[수질] 수질오염공정시험기준(공장폐수 및 하수유량-관(pipe)내의 유량측정방법 )

1. 폐수처리 공정에서 유량측정장치의 적용

장치	공장폐수 원수 (raw wastewater)	1차 처리수 (primary effluent)	2차 처리수 (secondary effluent)	1차 슬러지 (primary sludge)	반송슬러지 (return sludge)	농축슬러지 (thickened sludge)	포기액 (mixed liquor)	공정수 (process water)
벤튜리미터 (venturi meter)	○	○	○	○	○	○	○
유량측정용 노즐 (nozzle)	○	○	○	○	○	○	○	○
오리피스 (orifice)								○
피토우 (pitot)관								○
자기식 유량측정기 (magnetic flow meter)	○	○	○	○	○	○		○

 

2. 레이놀즈수와 직경에 따른 적용범위

벤튜리미터	유동 노즐	오리피스
2×105≦RE≨2×106 0.3≦ ≦0.75 100 mm≦ D1 ≦800 mm	105≦RE≨106 0.01≦( )4≦0.41 50 mm≦ D1 ≦1000 mm	105≦RE≨107 0.01≦ ( )4≦0.41 50 mm≦ D1 ≦1000 mm

레이놀즈수 : 유체 역학에서, 흐름의 관성력과 점성력의 비 (比). 유체의 밀도, 흐름의 속도, 흐름 속에 둔 물체의 길이에 비례하고 유체의 점성률에 반비례한다.

 

3. 유량계에 따른 정밀/정확도 및 최대유속과 최소유속의 비율

유량계	범위 (최대유량: 최소유량)	정확도, (실제유량에 대한, %)	정밀도 (최대유량에 대한, %)
벤튜리미터 (venturi meter)	4 : 1	± 1	± 0.5
유량측정용 노즐 (nozzle)	4 : 1	± 0.3	± 0.5
오리피스 (orifice)	4 : 1	± 1	± 1
피토우 (pitot)관	3 : 1	± 3	± 1
자기식 유량측정기 (magnetic flow meter)	10 : 1	± 1 ∼ 2	± 0.5

 

4. 유량계 종류 및 특성

1) 벤튜리미터 

긴 관의 일부로써 단면이 작은 목 (throat)부분과 점점 축소, 점점 확대되는 단면을 가진 관으로 축소부분에서 정력학적 수두의 일부는 속도수두로 변하게 되어 관의 목 (throat)부분의 정력학적 수두보다 적게 된다. 이러한 수두의 차에 의해 직접적으로 유량을 계산할 수 있다

2) 유량측정용 노즐 (nozzle)

유량측정용 노즐은 수두와 설치비용 이외에도 벤튜리미터와 오리피스 간의 특성을 고려하여 만든 유량측정용 기구로서 측정원리의 기본은 정수압이 유속으로 변화하는 원리를 이용한 것이다. 그러므로 벤튜리미터의 유량 공식을 노즐에도 이용할 수 있다

3) 오리피스 (orifice)

- 오리피스는 설치에 비용이 적게 들고 비교적 유량측정이 정확하여 얇은 판 오리피스가 널리 이용되고 있으며 흐름의 수로 내에 설치한다. 오리피스를 사용하는 방법은 노즐(nozzle)과 벤튜리미터와 같다. 

- 장점: 단면이 축소되는 목 (throat)부분을 조절함으로써 유량이 조절된다

- 단점: 오리피스 (orifice) 단면에서 커다란 수두손실이 일어난다는 점이다

4) 피토우 (pitot)관

- 피토우관의 유속은 마노미터에 나타나는 수두 차에 의하여 계산한다. 왼쪽의 관은 정수압을 측정하고 오른쪽관은 유속이 0인 상태인 정체압력 (stagnation pressure) 을 측정한다.

- 피토우관으로 측정할 때는 반드시 일직선상의 관에서 이루어져야 함

- 관의 설치장소는 엘보우 (elbow), 티 (tee)등 관이 변화하는 지점으로부터 최소한 관 지름의 15배 ∼ 50배 정도 떨어진 지점이어야 한다

5) 자기식 유량측정기 (magnetic flow meter)

- 측정원리는 패러데이 (faraday)의 법칙을 이용하여 자장의 직각에서 전도체를 이동시킬 때 유발되는 전압은 전도체의 속도에 비례한다는 원리를 이용한 것으로 이 경우 전도체는 폐․하수가 되며, 전도체의 속도는 유속이 된다. 이때 발생된 전압은 유량계 전극을 통하여 조절변류기로 전달된다.

- 이 측정기는 전압이 활성도, 탁도, 점성, 온도의 영향을 받지 않고 다만 유체(폐․하수)의 유속에 의하여 결정되며 수두손실이 적다

5. 유량의 측정조건 및 측정값의 정리와 표시

- 폐하수의 유량조사에 있어서는 배출시설(공장, 사업장 등)의 조업기간 중에 있어서 가능한 한 처리량, 운전시간, 설비가동상태에 이상이 없는 날을 택하여 조사한다. 1일 조업시간을 1단위로 한다.

- 조사당일은 그날의 조업개시 시간부터 원칙적으로 10분 또는 15분마다 반드시 일정간격으로 폐하수량을 측정하며, 당일의 조업이 끝나고 다음날 (翌日)조업이 시작될 때까지, 혹은 당일의 조업이 끝나고 다음 조업이 시작될 때까지 폐하수가 흐르는 경우에는 폐하수의 방류가 종료될 때까지 측정을 계속한다.

다만, 유량에 변화가 없을 경우에는, 상기의 시간간격을 적의 연장하여도 무방하다.

- 한 조사단위에 있어서 동일 간격으로 측정한 유량 측정값은 다음 3개항에 해당 배수량을 나타낸다.

- 그래프에 조업시간과 유량과의 관계를 표시한다.

- 측정값의 산술평균값을 계산하여 평균유량으로 한다.

- 측정값의 최대값을 가지고 최대유량 측정값으로 한다.

- 측정을 계속하는 중에 배출시설(공장, 사업장 등)의 조업상태가 나쁘거나 다른 이상이 있거나 폐하수의 유량에 유의한 변화가 있어 측정값에 영향이 있을 경우에는 재측정을 한다.