💧침전(Sedimentation)

유입된 탁한 물 속의 입자를 가장 효과적으로 가라앉혀 제거하는 기능
(floc을 가라앉지는 것)
 
✅ 침전 과정
- 응집된 플록을 자연스럽게 가라앉혀 맑은 물을 분리하는 과정.
- 침전지에서 1~4시간 동안 물을 정체시켜 부유물질이 가라앉도록 유도함.
- 침전된 슬러지는 별도로 처리됨.
침전지에서 표면부하율(Overflow Rate)은 침전 효율을 결정하는 중요한 설계 인자이며, 혼화 강도와도 간접적으로 관련이 있음.
표면부하율은 다음과 같이 정의됨

표면부하율 구하는 식

✅ 표면부하율↓ -> 탁질 제거율↑ -> 유량↓ -> 표면적↑
 
표면부하율이 낮으면 탁질 제거율이 증가하는 이유
표면부하율이 낮아진다는 것은 물이 침전지를 천천히 통과한다는 뜻.
물의 속도가 줄어들면 입자들이 침전할 시간이 충분히 확보되므로 탁질(부유물질, SS: Suspended Solids)이 더 많이 제거됨.
표면부하율이 낮을수록 → 침전 시간이 길어짐 → 작은 입자까지 충분히 가라앉을 수 있음 → 탁질 제거율 증가
반대로, 표면부하율이 높으면 → 물이 빠르게 지나가면서 입자들이 침전할 시간이 부족 → 탁질 제거율 감소
따라서, 표면부하율을 낮추면 침전지의 처리 효율이 좋아지고, 탁질 제거율이 증가하게 됨.
 
표면부하율이 낮아지면 유량이 줄어드는 이유
표면부하율이 낮아진다는 것은 공식에서 유량(Q)이 감소하거나, 표면적(A)이 증가했음을 의미함.
유량(Q이 작아지면 같은 표면적에서도 침전 속도가 느려지고, 물이 천천히 이동하므로 표면부하율이 낮아짐.
일반적으로 유입 유량이 줄어들면 처리 속도가 감소하므로 표면부하율이 자연스럽게 낮아지는 효과를 보임.
즉, 처리할 유량이 적어지면 표면부하율도 낮아지고, 물이 침전지에서 머무르는 시간이 증가하여 침전 효율이 높아지는 효과가 발생함.
 
표면부하율이 낮아지면 표면적이 커지는 이유
같은 유량(Q)에서 표면부하율을 낮추려면 침전지의 표면적(A)을 크게 설계해야 함.
표면적이 커지면 물의 흐름이 넓은 공간으로 분산되면서 속도가 느려지고, 입자들이 침전할 시간이 늘어남.
따라서, 표면적이 커질수록 침전 효율이 증가하고, 탁질 제거율이 올라가는 효과가 발생함.
 
정리
 
표면부하율이 낮아지면:
① 침전 시간이 길어져 탁질 제거율 증가
② 유량이 낮아지면 자연스럽게 표면부하율 감소
③ 같은 유량을 유지하면서 표면부하율을 낮추려면 침전지 표면적을 증가
이러한 관계 때문에 탁질 제거율을 높이기 위해 표면부하율을 낮추는 설계를 하려면, 유량을 줄이거나 침전지의 표면적을 늘려야 한다는 점이 중요한 설계 원칙이 됨.
 
✅ 침전지 중 중력침강(Gravity Settling) 방식
 
 장방형 침전지(Rectangular Sedimentation Basin) & 경사판 침전지(Inclined Plate Sedimentation Basin) 
 
 장방형 침전지 (Rectangular Sedimentation Basin)
개요

• 가장 일반적으로 사용되는 침전지 형태로, 물이 수평 방향으로 흐르면서 부유물질이 중력에 의해 침전됨.
• 길이가 길고 폭이 좁으며, 일반적으로 길이(L) : 폭(W) = 3:1 ~ 5:1 정도의 비율로 설계됨.

특징
장점:

• 유속이 균일하여 침전 효율이 높음.
• 슬러지 제거가 용이하며 유지보수가 편리함.
• 상하수 처리 시설에서 가장 많이 사용됨.

단점:

• 넓은 면적이 필요하여 공간 효율성이 떨어짐.
• 장기간 사용 시 슬러지 축적 관리가 필요함.

 경사판 침전지 (Inclined Plate Sedimentation Basin, Lamella Settler)
개요

• 침전 효율을 높이기 위해 여러 개의 경사판(기울어진 판)을 설치한 침전지.
• 물이 경사판 사이를 지나면서 침전 효율이 증가하고, 침전된 입자는 판을 따라 아래로 미끄러지며 제거됨.
• 일반적인 경사각도는 45°~60° 정도로 설계됨.

특징
장점:

• 일반 침전지보다 설치 면적이 작아도 높은 침전 효율을 보임.
• 침전 면적이 증가하여 부유물질 제거율이 향상됨.
• 기존 침전지에 추가 설치하여 처리 용량을 증가시킬 수 있음.

단점:

• 유지보수가 어렵고, 경사판이 막힐 가능성이 있음.
• 초기 설치 비용이 높음.

 결론

• 장방형 침전지는 단순한 구조로 일반적인 침전 공정에서 가장 많이 사용됨.
• 경사판 침전지는 같은 공간에서도 침전 효율을 높일 수 있어 부지 면적이 제한된 경우 유리함.
• 침전지 선택은 처리 용량, 부지 면적, 비용, 유지보수 난이도 등을 고려하여 결정됨.