된 유량조정조 용량이 오수처리시설 용량의 2배 초과시 오수처

리시설 용량은 성수기 오수발생량의 평균값으로 산정하고 필요시

2계열화 시킨다.

○ 2계열화 방법

․1계열 = 오수처리시설 용량의 1/3

․2계열 = 오수처리시설 용량의 2/3

□ 적용공정 : A2O(MBR) + 질소제거 보조공정 + 인제거 보조공정

○ 질소제거 보조공정 : 질소제거 보조공정 선택 기준에 의거 설치 여부

결정후 잔류질소 제거장치 A,B,C중 택일

○ 인제거 보조공정 : 응집침전시설 사용 (효율 및 경제성 평가를 통해

가압부상방식과 철 석출 장치를 이용한 인 제거 방법도 적용 가능)

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

695

[오수처리시설 고도처리공정(A2O) 흐름도]

※ 근 거 :「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」p.241～242

※ MBR공정의 설계는 설계자가「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」

[별책부록] 및 분리막별 특징을 고려하여 설계한다.

□ 생물반응조 단위공정설계 대표 인자 값(A2O)

 

구 분	설계값	해당 단위 공정
U (비기질 소비율) (kg Removed TBOD5 / kg MLVSS∙day )	0.205	포기조 설계 시
SNR ( kg Removed TKN / kg MLVSS∙day )	0.04	포기조 설계 시
SDNR ( kg Removed NO3--N / kg MLVSS∙day )	0.122	무산소조 설계 시
qp relese ( kg T-P / kg MLVSS∙day )	0.06	혐기조 설계 시

 

 

※ 근 거 :「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」p.240

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

696

□ 단위공정별 설계기준

1. 침 사 조

○ 기 능

․유입 하수 중에 함유되어 있는 비부패성 무기물을 침전 분리하여, 각종

장비 및 배관류의 마모 및 장애를 방지한다.

○ 설계기준

․침사조 유효용량(㎥) =이상

○ 선정근거

․침사조 설계용량 산정방법은 [오수정화시설 설계용량 및 단위공정별 설

계기준에 관한 연구(2003) p.85]에 시간 최대오수량의 3/60을 적용하는

것이 적합하다고 되어 있으나 오수처리시설 전단에 정화조가 설치되어

대부분의 토사류가 제거되며, 휴게소 오수 발생량이 시간대별로 변동이

심하기 때문에 시간 최대오수량을 예측하기 곤란하므로 시간 평균오수량

의 3/60을 적용한다.

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

[계 산 예]

․침사조 유효용량(㎥)

․침사조 유효용량은 0.625㎥ 이상으로 설계한다.

2. 고도처리 공정

○ 설계기준

․다음은「고속도로 오수처리시설 고도처리 개선방안 연구(2008)」결과에 따라

고도처리 공정 설계를 위한 산출방법 및 계수값을 정의하고, 계산 예를 예시

하였으며 설계시 본 설계방법을 적용하되, 설계자는 변경 가능한 계수값을

적절히 변경하여 기존 구조물을 최대한 재활용토록 한다.

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

697

 

 

 

 

구 분	내 용
① 설계수질
		구 분		유 입 수			목표방류수		비 고
		오수량(㎥/d)		Q			Q
		BOD(㎎/ℓ)		SBi			SBo
		SS(㎎/ℓ)		-			-
		T-N(㎎/ℓ)		SNi			SNo		방류수 NH3-N : 0.5 방류수 NO3-N : SNo - 0.5
		T-P(㎎/ℓ)		SPi			SPo
② 생물반응조 설계기준		기준항목	단 위		연구결과 A2O(MBR)			적용값 A2O(MBR)		비 고
		부유MLVSS	㎎/ℓ		2,000~4,500 (5,000~9,000)			3,000 (7,000)		적용값은 연구결과 범위내에서 설계자가 변경 가능
		SRT	day		10~30 (30~50)			20 (40)
		반송슬러지	㎎/ℓ		6,000~12,000			9,000
③ Biokinetic Constants		항 목				값			단 위
		Y (세포합성계수)				0.55			g VSS/g BOD
		k (최대 기질 비소비율)				0.23			d-1
		kd (내생감소계수)				0.05			d-1
		MLVSS/MLSS (VSS/TSS)				0.7			-
		pH				7.2			-
		U (비기질 소모율)				0.205 (MBR : 0.125)			g TBOD5 removed / g MLVSS-d
		SNR				0.04			g TKN removed /g MLVSS-d
		qdn (SDNR)				0.122 (MBR : 0.04)			g NO3-N removed /g MLVSS-d
		qp release				0.06			d-1
		Anoxic Tank DO				0.2			㎎/ℓ
		Anaeration P release. Conc.				6			㎎/ℓ

