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상하수도공학 통합과정
이범섭 교수
서울시립대학교 대학원 토목공학과 석사과정
서울시립대학교 대학원 토목공학과 박사졸업
서울시립대학교 대학원 토목공학과 석사과정
서울시립대학교 대학원 토목공학과 박사졸업
서울시립대학교
현) 유니와이즈 전임교수
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총 17개 챕터, 61강으로 구성되어 있습니다.
| 제목 | 강의시간 | 상세내용 |
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[1강] 상하수도공학 오리엔테이션
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상하수도공학 개론 및 강의 구성 안내
• 상수도 시스템: 수원 확보, 취수, 정수, 도·송수, 배수 및 급수로 이어지는 용수 공급 체계와 공정별 기능 정의 • 하수도 시스템: 오수와 우수의 차집, 관로 이송, 하수 및 슬러지 처리, 고도 정화 후 방류 및 재사용 메커니즘 • 상하수도공학 학습 체계: 물의 순환 원리 이해, 전문 용어 숙지 및 국가기술자격증·공무원 시험 대비를 위한 이론과 기출 풀이 전략 |
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| 1장. 상수도 개설 | ||
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[2강] 상수도 개설
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상수도 개설 및 구성 체계 요약
• 상수도 기술적 3요소 및 목적: 공공 보건 및 산업 활동 지원을 위한 양질의 수질·수량·수압 확보 체계 정리 • 상수도 구성 계통: 수원·취수·도수·정수·송수·배수·급수로 이어지는 정수 및 이송 단계별 물리적 구조 분석 • 수도 시설 및 법적 분류: 광역·지방·마을상수도 구분 및 중수도와 빗물이용시설 등 용도별 공급 체계 정의 |
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| 2장. 상수도시설계획 | ||
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[3강] 상수도시설계획 (1)
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상하수도공학 상수도 시설 계획 및 장래 인구 추정
• 상수도 시설 기본계획: 15~20년 계획기간 기반 수량·수질·수압 안전성 확보 및 도시 규모별 급수량 산정 표준 • 시설별 규모 결정 기준: 1일 최대급수량(취수·정수) 및 시간 최대급수량(배수관경)을 적용한 공학적 설계 규격 정의 • 장래 수요 및 인구 추정: 등차·등비급수법 등 통계적 기법을 활용한 급수인구 예측 및 비상용 소화용수량 계획 |
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[4강] 상수도시설계획 (2)
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상수도 시설 계획 수질 분석 및 기준 요약
• 수질 물리·화학적 지표: 탁도·색도·$pH$·알칼리도 등 원수 특성 분석 및 관로 부식 방지와 응집 효율 극대화를 위한 공학적 관리 • 세균학적 오염 지표: 대장균군 및 일반세균수 기반의 분뇨 오염 판별과 수인성 전염병 예방을 위한 안전성 검증 • 먹는 물 수질 관리 기준: 잔류염소 농도 및 항목별 검사 주기 준수를 통한 정수 처리 공정의 신뢰도 확보와 법적 수질 기준 유지 |
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[5강] 상수도시설계획 (3)
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상수도 시설 계획 수질오염 지표 BOD COD DO SS 고형물 분류
• 유기물 오염지표(BOD·COD·DO): 미생물 분해 및 화학적 산화 산소 소모량과 수중 용존 산소 농도 측정을 통한 수질 오염도 및 하천 자정작용 정량화 • 고형물 분류체계(TS·SS·DS): 휘발성 및 용존 상태에 따른 유·무기물 성상 구분과 유리섬유여지(GF/C)를 활용한 입자상 물질 농도 측정 및 분석 • 수질 해석 공식 및 응용: 하천 혼합 농도(Cm)·BOD 소비 및 잔존량 산출 공식을 통한 오염 부하량 예측과 수역별 최적 설계 인자 도출 |
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[6강] 상수도시설계획 (4)
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상수도 시설 계획 및 수질 지표 계산 문제 풀이
• 상수도 수요 예측: 등차·등비급수법 기반 장래 인구 추정과 일최대·시간최대 급수량 산정 등 시설 규모 설계 기준 확립 • 음용수 수질 지표: 대장균(분변 오염), THM(소독 부산물), 경도(미네랄 함량) 등 법적 기준 및 오염 특성 분석 • 수질 환경 공학: BOD(생물화학적 산소요구량) 연산 및 하천 자정계수(재폭기/탈산소)를 통한 오염 부하와 정화 능력 산출 |
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| 3장. 수원 | ||
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[7강] 수원 (1)
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상하수도공학 수원의 종류와 특성 및 수질 관리
• 수자원 분류 및 하천 관리: 수원별(천수·지표수·지하수·복류수) 특성 분류와 하천 유량 4대 기준 및 자정작용 4단계 메커니즘 요약 • 호소 수질 변화 및 부영양화: 온도 밀도 차에 의한 성층·전도 현상 분석과 질소·인 유입에 따른 부영양화 발생 조건 및 수질 영향 정리 • 해수 담수화 및 취수 공법: 증발법·역침투법·전기투석법의 담수화 원리와 수량·수질을 고려한 최적 취수 지점 결정 방식 구조화 |
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[8강] 수원 (2)
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상하수도공학 수원 구비 요건 및 수질 특성 분석
