下水終末處理施設

機械設備工事 設計指針

200 1年 7月

環 境 部(h t t p :/ / w w w .m e .g o .k r )

環 境 管 理 公 團(h t t p :/ / w w w .e m c .o r .k r )

머 리 말

하수처리시설은 생활환경을 개선하고 공공수역등의 수질보전뿐만 아니라

처리수의 재이용이라는 수자원확보 측면에서도 그 역할이 강조되고 있습니

다 .

본 기계설계지침은 하수도시설기준 (1998.2 환경부) 및 일본하수도사업단에

서 발간된 기계설계지침서 (1998.4)를 기준으로 하여 하수처리시설의 각 단

위 기계설비에 대한 설계기준을 제시함으로서 합리적인 건설비용으로 최대

한의 효과를 도모하기 위하여 작성하였으며, 국가공인기관등에서 인증된 신

기자재를 가능한 수록하여 품질의 저변확대에도 노력하였습니다.

최근 고도처리 필요성으로 하수처리 방식의 다양화와 기본 설계조건(주위환

경, 유지관리조건) 등에 따라서 본 지침을 적용하는 것이 불합리할 경우에

는 이 지침서를 적용할 수 없는 경우가 있습니다 .

따라서, 본 지침의 미흡한 부분에 대해서는 앞으로도 계속 검토ㆍ추가 수정

하여 보완하도록 하겠습니다.

이러한 측면에서 하수처리시설 설계ㆍ시공분야에 종사하는 실무관계자에게

이 지침서가 좋은 참고자료가 되길 바랍니다.

편 저

환경관리공단 전 무 이 사 김 덕 치

기 술 진 흥 처 장 김 창 환

최 근 웅

전 성 열

강 금 배

이 상 일

이 영 대

송 윤 섭

김 종 열

이 경 한

감 수

환 경 부 상 하 수 도 국 국장 남 궁 은

하 수 도 과 과장 박 희 정

최 진 락

유 승 광

조 갑 현

박 상 진

『하 수종말 처리시 설의 기 계설비 설계 지침』 에

대한 자문위 원

〔가나다순〕

국민대학교 교 수 김 석 현

(주)도화종합기술공사 전무이사 박 준 희

동아공학(주) 소 장 정 승 택

대양바이오테크(주) 대표이사 서 정 원

(주)신명엔지니어링 부 사 장 김 종 필

KMI엔지니어링 대표이사 강 호 직

한국건설기술연구원 부 장 신 현 준

실 무의견 주신분

〔가나다순〕

(주)건화엔지니어링 상무이사 김 한 중

(주)경호엔지니어링 차 장 정 종 필

(주)남원건설엔지니어링 이 사 허 용 범

(주)도화종합기술공사 이 사 김 상 배

(주)동명기술공단 부 장 김 형 곤

(주)동일기술공사 부 장 박 용 하

(주)삼안건설기술공사 부 장 김 상 범

(주)선진엔지니어링 이 사 권 태 범

(주)제일엔지니어링 차 장 이 복 기

한국종합기술개발공사 상무이사 이 진 환

현대건설(주) 부 장 윤 주 섭

목 차

제 1 장 총 칙 …………………………………………………… 13

1 . 기본조 건의 확인 ……………………………………………………… 13

1. 1 기계설계설비의 기본 ……………………………………………… 13

1. 2 규격의 근거 ………………………………………………………… 14

1. 3 지역ㆍ환경특성의 파악 …………………………………………… 14

2 . 처리방 식의 확 인 ……………………………………………………… 16

2. 1 처리방식의 확인 …………………………………………………… 16

2. 2 유입수질의 확인 …………………………………………………… 16

3 . 유지관 리방식 의 검 토 ………………………………………………… 17

3. 1 유지관리방식의 검토 ……………………………………………… 17

4 . 기 타 …………………………………………………………………… 18

4. 1 기계설비의 계획ㆍ선정 …………………………………………… 18

4. 2 단계적 건설계획 …………………………………………………… 19

4. 3 개축ㆍ보수의 대책 ………………………………………………… 19

4. 4 증설의 대책 ………………………………………………………… 19

제 2 장 공 통 설 비 …………………………………………………… 21

1 . 관 , 밸브류 ………………………………………………………………… 21

1. 1 배관재질 ……………………………………………………………… 21

1. 2 배관구경 ………………………………………………………………… 22

1. 3 밸브의 사용구분 …………………………………………………… 24

1. 4 배관, 밸브등의 손실 ………………………………………………… 25

1. 5 설계시 유의사항 …………………………………………………… 38

- 1 -

제 3 장 펌 프 장 설 비 ……………………………………………… 41

1 . 공통사항 ………………………………………………………………… 41

1. 1 펌프장의 종류 ……………………………………………………… 41

1. 2 계획하수량의 확인 ………………………………………………… 41

1. 3 설계조건의 확인 …………………………………………………… 42

1. 4 하중조건의 확인 .…………………………………………………… 42

1. 5 수위관계의 확인 …………………………………………………… 43

2 . 수문설 비 ………………………………………………………………… 44

2. 1 수문의 설치목적 …………………………………………………… 44

2. 2 수문의 형상 ………………………………………………………… 44

2. 3 수문본체의 재질 …………………………………………………… 44

2. 4 수문의 구동방식 …………………………………………………… 45

2. 5 용량 및 대수선정 …………………………………………………… 46

2. 6 수문의 설치하중 …………………………………………………… 46

2. 7 설계수심ㆍ조작수심 ………………………………………………… 48

2. 8 수문의 전동기 출력 ………………………………………………… 48

2. 9 운전제어 ……………………………………………………………… 51

3 . 스 크린설비 ……………………………………………………………… 52

3. 1 스크린 설치목적 …………………………………………………… 52

3. 2 설치 위치 …………………………………………………………… 52

3. 3 스크린의 종류 ……………………………………………………… 53

3. 4 용량 및 대수선정 …………………………………………………… 55

3. 5 설계조건 ……………………………………………………………… 56

3. 6 전동기 출력 ………………………………………………………… 58

3. 7 운전제어 ……………………………………………………………… 61

3. 8 안전시설 ……………………………………………………………… 61

4 . 침사제 거설비 …………………………………………………………… 62

4. 1 설치 목 적 …………………………………………………………… 62

4. 2 침사제거기의 종류 ………………………………………………… 62

- 2 -

4. 3 설계 조 건 …………………………………………………………… 66

4. 4 전동기 출력 ………………………………………………………… 67

4. 5 침사 및 협잡물반출설비 …………………………………………… 70

4. 6 저류호퍼 ……………………………………………………………… 80

4. 7 저류호퍼의 기종선정 ……………………………………………… 81

4. 8 저류호퍼의 용량 …………………………………………………… 82

5 . 펌프설비 ………………………………………………………………… 83

5. 1 설치목적 ……………………………………………………………… 83

5. 2 설치위치 ……………………………………………………………… 83

5. 3 계획하수량과 대수 ………………………………………………… 85

5. 4 펌프의 형식선정 …………………………………………………… 86

5. 5 펌프의 종류 및 특징 ……………………………………………… 88

5. 6 수격작용 ……………………………………………………………… 93

5. 7 전동기 출력 ………………………………………………………… 101

5. 8 자동운전의 제어방식 …………………………………………… 105

5. 9 운전제어 ………………………………………………………………106

5. 10 자동운전용 기기 ………………………………………………… 107

5. 11 보호장치 …………………………………………………………… 108

5. 12 설계시 유의사항 ………………………………………………… 109

5. 13 기타 펌프장의 부대설비 ……………………………………… 112

6 . 유 량조정 조설비 ……………………………………………………… 113

6. 1 유량조정조 설치목적 ……………………………………………… 113

6. 2 용 량 ………………………………………………………………… 113

6. 3 조정방식 ……………………………………………………………… 113

6. 4 교반방식 ……………………………………………………………… 115

제 4 장 송 풍 기 설 비 …………………………………………… 117

1 . 공통 사항 ……………………………………………………………… 117

1. 1 설비 개요 …………………………………………………………… 117

- 3 -

1. 2 송풍기 용량 ………………………………………………………… 117

1. 3 기종 개요 …………………………………………………………… 118

1. 4 기종 선정 …………………………………………………………… 121

2 . 터보 송풍기…………………………………………………………… 123

2. 1 설치 위치 …………………………………………………………… 123

2. 2 구 경 ………………………………………………………………… 123

2. 3 대 수 ………………………………………………………………… 125

2. 4 흡입ㆍ토출압력 ……………………………………………………… 126

2. 5 송풍기의 회전수 …………………………………………………… 127

2. 6 전동기 출력 ………………………………………………………… 127

2. 7 윤활방식 ……………………………………………………………… 130

2. 8 냉각방식 ……………………………………………………………… 131

2. 9 공기여과장치 ………………………………………………………… 131

2. 10 방음단열 …………………………………………………………… 132

2. 11 방풍장치 …………………………………………………………… 133

2. 12 기동ㆍ정지 ………………………………………………………… 133

2. 13 풍량제어 …………………………………………………………… 134

3 . 로터리 (루츠 )송풍 기 ………………………………………………… 137

3. 1 설치 위치 …………………………………………………………… 137

3. 2 구 경 ………………………………………………………………… 137

3. 3 대 수 ………………………………………………………………… 137

3. 4 흡입ㆍ토출압력 ……………………………………………………… 137

3. 5 회전수 ………………………………………………………………… 138

3. 6 전동기 출력 ………………………………………………………… 138

3. 7 윤활유 냉각방식 …………………………………………………… 139

3. 8 공기여과방식 ……………………………………………………… 139

3. 9 소음ㆍ단열 …………………………………………………………… 140

3. 10 설 치 ……………………………………………………………… 141

3. 11 구동방식 …………………………………………………………… 141

3. 12 풍량조정 …………………………………………………………… 141

3. 13 신축관 ……………………………………………………………… 142

- 4 -

제 5 장 수 처 리 설 비 ……………………………………………… 145

1 . 공통사 항 ……………………………………………………………… 145

1. 1 계획하수량과 수질 ………………………………………………… 145

2 . 일차 침전지 설비 ……………………………………………………… 146

2. 1 설치 목적 …………………………………………………………… 146

2. 2 설치 위치 …………………………………………………………… 146

2. 3 슬러지수집기 ………………………………………………………… 146

2. 4 슬러지수집기의 전동기 출력 …………………………………… 149

2. 5 스컴제거장치 ………………………………………………………… 163

2. 6 슬러지수집기의 운전 ……………………………………………… 168

2. 7 설계시 유의사항 …………………………………………………… 168

2. 8 슬러지 인발설비 …………………………………………………… 169

2. 9 기 종 ………………………………………………………………… 170

2. 10 슬러지펌프 용량 및 대수 ………………………………………… 173

2. 11 인발슬러지펌프의 전양정 ………………………………………… 174

2. 12 인발슬러지펌프의 전동기 출력 ………………………………… 174

2. 13 인발슬러지 배관 …………………………………………………… 175

2. 14 침전지의 지배수펌프 ……………………………………………… 175

3 . 반 응조설 비 ………………………………………………………… 176

3. 1 설치 목적 …………………………………………………………… 176

3. 2 산기장치 …………………………………………………………… 176

3. 3 반응조 필요공기량 ………………………………………………… 177

3. 4 산기장치의 기종선정 ……………………………………………… 182

3. 5 산기장치의 수량 …………………………………………………… 187

3. 6 산기판ㆍ산기통 ……………………………………………………… 187

3. 7 전면포기식 …………………………………………………………… 189

3. 8 수중교반식 포기장치 ……………………………………………… 192

3. 9 산기장치 인양설비 ………………………………………………… 197

3. 10 소포장치 …………………………………………………………… 198

- 5 -

4 . 이차 침전지 설비 …………………………………………………… 200

4. 1 설치 목적 …………………………………………………………… 200

4. 2 설치 위치 …………………………………………………………… 200

4. 3 슬러지수집기 ……………………………………………………… 200

4. 4 슬러지수집기의 전동기 출력 …………………………………… 201

4. 5 스컴제거장치 ………………………………………………………… 204

4. 6 슬러지수집기의 운전 ……………………………………………… 204

4. 7 설계시 유의사항 …………………………………………………… 204

4. 8 반송슬러지 인발설비 ……………………………………………… 205

4. 9 반송슬러지펌프의 기종선정 ……………………………………… 205

4. 10 반송슬러지펌프의 용량 및 대수 ………………………………… 206

4. 11 반송슬러지 배관 …………………………………………………… 206

4. 12 잉여슬러지량 ……………………………………………………… 207

4. 13 잉여슬러지의 인발설비 …………………………………………… 209

4. 14 잉여슬러지펌프의 기종선정 ……………………………………… 209

4. 15 잉여슬러지펌프의 용량 및 대수 ………………………………… 210

4. 16 잉여슬러지 배관 …………………………………………………… 211

4. 17 잉여슬러지펌프의 전양정 ………………………………………… 211

4. 18 설계시 유의사항 …………………………………………………… 211

제 6 장 슬 러 지 처 리 설 비 …………………………………… 213

1 . 슬러 지농축 설비 ……………………………………………………… 213

1. 1 공통사항 ……………………………………………………………… 213

1. 1. 1 목 적 ……………………………………………………………… 213

1. 1. 2 농축방식의 종류 …………………………………………………… 213

1. 1. 3 농축슬러지펌프 설비 …………………………………………… 214

1. 2 중력농축설비 ………………………………………………………… 215

1. 2. 1 개요 ……………………………………………………………… 215

1. 2. 2 형상 및 수 ……………………………………………………… 216

1. 2. 3 슬러지수집기 ……………………………………………………… 216

1. 2. 4 슬러지수집기의 전동기 출력 …………………………………… 216

- 6 -

1. 2. 5 스컴제거장치 ……………………………………………………… 217

1. 3 원심농축기 …………………………………………………………… 218

1. 3. 1 기종 개요 ………………………………………………………… 218

1. 3. 2 용량 및 효율 ……………………………………………………… 221

1. 3. 3 부대장치 …………………………………………………………… 221

1. 4 부상식농축조 ………………………………………………………… 223

1. 4. 1 기종 개요 ………………………………………………………… 223

1. 4. 2 농축방법 …………………………………………………………… 224

1. 4. 3 용량 및 형상 ……………………………………………………… 225

1. 4. 4 구 조 ……………………………………………………………… 227

1. 4. 5 가압펌프 …………………………………………………………… 228

1. 4. 6 공기포화조 ………………………………………………………… 229

1. 4. 7 부대장치 …………………………………………………………… 230

1. 5 벨트농축기 …………………………………………………………… 231

2 . 슬 러 지 소 화 조 설 비 ………………………………………………… 232

2. 1 소화방식 ……………………………………………………………… 232

2. 2 유효용량 ……………………………………………………………… 232

2. 3 소화율 ………………………………………………………………… 233

2. 4 교반장치 ……………………………………………………………… 235

2. 5 탈황설비 ……………………………………………………………… 237

2. 6 가스저류탱크설비 ………………………………………………… 238

2. 7 가온설비 ……………………………………………………………… 240

2. 8 보일러설비 …………………………………………………………… 240

2. 9 잉여가스 연소설비 ………………………………………………… 243

2. 10 소화슬러지 인발설비 ……………………………………………… 244

2. 11 탈리액 인발설비 …………………………………………………… 245

2. 12 소화가스의 이용 …………………………………………………… 245

3 . 슬 러 지 탈 수 설 비 …………………………………………………… 246

3. 1 공통사항 ……………………………………………………………… 246

3. 1. 1 슬러지 조정 ………………………………………………………… 246

3. 1. 2 기종 개요 ………………………………………………………… 247

- 7 -

3. 1. 3 기종 선정 ………………………………………………………… 248

3. 1. 4 설치대수 …………………………………………………………… 249

3. 1. 5 방취대책 …………………………………………………………… 250

3. 1. 6 염화제2철 약품투입설비 ………………………………………… 250

3. 1. 7 고분자응집제 약품주입설비 ……………………………………… 251

3. 1. 8 응집ㆍ혼화탱크 …………………………………………………… 253

3. 1. 9 슬러지 저류조 …………………………………………………… 253

3. 2 벨트프레스 탈수기 ………………………………………………… 255

3. 2. 1 기종 개요 ………………………………………………………………… 255

3. 2. 2 유효여과 폭 ………………………………………………………… 255

3. 2. 3 여과속도 …………………………………………………………… 256

3. 2. 4 구동장치 및 전동기 출력 ………………………………………… 256

3. 2. 5 여과포 세정 ………………………………………………………… 257

3. 2. 6 슬러지공급펌프 …………………………………………………… 257

3. 2. 7 약품주입율 ………………………………………………………… 258

3. 2. 8 약품공급펌프 ……………………………………………………… 258

3. 2. 9 운전제어 …………………………………………………………… 259

3. 2. 10 전동기 출력 ……………………………………………………… 259

3. 3 원심탈수기 …………………………………………………………… 261

3. 3. 1 기종 개요 …………………………………………………………… 261

3. 3. 2 용량 ………………………………………………………………… 261

3. 3. 3 차속장치 …………………………………………………………… 262

3. 3. 4 슬러지공급펌프 …………………………………………………… 262

3. 3. 5 약품주입율 ………………………………………………………… 262

3. 3. 6 약품공급펌프 ……………………………………………………… 263

3. 3. 7 운전제어 …………………………………………………………… 263

3. 4 가압탈수기 …………………………………………………………… 264

3. 4. 1 기종 개요 ………………………………………………………… 264

3. 4. 2 필요여과면적 ……………………………………………………… 265

3. 4. 3 여과속도 …………………………………………………………… 265

3. 4. 4 운전주기 …………………………………………………………… 266

3. 4. 5 슬러지공급펌프 …………………………………………………… 267

3. 4. 6 수압펌프 …………………………………………………………… 268

- 8 -

3. 4. 7 송풍기용 공기원설비 ……………………………………………… 269

3. 4. 8 여과포 세정 ……………………………………………………… 270

3. 5 기타설비 ……………………………………………………………… 270

3. 5. 1 다중원판형 스크류프레스 ………………………………………… 270

3. 5. 2 유동판 농축탈수장치 …………………………………………… 271

4 . 탈수 케 익 반 출 저 류 설 비 …………………………………………… 272

4. 1 목 적 ………………………………………………………………… 272

4. 2 설치 위치 …………………………………………………………… 272

4. 3 기 종 ………………………………………………………………… 272

4. 4 용량 및 대수 ………………………………………………………… 273

4. 5 전동기 출력 ………………………………………………………… 273

4. 6 설계시 유의사항 …………………………………………………… 274

제 7 장 용 수 설 비 ………………………………………………… 275

1 . 공통사 항 ……………………………………………………………… 275

1. 1 목 적 ………………………………………………………………… 275

1. 2 설치 위치 …………………………………………………………… 275

1. 3 용수종류와 용도 …………………………………………………… 277

1. 4 용 량 ………………………………………………………………… 278

2 . 사여과 기설비 ………………………………………………………… 280

2. 1 시설 개요 …………………………………………………………… 280

2. 2 급속여과형식의 개요 …………………………………………… 280

2. 3 기종 개요 …………………………………………………………… 282

2. 4 기종 선정 …………………………………………………………… 287

2. 5 용량 및 대수 ………………………………………………………… 288

2. 6 원수펌프 ……………………………………………………………… 288

2. 7 세정용량 ……………………………………………………………… 290

2. 8 역세펌프 ……………………………………………………………… 291

2. 9 역세송풍기 …………………………………………………………… 291

- 9 -

2. 10 공기압축기 ………………………………………………………… 292

3 . 기 타 …………………………………………………………………… 293

3. 1 원수취수 위치 ……………………………………………………… 293

3. 2 수조 및 급수펌프의 용량 ………………………………………… 294

3. 3 자동 세정스트레이너 ……………………………………………… 294

3. 4 마이크로스트레이너 ……………………………………………… 295

3. 5 압력탱크식 급수유니트 …………………………………………… 295

제 8 장 소 독 설 비 …………………………………………………… 297

1 . 공통사 항 ……………………………………………………………… 297

1. 1 목 적 ………………………………………………………………… 297

1. 2 소독방식 ……………………………………………………………… 298

2 . 염소 소독 ……………………………………………………………… 300

3 . 자 외 선 소 독 …………………………………………………………… 300

3. 1 개 요 ………………………………………………………………… 300

3. 2 자외선소독장치 ……………………………………………………… 301

3. 3 소독의 영향인자 …………………………………………………… 305

4 . 오존소 독 ……………………………………………………………… 307

4. 1 개 요 ………………………………………………………………… 307

4. 2 오존소독장치 ………………………………………………………… 308

4. 3 오존공급제어방법 …………………………………………………… 308

4. 4 설계시 유의사항 …………………………………………………… 309

제 9 장 탈 취 설 비 …………………………………………………… 311

1 . 공 통 사 항 ……………………………………………………………… 311

- 10 -

1. 1 탈취계획 ……………………………………………………………… 311

1. 2 배치계획 ……………………………………………………………… 312

1. 3 설계조건 ……………………………………………………………… 312

2 . 탈 취 방 식 ……………………………………………………………… 315

2. 1 탈취방식의 선정 …………………………………………………… 315

3 . 탈 취 풍 량 ……………………………………………………………… 322

3. 1 탈취대상의 밀폐화 ………………………………………………… 322

3. 2 탈취풍량 ……………………………………………………………… 322

3. 3 약액세정탑의 용량계산 …………………………………………… 325

4 . 부 대 설 비 의 용 량 …………………………………………………… 328

4. 1 탈취팬 ………………………………………………………………… 328

4. 2 에어필터 ……………………………………………………………… 329

4. 3 미스트세퍼레이타 …………………………………………………… 329

4. 4 풍량계 ………………………………………………………………… 329

4. 5 Duct …………………………………………………………………… 330

4. 6 댐퍼밸브 ……………………………………………………………… 330

제 10 장 기 타 설 비…………………………………………………… 333

1 . 바 닥배수 펌프 ………………………………………………………… 333

1. 1 기 종 ………………………………………………………………… 333

1. 2 용 량 ………………………………………………………………… 333

1. 3 전동기 출력 ………………………………………………………… 333

1. 4 설계시 유의사항 …………………………………………………… 333

2 . 상 징 수 배 출 장 치 …………………………………………………… 334

2. 1 기 종 ………………………………………………………………… 334

2. 2 용 량 ………………………………………………………………… 335

2. 3 전동기 출력 ………………………………………………………… 335

- 11 -

2. 4 설계시 유의사항 …………………………………………………… 335

제 11 장 종 합 시 운 전 ………………………………………………… 337

참 고 문 헌 …………………………………………………………………… 351

- 12 -

제 1 장 총 칙

제 1장 총 칙

1 . 기본조 건의 확 인

1.1 기 계설 비설 계의 기본

기계설비의 설계는 처리방식, 시설규모, 시설형태, 유지관리방식 등을 기본

으로 신뢰성 및 경제성을 중시하여 해당시설에 알맞는 적절한 설계를 하고

효과적인 유지관리를 할 수 있도록 한다.

【 해 설 】

1. 하수도용 기계설비는 유입조건, 가혹한 사용상황, 열악한 환경조건 등 일

반적인 산업기계 설비에 비해 특수한 설비이다. 따라서 하수도용 기계설

비는 앞의 조건에 대응하는 일정한 기능을 갖도록 개발되어진 기기들이

많다.

2. 이 지침에서 하수도시설 기준으로 작성하였으며, 소규모하수처리장의 구

분은 유입수량 규모가 계획일최대하수량 5000m 3/ day 이하의 분류식 하수

를 처리대상으로 하는 처리장으로 한다.

3. 하수도는 공공사업이고 공공수역의 수질확보, 침수방제 등을 확실히 하

기 위하여 일정 이상의 기술수준이 확보된 신뢰성이 높은 설비가 필요하

다.

4. 기계설비의 설계 시에는 다음사항에 유의한다.

(1) 신뢰성

(2) 경제성

(3) 유지관리성

(4) 기기의 적정한 규모

(5) 배치의 합리성

(6) 재질선정의 적합성

(7) 보수작업의 용이성

(8) 지역, 환경조건의 고려

(9) 부품의 호환성 검토(중소규모의 시설)

- 13 -

1.2 규 격의 근거

기계설비의 설계는 국내외의 규격 또는 각종 지침과 기준 등의 기술적 자료

를 근거로 하는 것이 바람직하다.

【 해 설 】

1. 기계설비의 설계는 본 지침에 정하여져 있지만 국내 각종 규격, 지침에 근

거로 하여 설계하는 것이 바람직하며 이 설계의 지침에 대해서도 제정한

의미와 내용을 충분히 이해하여 참고자료로 이용한다.

2. 기계설비의 설계에 관한 사항은 한국 산업규격(KS) 및 국제적으로 인증된

다음의 규격 및 표준에 따른다.

(1) KS : Korean Industrial Standards (한국산업규격)

(2) AST M : American Society for T esting and Materials (미국재료시험협회)

(3) ANSL : American National Standards Institute(미국표준국)

(4) ASME : American Society of Mechanical Engineers, U.S.A(미국 기계기

술자학회)

(5) AW S : American Welding Society, U.S.A(미국용접학회)

(6) ISO : International Standard Organization (국제규격협회)

(7) AWWA : American Water Works Association (미국수도협회)

(8) IEC : International Electrotechnical Commission (국제 전기기술위원회)

(9) JIS : Japanese Industrial Standards(일본공업규격)

(10) KEPCO : Korean Electric Power Corporation (한국전력공사)

(11) 건교부 표준시방서

(12) 대한설비공학회의 기술기준 및 편람

(13) 표준용어집

(14) 한국설비기술협회의 표준규격

1.3 지 역 , 환경 특성 의 파 악

기계설비의 설계는 지역의 해안지역 등의 지리적조건, 기후적조건, 환경조건

및 관광지, 산업지역 등의 사회적 지역조건을 고려한다.

【 해 설 】

1. 기계설비의 설계는 각 지역의 기후적, 지리적인 환경요인, 사회적인 입지

조건을 고려하여 적정한 설계를 한다. 〈표 1.1〉과 같이 지역, 환경특성

에 의한 검토항목을 참고한다.

2. 특히 관광지 등이 처리구역에 있을 경우에는 계절적, 시간적으로 변동하

- 14 -

기 때문에 설비용량의 결정에 있어서 Peak시간에 대응하도록 설정하는

것이 필요하다.

〈표 1.1〉지역, 환경특성에 의한 검토항목(예)

지 역 특 성 검 토 항 목 구체적인 내용

환

경

요

인

1. 기후적지역

(1) 한랭지역

(2) 적설지역

(3) 고온다습지역

(4) 강풍지역

(5) 뇌(雷)다발지역

2. 지리적

(1) 해안지역

(2) 도시지역

(3) 내륙지역

(4) 산간지역

(5) 농촌지역

1) 재질

2) 설치위치

3) 설비용량

4) 운전제어방법

5) 설비의 보호방법

(보온, 복개등)

6) 유지관리 안전도의

향상

① 배관동결

② 적설에 의한 매몰

③ 적설낙하

④ 적설하중

⑤ 해수부식

⑥ 방호벽

⑦ 飛砂(비사)에 의한 마모

⑧ 진흙먼지 침입

⑨ 내연기관 출력저하

⑩ 커버설치

사

회

적

요

인

(1) 관광지역

(2) 수원지역

(3) 공단지역

(4) 인구밀집지역

(5) 경관지역

1) 재질

2) 설치위치

3) 운전제어방법

4) 형상, 구조

① 부식대책

② 진동, 소음대책

③ 취기대책

④ 배관열팽창 대책

- 15 -

2 . 처리방 식의 확 인

2 .1 처 리방 식의 확인

기계설비의 설계는 하수배제방법, 수처리방식, 슬러지등 부산물의 처리방식,

처리용량, 수질, 유효공간이용과 처리수 및 슬러지의 유효이용계획을 고려하

여 설계를 한다.

【 해 설 】

1. 기계설비는 처리방식에 적합하도록 선정 및 설계를 하여야 한다.

(1) 펌프장 설비

분류식 또는 합류식

(2) 수처리 설비

표준활성슬러지법, 산화구법, 회분식활성슬러지법, 장기포기법, 회전생물

접촉법, 고도처리공법 등

(3) 슬러지처리 설비

농축, 소화, 탈수, 건조, 소각, 퇴비화 등

(4) 고도처리 설비

(5) 기타 설비

2. 공정에 있어서 하수와 슬러지의 양, 수질, 슬러지성상 및 변화(일일변동,

계절적변동, 년간변동)에 대응하는 적정한 여유를 두어 기계설비를 선정

및 설계를 하여야 한다.

3. 처리장의 복개상부 이용과 처리수, 슬러지의 유료이용 계획에 적합한 기계

설비를 선정 및 설계를 하여야 한다.

2 .2 유 입수 질의 확인

유입수질은 기계설비의 재질에 미치는 영향, 침사 및 협잡물 발생량의 추정

이 가능하도록 필요한 Data를 수집한다.

【 해 설 】

1. 유입수질의 장래 변화를 예측하는 것은 곤란하지만 입수 가능한 Data를

수집하여 침사, 협잡물 발생량을 추정한다.

2. 산업폐수가 있는 경우에 악성폐수와 유지류의 유무, pH와 염소이온농도

등에 주의하고, 기기에 악영향이 미칠 경우에는 재질변경, 부식방지 대책

을 강구한다.

- 16 -

3 . 유지관 리방식 의 검토

3 .1 유 지관 리방 식의 검토

기계설비의 설계는 처리장 규모 및 계획되어 있는 유지관리체제를 고려하여

필요한 기계설비를 설치한다.

【 해 설 】

1. 상주관리, 원격통합관리, 순회관리 등 유지관리체제에 의한 기기의 선정과

슬러지의 최종처분 방법을 정하고, 기계설비설계의 범위, 기기의 용량과

운전방법(자동화의 범위)에 변동이 있을 때에는 계획된 유지관리체제를

파악하여 그 조건에 대응할 수 있도록 설계한다.

- 17 -

4 . 기타

4 .1 기 계설 비의 계획 ·선 정

기계설비의 배치계획, 기종선정은 안전성(安全性), 안정성(安定性), 에너지 절

약성, 비상시의 대책을 강구한다.

【 해 설 】

1. 기계설비의 설계는 각 시설·설비의 중요도에 대응하여 시스템(System )으

로서의 안전성(安全性), 안정성(安定性), 에너지 절약성, 비상시의 대책을

고려하여 배치계획, 기종을 선정하며, 검토항목의 예는 다음과 같다.

(1) 안전성(安全性)

1) 배치계획(유지관리를 위한 동선 및 공간, 조도의 확보)

2) 안전대책(배관설치위치, 점검통로, cover류 설치)

3) 보호장치의 검토(기계적 보호, 전기적 보호)

(2) 안정성( 安定性)

1) 예비기의 설치

2) 수격방지 배관

3) 바이패스 설치

4) 설비능력의 여유

5) 고장시 제작사의 사후관리체제

(3) 에너지의 절약성

1) 고효율의 기기선정

(4) 비상시 대책

1) 정전시 관련 기기 들의 동작(예 : 밸브의 자동폐쇄 기능)

2) 지진(기초구조, 배관의 설치)에 의한 내진 설계

3) 침수(기종선정, 단자 등 설치 위치)

2. 기계설비의 설계는 최근 빈번하게 일어나고 있는 지진에 대비하여 충분한

안정성을 가질 수 있도록 하여야 하고, 지진으로 인한 충격을 흡수할 수

있도록 내진 설계를 검토하여야 한다.

※ 99년 8월 환경부에서 수행한 상수도시설 내진 설계기준 마련을 위한

연구 의 내용이 하수도시설과 유사한 점을 감안하여 설계시 이를 최

대한 준용하도록 강구하여야 한다.

3. 예비기의 설치는 기기의 유지관리를 위하여 설치하는 것을 표준으로 하지

만 배관설비, 제어의 이중화, 건설비가 증가하므로 특히 소규모처리장의

경우에는 기기의 운전시간 연장, 고장시 대응방법을 종합적으로 검토하여

예비기의 설치 유무를 검토한다.

- 18 -

4 .2 단 계적 건설 계획

기계설비의 설계는 유입하수량의 증가에 따라 기계의 대수를 분할하여 단계

적으로 건설될 수 있도록 검토한다.

【 해 설 】

1. 단계적 건설계획은 처리시설의 효율적 정비와 과대한 초기투자의 억제를

위하여 중요한 계획요소가 되며 처리시설은 효율적인 사업을 진행하고

유입하수량의 변동을 고려하여 적정한 계열 분할에 의해 단계적으로 건설

하는 것이 중요하다. 하수처리의 가동 초기에 있어서 유입하수량이 적을

것으로 예측하여 설정한 계열분할의 효율적인 운전이 확보되지 않을 경우

에는 별도로 초기대책을 검토한다.

2. 기계설비의 설계는 단계적인 건설계획을 기본으로 계열수에 대응한 적정

한 유지관리가 가능하게 하고, 과대한 초기투자가 되지 않는 범위로 한다.

4 .3 개 축· 보수 의 대 책

기계설비의 설계는 가동후의 보수와 개축을 고려하여 설계한다.