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

698

 

구 분	내 용
1. Soluble BOD5 (유출수)	설계기준 ․SBOD5 = SBo - [SBo × (MLVSS/MLSS) × 1.42 × (1-e-kt)] 여기서, SBOD5 : 유출수 Soluble BOD5(㎎/ℓ) SBo : 목표 방류수 BOD(㎎/ℓ) MLVSS/MLSS = 0.7 1-e-kt = 0.68336  설 계 예 [설계조건] ․목표 방류수 BOD : 8㎎/ℓ [계 산 예] ․SBOD5 = SBo - [SBo × (MLVSS/MLSS) × 1.42 × (1-e-kt)] 여기서, SBOD5 : 유출수 Soluble BOD5(㎎/ℓ) SBo : 목표 방류수 BOD = 8㎎/ℓ MLVSS/MLSS = 0.7 1-e-kt = 0.68336 ․SBOD5 = 8㎎/ℓ - (8㎎/ℓ × 0.7 × 1.42 × 0.68336) = 2.566㎎/ℓ
2. yield of Biological solids (고형물 생산량)	설계기준 ․PX =  여기서, PX : 고형물 생산량(㎏/d)  : 세포합성계수 = 0.55  : 유입 오수량(㎥/d)  : 유입수 BOD(㎎/ℓ)  : 유출수 Soluble BOD5 = 1.항 결과값(㎎/ℓ)  : 내생감소계수 = 0.05d-1  (SRT) : 고형물 체류시간(d)  설 계 예 [설계조건] ․유입 오수량 : 300㎥/d ․유입수 BOD : 240㎎/ℓ ․SRT : 20d [계 산 예] ․PX =  여기서, PX : 고형물 생산량(㎏/d)  : 세포합성계수 = 0.55  : 유입 오수량 = 300㎥/d  : 유입수 BOD = 240㎎/ℓ  : 유출수 Soluble BOD5 = 2.566㎎/ℓ  : 내생감소계수 = 0.05d-1  (SRT) : 고형물 체류시간 = 20d ․PX =  =  = 19.6㎏/d sludge Produced

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

699

 

구 분	내 용
3. The Amount of Nitrogen used for cell synthesis (세포합성에 사용 되는 질소량)	설계기준 ․C5H7O2N = 113  = 12.4% (세포내 질소 비율) ․N =  × 1,000 여기서, N : 세포합성에 사용되는 질소량(㎎/ℓ) PX : 고형물 생산량 = 2.항 결과값(㎏/d)  : 유입 오수량(㎥/d)  설 계 예 [설계조건] ․유입 오수량 : 300㎥/d [계 산 예] ․N =  × 1,000 여기서, N : 세포합성에 사용되는 질소량(㎎/ℓ) PX : 고형물 생산량 = 19.6㎏/d  : 유입 오수량 = 300㎥/d ․N =  × 1,000 = 8.1㎎/ℓ
4. 질산화 요구량	설계기준 ․  = SNi - N - 방류수 NH3-N 여기서,  : 질산화 요구량(㎎/ℓ) SNi : 유입수 T-N(㎎/ℓ) N : 세포합성에 사용되는 질소량 = 3.항 결과값(㎎/ℓ) 방류수 NH3-N = 0.5㎎/ℓ  설 계 예 [설계조건] ․유입수 T-N : 100㎎/ℓ [계 산 예] ․  = SNi - N - 방류수 NH3-N 여기서,  : 질산화 요구량(㎎/ℓ) SNi : 유입수 T-N = 100㎎/ℓ N : 세포합성에 사용되는 질소량 = 8.1㎎/ℓ 방류수 NH3-N = 0.5㎎/ℓ ․  = 100㎎/ℓ - 8.1㎎/ℓ - 0.5㎎/ℓ = 91.4㎎/ℓ
5. 유입수 BOD중 세포합성에 사용되는 BOD	설계기준 ․B =  × 1,000 여기서, B : 유입수 BOD중 세포합성에 사용되는 BOD(㎎/ℓ) PX : 고형물 생산량 = 2.항 결과값(㎏/d) 1-e-kt = 0.68336  : 유입 오수량(㎥/d)  설 계 예 [설계조건] ․유입 오수량 : 300㎥/d [계 산 예] ․B =  × 1,000 여기서, B : 유입수 BOD중 세포합성에 사용되는 BOD(㎎/ℓ) PX : 고형물 생산량 = 19.6㎏/d 1-e-kt = 0.68336  : 유입 오수량 = 300㎥/d ․B =  × 1,000 = 63.4㎎/ℓ