• 수원 구비 요건 및 분류: 수량·수질·수위·경제성 기반의 선정 기준과 지표수·지하수(복류수)의 취수 안정성 및 수질적 특성 체계화 • 하천 자정작용 및 자정계수: 재폭기·탈산소 계수 비를 통한 자정 능력($f$) 산출 및 유기물 유입에 따른 지대별 DO 변화 메커니즘 분석 • 호소 부영양화 및 수직 순환: 질소·인에 의한 부영양화 지표 분석과 계절별 성층·전도 현상이 수심별 수질 관리에 미치는 영향 규명 |
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| 4장. 취수 | ||
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[9강] 취수 (1)
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상하수도공학 취수 지점 선정 및 수원별 취수 시설 특징
• 수원별 취수 시설 특성: 하천수·지하수·복류수 등 수원에 따른 취수탑(대량 취수), 취수보, 취수관의 구조적 차이와 수위 변동 대응 및 유입 속도 설계 기준 정리 • 지하수 및 복류수 취수 시스템: 천층수·심층수 층별 취수 시설(천정호, 심정호, 굴정호) 분류와 집수매거 매설 깊이(5m 이상) 및 유입 속도(3cm/sec 이하) 기준 분석 • 저수지 및 침사지 공학적 설계: 용량누가곡선법(Ripples Method)을 활용한 유효 저수량 산출과 펌프 보호를 위한 침사지 체류 시간(10~20분) 및 평균 유속 규격화 |
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[10강] 취수 (2)
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상하수도공학 취수 시설 특징 및 저수 용량 산정
• 취수 시설 계통: 취수탑·취수문·집수매거의 수위별 적합성과 유입 속도 및 스크린 설치 기준 구조화 • 계획량 및 저수 산정: 계획 1일 최대급수량 1.1배 적용과 Ripple 곡선 및 강우량 공식 기반 저수 용량 결정 절차 • 지하수 특성 및 침사지: Darcy 법칙 기반 유속 산출과 침사지 유효수심(3~4m)·지내시간(10~20분) 설계 규격 |
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| 5장. 도수 및 송수 | ||
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[11강] 도수 및 송수 (1)
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상수도공학 도수 및 송수 방식과 관로 설계 및 부대설비
• 도수·송수 시스템: 계획수량 기준 수송 체계 확립 및 지형 조건에 따른 자연유하·펌프 압송 방식의 효율적 노선 선정 • 관로 수리 설계: Hazen-Williams 및 Manning 공식을 적용한 유속 계산과 동수경사선 기반의 마찰 손실 수두 분석 • 수리 안정성 부대설비: 수격작용 방지를 위한 서지 탱크·제어 밸브 운용 및 과도 수압 경감용 접합정 설계 기준 적용 |
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[12강] 도수 및 송수 (2)
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상하수도공학 도수 및 송수 시설 설계 및 수리 특성 문제 풀이
• 도수·송수 관로 설계: 자연유하·가압 방식 특성 비교 및 유속(0.3~3.0m/sec)·계획 1일 최대급수량 기준 규정 • 관로 수리 및 부속 시설: 동수경사선 기반 노선 선정과 공기·제수·역지·이토밸브의 기능별 적정 배치 • 수격작용 및 마찰손실수두: 조압수조·에어챔버 등 수압 안정화 대책과 Hazen-Williams·Darcy-Weisbach 공식 기반 수리 산출 |
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| 6장. 정수 | ||
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[13강] 정수 (1)
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상하수도공학 정수 처리 계통 및 침전 응집 원리
• 정수처리 계통: 완속·급속·고도 처리별 공정 구성 및 원수 탁도에 따른 최적 계통 선정 기준 정리 • 침전 이론 및 Stokes 법칙: 침전 형태 4가지 분류 및 입자 직경·점성계수·수온 변화에 따른 침강 속도 산출 원리 • 응집 메커니즘 및 약품 특성: 콜로이드 전하 중화를 통한 플록 형성 절차와 황산알루미늄·PAC 등 응집제별 화학적 성질 분석 |
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[14강] 정수 (2)
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상하수도공학 정수 처리 응집 침전 자테스트 요약
• 약품 교반 시험(Jar-Test): 응집제 최적 주입량 및 pH 결정과 수온·알칼리도 등 응집 지배 인자 분석 • 정수 처리 계통 및 설비: 계획 1일 최대급수량 기반 착수정·혼화·플록 형성·침전 등 공정 구조 체계화 • Stokes 법칙 및 침전 설계: 입자 침강 속도 원리와 표면부하율을 활용한 침전지 제거 효율 산정 절차 |
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[15강] 정수 (3)
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상하수도공학 정수 처리 완속 및 급속 여과 핵심 정리
• 완속 여과(SSF): 미생물막 표면 여과를 통한 물리·생물학적 정화와 4~5m/day 저속 정수 체계 구조 • 급속 여과(RSF): 약품 응집과 내부 여과 기반 120~150m/day 대용량 처리 및 기계식 역세척 공정 특징 • 여재 설계 제원: 유효경($D_{10}$), 균등계수 기준의 여재 선정과 계획 수량에 따른 소요 면적($A$) 산출 원리 |
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[16강] 정수 (4)
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40
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상하수도공학 정수 처리 급속 및 완속 여과 공정 핵심 정리
• 완속 및 급속 여과 메커니즘: 표면 미생물 막과 내부 여재를 활용한 여과 원리 및 유효경·균등계수·여과속도별 성능 비교 • 고도 여과 및 유량 제어 시스템: 안트라사이트 활용 다층 여과 구조와 정속·정압 여과 방식별 유량 조절 메커니즘 분석 • 여과 장애 및 운영 최적화: 공기 장애(Air Binding)와 Mud Ball 발생 원인 규명, 표면 세정법 및 탁도·수두 손실 인자 관리 요약 |