【 해 설 】

1. 가동후의 설비는 적정한 유지관리를 하여 부품의 마모와 부식 등이 발생

하여 정기적으로 보수할 필요가 있다.

따라서 설계에 있어서는 부품의 교환이 용이한 설비와 유지관리 공간을

고려하여 설치할 필요가 있다.

2. 보수를 계속하여도 물리적, 기능적, 경제적인 내구년수에 도달하여 개축을

하여야 하는 시기가 있다. 이러한 경우를 대비하여 처음의 설계 단계에서

개축을 고려한 반출입구, 경로 등의 공간을 확보하는 것이 필요하다.

또한 처리기능을 유지하면서 시설개축이 쉽도록 설계시에 가설적인 배려

를 검토하는 것도 필요하다.

4 .4 증 설의 대책

증설설비의 설계는 기존설비의 운전상황, 유지관리상황을 확인한 후 기존

설비의 문제점을 보완할 수 있도록 설계한다.

【 해 설 】

1. 증설설비의 설계는 기존설비 기기의 운전상황, 유지관리상황을 확인하여

기존 설비의 문제점을 해결할 수 있도록 요구사항을 반영하여 설계한다.

- 19 -

제 2 장 공 통 설 비

제 2장 공통설비

1 . 관 , 밸브류

1.1 배 관재 질

배관재질은 사용유체에 따라 적절하게 선정한다.

【 해 설 】

배관재질의 사용구분은 다음과 같다.

〈표 1.1〉배관재질 사용구분

용 도 일 반 적 재 질 특 수 조 건

1. 하수이송배관

. 유입펌프, 조정조,양수배관 등

DCIP, ST S, ST WW(1) ST WW는 용접 후 내부도

장이 가능한 배관

2. 슬러지배관

·생슬러지, 잉여슬러지,반송슬러지, 농축슬러지

·슬러지공급배관 등

DCIP, ST S, ST WW(1) ST WW는 용접 후 내부도

장이 가능한 배관

3. 처리수배관

·축봉수, 소포수, 세정수

냉각수배관 등

SPP (W ), ST S(1) 처리수와 접한 관통부배관

(2) 수중, 수면에 접한 배관은

ST S304 sch10S 이상

4.부

식

성

유

체

배

관

·용해액 배관등

(P olym er , Alum , NaOH )PE, ST S

·차아염소산나트륨배관 PE, PVC

5. 공기배관

(1) 1.0㎏/ ㎠미만 또는 직

경 500이하 : SPP (W )(2) 1.0㎏/ ㎠미만 또는 직

경 600이상 : ST PY

(1) 하수중의 수면에 접한배관

(ST S304 sch10S 이상)

6. 유압배관 SPPS

7. 시상수배관

ㆍ옥외배관

ㆍ옥내배관

주철관, 폴리에틸렌분체

라이닝강관, ST SST S, 동관

8. 탈취배관 FRP, PE, ST S

9. 소화가스관 ST S

- 21 -

1. 닥타일주철관에서 직관은 닥타일 2종관(몰타르라이닝관), 이형관은 닥타

일로 한다.

2. 송풍기배관은 이송공기의 압력에 의해 온도가 상승하므로 고온으로 매설

된 경우 부식이 촉진될 수 있으므로 방식처리를 고려한다.

1.2 배 관구 경

1. 배관구경은 배관 내 유속을 설정해서 산정 하지만 경제성을 고려하여 소

구경은 대구경에 비하여 속도를 느리게 산정한다.

2. 소구경은 폐쇄방지를 위해 최소구경을 설정한다.

3. 집합배관의 구경은 예비를 포함하지 않고 결정한다.

【 해 설 】

1. 배관 내 유속은 이송물질의 종류를 고려하여 적정한 값을 선정하는 것을

원칙으로 하고, 다음과 같은 예를 참조하여 결정한다.

(1) 급수배관

〈표 1.2〉 급수배관 구경과 유속 설정 예

관 경(mm ) 2 5 5 0 6 5 8 0 1 0 0

유 속(m/ sec) 0.6 이하 0.8 1.0 1.2 1.5

건축설비의 배관 내 유속은 직경 25∼150mm에서 임계속도가 1.8∼

2.0m/ sec이므로 표준치는 1.5m/ sec로 하고, 또한 자연유하하는 배관 내

의 유속은 0.2∼0.5m/ sec로 한다.

(2) 양수배관

펌프에 의한 양수의 경우 관경과 권장유속의 설정 예는 다음 표와 같다.

〈표 1.3〉 양수배관의 배관경과 유속의 설정 예

관 경(mm ) 설계유속(m/ sec)

75∼150 0.7∼1.0

200∼400 1.0∼1.6

450∼800 1.6∼1.8

900∼1,500 1.8∼2.0

- 22 -

(3) 슬러지배관은 사용조건을 고려하여 통상 사용하는 범위를 경제유속으

로 결정한다.

슬러지배관 : 1.0∼1.5m/ sec

(4) 공기배관 : 20 ℃, 1기압에서 구경을 결정한다.

〈표 1.4〉 공기배관경과 유속설정 예

관 경 (mm) 유 속 (m/ sec)

25∼80 3∼5

100∼250 4.2∼7.5

300∼600 7.5∼10

650∼1,500 10∼15

※ 관의 길이가 짧은 경우에는 배관경을 펌프 또는 송풍기의 토출구

구경과 동일하게 할 수 있다.

2. 배관의 최소구경은 다음과 같다.

(1) 하수, 슬러지의 압송배관 100mm

(단, 부득이 한 경우 조건에 따라 80mm도 사용할 수 있음)

(2) 처리수, 사여과수, 상수배관 20mm

(3) 공기배관 25mm

(4) 자연유하의 오수 및 슬러지관(배수관 포함) 150mm

(단, 짧은 거리인 경우 조건에 따라 100mm도 사용할 수 있음)

3. 슬러지는 크고 작은 부유물을 많이 함유하고 있어 관이 막힐 우려가 있

으므로 압송하는 배관의 최소구경은 일반적으로 100mm로 되어 있지만

소규모하수처리시설의 경우에는 스크린 눈목이 작고 분류식 관거에서 침

사의 유입이 적기 때문에 배관의 최소구경은 현장조건에 따라 80mm도

사용할 수 있다.

4. 배관이 막혔을 때는 압력수나 공기 등을 이용하여 쉽게 청소할 수 있도

록 배관의 굴곡부위에 청소구를 설치한다.

5. 매설배관 등은 부등침하, 부식 등에 문제가 없도록 견고하고 내식성 있는

재질로 한다.

6. 기계배관의 설계는 지진에 대비하여 충분한 안정성을 가질 수 있도록 하

여야하고, 지진으로 인한 충격을 흡수할 수 있도록 내진설계를 검토하

여야 한다.

7. 관경이 50mm 미만은 나사접합, 65mm 이상은 용접 또는 플랜지접합이

일반적으로 사용되지만 현장조건을 고려하여 적절한 방법으로 결정한다.

- 23 -

【 해 설 】

밸브의 용도별 사용구분은 다음과 같다

〈표 1.5〉밸브의 사용구분

개 폐

빈 도용 도

전동 또는

공기작동수 동 비 고

적음(小)

1. 하수 및

슬러지용

게이트밸브

버터플라이밸브

다이아프램밸브

게이트밸브

Soft seal밸브

버터플라이밸브

다이아프램밸브

2. 상수 및

처리수용

게이트밸브

버터플라이밸브

게이트밸브

버터플라이밸브

직경 65이하는 볼밸브도

가능함.

3. 공기용

게이트밸브

버터플라이밸브

볼밸브

게이트밸브

버터플라이밸브

볼밸브

버터플라이밸브는 내열

고무(120℃)씨이트로 한다.

4. 약액용

다이아프램밸브

게이트(PVC제)밸브

다이아프램밸브

게이트 (P V C제 )밸브

볼밸브(PVC제)

많음(多)

1. 하수 및

슬러지용

다이아프램밸브

버터플라이밸브-

2. 상수 및

처리수용버터플라이밸브 -

3. 공기용버터플라이밸브

볼밸브-

버터플라이밸브 (방풍용)는내열고무 (120℃ )씨이트로

한다.

4. 약액용

다이아프램밸브

게이트 (P V C제 )밸브

-

1. 개폐빈도가 빈번한 밸브는 밸브콘트롤 슬리브의 내용년수가 짧아지므로,

연속개폐에 견딜 수 있는 밸브의 재질 등을 검토한다.

2. 펌프 토출측에 게이트밸브를 사용하는 경우에는 개폐시 밸브본체가 흔들

리는 경우가 있으므로 편심테이퍼 밸브본체 및 밸브시이트로 한다.

3. 상시 작동하는 조정밸브 등은 전동식 또는 공기작동식 버터플라이밸브 등

으로 하고, 웜기어 등을 이용하여 급격한 하중이 걸리지 않도록 한다.

4. 강관에 사용하는 주철제 밸브류의 플랜지는 KS 10kg/ cm 2 규격의 플랜지

1.3 밸 브의 사용 구분

밸브의 형식, 재질, 구동방식은 사용용도 및 개폐빈도에 따라 적절하게

선정한다.

- 24 -

를 사용한다.

5. 15∼50mm는 나사형 청동 또는 황동밸브를 사용하고, 65mm 이상은 플랜

지형 주철 또는 주강닥타일밸브, 약품용에는 PVC, PP밸브로 검토한다.

6. 탈취라인용 댐퍼는 스테인리스, PE재질로 선정한다.

1.4 배 관 , 밸브 등의 손실

배관, 밸브등의 손실계산은 다음사항을 참고로 한다.

1. 주 펌프와 반송용 슬러지펌프, 포기용 송풍기는 가동 최대대수를 기준으

로 배관손실을 계산한다.

2. 유체가 공기인 경우 마찰손실계산은 관내의 공기상태(표준상태 20℃, 1

기압, 65%RH)로 한다.

3. 유체가 액체인 경우는 해설 3을 참조한다.

4. 유체가 공기인 경우 해설 4를 참조한다.

【해 설】

1. 주 펌프, 반송펌프, 포기조 송풍기의 예비기는 우천시 또는 하수처리 상황

에 따라서 병렬운전을 고려할 수 있으므로 배관은 이들 경우에도 대응

가능하도록 한다.(예비기도 운전 가능하도록 배관을 고려할 경우 정상운전

시 관내 유속이 정상유속 이하가 되지 않도록 고려한다. 단, 최대 반송율

과 송풍기의 여유율이 충분히 반영된 경우는 제외)

2. 관내의 공기는 송풍기와 펌프에 의한 승압, 마찰손실 때문에 장소에 따라

서 압력, 온도가 달라 공기의 밀도, 비체적이 다르지만 계산을 용이하게

하기 위해 20℃, 1기압을 기준으로 계산한다. 따라서 흡입, 토출측 배관에

도 송풍기 설계풍량(20℃, 1기압)으로 계산하도록 한다.

3. 유체가 액체인 경우에 손실수두를 아래와 같이 계산한다.

(1) 이형관, 밸브 등의 손실수두(hpvο)

V²

hpvο = fο×

2g

hpvο : 손실수두(m )fο : 손실계수

V : 관내유속(m/ sec)

g : 중력가속도(9.8m/ sec2 )

- 25 -

1) 흡입관의 손실계수(fο)

① 파이프흡입의 경우 ② 플랜지흡입의 경우 ③ 나팔관흡입의 경우

fο= 0.56∼1.0 fο= 0.5 fο= 0.06이하

2) Foot valve, Strainer의 손실계수(ft )

ft = 1.5∼2.0

3) 곡관의 손실계수(fb )

① 작은배관, 강관의 손실계수(fb )

가) 90°곡관 : 0.17∼0.29 나) 45°곡관 : 0.12

〈그림 1.1〉 곡관의 손실계수(fb )의 값

fb = fb₁× fb₂

fb₁: 관구경과 곡관 중심선의 곡률반경비(ρ/ D)에 따라서 정한 계수

fb₂: 곡관 중심각(θ)에 따라서 정한 계수

D : 관구경(m )

ρ : 곡관 중심선의 곡률반경(m )

θ : 중심각

- 26 -

4) 체크밸브의 손실계수(fv )

fv = 0.8∼1.2

5) flap밸브의 손실계수(ffv )

구경(mm ) 1,000이하 1,800이하 2,000이상 비 고

ffv 1.0 0.8 0.5

6) 슬루우스 밸브의 손실계수(fsv )

7) 버터플라이 밸브의 손실계수(fbv )

구경(mm) 800이하 1,350이하 1,500이상 비 고

fbv 0.4 0.3 0.2

※ 밸브를 중간 정도에서 열고 사용하는 경우에는 손실계수를 보정하

여 사용한다.

(2) 확대관의 손실수두(hpv 1)

1) 급격히 확대하는 경우

( V₁- V₂)²hpv 1 = fο ×

2gfο : 손실계수

〈그림 1.2〉 단면이 급격히 확대하는 경우의 손실수두(hpv 1)

구경(mm ) 50 80 100 150 200 250 300 비 고

fsv 0.175 0.169 0.164 0.145 0.103 0.047 0

- 27 -

2) 완만하게 확대하는 경우

( V₁- V₂)²he = fe ×

2g

fe : 손실계수 = 0.8

가장 사용빈도가 많은 관(D2/ D 1 = 1.5, 확관의 각도 θ = 30°정도)의

손실계수 fe의 값을 설계 값으로 한다.

그림 1.3〉 단면이 완만하게 확대하는 경우의 손실수두(he)

(3) 축소관의 손실수두(hd)

1) 급격히 축소하는 경우

( V₂- V₁)²hd1 = fd ×

2g

fd : 손실계수 = 0.5

2) 완만하게 축소하는 경우

( V₁- V₂)²hd2 = fd ×

2g

0.025fd(손실계수) =

8ㆍsin (θ/ 2)

가장 사용빈도가 많은 관(축소관의 각도 θ = 30°정도)의 손실계수 fd의

값을 설계 값으로 한다.(fd = 0.012)

- 28 -

(4) 직관의 마찰손실수두(hpv 2 )

L V² V : 관내평균유속(m/ sec)hpv 2 = f × × L : 관의 길이 (m )

D 2g D : 관경 (m )

1단, f = 0.02 ＋ (신관 : 주철관)

2,000 × D

1f = 0.03 ＋ (신관 : 강관)

1,000 × D

1f = 0.018 ＋ (신관 : PVC)

2,300 × D

(5) 속도 수두(hο)

V²hο =

2g

V : 관내의 평균유속(m/ sec)

g : 중력가속도(9.8m/ sec2 )

(6) 슬러지배관에 있어서 마찰손실은 청수에 대한 마찰손실에 슬러지 함수

율에 따라서 보정계수를 고려한다.

ha = α × hpv

α : 슬러지 함수율에 따른 보정계수

hpv : 청수에 대한 마찰손실수두 (m )

ha : 슬러지관에 대한 마찰손실수두(m )

〈그림 1.4〉 슬러지 함수율에 의한 보정계수

- 29 -

4. 유체가 공기인 경우 손실수두를 아래와 같이 계산한다.

(1) 송기관 직관의 마찰손실수두 (Hp)

L γㆍV²Hp = λ × ×

D 2g

여기서,

Hp : 마찰손실수두(mAq)

λ : 직관 마찰손실계수

1λ= 0.024 ＋ (신관 : 주철관)

2,000 × D

1λ= 0.02 ＋ (신관 : 강관)

1,000 × D

1λ= 0.018 ＋ (신관 : PVC)

2,300 × D

L : 관의 길이 (m )

D : 관경 (m )

γ : 공기의 비중량(20℃, 1기압상태에서 1.2 kg/ m 3 )

V : 유속 (m/ sec),

g : 중력가속도 (9.8m/ sec2 )

또한 관의 사용년수의 계수에 있어서 경질염화비닐관(PVC관), 주철관(몰

탈라이닝관)의 λ값은 1.0배로 한다.

- 30 -

〈그림 1.5〉강관에서의 압력손실(관길이 100m당)

- 31 -

(2) 이형관 및 밸브 압력손실 (Hpo)

γㆍV²Hpo = f ×

2g

여기서, Hpo : 압력손실 (mmAq)

f : 손실계수

γ : 공기의 비중량 (20℃, 1기압상태에서 1.2kg/ m 3 )

g : 중력가속도 (9.8m/ sec2 )

V : 배관유속 (m/ sec)

1) 각 단 2) 면 각

f1 : 0.5 f2 : 0.25

3) 나팔관 4) 직관 f4 : 0.9

5) 표준 벨마우스

f5 : 0.01∼0.06

6) Loover

v는 통로면적에 대한 풍속

통로면적의 비율 70% 90%

f6 0.75 0.5

- 32 -

7) 관내 오리피스의 압력손실

γㆍV²P = f7 × (mmAq)

2g

일반적으로 송풍기설비에 사용되는 오리피스는 단면적의 비

A 0/ A 1 = 0.5의 것이 많다.

f7 : 오리피스의 손실계수 = 3.75

8) 관의 단면적이 급격히 변화하는 경우의 압력손실

① 확대하는 관의 경우

γㆍV 1²P = f8 a × (mmAq)

2g

② 축소하는 관의 경우

γㆍV 2²P = f8 b × (mmAq)

2g

- 33 -

9) 관의 단면적이 완만하게 변화하는 경우

① 확대하는 관의 경우

γㆍV 1²P = f9 a × (mmAq)

2g

② 축소하는 관의 경우

γㆍV 2²P = f9 b × (mmAq)

2g

- 34 -

10) 곡관( 90°)

γㆍV²P = f10 × (mmAq)

2g

r/ R 1/ 3 1/ 2 1/ 1.5 1/ 1.2 1/ 1

f10 0.21 0.36 0.7 1.37 2.44

※ T 자 곡관의 손실계수 f10은 1.2

곡관의 임의의 각도(α)에서 손실계수β는 90곡관 손실계수 f10를 이용하

여 β=f10×α/ 90 식으로 구한다.

11) 밸브류

γㆍV²P = f1 1 × (mmAq)

2g

구경(mm ) 150 200 250 300 350∼800 900∼2,000

게이트밸브

f1 1a

0.12 0.10 0.09 0.07 0.05 0.05

버터플라이

밸브 f1 1b

- 0.4 0.4 0.4 0.3 0.2

※ 1. 상기의 값은 밸브를 완전히 열었을 경우이다.

2. 풍량조절용의 버터플라이밸브는 제어성을 양호하게 하기 위하여 손

실수두는 밸브 전개( 全開 90°)시에 60mmAq정도로 한다.

12) 토출구의 압력손실

γㆍV²P = f12 × (mmAq)

2g

- 35 -

① 벨형 토출 ② 직관 토출

f12b =1.0 f12 a≒1.0

③ 망(網)입구 토출

④ 삿갓형 토출

(3) 기타의 압력손실

관 이외의 압력손실은 다음과 같이 한다.

1) 부착기기의 압력손실

종 류 공기여과기 흡입오리피스 산기통 산기판 음향공진 다공관

압력손실(mmAq) 30 100 400 400 200 100

2) 산기장치의 막힘여유(참고)

미세기포식(산기통, 판, 전면포기식) 조대포기식(다공관)

30∼80mmAq/ 년×10년분 100mmAq

단, 사용기간에 따른 압력손실은 수질에 따라 변동하므로 공장배수, 수산

통로면적의 비율 50% 60% 70%

f12c 6 4 3

통로면적의 비율 100% 150%

f12d 3 2

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가공배수가 많은 경우는 별도로 고려한다.

3) 사이렌서의 압력손실

① 기어증속단단용 50mmAq(흡입용)

② 로타리 송풍기용(여과기 부착) 150mmAq(흡입용)

③ 토출측 사이렌서(단단, 로터리 공통) 100mmAq

4) 풍량조절밸브(버터플라이밸브의 전동 유압식)의 압력손실

60mmAq(완전전개 90°)

※ 1. 관내의 공기는 송풍기의 승압 또는 배관의 압력손실이 있기 때문

에 장소에 따라서 압력, 온도에 의해 공기의 밀도, 체적이 다르므

로 여기에서는 계산을 간단히 하기 위하여 20℃, 1기압에서 취급

하는 것으로 하였다.

γ(공기비중량) = 1.2kg/ m 3

2. 배관의 압력손실에 대한 여유는 토출측 공기를 20℃, 1기압에서 취

급하였고, 유량비에서 1.25배의 여유를 주었으므로 특별히 설정하

지 않는다.

3. 풍량조절밸브는 제어성에서 배관구경보다 작은 구경으로 하는 것

이 바람직하나, 밸브를 완전히 전개시의 압력손실 값은 60mmAq

정도로 한다.

- 37 -

1.5 설 계시 유의 사항

1. 배관은 기기의 설치, 해체가 용이하고, 진동이나 부등침하방지를 고려하여

야 한다.

2. 유량계, 제어밸브를 배관에 설치할 때는 유량계 형식에 따라 By- pass

배관의 설치를 검토하고, 계측기의 정밀도 및 제어성이 향상이 되도록 한

다.

3. 절연배관은 액체를 압송하는 배관에서 다음과 같은 경우에 시공한다.

(1) 거주실내 배관

(2) 배관하부에 전기기기가 있는 경우

4. 배관의 보온공사는 다음과 같은 경우에 시공한다.

(1) 동파가 예상되는 옥내외 배관

(2) 온도가 60℃이상인 배관 중 관랑내 또는 옥내배관(화상방지)

(3) 한랭지에서의 필요배관

5. 오버플로우배관은 유입관보다 2단계 이상 큰 구경으로하는 것이 바람직

하다.

6. 배관은 폐쇄방지 및 부식방지를 검토한다.(청소구 설치)

7. 매설관(강관)은 전기부식 등이 발생하는 경우가 있으므로, 트라프내에서

모래(마사토)매설로 하는 것이 바람직하다.(〈그림 1.7〉참조)

8. 재질이 다른 배관 또는 부속품을 연결할 경우에는 이중금속간의 접촉하

여 생기는 전위차에 의한 Galvanic corrosion을 방지하기 위하여 절연재

를 사용하여 시공한다.

【 해 설 】

1. Flexible관, Expansion관 등은 다음 용도에 사용한다.

(1) 펌프, 송풍기 등의 기기 전후는 설치 및 분해의 용이성, 진동전달방지

를 위해서 설치한다.

(2) 고온배관의 온도신축이 있는 곳에는 벨로우즈형 또는 슬라이드형의

Flexible관을 설치한다.

a×t t△L = L0 ×｛ ＋ b × ( )2 ｝

1,000 1,000

△L : 배관의 신축율 mm

L0 : 배관의 길이 mm

a,b : 재질의 계수(아래표 참조)

t : 온도차 ℃

- 38 -

〈표 1.5〉 재질의 계수 a 및 b

재 질 a b

강 0.011182 0.005259

주철 0.009794 0.005660

동 0.016700 0.004031

알루미늄 0.024084 0.007063

(3) 부등침하가 우려되는 곳에는 벨로우즈형 또는 슬라이드형 Flexible관

을 설치한다.

2. 유량계, 제어밸브의 전후 배관구경은 측정정도, 제어성을 고려해서 결정

해야 한다. 특히 풍량조절밸브의 구경은 전개(최대풍량)시 압력손실 30

∼60mmAq정도로 하고, 저항계수(CV )치로부터 결정한다.

간이공식(기체)

Cv = Q292

G( t + 273)( P 1 - P 2 ) ( P 1 + P 2 )

여기서

Q0 : 표준상태의 기체유량 (Nm 3/ hr )

G : 기체비중 (공기 1)

t : 기체온도 (℃)

P 1 : 밸브입구측 압력 (kg/ cm 2 abs)

P 2 : 밸브출구측 압력 (kg/ cm 2 abs)

단, 간이식의 사용조건은 P 2 > P 1 / 2 로 한다.

〈표 1.6〉 버터플라이밸브의 Cv값 (참고)

밸브구경 mm버터플라이밸브 개도(。)

전개

90°60° 50° 40° 30° 20° 17°

50 161 82 47 29 16 12 10

65 274 139 80 49 27 20 18

80 414 210 121 74 41 30 27

100 647 328 190 116 65 46 42

125 1,012 513 296 181 101 72 65

150 1,457 739 427 260 146 104 94

200 2,589 1,313 758 462 259 185 166

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3. 하수처리장의 배관구경 및 유량을 충분히 검토하여 아래사항을 참조한다.

(1) 슬러지배관의 흡입구는 벨마우스 또는 동등품으로 한다.

(2) 슬러지흡입배관은 막힘에 대비하여 청소수배관을 고려한다.

(3) 역사이폰에 의한 슬러지 인발시는 최저 1.5m 이상의 수위차를 준다.

(4) 슬러지펌프는 흡입압이 양압(+)이 되도록 설치한다.

(5) 슬러지배관의 펌프흡입관, 인발배관의 곡관은 45°이하를 사용한다.

〈그림 1.6〉유량특성(버터플라이 밸브)

〈그림 1.7〉 트라프내에서 모래(마사토)매설시공 설치 예

- 40 -

제 3 장 펌 프 장 설 비

제 3장 펌프장설비

1 . 공통사 항

1.1 펌 프장 의 종 류

펌프장의 종류는 용도에 따라 처리장내 펌프장, 중계펌프장, 빗물펌프장으로

분류되고, 각각의 기능에 따라서 기계설비도 상이하므로 용도의 특성을 고려

하여 고려하여 계획한다.

【 해 설 】

1. 펌프장은 지형적인 자연경사에 의해 하수를 유하시키기가 곤란한 경우,

관거의 매설깊이가 현저히 깊어져 우수를 공공수역으로 자연방류시키기

가 곤란한 경우 또는 처리장에서 자연유하에 의해 처리할 수 없는 경우

에 설치하여 양수하는 시설이다.

펌프장은 용도에 따라 다음과 같이 구분한다.

(1) 처리장내 펌프장

처리장내 펌프장은 유입펌프장과 방류펌프장으로 구분하며, 유입펌프장

은 유입하수를 처리공정으로 이송하고 방류펌프장은 처리수를 재 이용

또는 하천이나 해역으로 방류시킬 수 있도록 설치한 펌프장이다.

(2) 중계펌프장

중계펌프장은 관로가 길 경우, 관거의 매설깊이가 깊어져 비경제적으로

되는 경우, 유입구역의 오수를 다음의 펌프장 또는 처리장으로 이송하

는 목적을 가진 펌프장이다.

(3) 빗물펌프장

빗물펌프장은 우천시에 지반이 낮은 지역에서 자연유하에 의해 우수

를 배제할 수 없으므로 배수구역내의 우수를 방류지역으로 배제할 수

있도록 설치하는 펌프장이다.

1.2 계 획수 량의 확인

계획수량은 년차별 유입수량을 확인하여 펌프용량, 대수, 기타의 침사지 기계

설비의 대수를 결정한다. 배수면적, 유출계수, 유입방식 등도 검토한다.

【 해 설 】

1. 계열분할과 예비기의 취급, 계획수량을 고려하여 용량, 대수를 검토한다.

2. 계획수량은 특히 초기수량을 충분히 검토하여 기계설비의 초기운전에 지

장을 초래하지 않도록 고려할 필요가 있다.

- 41 -

1.3 설 계조 건의 확인

수문실, 침사지등 펌프장시설의 설계조건을 확인하여 기계설비의 성능을 만

족시킬 수 있도록 토목·건축의 설계조건과 협의 후 결정한다.

【해 설 】

수문실은 유효수심, 유속, 수문을 닫았을 때의 상승수위를 고려하고, 침사지

에서는 평균유속, 체류시간, 수면적부하를 확인하여 기종선정을 하여야 한

다. 따라서 기종선정시 설계조건이 영향을 받는 경우가 있으므로 토목·건

축의 설계조건과 협의 후 결정한다.

1.4 하 중조 건의 확인

수문실, 침사지, 펌프장, 기타 구조기준을 확인하여 기계설비의 하중조건에

적합하게 설계되었는지 확인한다.

【해 설 】

1. 수문의 형상, 제사기, 스크린, 펌프의 기종 등에 따라서 구조기준이 변하

므로 토목·건축의 설계담당자와 충분히 협의하여 설계할 필요가 있다.

2. 기계설비의 배치에 따라서 침사지실의 구조가 변하는 경우가 있으므로

구조물 설계담당자와 협의한다.

(예)

(1) 침사지의 관 매설 높이에 따라서 기기류 및 전동기의 위치 등이 제

약을 받으므로 충분히 검토한다.

(2) 스킵호이스트의 위치, 피트의 여부, 피트의 배수관 등의 검토에 따라

서 토목의 구조에 영향을 받는다.

(3) 기기의 배치에 따라서 침사지 관리상의 배수구배의 방향, 배수구의

위치가 변하므로 주의한다.

- 42 -

1.5 수 위관 계의 확인

계획수위조건에 대해서 소요양정, 배수량이 확인 가능하도록 유입간선수위,

하천수위(외부하천, 내부하천), 압송관 수위 및 거리, 착수정 수위 등을 충

분히 검토하여야 한다.

【해 설 】

1. 계획하수량은 아래와 같이 한다.

(1) 펌프장시설의 계획하수량

하수배제방식 펌프장의 종류 계획하수량

분 류 식

중계펌프장

처리장내 펌프장계획시간 최대오수량

빗물펌프장 계획우수량

합 류 식

중계펌프장

처리장내 펌프장우천시 계획오수량

빗물펌프장 계획하수량- 우천시 계획오수량

2. 흡수위는 아래 항목을 참고로 한다.

(1) 오수펌프는 유입관 수로의 최저수위시에 있어서도 양수 할 수 있도록

고려한다.

(2) 우수펌프는 차례로 유입되는 우수를 유입관 수로의 최고수위를 넘지 않

도록 즉시 배수하고, 시시각각으로 변화하는 유입수량에 대하여 흡수위

를 일정하게 유지하기는 어렵지만 흡수위를 일정한 수위이상으로 올리

지 않기 위해서는 그 상황에 맞게 낮은 수위까지 배수 할 수 있도록 흡

수위 깊이, 흡입관의 깊이를 정한다. 이러한 흡수위의 결정에는 침사지,

스크린의 손실수두를 공제할 필요가 있다.

(3) 이와 같이 하수용의 펌프는 흡수위, 배수위의 변동이 많기 때문에 펌프

의 설계는 이에 대응하도록 하여야 한다. 최대양정에 있어서 최대효율

을 발휘함과 동시에 필요한 양정변화의 범위내에서는 효율이 현저히 저

하되지 않도록 고려하여야 한다.

- 43 -

2 . 수문설 비

2 .1 설 치 목 적

수문은 침사지의 선택운전, 불시의 정전 및 펌프장 보수시의 유입량을 일시

차단하거나, 합류식의 경우 호우시 펌프장설비의 침수방지를 위해 유량조절

을 하기 위한 목적으로 설치한다.

【해 설 】

1. 수문은 수문본체, 스핀들, 개폐장치로 구성된다.

2. 수문은 하수처리, 슬러지처리 등의 공정에서 유입량의 일시차단, 유량조절

이 필요한 곳에 설치한다.

2 .2 수 문의 형상

수문의 크기는 계획수량의 유속이 1m/ sec 전후로 통과 가능한 면적으로 하

고, 형상은 원형과 각형으로 구분하며, 각형의 경우 폭 1에 대하여 높이 1.5

를 표준으로 한다.

【해 설】

1. 수문은 폭에 따라 일련식과 이연식으로 구분하지만 수문폭과 수문높이

와의 비가 1 : 1이하의 경우는 일련식을 사용한다.

2. 이연식의 경우 스핀들간 거리는 수문 폭의 약 7할로 하여 수문중심을 나

눈다.

2 .3 수 문본 체의 재질

수문 본체의 재질은 유입수압에 대하여 조작이 용이하며, 충분한 강도 및

강성을 갖고 부식에도 강한 재질을 선정하여야 하므로, 수문 본체의 재질은

주철제, 스테인리스제 또는 HDPE제 등으로 한다.

【해 설】

1. 수문은 문틀(Fr ame)과 문(Door )의 재질에 따라서 다음 표와 같은 수

밀부의 구조로 한다.

〈표 2.1〉 재질에 의한 종류와 수밀부의 구조

재 질 주철제 스테인리스제 HDPE제

수밀부 금속접촉 금속접촉 EPDM & Neoprene

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2. 주철제는 강성이 높고 두께가 있어서 내식성이 있으며, 하수처리장에 대

한 사용실적이 많고 신뢰성이 있다.

3. 스테인리스제의 수문은 구조에 따라서 주철제에 비해 강성이 약하므로

설치함에 있어서 다소의 주의가 필요하고, 사용실적이 적기 때문에 중량,

가격면에서 주철보다 유리한 경우에는 큰 수문(口2∼2.5m이상)에 사용

하는 편이 좋다.

4. HDPE제는 부식에 매우 강하고, 중량이 가벼우며 취급이 용이하다.

또한, 수밀성이 뛰어나며, 개폐시 부식에 의한 과부하 염려가 없고, 요구

되는 동력이 작다. 그러나 강도 및 경도가 주철제에 비해 떨어지는 단점

이 있다.

