환경공학 핵심 정리 - (3) 환경의 끝

부하가 높은 상태에서 나타남: zooglea

슬러지 상태 불량: bodo, oikomonas, paramecium

벌킹 유발: fungi, sphaerotilus, natans, thiothrix, beggiatoa

*Cryptosporidium: 와포자충, 수인성전염병 미생물

67) microaerophiles: 미호기성, 산소가 저농도일 때 잘 발육하는 생물, 질산균, 젖산균

68) 친냉성 psychrophilic, 친온성 mesophilic, 친열성 thermophilic, 수처리에 보통 친온성 미생물 이용하며, 40’C 넘으면 단백질의 변성이 일어난다

 

★69) 고체의 용해도: 온도 높으면 증가 / 기체 용해도: 온도 낮으면 증가

*고체예외: Ca화합물(CaCO3,Ca(OH)2)은 온도가 높으면 용해도 감소, NaCl은 온도와 용해도 관련 없음, Na2SO4은 온도 높아지면 용해도 증가했다가 낮아짐

 

70) Ksp 용해도적 작아야지 물질이 더 많이 침전할 수 있다 -> 작아야 수처리에 좋다

 

★71) ORP 낮을수록 수중 (SO4)2-가 S2-로 환원되어 2가 중금속과 결합하여 침전된다

-> ORP가 낮을수록 중금속의 침전성이 높아진다(용출된다 X)

-> ORP와 pH 반비례 관계, ORP높으면 산성(용출), 낮으면 염기성(침전)

 

72) ORP낮은 환원환경에서 전자 수용순서: 산소> NO3-> NO2-> Fe3+> SO42- (산질철황)

73) 혐기성 조건에서 Fe3+이 환원되면서 공침해있던 인이 방출된다 (PO4)3-

74) 온도 높을수록 자정작용 활발하나, 자정계수는 온도가 낮을수록 크다

pH높을수록 자정활발하다 -> (CO3)2-: CaCO3 침전물형성, OH- :수산화물 침전물형성

자정계수= 재포기계수(K20*1.024(T-20))/탈산소계수(K20*1.047(T-20))

재포기계수, 탈산소계수 온도 증가하면 모두 증가하나, 탈산소계수의 증가값이 더 크다

재포기- 수심과 유속의 함수, 탈산소- 온도, 유기물부하에 따라 증가

75) 수질오염 평가지수WQI: Horton, NSF(delphi조사법), Prati, DSAS, 군집지수,생물지수

76) Streeter-Phelps 가정조건: PFR반응조, 점오염원, 정상상태, 1차반응에 의한 유기물분해

유기물 분해(미생물 작용)와 재포기만을 고려 - 호흡, 광합성 고려 X

*DO-sag(점, 비점오염원 고려), QUAL(확산계수 고려, 2모델 질소 인 chl-a 고려), WQRRS(하천, 호소 부영양화 고려, 광범위 고려) Vollenweider, dillon, sakamoto, Larsen-Mercier(부영양화 모델)

77) TSI: 부영양화 지수 SD, T-P, Chl-a 고려 0~100 수치로 표현. 수치 높을수록 부영양화 크다 TSI=10*(6-lnSD/ln2)

78) 탈산소계수 값이 클수록 BOD 값 작다(BOD 소모공식의 이해)

79) 강부수성(고분자화합물)- a중부수성(아미노산)-b중부수성(지방산 암모니아)- 빈부수성

 

 

 

2. 수질오염 방지기술

 

1) 물리적 처리시설: 응집시설(교반을 위한)/ 화학적 처리시설: 흡착, 살균(화학적 처리)

2) 여재: 무연탄(Anthracite), 모래, 석류석, 활성탄, 제올라이트 등

*단일 메디아: 한가지 여재로, 표면여과 / 다중: 2가지 이상의 여재료 구성되어 경계면 형성, 내부여과 발생

3) 완속여과는 (휴믹질)색도제거는 어렵다

4) 유효경: 10% 입도곡선상 통과입경, 작을수록 입자가 미세하여 공극이 작음

5) 균등계수 10%, 60% 통과입경의 비로 1에 가까울수록 균등하다, 공극이 크다, 여과지속기간 길게 유지 가능하며, 여과속도 높일 수 있다

6) 균등하지 않을수록, 공극 작을수록 손실수두 증가

★7) 여과 : 여과지 폐색-> 손실수두 증가 -> 내부 수압 낮아져 부압 – 발생 -> 부압에 의한 탈기 Air binding 공기결합 발생 -> 공기로 인한 역류 등으로 mud ball 형성(표면에서 형성되었으므로 표면세척으로 제거, 역세척 X) -> 여과저항 증가하여 여재층의 수축

8) 미여과: 원통에 망을 부착해서 제거, 세탁기 유사

9) 막여과: SS, 콜로이드, 세균, 이온, cryptosporidium, 지오디아 등 미세입자 제거 가능

10) NaOH, Na2CO3(소다회-분말) : 용해도 크고 빠르다, 비쌈 / Ca(OH)2 소석회-분말 CaO 생석회: 용해도 낮아 미분말 또는 슬러리 상태 주입, 슬러지 많이 발생하고 비싸다.

