Application of CFD model for the design of multi-layer settling basin structure

이층 침전지 설계를 위한 CFD모형의 적용

하수처리장의 침전지 구조물은 고형물(SS) 및 현탁물을 침전, 제거하여 하수의 정화를 도모하는 시설로 초기 유입 하수의 생물학적 처리로 인해 발생되는 슬러지와 처리수를 분리함에 그 목적을 두고 있다. 침전지 구조물은 장소의 제약 및 침전지의 효율성 측면에서 많은 공법이 제안되고 있으며, 그중 이층 침전지의 경우 구조물의 시공비용 절감 및 공간 활용측면에서 단층 침전지에 비해 우수성을 인정받고 있다. 하지만 상 하 층에 위치하고 있는 침전지 유입부의 위치적 특성으로 인해 균등한 유량의 분배가 이루어지지 않고 유량이 한곳에 집중되는 현상으로 보일 수 있다. 본 연구에서는 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 이층 침전지의 유량분배 최적화를 위한 설계인자를 도출 하였다. 특히 상 하층에 위치하고 있는 유입부의 위치적인 특성을 고려하여 유입부의 직경을 상층 $500mm{\sim}600mm$, 하층 $500mm{\sim}700mm$으로 변화시키며 수치모의를 수행하였으며, 유입량의 분배효과를 확인하기 위해 각 동일한 위치에서 유입량을 산정하였다. 각 케이스별 분배효과를 분석한 결과 상 하층의 유입부 직경을 상층 600mm 와 하층 700mm를 적용했을 경우 유입량의 표준편차가 가장 작게 발생하며, 침전지 내부의 흐름이 원활하게 이루어지는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 상용 CFD모형인 FLOW-3D를 계획 중인 H하수처리장의 이층 침전지 설계에 적용하였으며 유입부 직경에 따른 분배효과를 분석하였다.