2 .4 수 문의 구동 방식

수문의 구동방식으로서는 수동식, 전동식, 전동형 자중강하식 등이 있고, 관

리 조건에 따라 적정한 수문을 설치한다.

【해 설】

1. 수문의 구동방식의 선정은 수문의 개폐빈도, 개폐의 난이도(수문의 대소,

수압의 대소 및 설치장소 등) 및 원격조작 등의 운전조건에 따라 검토하

여야 한다.

2. 수문은 설치용도에 따라 유지보수를 위해 하수를 차단하거나, 하수 및 슬

러지를 균등분배하기 위한 용도로는 원칙적으로 수동식을 사용한다.

수동식을 선정할 때에는 개폐빈도가 적고, 원격조작에 의해 긴급히 차단

할 필요가 없으며, 개폐시간이 짧은 경우에 사용한다.

3. 침사지 유입수문은 합류식의 경우에는 개폐시 이물질이 끼기 쉬우므로 유

지보수를 위해 필요에 따라 유입측에 유량을 차단할 있는 각락(角落:Stop

Log)을 설치할 수 있다.

4. 침사지 유출수문은 침사지 내부의 배수를 완전히 차단하기 위해 필요하지

만 유입구 만큼 위급한 상황이 적으므로 원칙적으로 수동식을 사용한다.

5. 수동식은 바깥나사형 슬루우스 수문을 원칙으로 하고 균등유입이 필요한

곳은 가동웨어식을 사용한다.

수동조작시 1인이 10∼15kg의 힘으로 작동할 수 있는 개폐장치를 설치하

여야 한다.

6. 전동식은 기능상 중요하거나 원격조작이 필요한 경우에는 현장조건에 따

라 설치할 수 있으며, 자주 정전이 예상되거나 유입관거의 깊이가 깊어짐

에 따라 호우시 침사지의 침수 우려가 있는 경우에는 유입하수를 긴급히

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차단할 목적으로 전동형 자중강하식 수문을 검토할 필요가 있다.

자중강하식 수문에는 수동으로 개폐가 가능하도록 하고 수문 폐쇄시 스

핀들의 파손 등으로 인한 상황에서도 인양이 가능하도록 체인 등을 지상

에 연결시켜야 한다.

7. 소규모시설의 수문은 일반적으로 수동식 수문이나 각락(Stop Log)을 사용

하고 관리조건에 따라 전동식 수문을 사용한다.

2 .5 용 량 및 대수 선정

수문의 유입부 치수는 수로의 유속을 저해하지 않도록 결정하고, 대수는 지

또는 수로마다 설치한다.

【해 설 】

1. 유입수문의 통과 유속기준은 시간최대 유입량에 대해 약 1m/ sec 전후로

한다.

2. 수문의 유입부 치수는 수로 흐름을 저해하지 않는 조건에서 결정한다.

2 .6 수 문의 설치 하중

수문의 개폐시에는 수문 본체 자중, 스핀들 자중, 개폐대 자중 및 수압에 의

한 마찰력에 의하여 하중이 작용하지만 수문을 여는 경우에는 개폐대 바닥

방향으로 하중이 작용하고, 수문을 닫는 경우에는 역방향으로 하중이 작용

하므로 Anchor bolt는 구조물의 주철근과 반드시 연결하여 설치한다.

【해 설】

1. 수문 설치 하중은 다음 식에 의하여 산출한다.

P = W＋H×A×μ (ton )

Ｐ : 개폐대 바닥에 걸리는 하중 (ton )

Ｗ : (수문 자중)＋(스핀들 자중)＋(개폐대 자중) (ton )

Ｈ : 평균수심 (m )

μ : 수문 시이트 면 마찰계수 0.3

Ａ : 문 면적 (m 2 )

2. 완전히 닫혔을 때에 역방향으로 작용하는 하중은 다음과 같다.

전동주철제 수문 : 실린더 내경면적×최고사용압력 또는 개회로의 릴리

이프밸브 설정값

3. 전동기출력이 결정된 경우에는 전동기의 정격출력의 회전력에 따라서 발

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생할 수 있는 하중이 수문바닥에 전부 걸려도 안전성이 있는지 점검한다.

4. 수동식의 핸들에 15kg 이상(안전율 3.5이상)의 힘을 가할 때에 발생하는

회전력에 따라서 발생할 수 있는 하중이 수문 바닥에 걸려도 안전성이 있

는지 점검한다.

H =2H 1 + H 2

2

H : 설계수심

H 1 : 개폐대 설치바닥 높이

H 2 : 조작수심

〈그림 2.1〉수문 바닥 하중도

5. 주철제 수문 W (수문 자중등)의 개산중량은 다음 그림과 같다.

개구면적(m 2 )

〈그림 2.2〉 W (주철제 수문자중 등)의 개산중량도

47 -

2 .7 설 계수 심ㆍ 조작 수심

설계수심, 조작수심은 유입부 저부에서 개폐대 설치바닥 높이까지로 한다.

【해 설】

1. 설계수심은 수문의 중심높이(1/ 2H 2 )에서 개폐대설치 바닥높이까지로 하며,

조작수심은 수문높이(H 2 )로 한다.

2. 설계수심, 조작수심은 개폐대설치 지형여건에 따라 개폐대가 수심과 관계

없이 높아질 수 있으므로 수문차단시 발생 가능한 최대수심을 기준으로

한다.

3. 수문 개폐대 설치위치는 하수처리장의 침수시에도 피해의 최소화를 위해

조작이 가능하고 복구작업이 용이하도록 한다.

2 .8 수 문의 전동 기 출 력

수문을 동력에 의하여 개폐하는 경우의 전동기 출력은 수문 자중, 개폐속도,

수문 본체와 수문 시이트의 마찰저항력, 개폐장치의 효율 등을 고려하여 결

정한다.

【해 설】

1. 전동개폐시의 전동기 출력은 긴급시(강우시에 수문 전후의 수위차가 클

때 등)에도 개폐가 가능하도록 고려한다.

2. 수문 개폐속도 기준

전동 수문 약 0.3m/ min 이상

긴급차단장치부 수문 약 0.6∼1.0m/ min 이상

3. 전동기 출력 P (kW )는 다음과 같이 구한다.

(1) 전동주철제 수문

전수압을 Wkg으로 하면

1) 원형 수문

- 48 -

W=4

D 2 h 10 3 kg

Ｄ : 수문수압경 m

ｈ : 중심까지의 수압 m

γ : 수중량 1ton/ m 3

2) 각형 수문

W= 12

( h 1 + h 2) H B 10 3 kg

Ｈ : 수문 수압높이 m

Ｂ : 수문 수압폭 m

γ : 수중량 1ton/ m 3

(2) 개(開)하중 Wu kg

Wu = W× μ ＋ Ｗ1

Ｗ1 : 수문 자중 (스핀들 자중포함)μ : 마찰계수 0.3

(3) 폐(閉)하중 Wd kg

Wd = W× μ - Ｗ1

(4) 스핀들 지름 dcm

I = Wu f ℓ 2

n 2 E

d = 4 64If

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Ｉ : 단면 2차 모멘트

Wu : 개(開)하중 kg

ℓ : 스핀들 길이 m

f : 안전율 3배 이상

ｎ : 단말계수(나사부 고정)

Ｅ : 종탄성계수 2.1×106 (kg/ cm 2 )

ｄ : 스핀들 나사 외경 (cm )

(5) 축 토르크 T kg- cm

T = dc2

tan ( 11 20 ' ＋ ) Wu

tan = hdc

tan ' = 11 20 '

dc : 스핀들의 유효지름 (mm )ｈ : 리드 (mm )ｕ : 마찰계수 0.2

(6) 감속비 i

i = vh N

ｖ : 개폐속도 약 300mm/ minｈ : 리드 (mm )Ｎ : 전동기 회전수

(7) 전동기 출력 P kW

P =T N 1

97 , 400 1

N 1 = vh

Ｔ : 축 토르크 kg - cmＮ1 : 축 회전수 rpmη1 : 개폐대 시동효율

1조 웜 0.32조 웜 0.35

ｖ : 개폐속도 mm/ minｈ : 리드 mm

- 50 -

2 .9 운 전제 어

처리장 유입수문에 전동식 개폐기를 사용하는 경우 현장조작 및 중앙조작

이 가능하도록 한다. 또 정전시 하수처리장의 침수 우려가 있는 경우에는

유입 및 중계펌프장 전단에 자중에 의한 긴급차단 수문을 검토한다.

【해 설】

1. 펌프장 및 하수처리장 기계류가 침수될 경우 피해를 줄이기 위하여 유입

유량의 수위에 따라 유입수문을 자동 폐쇄할 수 있도록 검토한다.

2. 수문을 수동 및 전동에 의해 개폐할 경우 자중, 개폐속도, 본체의 마찰저

항력, 개폐빈도, 개폐장치의 효율 등을 감안하여 수동, 전동형식을 결정한

다. 또한 유입수 감소시에 수문의 재개방 등 자동운전시 제어가 복잡해지

므로 현장운영요원의 유지관리가 용이하도록 경보, 자동운전 및 현장운전

등을 고려하여 관리체계를 충분히 검토한 다음 결정한다.

- 51 -

3 . 스크린 설비

3 .1 설 치 목 적

스크린설비는 하수중의 협잡물을 제거하여 펌프, 배관등의 손상과 막힘을

방지함과 동시에 다음 공정의 처리시설을 보호하여 하수처리를 용이하게

하는데 있다.

3 .2 설 치 위 치

스크린설비는 하수 유입부에 설치하고 설치위치는 다음에 따른다.

1. 대규모 처리시설에서는 침사지 전단에 조목스크린, 후단에는 세목스크린

을 설치하는 것을 원칙으로 한다.

2. 중ㆍ소규모 처리시설의 경우는 침사지 전단에 세목스크린을, 후단에는 미

세목스크린 설치를 원칙으로 한다.

단, 관거의 상태에 따라 조대한 협잡물이 유입될 우려가 있는 경우에는

조목스크린을 설치할 수 있다.

【해 설】

1. 대규모처리장이며, 하수배제구역이 좁고 하수 도달시간이 짧으면 협잡물

등이 원형대로 유입되어 침사지에 침전되므로 침사지 전단에는 조목스크

린을, 침사지 후단에는 세목스크린을 설치한다.

※ 조목스크린의 설치는 협잡물로 인해 침사제거기의 고장을 방지하기

위하여 침사지 전단에 설치한다.

2. 중ㆍ소규모 처리시설에서는 협잡물의 발생량이 적으므로 침사지 전단에

15∼25mm의 세목스크린을, 후단에는 2∼5mm의 미세목스크린을 설치한

다.

단, 합류식인 경우에는 우천시를 고려하여 수동식 조목스크린을 설치할

수 있다.

※ 미세목스크린을 설치하면 침사물 및 협잡물 제거효율을 높일 수 있고

무기성 침전물의 일부를 제거할 수 있다.

3. 분류식에 있어서도 관거의 상태 및 우수의 유입상태등 도시의 상황에 따

라서 초기에 조대한 협잡물이 유입될 경우에는 침사지 전단에 조목스크린

설치를 검토한다.

- 52 -

3 .3 스 크린 의 종 류

(1) 조목스크린

ㆍ수동제거식

ㆍ기계제거식

(2) 세목스크린

ㆍ연속 체인식 자동스크린

ㆍ간헐식(One Rake) 자동스크린

ㆍ협잡물종합처리기

(3) 미세목 스크린

ㆍ 스텝스크린

ㆍ 전동마이크로 바- 스크린

【 해 설 】

1. 중ㆍ소규모처리시설에서는 수처리기능에 장애가 되지 않을 경우 협잡물

및 침사류를 함께 제거하는 연속자동 스크린의 도입을 적극 고려하고, 소

규모처리시설일 경우는 현장조건에 따라 수동식 또는 연속자동 스크린식

을 검토한다.

각 기종의 특징은 다음과 같다.

(1) 조목스크린

조목스크린은 큰 협잡물을 제거하기 위한 것이므로 견고한 평강제 바- 스

크린을 표준으로 하고, 눈목은 50∼100mm의 수동식 또는 기계제거식을

검토한다.

조목스크린은 작업빈도가 적은 경우에는 수동식으로 하지만, 특별히 작

업의 개선을 도모하는 경우, 원격운전 또는 자동운전으로 할 필요가 있

는 경우에 기계제거식을 검토한다.

1) 수동식 스크린

바- 스크린은 보통 평강판 두께 6∼12mm의 BAR로서 등간격을 유지

하기 위하여 스페이스를 끼워넣고 가운데를 볼트고정 및 용접 등으로

고정하며, 협잡물의 인양은 갈퀴 등을 이용하여 인력으로 제거하여야

하므로 상주 또는 순회관리가 가능한 소규모처리장, 중계펌프장 등에

적용 검토한다.

(2) 세목스크린

세목스크린은 조목스크린(설치하지 않는 경우도 있음)을 통과한 협잡물

(비교적 작은 종이조각·헝겊·야채쓰레기·나무조각 등)을 제거하는 설

비이며, 스크린의 강도는 최대수위의 상태에서 1.0m정도의 수위차에서도

충분히 견디는 것으로 안전 및 부식에 대해서 고려한다.

1) 연속체인식 자동스크린

- 53 -

무한궤도의 체인에 일정간격의 Rake를 고정하고, 구동축과 수동축의

Sprocket Wheel을 걸어 구동하며, 스크린에 Rake를 물려서 협잡물을

긁어 올려 협잡물 저장 콘테이너 또는 벨트컨베이어까지 끌어올리는 구

조이다.

① 기계구조가 간단하다.

② Rake에 의한 협잡물 인양이 연속적이다.

③ 케이싱에 의한 밀폐가 용이하다.

④ 수중부에 Sprocket Wheel 축수등이 있어 유지관리가 곤란하다.

⑤ 큰 협잡물의 제거가 어렵다.

2) 간헐식(One Rake) 자동스크린

간헐식 자동스크린은 Pin Rake의 하강, 상승작용으로 협잡물을 끌

어 올리는 구조이다.

① 협잡물의 변화에 대처하기가 용이하다.

② 체인부가 수면 위에 있어 유지관리가 용이하다.

③ Rake가 하나이므로 권양능력이 작고 제거가 간헐적이다.

④ 지폭에 비해 유효스크린 폭이 좁다.

3) 협잡물종합처리기

유입수로에서 유입된 고형 협잡물은 스크류에 의하여 스크린, 이송,

압착, 탈수, 배출되고, 다음 공정에서 중력식 침전을 이용한 침전부에

서 모래 등을 침전ㆍ분리한 후 수평식 및 경사식 일체형의 스크류컨

베이어에 의하여 침전된 모래가 처리되는 구조이다.

특징은 다음과 같다.

① 탱크내의 수위 등 안전장치의 센서기능으로 자동 및 무인화운전이

가능하다.

② 지상에 설치할 수 있어 설비가 간단해지고, 시공 및 유지관리가

용이하다.

③ 스크린, 이송, 압착, 탈수 일체형으로 설치면적이 작으므로 소규모

처리장에 적합하다.

④ 탈수된 고형협잡물은 구조가 일체형으로 되어있어 악취발생을 최

소화 할 수 있다.

⑤ 유입수량의 변동에 대처하기가 어렵다

⑥ 섬유질 계통의 협잡물 유입시 타공이 막힐 우려가 있다.

⑦ 처리용량이 작아 중ㆍ대규모 처리장에는 부적합하다.

(3) 미세목스크린

스크린 눈목이 2∼5mm로 미세한 협잡물을 연속적으로 긁어 올려 협잡

물 제거효율을 높일 수 있고, 무기성 침전물의 일부를 제거할 수 있으며

- 54 -

기계구조가 간단하고 인양효율이 좋다.

1) 스텝 스크린

계단식으로 설계된 고정격자판 사이로 이송 격자판의 원호운동에 의

한 계단상승효과로 협잡물을 이송하는 방식이다

① 별도의 Rake가 없으므로 고장요인이 적다.

② 고정격자판 사이로 이동격자판이 회전운동하므로 점착성 슬러지의

막힘이 없다.

③ 수중부에 구동부가 없어 고장이 적고, 유지관리가 용이하다.

④ 소요동력이 다소 크다.

⑤ 격자판에 스케일이 부착되어 눈목 간격이 좁아질 수 있다.

2) 전동 마이크로 바- 스크린

구동축과 종동축(수중)을 Endless로 연결한 체인에 일정 간격으로

Rake를 고정스크린에 맞물려서 상승하여 협잡물을 제거하는 방식이다.

① 연속자동운전이 가능하고, 인양효율이 좋다.

② 스프링 쿠션식 Rake에 의한 고형물 제거와 쿠션식 브러쉬로 간극

막힘이 없다.

③ 바- 스크린 형상이 Wedge형이어서 협잡물이 스크린 후단까지 끼

지 않는다.

④ 수중부에 Sprocket Wheel 축수가 있어 유지관리가 곤란하다.

3 .4 용 량 및 대수 선정

스크린의 용량 및 대수는 다음에 따른다.

1. 스크린 기기 용량은 시간최대유입량(우천시 계획하수량의 3Q)을 만족할

수 있는 처리용량이 확보되어야 한다.

2. 스크린은 침사지의 설계에 따라서 정하고, 스크린의 폭은 구조상 2.0∼

2.5m를 표준으로 하며, 최대 3.0m정도로 한다.

3. 스크린은 예비대수 없이 용량을 고려하여 2대를 원칙으로 하나 소규모 하

수처리장에서는 현장여건에 따라 결정하고, 3.0m 이상의 수로 폭에서는

분할하여 1 침사지에 2대로 하는 것이 좋다.

4. 운반기기는 스크린용량에 대수를 고려한 것으로 하고 운반기기는 1계열로

한다.

5. 일일발생량 및 반출계획을 감안하여 협잡물 Box는 인력반출 또는 Hoist

로 Container에 저장하고 저류용량은 2∼3일분으로 한다.

호퍼에 의해 협잡물을 저장하는 경우에는 반출방법 등을 고려하여 용량을

검토한다.

- 55 -

【해 설】

1. 스크린의 용량은 유입 협잡물량을 고려하여 스크린 제작사의 표준기기

용량의 처리효율을 감안하여 유지관리가 용이하도록 검토한다.

기기용량의 참고 예는 다음과 같다.

(1) 간헐식 자동스크린

수로 폭(mm ) 1,000 1,500 2,000

제거능력(ton/ hr )0.18 0.32 0.46

0.42 0.74 0.32

※ 1. 상 단 : 제거속도 3m/ min

하 단 : 제거속도 7m/ min

2. 수로깊이는 2,500mm, 슈트높이를 1,500mm로 한 경우를 나

타낸다.

(2) 세목스크린(연속자동스크린)

수로 폭(mm ) 400 600 800

제거능력(kg/ min ) 35 59 80

※ 인양속도는 2.5∼3m/ min으로 한다.

3 .5 설 계조 건

1. 스크린부의 유효유속은 시간최대유입하수량을 기준으로 수동제거식은 0.3

∼0.45 m/ sec, 기계제거식은 0.45∼0.6m/ sec로 한다.

2. 협잡물 발생량은 하수량 1,000㎥당 0.001∼0.03m 3 정도이다.

합류식인 경우는 하수는 0.001∼0.015m 3이고, 우수는 0.001∼0.03m 3 정도

며, 분류식의 경우는 0.001∼0.015m 3 정도이므로 지역, 배출, 유량 등을

검토하여 협잡물량을 결정한다.

3. 스크린 설치각도는 수동제거식은 45∼60°, 기계제거식은 70°전후로 하

며 현장여건을 고려하여 검토한다.

4. 스크린부의 손실수두는 기계식에서는 0.1ｍ, 수동식에서는 0.3ｍ정도로 한

다.

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【해 설】

1. 스크린부의 유속은 다음 식에 의하여 구한다.

Qs

V = bB·H B = × B '

b + t

여기서

V : 유속 m/ sec

QS : 시간최대유입하수량 m 3/ sec

B : 유효스크린 폭 m

B ' : 수로폭 m

b : 눈폭 mm

t : 스크린부재 두께 mm

(수동식 및 간헐식 자동스크린의 경우 t = 9 mm )

H : 시간최대유입하수량시 수심 m

다만, 스크린부 손실은 협잡물에 의한 손실을 고려하여 0.3∼0.6m 정도

로 한다.

2. 협잡물발생량은 다음을 참고로 한다.단위 : ppm

배제방식

유 량합류식 오수 분류식 우수 분류식 오수

일최대유량 15 - 15

시간최대유량 15 - 15

우천시최대유량 30 30 -

단, 상기 내용은 일반적인 협잡물량을 나타낸 것으로 합류식 하수인 경우

강우 초기에는 500∼1,000ppm이 되는 경우도 있다.

3. 하수처리장의 수동제거식 스크린은 작업성을 고려함과 동시에 면적을

크게 하기 위하여 설치각도는 약간 작게 한다.

- 57 -

3 .6 전 동기 출력

스크린설비의 전동기 출력은 스크린찌꺼기 운반량, 운행부중량, 체인과 체인

가이드레일의 마찰저항, 그밖에 기계손실외에 레이크와 스크린사이에 약간

맞물릴 때에도 지장이 없도록 고려하여 결정한다.

【해 설】

1. 연속식 자동스크린

(1) 레이크 1개당 스크린찌꺼기 용적 V m 3/개

W×L×BV =

2

W : 레이크 폭

L : 레이크에 걸리는 협잡물

높이(Wtanθ) m

B : 스크린의 폭 m

(2) 스크린찌꺼기 운반량 ton/ hr

60×V×u×γQ =

P

V : 레이크 1개당 스크린찌꺼기 용적 m 3/개

ｕ : 긁어 올리는 속도 m/ min

체인식 3m/ min

로프식 8∼10m/ min

P : 레이크 부착 피치 m

(약 2.0m )

γ : 겉보기 비중 0.8ton/ m 3

(3) 체인의 선정 (참고자료)

1) HS형 체인

체인번호 평균파단강도 중 량 피 치 재 질

HS15228- S 28,000kg 9.3kg/ m 150.4mm Cr - Mo강

- 58 -

2) HSS형 체인

체인번호 평균파단강도 중 량 피 치 재 질

HSS15255- BS 25,000kg 7.7kg/ m 152.4mm 스테인리스강

3) JAC형 체인

체인번호 평균파단강도 중 량 피 치 재 질

JAC6205- S 28,000kg 9.3kg/ m 152.4mm 특수합금강

(4) 체인장력

1) 운행부 중량 W 1 kg/ m

W R

W 1 = 2W C ＋P

W C : 체인본체 중량 kg/ m

W R : 레이크 중량＋어태치먼트 중량

P : 레이크 부착 피치 m

2) 운반물중량 W 2 kg/ m

1,000 × Q × γW 2 =

60 × u

Q : 스크린찌꺼기의 운반량 m 3/ hr

γ : 스크린찌꺼기 비중 0.8

u : 체인속도 3m/ min

3) 체인장력 T C kg

T C = ｛2.1×W 1×L×f1＋W 2×L×f2＋(W 1＋W 2 )×H｝× (2∼3)

W 1 : 운행부 중량 kg/ m

W 2 : 운반물 중량 kg/ m

f1 : 체인과 가이드레일의 마찰계수 0.3

f2 : 운반물과 스크린의 마찰계수 0.5

저항을 고려하여 2∼3배의 계수를 본다.

- 59 -

4) 체인 안전율

체인은 2열로 한쪽에 상기 체인장력의 70% 걸리는 것으로 하여

W 1

S = 100.7Ｐ

S : 안전율

W 1 : 체인평균 파단강도

P : 체인장력

(5) 전동기출력 kW

T C×ｕkW = ×α

6,120×η

T C : 체인장력 kg

ｕ : 체인속도 3m/ min

α : 여유율 1.2

η = η1×η2×η3

η1 : 2단 사이클로 감속기 효율 0.9×0.9

η2 : 체인전달효율 0.96

η3 : 베어링 효율 0.95

(6) 스크린의 전동기의 출력의 참고치는 다음과 같으며 현장여건, 유지관리

등을 감안하여 설계시 검토한다.

1) 연속식 자동스크린

수로폭(mm ) 400 600 800

전동기 출력(kW ) 0.4 0.4 0.4

※ 전동기 출력(kW )는 수로높이 약 1,500mm까지

2) 간헐식(레이크식) 자동스크린

수로폭(mm ) 1,000 1,500

전동기 출력(kW ) 1.5 1.5

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3 .7 운 전제 어

자동스크린은 간헐운전으로 한다. 또 운반기기는 스크린과 연동 하여 수위

계 및 PROGRAM T IMER에 의해 운전한다.

【해 설】

1. 자동스크린은 타이머에 의하여 간헐 운전하면서 협잡물 이송 및 저장설

비인 컨베이어, 스킾호이스트 설비와는 연동운전을 구성하여야 한다. 또

기기의 내구성을 고려하여 필요시에만 운전하는 것으로 하고 가동시간을

최소화하여 경제적인 시간이 되도록 계획한다.

3 .8 안 전시 설

스크린설비에는 다음사항을 고려하여 안전시설 및 환경보전시설을 검토한

다.

【해 설】

1. 보수점검용 통로 및 작업상 위험한 장소에는 위험방지 난간 및 울타리를

설치한다.

2. 침사지내의 스크린설비를 실내에 설치할 경우에는 악취가스를 고려하여 탈취

및 환기설비를 고려한다.

- 61 -

4 . 침사제 거설비

4 .1 설 치 목 적

침사제거설비는 주펌프, 슬러지펌프 등의 마모 및 막힘방지, 관로의 모래퇴

적으로 인한 유입하수의 유입곤란, 반응조에 모래가 침적되는 것을 방지하

기 위하여 유입하수중의 모래를 제거하는 설비이다.

4 .2 침 사제 거기 의 종 류

침사제거기의 종류에는 그래브식, 주행버켓 컨베이어식, 버켓체인 컨베이어

식, 스크류 컨베이어식, 포기식, 선회류 및 선와류식, 협잡물종합처리기, 진

공차 등 다양한 종류가 있으므로 기종선정에 대해서는 충분히 검토한 후에

선정하여야 한다.

【해 설】

1. 침사제거설비는 유입하는 모래를 충분히 제거할 수 있어야 하며, 기종선

택은 제사방식, 규모, 내마모성, 내식성, 작업환경 등을 고려하고, 가능하

면 단순하고 경제적이며, 유지관리가 쉬운 자동운전이 용이한 구조로 한

다.

(1) 그래브식

그래브식의 일반적인 특징은 다음과 같다.

침사지의 상부 바닥면을 주행하므로 침사지의 덮개가 곤란하고, 탈취를

고려할 때에는 특별한 대책이 필요하지만, 기계부분은 상부에 있어서 보

수점검이 용이하다. 그리고 자동주행하므로 침사지 건물의 기둥의 위치

가 제한되고, 일반적으로 스팬구조로 이루어진다.

1) 선회형

선회형에는 주행장치, 횡행장치, 선회장치, 권상장치 등으로 구성되고,

그래브버켓으로 주행·횡행하면서 침사를 인양한다.

특징은 다음과 같다.

① 버켓으로 인양하는 것은 간결하지만 버켓의 방향에 따라서 사각공

간(Dead space)이 생겨서 침사를 완전히 제거하기가 어렵다.

② 작동이 복잡해서 자동운전은 곤란하다.

③ 큰 이물질이나 대량의 모래를 제거할 수 있고, 모래를 인양하는 것

은 확실하지만 인양효율은 나쁘다.

④ 대량의 모래가 유입되어도 매몰될 염려가 없고, 이물질에도 대처할

수 있으므로 침사량의 변화가 큰 우수침사지 등에 사용할 수 있다.

⑤ 침사지 상부를 주행하기 때문에 침사지 상부를 복개할 필요가 있

- 62 -

고, 악취로 인한 탈취설비를 고려해야 할 경우에는 다른 기종을 검

토해야 한다.

2) 문형

문(門)형 침사제거기는 그래브버켓이 부착된 주행장치·횡행장치에 의

해서 임의의 위치로 이동하면서 인양한다.

특징은 선회형 침사제거기와 동일하지만 선회장치가 없고, 구조가 선

회형보다도 간단하다.

(2) 주행버켓 컨베이어식

주행버켓 컨베이어식 침사제거기는 주행장치, 횡행장치, 버켓 인양장치,

컨베이어로 구성되어지고, 주행하면서 버켓으로 침사를 인양한다.

특징은 다음과 같다.

1) 자동연속운전이 가능하지만 구조가 복잡하다.

2) 1대로 여러 침사지를 이동하여 제거할 수 있다.

3) 침사제거는 확실하지만 상류·하류측에 사각공간(Dead space)이 생

기며, 큰 이물질제거는 곤란하다.

4) 침사에 접촉하는 부분이 많아서 부식·마모가 많다.

5) 그래브식의 일반적인 특징과 동일하다.

(3) 버켓체인 컨베이어식

침사지 바닥에 Bucket 컨베이어를 설치, 운전하여 버켓에 의해 침전된

토사를 제거하는 방법으로 침사를 인양하는 속도는 침사량, 버켓용적 및

버켓부착 간격에 따라 다르지만 약 0.5∼3.0m/ min으로 한다.

특징은 다음과 같다.

1) 수로폭이 좁아지면 버켓 폭이 작아지고, 침사지의 유효이용을 도모

할 수 없다.

2) 기계의 일부가 수중에 있기 때문에 체인, 스프로켓 휠 등 마모부분이

많고, 점검ㆍ보수가 어려우며, 체인이완으로 테이크업 조정이 필요하

다.

3) 구조가 간단하고, 자동적으로 연속운전이 가능하며, 상부카바를 할

수 있어 탈취가 쉽다.

4) 운전을 장기간 정지시 또는 호우시에 대량의 토사가 유입되면 매몰되

어 운전불능이 되는 경우가 있으며, 버켓컨베이어에 대량의 모래가

유입된 때에 버켓에 걸리는 과부하를 피할 수 있도록 고려된 매몰방

지형식도 있다.

(4) 스크류컨베이어식

침사지 바닥에 스크류컨베이어를 설치하여 침전된 토사를 한쪽으로 모으

고, 샌드펌프나 버켓컨베이어, 스크류컨베이어에 의하여 침전된 토사를

- 63 -

제거하는 방법이다.

특징은 다음과 같다.

1) 대량의 침사가 유입되어 매몰되어도 스크류 컨베이어의 기능에 지장

이 없다.

2) 수중부의 체인·스프로켓등의 마모부가 적고 보수가 용이하다.

(5) 포기침사식

침사지 바닥에 산기관을 설치하여 침사지 내의 하수에 선회류(旋回流)를

일으켜 원심력으로 무거운 토사를 분리하는 방법으로 선회류에 의해 세

척된 토사는 유기물이 비교적 적어 예비포기의 효과도 얻을 수 있다.

소규모시설에 적합하며 유기물 함유량이 많은 오수침사지에 유리하다.

(6) 선회류 및 선와류식

볼텍스원리에 의하여 침사지 유입부에서 교란을 최소화하기 위하여 직선

으로된 유입수로를 거쳐 유입수로 끝의 경사로로 흘러 들어가 조의 바닥

으로 유입된다. 유입수는 침사지 벽을 따라 유입됨과 동시에 바닥 중심

을 향해 순환되고 원심력에 의해 침사가 분리되며 충분한 침사가 저장조

로 축적되면 샌드펌프 및 에어리프트 펌프 등으로 침전된 토사를 제거하

는 방법이다.

① 침사지 소요면적이 적다.(약 1/ 2∼1/ 4로 축소)

② 침사물 중 유기물등의 부착물을 분리시킴으로서 인양된 침사물의 악

취가 없다.

③ 유입수에 함유되어 발생되는 기름성분의 제거가 가능하다.

④ 구동부가 상부에 설치되어 관리 및 유지관리가 쉽다.

⑤ 구조물 형상이 복잡하여 시공성이 다소 난이하다.

〈그림 4.1〉선회류식 및 선와류식

- 64 -

(7) 협잡물종합처리기

스크린설비 기종의 내용 참조

(8) 진공차

소규모시설로서 침사제거기가 설치되지 않은 중계펌프장 및 침사지시설

에 진공차의 흡입호스를 침사피트에 넣어서 모래를 흡입하여 제거한다.

시ㆍ도 또는 군별로 통합운영관리시 탈수처리와 연계하여 처리하는 경

우에 이송용으로 적합하다.

〈그림 4.2〉진공차에 의한 침사제거 예

- 65 -

4 .3 설 계조 건

1. 침사지의 형상은 토목설계의 설계조건 및 구조조건에 따라서 설계하고,

제사기의 기종에 따라서 침사지 바닥면의 형상, 하중이 작용하는 장소가

다르므로 토목·건축의 설계자와 충분히 협의한다.

2. 침사발생량은 유입하수량 1,000m 3에 대하여 분류식인 경우 하수는 0.001∼

0.02m 3 정도, 우수는 0.001∼0.05m 3 정도이고, 합류식인 경우는 0.001∼

0.02m 3 정도로 한다. 단, 침사발생량은 지역, 관거상태 등에 따라 차이가

많으므로 이를 충분히 검토하여야 한다.