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[17강] 정수 (5)
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정수 처리 공정 소독 및 염소 처리 기술 요약
• 유리잔류염소 소독 기제: pH·수온 조건에 따른 차아염소산(HOCl) 생성 및 미생물 사멸 효율 최적화 원리 정리 • 불연속점 염소 처리: 염소 요구량 산출 및 암모니아성 질소 반응을 통한 유리잔류염소 확보와 잔류 효과 유지 절차 요약 • 소독 부산물 및 대체 공법: THM 발생 영향 인자 분석과 이산화염소·자외선 소독의 살균 특성 및 공정별 적용성 비교 |
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[18강] 정수 (6)
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상하수도공학 정수 처리 염소 소독 원리와 계산 문제 풀이
• 염소 소독 원리 및 영향 인자: $HOCl$ 중심의 살균 메커니즘과 pH·온도·접촉 시간에 따른 살균 효율 최적화 조건 분석 • 트리할로메탄(THM) 발생 및 제어: 유기물 반응에 의한 발암물질 생성 기전과 오존·활성탄 등을 활용한 소독 부산물 저감 대책 • 파괴점 염소 소독 및 주입량 계산: 파괴점 곡선 해석을 통한 잔류 염소 기준 준수와 염소 요구량·주입량 산출 실무 공식 적용 |
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[19강] 정수 (7)
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상하수도공학 특수정수 및 고도정수처리 기술 요약
• 특수정수 및 경도 관리: 폭기·산화제를 이용한 철·망간 제거 및 소석회·소다회를 활용한 일시·영구경도 연수화 공정 • 흡착 및 취미 제거: 분말(PAC)·입상(GAC) 활성탄의 물리적 흡착을 통한 맛·냄새 유발 물질 및 미량 유기물 정화 • 고도정수 및 막여과: 오존($O_{3}$)·생물활성탄(BAC)의 강력한 산화·분해와 막분리(MF/UF/NF/RO)를 통한 소독 부산물 및 오염원 정밀 제거 |
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[20강] 정수 (8)
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31:
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정수장 배출 슬러지 처리 계통 및 고도정수처리 특징
• 배출 슬러지 처리 계통: 조정·농축·탈수·처분 공정을 통한 상수 슬러지 부피 최소화 및 폐기 비용 절감 프로세스 정리 • 살균 및 고도처리 공법: 염소(잔류성)·오존(산화력)·활성탄(흡착)·암모니아 스트리핑을 활용한 소독 부산물 억제 및 오염 물질 제거 기술 • 배출수 시설 설계 인자: 농축조 고형물 부하($10 \sim 20 kg/m^{2} \cdot day$)와 체류 시간($24 \sim 48$시간) 등 정수장 운영을 위한 표준 설계 기준 분석 |
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| 7장. 배수 | ||
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[21강] 배수 (1)
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상하수도공학 배수시설 및 배수관망의 이해와 설계
• 배수방식 및 설계기준: 자연유하·펌프가압 방식별 공급 특성과 계획시간 최대급수량 중심의 설계 원칙 정의 • 배수지 기능 및 용량: 시간별 수요 변동 조절을 위한 12시간분 저류 확보와 적정 동수압($1.5 \sim 7.1kg/cm^{2}$) 유지 기준 요약 • 배수관망 및 매설: 수질 안정성을 위한 격자식 구조 채택과 관경별 최소 매설 깊이(1.0~1.5m) 및 하중 고려 사항 정리 |
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[22강] 배수 (2)
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1:
01:
34
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상하수도공학 상수도 배수 시스템 및 관망 설계
• 배수 설계 및 공급 방식: 계획 시간 최대 급수량 기준의 관로 설계와 자연 유하·펌프 가압·병용 방식별 수송 체계 구축 • 배수지 및 관망 수리 해석: 12시간 표준 유효 용량 산정 및 Hardy-Cross법 기반의 격자식·수지상식 관망 수리 계산 수행 • 배수 설비 및 수압 관리: 적정 동수압(1.5~7.0 kg/cm²) 유지와 제수·공기·이토·체크 밸브 등 부속 설비별 배치 및 기능 정의 |
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| 8장. 급수 시설 | ||
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[23강] 급수 시설
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59:
20
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상하수도공학 급수 시설의 계획 및 급수 방식과 교차 연결
• 급수 방식 및 시설 관리: 배수관(공공)·급수관(개인) 관리 주체 구분과 수압 조건에 따른 직결 및 저수조 방식 선정 체계 • 급수 장치 설계 및 매설 기준: 내구성 확보를 위한 최소 동수압 1.5kgf/cm² 유지 및 동결 방지를 위한 60cm 이상의 매설 심도 준수 • 교차 연결(Cross Connection) 방지: 음용수 오염 방지를 위한 타 계통과의 물리적 분리·공기 밸브 설치·사이펀 역류 방지 구조 적용 |
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| 9장. 중수도 | ||
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[24강] 중수도
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13
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중수도 정의 용도 및 순환 방식별 특징
