환경공학 핵심 정리 - (1) 환경의 끝

1. 수질오염개론

 

1) epm= meq/L, R=460+F,

2) 수질의 ppm단위 mg/kg 단위가 원칙이나, 4‘C 물의 밀도 1kg/L 이므로 mg/L가 통용상 단위

3) 1atm= 10332mmH2O= 10332kgf/m3= 1.0332kgf/cm3 = 1013hpa(mbar)=

101300Pa= 14.7PSI(pound square inch lb/inch2)

4) 우리나라 표토층 얇고 유로연장 짧고 경사 급함, 하상계수 400 ->유지용수 필요

 

★5) 대부분 Ca, Mg 2+ 양이온들 산화상태에서 용존상태로 존재하나, Fe, Mn은(예외) 산화상태에서 3가의 형태로, Fe3+ + 3OH- -> Fe(OH)3으로 불용성 침전물 형성, 환원환경에서는 Fe2+의 형태로 수중 용존상태(이온상태)로 존재한다

-> 환원환경에서 수중 Fe, Mn의 함량이 많다(지하수)

일반적인 중금속 pH낮으면 용해성 증가, pH 높으면 수산화물 침전 일반적이다. 철, 망간 제외

 

6) 하천의 자정작용은 호소에 비해 느리고, 멀리까지 오염이 미쳐 장시간 소요된다

7) 천층수(자유면, 비피압면: 유기물 많고 산화환경), 심층수(피압면, 환원환경), 용천수, 자분정(피압면 대수층의 누출), 복류수(하천 호소의 저부, 이용 많다)

8) 철(Fe,Mn)수 질(질소)알(알칼리도)염분(염분) : 지하수 하층으로 갈수록 많다

ORP, 산소, CO2, 황산염, 질산염은 상층이 많다. (CO2 하층부 중탄산염의 형태, 산화환경 황산염, 질산염 산소 등)

9) Darcy유속 V= KI/n(실제유속, 공극률) (V,K=m/day)

조건: 적절한 투수성을 가져야한다, 진흙 Colloid 적용 불가, 적절한 수두, 층류(NRe<1)

10) 강변여과(미국식, 멀어서 환원환경), 하상여과(우리나라, 유럽식, 가까워서 산화환경)

11) DNAPL: 유기염소계 TCE PCB PCE, 준휘발성 탄화수소 -> 휘발성 높아 지층 공기 오염, 불투수층까지도 영향

12) LNAPL: BTEX, 알코올, TPH 등 포화대 영향

13) 세계 5대 갯벌 : 서해, 미국 캐나다 동부, 북해, 아마존

14) 자연수의 pH CO2, (CO3)2-로 결정

★15) 하구수(estuary number): kE/u2, 하구는 확산에 의한 물질수송 중요하며, 산소포화농도가 담수보다 낮고, 종속영양계 미생물의 활성이 증가한다

16) 해수의 Mg/Ca 비 3~4, 담수는 0.1~0.3

17) 해수의 담수화: 상변화(증발-다중증투, 냉각-냉동, 가스수화물), 상불변(막-역삼투, 전기투석, 용매추출)

★18) 6가크롬, 3가비소 토양에 대한 흡착능력이 작아 유동성이 크다(독성 강한게 이동성크다)

무기비소가 유기비소보다 독성 크다, 6가크롬 체내 흡수 더 잘된다, 3가로 환원 독성

3가가 더 지용성이다(Koc가 크다, Kow가 크다)

19) SAR, Na-> 식물체 이용 어렵다, 토양의 니토(점토)화, 배수 통수 불량해진다

10이하 적합, 10~26 토양 영향, 식물은 영향 적다, 26이상 식물 영향 크다

20) 양이온성 세제(살균, 소독, 방부), 음이온성 세제(세정), 비이온성양쪽성(저자극)

21) 아말감: 금, 구리, 아연, 카드뮴, 납 + 수은

22) 분뇨 내 COD 64000 SS 32000(1/2) BOD 2-30000(1/3) 혐기성 후 호기성처리

 

★23) 질소순환

대기 중 N2 -> 공중방전(NO,NO2로부터 질산염 형태) or 질소고정세균에 의해 대기중 질소나 무기질소를 유기질소(NH4+)로 고정 [Azotobacter, Rhodospirilium, bluegreen algae, Rhizobium 아로블리+ Clostridium(질소고정, 식중독유발)] -> 미생물, 식물에 의해 질소동화과정(Assimilation) NH3, NO3-을 단백질 핵산 등으로 변환 -> 가수분해되어 암모니아 형성(물의 오염도 측정 Albuminoid성 질소) -> 질산화(Nitrosomonas, Nitrobacter-독립영양세균)-> 탈질화(Micrococcus, Achromobacter, Pseudomonas, Bacillus 마아크프바-종속영양세균)