3. 버켓체인컨베이어의 침사제거기 속도는 침사가 부상하지 않도록 0.5∼3m/

min을 표준으로 한다.

4. 침사저류설비는 일평균오수량의 15ppm을 기준으로 하여 필요한 저류일수

를 정한다.

5. 침사지의 침사제거설비는 조목스크린 후단 또는 세목스크린 전단에 설치

한다.

6. 침사지에 설치하는 침사제거기의 대수는 1지에 1대로하고, 침사지수는 청

소, 기기의 점검, 수리를 위하여 2지 이상이 바람직하다.

단, 처리장의 규모에 따라, 유입하수량이 적은 경우에는 1대만 설치하고

청소 및 이상 발생시를 고려하여 바이패스 배관 또는 수로를 설치한다.

【 해 설 】

1. 침사지의 폭은 침사지내 유속이 침전한 입자를 재 부상하지 않도록 소류

한계유속의 1/ 3정도인 0.3m/ sec로 하여 정한다.

2. 침사지의 길이는 체류시간을 30∼60sec로 하여 유입평균속도

(0.3m/ sec)×체류시간(30∼60sec) = 9∼18m를 기준으로 한다.

3. 포기침사지

ㆍ 체류시간 : 약 3분으로 한다.

ㆍ 공기량 : 오수유입량 1m 3당 공기량을 약 1m 3으로 한다.

4. 침사발생량은 다음을 참고로 한다.

단위 : ppm

배제방식

유 량합류식 오수 분류식 우수 분류식 오수

일최대유량 20 - 20

시간최대유량 20 - 20

우천시최대유량 50 50 -

※ 소규모시설의 경우 일평균유량의 15ppm을 기준으로 한다.

- 66 -

5. 처리방식, 주펌프 형식이나 합류오수가 포함 되어 있는 등 운전조건에 따

라서는 펌프 전단 또는 후단에 침사지(제사설비)를 설치한다.

※ 차집관거의 매설깊이가 깊을 경우에는 침사지를 지하에 설치하면 시설

물의 규모가 커지고 운영관리가 불편하므로 펌프의 형식을 감안하여

펌프후단에 설치할 수 있다.

6. 중ㆍ소규모 처리시설에서는 수처리기능에 장애가 되지 않을 경우 협잡물

및 침사류를 동시에 제거하는 기계식 스크린 등의 도입을 적극 고려하여

야 한다.

4 .4 전 동기 출력

버켓컨베이어의 전동기 출력은 운반능력 및 운행부 중량, 레일과 가이드슈

의 마찰저항력, 기계효율 등을 고려하여 산출한다.

【 해 설 】

1. 버켓컨베이어의 침사제거기의 출력은 다음사항을 고려한다.

(1) 운반능력 Q m 3/ hr

60× u × q×η1

Q =P

ｕ : 인양속도 3m/ min

ｑ : V버켓 용량 m 3

η1 : V버켓 인양효율 0.7

Ｐ : V버켓 부착 피치 m (약 0.9∼1.5m )

그림 4.3〉 V버켓 치수

- 67 -

(2) V버켓 용량 및 중량표 (참고자료)

구분 길이ℓ(m ) V버켓의 용량(m3 ) V버켓의 중량(kg )

표

준

1.0 0.024 29.84

1.1 0.026 31.64

1.2 0.029 33.44

1.3 0.231 36.24

1.4 0.034 38.04

1.5 0.036 39.84

※

1.6 0.038 41.51

1.7 0.041 43.34

1.8 0.043 46.14

1.9 0.046 47.94

2.0 0.048 49.14

※ 표시의 버켓컨베이어의 길이는 하부에 Hunch를 크게 잡아서 1.5m이

하가 되도록 고려한다. 폭이 넓은 침사지에서는 2연식으로서 ℓ치수를

1.5m이하로 하는 것이 좋다.

(3) 체인의 선정 (참고자료)

1) T AW형 체인

체인번호 평균파단강도 중량 피치 재질 어태치먼트

C730T AM 25,000kg 9.70kg/ m 152.4mm SCM3 3.13kg/ 조

C112T AM 30,000kg 11.33kg/ m 152.4mm SCM3 3.58kg/ 조

C113T AM 40,000kg 16.93kg/ m 152.4mm SCM3 5.41kg/ 조

2) ACS형 체인

체인번호 평균파단강도 중량 피치 재질 어태치먼트

ACS25152W 25,000kg 7.9kg/ m 152.4mm SCM3 0.14kg/조

ACS35152W 35,000kg 10.9kg/ m 152.4mm SCM3 0.20kg/조

(4) 체인장력

1) 운행부 중량 W 0 kg/ m

(W 2 ＋ W 3 )W 0 = 2×W 1＋

P

W 1 : 체인 중량 kg/ m

- 68 -

W 2 : V버켓 중량 kg/개

W 3 : 어태치먼트 kg/조

P : V버켓 부착 피치 m

2) 운반물 중량 W 2 kg/ m

1,000×Q×γ1

W 2 =60×u

Ｑ : 운반능력 m 3/ hr

ｕ : 체인속도 m/ min

γ1 : 침사의 겉보기 비중 1.8

3) 체인장력 P kg

P = 2 .1×W 1×L×ｆ1＋ W 2×L×ｆ2 ＋ (W 1＋W 2 )×H

W 1 : 운행부 중량 kg/ m

W 2 : 운행물 중량 kg/ m

ｆ1 : V버켓레일의 마찰계수 0.33

ｆ2 : 침사인양시 마찰계수 0.5

H : 축간높이 m

L : 하부축간 거리

(5) 체인 안전율

체인은 2열로 한쪽에 상기의 체인장력의 70%가 걸리는 것으로 하여

GS = 10

0.7×P

S : 안전율

G : 평균파단강도

Ｐ : 체인장력 kg

(6) 전동기 출력 kW

Ｐ×ｖkW = ×α

6,120×η

Ｐ : 체인장력 kg

ｖ : 체인속도 m/ min

α : 여유율 1.2

- 69 -

η : 전효율로서

η =η1×η2×η3 = 0.74

η1 : 2단 사이클로 감속기 효율 0.9×0.9

η2 : 체인 전달효율 0.96

η3 : 베어링 효율 0.95

4 .5 침 사 및 협잡 물 반 출설 비

1. 스크린으로 인양된 협잡물은 벨트컨베이어, 무주축스크류, 공기압 및 스킵

호이스트 등 이송설비를 이용하여 협잡물 호퍼 또는 콘테이너에 저류한다.

2. 침사제거설비에서 인양된 침사는 플라이트컨베이어, 무주축스크류, 공기압

및 스킵호이스트 등의 이송설비를 이용하여 침사호퍼 또는 콘테이너에

저류하고, 필요에 따라서는 세사장치를 설치한다.

※ 일최대 유입하수량 10,000m3/ day 이하이거나 또는 침사나 협잡물 발생

량이 적은 경우에는 콘테이너에 모아서 인력 반출 또는 전동호이스트

로 운반차에 적재하여 반출하는 방식으로 한다.

3. 샌드펌프 및 고압수를 이용하여 인양된 침사는 침사분리기 또는 싸이클론

등에서 모래를 분리하여 침사호퍼 또는 콘테이너에 저류한다.

4. 에어리프트펌프를 이용하여 인양된 침사는 침사분리기에서 모래를 분리하

여 콘테이너에 저장한 후 인력 반출 또는 전동호이스트로 운반차에 적재

하여 반출하는 방식으로 한다.

【 해 설 】

1. 침사의 처분은 운반차에 의한 장외반출, 매립처분이 많지만 처분방법의 결

정은 침사의 형상에 따라 고려되어야 한다.

침사는 유기분을 완전히 제거할 수 없고, 특히 침사지내 유속이 계획유속

보다 느릴 때에 유기분이 많아지므로 위생적인 모래로써 외부에 반출하기

위해서는 세사장치에서 세사하는 일이 필요한 경우가 있다.

2. 침사지에서 샌드펌프 및 고압수를 이용하여 인양된 침사는 대량의 물과

함께 이송되므로 침사분리기 또는 싸이클론 등으로 모래는 분리하고, 이

송장치 등으로 침사호퍼 또는 콘테이너에 저류한다.

싸이클론으로 모래를 분리한 경우에는 세정효과가 있으므로 별도의 세정

장치를 설치하지 않는다.

3. 버켓에 의해 인양된 침사는 수분이 많으므로 플라이트컨베이어에 의해

이송하고, 필요에 따라서 침사분리기 등 세정장치에 의해 세정한다.

※ 물 분사에 의한 세정은 대부분 기능이 불확실하고, 효율성이 떨어지므

- 70 -

로 충분히 검토한다.

4. 그래브식의 선회형, 문형은 버켓에 의해 인양된 침사를 임시로 저류 하여

수분을 제거한 후 컨베이어류를 이용하여 호퍼에 저류한다.

※ 최근 하수처리장에서는 사용실적이 없으며, 대량의 우수침사지 등에 사

용하는 것으로 검토하여야 한다.

5. 침사 및 협잡물이송 컨베이어는 다음 경사각을 고려하여 설치한다.

경사각

기 종18°( Max20°) 18°∼20° 20°∼30° 30°∼70° 50°∼70°

벨트

컨베이어

평벨트 ○

홈벨트 ○

스킵호이스트 ○

스크류컨베이어 ○

공기압컨베이어 ○

6. 침사 및 협잡물이송설비는 아래사항을 참고하여 현장여건에 따라 선정한

다.

(1) 벨트컨베이어

1) 벨트컨베이어는 운송량에 관계없이 벨트 폭을 최소 500mm로 하고, 벨

트의 재질은 내유성·내마모성·내구성이 우수한 것을 선정한다.

2) 협잡물에서 배어 나온 오수가 넘치지 않도록 벨트컨베이어의 폭을 최소

500mm, 표준을 600mm로 하고, 캐리어 롤러는 3롤러형, 20°T rough형

으로 한다.

3) 트라프형 벨트컨베이어의 전동기 출력

① 전동기 출력은 운반물 중량, 운반속도, 운행물 중량(공중량), 롤러의 회

전부, 마찰저항, 기계손실을 고려하여 선정한다.

② 운반능력 Q m 3/ hr

- 71 -

Q = 60×A× v = 60×K×(0.9×B－0.05)2 v

A : 운반물의 적재 단면적 m 2

v : 벨트의 속도 m/ min

K : 정수(측각에 따라서 결정)

B : 벨트 폭 m

측 각 10° 20° 30°

K 0.0963 0.1245 0.1538

③ 운행부 중량 W kg/ m

운행부 중량은 다음에 따른다.

단위 : kg/ m

벨트 폭(mm ) 500 600 750 900

중 량(kg ) 30 35.5 53 63

④ 전동기 출력 kW

ℓ＋ℓ0 ℓ＋ℓ0 ＨQt αkW = (0.06×ｆ×Ｗ×ｖ× ＋ｆ×Qt× ± )×

367 367 367 η

ｆ : 롤러의 회전마찰계수 Qt : 운반물중량 = Q×γkg/ m

Ｗ : 운행부중량 kg/ m γ : 운반물의 겉보기 비중

ｖ : 벨트속도 m/ min (약 20m/ min) α : 여유율 2이상

ℓ : 컨베이어 수평축심거리 m η : 전효율

ℓ0 : 중심거리 수정치 m 사이클로 감속기의 효율 0.9

Ｈ : 올림(+)또는 내림(- )상승 체인의 효율 0.81

수직높이 m

f 및ℓ0 는 다음 표에 따른다.

장치의 구조상 특징 f ℓ0 (m)

회전저항이 보통인 롤러를 사용한 장치로 설치

상태가 그다지 양호하지 않은 것0.03 49

회전저항이 특히 작은 롤러를 사용한 장치로

설치상태가 양호한 것0.022 66

- 72 -

- 73 -

(2) 플라이트컨베이어

1) 플라이트컨베이어는 외부로의 오염, 비산이 없으며, 수평부와 경사부를

설치하여 수평부에서 세정을 하고 경사부에서 침사물의 물기를 빼는 세

사장치로서 이용하는 경우도 있으며, 이송속도는 4∼7m/ min 정도이다.

2) 플라이트컨베이어의 수평부에 세정장치를 설치할 경우의 급수량과 공기

량은 다음의 사항을 고려한다.

① 급수량 : 침사발생량에 대하여 10∼30배의 급수량으로 한다.

② 공기량 : 컨베이어 세정부분 길이에 대하여 20∼30ℓ/ min/ m로 한다.

3) 플라이트컨베이어의 침사용은 체인이나 플라이트 등 마모 및 부식이 심

하므로 보수비용이 많이 든다.

4) 수분이 많은 섬유질 등이 체인링크나 플라이트와 트라프 사이에 협착하

기 쉬워 유지관리가 곤란하다.

5) 구동장치는 사이클로이드 감속기나 유성치차형을, 구동축으로의 전달은

롤러체인 또는 콤비네이션 체인을 검토한다.

6) 플라이트컨베이어의 전동기 출력

플라이트컨베이어의 전동기 출력은 운반물 중량, 운행부 중량, 각부의

마찰손실, 안전율 등을 고려하여 산출한다.

① 운반능력 Q m 3/ hr

가. 수평의 경우 나. 경사의 경우

Q = 60×H×W×v 60×H 2×W×vQ =

2tanθ×P

주) 최대경사각은 30°로 한다.

Ｈ : 플라이트 높이 (0.15∼0.18m )

Ｗ : 플라이트 폭 (0.5∼0.8m )

ｖ : 체인속도 (약 3∼6m/ min)

θ : 플라이트 경사각 30°

Ｐ : 플라이트 부착 피치 m

② 체인의 선정 (참고자료)

가. T AW형 체인

체인번호 평균파단강도 중량 피치 재질 어태치먼트

C730T AW 25,000kg 9.70kg/ m 152.4mm SCM3 4.88kg/ 조

C112T AW 30,000kg 11.33kg/ m 152.4mm SCM3 4.75kg/ 조

C113T AW 40,000kg 16.93kg/ m 152.4mm SCM3 6.23kg/ 조

- 74 -

③ 체인장력 P kg

P = 2 .1×W 1×L×ｆ1＋ W 2×L×ｆ2＋(W 1＋W 2 )×H

W 1 : 운행부중량 kg/ m

W 2 : 운반물중량 kg/ m

ｆ1 : 플라이트 슈와 레일의 마찰

계수 0.35(롤러의 경우는 0.3)

f2 : 침사와 플라이트의 마찰계수 0.5

L : 핀의 길이 m

H : 링크 플레이트 높이 m

④ 체인 안전율

체인은 2열로 한쪽에 상기의 체인장력 70%가 걸리는 것으로 하여

GS = 10

0.7×P

S : 안전율

G : 평균파단강도

Ｐ : 체인장력 kg

⑤ 전동기 출력 kW

Ｐ×ｖkW = ×α

6,120×η

Ｐ : 체인장력 kg

ｖ : 체인속도 m/ min

α : 여유율 1.2

η : 전효율로서

η =η1×η2×η3 = 0.74

η1 : 2단 사이클로 감속기 효율 0.9×0.9

η2 : 체인전달효율 0.96

η3 : 베어링효율 0.95

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플라이트 높이 150mm

플라이트 설치 피치 900mm

운반물적재 각도 30°

(컨베이어 폭 500mm : 운반량 4.7∼8.2ton/ hr )

〈그림 4.5〉침사반출용 플라이트 컨베이어의 전동기 출력

- 76 -

(3) 스킵 호이스트

1) 침사지에서 인양되는 협잡물 및 침사를 가이드레일의 괘도에 의해 수직

으로 버켓트가 승하강하여 저류 호퍼에 단거리로 이송하는 설비로 처리

장의 면적에 제한을 받아 컨베이어의 경사각이 클 경우에 사용한다.

2) 스킵호이스트의 전동기 출력은 운반물 중량, 운행부 중량, 기계 각부의

마찰저항, 기계손실 등을 고려하여 산출한다.

① 운반능력 Q m 3/ hr

Q =ｑ×η×ｎ

ｑ : 버켓 용량 m 3

η : 운반효율 0.7

ｎ : 1시간당 운전횟수 (5∼10회 정도로 정한다)

② 로프장력 P kg

P = W 1 ＋ W 2

W 1 : 버켓 용량 kg

W 2 : 운반물중량 kg

W 2 = ｑ×γ×1,000kg

ｑ : 버켓용량

γ : 비중

침사의 경우 1.4

협잡물의 경우 0.8

③ 와이어 로프

가. 와이어 로프의 선정

와이어로프(KSD3514의 6호) 37본선 6꼬임을 기준으로 하며, 스테인

리스 와이어로프를 사용하는 경우에는 1랭크 큰 상위의 지름을 사용

한다.

- 77 -

로프의

지름mm

상층소선

지름mm

표준단면적

mm 2

절단하중 ton표준중량

kg/ m코 팅 나 선 (螺線)

단 종 1종 2종 3종

6 0.29 14.4 1.82 1.90 2.02 2.15 0.132

8 0.38 24.8 3.19 3.34 3.54 3.76 0.230

9 0.43 31.8 4.04 4.22 4.48 4.76 0.291

10 0.48 39.3 4.99 5.21 5.54 5.88 0.360

12 0.57 56.5 7.17 7.50 7.97 8.46 0.518

14 0.67 78.0 9.87 10.2 10.9 11.5 0.706

16 0.76 100 12.8 13.3 14.2 15.1 0.922

18 0.86 127 16.2 16.9 17.9 19.0 1.17

20 0.95 157 19.9 20.8 22.2 23.5 1.44

22 1.05 190 24.1 25.2 26.8 28.4 1.74

24 1.14 226 28.7 30.0 31.9 33.8 2.07

26 1.22 261 33.7 35.2 37.4 39.7 2.43

28 1.33 312 39.0 40.8 43.3 46.1 2.82

나. 와이어 로프의 안전율

와이어 로프의 안전율은 크레인, 권상장치 등의 정하중에 대해 8배

이상으로 한다.

와이어로프의 절단하중×ｎ8

P

ｎ : 와이어로프 수

Ｐ : 로프장력 kg

④ 전동기출력 kW

(W 1 ＋ W 2 ) × vkW = × α

6,120 × η

ｖ : 권상속도 10∼15m/ min

α : 여유율 1.2∼1.5

η : 전효율

η =η1×η2×η3 ≒ 0.74

η1 : 2단 사이클로 감속기효율 0.9×0.9

η2 : 체인전달효율 0.96

η3 : 베어링효율 0.95

- 78 -

〈그림 4.6〉협잡물반출용 스킵호이스트의 운반량과 전동기 출력

- 79 -

(5) 무주축 스크류컨베이어

U형 트러프 또는 원통형상의 케이싱내에 구동축 베어링으로 지지되어진

무축스크류를 회전시켜 운반물을 이송시킨다.

특징은 다음과 같다.

1) 단순보 구조로 축의 휨 및 편심에 의한 변형에 영향을 받지 않는다.

2) 컨베이어 길이를 길게 할 수 있다.(25∼30m )

3) 부착력 또는 응집력이 있는 운반물 이송이 가능하다.

4) 연속운전이 가능하고 운송 용적율이 커서 협잡물이송에 유리하다.

5) 변형에 영향이 없으므로 행거가 불필요하다.

(6) 공기압컨베이어

공기압(5∼8kg/ cm 2 )을 이용하여 협잡물을 수직, 수평으로 배관을 통하여

이송하는 설비이다.

1) 설치가 간단하고, 설치면적이 작지만 부대설비가 필요하다.

2) 배관을 이용하여 복잡한 구조에서도 이송이 가능하다.

3) 다른 기종에 비하여 주위가 청결하다.

4) 자동운전방식으로 무인운전이 가능하다.

4 .6 저 류호 퍼

1. 침사지에서 발생한 침사, 협잡물의 일정량을 모아서 반출일정에 맞게 반출

할 수 있도록 용량을 정하여 설치한다.

2. 저류호퍼는 하부에서 직접 운반차로 저류물을 이송 가능하고, 동절기의 결

빙를 방지하고, 침출수에 의한 누수가 되지 않는 구조이어야 한다.

【해 설】

1. 침사 및 협잡물의 저류방법은 콘테이너에 의한 저류와 호퍼에 의한 저

류 방법이 있으며, 콘테이너에 저류하는 경우에는 침사물의 악취발생을

고려하여 세정장치를 설치하는 경우도 있다.

※ 일최대 유입하수량 10,000m 3/ day 이하이거나 또는 침사나 협잡물 발

생량이 적은 경우에는 콘테이너에 모아서 인력 반출 또는 전동호이

스트로 운반차에 적재하여 반출하는 방식으로 한다.

- 80 -

4 .7 저 류호 퍼의 기종 선정

저류호퍼는 개폐기구의 차이에서 슬라이드식 게이트와 컷트식 게이트로 구

분되며, 컷트식 게이트는 사용하는 실린더의 종류에 따라 공압식, 유압식,

전동식으로 세분되므로 현장여건에 따라 선정하고, 특히 겨울철에 차량으로

반출시 결빙에도 게이트작동이 가능한 기종으로 선정한다.

【 해 설 】

1. 유압컷트 게이트식은 게이트의 개폐를 유압실린더에 의하여 구동되며, 구

동장치는 펌프부, 유니트배관, 교환밸브, 안전밸브 등으로 구성되어 유압

유니트에 의해서 행해지는 것으로 특징은 다음과 같다.

1) 유압게이트가 있을 때는 유니트를 겸용한다.

2) 호퍼(호퍼게이트)수가 많아도 유압유니트는 1대로 충분하다.

3) 게이트의 개폐속도가 늦으므로 배출량의 가감이 어렵다.(배출도중에 게

이트를 닫아도 닫히기 전에 유출됨)

4) 유압장치는 지상 바닥 위에 있으므로 보수점검은 쉽지만 구조가 복잡

하다.

2. 공기압컷트 게이트는 게이트의 개폐를 공기실린더로 행하는 것으로 구동

장치는 콤프레셔, 배관, 교환밸브, 안전밸브 등으로 구성되는 공기압 유니

트에 의해서 행해지는 것으로 특징은 다음과 같다.

1) 유압컷트 게이트와 같은 방식으로 호퍼(호퍼게이트)수가 많아도 공기

유니트는 1대로 충분하다.

2) 게이트의 개폐속도가 빨라서 배출량의 가감이 용이하다.

3) 공기압 장치는 지상부에 있어서 보수점검이 쉬우나 장치는 좀 복잡하

다.

4) 실린더 지름이 크고 대용량의 것은 실린더 지름의 한계 때문에 제작이

어렵다.(개폐속도를 느리게 하면 가능)

3. 전동컷트 게이트식은 게이트의 개폐를 전동 실린더로 하는 것으로 특징

은 다음과 같다.

1) 구동부는 전동기와 볼나사, 잭키가 일체로 구성된 것으로 콤팩트하다.

2) 게이트 1대에 전동기가 2대 필요하다.

3) 게이트의 개폐속도가 느려서 배출량 가감은 어렵다.

4) 구동부가 일반적으로 높은 곳에 있으므로 보수점검이 어렵지만 구조는

간단하다.

4. 전동슬라이드 게이트는 게이트의 개폐를 랙크, 피니언, 스프로켓, 체인으

로 하는 것으로 구동은 전동개폐장치로 행한다.

특징은 다음과 같다.

1) 슬라이드 게이트의 이동에 따라 게이트 개폐를 행하므로 배출구를 크

게 할 수 있고 컷트 게이트 중앙에서 열리는 것이므로 배출구가 원활

- 81 -

하며 대용량도 제작가능하고 협잡물의 저류에도 편리하다.

2) 호퍼 게이트 1대에 전동기, 감속기가 1대 필요하다.

3) 게이트의 개폐속도가 늦으므로 배출량의 가감은 곤란하다.

4) 통상 구동부는 가대에 위치하므로 호퍼가대는 커진다. 옥내에서는 게

이트용 레일 공간을 고려할 필요가 있다.

5. 기종선정은 전동슬라이드 게이트가 개구부를 크게 할 수 있고 브릿지 방

지에 유효하며 배출도 원활하고 수밀성도 양호하므로 이 기종을 표준으로

하나, 대용량(6∼10m 3이상)의 경우에는 부하를 수직으로 받기 때문에 구

동장치가 커서 유압컷트 게이트를 선정하는 것이 바람직하다.

즉 협잡물, 침사는 비교적 유동성이 낮지만 침출액이 있어서 강한 악취를

갖는다. 전동슬라이드 게이트는 수밀성을 유지하도록 제작할 수 있지만

전동컷트 게이트는 어려우므로 침출액의 대책이 필요하다.

4 .8 저 류호 퍼의 용량

저류호퍼의 저류능력은 일평균 발생침사량에 대하여 3일 이상을 저장할 수 있

는 용량을 표준으로 한다.(분류식과 합류식 동일)

【 해 설 】

1. 호퍼의 저류능력은 협잡물, 침사발생량과 그 반출계획에 따라서 정한다.

수집운반 횟수를 적게 하면 저류설비가 과대해지고 부패에 의한 악취를

발생하므로 주 2회 이상 반출할 수 있도록 저류능력을 갖도록 한다.

2. 호퍼의 최소유효용량은 2m 3이상으로 하며 유지관리가 용이하도록 검토한

다.

- 82 -

5 . 펌프설 비

5 .1 설 치 목 적

펌프설비는 유입하수를 처리시설로 이송하는 설비이며 중계펌프와 처리장내

의 유입펌프 및 처리수 이송펌프로 분류한다.

【해 설】

1. 펌프설비는 유량조정조가 있을 때는 유입하수를 유량조정조로 송수하는

중계펌프와 유량조정조에서 처리시설로 송수하는 유량조정조 이송펌프가

있다.

2. 유량조정조가 없는 경우는 처리장내 이송펌프로 유입하수를 처리시설(분

배조, 일차침전지)로 이송한다.

3. 자연유하 방법으로 유입하수를 처리시설까지 송수 가능할 경우에는 중계

펌프설비는 불필요하다.

4. 처리수 이송펌프는 2차 처리수를 고도처리하여 지역특성에 따라 중수도,

농ㆍ공업용수 등으로 재활용하고자 할 때 이송하는 펌프이다.

5 .2 설 치 위 치

펌프설비의 설치위치는 처리공정상의 관거깊이, 처리시설의 위치, 유량조정조

의 유무와 방식에 따라 검토한다.

【해 설】

1. 중계ㆍ유입펌프의 설치 예는 다음과 같다.

1) 조정조가 없는 경우

- 83 -

2) 조정조가 인라인방식인 경우

3) 자연유하인 경우

4) 일차침전지를 조정지(사이드 라인방식)로서 사용하는 경우(일차침전지

의 효과를 거의 기대할 수 없는 경우)

- 84 -

5 .3 계 획하 수량 과 대 수

1. 펌프대수는 계획오수량 및 계획오수량의 시간적 변동과 수처리방식, 초

기저수량 대책, 펌프의 성능을 기준으로 정하며, 수량의 변화가 현저한

경우에는 용량이 다른 펌프를 설치하도록 한다 .

2. 펌프의 설치대수는 계획오수량과 계획우수량에 대하여〈표 5.1〉을 표준

으로 한다.

〈표 5.1〉합류식 펌프장의 펌프 설치대수

오 수 펌 프 우 수 펌 프

계획오수량(m 3/ sec) 설치대수(대) 계획우수량(m 3/ sec) 설치대수(대)

0.5 이하2∼4

(예비1대 포함)3 이하 2∼3

0.5∼1.53∼5

(예비1대 포함)3∼5 3∼4

1.5 이상4∼6

(예비1대 포함)5∼10 4∼6

※ 분류식 펌프장의 오수펌프는 〈표 5.1〉의 오수펌프와 같다.

【 해 설 】

1. 오수펌프의 설치대수는 분류식의 경우 계획시간 최대오수량을, 합류식의

경우에는 계획우수량을 기준으로 하여 정하지만 유지관리 및 건설비 등

을 고려하여야 한다.

1) 펌프는 최적의 효율점 부근에서 운전하도록 대수 및 용량을 정한다.

2) 우수펌프의 설치대수는 우천시 강우량의 변화에 따라 경제적으로 운

전하기 위하여 동일형식의 대ㆍ소 펌프용량으로 설치하고 예비대수는

고려하지 않는다.

3) 오수펌프는 초기유입량과 시간변동에 의한 수량의 변화가 현저한 경

우에는 용량이 다른 2∼3종류의 펌프를 설치한다.(〈표 5.2〉참조)

- 85 -

〈표 5.2 〉오수펌프의 설치 예

펌프능력

설치대수구 분 소 중 대

3 대 1 - 1/ 2Q×3대(1) -

4 대1 1/ 4Q×2대 - 2/ 4Q×2대(1)

2 1/ 6Q×1대 2/ 6Q×1대 3/ 6Q×2대(1)

5 대1 1/ 8Q×2대 2/ 8Q×1대 4/ 8Q×2대(1)

2 1/ 8Q×1대 2/ 8Q×2대 3/ 8Q×2대(1)

6 대1 1/ 10Q×2대 2/ 10Q×2대 4/ 10Q×2대(1)

2 1/ 13Q×1대 2/ 13Q×2대 4/ 13Q×3대(1)

※ : 1. Q는 계획오수량.

2. ( )는 예비대수임.

3. 구분 1, 2는 유입수량의 변동폭에 따라 선택할 것.

5 .4 펌 프의 형식 선정

1. 펌프의 기종 선정시에는 표준특성을 충분히 검토한 후 사용목적, 설치장

소 등의 계획조건에 적합한 것을 검토한다.

2. 펌프는 흡입실양정 및 토출량을 고려하여 총양정에 따라 〈표 5.3〉을

표준으로 한다.

〈표 5.3〉 총양정에 대한 펌프의 형식

총양정(m ) 형 식 펌프구경(mm )

4 이상 원심펌프 80 이상

3 ∼ 12 사류펌프 400 이상

5 이하 축류펌프 400 이상

10 이하 스크류펌프 개 방 형

4 이상 수중펌프 50 이상

3. 펌프는 계획조건에 적합한 표준특성을 가지도록 비교회전도를 정하여야

한다.

4. 침수가 될 우려가 있는 곳이거나 흡입실양정이 큰 경우에는 입축형 혹

은 수중형으로 한다.

- 86 -

【 해 설 】

1. 펌프선정에 있어서는 다음사항을 고려한다.

(1) 계획수위조건에 대해서 소요 유량과 양정이 확보될 것.

(2) 안전하고 확실하게 운전가능하고, 특히 조작이나 취급이 용이할 것.

(3) 내구성 및 경제성이 우수할 것.

(4) 유지관리를 위해 점검보수와 운전관리가 용이한 것으로 할 것.

2. 하수도용의 펌프는 항상 양정이 변동하므로 효율이 가장 좋은 펌프로 선

정하여야 하며, 효율이 최대일 때 최대의 양수능력을 발휘하여야 한다.

3. 펌프는 비교회전도(NS ) 값에 따라 그 형식이 변하므로 토출량 및 총양정

이 결정되면 비교회전도(NS ) 또는 표준특성을 고려해서 회전수를 정하고

가장 적당한 형식을 선정한다.

비교회전도 NS 는

NS = N Q12

H34

Ns : 비교회전도(rpmㆍm 3/ minㆍm )

N : 펌프의 규정회전수(rpm)

Q : 펌프의 규정토출량(m3/ min )

(양흡입 경우에는 1/ 2로 한다)

H : 펌프의 규정양정(m )

(다단 펌프의 경우에는 1단에 해당하는 양정)

※ 펌프의 형식과 비교회전도(Ns)와의 관계

(1) 원심펌프 : 1단식 편흡입형 100∼450

1단식 양흡입형 100∼750

다단식 100∼200

(2) 사류펌프 : 700∼1,200

(3) 축류펌프 : 1,100∼2,000

- 87 -

5 .5 펌 프의 종류 및 특 징

1. 중계 및 유입펌프는 조외형이나 수중형을 사용하며, 일반적으로 원심펌

프, 사류펌프, 축류펌프, 스크류펌프 등의 형식으로 구분하고, 펌프형식과

임펠러형상 등은 이송유체의 특성을 감안하여 무폐쇄형펌프로서 내부식

및 내마모성이 우수한 재질로 한다.

2. 펌프의 특징을 고려해서 사용목적 및 운전의 경제성을 검토한다.

【 해 설 】

1. 펌프의 종류 및 특징

(1) 원심펌프의 특징은 다음과 같다.

1) 일반적으로 효율이 높고, 적용범위가 넓다.

2) 흡입성능이 우수하고 공동현상(Cavitation)이 잘 발생하지 않는다.

3) 사류펌프는 수중베어링을 가지지만 조외형 원심펌프는 회전차, 축등의

회전체를 양단의 베어링으로 지지하기 때문에 기계적 신뢰성이 우수하

다.

4) 펌프의 모든 부분이 조외에 있어 유지보수 및 관리가 용이하다.

5) 양정의 범위가 넓다.

6) 흡입측 수위가 펌프설치 위치보다 낮으면 기동시 만수조작이 필요하

며, 자흡식으로 할 경우 효율이 저하되며 용량이 커지면 부속설비가 필

요하다.