• 중수도 정의 및 용도: 오수 재처리를 통한 생활·공업용수 확보 및 수세식 화장실·냉각수·조경수 등 비음용 용도 활용 • 순환 체계 및 유형: 개방형 및 폐쇄형(개별·지구·광역) 순환 방식 분류와 규모별 운영 주체 및 수자원 선순환 구조 • 처리 공정 및 보급 요인: 물리·생물·고도처리 단계별 오염물질 제거 절차와 수도 요금·유지관리비 등 경제적 기술적 한계 |
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| 1장. 하수도 개설 | ||
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[25강] 하수도 개설 (1)
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41:
06
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하수도 개설 목적 효과 및 분류식 합류식 체계 비교
• 하수도 시스템 체계: 하수관거·처리시설·펌프장 구성 및 오수·우수·폐수 이송·정화 공정의 구조적 정의 • 합류식 및 분류식 하수관거: 오수·우수 혼합 및 분리 배제 방식에 따른 악취 제어와 처리 효율 비교 분석 • 하수도 정비의 다각적 효과: 수인성 전염병 예방·도시 침수 방지·수질 보전을 통한 공공보건 및 환경 보호 기능 |
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[26강] 하수도 개설 (2)
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02:
48
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하수도 배제 방식 및 구성 체계 요약
• 하수도 배제 방식: 합류식(구시가지)과 분류식(신시가지)의 장단점 비교 및 오수·우수 분리 배제 원리 정리 • 지형별 배수 계통: 직각식·차집식·방사식 등 지형 특성에 따른 하수 배제 시스템 분류와 적용 방식 요약 • 하수관거 배치 원칙: 자연유하 기반의 간선·지선 설계 기준과 상수도·우수관·오수관의 수직적 매설 순서 규정 |
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[27강] 하수도 개설 (3)
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0:
26:
38
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하수도 계획 수립 기본 사항 및 목표년도 설정
• 하수도 기본계획 체계: 상위 도시계획 연계 기반 20년 단위 장기 목표 설정 및 5년 주기 정비계획 수립 • 계획목표년도 설정 근거: 시설의 긴 내용년수와 관거의 사후 단면 확대 곤란성을 고려한 20년 선행 계획 • 하수 배제 방식 및 처리 기준: 신도시 분류식 관거 적용 원칙과 법적 오염 부하량 기반 고도 처리 공법 선정 |
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[28강] 하수도 개설 (4)
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47:
25
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상하수도공학 하수도 개설 및 계획 예제 풀이
• 하수도 기본 계획: 20년 단위 목표 연도 설정 및 5년 주기 타당성 검토를 통한 광역적 시가화 계획 구역 수립 • 하수 배제 및 처리 체계: 합류식·분류식 관거 시스템의 기능적 분류와 물리·생물·화학적 처리 시설의 계통적 구성 • 계획 하수량 산정 기준: 1일 최대 오수량 기반 처리 시설 용량 결정 및 지하수 유입량(10~20%) 반영 설계 인자 최적화 |
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| 2장. 하수량 | ||
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[29강] 하수량 (1)
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1:
00:
17
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하수량 산정 기준 및 계획 오수량 결정 방법
• 하수량 구성 체계 및 지하수 유입 기준: 오수·우수·지하수량의 구성 분석과 1일 최대 오수량 대비 10~20% 수준의 지하수 유입률 및 영향 인자 정의 • 계획 오수량 지표 및 도시별 변동 부하율: 처리장 규모 결정을 위한 1일 최대량과 관경 설계를 위한 시간 최대량 구분 및 지역별 차등 부하율 적용 • 합류식 관거 설계 및 수리 계산 원리: 우천시 시간 최대 오수의 3배 이상 적용 기준과 매닝(Manning) 공식을 활용한 관경·유속 산출 절차 요약 |
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[30강] 하수량 (2)
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58:
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상하수도공학 우수량 산정 합리식 및 유달시간
• 합리식($Q = 1/360 CIA$): 유출계수·강우강도·배수면적 인자를 활용한 최대 계획 우수 유출량 산정 및 관거 규격 결정 체계 • 강우강도 및 설계 빈도: Talbot·Sherman 등 지역별 공식 적용과 시설별 확률년수(10~50년) 기준에 따른 수해 방지 안전성 확보 구조 • 유출계수와 유달시간: 토지 이용별 유출 특성($C$)과 우수 도달 시간($T=T_1+T_2$) 분석을 통한 도시화 영향 평가 및 첨두 유량 제어 원리 |
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[31강] 하수량 (3)
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04:
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하수량 산정 및 하수 배제 방식 예제 풀이
• 계획 오수량 및 지하수량 산정: 1인 1일 최대 오수량 기반 산정식과 도시 규모별 평균·최대 비율(70~80%) 및 지하수량 표준(10~20%) 적용 원리 정리 • 유달시간 및 합리식 우수량 산출: 유입·유하시간의 합산 체계와 합리식(Q=CIA/360)을 활용한 첨두유량 및 면적(ha) 단위 기반의 우수 유출량 산정 절차 • 하수 배제 방식 비교: 오수·우수를 분리하는 분류식의 수질 보전 효율성과 단일 관거를 사용하는 합류식의 경제성 및 우천 시 배제 특성 분석 |
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| 3장. 하수관로 | ||
