토목기사 하수도 계획과 하수처리 개념 정리
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개요
이 단원은 하수를 모아 처리하는 하수도를 배웁니다. 오수와 빗물을 모으는 배제방식, 관로별 계획하수량, 하수의 수질 지표, 활성슬러지 처리와 슬러지 처리 순서가 주로 나옵니다.
하수 배제방식에는 오수와 빗물을 한 관으로 모으는 합류식과 따로 모으는 분류식이 있습니다. 분류식은 처리장에 들어오는 물의 양과 질이 안정적이고, 합류식은 관로가 하나라 공사비가 적지만 비가 많이 오면 처리되지 않은 하수가 넘쳐 나갈 수 있습니다.
오수관로는 계획시간최대오수량을, 합류식 관로는 계획시간최대오수량에 계획우수량을 더한 양을 기준으로 설계합니다. 합류식에서 처리장으로 보내는 차집관로는 우천 시 계획오수량, 즉 계획시간최대오수량의 3배 이상을 기준으로 합니다.
하수의 유기물 양은 20°C 에서 5일 동안 미생물이 쓰는 산소량인 BOD 로 나타냅니다. 활성슬러지법에서는 침전 성질을 슬러지용적지표(SVI)로 판단하며, 처리 후 남은 슬러지는 농축, 소화, 개량, 탈수, 처분 순서로 처리합니다.
핵심 개념
합류식과 분류식
합류식은 오수와 우수를 한 관로로, 분류식은 각각 다른 관로로 모읍니다. 분류식은 처리장 유입 수질이 안정적이고 우천 시 오수가 넘치지 않습니다.
외우는 요령합류 = 한 관, 분류 = 두 관.
관로별 계획하수량
오수관로는 계획시간최대오수량, 우수관로는 계획우수량, 합류식 관로는 계획시간최대오수량 + 계획우수량을 기준으로 합니다.
외우는 요령관로는 시간최대 기준.
차집관로
합류식에서 하수를 처리장으로 보내는 관로로, 우천 시 계획오수량(계획시간최대오수량의 3배 이상)을 기준으로 설계합니다.
외우는 요령차집관로는 시간최대 오수량의 3배.
출처: 하수도설계기준(KDS 61) · 2022년 기준
BOD(생물화학적 산소요구량)
미생물이 하수 속 유기물을 분해하는 데 쓰는 산소량으로, 20°C 에서 5일 동안 잰 값(BOD₅)을 씁니다. 값이 클수록 오염이 심합니다.
외우는 요령20°C, 5일.
슬러지용적지표(SVI)
SVI = 30분 침전 슬러지 부피(mL/L) × 1,000 ÷ MLSS(mg/L) 입니다. 값이 지나치게 크면 슬러지가 잘 가라앉지 않는 슬러지 팽화를 의심합니다.
외우는 요령SVI 가 크면 잘 안 가라앉는다.
슬러지 처리 순서
농축 → 소화 → 개량 → 탈수 → 처분(최종 처리) 순서입니다. 농축으로 부피를 줄이고, 소화로 유기물을 분해해 안정화합니다.
외우는 요령농·소·개·탈·처.
자주 나오는 포인트
- 합류식과 분류식의 장단점을 비교하는 문제가 자주 나옵니다.
- 차집관로 기준(계획시간최대오수량의 3배 이상)을 기억하세요.
- 슬러지 처리 순서를 바르게 나열하는 문제가 나옵니다.
- SVI 계산은 단위(mL/L, mg/L)와 × 1,000 을 함께 기억하세요.
헷갈리는 것 비교: 합류식과 분류식
| 구분 | 합류식 | 분류식 |
|---|---|---|
| 관로 수 | 하나 | 오수관·우수관 둘 |
| 처리장 유입 수질 | 비 올 때 크게 변함 | 안정적 |
| 우천 시 월류 | 생길 수 있음 | 오수는 넘치지 않음 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 하수 배제방식 가운데 분류식의 장점으로 옳은 것은?