7) 펌프실이 필요하기 때문에 설치면적 및 토목공사비가 크다.

〈그림 5.1〉 양흡입 원심펌프의 예

- 88 -

(2) 축류펌프의 특징

1) 축류펌프는 축방향으로 물이 흐르고 회전차의 양력에 의해서 물의 압

력 및 속도에너지를 부여하고 회전차에서 나온 물의 속도에너지는 안

내 날개에 의해서 압력에너지로 변환된다. Ns =1,200∼2,000 정도의 회

전차가 사용된다.

2) 회전수를 높게 할 수 있어서 사류펌프 보다 소형화 할 수 있고, 전양

정이 낮고, 양수량이 큰 경우에 사용한다.

3) 사용양정이 설계점 양정의 약 130%이상이 되면 소음이 발생하고, 축

동력이 급격히 증가한다.

4) 체절(締切)운전이 불가능하다.

5) 흡입성능이 낮아 효율이 양호한 범위가 좁다.

6) 회전차가 수중에 있어 기동은 용이하지만, 점검이나 수중베어링의 보

수가 어렵다.

7) 설치면적은 입축 사류펌프 보다도 작다.

8) 일반적으로 양정은 4∼5m가 적당하다.

〈그림 5.2〉축류펌프의 예

(3) 사류펌프의 특징

1) 사류펌프는 회전차내의 물흐름이 축에 대해서 경사진 것으로 회전차

에서 나온 물의 속도에너지를 압력에너지로 변환하기 위해서 안내날

개를 설치한 것이다. Ns는 700∼1,200 정도이다.

- 89 -

2) 축류펌프보다 넓은 범위에서 효율이 높다.

3) 흡입성능은 원심펌프보다 떨어지지만 축류펌프보다 우수하다.

4) 체절(締切)운전이 가능하다.

5) 안내날개, 중간베어링이 있으므로 소구경에서는 폐쇄될 우려가 있다.

6) 회전차가 수중에 있어 기동은 용이하지만, 점검이나 수중베어링의 보

수가 어렵다.

7) 전동기등 구동부가 상부에 설치되므로 침수우려가 없다.

8) 흡입 양정변화에 대하여 수량의 변동이 적다.

9) 양정은 3∼15m로 범위가 넓다.

10) 수량변동에 대해 동력의 변화도 적으므로 우수용 펌프 등 수위변동이

큰 곳에 적합하다.

〈그림 5.3〉 입축 사류펌프의 예

(4) 스크류펌프의 특징

1) 스크류펌프는 스크류형의 날개를 용접한 속이 빈축을 상부 및 하부의

베어링으로 지지하고 수평에 대해 약 30∼40도 경사인 U자형 드럼통

속에서 회전시켜 집수정에 유입된 하수를 토출정으로 양수하는 펌프

이다.

- 90 -

〈그림 5.4〉 스크류펌프의 예

스크류펌프의 성능은〈그림 5.5〉와 같이 최대양정은 양수량 190m 3/ min

정도에서 6∼8m 이하이고, 효율은 평균 75∼80% 정도이며 회전수가 낮

아 100rpm 이하이다.

흡입수면이 기준 흡입수면보다 높은 경우는 토출량은 일정하고 효율과

축동력도 거의 일정하고 기준 흡입수면보다 낮게 되더라도 토출량, 효

율 및 축동력의 변화는 원심에 비해 작다.

2) 스크류펌프의 장점은 다음과 같다.

① 구조가 간단하고 개방형이어서 이물질이 함유된 하수를 이송할 때

막힐 염려가 없다.

② 침사지시설을 스크류펌프 후단의 지상에 설치할 수 있어 운전 및 보

수가 쉽다.

③ 회전수가 낮기 때문에 마모가 적어 무부하 운전이 가능하다.

④ 수중의 협잡물이 물과 함께 떠올라 폐쇄가 적다.

⑤ 기동에 필요한 물채움장치나 밸브 등 부대시설이 없으므로 자동운전

이 쉽다.

⑥ 유입량의 변동에 따른 대처 능력이 뛰어나다.

3) 스크류펌프의 단점은 다음과 같다.

① 양정에 제한이 있다.(최대 10m )

② 일반 펌프에 비하여 설치면적이 크다.

③ 토출측의 수로를 압력관으로 할 수 없다.

④ 다른 펌프에 비해서 초기투자비가 다소 높다.

⑤ 설치작업이 어렵고 설치가 잘못될 경우 펌프의 효율이 저하되고 하자

가 발생될 수 있다.

- 91 -

〈그림 5.5〉 스크류펌프의 성능곡선

4) 중계 펌프장에서 스크류펌프를 사용하면 폐쇄 및 마모가 적으므로

침사지를 적게 하거나 생략할 수 있다.

따라서 침사지 및 펌프실 등의 토목 구조물을 포함시킨다면 일반 펌

프장에 비하여 건설비 절감이 가능한 경우가 있다. 또한 소규모 펌프

장에서의 자동화 및 무인화운전에 적합하다.

(5) 수중펌프의 특징

1) 펌프와 모터를 일체로 조합하여 수중에 넣어 사용하기 때문에 토목공

사비가 적다.

2) 홍수시에 안심하고 사용할 수 있으며, 기동시 만수조작이 필요 없으

므로 자동운전이 용이하다.

3) 펌프가 상시 수중에 있기 때문에 기동이 간단하고, 소음이 적다.

4) 긴 중간축 또는 중간축 베어링이 없기 때문에 구조가 간단하고, 설치

분해 및 조립이 용이하다.

5) 중ㆍ소규모처리장 사용에 적합하다.

6) 흡입조건이 양호하여 Cavitation이 발생할 염려가 없다.

7) 펌프의 회전차는 오픈타입 또는 클로즈타입으로 한다.

8) 점검에 편리하도록 펌프를 끌어올리거나 점검 후 설치시에 펌프와 토

출관이 착탈이 용이하게 행해지도록 고안한 것이 이용되어진다.

9) 사용할 때는 점검과 정비가 용이하고, 전원케이블의 손상 등의 방지

대책을 고려하여야 한다.

10) 주요부가 수중에 설치하므로 내식성이 강한 재질의 부품을 사용하여

야 한다.

- 92 -

〈그림 5.6〉 수중펌프의 예

5 .6 수 격작 용

1. 단순관로의 수격작용 현상

2. 펌프계에서 발생하는 수격작용 현상

3. 수격에 의한 피해

4. 수격작용 방지 장치

5. 부압(수주분리) 방지법

6. 압력상승경감법

【 해 설 】

1. 단순관로의 수격작용 현상

수격작용 현상이란 관로내의 유체속도의 급격한 변화에 따라 유체압력이

상승 또는 강하하는 현상이라 할 수 있다.

2. 펌프계에서 발생하는 수격작용 현상

앞서 말한 바와 같이 송수관에 있어서 어떤 원인에 의해 관내 유속이 급

격하게 변화하면 관내압력이 과도적으로 크게 변동하는데 펌프 송수관계

에서는

- 93 -

(1) 펌프의 가동시

(2) 펌프의 정지시

(3) 펌프의 회전수 제어시

(4) 밸브의 개폐시

등의 경우에 생기지만, 일반적으로 수격이 문제가 되는 것은 정전 등에

의한 펌프구동력 차단에 따라 펌프가 급정지하는 경우가 대부분이다. 한편,

수격작용에 의해 생기는 압력상승과 압력강하의 크기는

(1) 관내 유속의 시간적 변화

1) 펌프의 특성과 회전속도 변화의 관계

2) 밸브의 특성과 개폐시간 및 개폐현상

(2) 관로길이와 상태

(3) 펌프 원동기의 종류 등에 따라 다르다.

3. 수격작용에 의한 피해

수격작용에 의한 피해는 다음과 같다.

(1) 압력상승에 의해 펌프, 밸브, 플랜지, 관로 등 여러 기기가 파손된다.

(2) 압력강화에 의해 관로가 압괴하거나 수주분리가 생겨 재 결합시에 발생

하는 격심한 충격파에 의해 관로가 파손된다.

(3) 진동, 소음의 원인이 된다.

(4) 주기적인 압력변동 때문에 자동제어계등 압력컨트롤을 하는 기기 들이

난조를 일으킨다.

4. 수격작용 방지 장치

수격작용을 방지하기 위해서는 펌프 급정지후의 관내유속의 변화가 늦어지

도록 하면 좋지만, 그 주된 목적이 압력의 이상저하에 있는지 또는 이상상

승에 있는지에 따라 경감장치도 다르며 또한 여러 가지 방법을 조합할 필요

성이 있을 수 있다. 그러나 일반적으로 펌프 급정지 후 펌프 토출라인에서

의 부압 즉, 압력강하를 방지하면 이상압력상승도 방지할 수 있으므로 부압

발생의 방지가 수격작용에 의한 피해를 줄이는 최선의 방책이라 할 수 있

다. 따라서 근래에는 일반적인 펌프계의 경우 부압방지장치 중 가장 효과적

이라 할 수 있는 공기조(Air Chamber ), One- W ay Surge T ank, 또는 이들

을 조합하여 사용하는 경우가 많다.

- 94 -

〈표 5.4〉부압(수주분리) 및 상승압의 방지법

목적 순번 방 법 효 과 비 고

부

압

ㆍ

수

주

분

리

의

방

지

1

Flywheel을 설치

한다.

관성효과(GD2 )를 증가시

켜 회전수와 관내유속의

변화를 느리게 한다.

소형기에 대해서는 유효하지

만 대형기와 관길이가 길때에

는 Flywheel이 과대해지므로

부적합하다.

2

펌프 토출측에

공 기 조 ( A i r

Chamber )를 설

치한다.

축적하고 있는 압력에너

지를 방출하여 압력강하

를 방지함과 동시에 압

력상승도를 흡수한다.

부압방지의 가장 효과적인 장

치이며 계의 안정성 및 신뢰

성을 높이기 위해 자동컨트롤

에 대한 검토가 필요하다.

3

관경을 크게한다.관내유속을 저하시켜,

관로 정수를 작게하므로

써 압력강하를 방지한

다.

관 전장의 대부분에 걸쳐서

이를 시행하지 않으면 효과가

없기 때문에 건설비가 비싸다.

4관의 경로를 변

경한다.

관의 종단면 형상에 대해

가능한 관을 깊이 시공한

다.

지형과 비용상의 제약때문에

실시가 용이하지 못한 경우가

많다.

5

공기밸브를 설치한

다.

부압발생 장소에 공기를

자동적으로 흡입시켜 이

상부압을 경감한다. 압

력파 전파속도도 작아지

게 된다.

공기 흡입지점의 하류측이 자

연유하 되는 경우에는 좋지만,

그 이외의 경우에는 흡입된

공기에 의해 수격이 조장될

경우에 있기 때문에 신중한

검토가 필요하다.

6

펌프를 지나 흡

입수조와 토출관

사이에 자동개폐

밸브를 설치한다.

흡입수조의 물을 자동적

으로 흡상하여 이상압력

강하를 방지한다.

관로의 고저상황에 따라서는

목적을 이루지 못하는 경우가

있다.

7

통상의 서어지탱

크를 설치한다.

부압발생 장소에 물을

공급하여 압력의 이상강

하를 경감함과 동시에

압력상승도 흡수한다.

송수중의 관내압력이 높을 때

는 서이지탱크의 높이도 높게

되어 건설비도 비싸지만 효과

는 이상적이다. 서어지탱크는

아래쪽에서는 수충격은 발생

하지 않으므로 펌프와 탱크사

이만을 고려하면 된다.

- 95 -

목적 순번 방 법 효 과 비 고

8

One- Way Surge T ank

를 설치한다.

부압발생 장소에

물을 공급하여 압

력의 이상강하를

경감한다.

고양정 펌프계에서는 탱크

의 높이가 낮아도 되므로

(One- Way ), 관로에 다수의

탱크를 설치할 수 있다.

9

디젤기관 구동의 경우

는 고장발생과 동시에

자동적으로 속도를 제

어하면서 정지한다.

역지밸브의 급폐쇄

를 지연시키므로써

압력상승을 방지한

다.

기관의 보호 및 자동장치를

충분히 해둘 필요가 있다.

상

승

압

의

방

지

10

역지밸브또는 By - Pass

밸브의 자동완폐, 물 또

는 기름을 이용한 Dash

- Pot와 액압조작 By -

Pass밸브를 이용한다.

구동기의 급속정지

에 의한 부압발생

을 막기 위해 적극

적으로 컨트롤한다.

소형펌프에서는 역지밸브를

직접 완폐하며, 중형이상은

역지밸브에 큰 By - Pass를

설치하고, 그 도중의 By -

Pass밸브를 자동 완폐한다.

11

안전밸브를 사용한다.설정압보다도 상승

하면 안전밸브가 열

려, 이상압력 상승

을 방지한다.

급격히 압력이 상승하는 경

우와 관로가 짧은 경우는

안전밸브의 동작이 지체되

어 효과를 그다지 기대할

수 없다.

12

급폐쇄식 체크밸브를

사용한다.

폐쇄지연에 의한

부가적인 압력상승

을 방지한다.

주로 스프링 부착식이 많으

며, 밸브의 저항이 크기 때

문에 소요전양정의 산출에

주의를 요하고, 소형펌프용

으로 적합하다.

13

주토출밸브의 자동폐

쇄 및 역지밸브를 생

략하고, Sluice,

Butterfly밸브등을 유

압, 수압등으로 자동

완폐한다.

역지밸브를 생략하

여, 압력상승을 방

지한다.

고양정 대용량 펌프에 적합

하다.

14

역지밸브, 후트밸브를

생략하여 토출관로의

물을 전부 역류시킨다.

가장 간단한 방법

으로 압력상승을

방지한다.

관로의 길에 비해 흡입수조

의 수용량에 여유가 없으면

넘치는 경우가 있다.

- 96 -

목적 순번 방 법 효 과 비 고

15자동방류밸브를 사용

한다.

펌프동력차단과 동시

에 방류밸브를 급개

하여, 토출측에서 외

부로 방류, 역지밸브

가 닫히므로 자동완

폐하여 압력상승을

막는다.

고양정 펌프에 적합하지만

부압이 발생하지 않는 계통

에 한정된다.

5. 부압(수주분리) 방지법

(1) 펌프에 Flywheel을 설치한다.

펌프의 회전부의 관성효과(GD2 )를 크게 하여 펌프 회전수와 유량의 급격한

저하를 방지한다. 설비는 비교적 간단하며 효과도 크지만 송수관로가 상당

히 긴 경우와 종단면에 요철이 큰 경우에는 Flywheel이 매우 크게 되어

설치가 불가능한 경우가 있다. 설치 방법으로서는 축 플랜지 겸용식, 별도

설치식이 있지만 어떤 경우도

1) 설치공간의 문제(그림 5.7과 같이 개략 ΔL만큼 길어진다.)

① 축플랜지의 겸용식 ΔL = 50∼200mm

② 별도 설치식 ΔL = 800∼2,000mm

2) 기동상의 문제(Flywheel 관성효과가 지나치게 크면 기동 시간이 길어지

고, 최악의 경우에는 기동을 할 수 없기 때문에 구동기 제작 업체로 부

터 구동측의 허용관성효과를 입수함과 동시에 기동방식에 대해서도 충

분한 검토를 행할 필요가 있다.)

3) 베어링의 문제(Flywheel 중량이 지나치게 크게 되면 베어링을 보강할

필요가 있고, 경우에 따라서는 베어링의 냉각과 강제 윤활이 필요하다.)

4) 축 플랜지의 문제(축 플랜지로서 전자 카프링과 원심 마찰 클러치를 사

용하면 펌프급정지와 동시에 원동기측과 펌프측이 분리되어 부압방지에

유효한 관성효과 값이 작아지기 때문에 주의할 필요가 있다.

5) Flywheel 재질에 따라 주속에 제한이 있는(GC(회주철품) : 40m/ sec,

SC(탄소강 주강품) : 50m/ sec, SF (탄소강 단강품) : 960m/ sec) 등의 문

제에 대해서는 충분히 검토할 필요가 있다.

- 97 -

〈그림 5.7〉Flywheel설치 예

(2) 펌프 토출측에 공기조(Air chamber )를 설치한다.

공기조는 물과 공기가 들어 있는 밀폐용기로서 펌프 토출측 부근의 토출라

인에 설치하며, 펌프의 급정지에 의해 토출라인내의 물의 압력이 떨어지면

공기조 내에 축적되어 있는 압력에너지를 방출하고, 역으로 토출라인내의

물의 압력이 올라가면 물을 받아들여 압력 에너지를 흡수함으로써 압력의

급상승 또는 급강하를 방지하는 가장 효과적인 수격작용 방지장치이다.

1) 공기조의 자동 컨트롤

펌프계의 안정성 및 신뢰성 향상을 위해 공기조는 일반적으로 공기조내의

공기압 또는 수위유지를 목적으로 공기압축기와 연결되며, 레벨센서 등에

의해 자동 컨트롤을 하는 경우가 대부분이다.

2) 공기조의 수격방지 예

펌프 급정지 후 토출라인을 따라 부압이 발생되었던 것이 공기조를 설치

하면 최대 및 최소압력구배선이 대단히 극적으로 변경되어 부압은 물론

이상압력 상승 또한 방지할 수 있다.

(3) 통상의 서어지탱크를 설치한다.

〈그림 5.8〉과 같이 관로 도중에 충분히 큰 서어지탱크를 설치하여, 관내

압력이 강하하는 즉시 물을 보급하여 압력저하를 방지함과 동시에 압력

상승도 흡수하게 된다. 이 경우 탱크 아래쪽에는 수격작용이 발생하지

않으므로 펌프와 탱크사이만을 고려하면 된다. 단, 정상 상태의 관내압이

높으면 탱크 높이가 높아져야 하기 때문에 설치장소가 제한되고, 또 건

설비도 비싸진다.

- 98 -

〈그림 5.8〉서어지 탱크

(4) One- W ay Surge T ank를 설치한다.

〈그림 5.9〉와 같이 통상의 서어지탱크에 역지밸브를 붙인 것으로 부압

발생장소에 설치하여 접속부의 관내압력이 탱크의 수위차보다 낮게 되면

역지밸브가 열려 물을 보급하여 압력강하를 방지한다. 통상의 서어지탱크

보다 높이를 낮게 할 수 있지만, 유효 관로 길이가 비교적 짧기 때문에

관로가 긴 경우와 관로의 상태에 따라서는 여러 개를 설치할 필요가 있는

경우도 있다.

서어지탱크(통상형 및 One- W ay형)를 설치할 경우

1) 설치장소와 공간확보

2) 구조물의 크기 제한과 주위와의 조화

3) 사수(死水)대책 및 동결방지 대책

4) 양액의 제한- 개방탱크이기 때문에 악취 등을 가지는 액이나 가연성액

은 불가하고 또 One- W ay의 경우 역지밸브의 작동 불량을 발생시킬

수 있는 액은 부적합 등의 문제점을 충분히 검토할 필요가 있다.

〈그림 5.9〉One- W ay Surge T ank

- 99 -

6. 압력상승경감법

펌프 급정지시에는 먼저 압력강하가 일어나며, 그후 토출수조에서 흡입수조

로 향하는 역류가 개시되어 압력이 상승한다. 따라서 압력상승을 경감하기

위해서는 역류량을 적절히 제어한다.

다음에 대표적인 방법을 나타낸다.

(1) 완폐역지밸브를 사용한다.(〈그림 5.10〉참조)

밸브축에 유압장치(Dash- Pot )를 붙혀 역류시 밸브 본체를 자동완폐시키므

로써 압력상승을 경감하는 방법으로 비교적 저양정의 경우가 적합하다.

(2) 급폐역지밸브를 사용한다.(〈그림 5.11〉참조)

역류가 발생하기 직전 유속이 늦어질 때 밸브 본체를 강제적으로 급폐쇄시

켜 부가적인 압력상승을 방지한다.

(3) 주 토출밸브를 자동 폐쇄한다.

펌프 급정지와 동시에 유입기구 등에 의해 밸브 개도를 제어하면서 유속의

변화를 작아지게 하여 압력상승을 경감하는 것이다. 밸브형식에 따라서는

체절부근이 아니면 닫힘 작용이 일어나지 않기 때문에 초기에 급폐하고,

그 이후에 완폐하는 2단 폐쇄를 행할 필요가 있는 경우도 있다.

〈그림 5.10〉완전역지밸브 〈그림 5.11〉급폐식 역지밸브

- 100 -

5 .7 전 동기 출력

1. 펌프를 운전하는 전동기의 출력은 축동력의 여유율을 고려하여 다음 식

에 의하여 계산한다.

Ps (1＋α)P =

ηb

P : 전동기 출력(kW )

Ps : 펌프의 축동력(kW )

α : 여유율

ηb : 전달효율(직결의 경우 1.0)

단, 여유α는 펌프의 형식, 전동기의 종류 및 양정의 변동에 따라 다르므로

〈표 5.5〉를 표준으로 한다.

〈표 5.5〉 전동기의 여유율(α)

구 분전 동 기

A의 경우 B의 경우

원 심 펌 프 0∼0.10 0∼0.15

사 류 펌 프 0∼0.15 0∼0.20

축 류 펌 프 0∼0.20 0∼0.25

수 중 펌 프 0∼0.10 0∼0.20

※ (1) A의 경우는 양정의 변화가 비교적 적은 경우(규정양정보다 원심펌프

에서는 20%정도까지 낮게 될 때, 축류펌프에서는 높게 될 때)

(2) B의 경우는 양정의 변동이 비교적 많은 경우(A이외의 경우)

2. 수중펌프 기준으로 전동기 출력은 〈그림 5.12〉∼〈그림 5.14〉를 참고

로 하며, 현장조건을 고려하여 검토한다.

【 해 설 】

1. 펌프를 운전하는 경우 전동기는 전압 및 주파수의 변동에 의해서 출력이

변동한다. 또 펌프의 운전상황 변화 등에 따라서도 축동력이 변하는 것이

있으므로 전동기가 과부하로 되지 않도록 여유율을 두는 것이 좋다. 전동

기는 정격출력 200kW까지는 가능한 한 KS 규격품을 쓰도록 한다.

- 101 -

Non - clog 펌프(60Hz)

〈그림 5.12〉오수 수중펌프의 전동기 출력(참고)

- 102 -

흡입 스크류부착 펌프(60Hz)

〈그림 5.13〉오수 수중펌프의 전동기 출력(참고)

- 103 -

볼텍스 펌프(60Hz)

〈그림 5.14〉오수 수중펌프의 전동기 출력(참고)

- 104 -

5 .8 자 동운 전의 제어 방식

펌프의 제어방식은 수위제어 및 유량제어로 구분한다.

유량제어에는 펌프의 대수제어, 펌프의 회전수제어(VS방식, 인버터방식), 토

출밸브의 개도제어 등을 조합한 제어방식이 있는데 펌프의 형식과 사용조

건, 건설비, 유지관리비 및 전동기의 종류 등을 고려하여 선정한다.

【 해 설 】

1. 펌프의 자동제어에는 수위와 연관하여 자동적으로 기동 또는 정지하는 간

단한 방법에서 대수를 선택하고, 토출량을 제어하는 등 복잡하고 다양하

며, 이들 목적에 따라 수위제어, 유량제어 및 압력제어로 구분하고 하수

처리장에서 일반적으로 채용하는 수위 및 유량제어는 다음과 같다.

(1) 수위 제어

유량의 변동에 따라 펌프정의 수위 또는 그 변화를 검출하여 펌프정의

수위를 일정하게 유지하도록 유입하수량에 비례한 유량을 양수하는 방

식이다.

(2) 유량제어

펌프정의 수위에 의한 목표 토출량을 수위 목표토출량 곡선 및 수위변

화 보정율로부터 토출량을 제어하는 방식이다.

이러한 수위 및 유량제어는 다음과 같은 방법으로 이루어진다.

가) 펌프의 대수제어

펌프정 수위에 의해 펌프마다 설정수위를 설치하여 수위의 증감에

따라 펌프의 운전대수를 증감하는 것이다.

나) 펌프의 회전수제어(VS방식, 인버터방식)

펌프의 회전수를 변화시켜 토출량을 조절하는 방식이다.

건설단계의 일부 통수시 또는 청천시 등 수량이 적은 경우와 수량변

화가 현저한 경우 유지관리상 경제적으로 운전하기 위하여 용량이

다른 펌프를 설치 또는 동일 용량의 펌프를 설치하여 이를 회전수

제어함으로써 처리공정의 안정화 및 자동화를 도모한다.

다) 토출밸브의 개도제어

펌프의 토출밸브를 조절하여 토출량을 조절하는 방법으로 밸브를 개

방 할 때 손실이 크고 운전효율이 나쁘므로 기기에 미치는 영향을

적게 하기 위하여 정격용량의 70% 정도까지 수량조절을 하는 것이

좋다.

라) 가)∼다)를 조합하여 제어할 수 있다.

- 105 -

5 .9 운 전제 어

1. 펌프는 수위에 의한 ON- OFF운전을 기본으로 하고, 수위상승에 따라 속

도제어 및 대수제어를 검토한다.

2. 조정조 이송펌프의 정유량제어는 일부 속도제어를 포함하여 대수제어 또

는 분배계량조 설치를 검토한다.

【 해 설 】

1. 이송펌프의 운전제어는 수처리시설의 부하균등화, 펌프 자동운전의 원활

화, 유입수량에 대한 광범위한 대응 및 에너지절약화 등을 위하여 충분한

검토를 한다.

2. 펌프의 운전제어 방법은 조정조의 유무에 따라 다르다. 조정조가 있는 경

우에는 원칙적으로 대수제어에 의한 ON- OFF 간헐운전으로 하고, 조정

조가 없는 경우에는 일부 속도제어(VS방식, 인버터방식)를 포함한 대수제

어를 원칙으로 하고 가능하면 연속운전으로 하여 초기유입량에서 최종 계

획오수량까지 넓은 범위에서 원활하게 제어 가능하도록 검토한다.

ON- OFF 간헐운전은 기동빈도에 따라 전동기 등의 과열, 운전시 T rouble

등 제반여건을 면밀히 검토한다.

〔약어〕VVVF =Variable Voltage Variable Frequency .

3. (1) 조정조 이송펌프는 조정조의 수위에 따라서 송수량이 150∼200%이

상까지 변하는 경우가 있으므로 이것에 대한 정량 송수장치를 설치하여

유입오수량이 처리시설에 일정하게 유입되도록 하여야 한다.

〈그림 5.15〉조정조 고수위가 처리수위보다 높은 위치에 있는 경우

- 106 -

(2) 조정조 이송펌프의 정량제어는 일부 속도제어를 포함한 대수제어로

한다. 수중펌프 및 이송펌프의 속도제어는〔일차전압＋주파수제어〕

(VVVF 제어)방법을 검토한다. 이 방식은 부분 부하시의 효율이 양호

하여 원활한 속도제어가 가능하다.

5 .10 자동 운전 용 기 기

1. 펌프를 자동 또는 원격제어하는 경우 기동 및 정지의 작동과정을 자동적

으로 진행시키기 위하여 다음 사항 중 필요한 장치를 설치한다.

(1) 만수(滿水) 검지장치

(2) 토출압력 검지장치

(3) 축봉수, 냉각수, 윤활용수 등의 압력 또는 물의 흐름 검지장치

(4) 마중물(Priming w ater ), 축봉, 냉각, 윤활용 등의 소배관에 전기식 또

는 압력 개폐식 밸브

(5) 토출측 밸브에 제한 스위치 및 안전장치

【 해 설 】

1. 만수(滿水) 검지장치

펌프의 케이싱(Casing )안에 채워진 것을 검지하고 펌프의 기동과정을 진

행시키기 위하여 만수검지장치를 설치한다.

이것에는 전극식(정전용)과 부저식 등이 있지만 이송 중에 찌꺼기, 비닐,

기름 등에 의해 잘못 작동할 우려가 있으므로 그 대책을 충분히 고려함과

아울러 청소하기 쉬운 구조로 한다.

2. 토출압력 검지장치

펌프의 기동 중에 토출압력이 정격압력으로 도달됨을 검지하고, 필요에

따라 토출측 밸브의 열림 명령을 검지하기 위하여 압력검지장치를 설치한

다. 또, 토출압력 검지장치는 펌프 운전중의 토출압력 또는 축봉수, 냉각

수, 마중물 등의 급수압이 비정상적으로 저하 되는 것을 검지 하여 경보

또는 고장표시를 하는 보호장치로 사용한다.

3. 축봉수, 냉각수, 윤활용수 등의 압력 또는 물의 흐름 검지장치

펌프의 기동 중에 마중물, 냉각수 및 수중베어링의 윤활수가 흐르고 있는

것을 검지하고 기동과정을 진행하기 위해 유수검지장치를 설치한다. 또,

유수검지장치는 펌프 운전 중에 있어서 앞서 기술한 급수의 단수를 검지

하고, 경보 또는 고장표시를 하는 보호장치로서 사용한다. 마중물과 같은

아주 적은 수량일 경우에는 유수검지장치 대신에 압력스위치를 쓰는 경우

가 있지만 관이 막혔을 때에는 효과가 없으므로 주의한다.

- 107 -

4. 마중물(Priming w ater ), 축봉, 냉각, 윤활용 등의 소배관에 전기식 또는 압

력 개폐식 밸브

마중물, 냉각수, 축봉수, 윤활수 등의 작은 배관의 중간에는 일반적으로

전자밸브 또는 전동밸브를 사용한다. 하수도용 등과 같이 하수를 이송하

는 펌프의 마중물의 배관에서는 찌꺼기나 불순물 등에 의해 잘못 작동되

지 않도록 그 대책을 고려한다. 다이아프램밸브(Diaphr agm valve) 또는

볼밸브(Ball valve, 공기 또는 수압개폐식)는 그 장애가 적으므로 이를 사

용하는 것도 좋다.

5. 토출측 밸브에 제한 스위치 및 안전장치

토출측 밸브에는 자동운전을 하기 위한 전동밸브와 유량조절 및 유지관리

를 위한 수동밸브를 병용하여 설치한다. 전동밸브의 경우는 밸브에 이물

질이 들어간 경우의 보호장치로서 토르크 리미트(T orque Limit )를 설치하

여 밸브 구동용 전동기를 멈추도록 한다.

5 .11 보호 장치

펌프 및 전동기에는 운전중 발생되는 이상을 검출하고, 이상정도에 따라 운

전정지, 경보 또는 고장표시를 할 수 있는 적합한 보호장치를 설치한다.

【 해 설 】

1. 펌프를 운전하기 위해서는 펌프가 기동 또는 운전중에 발생하는 이상을

검출하여 감시실 등 필요한 장소로 경보 또는 고장표시를 하기 위한 적당

한 보호장치를 설치한다.

2. 펌프가 기동 또는 운전중에 일으키는 이상현상은 시설의 내용에 따라 다

르지만 일반적으로 다음과 같은 것이 있다.

(1) 전동기(펌프 및 보조기기)의 과부하

(2) 펌프 토출수량의 감소

(3) 펌프 토출압력의 이상저하

(4) 흡입수위의 이상상승 및 저하

(5) 펌프 및 전동기의 베어링 온도의 이상상승

(6) 축봉수, 냉각수 및 윤활수(윤활유) 압력의 이상저하와 유량감소

(7) 진공펌프용 보조수조의 수위 이상

(8) 기동 및 정지의 지체

이들의 이상현상을 검출하는 기기로 압력검지기, 유수검지기, 수위검지기,

온도스위치, 과전류 계전기 또는 과부하 계전기 등이 있으며 펌프의 형식,

- 108 -

운전방식 및 사용조건 등에 따라 필요한 것을 사용한다.

3. 기동과정에 있어서 정해진 조건을 만족하지 못하는 경우 다음의 과정으로

넘어가지 않도록 하는 연동장치를 설치해 두고 또 필요에 따라서는 조작

반에 펌프 비상용 정지 조작스위치를 둔다.

4. 고장은 그 중요성에 따라 중(重)고장과 경(經)고장으로 나누고, 중(重)고장

일 경우에는 펌프를 정지시킴과 동시에 경보 및 고장표시를 하고, 경(經)

고장의 경우는 경보 및 고장표시만으로 한다. 고장표시는 조작반 또는 감

시반에 집합 고장표시기에 의해 집중적으로 표시하여 감시하기 쉽도록 한

다.

5 .12 설계 시 유 의사 항

펌프의 주요제원은 다음사항을 고려해서 결정한다.

1. 중계ㆍ유입펌프의 전양정은 실양정＋흡입 및 토출관의 손실수두 등으로

결정하고 중계ㆍ유입펌프는 시간 최대오수량시의 펌프정 수위를 기준으

로 한다.

2. 유입펌프의 양정변화가 심할 경우에는 변화를 제약하거나 변화에 견딜

수 있는 펌프를 사용한다.

3. 유입펌프는 매우 중요한 설비이므로 내구성, 성능상, 특히 펌프구조에 주

의하여야 하고, 토목·건축 구조물이 관리하기 쉬운 구조가 되도록 검토

하여야 한다.