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[32강] 하수관로 (1)
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1:
04:
51
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하수관로 유량 산정 및 관정부식 방지 대책
• 하수관로 유량 산정 체계: 합리식과 Manning 공식을 활용한 우수유출량 산출 및 설계 적합성 검토 과정 • 관정부식 메커니즘 및 대책: 황화수소의 산화에 따른 황산 부식 원인 규명 및 내부식성 재질 피복과 유속 관리 방안 • 수리 설계 기준: 관내 침전 방지 및 유지관리를 위한 오수·우수관거의 제한 유속 범위와 적정 구배 설정 원칙 |
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[33강] 하수관로 (2)
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1:
08:
11
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하수관로 합리식 계산 및 설계 유속 기준
• 합리식 및 유출량 산정: 합리식($Q=1/360 CIA$) 기반 우수 유출량 산출과 면적(ha)·도달시간·강우강도 변수의 단위 환산 및 산출 원리 정리 • 하수관로 설계 기준: 관종별 표준 유속(0.6~3.0 m/s) 범위 준수 및 하류 방향 관경 확대·경사 완화·유속 증가 설계 원칙 적용 • 관거 유지관리 및 보호: 퇴적·부패·마모 방지를 위한 유속 제한 사유와 동결 방지를 위한 최소 흙덮기 및 맨홀 설치 기준 명시 |
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[34강] 하수관로 (3)
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1:
06:
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하수관로의 종류 단면 및 접합 방법 요약
• 관거 단면 및 재질 특성: 원형·직사각형 단면의 수리학적 효율성과 흄관·주철관·플라스틱관의 내식성·강도 기반 용도 분류 • 관거 접합 체계: 관정(표준)·관저·수면 접합의 메커니즘과 지형 조건 및 시공 경제성을 고려한 연결 방식 정의 • 설계 및 합류 기준: 교각 60도 이하 및 곡률 반경 내경 5배 확보, 급경사 유속 제어를 위한 단차 접합 기술 지침 요약 |
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[35강] 하수관로 (4)
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1:
01:
51
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하수관로 최소 기준 단면형 접합 방식 및 관정 부식
• 하수관거 설계 및 단면 기준: 최소 관경(우수 250mm·오수 150mm) 및 매설 깊이와 수리학적 효율 중심의 단면 선정 원리 • 관거 접합 및 배제 방식: 지형 조건에 따른 관정·관저·수면·단차 접합의 특성과 중심 교각 및 합리식 적용 기준 • 관정 부식 원인 및 방지: 황화수소($H_{2}S$) 발생 기전과 유속 관리·표면 처리·내부식성 재질을 통한 내구성 확보 방안 |
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[36강] 하수관로 (5)
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0:
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49
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하수관로 기초 및 부대설비: 역사이펀과 맨홀의 특징
• 관거 기초 및 외압 설계: 강성·연성관별 맞춤형 기초 공법과 마스턴(Marston) 공식 기반의 정밀 토압 산정 및 구조적 안정성 확보 • 역사이펀 및 유수지: 지형 극복을 위한 하부 횡단 시설의 유속 증속(20~30%) 설계와 강우 시 유량 조절 및 오염 부하 저감을 위한 저류 기능 최적화 • 맨홀 및 부대시설: 관거 변곡점별 배치 기준 준수와 유지관리 효율성 제고를 위한 인버트 설치 및 용도별(오수·우수) 받이 시설의 구조적 차별화 |
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[37강] 하수관로 (6)
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02:
25
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하수관로 설계 및 부속 설비 예제 풀이
• 하수관로 설계 및 시공: Marston 공식 기반 외압 하중 산정 및 지반 조건별 개착·실드·추진 공법의 특성 분석 • 하수관 부속 설비 기준: 역사이펀의 유속 및 매설 깊이 원칙과 맨홀의 관경별 설치 간격 및 황화수소($H_2S$) 관정부식 방지 체계 정리 • 유량 제어 및 수질 관리: 인버트 설치를 통한 오수 유하 효율화와 우수 조정지·저류지의 첨두유량 저감 및 오염 부하 제어 기능 요약 |
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| 4장. 펌프장 | ||
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[38강] 펌프장 (1)
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상하수도공학 펌프장 계획 및 펌프 종류별 특성 요약
• 상하수도 펌프장 설계 기준: 시설별 계획 유량(취수·도수·송수·배수) 산정 및 유지관리 효율을 고려한 펌프 대수 결정 원칙 • 펌프 형식별 공학적 특성: 비속도($N_s$) 기반 원심력·축류·사류 펌프의 양정별 분류 및 공동현상(Cavitation) 방지 조건 • 스크류 펌프 구조 및 운영: 협잡물 이송용 저속 회전 개방형 구조의 메커니즘과 양정 제한(8m) 등 물리적 특성 요약 |
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[39강] 펌프장 (2)
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44
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상하수도공학 펌프장 설계 및 종류별 특성
