【상하수도공학】 2026 국가공무원 5급(기술) 제4문

2026 국가공무원 5급(기술) 제4문^]

 

추천글 : 【상하수도공학】 상하수도공학 목차 

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a. 화학의 기초

b. 산소요구량

c. 비슷한 문제 : 2009년 제4문, 2018년 제4문 

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Q. 다음 조건으로 운영되는 하수처리장이 있다. 물음에 답하시오.

 

 

Q1. 포기조의 용적당 BOD 부하가 0.5 kg BOD/(m³ · d)일 때, HRT [hr]를 구하시오.

  

A1.

포기조 : 하수 속 유기물(BOD)을 미생물이 먹고 성장하면서 정화됨

 

유량 = Q = 300,000 m³ / d

1일당 유입 BOD 양 = 200 mg / L × 1000 L / 1 m³ × 300,000 m³ / d × 1d = 60,000 kg

포기조의 용적 = V m³

1일당 포기조의 BOD 부하 = 0.5 kg BOD/(m³ · d) × V m³ × 1d = 0.5 V kg

∴ 60,000 = 0.5 V ⇔ V = 120,000 m³

HRT (수리학적 체류시간) = V / Q = 120,000 m³ / 300,000 m³/d = 0.4 day = 9.6 hr 

 

Q2. 슬러지 용량지표(SVI: Sludge Volume Index)에 대하여 설명하시오.

 

A2. 

MLSS 1g이 30분 동안 침전한 후 차지하는 부피(mL)를 의미

단위는 mL/g을 사용

 

Q3. 포기조의 SRT [d]를 구하시오. (단, SRT 계산 시에만 하수처리장의 유입유량과 방류유량은 동일한 것으로 가정한다)

  

A3.

SRT = 미생물 체류시간 = 슬러지 체류시간 (∵ 유입유량 = 방류유량)

SRT = 포기조 부피 × MLSS / 하루 동안 시스템 밖으로 버려지는 총 슬러지 폐기량

SRT = 120,000 m³ × 2,500 mg/L × 1,000 L/m³ / 21,000kg/d

SRT = 14.29 day

 

Q4. 1차 슬러지는 농축하지 않고 2차 슬러지만을 농축시키며, 농축 후의 2차 슬러지 농도는 3%이다. 1차 슬러지와 농축된 2차 슬러지를 혐기성 소화조로 유입시키고 유입 슬러지 유량을 기준으로 혐기성 소화조 HRT를 30일로 할 때, 소화조의 용량[m³]을 구하시오. (단, 혐기성 소화조 유입 슬러지의 비중은 1이라고 가정한다)

  

A4.

○ 단계 1. 유입하수 

○ 유입량 = 300,000 m³/d 

○ 단계 2. 1차 침전지 

○ 기능 : 고형물이 너무 많으면 포기조 내 산소 전달 효율이 떨어지고 미생물의 부담이 크기 때문에, 미리 1차적으로 SS를 침전시킴

○ 유입량 = 300,000 m³/d

○ 잔존 SS 농도 = 100 mg/L

○ SS 제거율이 50%이므로 200 mg/L × 0.5 = 100 mg SS/L이 침전되고 (→ 소화조) 나머지 100 mg SS/L이 다음 단계로 

○ 잔존 휘발성 SS 농도 = 100 × 0.7 = 70 mg/L

○ 잔존 비휘발성 SS 농도 = 100 × (1 - 0.7) = 30 mg/L

○ 단계 3. 포기조 

○ 기능 : 하수 속 유기물(BOD)을 미생물이 먹고 성장하면서 정화됨

○ 유입량 = 300,000 m³/d 

○ BOD로 인한 휘발성 슬러지 생성량 = BOD 농도 × BOD 제거율 = 200 × 0.30 = 60 mg/L

○ 포기조 순생성 슬러지량 = BOD로 인한 휘발성 슬러지 생성량 - 슬러지 감소량(=0) = 60 mg/L

○ MLVSS/MLSS 비율은 슬러지 감소량(예 : 자기산화 등)과 관련 있을 듯 한데 그 값이 없어 일단 무시 

○ 단계 4. 2차 침전지

○ 유입량 = 300,000 m³/d

○ 슬러지 생성량 = 최초침전지 잔존 SS 농도(= 100) + 포기조 순생성 슬러지량 (= 60) - 최종 방류수의 SS 농도 = 150 mg/L

○ 2차 침전지 제거율 = 150/160

○ 휘발성 슬러지 생성량 = (70 + 60) × 150/160 = 121.875 mg/L

○ 비휘발성 슬러지 생성량 = 30 × 150/160 = 28.125 mg/L

○ 단계 5. 소화조

○ 1차 침전지와 2차 침전지에서 침전·분리된 슬러지를 농축하여 소화조로 이송

○ 1차 침전지의 농축은 이미 1차 슬러지 농도 4%로 설명이 되고, 2차 침전지의 농축은 2차 슬러지 농도 3%로 설명이 됨

○ 1차 침전지에서 전달된 SS 질량 = 100 mg SS/L × 300,000 m³/d / 0.04 = 750,000 kg/d

○ 1차 침전지로부터의 유입 슬러지 유량 = 750,000 kg/d × 1 L/kg = 750,000 L/d 

○ 2차 침전지에서 전달된 슬러지 질량 = 150 mg/L × 300,000 m³/d / 0.03 = 1,500,000 kg/d

○ 2차 침전지로부터의 유입 슬러지 유량 = 1,500,000 kg/d × 1 L/kg = 1,500,000 L/d

○ 소화조 유입 슬러지 유량 = 2,250,000 L/d

○ 소화조 용량 = HRT × 소화조 유입 슬러지 유량 = 67,500 m³ 

 

Q5. 혐기성 소화조에서 VS의 50%가 분해되고, 소화 후 슬러지는 탈수기에서 함수율 80%의 탈수케이크로 배출된다. 이 하수처리장의 탈수케이크 발생용적은 유입유량 대비 몇 %인지 구하시오. (단, 탈수케이크의 비중은 1이라고 가정한다)

  

A5.

VS = 휘발성 SS

1차 침전지에서 혐기성 소화조로 전달된 휘발성 SS의 질량 = 70 mg SS/L

1차 침전지에서 혐기성 소화조로 전달된 비휘발성 SS의 질량 = 30 mg SS/L

2차 침전지에서 혐기성 소화조로 전달된 휘발성 SS의 질량 = 121.875 mg SS/L

2차 침전지에서 혐기성 소화조로 전달된 비휘발성 SS의 질량 = 28.125 mg SS/L

탈수케이크 내 SS의 질량 = (70 + 121.875) × 0.5 + (30 + 28.125) = 154.0625 mg SS/L

탈수케이크 발생 용적 = 154.0625 mg SS/L × 300,000 m³/d × 1L/kg = 46,218.75 L/d

 

소화조 유입 슬러지 유량이 2,250,000 L/d이므로 46218.75 / 2250000 × 100 = 2.05 %

 

입력: 2026.07.11 22:17