4. 펌프정 용량은 펌프 설치공간, 펌프 기동·정지빈도 등을 고려해서 검토

한다.

5. 중계ㆍ유입펌프의 펌프정 하부수위는 대수제어시 안정된 운전 및 연속운

전시 최저수위를 고려해서 검토한다.

6. 펌프정에 유기분을 함유한 모래의 침전이나 스컴 발생방지 대책을 강구

해야 한다.

7. 조정조의 저( )수위는 조의 유효용량에 펌프 연속운전 최저수위를 고려

해서 검토한다.

8. 펌프로부터 조정조로 이송하는 관의 위치는 고(高)수위와 저( ) 수위의

중간으로 하거나, 2차측 스크린을 설치한 경우에는 별도로 고려해서 검

토한다.

9. 토출측밸브에는 자동운전을 하기 위한 전동밸브와 유량조절 및 유지관리

를 위한 수동밸브를 병용하여 설치하여야 한다.

- 109 -

【해 설】

1. 원심펌프는 양정이 변하면 양수량이 크게 변하며, 범용수중펌프는 상당히

넓은 범위의 유량영역에 사용 가능하다. 특히 조정조 이송펌프는 수위변

화에 따라서는 송수량이 150∼200％이상으로 되는 경우가 있으므로 필요

에 따라서는 속도제어를 검토한다. 또한 토출량이 펌프 사양점보다 크게

변하는 경우에는 캐비테이션(공동현상)이 발생하기도 하고 과부하가 걸리

는 경우도 있으므로 양정, 회전수 등을 고려하여 전동기출력을 결정한다.

2. (1) 수중펌프의 설계조건은 다음과 같다.

1) 케이블은 조외의 침수의 수위를 고려한 높은 위치에서 접속한다.

2) 공장폐수가 유입하는 경우 케이블 재질은 비닐피복 또는 니트릴고

무 등의 내유성 고무피복을 사용한다.

3) 인양용 체인블록 또는 호이스트에 의한 자동착탈식으로 한다.

4) 흡수정이 있는 경우 LWE에서 30분 이상 운전시 전동기 과열로 고

장의 우려가 있으므로 전동기 외부에 냉각장치를 취부해야 하고, 자

동탈착장치가 부착된 경우에는 전동기 중량이 반력보다 작을 경우

하부로 누수되므로 하부 끼움쇠를 취부하는 것을 고려하여야 한다.

(2) 횡축펌프의 설계조건은 다음과 같다.

1) 시- 일부의 구조는 메카니컬 시- 일 또는 그랜드패킹＋축봉수를 표준

으로 한다.

2) 흡입양정은 조 수위를 이용한 양압(+)이 되도록 한다.

3) 전동기 절연불량 방지를 위해 펌프실은 환기를 고려한다.

4) 펌프실에는 바닥 배수펌프(수중오수펌프)를 설치한다.

3. (1) 운전수위 폭은 펌프 운전빈도를 고려하여 결정한다. 통상 하수처리

장의 경우 시간최대 오수유입량에 대해서 펌프 운전대수는 2∼4대로

하고, 대수제어 운전수위 폭을 200∼300mm로 하면 대수제어에 필요

한 수위고는 600∼1,200mm가 된다.

(2) 유입관거 및 수로내의 배수를 고려하여 펌프정 저수위는 유입관 바닥

고보다 200∼300mm 정도 낮게 한다.

펌프구경(mm ) 80∼150 200∼250 300이상

연속운전

최저수위Hmin

(mm )

300 550 650

- 110 -

〈그림 5.16〉 펌프정 구조 예

4. 펌프정에 유기분을 함유한 모래침전이나 스컴발생은 악취 및 수처리시설

에서의 스컴이나 벌킹발생 등의 원인이 된다.

따라서 펌프 및 펌프정 구조는 펌프정 저부까지 오수를 흡상하여 고여있

는 물이 가능하면 적은 구조로 한다.

5. (1) 조정조는 수위가 상하(上下)로 변동하므로 주펌프의 유출관을 낮게

하여 펌프 동력경감을 도모하는 것을 고려하며, 역류방지를 위해 토

출관에 전동밸브 등을 설치하고 개폐를 주펌프와 연동시킨다.

(2) 2차측 스크린을 설치하는 경우에는 펌프 토출관의 높이 등 제반 여

건을 고려하여 검토한다.

- 111 -

5 .13 기타 펌프 장의 부대 설비

1. 중계펌프의 파손 및 기타의 마모 등을 방지하기 위하여 침사 인양설비,

및 제진설비를 검토한다.

2. 펌프장의 점검수리를 위하여 인양장치의 설치를 검토한다.

3. 악취가스, 환기 등을 고려한다.

4. 처리장의 정전 및 유지관리를 위하여 펌프장 전단에 By - pass 수문을 설

치한다.

5. 소음, 진동 등을 검토한다.

【 해 설 】

1. 스크린 및 제사설비는 앞의 설명에 준하여 설치를 검토한다.

2. 인양장치는 처리장의 유지관리, 안전도 등을 감안하여 천정크레인 또는

전동호이스트 등을 검토한다.

3. 주변의 민원, 유지관리요원의 근무환경 등을 고려하여 악취 및 환기설비

를 검토한다.

4. 하수처리장의 경우 우수유입시 처리장의 침수를 방지하기 위하여 긴급 차

단게이트에 의하여 방류될 수 있도록 By - pass 배관을 설치한다.

5. 유지관리 및 주변의 민원 등을 방지하기 위하여 소음, 진동 대책을 강구한

다.

- 112 -

6 . 유량조 정조 설 비

【 해 설 】

1. 유량조정조내에 하수를 저류 하는 경우에는 침전물발생 및 수질균등화를

위해 교반을 한다.

6 .2 용 량

유량조정조의 용량은 계획일일최대오수량을 넘는 유량을 일시적으로 저류하

도록 정한다.

【 해 설 】

1. 유량조정조의 크기는 처리장에 유입되는 하수의 변동형태에 따라 정하며

계획일최대수량을 넘는 유량을 일시적으로 저류 하도록 한다.

2. 유량조정조의 크기를 선정하기 위한 첫번째 단계로는 유입하수유량의 변

화형태가 일별, 계절별 등에 따라 다르고 유량변동폭이 상당히 큰 경우에

는 이에 대한 세밀한 검토가 필요하다.

3. 유량조정조 용량은 송수량의 변동비(송수량 / 일평균하수량)를 1.3∼1.5의

범위로 할 경우 계획일최대수량에 대하여 약 3∼4시간 이상의 용량으로

한다.

4. 유량조정조 유효수심은 이송펌프의 양정을 적게 하기 위하여 3∼5m로 한

다.

【 해 설 】

1. 인- 라인 방식에서는 유입하수의 정량이 유량조정조를 통과하므로 수량 및

수질 모두를 균일화하는 효과가 있지만 용량이 커지고 건설비도 많이 소

요되므로 비경제적이다.

6 .1 유 량조 정조 설치 목적

유량조정조 설비는 유입하수의 유량과 수질의 변동을 흡수해서 처리시설의

처리효율을 높이고 처리수질의 향상을 도모하는 목적으로 필요에 따라 설치

하는 시설이다.

6 .3 조정 방식

유량조정조의 유입하수의 조정방법으로는 인- 라인(In - line)방식과 오프- 라인

(Off- line)방식이 있다.

- 113 -

인- 라인(In - line) 방식

2. 오프- 라인 방식에서는 1일 최대하수량을 넘는 양만 유량조정조에 유입 되

므로 인- 라인 방식에 비하여 수질의 균질화 효과가 적지만 소요부지 면적

이 적으므로 경제적 운전이 된다. 따라서 시간대별 유량변화가 심하여 유

량조정조를 설치하는 경우에는 오프- 라인 방식을 선정한다.

오프- 라인(Off- line)방식

〈그림 6.1〉유량조정조 조정방식의 예

- 114 -

【 해 설 】

1. 교반방식은 조내의 수위변동이 크므로 특히 저수위 때의 교반을 고려해서

정하며 간헐교반을 검토한다.

2. 산기식 교반방식은 DO가 높아져 반응조의 제어가 어려우며, 질소, 인 처

리를 위한 고도처리공법에서는 반응조내 혐기조 및 무산소조로 유입되므

로 교반방식은 원칙으로 수중기계식 교반방식으로 한다.

6 .4 교 반방 식

유량조정조내의 교반에 부유물, 슬러지 침전물의 발생을 방지하기 위하여 원

칙적으로 수중기계식 교반방식으로 한다.

- 115 -

제 4 장 송 풍 기 설 비

제 4장 송풍기설비

1 .공통사항

1.1 설 비개 요

송풍기설비는 반응조 등에 공기를 압송하는 설비로 공기여과기, 송풍기, 전

동기, 송풍관, 밸브류 등으로 구성되어 있다.

본 지침에서 송풍기설비의 적용범위는 송풍기의 토출압력 5,000∼7,000mm

Aq, 풍량이 5∼550m3/ min 정도로 한다.

【 해 설 】

1. 본 송풍기 설비의 적용범위는 반응조 등에 공기를 압송하는 경우에 적용

하며, 기타 처리방법에서는 별도로 검토한다.

2. 송풍기실은 열이 많이 발생하므로 불연성 재료를 사용하며 송풍기 등의

자체 중량에 의한 부등침하가 없는 구조이어야 하고, 지하수의 침투 및

우수에 의한 침수가 없도록 하여야 한다.

3. 송풍기는 그 회전수와 공기의 유속이 크기 때문에 소음이 많이 발생하므

로 송풍기의 방음커버 및 송풍기실의 벽, 천장 등에 방음시설을 검토하여

소음이 반사되지 않도록 하고, 특히 주거지가 인접되어 있는 경우에는 특

히 유의하여 소음발생을 최소한으로 줄일 수 있도록 검토하여야 한다.

4. 송풍기실은 송풍기, 송기관, 밸브류 등 예상되는 기타 기계의 분해 및 조

립 등에 대비하여 충분한 작업공간을 확보하는 것이 바람직하며, 또한 천

장에는 유지관리를 위하여 크레인 설비를 검토한다.

5. 송풍기실은 송풍기의 흡입공기량 및 환기 등을 고려하여 검토한다.

6. 송풍관, 밸브류의 적용범위는 산기장치 수직관과의 접속부까지로 한다.

1.2 송 풍기 용량

송풍기의 용량은 반응조, 예비반응조, 수로, 포기침사지, 에어리프트펌프등

의 필요공기량으로 결정한다.

【 해 설 】

1. 송풍기의 풍량은 20℃, 1기압, 습도 65%의 표준상태를 기준으로 나타내고,

산소필요량은 중량으로 표시하지만 표준 값을 20℃로 환산하여 산정한다.

2. 송풍기에서 가압된 공기는 반응조에 주로 공급하고, 그 외에는 압력변동이

없는 예비 반응조, 수로, 포기침사지, 에어리프트펌프 등에 사용한다.

3. 필요공기량 결정은 제5장 수처리설비의 내용을 참조

- 117 -

1.3 기 종개 요

하수처리장의 반응조 송풍용의 기종은 직결다단 터보송풍기, 단단 터보송풍

기(기어증속형, 자기부상형) 및 로터리(루츠식)송풍기로 한다.

【 해 설 】

하수처리장에서 사용되는 송풍기는 토출량이 5,000∼7,000mmAq, 풍량 5∼

550m 3/ min 정도인 것을 많이 사용하므로 사용되는 송풍기를 임펠러 형상

및 구동방식으로 구분하면 〈그림 4.1〉과 같다. 또 직결다단 터보송풍기에

는 케이싱이 주철제와 강판제인 것이 있다.

〈그림 4.1〉기종개략도

형 식 구 동 방 식 개 략 도

터

보

형

강판제 다단

주철제 다단

증 속 단 단

용

적

식

V벨트

또는 직결

2엽식

3엽식

- 118 -

〈표 4.1〉기종별 일반적인 특징

구 분풍량

m3/ min

회전수

rpm

풍량

제어방식소음㏈(A ) 특성곡선 베어링 전동기

주철제

다단송풍기

100

∼

550이하

3,600

흡입베인

또는

흡입밸브

85이하메탈래디알2

(트러스트1)권선

강판제

다단송풍기

20

∼

100이하

3,600

흡입베인

또는

흡입밸브

85이하

볼베어링

래디알2

(트러스트1)

농형

기어증속

단단송풍기

40

∼

550이하

10,000

∼

30,000

흡입베인

또는

가이드베

인

커버부착

85이하

메탈송풍기

증속기 4∼8

(트러스트1)

농형

자기부상형

단단송풍기

50

∼

150이하

10,000

∼

30,000

인버터커버부착

85이하전자석베어링 농형

로터리

(루츠형)

송풍기

5

∼

300이하

400

∼

1,800

방풍밸브

또는

회전수

(2엽식)

사일렌서

및

커버부착

85∼90

(3엽식)

2엽식- 5㏈

볼베어링

5곳 정도농형

- 119 -

구 분 구동방식 날개형상 날개재질 윤활방식 냉각수 기동풍량

제어범위

주철제

다단송풍기직 결 원심

알루미늄

또는

탄소강

강제급유 필요 —

100%∼

50%

강판제

다단송풍기직 결 원심

알루미늄

또는

탄소강

오일바스 불필요 —

100%∼

50%

기어증속

단단송풍기증속기

원심 또는

사류

알루미늄

또는

스테인리스

강제급유,공냉식

필요 방풍

100%∼

45%

자기부상형

단단송풍기직 결 원심 알루미늄 공냉식 불필요

인

버

터

100%∼

45%

로터리

(루츠형)송풍기

직결

또는

V벨트형

2엽또는

3엽주철

오일바스

그리스

압력이

6,000mmAq이상은

필요

미만은

불필요

-100%

∼

45%

- 120 -

1.4 기 종선 정

1. 송풍기 기종의 선정은 형식에 따라 로터리(루츠형), 터보송풍기로 구분하

고, 터보형에는 강판제 다단, 주철제 다단, 기어증속 단단 터보송풍기가

있다.

2. 동일 송풍기실내에 기종은 운전 및 유지관리를 고려하여 동일기종을 원

칙으로 한다.

【 해 설 】

1. 송풍기의 기종선정은 공기공급량의 규모에 따라 소풍량은 30m 3/ min 이하,

중간풍량은 30∼140m 3/ min, 대풍량은 140m 3/ min 이상으로 분류한다.

그러나 송풍기 각 기종의 특징이 다르므로 현지의 조건(주위환경, 유지관

리조건)·건축계획, 처리장운영상황 등을 종합적으로 평가하여 이에 적합

한 기종을 선정한다.

2. 송풍기는 기종에 따라 특성·구조가 다르므로 기종에 따른 특별한 유지관

리 기술·지식을 필요로 하고, 일상점검이외는 3∼5년마다 제작사에 의

한 종합적인 점검을 실시한다. 송풍기는 하수처리를 위한 중요한 역할을

담당하고 있을 뿐만 아니라 고가인 점을 고려하여 유지관리의 효율성을

높일 수 있도록 기종을 단순화 하도록 한다.

3. 로터리(루츠식)송풍기

(1) 포기조 깊이(수위)의 변화가 없고, 운전이 편리하며, 가격이 저가이므로

소규모 처리장에 많이 사용되고 있다.

또한, 로터리(루츠식)송풍기는 압력과 풍량에 따라서 소음이 크므로 방

음처리를 검토하고, 기계마모부분이 크므로, 대개 5년을 주기로 베어링

을 교환, 본체를 8∼10년마다 교환 할 필요가 있다.

(2) 로터리(루츠식)송풍기는 소음, 효율, 유지관리성을 고려하여 30m 3/ min

이하를 원칙으로 하지만, 현지의 조건(주위환경, 유지관리조건)·건축계

획 및 건설비등에 따라 검토한다.

(3) 로터리(루츠식)송풍기는 용적식이므로 풍량제어는 풀리교환·방풍·회전

수제어(극수변환, 주파수변환 등)에 의한다.

4. 강판제 직결다단 터보송풍기

(1) 주철제 직결다단 터보송풍기의 케이싱을 강판제로 하고, 베어링을 구름

베어링(오일바스)로 하여 기계손실을 저하시키는 강제급유장치를 필요

로 하지 않는 것으로 약간 효율도 좋다.

단, 케이싱은 수평 2개분할형과 축직각분할형이 개발되어 있으나 케이

싱의 강도는 주철제에 비하여 떨어지므로 안전성에 유의하여야 한다.

(2) 강판제 직결다단 터보송풍기는 효율, 유지관리성, 가격을 고려하여 선정

하고, 하수처리장의 실적 등을 고려하여 80m 3/min 이하로 하지만 현지의

주위환경, 건축계획에 따라서는 최소 20m 3/ min으로 하는 경우도 있다.

(3) 일상점검에 있어서는 베어링에 유량·보급관리에 충분한 주의를 하고,

- 121 -

베어링은 3∼5년마다 교환할 필요가 있다.

(4) 강판제의 임펠러는 고속회전(3,600rpm )에 따른 접합부의 이완 또는 진

동으로 안전성에 불리하다.

5. 기어증속 단단 송풍기

(1) 직결다단 터보송풍기에 비해 효율이 좋고 컴팩트하여 설치면적이 적으

며, 소풍량의 것은 로터리송풍기에 비하여 고가이므로 50m3/ min 이상으

로 검토함이 바람직하다.

(2) 기어증속 단단 터보송풍기는 직결다단 터보송풍기에 비하여 고속회전으

로 증속기어 등의 마모부분이 있고, 임펠러가 오픈형이므로 유지관리상

주의를 필요로 한다.

(3) 풍량조절이 용이하고 폭넓게 조절할 수 있으며 특히 풍량 조절에 따른

전력 절감효과가 있다.

6. 자기부상형 단단 송풍기

(1) 직결다단 터보송풍기에 비해 효율이 좋고 컴팩트하여 설치면적이 적으

며, 소풍량의 것은 로터리 송풍기에 비하여 고가이므로 50m 3/ min 이상

으로 검토함이 바람직하다.

(2) 인버터 단단터보송풍기는 직결다단 터보송풍기와 기어증속 단단터보 송

풍기에 비하여 기계적 베어링과 기어가 없으므로 소음과 진동이 적고,

임펠러가 오픈형이므로 유지관리상 주의를 필요로 한다.

(3) 풍량조절이 용이하고 폭넓게 조절할 수 있으며 특히 풍량 조절에 따른

전력 절감효과가 있다.

7. 주철제 직결다단 터보송풍기

(1) 효율은 기어증속 단단 송풍기에 비해 떨어지고, 집중급유 윤활설비·냉

각설비 등의 보조설비가 필요하고, 유지관리성, 설비비 면에서 불리하므

로 소용량에는 적용실적이 적다. 그러나 중·대규모처리장에서는 가장

많이 채용된 실적을 갖고 있으며, 마모열화되는 기계부분이 적어 안정

성 면에서는 다른 기종보다 우수한 면이 있으나 풍량 조절 성능이 단단

터보에 비하여 떨어지므로 에너지 절감의 효과가 적다.

(2) 임펠러의 GD2 (2차 관성 모멘트)가 커서 기동 토크가 커지므로 중ㆍ대형

인 경우는 권선형 전동기를 사용해야 하며 이의 유지관리에 주의한다.

(3) 기어증속 단단터보에 비하여 본체의 크기가 커서 설치면적이 크게 소요

되고 방음커버 설치가 어렵다.

8. 특수의 공기(악취가스를 흡입하여 반응조로 들어가는 경우 등)를 흡입하는

경우에는 형식, 재질 등을 별도로 고려한다.

- 122 -

2 . 터보송풍기

2 .1 설 치위 치

공기여과기, 송풍기, 전동기 등의 설치위치는 옥내로 하고, 가능한한 반응조

에 가까운 장소로 한다.

【 해 설 】

1. 하수처리장에서 송풍기설비는 중요한 기기로써, 특히 연속운전되며 많은

전력량을 소비하고, 성능·내구성의 유지관리 때문에 옥내에 설치하는 것

으로 한다.

2. 송풍기설비는 송풍관의 손실 및 건설비의 경감 때문에 반응조에 가까운

장소에 설치하는 것이 바람직하다.

2 .2 구 경

1. 송풍기의 흡입·토출 접속구경은 그것을 통과하는 풍속에 따라서 결정한다.

(1) 흡입측 접속구경

20℃, 1기압시의 풍량으로 5∼10m/ sec의 풍속으로 한다.

(2) 토출측 접속구경

압축에 의한 축소된 풍량으로 15∼20m/ sec의 풍속으로 한다.

※ 흡ㆍ토출 구경을 너무 크게 하면 관경이 커져서 배관비용이 증가하고,

관경을 작게 하면 소음 및 압력손실이 커서 송풍기 동력소모가 크므로

설계시 적절한 유속 유지가 될 수 있도록 설정한다.

【 해 설 】

1. 터보 송풍기의 토출측 풍량의 계산은 다음 방법으로 한다.

(1) 조건

흡입풍량 Q1 m 3/ min, 흡입공기온도 t 1℃

흡입압력 P 1g mmAq, 상대공기습도 ø%

토출압력 P 2g mmAq

(2) 토출측 풍량의 계산식

1) 흡입절대압력 P 1

P 1 = 대기압 + 흡입측 계기압력 = 10,333 + P 1g mmAq abs

2) 토출절대압력 P 2

P 2 = 대기압 + 토출측 계기압력 = 10,333 + P 2g mmAq abs

- 123 -

3) 흡입절대온도 T 1

T 1 = 273 + 흡입공기온도(℃) = 272 + t 1。K

4) 압축온도상승 Δt

t =T 1

th{(

P 2

P 1)

k - 1k - 1} ℃

ηt h = 송풍기의 온도효율(단열효율) = 0.8

k = 공기의 비열비 Cp/ Cv =1.4

5) 토출절대온도

T 2 = T 1 + Δt 。K

6) 흡입공기비중량 γ1

1 = 1.293 273273 + t1

P 1 - 0 .378 ø F10 , 333

kg/ m3

ø=공기의 상대습도

Ｆ=t 1℃에서의 포화증기압 mmAq

7) 토출공기비중량 γ2

2 = 1

T 1

T 2(

P 2

P 1)

8) 토출풍량 Q2

Q2 = Q1

T 2

T 1

P 1

P 2m3/ min 또는 Q2 = Q1

1

2m 3/ min

이 Q2로 토출풍속을 계산하여 10∼20m/ sec로 되도록 토출구경을

결정한다.

9) 설정 풍속범위가 넓거나 기종에 따라서 구경이 다르므로 설계에 있

어서는 구경의 결정에 충분히 유의한다.

① 조건

Q1 = 100 m 3/ min t 1 = 20℃

P 1g = - 200mmAq ø = 0.65 = 0.65%RH

P 2g = 5,800mmAq

- 124 -

② 계산예

가. P 1 = 10,333 - 200 = 10,133 mmAq abs

나. P 2 = 10,333 + 5,800 = 16,133 mmAq abs

다. T 1 = 273 + 20 = 293 。K

라. t = 2930 .8

{( 16 , 13310 , 133

) 0 .286 - 1} = 52 . 1 ℃

마. T 2 = 293 + 52.1 = 345.1。K

바. 1 = 1.293 273293

10 , 133 - 0 .378 0 .65 23810 , 333

= 1. 17 kg/ m3

사. 2 = 1. 17 293345 . 1

( 16 , 13310 , 133

) = 1.58 kg/ m 3

아. Q2 = 100 1. 171.58

= 74 .05 m 3/ min

또는 Q2 = 100 345 . 1293

10 , 13316 , 133

= 74 m 3/ min

자. 구경

흡입측 ……… 400mm로 하면

A =4

D 2 =4

( 0 .30) 2 = 0 . 16 m 2

v = 10060 0 . 16

= 10 .4 m/ sec ……… OK

토출측 ……… 300mm로 하면

A =4

D 2 =4

( 0 . 13) 2 = 0 .071 m 2

v = 10060 0 .071

= 17 .4 m/ sec ……… OK

2 .3 대 수

송풍기의 대수는 초기풍량에서 계획풍량까지 원활하게 조정할 수 있는 것으

로 예비기를 포함하여 2대 이상으로 한다.

【 해 설 】

1. 송풍기 용량×대수의 조합에는 송풍기의 용량조정가능 범위의 요소가 있

으므로 기종, 풍량조정방식 등에 따라서 최적인 것을 선정한다.

2. 송풍기의 대수는 예비기를 포함하여 2대 이상으로 하고 풍량의 조정범위

를 넓고 원활하게 하기 위하여 풍량이 다른 송풍기를 설치할 수 있다.

- 125 -

3. 터보 송풍기 용량과 대수의 조합운전 (예)

예비기는 대수예비와 용량의 여유에 따라서 대처하는 방법이 있다.

1) 수처리계열에 맞는 방법 (대수예비)

예) 수처리 4계열 또는 4지

계(計)

용량 (%) 12.5(1/ 8) 25(1/ 4) 100+25

대수 (대) 2 3+1(예비) 5+1(예비)

2) 초기풍량을 고려한 방법

계(計)

용량 (%) 9(1/ 14×1.25) 18(2/ 14×1.25) 36(4/ 14×1.25) 125

대수 (대) 2 2 2 6

4. 위와 같은 최소용량 송풍기에 의해서 초기유입부하에 대처할 수 없는 경

우는 예상되는 유입하수량의 증가 때문에 사용기간 등을 고려하여 초기용

의 소용량 송풍기를 설치하는 것으로 하고, 로터리 송풍기인 경우 최소

유량에 맞는 송풍기를 선정하거나(이는 설치대수가 많아지는 문제가 있

음) 또는 용량이 큰것으로 선정하여 일부를 대기 방풍 하여 최소유량으로

할 수 있다. (2.11 방풍장치를 참조)

기어증속 단단터보 송풍기인 경우는 풍량조절이 45%에 일치되게 선정

하여 사용할 수 있다.

(예 : 최소풍량이 12.5m 3/ min 인 경우 12.5m 3/ min (45%) ≒30m3/ min 으

로 선정)

2 .4 흡 입ㆍ 토출 압력

송풍기의 설계 흡입·토출압력은 배관, 밸브류, 산기장치, 에어필터의 손실,

산기장치의 수심, 산기장치의 노후에 의한 눈막힘손실 등을 고려하여 결정한

다.

【 해 설 】

1. 송풍기의 흡입·토출압력의 산출 조건은 다음과 같다.

(1) 산기장치의 수심 mmAq

(2) 손실 : 에어필터

산기통

산기판

조대기포식

- 126 -

오리피스

배관·밸브류

소음기

(3) 산기장치의 막힘 여유

미세기포식가정하수 60mmAq/ 년×10년

공장폐수 80mmAq/ 년×10년

조대기포식 20mmAq/ 년×10년

단, 공장폐수가 많은 경우나 수산가공 배출수 등의 특수한 배수가 유입

되는 경우는 별도로 고려한다.

2. 송풍기의 흡입압력은 에어필터, 소음기, 풍량조절밸브, 오리피스, 배관손실

등을 합하여 여유를 200mmAq정도 결정한다.

2 .5 송 풍기 의 회 전수

직결다단 터보송풍기는 3,600rpm으로 하고, 기어증속 단단터보 송풍기는

30,000rpm 이하로 한다.

【 해 설 】

1. 기어증속 단단터보 송풍기의 회전수는 용량이 작아 질수록, 또한 압력이

높을수록 높은 회전수가 되고, 회전수는 높을수록 일반적으로 운전관리상

주의를 요하므로 상한을 정한다.

2 .6 전 동기 출력

터보 송풍기 구동용 전동기의 정격출력은 풍량, 흡입·토출압력, 전단열효

율, 흡입 최고온도를 설정하여 산출한다.

【 해 설 】

1. 터보 송풍기의 전단열효율은 이론 공기 동력과 축동력(단열공기동력+기계

손실동력)의 비로써 표시되며, 터보 송풍기의 단열효율의 설정은 다음과

같이 한다.

- 127 -

〈표 2.1〉 터보송풍기 전단열효율(%) (참고)

흡입풍량 m3/ min 강판제 다단 기어증속 단단 주철제 다단

20∼30

31∼40

41∼50

51∼60

61∼70

71∼90

91∼110

111∼150

151∼200

201∼250

251∼300

(57)

61

61

62

64

65

75

76

77

78

79

80

80

81

81

82

82

66

68

70

73

74

75

※ 1. 토출압력은 6,000mmAq로 하고, 중간풍량의 효율은 전후의 값에 비

례배분하며, 소수점 첫째자리를 반올림하여 정수로 하였다.

※ 2. 흡입공기온도는 20℃를 기준으로 한다.

※ 3. 전동기의 여유율은 20℃온도 축동력(기준점)에 대해서 5∼10%정도

로 한다.

2. 송풍기용 전동기의 출력계산은 다음과 같이 한다.

(1) 조건

흡입풍량 : Q m 3/ min (20℃, 대기압, 65%RH)

흡입압력 : P 1g mmAq

토출압력 : P 2g mmAq

(2) 흡입절대압력 P 1

P 1 = P 0 + P 1g mmAq abs

P 0 = 대기압 = 10,333 mmAq abs

(3) 토출절대압력 P 2

P 2 = P 0 + P 2g mmAq abs

(4) 송풍기 흡입공기량 Q1 m 3/ min

Q1 = Q (P 0

P 1) m 3/ min

- 128 -

(5) 송풍기 단열공기동력 L1 (이론공기동력)

L 1 =Q1 P 1

6 , 120 k - 1k

{(P 2

P 1)

k - 1k - 1} kW

(6) 단열효율 ηa d %

(7) 단열공기동력 L2 kW

L 2 =L 1

adkW

(8) 최저온도 (t 1′℃)의 경우 동력 L2′ kW

1) 로터리와 다단터보 송풍기의 경우

L 2 ' = L 2 ( 273 + 20273 + t 1 '

) kW

2) 기어 증속형 단단터보 송풍기의 경우

L 2 ' = L 2 ( 273 + 35273 + t1 '

) kW

(9) 전동기출력 L0 kW

L 0 = L 2 ' ( 1 + )

L0에 대해서 전동기출력 표준치 내로 결정한다.

(10) 전동기출력 L0 kW 계산 예

조건 Q = 100 m 3/ min (20℃, 1기압, 65%RH)

P 1g = - 200 mmAq

P 2g = 5,800 mmAq

1) P 1 = 10,333 - 200 = 10,133 mmAq abs

2) P 2 = 10,333 + 5,800 = 16,133mmAq abs

3) Q1 = 100 ( 10 , 33310 , 133

) = 102 m 3/ min

4) L 1 = 102 10 , 1336 , 120 0 .286

{( 16 , 13310 , 133

) 0 .286 - 1} = 84 kW

5) ηa d = 68%

6) L 2 = 840 .68

= 123 .5 kW

- 129 -

7) 로터리와 다단터보 송풍기의 경우

최저 온도가 - 5℃라고 하면

L 2 ' = 123 .5 ( 293273 - 5

) = 135 .0 kW

8) 기어 증속 단단터보 송풍기의 경우

최고 온도가 35℃라고 하면

L 2 ' = 123 .5 ( 273 + 35273 + 20

) = 130 kW

9) ① L 0 = 135 .0 ( 1 + 0 .05) = 141.8 kW

② L 0 = 130 .0 ( 1 + 0 .05) = 136 kW

∴ 전동기의 정격출력은 출력 표준 값에서 150kW로 한다.

2 .7 윤 활방 식

1. 주철제 직결다단 터보송풍기의 베어링은 원칙적으로 슬리브 베어링으로

하므로 급유방식은 강제급유방식으로 하고, 급유계통방식은 개별급유계통

을 표준으로 한다.

2. 기어증속단단 터보송풍기의 베어링은 용량에 따라 Ball 또는 슬리브 베

어링이고, 증속기어를 이용하고 있으므로 급유방식은 강제급유 또는 Oil

Bath방식으로 하며, 급유계통방식은 원칙적으로 개별급유식으로 한다.

3. 강판제 직결다단 터보송풍기의 베어링은 오일바스 볼베어링으로 한다.

【 해 설 】

1. 주철제 직결다단 터보송풍기의 급유방식에는 1) 집중급유계통과 2) 개별급

유 계통이 있고, 집중급유방식이 많이 사용되고 있지만, 송풍기 1대마다

윤활유펌프를 갖는 개별급유는 장점이 많으므로 후자를 표준적으로 선택

하는 것으로 한다.

방 식 긴급시의 급유방식

1) 집중급유계통

2) 개별급유계통

오일헤드탱크 또는 오일링

축단펌프(자기윤활)

2. 강판제 직결다단 터보송풍기는 볼베어링(오일바스식)이 사용되고 있으므

로 이것을 원칙으로 한다.

3. 기어증속단단 송풍기는 개별급유방식이 많이 사용되고 있으므로 이를 원

칙으로 한다.

- 130 -

2 .8 냉 각방 식

기어증속 단단터보송풍기·주철제직결 다단터보송풍기의 윤활유 냉각방식은

청수에 의한 수냉식 또는 공냉식으로 한다. 강판제 직결다단 터보송풍기의

윤활냉각은 필요하지 않다.