• 펌프장 설계 기준: 설치 대수 결정 원칙, 최고 효율점 운전 기준, 습정 용량($V=Q \times T$) 및 계통별 설계 수량 산정 방식 정리 • 펌프 종류 및 작동 원리: 원심력(고양정), 축류(저양정·고유량), 사류(저양정·변동 수위), 스크루(슬러지 이송) 등 형식별 구조와 핵심 기능 분류 • 펌프 운전 및 유지관리: 취수·송수·배수 계통별 기준 수량 설정, 양수 불능 원인 분석 및 캐비테이션 방지를 위한 수직형 펌프 특성 요약 |
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[40강] 펌프장 (3)
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03:
46
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상하수도공학 펌프 특성 운전 및 용량 설계 요약
• 비교 회전도 및 운전 방식: $N_S$ 지표 기반 펌프 형식 선정과 시스템 수두 곡선을 활용한 직·병렬 운전 효율화 • 공동현상 및 수격작용: NPSH 관리와 조압수조·에어챔버 등 설비 배치를 통한 압력 변화 방지 및 안정성 확보 • 펌프 제원 및 동력 설계: 구경·전양정·축동력 산정 공식을 적용한 정량적 용량 결정 및 원동기 출력 최적화 |
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[41강] 펌프장 (4)
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37:
45
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상하수도공학 펌프 관경 및 동력 산정 핵심 요약
• 펌프 관경 및 표준 유속: 관경 결정 공식($D=146\sqrt{Q/V}$) 및 흡입구 유속 범위(1.5~3.0 m/sec) 설계 기준 • 시스템 안정화 및 유량 제어: 조압수조·에어밸브를 통한 부압 방지 및 회전수·대수·토출밸브 중심 양수량 조절 • 전양정 및 축동력 산정: 실양정과 마찰손실 수두 합산 및 단위별(HP·kW) 동력 계산 공식 적용 |
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[42강] 펌프장 (5)
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56:
20
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상하수도공학 펌프장 동력 계산 및 공동·수격 현상
• 펌프 동력 및 비속도: 전양정·단위별 축동력 산출 공식과 비교 회전도($N_s$) 기반의 펌프 규격 및 특성 분석 • 공동 현상(Cavitation): 흡입 양정 단축과 회전수 제어를 통한 압력 저하 방지 및 펌프 기동 안정성 확보 • 수격 현상(Water Hammer): 조압 수조와 에어 챔버 등 압력 조절 시설을 활용한 관내 유속 급변 대응 및 시설 보호 |
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| 5장. 하수처리 | ||
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[43강] 하수처리 (1)
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00
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상하수도공학 하수처리 시스템 계통 및 공정 개요
• 하수도 순환 체계: 상·하수도 순환 구조와 합류식·분류식 관거를 통한 오수 및 우수 이송 원리 정리 • 물리적·생물학적 공정: 침사지·침전지의 물리적 제거와 부유식·고정식 미생물 공법을 활용한 유기물 분해 기능 • 고도처리 및 슬러지 계통: 질소·인 제거를 통한 부영양화 방지 및 농축·소화·탈수를 거치는 슬러지 최종 처분 단계 |
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[44강] 하수처리 (2)
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0:
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39
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하수처리 공정 단계별 특징 및 수질 기준
• 물리·생물학적 기초 공정: 스크린·침사지·유량조정조를 통한 물리적 제거와 활성슬러지법 기반의 유기물 분해 원리 체계화 • 고도처리 및 슬러지 관리: 질소·인 제거를 위한 3차 처리 절차와 농축·소화·탈수 중심의 슬러지 감량 및 안정화 공정 구조 • 방류수 기준 및 설계 하수량: 지역별 수질 규제 지표와 계획 1일 최대·1시간 최대 오수량 산정 기준 및 생태독성 관리 체계 |
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[45강] 하수처리 (3)
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0:
48:
57
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하수처리시설 예비처리 및 1·2차 처리시설 핵심 계통
• 예비처리 및 침사 시설: 스크린·침사지·유량조정조를 통한 협잡물 및 토사 제거와 유입 하수 성상 균등화 • 최초침전지: 물리적 침전 방식을 활용한 부유물질(SS) 및 BOD 1차 제거와 설계 부하율 최적화 • 폭기조 및 최종침전지: 미생물 반응 기반 유기물 생물학적 분해 및 슬러지 고액 분리를 통한 방류 수질 확보 |
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[46강] 하수처리 (4)
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09:
02
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생물학적 하수처리 활성 슬러지법 원리 및 운영 문제점
• 활성 슬러지법 및 미생물 성장 조건: 호기성 미생물 플록 형성을 통한 유기물 분해와 내성 성장 단계 기반 침전 효율 최적화 • 슬러지 팽화(Bulking) 원인 및 제어: 사상형 미생물 과잉 증식과 F/M비 불균형 해결을 위한 폭기 관리 및 응집제 투여 • 슬러지 부상(Rising) 기전 및 관리: 침전지 내 탈질 현상에 따른 질소가스 발생 억제와 슬러지 체류 시간(SRT) 단축 및 신속 반송 |
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[47강] 하수처리 (5)