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

700

 

구 분	내 용
6. 실제 탈질에 사용 가능한 BOD	설계기준 ․BT = SBi - B 여기서, BT : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD(㎎/ℓ) SBi : 유입수 BOD(㎎/ℓ) B : 유입수 BOD중 세포합성에 사용되는 BOD = 5.항 결과값(㎎/ℓ)  설 계 예 [설계조건] ․유입수 BOD : 240㎎/ℓ [계 산 예] ․BT = SBi - B 여기서, BT : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD(㎎/ℓ) SBi : 유입수 BOD = 240㎎/ℓ B : 유입수 BOD중 세포합성에 사용되는 BOD = 63.4㎎/ℓ ․BT = 240㎎/ℓ - 63.4㎎/ℓ = 176.6㎎/ℓ
7. 실제 탈질에 사용 가능한 BOD에 따른 최대 탈질량	설계기준 ․COD reg = 3.71NO3--N + 2.3NO2--N + 1.3DO (NO2--N = 0으로 가정) ․Nmax = BT / 3.71 여기서, Nmax : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD에 따른 최대 탈질량(㎎/ℓ) BT : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD = 6.항 결과값(㎎/ℓ)  설 계 예 [계 산 예] ․Nmax = BT / 3.71 여기서, Nmax : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD에 따른 최대 탈질량(㎎/ℓ) BT : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD = 176.6(㎎/ℓ) ․Nmax =  = 47.6㎎/ℓ가 제거 가능
8. 잔류질소 제거장치 를 사용할 경우, 잔류질소 제거장치 가 제거해야 할 질산성 질소량 (잔류질소 제거장치 용량 산정에 필요)	설계기준 ․잔류질소 제거장치가 제거해야 할 질산성 질소량(㎎/ℓ) =  - Nmax - 방류수 NO3-N량 여기서,  : 질산화 요구량 = 4.항 결과값(㎎/ℓ) Nmax : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD에 따른 최대 탈질량 = 7.항 결과값(㎎/ℓ) 방류수 NO3-N량 = SNo - 0.5㎎/ℓ SNo : 목표 방류수 T-N(㎎/ℓ)  설 계 예 [설계조건] ․질산화 요구량 : 91.4㎎/ℓ ․목표 방류수 T-N : 16㎎/ℓ [계 산 예] ․잔류질소 제거장치가 제거해야 할 질산성 질소량(㎎/ℓ) =  - Nmax - 방류수 NO3-N량 여기서,  : 질산화 요구량 = 91.4㎎/ℓ Nmax : 실제 탈질에 사용 가능한 BOD에 따른 최대 탈질량 = 47.6㎎/ℓ SNo : 목표 방류수 T-N = 16㎎/ℓ 방류수 NO3-N량 = 16㎎/ℓ - 0.5㎎/ℓ = 15.5㎎/ℓ ․잔류질소 제거장치가 제거해야 할 질산성 질소량(㎎/ℓ) = 91.4㎎/ℓ - 47.6㎎/ℓ - 15.5㎎/ℓ = 28.3㎎/ℓ

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

701

 

