경사판 침강장치는 침전지 설치에 따른 부지소요 및 경비 절감의 방안으로써 1950년대 이후 일본에서 점차 적용되기 시작하였고, 유럽 및 북미에서도 이의 사용이 보편화되기 시작하였다. 경사판은 처음에 화학공업이나 광업 등의 분야에서 침전에 의한 제품의 농축, 회수 또는 배수처리 등을 위하여 사용되기 시작하였으나 1960년대 이후부터 정수처리 및 하수처리 시설에서도 사용되기 시작하였다. 이와 같은 경사판 침전지는 최초에는 단순한 침전면적을 증가시키는 개념으로 사용되기 시작하였으나 최근에 들어서는 고분자응집제의 개발과 몇몇 응집보조제의 첨가 등을 통하여 침전지 형식 자체를 변경하는 도구로도 사용되고 있다.
국내의 경우 1980년대 이후 이러한 기술이 국내실정에 적합한지에 대한 구체적인 검토도 없이 여러 정수장에서 이를 사용하기 시작하였으나 이어 발생된 침전효율 및 운영상의 문제점들은 정수장내에서 경사판 사용을 주저하게 만들었다.
이와 같은 국내에서의 경사판 침전지의 사용기피와는 달리 선진국에서는 경사판 침전지와 연관된 각종 기술의 발전과 아울러 경사판 침전지의 활용이 점차 늘어나고 있다. 따라서, 국내에서도 이와 같은 효율저하 문제나 유지관리상의 문제를 적절히 해결한 가운데 경사판의 장점을 충분히 살리는 각종 기술 개발이 요구되고 있다.
1) 경사판 침전지 시설기준
-표면부하율 : 4∼9mm/min로 할 것, (일본의 경우) 침강속도(표면부하율) 0.5∼0.8m/hr
-효율은 0.75를 표준으로 할 것.
-장치의 경사각 : 60°로 할 것.
-지내의 평균유속 : 0.6m/min 이하로 될 것.
-경사판내의 체류시간 : 판간격 100mm인 경우 20∼40분
50mm의 경우 15∼20분
-장치의 하단과 지저와의 간격은 1.5m 내외로 할 것.
-침전효율을 위하여 장치하부 평균유속 70mm/min 이하 되게 정류벽 설치
-장치 끝, 침전지 유입부벽, 유출부벽과의 각각 1.5m 이상 간격을 둘 것.
2) 시설제원 및 검토
- 경사판 규격 : 240mmW ×1,000mmL ×1mmt (18,720매/지)
12가로 ×13단 ×10줄 ×4열 ×3조 = 18,720매/지
- 경사판이 차지하는 체적 : B12m × L4.8m × H2.7m ×3조(466.56㎥/지)
- 침전지 규격 : B12m × L37m × H4m × 8지
- 장치의 경사각 : 60°---->시설기준 O.K
- 표면부하율
경사판 1매의 표면적을 a(0.24㎡), 경사각을 θ(60°)이므로 경사판의 총 소요면적 Ao = N(경사판 매수)•a 이고, 표면부하율은 다음과 같이 정리된다.
W = η Q / {N•a cosθ} = η Q /{ Ao•cosθ} = 0.0058m/min
= 5.78mm/min ---->시설기준 O.K
여기서 η: 경사판 침전지의 효율 ( 0 < η < 1 )을 나타내는 수로서 시설기준상 0.75를 사용한다.
Q : 25,000㎥/d(17.36㎥/min)
-지내 평균유속 : 25,000㎥/d / {12×4} = 520m/d = 0.36m/분 ----> 시설기준 O.K
-경사판내 체류시간
경사판이 차지하는 체적은 466.56㎥
체류시간 T = 466.56/Q = 466.56/17.36 = 26.87 분 --->시설기준 O.K
- 장치의 하단과 지저와의 간격 : 1.2m -----> 시설기준 O.K
- 장치 끝, 침전지 유입부벽, 유출부벽과의 각각 1.5m 이상 ----> O.K
3) 경사판침전지 운영관리시 고려사항
원래 경사판 침강장치는 이론적으로 침전지내에 경사판 또는 경사관을 설치하여 부유입자가 침강할 수 있는 침강거리를 짧게 하여 침전시간을 단축시킴과 동시에 유효 침전면적을 증가시켜 단위면적당 침전효율을 높이기 위함과 아울러 이의 운용시 기계적 조작이 필요하지 않아 횡류식 침전지나 상향류식 침전지 어느 것이나 응용이 가능하도록 하고 있다.
그러나, 실제 사용시에는 경사판의 이론상에서는 당연히 제거되어야 할 대형 플럭이 침전지의 유출웨어를 통하여 여과지로 유출되어 여과지의 운용시간을 크게 단축시킬 뿐만 아니라 경사판위를 활강하던 침강입자가 경사판위에 집적되고 이어서 슬러지가 쌓여 인위적인 제거가 이루어지지 않을 때는 정수에 해로운 미생물이 증식되어 오히려 정수의 수질을 악화시키게 된다.
정수장에서는 이와 같은 문제점 해소를 위하여 소요되는 인력이 엄청날 뿐만 아니라 비록 인력을 투입하였다 할 지라도 경사판 사이의 간격이 좁은 관계로 완전한 제거가 어렵다. 특히나, 경사판 상부에는 미처 침전되지 않은 부유물질들이 스컴의 형태로 남아있어 이를 적절하게 제거하지 않는 경우 침전지의 청결을 유지하기가 어려울 뿐만 아니라 이와 같은 스컴의 제거에도 상당한 노력을 필요로 한다.
경사판에 쌓인 슬러지 제거를 위한 슬러지 제거 장치 설치, 경사판의 중간에 통로를 두어 청소하는 사람이 통행할 수 있도록 한다.
경사판과 지저 사이는 운전중 저류벽으로 완전 차단하여 단락류를 방지하고 필요시 사람이 출입할 수 있는 구조로 한다.
경사판 침전지의 기능저하 원인은 침강장치의 문제보다는 운영상의 문제가 주를 이루는데, 청소불량에 의한 슬러지 과퇴적, 조류번식 등의 영향이 크다. 따라서 다음의 사항에 유의한다.
- 침전지의 용량부족으로 침전효율의 저하 발생 및 순간적인 부하증대, 체류시간 부족, 표면부하율 과다시에 침전지의 기능이 저하됨으로 운전시 유의
- Short circuiting, 밀도류, 편류 발생
- 유입부 정류벽 미설치시 단락류 발생, 침전유출 웨어 설치거리가 짧고 설치 간격이 부적합시 carry over 발생
- Scum, 벽체 조류 성장
- 경사판이 침전지 전단에 설치되어 비효율적이며 저류벽 미설치로 경사판 저부 유속상승으로 인한 침전효율 저하
- 슬러지 침적(고장, 기타 원인)으로 경사판 파손 등의 사고가 발생하지 않게 다른 침전지의 경우보다 슬러지 퇴적과 배제를 철저하게 감시
- 슬러지 청소가 미흡하여 침전효율 저하 및 부패로 인한 수질 저하
경사판 침전지의 설계시 검토사항