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32
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하수처리 활성 슬러지법 주요 관계식 및 운전 지표
• F/M 비 및 BOD 용적부하 : 유입 유기물과 미생물 농도의 상관관계를 통한 슬러지 팽화 방지 및 적정 운전 상태 진단 지표 • SRT(고형물 체류시간) 및 HRT(수리학적 체류시간) : 미생물 시스템 내 체류 시간 제어를 통한 슬러지 생산량 조절 및 처리 효율 안정화 기제 • SVI(슬러지 침강 지표) 및 MLSS : 슬러지 침강성 판별과 미생물 농도 유지를 통한 최종 침전지 관리 및 공정 안정성 확보 원리 |
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[48강] 하수처리 (6)
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01:
33
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하수처리 활성 슬러지 변법 및 살수 여상법 핵심 정리
• 활성 슬러지 변법: 계단식·장기간·접촉 안정법 등 유입 방식 및 폭기 시간 조절을 통한 부하 대응력 강화와 잉여 슬러지 저감 • 살수 여상법: 생물막 부착 성장 원리를 활용한 호기성 처리 공법으로 여재 조건 및 부하량 설계를 통한 안정적 수질 정화 • 공법별 설계 인자 및 운영 특성: SRT·F/M비 등 핵심 지표 최적화와 벌킹(Bulking) 현상 억제 및 부유·부착식 공법의 장단점 비교 분석 |
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[49강] 하수처리 (7)
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1:
08:
35
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하수처리 생물막법 및 기타 호기성 처리 공법 요약
• 살수여상 및 회전원판법: 생물막 접촉을 통한 유기물 분해와 운전 장애(Ponding) 대응 및 활성슬러지 대비 저슬러지 처리 기전 • 산화지법: 박테리아의 이산화탄소와 조류의 산소 발생 광합성을 이용한 공생 메커니즘 및 층별 호기·혐기 자연 정화 원리 • 접촉산화법: 반응조 내 접촉재와 포기 장치를 결합하여 슬러지 반송 없이 부하 변동에 대응하는 소규모 고효율 수처리 방식 |
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[50강] 하수처리 (8)
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00:
05
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상하수도공학 하수처리 공정 및 생물학적 처리 예제 풀이
• 하수처리 공정 체계: 물리적(1차)·생물학적(2차)·고도처리(3차) 단계별 부유물, 유기물(BOD), 영양염류 제거 공정 구조와 계통 확립 • 생물학적 처리 공법: 활성 슬러지법(부유 성장식) 및 살수 여상법·회전 원판법(부착 성장식)의 미생물 대사 원리와 유기물 제거 효율 비교 • 고도처리 및 최적 조건: A2/O 공법 기반의 질소·인 제거 기전과 미생물 성장을 위한 최적 영양비(100:5:1) 및 환경 인자(DO, pH, 온도) 관리 |
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[51강] 하수처리 (9)
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05:
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활성 슬러지법 공정 설계 및 SVI 지표 분석
• 활성 슬러지법 표준 운전 조건: HRT(6~8hr)·SRT(3~6일)·MLSS(1,500~3,000mg/L) 등 하수 내 BOD 및 SS 제거 효율 최적화를 위한 설계 인자 기준 정립 • 슬러지 용적 지수(SVI): 포기조 혼합액의 침강 특성 수치화 및 팽화(Bulking) 현상 진단을 통한 최종 침전지 고형물 분리 효율 분석 • 공정 설계 핵심 산출식: 고형물 체류 시간(SRT)과 유기물 부하(F/M 비) 공식 기반의 미생물 관리 및 수처리 공정 용적 산정 체계 구축 |
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[52강] 하수처리 (10)
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41
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하수처리 공법별 특징 및 활성슬러지 변법 분석
• 활성슬러지 변법: 장기 폭기법(내생 호흡·슬러지 최소화) 및 계단식 폭기법(산소 이용 균등화·F/M비 유지)의 처리 원리 분석 • 생물막 공법: 살수여상법(호기성 미생물막·부하 변동 대응) 및 회전원판법(RBC, 저전력·자연 환기·질화 반응)의 특징 요약 • 하수처리 계통 및 설비 기준: 공정 단계(침전·폭기·소독)의 배치 순서와 스크린(조목·세목)의 청소 방식별 설치 각도 규정 |
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[53강] 하수처리 (11)
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03:
14
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하수처리 시설 설계 기준 및 활성슬러지법 부하 계산
• 침사지 및 스크린 설계 규격 : 유속($0.3 \sim 0.6 m/sec$)과 체류 시간($30 \sim 60$초) 기준을 통한 무기물 및 부유물질 제거 공정 최적화 • 활성슬러지 공법 설계 인자 : HRT($6 \sim 8$시간), SRT($3 \sim 6$일), MLSS, F/M비 등 생물학적 처리 효율 결정을 위한 표준 매개변수 정의 • BOD 용적 부하 및 폭기조 산정 : 유량·농도·반송률 기반의 반응조 용적 산출 공식 및 유기물 부하량 계산 체계화 |
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[54강] 하수처리 (12)
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03:
45
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하수처리시설 설계 인자 및 수처리 부하량 계산