【 해 설 】

1. 청수 대신에 3차 처리수(사여과수 이상)를 사용할 경우에는 기름냉각기의

재질을 내식성이 있는 것으로 하거나, 스케일의 발생에 대한 열전도율의

저하를 고려하여 냉각면적을 결정한다. (냉각수 필터장치를 고려한다.)

2. 한냉지에서는 냉각탑의 야간, 동절기에 정지가 가능하도록 한다.

※ 수냉의 경우에 처리수를 사용할 때는 내식, 스케일의 발생을 고려한다.

2 .9 공 기여 과장 치

1. 터보송풍기의 공기여과계통은 송풍기 전 대수를 집중 여과하거나 송풍기

전단의 자체 여과장치를 설치하여 이용하기도 한다.

2. 집중 공기여과장치의 용량은 예비기를 포함한 전 대수 풍량분으로 한다.

3. 공기여과장치의 형식은 산기장치의 종류, 대기오염상황 등에 따라서 결정

한다.

4. 공기흡입은 송풍기실의 흡입구에서 여과기를 경유하여 흡입하는 것을 원

칙으로 하지만, 필요에 따라서는 침사지 등에서 흡입할 수 있다.

【 해 설 】

1. 터보송풍기는 비교적 중·대풍량에서 사용되어지므로 집중여과가 효율적

이다.

2. 여과기의 용량과 장치대수는 여과기 부착공간, 송풍기의 증설계획 등에

따라서 결정한다.

3. 여과기의 용량은 다음 여과풍속에 의해서 여과면적을 산출한다.

〈표 2.2〉 여과풍속

여과기 여과풍속

습식 회전 유막식

건식 자동 권취식

건식 여재 자동청소식

송풍기 자체의 건식 수동착탈식

2.5m/ sec

2.5m/ sec

2.5m/ sec

2.5m/ sec

- 131 -

4. 공기여과기는 다음 형식 및 조합이 사용된다.

(1) 습식 회전 유막식(판넬형 오일바스식) + 건식 자동권취식(글라스화이버)

(2) 건식 자동권취식(글라스화이버)

(3) 건식 여재 자동청소식(진공소제기 부착, 글라스화이버 또는 식모화이버)

(4) 송풍기 자체 건식 수동착탈식(부직포)

공기여과형식 중에서 (1)은 미세포기식 산기장치에, (2)는 조대포기식 산기

장치에 많이 사용되고 있다. (3)은 대기가 비교적 양호한 곳에서 사용한다.

2 .10 방음 단열

터보송풍기 등은 소음이 크고, 방열이 많으므로 대책을 강구한다.

【 해 설 】

1. 터보송풍기 등의 소음, 방열대책은 〈표 2.3〉과 같이 한다.

〈표 2.3〉 터보송풍기의 소음·방열대책

기 기 소음의 종별직결다단 송풍기

대책

기어증속단단 송풍기

대책

송풍기

전동기

흡입·토출관

방풍관

흡기실

송풍관

급유펌프

고주파

저주파

고주파

고주파

고주파

고주파

고주파

없음

저소음형

방음피복

—

여과실에 흡음재부착

방음피복

(집중급유)방음커버

방음커버

저소음형

방음피복(소음기와 함께)

방음피복(소음기와 함께)

여과실에 흡음재부착

방음피복

2. 송풍관의 피복시공은 실내·공동구내의 범위를 원칙으로 하고 반응조에

속한 배관피트 내는 실시하지 않는다.

3. 기어증속단단 송풍기에서 하수처리장의 주변환경에 따라서는 송풍기 커버

부착을 검토한다.

4. 기어증속단단 송풍기는 흡입관 및 방풍관에 사이렌서를 설치한다. 또 하수

처리장의 주변환경에 따라서는 토출관에 소음기 설치를 검토한다.

5. 송풍기실은 내부열 환기에 유의해야 하므로 송풍기실 내벽의 흡음, 방음장

치 설치를 검토한다.

- 132 -

6. 송풍기실 내부의 온도는 하절기에 40℃ 이하로 유지한다.

2 .11 방풍 장치

1. 소풍량 제어용의 방풍장치의 설치는 소음방지, 에너지의 절감면에서 가능

한한 피하고, 필요에 따라서 소용량의 송풍기를 설치하면 좋다.

2. 기어증속단단 터보송풍기는 기동정지 및 서어징 방지용으로서 1대마다

방풍할 수 있는 것으로 하나, 풍량 조절시는 방풍 없이 100∼45%까지 조

절한다.

【 해 설 】

1. 신설 하수처리장에 있어서는 공용개시 후 수년간은 송풍기능력이 커서 방

풍하는 경우가 많지만 에너지 절감, 소음방지 측면에서 원칙적으로 방풍하

지 않고, 초기용 소용량의 송풍기 설치를 검토한다.

2. 직결다단 터보송풍기에서 기동, 정지시의 방풍용은 증감속시에 저회전 영

역의 서어징을 방지하기 위해서 토출풍량 전부를 방풍한다. 또 서어징방

지용은 토출압력의 상승, 소유량 제어에서 서어징에 도달할 때 토출공기의

일부를 방풍한다.

2 .12 기동 ·정 지

1. 직결다단 터보송풍기

(기동) 토출밸브를 닫은 채로 기동하고, 일정한 속도에 도달해서 토출압력

이 기준점 이상 높아진 다음 토출밸브를 서서히 열어서 병렬운전에

들어간다.

(정지) 토출밸브를 닫고 곧 전동기를 정지한다.

2. 기어증속단단 터보송풍기

(기동) 토출밸브를 전부 닫고 방풍밸브를 전부 열고서 기동하고, 일정한

속도가 된 후 토출밸브를 전부 열어서 방풍밸브를 닫는다.

(정지) 방풍밸브를 모두 열은 후, 전동기를 정지하고, 토출밸브를 모두 닫

는다.

【 해 설 】

1. 직결다단 터보송풍기에서는 기동용 방풍은 필요하지 않고, 시동전류를 작

게하기 위해 토출밸브를 닫은 채로 기동한다.

2. 기어증속단단 터보송풍기는 각 기기마다 방풍밸브를 사용하여 기동한다.

- 133 -

2 .13 풍량 제어

터보송풍기의 풍량제어는 다음과 같은 사항을 고려한다.

(1) 직결다단 터보송풍기의 풍량제어는 흡입베인 또는 흡입밸브로 한다.

(2) 기어증속단단 터보송풍기는 흡입베인 또는 가변 토출 디퓨져 제어로 하

고, 풍량제어범위는 송풍기의 용량 등으로 결정한다.

(3) 송풍기를 병렬운전시 풍량배분은 각 대마다 균등풍량 또는 최종 기동

송풍기만으로 한다.

【 해 설 】

1. 터보송풍기의 풍량제어는 다음과 같은 사항을 고려한다.

(1) 터보송풍기의 풍량조절은 흡입 버터플라이밸브, 흡입베인, 가변토출

디퓨져에 의한 방법이 있으며 그 개요는 다음과 같다.

〈표 2.4〉 풍량제어방식

제어방식 방 법 부분부하 동력손실

흡입버터플라

이밸브

송풍기의 흡입측에 설치한 버

터플라이밸브를 개폐해서 용량

조정을 한다.

토출밸브 조정에 비해서 공기

비중량이 가벼워진 때에만 축

동력이 경감된다. 스로틀 저항

의 증가로 축동력이 증가되고

소풍량으로 조절할수록 서어징

우려가 크다.

흡입베인

송풍기내부의 흡입측에 설치한

부채형 베인을 개폐하여 용량

조정을 한다.

소비동력이 흡입 밸브에 비하

여 크게 절약되지만, 임펠러

단수가 증가하면 효과는 적어

지고 스로틀 저항이 증가되어

서어징 우려가 있다.

가변 토출

디퓨져

송풍기내부의 임펠러 출구의

토출베인 각도를 변화시킨다.

일정압하에서의 풍량조절 범위

가 크고 풍량조절에 따른 효율

저하가 작으며, 전풍량조절 범

위의 평균 소비동력도 흡입 베

인보다 적다.

(2) 풍량조정방식의 성능은 부분부하효율과 풍량조정범위에 나타나 있으며,

기종에 따라서 다를 수도 있으므로 그 예는 다음과 같다.

- 134 -

〈표 2.5〉 부분부하특성 예 (참고)

축동력 % (기준점)

기 종 직결다단 터보송풍기기어증속단단

터보송풍기

풍 량

조 정 방 법흡입 밸브 흡 입 베 인 흡입베인

가변 토출

디퓨져베인

용량(m 3/ min )×단수

풍량(%)

200

×

5

100

×

8

200

×

5

100

×

8

(*)

70

×

9

(*)

30

×

10

100

×

1

50

×

1

100

×

1

50

×

1

100

90

80

70

60

50

40

30

100

97

93

-

-

-

-

-

100

97

93

-

-

-

-

-

100

92

87

81

73

-

-

-

100

93

87

84

74

-

-

-

100

93

6

79

72

-

-

—

100

93

87

81

72

-

-

—

100

92

81

74

66

59

—

—

100

92

82

75

67

60

—

—

100

90

80

70

61

52

47

—

100

90

80

70

61

52

47

—

풍량조정 범위

100

∼

55

100

∼

55

100

∼

50

100

∼

50

100

∼

50

100

∼

50

100

∼

50

100

∼

50

100

∼

45

100

∼

45

※ 1. 상기수치는 일례를 보인 것으로 풍량조정과 축동력을 나타낸 것이다.

2. 직결다단 터보송풍기에서 흡입베인(*)은 강판제 터보송풍기의 예를

나타낸다.

3. 100% 풍량시의 축동력은 100%로 표시되어 있고, 실제의 축동력 ㎾

는 전단열효율이 풍량, 기종에 따라서 다르므로 주의를 요한다.

4. 상기수치는 압력 6,000mmAq를 기준으로 하고 있다.

5. 토출압을 일정하게 유지했을 경우를 나타낸다.

(3) 직결다단 터보송풍기에서 흡입버터플라이밸브에 비해 흡입 베인제어는

풍량 조정범위가 넓고, 부분부하효율도 좋기 때문에 원칙적으로 흡입베

인제어로 한다. 단, 흡입베인부착 송풍기는 기장이 길어지므로 기존 설

치한 송풍기에는 흡입밸브제어를, 증설 송풍기를 흡입 베인제어로 하는

경우에는 흡입, 토출관의 구조를 검토하여 결정한다.

1) 직결다단 터보송풍기의 풍량조정범위는 다음과 같다.

흡입베인(설계토출압) 강판제 100∼50%

- 135 -

주철제 100∼50%

흡입버터플라이밸브(설계토출압) 주철제 100∼55%

2) 송풍기 1대운전의 경우에는 송풍기 토출압력이 설계치 보다 낮아지

므로 상기 설정치 보다 약간 조정범위가 넓어진다.

(4) 기어증속단단 터보송풍기의 풍량조정범위는 다음과 같다.

1) 풍량조정범위

흡입베인(설계토출압) 100∼45%

가변 토출 디퓨져(설계토출압) 100∼45%

2) 흡입베인 제어는 부분부하효율이 양호하고, 가변토출 디퓨져 제어는

풍량조정범위가 넓으며, 기존 송풍기에서는 가변토출 디퓨져 제어,

다수 대 병렬운전용에는 가변토출 디퓨져 제어가 적합한 것이 많다.

(5) 송풍기 병렬운전시의 풍량조정방식은 다음과 같다.

1) 각 송풍기의 풍량을 같게 한다.

2) 풍량조정은 1대만으로 행하고 다른 것은 전부 정격운전한다.

위에서 흡입베인 부착 기어증속단단 터보송풍기, 흡입베인부착 직결다단

터보송풍기, 흡입밸브제어 등의 경우에는 1)안이 바람직하고, 가변토출

디퓨져베인 부착 기어 증속 단단 터보송풍기와 로터리(루츠)식 송풍기의

회전수제어는 2)안이 좋다.

(6) 흡입버터플라이밸브, 흡입베인, 가변 토출 디퓨져, 방풍밸브 등의 전동동

작의 전동기 출력은 0.1∼0.75kW로 한다.

- 136 -

3 . 로터리 (루츠 )송풍기

3 .1 설 치위 치

로터리(루츠식)송풍기는 소음을 발생하므로 방음대책을 고려하여 실내에 설

치한다.

【 해 설 】

1. 로터리(루츠식)송풍기는 원칙적으로 본체로부터 흡입, 본체에서 수평방향

으로 토출한다.

2. 설치위치는 터보송풍기의 내용을 참조

3 .2 구 경

송풍기의 접속구경은 다음과 같다.

접속구경 mm 풍 량 m 3/ min

100 ∼7

125 7∼18

150 17∼30

200 31∼55

【 해 설 】

제작업체에 따라서 구경·풍량은 다른 것이 있으므로 기준서에는 풍량으로

규정하고, 구경은 토출 접속구경으로 한다.

3 .3 대 수

송풍기의 대수는 초기풍량에서 계획풍량까지 풍량조정을 고려하여 결정하는

것으로 예비를 포함하여 2대 이상으로 한다.

【 해 설 】

터보송풍기의 내용을 참조

3 .4 흡 입ㆍ 토출 압력

터보송풍기의 내용을 참조

【 해 설 】

터보송풍기의 내용을 참조

- 137 -

3 .5 회 전수

로터리(루츠식)송풍기의 회전수는 효율·소음·가격을 결정하므로 설치위치

에 따른 유지관리를 고려하여 회전수를 결정한다.

【 해 설 】

1. 로터리(루츠)식 송풍기의 구경은 공기량을 회전수로부터 설정하지만 회전

수가 높은 것은 효율은 양호하나 소음이 커진다.

2. 회전수는 송풍기의 기종을 결정하는 요소로 가격·기기의 크기를 좌우하

므로 기준상 회전수의 상한을 제시한다. 회전수의 상한은 약간(10% 정도)

의 여유를 두어 결정한다.

3 .6 전 동기 출력

전동기의 정격출력은 송풍기의 축동력에 다소의 여유를 고려하여 결정한

다.

【 해 설 】

1. 로터리(루츠)식 송풍기의 축동력은〈표 3.1〉을 참고로 하여 산출하고,

전동기 정격출력을 결정한다.(터보송풍기에 준한다.)

(1) 송풍기의 승압

송풍기의 승압은 흡입압력 - 200mmAq, 토출압력 5,500mmAq의 경우

5,500- (- 200) = 5,700mmAq로 된다.

(2) 전동기의 여유율은 송풍기가 용적식으로 토출압력의 상승으로 전동기

의 출력이 급상승하므로 10%정도로 한다.

〈표 3.1〉 로터리(루츠)식 송풍기의 전단열효율 (참고)

구 경 mm m3/ min 전단열효율(%)

100 7 54

150 7∼30 54∼

200 31∼55 57∼59

단, 이것은 구경에 의한 최소풍량시의 전단열효율이고 일반적으로는 이

수치 이상에서 사용되며, 동일구경으로 풍량이 많아지면(회전수가 큼)

효율은 높아진다.

- 138 -

3 .7 윤 활유 냉각 방식

로터리(루츠식)송풍기의 냉각방식은 승압 6,000mmAq까지는 자연공냉, 승압

6,000mmAq 이상은 수냉식으로 한다.

【 해 설 】

1. 냉각방식은 승압에 따라서 다르고, 특히 6,000mmAq 이상에서 수냉식으로

한다.

〈표 3.2〉냉각수량

송풍기 구경 mm 냉각수량 ℓ/ min

150

200

250

18

22

30

수냉의 경우에 처리수를 사용할 때는 내식, 스케일의 발생에 주의한다.

3 .8 공 기여 과방 식

1. 로터리(루츠식)송풍기의 공기여과방식은 부직포 또는 동등품의 필터로 한

다.

2. 공기여과계통은 송풍기 1대마다 필터를 설치한다.

3. 터보송풍기의 계획에서 초기 로터리송풍기를 사용할 때는 필터실의 터

보송풍기용 공기여과기를 사용한다.

【 해 설 】

1. 로터리(루츠식)송풍기의 표준적인 에어필터는 3mm 또는 세목이고 산기용

으로서는 적당하지 않으므로 특히 부직포에 의한 여과로 한다. 단, 조대기

포식의 경우는 간단한 것이 좋다.

2. 로터리(루츠식)송풍기의 풍량은 비교적 소용량이므로 1대마다 필터를 설치

한다. 따라서 이 경우는 필터실은 필요하지 않다.

- 139 -

3 .9 소 음· 단열

송풍기는 소음이 크고, 방열이 많으므로 이러한 대책을 강구한다.

【 해 설 】

1. 송풍기의 소음·방열대책은 원칙적으로 다음과 같이 한다.

〈표 3.3〉소음·방열대책

기 기 대 책

송풍기

전동기

흡입·토출

송풍관

방풍

방음커버 또는 실내흡음

(10㏈(A )이상 감음)

방음커버 또는 실내흡음

소음기

피복

소음기

2. 송풍관의 피복은 실내·관복도내의 범위를 원칙으로 하고 반응조에 속한

배관 피트 내에는 실시하지 않는다.

3. 옆실 또는 주변환경상 필요한 경우 송풍기의 방음커버를 설치하는 것을

원칙으로 한다.

4. 소음은 2엽식에서는 15m 3/ min 이상, 3엽식에서는 30m 3/ min 이상의 경우에

방음커버를 설치함을 원칙으로 하고, 다음 표와 같다.

〈표 3.4〉 로터리(루츠식)송풍기 소음(예)

구 경 mm m 3/ min 2엽식 3엽식

100 7 85㏈(A ) 80㏈(A)

150 25 90 83

200 40 95 87

250 50 96 90

250 80 97 93

- 140 -

3 .10 설치

송풍기의 설치위치가 2층(지층)이상인 경우 또는 하부가 수조인 경우에는

방진고무를 부착하고 그 밖의 경우에는 기초에 고정한다.

【 해 설 】

1. 로터리(루츠식)송풍기는 고정기초가 표준이고, 방진고무 부착은 배관 등에

진동을 전달하므로 소용량 송풍기에서는 고정기초가 바람직하다.

2. 방진고무의 사용에 대한 장·단점은 다음과 같다.

(1) 장점

1) 설치공사가 간단하게 된다.

2) 진동이 바닥으로의 전파가 감소된다.

(2) 단점

1) 고무의 고유진동수와 회전수, 주파수 등과의 공진에 대해서 검토할

필요가 있다.

2) 지진(수평하중)에 대한 검토가 필요하다.

3) 배관 등으로의 진동전달방지가 필요하다.

3 .11 구동 방식

송풍기의 구동방식은 기종에 따라 V벨트, 직결구동방식을 원칙으로 한다.

3 .12 풍량 조정

1. 로터리(루츠식)송풍기의 풍량조정은 대수제어, 방풍밸브와 회전수제어와

의 조합을 원칙으로 한다.

2. 회전수제어는 주파수변환방식을 원칙으로 한다.

【 해 설 】

1. 로터리(루츠)식 송풍기의 풍량제어는 다음과 같은 사항을 고려한다.

(1) 송풍기의 풍량조정에는 대수제어, 회전수제어, V풀리변환, 방풍, 타이머

간헐운전 등이 있지만, 송풍기의 소비에너지가 큰 점을 고려하여 대수제

어와 회전수제어와의 조합을 원칙으로 하고, 필요에 따라서 V풀리변환을

행한다.

(2) 송풍기의 풍량조정범위는 설계토출압력으로 설정하고, 회전수제어에서

- 141 -

45∼100%이다.

(3) 회전수제어용기기는 극수변환식외에 에너지절감기기로서 주파수변환방식

이 표준화되어 100kW이하에서는 비교적 저가이므로 주파수 변환방식을

원칙으로 한다.

로터리(루츠)식 송풍기에서는 방풍에 의한 에너지손실을 방지하기 위해

서 1∼2대에 대해서 회전수제어를 검토하는 것이 바람직하다.

〈표 3.5〉로터리(루츠)식 송풍기 회전수제어 부분부하특성 예 (참고)

(설계점=100)

풍 량 % 축 동 력 % (모터×주파수변환)효율 %

100

80

60

40

30

100

83

67

52

45

100

97

95

88

83

※ 설계점에서(모터×주파수변환)효율은 용량 20∼40m3/ min의 평균적인 값

으로서는 84%이다.

3 .13 신축 관

1. 송풍기 접속배관부, 송기관에는 신축관을 설치한다.

2. 신축관은 벨로우즈형(스테인리스제)으로 한다.

【 해 설 】

1. 에 대해서

(1) 신축관은 진동체와 고정체의 사이, 다른 기초, 매설부와 건물의 사이, 온

도신축이 있는 곳에 설치한다.

송풍기의 토출온도는 다음 식에 의한다.

T 2 =T 1

th[ (

P 2

P 1)

k - 1k - 1] + T 1

Ｔ2 : 토출공기의 절대온도 。K

- 142 -

Ｔ1 : 입구공기의 절대온도 。K

8월의 일 최고기온의 월 평균치로 한다.

Ｐ1 : 송풍기 입구의 절대압력 mmAq abs

Ｐ2 : 송풍기 출구의 절대압력 mmAq abs

ｋ : 공기의 비열비 Cp/ Cv = 1.4

ηt h : 송풍기의 온도효율

터보송풍기 ηt h = 0.8

로터리송풍기 ηt h = 0.7

(2) 승압 약 6,000mmAq 정도의 터보송풍기의 토출공기 온도는 압축열 때문

에 약 90℃, 로터리(루츠식)송풍기에서는 약 110℃에 달하므로 배관중의

필요장소에는 신축관을 삽입할 필요가 있다.

신축량

L = L 0 { a t1, 000

+ b ( t1, 000

) 2} mm

ΔL : 신축량 mm

Ｌ0 : 관의 길이 mm

ａ : 0.011182(강관의 경우)

ｂ : 0.005259(강관의 경우)

ｔ : 온도차 ℃

2. 에 대해서

송풍관은 고온이 되므로 벨로우즈형(스테인리스제)으로 한다.

- 143 -

제 5 장 수 처 리 설 비

제 5장 수처리설비

1 . 공통사 항

1.1 계 획하 수량 과 수 질

계획하수량과 수질은 다음 사항을 고려하여 정한다.

1. 처리시설의 계획하수량은 1차 처리, 2차 처리 및 고도처리의 각 시설에

대하여〈표 1.1〉을 표준으로 한다.

〈표 1.1〉각 시설의 계획하수량

구 분계 획 하 수 량

분류식 하수도 합류식 하수도

1차

침전지까지

처리시설(소독시설

포함)계획1일 최대오수량

우천시

계획오수량(3Q)

처리장내 연결관거계획시간최대오수량

(Q)

우천시

계획오수량(3Q)

2차처리

처리시설 계획1일 최대오수량 계획1일 최대오수량

처리장내 연결관거 계획시간최대오수량 계획시간최대오수량

고도처리

처리시설

대상수량 대상수량

처리장내 연결관거

2. 유입되는 하수의 수량과 수질은 사전에 충분히 조사하여 결정한다.

3. 유입되는 하수의 수량과 수질변동에 대처하기 위해서 필요에 따라 유량

조정조를 설치한다.

- 145 -

2 . 일차침 전지 설 비

2 .1 설 치 목 적

일차침전지설비는 슬러지수집기와 스컴스키머로 구성되어 있고, 침전된 슬

러지를 슬러지수집기로 한곳에 긁어모으며, 수면상에 부상하는 스컴은 스컴

스키머로 제거하는 설비이다.

【 해 설 】

1. 침전지는 침전 가능한 부유고형물을 침전제거하기 위한 고액 분리시설로

써 생물학적 처리공정의 부하감소, 후속처리시설의 시설용량의 감소 및

운전비용의 안정적 절감 등을 목적으로 한다.

【해 설 】

1. 스컴스키머는 하수처리장의 부유물질 제거를 위하여 설치한다.

2. 일차침전지 설비는 처리공정 및 유입부하량에 의해 설치를 결정한다.

2 .3 슬 러지 수집 기

1. 지(池) 형상은 처리장의 규모, 부지면적, 시설의 전반적인 배치 등을 검토

하여 선정한다.

2. 슬러지수집기의 기종은 침전지의 형상에 따라서 다르고 다음과 같은 기종

으로 구분한다.

(1) 직사각형 침전지 : 체인플라이트식, 미더식

(2) 원형 침전지 : 중앙구동 현수형, 중앙구동지주형, 주변구동형

【해 설】

1. 직사각형 침전지의 길이와 폭의 비는 3:1∼5:1 정도로 하고, 복개를 할

경우에는 8:1 정도까지 할 수 있으며 폭과 깊이의 비는 1:1∼2.25:1 정도를

고려한다.

2 .2 설 치 위 치

표준활성슬러지법, 회전생물접촉법은 원칙적으로 일차침전지 및 이차침전지

를 설치하고, 장기포기법, 산소활성슬러지법 및 산화구법은 이차침전지만 설

치하며, 각각의 설비에는 슬러지수집기와 스컴스키머를 설치한다.

- 146 -

2. 직사각형침전지는 부지의 유효이용이 가능하고, 상부이용 등의 복개가 유

리하며, 슬러지인발관이 짧으므로 폐쇄되지 않는 등의 장점이 있다.

3. 원형침전지는 배치조건상 장방형지에 비해 넓은 부지가 필요하나, 슬러지

수집기는 마모부분이 적고 유지보수가 용이하여 경제적이다.

따라서 처리수량이 비교적 적고 직경이 그다지 크지 않은 경우, 부지이

용상의 제약이나 상부이용 등의 복개설계가 없는 경우 등에 설치한다.

그리고 유입관을 지 중앙에 설치하므로 수위손실도 약간 높게 된다. 또

한 계열수나 지수가 많아지면 유입관, 유출관의 설치, 오수의 균등분배방

법 등이 복잡해지므로 구조에 대해서 검토한다.

4. 잉여슬러지를 일차침전지로 투입할 경우, 그 밖의 필요한 경우에 대해서

는 기계설비의 용량계산시 슬러지의 순환량도 고려하여야 한다.

5. 슬러지수집기는 침전지의 형상에 따라 기종이 제약되므로 유지관리상 회

전식이 유리하기 때문에 원형침전지가 바람직하나, 침전지의 용량이 커

지기 때문에 용지의 유효이용 등을 고려하여 선정한다.

6. 원형침전지의 슬러지수집기에는 중앙구동식과 주변구동식이 있으며, 중앙

구동식은 현수형과 지주형이 있다.

침전지의 직경이 25m이하는 중앙구동식, 이상을 주변구동형으로 한다.

또한, 직경이 12m이하를 중앙구동현수형으로 하고, 12m이상의 침전지

는 중앙구동지주형으로 하는 것이 좋다.

7. 직사각형 침전지 슬러지수집기

(1) 체인플라이트식

수중에서 주행하는 무한궤도에 부착된 플라이트에 의해 일정한 속도로

연속적으로 제거하는 시설이다.

1) 체인플라이트식의 체인재질은 부식성을 고려하여 비금속 체인(non-

metal) 및 스테인리스 체인을 채용하는 등의 부식대책을 고려한다.

2) 수중축, 플라이트 등이 강도 및 하중으로 지의 스팬이 4.5∼6m로 한정

되어 있으므로 지폭을 크게 할 경우 중간벽이 부분적으로 필요하다.

3) 연속적으로 제거하기 때문에 제거능력이 크고, 운전이 간단하여 자동

화운전에 적합하다.

4) 플라이트판이 수면상부를 이동하므로 스컴제거시설로 이용할 수 있다.

5) 복개시설이 가능하다.

6) 수중을 주행하는 체인의 장력을 조정 할 필요가 있어 보수ㆍ점검이

어렵다.

7) 침전된 슬러지가 플라이트판의 회전 및 진동에 의해 교란될 우려가

있다.

8) 슬러지가 다량 퇴적시에는 운전이 불가능하고, 플라이트의 되돌림시에

- 147 -

홈에 끼인 슬러지가 부상할 우려가 있다.

(2) 미더식

침전지의 상부에서 구동부가 왕복운동하고 주행거더에 따라 레이크암이

수중에서 슬러지를 지의 호퍼로 수집하여 제거하는 시설로서 사용실적은

적다.

1) 장치의 주요부가 상부에 위치하여 보수점검이 용이하다.

2) 수면상부 암에 스컴제거시설의 부착이 가능하다.

3) 고농도의 슬러지가 퇴적하여 있어도 기계가 파손되지 않는다.

4) 슬러지를 수집하는 것이 간헐적이어서 효율이 나쁘고, 최대 스팬이

20m로 넓으며, 복개시설이 곤란하다.

5) 왕복운동으로 주행장치의 고장이 많다.

6) 침전지의 길이에 제약을 받으므로 약 40m이상의 경우 변속구동방식이

나 대수를 증가시킬 필요가 있다.

7) 침전물의 비중이 작은 경우 침전방해의 염려가 있다.

8. 원형침전지 슬러지수집기

(1) 중심구동현수형

침전지 중앙의 점검대에 설치된 구동장치로부터 부착한 Scraper Arm을

회전시켜 Scraper Blade로서 바닥의 슬러지를 지 하부중앙에 긁어모으는

구조이다.

1) 구조가 간단하다.

2) 수집능력이 우수하다.

3) 침전조 직경이 제한적이다.(커지면 처짐으로 인하여 작동문제 발생)

4) 바닥 마감이 정밀하지 않으면 수집기에 손상을 준다.

5) Balance를 정확히 맞춰야 한다.

(2) 중심구동지주형

침전조 중앙의 Center Pole상에 구동장치를 설치하여 Center Cage에 부

착한 Scraper Arm을 회전시켜 Scr aper Blade로서 바닥의 슬러지를 지하

부 중앙에 긁어모으는 구조이다.

1) 수집능력이 우수하다.

2) 구동 토르크가 적다.

3) 침전조 직경이 제한적이다.(커지면 교각이 길어져 동력이 과다소요)

4) 구동부의 베어링 장치가 크다.

5) 바닥 마감이 정밀하지 않으면 수집기에 손상을 준다.

6) Balance를 정확히 맞춰야 한다.

(3) 주변구동형

침전조 외주부에 설치된 구동장치가 Center Cage에 부착한 Scraper

- 148 -

Arm을 회전시켜 Scraper Blade로서 바닥의 슬러지를 조저부 중앙에 긁

어 모으는 구조이다.

1) 조의 크기에 제한이 없다.

2) 기계적 장치가 간단하다.(베어링 장치가 상대적으로 적음)

3) 바닥 마감의 정밀도가 약간 떨어져도 기계적 손상이 적다.

4) 평형상태의 정밀도가 상대적으로 덜 요구된다.

5) 점검판이 회전하므로 회전장치가 복잡하다.

6) 수집능력이 떨어진다.(사각지대(死角地帶) 발생 가능)

9. 슬러지수집기의 제거량은 다음 식으로 구한다.

(1) 슬러지량의 산정

1) 제거고형물량 q ton/ day

q = Q × S × ℓ × 10- 6

q : 제거고형물량 ton/ day

Q : 유입오수량 m 3/ min

S : 유입SS농도 mg/ ℓ

ℓ : 제거율 50%

2) 슬러지량 q0 m 3/ day

q0 = (100×q)/ c m 3/ day

q : 제거고형물량 ton/ day

c : 슬러지인발농도 mg/ℓ

2 .4 슬 러지 수집 기의 전동 기 출 력

슬러지수집기의 전동기 출력의 참고치는〈그림 2.1∼2.2〉와 같다.

1. 전동기의 출력은 운행부 중량, 운반물 중량과 침전지 바닥과의 마찰저항,

시동시의 저항, 각종 마찰손실, 체인플라이트식은 구동력 외에 안전율을

고려하여 결정한다.

2. 구동장치는 2수로 1구동을 표준으로 한다.

【 해 설 】

1. 일차침전지의 슬러지수집기 전동기 출력은 슬러지발생량 등에 의한 부하

계산을 검토하여 동력을 결정한다.

- 149 -

2. 체인플라이트식의 전동기출력은 다음 식에 의해서 산출한다.

(1) 체인장력

1) 운행부중량 W 1 kg/ m

W1 = 2 w 1 +w 2 + w 3

p

w 1 : 체인중량 kg/ m

w 2 : 플라이트중량 kg/ 본

w 3 : 어태치먼트중량 kg/ 조

ｐ : 플라이트부착 피치 m

〈참고〉 체인의 선정

① T AW핀틀체인(참고)

체 인 번 호 평균파단강도 중 량 피 치 재 질 어태치먼트

730T AW 19,000kg 9.60kg/ m 152.4mm FCMP50 6.1kg/ 조

S730T AW 19,000kg 11.27kg/ m 152.4mm FCMP50 6.38kg/조

② HSS형 체인

체 인 번 호 평균파단강도 중 량 피 치 재 질 어태치먼트

HSS15219

B.S.R19,000kg 5.8kg/ m 152.4mm 스테인리스강 2.8kg/조

③ ACS형 체인

체 인 번 호 평균파단강도 중 량 피 치 재 질 어태치먼트

ACS19152W 19,000kg 6.5kg/ m 152.4mm 스테인리스강 1.4㎏/조

④ 비금속체인

체 인 번 호 평균파단강도 중 량 피 치 재 질 비 고

루 프 형 11,000kg 2.4kg/ m 152.4mm FRP

핀 틀 형 4,000kg 1.93kg/ m 152.4mm FRP

- 150 -

플라이트의 중량은 다음 표와 같다. (참고)

플라이트 중량

길이mm×높이mm×두께mm

중 량

kg/ 본

1,800×180×70 16

2,000×180×70 17

2,200×180×70 19

2,400×180×70 21

2,600×180×70 22

2,800×180×70 24

3,000×180×70 26

3,200×180×70 27

3,400×180×70 29

3,600×180×70 31

3,800×180×70 32

4,000×180×70 34

※ 플라이트는 미송으로서 Creosote oil을 침적시킨 것으로 한다.