구 분	내 용
9. Aeration Tank (포기조)	=  = 0.47 × 0.712 × 0.6061 = 0.2d-1 (  = 100.051T-1.158,  = 7.2)   =  =  = 4.934 × S․F × P․F S․F = 2.0 P․F = 1.2   = 11.84d ≪ 20d (o.k) growth Rate based on  = 20days   =  = 0.05d-1
10. 포기조 설계	기 능 ․포기조는 산소공급을 통한 유입원수의 산화반응이 일어나는 반응조이며, 이 반응조에서는 유입원수 중의 유기물의 분해역할과 동시에 NH3-N을 산화하여 최종 NO3--N으로 변환하는 역할을 수행한다.  설계기준 ․유기물 산화의 경우 포기조 유효용량 계산값과 질산화의 경우 포기조 유효용량 계산값중 큰 값으로 설계한다.   ․유기물 산화의 경우 포기조 유효용량 ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 ․  =  여기서,  : 포기조 체류시간(d)  : 유입수 BOD(㎎/ℓ)  : 유출수 Soluble BOD5 = 1.항 결과값(㎎/ℓ)  : 비기질 소모율 = 0.205d-1(MBR : 0.125d-1)  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(㎎/ℓ)   ․질산화의 경우 포기조 유효용량 ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 ․  =  여기서,  : 포기조 체류시간(d)  : 질산화 요구량 = 4.항 결과값(㎎/ℓ)  : 비질산화율 = 0.04d-1  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(㎎/ℓ)  설 계 예 [설계조건] ․유입 오수량 : 300㎥/d ․유입수 BOD : 240㎎/ℓ ․  (MLVSS) : 3,000㎎/ℓ [계 산 예] ․유기물 산화의 경우 포기조 유효용량 ․  =  여기서,  : 포기조 체류시간(d)  : 유입수 BOD = 240㎎/ℓ  : 유출수 Soluble BOD5 = 2.566㎎/ℓ  : 비기질 소모율 = 0.205d-1  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도 = 3,000㎎/ℓ

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

702

 

구 분	내 용
10. 포기조 설계	․  =  = 0.386d ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 = 300㎥/d × 0.386d 이상 = 115.8㎥ 이상   ․질산화의 경우 포기조 유효용량 ․  =  여기서,  : 포기조 체류시간(d)  : 질산화 요구량 = 91.4㎎/ℓ  : 비질산화율 = 0.04d-1  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도 = 3,000㎎/ℓ ․  =  = 0.76d ․포기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 = 300㎥/d × 0.76d 이상 = 228㎥ 이상   ․두가지 방법중 큰 값을 선정 → 포기조 유효용량은 228㎥ 이상으로 설계한다.
11. 무산소조 설계	기 능 ․무산소조는 생물학적 질소 제거 중 탈질반응이 이루어지는 조이다. 용존 산소가 존재하지 않는 상태에서 질산성 질소를 질소 가스로 환원하여 유입된 총질소 성분을 제거한다.  설계기준 ․무산소조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 ․  =  ⇒ ․  =  △Nitrient max Removel =  - SNo 여기서,  : 무산소조 체류시간(d) △Nitrient max Removel : 최대 탈질 요구량(㎎/ℓ)  : 질산화 요구량 = 4.항 결과값(㎎/ℓ) SNo : 목표 방류수 T-N(㎎/ℓ)  : 비탈질율(SDNR) = 0.122d-1(MBR : 0.04d-1)  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(㎎/ℓ)  설 계 예 [설계조건] ․유입 오수량 : 300㎥/d ․목표 방류수 T-N : 16㎎/ℓ ․  (MLVSS) : 3,000㎎/ℓ [계 산 예] ․△Nitrient max Removel =  - SNo 여기서, △Nitrient max Removel : 최대 탈질 요구량(㎎/ℓ)  : 질산화 요구량 = 91.4㎎/ℓ SNo : 목표 방류수 T-N = 16㎎/ℓ ․△Nitrient max Removel = 91.4㎎/ℓ - 16㎎/ℓ = 75.4㎎/ℓ

 

 

= 75.4㎎/ℓ

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

703

 