• BOD 부하 산정 및 F/M비: 유입 농도와 미생물량(MLSS) 기반의 용적·슬러지 부하량 계산 및 공정 효율 관리 • 포기조 설계 및 수력학적 체류 시간(HRT): 설계 유량 대비 필요 용적 산출과 적정 HRT($6 \sim 8h$) 유지를 통한 처리 최적화 • 침전지 설계 제원: 최초 및 최종 침전지의 표면부하율·유효수심·침전시간 등 표준 수치 분석과 침전 면적 산정 |
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[55강] 하수처리 (13)
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54
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하수처리 침전지 설계 및 표면부하율 계산
• 침전지 설계 지표 및 표면 부하율: 유량·면적·수심·체류 시간의 상관관계($V=AH=QT$)와 표면 부하율($v_0=Q/A$)을 활용한 침전 효율 산정 및 규모 결정 • 반송 슬러지 고려 설계: 활성 슬러지 반송률($r$)을 반영한 총 유입 유량($Q_{total}$) 산출 및 최종 침전지의 유효 용적과 체류 시간 보정 • 공정별 설계 기준 및 월류 부하: 1·2차 침전지별 표면 부하율 표준 수치 적용 및 위어 길이를 이용한 월류 부하 산정 구조 정립 |
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| 6장. 슬러지 처리 | ||
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[56강] 슬러지 처리 (1)
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56:
18
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상하수도공학 슬러지 처리 정의 및 농축 공정 특징
• 슬러지 처리 3대 목표 및 계통: 감량화·안정화·안전화 달성을 위한 농축·소화·개량·탈수·처분 공정의 구조적 이해 • 함수율 기반 부피 산정 원리: 고형물량 불변 원칙을 활용한 함수율 변화에 따른 슬러지 부피 감소율 수식화 및 계산 • 슬러지 농축 공법별 기술 특성: 중력식(1차 슬러지), 부상식 및 원심력식(잉여 슬러지)의 농축 원리와 고형물 부하 기준 비교 |
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[57강] 슬러지 처리 (2)
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50:
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상하수도공학 슬러지 소화 개량 탈수 및 최종처분
• 슬러지 소화 및 안정화: 혐기성·호기성 미생물을 이용한 유기물 분해와 메탄가스 에너지 회수 및 부피 감소 원리 • 슬러지 개량 및 탈수 공정: 약품·열처리 전처리를 통한 탈수 성능 향상 및 방식별 함수율 최적화 기술 • 최종처분 및 자원화 전략: 환경 규제에 따른 매립·해양투기 금지와 소각·퇴비화 중심의 폐기물 에너지화 체계 |
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[58강] 슬러지 처리 (3)
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11
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상하수도공학 슬러지 처리 공정 계통 및 계산
• 슬러지 처리 공정 및 목적: 농축·소화·계량·탈수 계통을 통한 유기물 안정화, 위생적 안전화 및 함수율 저감을 통한 부피 감량화 구현 • 슬러지 체적 및 함수율 관계식: 고형물량 보존 법칙($V_1(100-W_1) = V_2(100-W_2)$)을 활용한 공정 전후의 슬러지 부피 변화 및 BOD 제거량 기반 발생량 산출 • 공정별 기술 및 탈수 성능: 중력·부상·원심 농축과 호기·혐기성 소화 방식의 특징 및 가압·진공·원심 탈수 기법별 함수율 도달 성능 비교 분석 |
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[59강] 슬러지 처리 (4)
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48:
08
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상하수도공학 슬러지 처리 및 농축 소화 공정 요약
• 슬러지 농축 및 소화: 중력·부상·원심력 방식의 부피 감량과 혐기성 분해를 통한 메탄 생성 및 유기물 안정화 과정 요약 • 공정별 부피 감소율: 함수율 제어를 통한 농축(1/3)·소화(1/6)·탈수(1/25) 단계별 체적 최소화 및 가압 탈수 장치별 효율 분석 • 탈수 및 최종 처분: 전처리와 기계적 탈수를 통한 케이크 형성 및 환경 규제에 따른 비료화·연료화 중심의 자원순환 체계 구축 |
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| 7장. 고도처리 | ||
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[60강] 고도처리
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41:
35
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상하수도공학 고도처리 개념 및 질소 인 제거 기술 요약
• 고도처리(3차 처리): 기존 활성슬러지법의 한계인 질소·인(N, P) 제거 효율 극대화 및 수계 부영양화 방지를 위한 기술적 정의 • 시설 도입 및 개량 전략: 기존 시설 활용 방식인 운전개선(Retrofitting)과 공법 자체를 변경하는 시설개량(Renovation)의 판단 기준 및 공정 선정 • 오염물질별 제거 기전: 질산화·탈질산화 기반의 생물학적 질소 처리와 N/P 비 분석 및 화학적 방식을 활용한 인 제거 기술 체계 구축 |
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| 부록 | ||
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[61강] 정오표
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00
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교재만 있습니다.
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이범섭 교수님
상하수도공학 통합과정