- ① 관로가 하나뿐이라 건설비가 적게 든다.
- ② 관경이 커서 관 속 청소가 쉽다.
- ③ 비가 올 때 관 속 퇴적물이 저절로 씻겨 나간다.
- ④ 비가 많이 와도 처리되지 않은 오수가 하천으로 넘쳐흐르지 않는다.
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정답: ④ 비가 많이 와도 처리되지 않은 오수가 하천으로 넘쳐흐르지 않는다.
핵심: 분류식: 오수·우수 따로 → 우천 시 오수 월류 없음
하수 배제방식은 오수(생활하수)와 우수(빗물)를 함께 모으는지에 따라 나눕니다.
- 분류식: 오수관과 우수관을 따로 둡니다. 비가 와도 오수가 하천으로 넘치지 않고, 처리장에 들어오는 수량·수질이 안정됩니다.
- 합류식: 관 하나로 함께 모읍니다. 건설비가 적고 관이 커서 청소가 쉽지만, 큰비에 처리되지 않은 하수가 넘칠 수 있습니다.
틀린 선지
- 관로가 하나뿐이라 건설비가 적게 든다.: 오수관과 우수관을 하나로 쓰는 합류식의 장점입니다.
- 관경이 커서 관 속 청소가 쉽다.: 큰 관 하나를 쓰는 합류식의 장점입니다.
- 비가 올 때 관 속 퇴적물이 저절로 씻겨 나간다.: 빗물이 함께 흐르는 합류식의 특징입니다.
문제 2. 하수 시료 6mL 를 희석수로 300mL 로 만들어 BOD 시험을 하였다. 처음 용존산소가 8.0mg/L, 5일 뒤 3.0mg/L 였다면 BOD₅ 는? (희석수의 산소 소비는 무시)
- ① 5mg/L
- ② 100mg/L
- ③ 250mg/L
- ④ 400mg/L
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정답: ③ 250mg/L
핵심: BOD = (처음 DO − 5일 후 DO) × 희석배율
BOD(생물화학적 산소요구량)는 미생물이 5일 동안 유기물을 분해하며 쓴 산소량입니다.
- 소비된 산소: 8.0 − 3.0 = 5.0mg/L
- 희석배율: 300 ÷ 6 = 50
- BOD₅ = 5.0 × 50 = 250mg/L
- 검산: 시료 6mL 에 든 유기물이 300mL 전체 산소 5mg/L 를 소비했으므로, 원래 시료 기준으로는 50배인 것이 맞습니다.
틀린 선지
- 5mg/L: 희석배율을 곱하지 않은 값입니다.
- 100mg/L: 희석배율을 20 으로 잘못 계산한 값입니다.
- 400mg/L: 처음 용존산소(8.0)에 희석배율을 곱한 값입니다.
문제 3. 오수관로의 계획하수량에 대한 유속 범위 기준은?
- ① 0.8~3.0m/s
- ② 0.6~3.0m/s
- ③ 0.3~1.0m/s
- ④ 1.0~5.0m/s
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정답: ② 0.6~3.0m/s
핵심: 하수관 유속: 오수관 0.6~3.0m/s, 우수·합류관 0.8~3.0m/s
하수관로 유속은 너무 느리면 찌꺼기가 쌓이고, 너무 빠르면 관이 닳습니다.
- 오수관로: 0.6~3.0m/s
- 우수관로·합류관로: 0.8~3.0m/s (빗물에 섞인 흙·모래가 쌓이지 않게 최저 유속을 더 높게 잡음)
- 이상적인 유속은 1.0~1.8m/s 정도로 봅니다.
틀린 선지
- 0.8~3.0m/s: 우수관로·합류관로의 유속 범위입니다.
- 0.3~1.0m/s: 최저 유속이 너무 낮아 관 속에 찌꺼기가 쌓입니다.
- 1.0~5.0m/s: 최고 유속이 너무 높아 관이 닳습니다.
AI 작성 · 검수 완료 · AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.