구 분	내 용
11. 무산소조 설계	․  =  여기서,  : 무산소조 체류시간(d) △Nitrient max Removel : 최대 탈질 요구량 = 75.4㎎/ℓ  : 비탈질율(SDNR) = 0.122d-1  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도 = 3,000㎎/ℓ ․  =  = 0.206d ․무산소조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) ×  (d) 이상 = 300㎥/d × 0.206d 이상 = 61.8㎥ 이상 ․무산소조 유효용량은 61.8㎥ 이상으로 설계한다.
12. 혐기조 설계	기 능 ․생물학적 반응조의 가장 첫 반응조이며, 이는 인 제거기작 중 첫 번째 단계인 인의 방출을 유도하는 반응조이다. 유입되는 하수의 기질과 침전조에서 반송되는 슬러지의 미생물을 이용하여 인의 방출을 유도한다.  설계기준 ․혐기조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/일) ×  (d) 이상 ․  =  ⇒  =   =  + Anaeration P release. Conc.  -  = Anaeration P release. Conc. ∴  =  여기서,  : 혐기조 체류시간(d)  : 혐기조 T-P(㎎/ℓ)  : 유입수 T-P(㎎/ℓ) Anaeration P release. Conc. = 6㎎/ℓ qp release : 인방출계수 = 0.06d-1  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도(㎎/ℓ)  설 계 예 [설계조건] ․유입 오수량 : 300㎥/d ․  (MLVSS) : 3,000㎎/ℓ [계 산 예] ․  =  여기서,  : 혐기조 체류시간(d) Anaeration P release. Conc. = 6㎎/ℓ qp release : 인방출계수 = 0.06d-1  (MLVSS) : 혼합액의 휘발성 부유물질 농도 = 3,000㎎/ℓ ․  =  = 0.033d ․혐기조 유효용량 = 유입 오수량(㎥/일) ×  (d) 이상 = 300㎥/일 × 0.033d 이상 ≒ 10㎥ 이상 ․혐기조 유효용량은 10㎥ 이상으로 설계한다.

 

 

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

704

3. 침 전 조

○ 기 능

․하수를 생물화학적인 방법으로 처리할 때 활성슬러지와 부유물질을 연속

적으로 침강 분리시키는 중요한 처리 공정으로 활성슬러지는 슬러지 인

출조로 부유물질은 스컴제거장치로 제거된다.

○ 설계기준

․하수도 시설기준(2005)에 의거 침전시키려는 고형물의 양을 토대로 하여

계산된 값과 표면부하율에 의하여 계산된 값을 비교하여 소요면적이 큰

것으로 침전조의 표면적을 결정한다.

․표면부하율에 의한 침전조 표면적 산출

여기서, A : 침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

L_V : 표면부하율

․고형물부하율에 의한 침전조 표면적 산출

[반송슬러지 유량(㎥/d)]

여기서, Q_R : 반송슬러지 유량(㎥/d)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

X : 포기조 혼합액 부유 고형물, MLSS

MLVSS/MLSS = 0.7

MLSS = MLVSS/0.7

X_R : 반송 활성슬러지 부유물질

[침전조 표면적(㎡)]

여기서, A : 침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

Q_R : 반송슬러지 유량(㎥/d)

X : 포기조 혼합액 부유 고형물, MLSS

SLR : 고형물부하율

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

705

여기서, Q_R : 반송슬러지 유량(㎥/d)

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

X : 포기조 혼합액 부유 고형물, MLSS

MLVSS/MLSS = 0.7, MLVSS = 3,000㎎/ℓ이므로

MLSS = MLVSS/0.7

[침전조 표면적(㎡)]

․침전조 표면적은 상기 두 경우 중 큰 값인 24.6㎡ 이상으로 선정한다.

․침전조 직경(m)

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

706

여기서, D : 침전조 직경(m)

A : 선정된 침전조 표면적 = 24.6㎡

 

= 5.6m 이상

․침전조 직경은 5.6m 이상으로 설계한다.

4. 응 집 조

○ 기 능

․응집제인 PAC, POLYMER를 첨가해 하수 중에 T-P 및 잔류 부유물질을

응집시켜 침전조로 보낸다.