플라이트 부착피치의 표준은 다음과 같다

메인 Collector 약 3,000mm

크로스 Collector 약 1,500mm

2) 운반물 중량 W 2 kg/ m

① W2 = 1, 000 Q60 v

Ｑ : 운반량 m 3/ hr

γ : 슬러지의 비중 1.03

v : 체인속도 m/ min

② 운반량 Ｑ는

Ｑ = 60×h×ℓ×v m3/ hr

h : 플라이트 높이 m

ℓ : 플라이트 폭 m

v : 체인속도 (0.2∼0.6m/ min)

- 151 -

3) 체인초기장력 P 1 kg

체인 2열 당(當) 초기장력

P 1 = 200kg

4) 운반물과 침전지바닥의 마찰에 의한 장력 P 2 kg

P 2 = W2 L 2 f 2

Ｗ2 : 운반물 중량 kg/ m

Ｌ2 : 수평축심거리 m

ｆ 2 : 슬러지와 침전지바닥의 마찰계수 0.05

5) 운행부와 레일의 마찰에 의한 장력 P3 kg

P 3 = W1 L f 1

Ｗ1 : 운행부 중량 kg/ m

Ｌ : L1＋L2 m

ｆ 1 : 슬러지와 침전지바닥의 마찰계수 0.35

6) 인양장력 P4 kg

P 4 = W1 H

Ｗ1 : 운행부중량 kg/ m

Ｈ : 수직축심거리 m

7) 베어링에 의한 마찰손실 P5 kg

P 5 = ( P 1 + P 2 + P 3 + P 4 ) 1

η : 0.9

- 152 -

8) 체인장력 P kg

P = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P 5

(2) 체인은 2열로 한쪽에 상기 체인장력의 70%가 걸리는 것으로 하여

체인평균파단강도0 .7 P

10

(3) 전동기 출력 kW

kW = n P v6 , 120

ｎ : 구동 침전지수

Ｐ : 체인장력 kg

ｖ : 체인속도 m/ min

η : 전효율

η1 : 2단 사이클로 감속기효율 0.9×0.9

η : 체인의 전달효율 0.96

α : 여유율 2.0

(4) 체인속도 v m/ min

Ｎ : 회전수 rpm

Ｄ : 톱니수

Ｚ : 피치원 직경 m

v = N 1

Z 1

Z 2Z 3 p

ｖ : 체인속도 0.6m/ min

ｐ : 본체용 체인피치 m (0.1524m )

- 153 -

N 1 = N i

Ｎ : 전동기 회전수 60㎐ 1,746rpm

ｉ : 유성기어 감속기의 감속비

2. 유성기어 감속기의 선정

(1) 축 토르크

T = 974 PN 1

1 < T 0

Ｔ : 축 토르크 kg·m

Ｐ : 출력 kW

Ｎ1 : 구동축 회전수 rpm

η1 : 유성기어 감속기 효율 0.81

Ｔ0 : 유성기어 감속기 저속축의 토르크 kg·m

(2) 유성기어 감속기 선정표

감속기 축의

정격 토르크

kg·m

감 속 비

1,849 2,537 3,481 5,133

225 0.4kW 0.4kW — —

300 0.75kW 0.75kW 0.75kW 0.75kW

600 0.75kW 0.75kW 0.75kW 0.75kW

1,000 1.5kW 1.5kW 1.5kW 1.5kW

1,500 2.2kW 2.2kW 2.2kW —

2,500 3.7kW 3.7kW 3.7kW 3.7kW

3. 전동용 롤러체인

(1) 롤러체인에 작용하는 체인장력 F kg

F =2 T 0

D 1

Ｔ0 : 유성치차감속기 저속 축의 토르크 kg·m

Ｄ1 : 구동용 스프라켓 PCD m

- 154 -

(2) 체인의 선정

전동용 로울러체인강도 KS B 1407(참고)

번 호 피 치 mm 파단강도 kg

100 31.75 8,850

120 38.10 12,800

140 44.45 17,400

160 50.80 22,700

200 63.50 35,400

240 76.20 51,100

(3) 체인의 안전율

체인안전율 = 체인평균파단강도F

>6

4. 축 지름의 계산은 다음과 같다.

(1) 종동축에 걸리는 힘

Ｆ : 전동용 체인장력 kg

Ｐ′: 본체용 체인1열당의 장력 kg

Ｆa : F sinα

Ｆb : F cosα

Ｐa : P ' cosβ

Ｐb : P ' sinβ

※ 체인은 점선과 같이 걸리고 맞물리는 톱니수를 늘리는 쪽이 좋

다.

- 155 -

(2) 축

(3) 축에 걸리는 힘

W1 = 2 P 1 + W

W2 = 2 P 2 + Wkg

η1 : 체인의 편하중 70%

η2 : 체인의 편하중 30%

Ｗ : 스프라켓 자중 약 60kg

(4) 비틀림모멘트

D3

T = P '× kg·m2

D3 : 본체용 스프라켓 PCD (516.84mm )

- 156 -

(5) 반력

R 1 =W2 ℓ 2 + W1 (ℓ 1 + ℓ 2) + w 0 ℓ 2 1/ 2

ℓR 2 = W1 + W2 + w 0 ℓ - R 1

R1, R2 : 반력 kg

w 0 : 축자중에 의한 등분포하중 (kg/ mm )

(6) 각 점의 휨모멘트

M① = R 1 ℓ 2 - w 0

ℓ 22

2

M② = R 2 ℓ 2 - w 0

ℓ 22

2

(7) 최대 비틀림모멘트

M① M②의 큰 쪽을 Mmax로 한다.

T 0 = T 2 + M 2m ax

(8) 최대 휨모멘트

M 0 =T 0 + M m ax

2

(9) 축지름

최대 비틀림모멘트에서

d = 3 16 T 0 mm

η : 축의 허용비틀림응력 8.6kg/ mm 2

최대 휨모멘트에서

d = 3 32 M mm

σ : 축의 허용 휨응력 10.8kg/ mm 2

※ 축이 커지는 쪽을 채용한다.

- 157 -

(10) 축

(11) 축에 걸리는 힘

W 1, W 2의 계산식은 (3)과 같다.

W 3 = Fα

Fα = F sinα

F : 전동용 체인장력 kg

(12) 비틀림모멘트

T = FD 2

2

D2 : 종동용 스프라켓 PCD mm

(13) 반력

R 1 =W2 ℓ 2 + W1 (ℓ 1 + ℓ 2) - W3 (ℓ 1 + ℓ 2 + ℓ4 ) + w 0 ℓ 2 1/ 2

ℓR 2 = W1 + W2 - W3 + w 0 ℓ - R 1

R1R2 : 반력 kg

w 0 : 축자중에 의한 등분포하중 (kg/ mm )

(14) 각 점의 휨모멘트

M① = R 2 (ℓ 1 + ℓ 2) - W2 ℓ 1 - w 0 (ℓ 1 + ℓ 2) 1/ 2

M② = R 2 ℓ 2 - w 0 ℓ 22 1/ 2

M③ = R 1 ℓ 3 - w 0 ℓ 32 1/ 2

- 158 -

(15) 최대 비틀림모멘트

M①, M②, M③ 것 중의 큰 것을 Mmax으로 한다.

T 0 = T 2 + M m ax

(16) 최대 휨모멘트

M 0 =T 0 + M m ax

2

(17) 축 지름

최대 비틀림모멘트에서

d = 3 16 T 0 mm

τ : 축의 허용비틀림응력 8.6kg/ mm 2

최대 휨모멘트에서

d = 3 32 M mm

: 축의 허용 휨응력 10.8kg/ mm 2

※ 축이 큰 쪽을 채용한다.

5. 원형식 슬러지수집기

(1) 수집동력 P 1 kW

P 1 =P 0

1

P 0 : 이론수집력 kW

η1 : 수집효율

(2) 수집효율

1 = f cot - 1

ø s in ( + ){ cot + s in ( + )

cot ( + ) + 1ø

}

f : 침전물 상호의 마찰계수 0.55

α : 침전지 바닥의 경사각 °

β : 레이크암과 블레이드의 변화각 45°

- 159 -

γ : 침전물과 강판의 마찰각 25°

ø = f 2 cot 2 - s in 2 ( + ) - cos ( + )

(3) 이론수집력 P0 kW

P 0 = 16 , 120

Q (f cos - s in )2D 1

3 + D 23 - 3D 1

2 D 2

6( D 12 - D 2

2 )

Ｑ : 침전지내 유입슬러지 고형물량

Ｄ1 : 침전지의 지름 m

Ｄ2 : 수집호퍼의 지름 m

(4) 마찰저항 손실동력 P 2 kW

P 2 = N974

W d2

Ｎ : 레이크 회전수 rpm (주속 3m/ min 이하)

Ｗ : 기계회전부의 중량 kg

ｄ : 회전부를 지지하고 있는 베어링의 직경 m

μ : 베어링의 마찰계수 0.1

(5) 액체저항 손실동력 P3 kW

P 3 = 1, 000102

c A v2g

ｃ : 레이크암의 저항계수 4

ρ : 슬러지의 비중 1.03

Ａ : 레이크암의 수저항면적 m 2

v : 주속도 m/ sec

g : 중력가속도 9.8m/ sec2

(6) 전동기 출력

kW =P 1 + P 2 + P 3

0

η0 : 전효율 0.4

α : 여유율 1.5이상

- 160 -

(1수로1구동방식)의 전동기출력

〈그림 2.1〉 일차침전지용 체인플라이트식 슬러지수집기(참고)

- 161 -

(2수로1구동방식)의 전동기출력

〈그림 2.2〉 일차침전지용 체인플라이트식 슬러지수집기(참고)

- 162 -

2 .5 스 컴제 거장 치

1. 일차침전지에는 원칙적으로 스컴제거장치를 설치한다.

2. 스컴스키머의 종류는 지(池) 형식에 따라 다르며 원형지에서는 스크레퍼

식, 장방형지에서는 기계식 스컴분리장치를 설치한다.

3. 기계식 스컴분리장치에는 체인구동형 파이프스키머식, Dipper식, 헬리컬식

등으로 구분하며, 현장조건에 따라 선정한다.

4. 스컴 트러프 또는 배관에서 스컴이 원활히 이송하도록 세척수 분사시설

(간헐식)을 설치한다.

5. 스컴분리제거장치에서 흡입된 스컴은 스컴제거기(미세목스크린 2mm이하)

에서 제거하여 장외로 반출한다.

【해 설 】

1. 일차침전지의 스컴종류는 슬러지 Floc, 고무, 비닐, 모발 등이 있으며 이

러한 것을 제거하기 위하여 스컴스키머 설비를 설치한다.

2. 원형침전지에서는 슬러지수집기에 부착된 스크레퍼식으로 스컴을 침전지

에서 제거하고 제거된 스컴은 기계식 스크린으로 스컴을 제거한다.

3. 파이프 스컴스키머

(1) 스컴스키머의 스컴배출량

스컴배출량 Q m 3/ min은 다음 식으로부터 구한다.

Q = 60×C×b×h3/ 2

C = 1.785 + 0 .0295h

+ 0 .237 hD

- 0 .428 ( B - b) hB D

+ 0 .034 BD

Ｃ : 유량계수

ｂ : 웨어 폭 m (B- 0.5m)

ｈ : 월류수심 m

- 163 -

(2) 스컴스키머의 전동기 출력(체인구동)

스컴스키머의 전동기출력은 스키머의 중량이나 각부 마찰손실, 감속기의

전달율 등을 고려하여 정한다.

1) 하중W 0 kg

W 0 = W 1×ℓ＋W 2

W 1 : 파이프 자중 m/ kg

ℓ : 파이프 길이 m

W 2 : 웜 또는 스프라켓 자중 약 60kg

2) 베어링저항 P kg

P = μ×W 0

μ : 베어링 손실계수 0.5

3) 토르크 T kg·m

T = (D/ 2)×W

D : 스프라켓 PCD m

4) 전동기출력 kW

T ×NkW =

974×η

η = η1×η2

N : 회전수 0.2rpm

η : 전효율

η1 : 2단 사이클로감속기 효율 0.81

η2 : 체인전달효율 0.96

- 164 -

4. Dipper식 스컴스키머

체인에 부착되어 수면을 지나는 플라이트에 의해 모아진 스컴을 아이들

샤프트 겸용의 디퍼식 스컴제거장치로 제거하는 것으로 중공이중관으로

된 아이들 샤프트중에 외부 파이프에 부착된 디퍼가 슬러지수집기 본체와

연동되어 스컴을 거두어들이고, 스컴이 내부 파이프에 부어진 후 내부 파

이프를 따라 외부로 배출된다.

(1) 수로용 구조물이 없이 아이들 샤프트 이중관의 내부 파이프가 스컴배

출수로로 이용된다.

(2) 별도의 구동부가 없다.

(3) 부대시설 없이 연속운전이 가능하다.

(4) Dead area가 발생하지 않는다.

(5) 슬러지수집기와 독립적인 구동이 불가능하다.

5. 헬리컬 스컴스키머

헬리컬 스컴스키머는 좌우대칭 나선형부 및 중간 직선부와 스컴을 제거하

는데 소요되는 적정량의 물을 스컴과 함께 제거하도록 연속 Single Blade

로 구성되며, VS모터, 워엄감속기, 스냅아이들러, 구동체인 및 2개의 드라

이브 스프라켓 등을 이용하여 동력전달방식으로 스컴을 제거하는 설비이다.

(1) 헬리컬스키머의 스컴 수집량(Qs)은 다음 식으로 구한다.

스컴수집량 Qs (m3/ hr )는

= Vsc x N

Vsc : Beach 면적

N : 스키머 회전수

※ 스키머 회전수 N는

D1

N = R × I ×D2

여기서, R : 모터 회전수

I : 감속비

D1 : 구동 스프라켓

D2 : 종동 스프라켓

- 165 -

(2) 소요동력 계산

1) SCUM에 의한 부하 토르크(T 1) Kg- m

T 1 = 1/ 2×H×L×W×2/ 3×γ× RW

여기서, H : 수면에서 블레이드가 잠기는 높이 (m )

L : H만큼 잠겨 있는 수평길이 (m )

W : 수로폭 2/ 3 : 토르크가 작용하는 점

γ : 스컴 비중량

RW : 스키머 반경(R)- (H×2/ 3)

1/ 2 : 한쪽으로만 힘이 걸렸을 때

2) 블레이드와 비치 플레이트간 마찰 부하 토르크(T 2 ) Kg- m

T 2 = μ×F×W×2/ 3×R

여기서, μ: 마찰 계수 (0.38)

F : Beach와 블레이드 사이에서 발생할 수 있는 반력

W : 수로폭

R : 수로반경

3) 부하 토르크에 의한 동력 Kg- m

T ×NH =

974 × η

여기서,

T : T 1 ＋ T 2

N : 헬리컬 스키머의 회전수(11rpm)

η : 전효율(η = η1×η2 )

η1 : 2단 사이클로 감속기 효율 0.81

η2 : 체인전달효율 0.96

(3) 체인의 강도

Z1

1) 체인 평균속도(V) = N × I× × π × PZ2

- 166 -

N : 회전수

I : 감속비

Z1 : 구동 스프라켓의 잇수

Z2 : 피동 스프라켓의 잇수

P : 스프라켓의 피치원 지름

2) 체인의 장력 P

6,120×K×ηP =

V×α

Ｐ : 체인장력 kg

V : 체인속도 m/ min

K : 전동기 출력

α : 여유율 1.2

η : 전효율로서

η =η1×η2×η3 = 0.74

η1 : 2단 사이클로 감속기효율 0.9×0.9

η2 : 체인전달효율 0.96

η3 : 베어링효율 0.95

3) 체인의 안전율

GS = 8

P

S : 체인의 안전율

G : 체인의 파단강도

P : 체인의 장력

- 167 -

2 .6 슬 러지 수집 기의 운전

일차침전지의 슬러지수집기 운전은 연속운전으로 구성하며, 스크래핑 속도

는 항상 일정하게 유지하여야 한다.

2 .7 설 계시 유의 사항

일차침전지 설비의 주요제원은 다음사항을 고려하여 현장조건을 검토 후

결정한다.

1. 슬러지수집기의 플라이트 높이, 스크래핑 속도 등은 〈표 2.1〉을 참조하

여 결정한다.

〈표 2.1〉 슬러지수집기의 플라이트 높이와 스크래핑 속도

중앙구동식 체인플라이트식

플라이트 높이 75mm 이상 180mm 이상

스크래핑 속도 1.5∼2.1m/ min 약 0.6m/ min

2. 슬러지피트 용량은 슬러지농축과 인발에 지장이 없는 용량으로 한다.

3. 침전지는 스컴제거나 V- notch 부분의 청소가 용이한 구조로 제작한다.

4. 장방형침전지 수로 폭은 플라이트의 표준치수 및 유효 스크래핑 폭을 고

려해서 결정한다.

5. 중앙구동식의 경우 중앙부에서 유입수가 공급되므로 부하가 원활하고 균

등하게 되도록 고려한다.

6. 체인플라이트식 슬러지수집기의 체인 재질은 내식성 재질로 한다.

7. 침전지는 부상슬러지, 스컴 등의 제거가 용이한 구조로 한다.

8. 장방형지는 정류판 및 저류판을 설치한다.

【해 설】

1. 원형지는 장방형지보다 인발슬러지 농도가 약간 낮은 경우도 있으므로 슬

러지피트(Pit ) 검토시 이를 고려하여 용량은 크게 하고 깊이는 깊게 한다.

2. (1) 중앙구동식 슬러지수집기의 피- 드웰(정류통)내 청소가 가능하도록

W alk w ay에 청소구 등의 설치를 검토한다.

(2) 월류웨어는 통상 V놋치 구조로 하고 협잡물이나 조류부착에 의한 부

분적인 폐쇄가 생겨도 균등월류가 가능하도록 한다.

- 168 -

따라서 월류 트라프로 내려가기 위한 트랩이나 사다리 등을 함께 설

치하고 트라프내 유효 폭을 300mm 이상으로 하는 등 청소에 편리

한 구조로 한다.

3. 체인플라이트식의 플라이트 길이는 2.8∼4.3m가 표준이고 이것에 맞추면

지(池)폭 또는 수로(水路)폭은 3.5∼5.0m 정도로 고려한다.

4. 직경이 작은지(池)는 유입수의 투입방향으로 부하가 한쪽으로 치우치는

경우가 있으므로 피- 드웰 구조를 고려한다.

5. 플라이트식 슬러지수집기의 체인은 일차침전지에 대해서는 스테인리스강

제, 비금속(non- metal) 등 현장조건을 고려하여 결정한다. 특히 하수처리

시설의 복개로 육안에 의한 작동상태 확인이 곤란한 경우와 향후 중ㆍ소

규모하수처리시설의 무인자동화 운전 또는 최소한 인력에 의한 운전 등으

로 인력에 의한 작동상태 확인이 곤란하여 체인이 늘어남, 궤도이탈 등의

이상상태를 전자센스 등의 방법에 의하여 감지할 필요가 있을 경우에는

이에 필요한 안전장치 설치방안을 강구하여야 한다.

6. 부상슬러지나 스컴 등이 피- 드웰 내부 등 침전지 유입부에 발생하는 경우

가 많으므로 다음과 같은 사항을 검토한다.

(1) 스프레이관을 설치하여 수면상의 부상슬러지나 스컴 등에 물을 스프

레이하여 파쇄한다.

(2) 피- 드웰 계면부에 개구부(150mmW×100mmH정도)를 설치하고 부상

슬러지나 스컴 등을 긁어낼 수 있도록 고려한다.

(3) 스크레퍼에서 슬러지의 흘림현상을 방지하기 위한 Blade 형상을 Circ

ular 또는 Cycloid curve 설치를 고려한다.

2 .8 슬 러지 인발 설비

슬러지수집기에 의하여 모아진 슬러지는 다음사항을 고려하여 배출한다.

1. 슬러지 인발은 원칙적으로 생슬러지 펌프에 의한 강제인발 방식으로 한다.

2. 슬러지 인발배관은 닥타일주철관, 스테인리스강 재질의 관이어야 하며, 직

경은 최소한 100mm 이상으로 검토한다.

3. 인발관은 폐쇄되기 쉬우므로 배관에 유의하며 적정한 곳에 청소구를 설치

한다.

【해 설】

1. 일차침전지의 슬러지농도는 일반적으로 92∼99%정도이고, 대개 98% 정

도이다.

- 169 -

2. 일차침전슬러지는 무기물질을 많이 포함하여 비중이 크고 협잡물도 다량

포함되어 있으므로 수위차에 의한 배출은 관이 폐쇄되기 쉽다. 따라서 펌

프를 침전지수위보다 낮게 설치하여 슬러지관을 일정주기로 개폐할 수 있

는 전동식 밸브(By - pass배관 포함), 유량계, 농도계, 슬러지관을 일정 주

기로 연동운전에 의해 인발슬러지 인발관의 폐쇄를 막기 위해서 원칙적으

로 펌프에 의한 강제인발로 이송한다.

3. 관의 부등침하, 부식에 문제가 없도록 견고하고 내식성을 갖는 재질을 사

용하며, 배관이 슬러지에 폐쇄되지 않도록 100mm 이상으로 검토한다.

4. 슬러지인발관은 청소가 쉽도록 배관하며 관이 막힐 경우 압력수나 공기

등을 이용하여 청소할 수 있도록 배관이 굴곡부 등에 청소구를 설치한다.

5. 침전지에서 슬러지의 인발배관은 지별 1 : 1 대응으로 전동밸브를 배관구

성하여 불균형 인발을 사전에 예방하도록 고려한다.

6. 슬러지펌프는 날개 매수를 줄이거나 날개축 지름을 크게 하고, 양수통로

를 넓혀서 고형물이 통과하기 쉬운 구조로 한다.

2 .9 기 종

1. 슬러지 인발펌프의 기종은 슬러지 농도 변화에 대하여 막힘이 없는 구조로

서 다음과 같이 구분한다.

(1) 원심 무폐쇄형펌프

(2) 일축 나사형펌프

(3) 원심 나선형 스크류펌프

(4) 용적형 트윈펌프

2. 인발슬러지펌프의 제어방식은 VS방식, 대수제어방식, VVVF방식 등을 검

토하고, 생슬러지 펌프는 T imer로 정격운전한다.

【 해 설 】

1. 일차침전지의 인발슬러지는 고형물 농도가 높고, 협잡물이 포함되어 특히

모래가 많기 때문에 구조상 또는 재질상 내마모성이 우수하고 막힘이 잘

일어나지 않아야 한다.

2. 원심 무폐쇄펌프는 막힘이 잘 일어나지 않도록 회전차의 매수를 줄이거나

지름을 크게 하여 양수 통로를 넓혀서 고형물이 통과하기 쉬운 구조로 하

고, 원심 무폐쇄 펌프의 특징은 다음과 같다.

(1) 회전차가 커지므로 대용량펌프에는 적합하지 않다.

(2) 양정곡선이 완만하기 때문에 수위의 변동에 대해서 유량의 변화가 크

고, 농도변화에도 안정된 토출량을 확보할 수 있다.

- 170 -

(3) 양정이 그다지 높지 않으며 보통 25m내외이다.

(4) 다른 펌프에 비해 일반적으로 효율이 낮다.

3. 일축나사형 펌프의 특징은 다음과 같다.

(1) 단면이 타원에 가까운 Stator속에 Rotor가 회전하면서 공동이 형성되

며 이 공동은 Rotor가 회전하면 흡입측에서 토출측으로 진행하면서

흡입된 액체를 이송한다.

(2) 슬러지의 이송량 및 토출량조절이 용이하다.

(3) Rotor에 나사산이 많으므로 유체가 Rotor와 Stator 간격으로부터 누설

이 적고 높은 토출압을 얻을 수 있다.

(4) 정량가변속 이송이 가능하고 소용량에 적합하다.

(5) 고형물농도 최대 30%까지 슬러지이송이 가능하다.

(6) 내약품성이 우수하다.

(7) 슬러지 이송시는 Rotor와 Stator마모가 심하다.

(8) 부품가격이 비싸고 분해점검이 불편하다.

〈그림 2.3〉일축나사식 펌프

4. 원심 나선형 스크류펌프는 장기간의 사용실적이 많고 다음과 같은 특징

을 가지고 있다.

(1) 회전차 형상이 스크류형으로 흡입측에서 토출측으로 향하여 지름이

커지게 되어 있고, 1개의 회전차로 슬러지를 이송하는 작용이 있기

때문에 막힘이 없는 구조이다.

(2) 양정곡선이 타기종에 비해서 경사가 급하기 때문에 양정변화에 의한

유량의 변동이 적다.

(3) 중ㆍ대용량에 적합하다.

(4) 양정이 저하된 경우에도 과부하의 영향이 없다.

(5) 임펠러는 경도가 높는 내마모성 재질을 사용하므로 슬러지중의 모래

에 등에 의한 마모가 적다.

- 171 -

(6) 흡입구에 구조적으로 청소구를 설치할 수 있어 유지관리가 용이하다.

(7) 고형물농도 최대 12%까지 슬러지이송이 가능하고, 효율이 우수하다.

(8) H.Q Curve가 급격하기 때문에 유량제어가 용이하다.

(9) 내약품성이 좋으나, 일축나사형보다는 뒤떨어진다.

5. 용적형 트윈펌프는 흡입측과 토출측의 일정한 체적을 갖은 케이싱내부

에 피스톤의 회전에 의한 진공상태로 만들어 이송하는 정량형 펌프이다.

(1) 흡입력이 월등하고 토출압(10kg/ cm 2 )이 높다.

(2) 정량성이 뛰어나고 고점도의 슬러지이송이 가능하다.

(3) 맥동이 극소이고 크기가 작으며 효율이 높다.

(4) 마찰 거리가 작아 내구성이 우수하다.

(5) 축봉수가 필요없고, 유지관리가 간편하다.

(6) 회전수가 낮아 플록을 손상 없이 이송 가능하다.

(7) 고속회전시 진동이 발생한다.

〈그림 2.4〉용적형 트윈펌프 원리

6. 슬러지펌프의 축봉부는 그랜드패킹, 메카니컬 시- 일 등이 있으나, 모래

에 의한 마모를 고려하여 보수 및 유지관리가 용이한 그랜드패킹이 많이

사용되고 있다. 따라서 씰링수가 필요하며 펌프 자동운전시 씰링수가 공

급되어져야 한다.

- 172 -

2 .10 슬러 지펌 프 용 량 및 대수

1. 인발슬러지 펌프의 용량은 다음 식에 의해서 구한다.

1) 제거 고형 물량 q ton/ day

q = Q × S × ℓ × 10- 6

q : 제거 고형 물량 ton/ day

Q : 유입오수량 m3/ day

S : 유입SS농도 mg/ℓ

ℓ : 제거율 50%

2) 슬러지량 q0 m 3/ day

q0 = (100×q)/ c m 3/ day

q : 제거 고형 물량 ton/ day

c : 일차침전지 슬러지 인발농도 1∼3%

3) 인발슬러지 펌프용량은 계획 인발슬러지량 q0를 최대 12시간 정도의 펌

프운전시간에서 농축조 또는 슬러지저류조로 압송 가능한 양수 능력을

갖도록 고려한다.

2. 대수

1) 슬러지펌프의 대수는 수처리시설의 계열에 대응할 수 있도록 계획한다.

2) 1침전지(1호퍼)에 1대씩 설치할 경우의 예비는 어떤 슬러지펌프가 고장

나도 대응할 수 있도록 고려하여 1대로 한다.

3) 인발용 전동밸브를 설비하는 경우는 1계열에 대해 펌프 2대(1대 예비)

를 표준으로 한다.

【해 설】

1. 인발슬러지펌프의 운전시간은 인발침전물의 교체시간, 배관의 막힘에 의

한 토출량의 저하를 고려하여 최대 12시간으로 한다.

2. 슬러지펌프는 침전지의 일부가 운전이 휴지된 경우에도 가동 중에 침전

지의 운전에 지장이 없도록 대수의 계획을 검토한다.

3. 1) 분류식 하수에서 발생하는 슬러지는 일반적으로 압밀이 어렵다.

2) 수처리 공정에서 잉여슬러지를 일차침전지 또는 조정조로 반송시키는

경우가 있다. 이 경우 일차침전지 슬러지량은 통상보다 증가하게 되

지만 효과 면에서 근거가 불충분하므로 잉여슬러지를 일차침전지 또

는 조정조로 반송시키는 것도 인발슬러지 농도를 낮게하며 통상은 잘

이용되지 않는다.

3) 농축조 슬러지 투입량을 증가시키고 슬러지 체류시간을 조정하기 위

해 인발슬러지펌프 용량을 크게 결정한다.

- 173 -

2 .11 인발 슬러 지 펌 프의 전양 정

인발슬러지펌프의 흡입측 수위는 일차침전지 수위로 하고, 토출측 수위는

농축조(분배조) 수위로 한다. 또, 바이패스하여 포기조 및 슬러지처리동(직

접탈수)의 이송 슬러지에 대해서 흡입수위를 고려하여 각각의 계산을 한다.

【해 설】

1. 인발슬러지펌프는 집합관, 관로의 변경, 슬러지 농도변화에 의해서 과부

하를 발생시킬 우려가 있다. 슬러지펌프이 성능곡선에서 대응할 수 없는

경우가 있기 때문에 초기에 풀리 사용을 검토한다.

2. 손실계산은 공통설비 내용 참조

2 .12 인발 슬러 지펌 프의 전동 기 출 력

인발슬러지펌프의 전동기 출력의 산출은 아래와 같다.

펌프의 전동기 출력 P

P = K Q H ( 1 + )

Ｐ : 전동기 출력 kW

Ｋ : kW단위의 경우 0.163

PS단위의 경우 0.222

γ : 취급 액체의 비중

μ : 전효율

α : 여유율 전동기 0.2

= 1 2

μ1 : 펌프 효율

μ2 : 감속기 효율 0.96∼0.97

단, 여유율 α는 0.2로 하고, V벨트구동의 경우의 전달율은 0.95로 한다.

【 해 설 】

1. 유체이음을 이용하는 경우는 전효율에 유체이음 전달효율(0.96)을 곱한 값

을 이용한다.

2. 여유율 α는 계획점에 대해서 실제의 운전점이 변동하는 것을 고려하여

전동기 출력에 여유를 더한 것이다.

3. 축류펌프를 채용한 경우 전동기의 여유율 α는 0.20정도로 한다.

- 174 -

2 .13 인발 슬러 지 배 관

1. 흡입관의 최소 구경은 100mm로 하고, 배관세정 등 청소가 용이하도록

배관한다.

2. 토출관은 농축조로 슬러지를 이송한다. 또 바이패스로서 소화조투입, 슬

러지 탈수설비(직접탈수배관)로 압송할 수 있는 배관을 고려한다.

3. 압송관의 유속은 최소구경 100mm 이상으로 하고, 약 1.0∼1.5m/ sec가 되

도록 한다.

【 해 설 】

1. 펌프 구경은 슬러지 또는 슬러지에 포함된 협잡물에 의해서 폐쇄되지 않

도록 하고 다음 조건에 의해 결정한다.

1) 흡입 배관의 최소구경은 100mm 이상으로 하고, 슬러지량, 운전시간, 유

지관리 등을 고려하여 결정한다.

2) 압송관내 유속은 1.0∼1.5m/ sec로 한다.

3) 슬러지 토출관은 닥타일주철관, 스테인리스강관 등을 사용하며, 관경은

최소한 100mm 이상으로 한다.

4) 슬러지 배출관은 협잡물에 의한 막힘이 발생하기 쉬우므로 청소하기 쉽

도록 배관하며 관이 막혔을 때 압력수나, 공기 등을 이용하여 청소 할

수 있도록 배관의 굴곡부에 청소구를 설치한다.

2 .14 침전 지의 지배 수펌 프

1. 일차침전지의 배수는 자연유하로 침전지로 반류시키는 것을 표준으로 한

다.

2. 자연유하가 안 되는 경우, 그 밖의 사정이 있는 경우에 배수펌프를 설치

한다.

3. 배수펌프를 설치한 경우의 용량은 일차침전지의 용량을 24시간 이내에서

배수할 수 있는 용량으로 한다. 단, 펌프구경은 최소구경을 100mm 이상

으로 한다.

- 175 -