* NH3+2O2, 6NO3-+5CH3OH(메탄올, 초산, 펩톤)(1:2반응, 6:5반응), nitrosomonas(ph 7.5~8.5 적당 6이하 억제, nitrobacter 6이하, 9.5이상 생장억제-> 약알칼리 알칼리도, 경도(무기탄소원) 높으면 질산화박테리아 성장 잘한다), 질산화 최적온도 약 30’C

* 질산화 0.5mg/L DO 이상, 탈질화 이하, 질산화 증식속도(0.21~1.44/day), 탈질화 절반

* NO3- 생체 유입시 NO2-로 변화 -> Nitro-Hb(메토헤모글로빈) ->산소부족 청색증유발

* clostridium속은 Azotobacter보다 분포, 수가 많지만, 질소고정능력은 떨어진다

 

24) 인: DNA, RNA 구성원소, 단백질 구성, 세포막 주성분, 생태계 많지 않음

25) 황: 황산화(Thio-, beggiatoa)-독립영양, 황환원(Desulfobrio)-종속영양

26) 생태계는 에너지 순환 X, 일방적으로 흐른다, 소실 발생(호흡 등)

 

★27) 광합성을 하는 일부 세균: 홍색황세균, 녹색황세균 등 H2O대신 H2나 H2S 이용,

6CO2+12H2S->(빛에너지) C6H12O6+6H2O+12S / 산소가 생기지 않는다

 

28) 영양단계 높아질수록 고정에너지량과 이동에너지량 감소하나, 에너지효율은 증가

29) Arrhenius d(lnK)/dt=E/RT2

30) 단회로 방지를 위해 유입구 정류판, 유출구 웨어 설치

 

★31) 산소이전속도= aKLa[hr-1, 무차원수 아님](bCs-C)*1.024(T-20) 온도낮고, 포차크고, 불순물 많고 등일수록 산소이전속도 크다

* 20‘C기준, 온도증가하면 KLa증가한다 KLa(T’C)=KLa(20’C)*1.024(T-20)

32) 악취유발 DO 2ppm/ 생존허용 5ppm이상/ 20‘C 포화도 9.17

 

★33) monod식 가정조건: 정상상태, 완전혼합, 유입수 미생물 무시, 미생물에 의한 농도변화는 반응조에서만 진행, 기질(유기물)은 용해성

 

★34) Thod(CBOD+NOD 100%)> TOD(촉매 Pt, Co 이용 완전분해 시 산소요구량 90%)> COD(60-80%)> BODu> BOD5

*박테리아의 Thod

C5H7O2N +5O2 -> 5CO2+2H2O+NH3 (1단계 BCOD)

+ NH3 +2O2 -> NO3- + H20 + H+ (2단계 NOD)

= C5H7O2N +7O2 -> 5CO2+3H2O + HNO3

 

35) BOD 주로 지하수, 지표수, 하수 분석시 이용, 폐수도 가능은 하나 거의 하지않음

36) DO측정 -> 적정법, 전극법(전극을 통한 직접측정)

*적정법 : DO=a(Na2S2O3 적정량)*f*V1(전체)/V2(시료이용)*1000/V1-R*0.2

-> 계산해서 DO(현재)/DO(T’C)*P/760 *100 (DO포화율 계산)

37) 오염심한(0.1~1), 처리X(1~5) 처리O(5~25), 오염된 하천수(25~100)

38) BOD 간섭물질: 산,알칼리, 잔류염소, 용존산소 과포화 시, 질산화 -> 전처리

39) 질산화 억제시약 : ATU, TCMP

40) 1. BOD= (D1-D2)*P

2. 오염 심해서 미생물 없는 경우 = [(D1-D2폐수)-(B1-B2희석수)*f(함유율1-1/P)]P

41) COD는 호수 저수지(조류), 공장폐수(독성물질), 해수(조류,염분) 분석시 이용

42) COD<BOD 인 경우 질산화 발생하거나, 방해물질(지방족 탄화수소)

 

★42) COD 분석방법

산성 KMnO4법 : 염소 2000ppm이하, 황산, 무색->홍색, 과망간산칼륨 적정, 30분

알칼리법 : 2000ppm염소 이상, NaOH, 티오황산나트륨 적정, 청색->무색, 1시간

중크롬산칼륨법: 황산, 황산제1철암묘늄 적정, 청녹색(여름)->적갈색(가을) , 2시간

 

43) 콜로이드 1nm(0.001um)~ 0.1um (10-5~10-7cm)

-> 안정한 콜로이드를 불안정한 상태로 만들어서 응집침전

 

★44) 총경도= 탄산경도+비탄산경도 = Ca경도+Mg 경도

*일시경도의 제거 : Ca(OH)2(소석회) 이용

Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + 2CaCO3 (Ca경도 제거시 1, Mg경도 2번주입)

*영구경도의 제거 : Na2CO3(소다회) 주입 제거, +Ca(OH)2 주입 제거(Mg 영구경도 제거시)

MgSO4 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + CaSO4(Ca영구경도)