○ 설계기준

․응집조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) × 체류시간(min) ÷ 24hr/d

÷ 60min/hr 이상

․체류시간(min) = 20min

○ 선정근거

 

구 분	하수도 시설기준(2005) p.622	우리공사적용	비 고
체류시간(min)	20～30	20

 

 

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

[계 산 예]

․응집조 유효용량(㎥) = 유입 오수량(㎥/d) × 체류시간(min) ÷ 24hr/d

÷ 60min/hr 이상

= 300㎥/d × 20min ÷ 24hr/d ÷ 60min/hr 이상

= 4.2㎥ 이상

․응집조 유효용량은 4.2㎥ 이상으로 설계한다.

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

707

5. 응집침전조

○ 기 능

․응집조에서 응결된 FLOC 및 부유물질을 침강 분리시키는 공정으로 잉

여슬러지는 응집슬러지 인출조로 부유물질은 스컴제거장치로 처리된 처

리수는 소포조로 이송된다.

○ 설계기준

․하수도시설기준에 의거 체류시간에 의하여 계산된 값과 표면부하율에 의

하여 계산된 값을 비교하여 소요면적이 큰 것으로 응집침전조의 표면적

을 결정한다.

․체류시간에 의한 응집침전조 표면적 산출

 

여기서, A : 응집침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

H : 응집침전조 수위(m)

․표면부하율에 의한 응집침전조 표면적 산출

 

여기서, A : 응집침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량(㎥/d)

L_V : 표면부하율

․응집침전조 표면적은 상기 두 경우 중 큰 것을 선택

․응집침전조 직경(m)

이상

여기서, D : 응집침전조 직경(m)

A : 선정된 응집침전조 표면적(㎡)

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

708

○ 선정근거

 

 

 

 

구 분	하수도 시설기준(2005) p.622	우리공사적용	비 고
체류시간(hr)	1～4	1～4
표면부하율 (㎥/㎡․d)	25～50	25～50

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

․체류시간 : 2hr

․응집침전조 수위 : 2.5m 이상

․표면부하율 : 40㎥/㎡․d

[계 산 예]

․체류시간에 의한 응집침전조 표면적 산출

․표면부하율에 의한 응집침전조 표면적 산출

여기서, A : 응집침전조 표면적(㎡)

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

L_V : 표면부하율 = 40㎥/㎡․d

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

709

․응집침전조 표면적은 상기 두 경우 중 큰 값인 10.0㎡ 이상으로 선정한다.

․응집침전조 직경(m)

 

․응집침전조 직경은 3.6m 이상으로 설계한다.

6. 슬러지 농축조

○ 기 능

․잉여슬러지를 농축하여 폐기슬러지를 감량시키며 슬러지 농축으로 생기는

상등액은 유량조정조로 이송하고 농축된 슬러지는 슬러지 저류조에 이송한다.

○ 설계기준

․슬러지 농축조 유효용량(㎥)

= [잉여슬러지 발생량(㎥/d) + 응집슬러지 발생량(㎥/d)] × 체류시간(d)

․잉여슬러지 발생량(㎥/d)

QW․XW = a․Q․S0 + b․Q․SSS - c․V․X

= (a․S0 + b․SSS)Q - c․V․X

여기서, QW : 잉여슬러지 발생량(㎥/d)

XW(XR) : 잉여슬러지의 평균 SS농도

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

710

Q : 유입 오수량(㎥/d)

V : 반응조(포기조)의 용적(㎥)

X : 반응조의 MLVSS농도

S0 : 반응조로 유입되는 유입수의 용해성 BOD농도

SSS : 반응조로 유입되는 유입수의 SS농도

a(Y) : 용해성 BOD에 의한 슬러지전환율 = 0.55

b : SS에 대한 슬러지전환율(0.9～1.0) ⇒ 0.9 적용

c(kd) : 내생 감소 계수 = 0.05d-1

․응집슬러지 발생량(㎥/d)

ALUM사용량(㎏/d) = ALUM첨가율(50㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷ 1,000

반응식 : Al2(SO4)3․18H2O + 60H+ → 2Al(OH)3↓ + 18H2O

분자량 : 666 분자량 : 2×78

응집제 수화물량(㎏/d) = ALUM사용량(㎏/d) × [(2×78)/666]

슬러지 농축조 유입수 SS농도 : 20㎎/ℓ

유입수 SS량(㎏/d) = 유입수 SS농도(㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷ 1,000

응집침전조에서의 SS제거율 = 90%

응집슬러지 함수율 = 97.5%

응집슬러지 비중 = 1.03

응집슬러지 발생량(㎏/d)

= [유입수 SS량(㎏/d) + 응집제 수화물량(㎏/d)] × SS제거율

응집슬러지 발생량(㎥/d)

= 응집슬러지 발생량(㎏/d) ÷ (1-함수율) ÷ (비중×1,000)

○ 선정근거

 

 

 

 

구 분	하수도 시설기준(2005) p.684	우리공사적용	비 고
체류시간(hr)	18(0.75d)이하	48(2d)이하	오수정화시설 설계용량 및 단위 공정별 설계기준에관한연구(2003)p.108

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

711

․잉여슬러지의 평균 SS농도 = 9,000㎎/ℓ

․반응조의 MLVSS농도 = 3,000㎎/ℓ

․반응조로 유입되는 유입수의 용해성 BOD농도 = 290㎎/ℓ

․반응조로 유입되는 유입수의 SS농도 = 250㎎/ℓ

․체류시간 : 48hr

[계 산 예]

․슬러지 농축조 유효용량(㎥)

= [잉여슬러지 발생량(㎥/d) + 응집슬러지 발생량(㎥/d)] × 체류시간(d)

․잉여슬러지 발생량(㎥/d)

․QW․XW = a․Q․S0 + b․Q․SSS - c․V․X

= (a․S0 + b․SSS)Q - c․V․X

여기서, QW : 잉여슬러지 발생량(㎥/d)

XW(XR) : 잉여슬러지의 평균 SS농도 = 9,000㎎/ℓ

Q : 유입 오수량 = 300㎥/d

V : 반응조(포기조)의 용적 = 300㎥

X : 반응조의 MLVSS농도 = 3,000㎎/ℓ

S0 : 반응조로 유입되는 유입수의 용해성 BOD농도 = 290㎎/ℓ

SSS : 반응조로 유입되는 유입수의 SS농도 = 250㎎/ℓ

a(Y) : 용해성 BOD에 의한 슬러지전환율 = 0.55

b : SS에 대한 슬러지전환율 = 0.9

c(kd) : 내생 감소 계수 = 0.05d-1

․QW × 9,000㎎/ℓ = (0.55×290㎎/ℓ + 0.9×250㎎/ℓ) × 300㎥/d

- 0.05d-1 × 300㎥ × 3,000㎎/ℓ

= 384.5㎎/ℓ × 300㎥/d - 0.05d-1 × 300㎥ × 3,000㎎/ℓ

= (384.5㎎/ℓ × 300㎥/d) - (3,000㎎/ℓ × 15㎥/d)

․QW = 

= 12.8㎥/d - 5㎥/d

= 7.8㎥/d

․응집슬러지 발생량(㎥/d)

ALUM사용량(㎏/d) = ALUM첨가율(50㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷ 1,000

= 50㎎/ℓ × 300㎥/d ÷ 1,000

= 15㎏/d

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

712

반응식 : Al2(SO4)3․18H2O + 60H+ → 2Al(OH)3↓ + 18H2O

분자량 : 666 분자량 : 2×78

응집제 수화물량(㎏/d) = ALUM사용량(㎏/d) × [(2×78)/666]

= 15㎏/d × [(2×78)/666]

= 3.5㎏/d

슬러지 농축조 유입수 SS농도 : 20㎎/ℓ

유입수 SS량(㎏/d) = 유입수 SS농도(㎎/ℓ) × 유입 오수량(㎥/d) ÷ 1,000

= 20㎎/ℓ × 300㎥/d ÷ 1,000

= 6㎏/d

응집침전조에서의 SS제거율 = 90%

응집슬러지 함수율 = 97.5%

응집슬러지 비중 = 1.03

응집슬러지 발생량(㎏/d)

= [유입수 SS량(㎏/d) + 응집제 수화물량(㎏/d)] × SS제거율

= (6㎏/d + 3.5㎏/d) × 0.9

= 8.55㎏/d

응집슬러지 발생량(㎥/d)

= 응집슬러지 발생량(㎏/d) ÷ (1 - 함수율) ÷ (비중 × 1,000)

= 8.55㎏/d ÷ (1 - 0.975) ÷ (1.03 × 1,000)

= 0.33㎥/d

․체류시간

 

 

 

 

구 분	하수도 시설기준(2005)	우리공사적용	비 고
체류시간(hr)	18(0.75d)이하	48(2d)이하	오수정화시설 설계용량 및 단위공정별 설계 기준에 관한 연구(2003) p.108

․슬러지 농축조 유효용량(㎥)

= [잉여슬러지 발생량(㎥/d) + 응집슬러지 발생량(㎥/d)] × 체류시간(d)

= (7.8㎥/d + 0.33㎥/d) × 2d

= 16.26㎥

․슬러지 농축조 유효용량은 16.26㎥ 으로 설계한다.

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

713

7. 슬러지 저류조

○ 기 능

․농축된 슬러지를 수거하기 위해 수집 집적하는 조이다.

○ 설계기준

․슬러지 저류조 유효용량(㎥) = 농축슬러지 발생량(㎥/d) × 저류기간(d) 이상

․농축슬러지 발생량(㎥/d)

여기서, V' : 농축슬러지 발생량(㎥/d)

V : 슬러지(잉여+응집) 발생량(㎥/d)

P : 슬러지(잉여+응집) 함수율 = 99%

※ 잉여슬러지양이 응집슬러지양에 비해 상대적으로 많기 때문에 잉여슬러지

함수율을 적용한다.

P ′ : 농축슬러지 함수율 = 95～99.2%

․저류기간(d) = 30d 이상

○ 선정근거

 

 

 

 

구 분	오수정화시설 설계용량 및 단위공정별 설계기준에 관한 연구(2003) p.108	우리공사적용	비 고
슬 러 지 함수율(%)	99	99
농축슬러지 함수율(%)	95～99.2	95～99.2
저류기간(d)	15 이상	30 이상	휴게소 특성상 슬러지 반출이 용이하지 않으므로 30d로 적용한다

○ 설 계 예

[설계조건]

․유입 오수량 : 300㎥/d

․농축슬러지 함수율 = 97%

[계 산 예]

․슬러지 저류조 유효용량(㎥) = 농축슬러지 발생량(㎥/d) × 저류기간(d) 이상

․농축슬러지 발생량(㎥/d)

2011년도 설계실무자료집 - 기 타

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여기서, V' : 농축슬러지 발생량(㎥/d)

V : 슬러지(잉여+응집) 발생량 = 8.13㎥/d

(7.절 슬러지 발생량 산출 결과)

P : 슬러지(잉여+응집) 함수율 = 99%

P ′ : 농축슬러지 함수율 = 97%

․슬러지 저류조 유효용량(㎥) = 농축슬러지 발생량(㎥/d) × 저류기간(d) 이상

= 2.71㎥/d × 30d 이상

= 81.3㎥ 이상

․슬러지 저류조 유효용량은 81.3㎥ 이상으로 설계한다.

8. 기 타

○ 기 능

․집수, 소포조 : 침전조 상등수를 집수하여 잔류질소제거장치로 이송하고

반응조 거품 발생시 사용할 소포수 보관 용도

․슬러지 인출조 : 침전조 슬러지를 인출하여 외부반송 함

․응집슬러지 인출조 : 응집침전조 슬러지를 인출하여 슬러지 농축조로 이송

․여과조 : 여과시설로 이송하기 위한 집수조

․역세조 : 여과시설 역세수 보관 용도

․소독, 중수, 방류조 : 중수 및 방류수를 수질기준 이하로 소독하고 방류, 이송

○ 설계기준

 

 

 

 

 

구 분	설 계 기 준	비 고
역세조	설계된 여과시설에 소요되는 역세수량을 산출하여 보관 가능한 용량 이상으로 설계
집수, 소포조 슬러지 인출조 응집슬러지 인출조 여과조 소독, 중수, 방류조	각 조별 평면 배치시 주요 반응조별 배치후 잔여공간을 활용하여 체류시간 0.5～4hr 범위내에서 설계자가 선정한다.	소독, 중수, 방류조는 중수도 설치 대상 휴게소(150㎥/일이상, 환경영향평가 협의)의경우 중수 보관을 위하여 유입 오수량(㎥/d)의 10%이상 용량 설치