CaCO3, CaMg(CO3)2-Dolomite: 반응성 작고 오래걸린다, 철이온 존재 시 반응성 저하, 저렴

11) SS 낮으면 floc형성 어렵고, 높으면 zeta전위가 커져 중화를 위한 응집제가 다량 소요된다

12) 황산제1철은 소석회가 같이 첨가되어야 하며 염화제2철은 색도제거에 유효, 처리 후 색도가 남는다

 

★13) CN함유 폐수처리 – 알칼리 염소법, 오존산화법, 전기분해법, 감청법, 충격법

알칼리 염소법: pH 10이상으로 고정 -> CN을 CO2, N2로 분해, CN:Cl2= 2:5 반응

1단계: NaCN+ 2NaOH(알칼리환경)+ Cl2 -> NaCNO+ 2NaCl + H2O (산화반응)

(ORP 350mV), pH가 10 이하인 경우는 유독가스인 염화시안(CNCl) 발생

2단계: 2NaCNO + 4NaOH + 3Cl2 -> 6NaCl+2CO2+N2+H2O (분해반응, ph 8~9, ORP 650mV)

시안착염에 Co,Cu,Fe(철 함유시 -> 감청법-과잉으로 철 주입) 있으면 잘 분해되지 않음, NaOCl 주입 시 별도 알칼리도 주입 필요없다

*염소(산화제)는 과잉으로 주입해야한다-> 적을 경우 시안화합물이 잔류하거나, CNCl 발생

 

★14) 펜톤산화: 1- 철염이 과량으로 존재하고 과산화수소 미량으로 가해야 함 -> 과산화수소가 과량이면 산소가 발생되어 슬러지부상시켜 침전 방해 2- 난분해성, 독성폐수(폐기물 매립지 침출수, 색도, 도금폐수 등) 효과적으로 분해-> 슬러지 다량 발생(Fe염 슬러지) 3- 난분해성 COD가 생분해성 COD(BDCOD)로 변화하여 COD감소 BOD증가할 수 있다.

4- 고분자물질의 분해는 효과적이나, 저분자 유기산, 알코올, 휘발성물질은 효과적이지 않다

5- 철주입 – pH조절(3-4.5) - H2O2 주입 – pH조절(응집을 위해 알칼리) - 응집 – 침전

6- 막힘 현상은 발생하지 않는다

 

15) Freundlich : 1/n이 0.1~0.5에서 흡착 잘되며 2 이상인 경우는 흡착 잘 안된다

langmuir: 결합은 약한 화학적 결합, 단분자흡착, 한정된 표면만 흡착 이용, 흡착은 가역적이고 평형조건이 이루어졌다고 가정

BET형: 단분자흡착이 다분자흡착까지 확장되는 이론(multi layer)

 

★16) 활성탄 특징: 농도 높을수록 흡착 잘된다(예외 ABS: 농도 높아도 일정), pH 2-3에서 흡착이 잘된다(낮은 pH에서 이온화되는 율이 낮다), 방향족, 불포화 탄화수소가 흡착 잘된다, 분자량이 증가할수록 흡착량이 증가하나 흡착속도는 감소(고분자는 저분자화하여 흡착해야한다)

17) 양이온교환수지: 양이온, 염기제거 -> 산으로 재생, 음이온교환수지: 음,산제거-> 염기로재생

18) Zeolite: 1,2가 양이온 소량 함유하는 규산염광물, 일정의 양이온교환수지, 양이온교환수지이나 산 재생이 아닌 Na 포함한 염(NaCl, NaOH)으로 재생

19) 원자가 높을수록, 원자번호 클수록, 극성 클수록 이온 선택성 높다

20) Chick 법칙: 접촉시간 길수록 소독효과 크다, Arrenius: 온도 높을수록 소독효과 크다

21) 화학적소독: 산화제, 은이온, 동이온, 계면활성제, 이온교환수지 등

 

★22) 염소소독 : Cl2 자체의 소독효과 X, 유리,결합잔류염소의 소독효과

*가수분해하면서 H+방출하여 ph감소, 염소소독 할수록 TDS 증가, 바이러스의 소독효과는 없다, cryptosporidum 제거하지 못한다, 클로라민 맛, 이취미 없다, 질산성질소, 아질산성질소는 제거되지 않음

*2NH3+ 3Cl2 -> N2 + 6HCl (2:3반응), 클로라민 분해 N2, N2O생성, mono(8.5이상), tri(4.4이하)

*THM: K*[Cl]a[TOC]b[pH]c[t’C]d -> 염소농도, 유기물, pH, 온도에 비례한다

*염소소독 부산물: THM, HAA(halo acetic acid), 할로케톤, 할로--...

*오존소독 부산물 : 브롬산염, 알데하이드류, 케톤산류, 카르복실류

*ClO2 부산물: 클로라이트, 클로레이트

*전염소처리: 착수정 이전 Fe, Mn, 조류 색도 등 미연에 제거(소독 주목적 X)

*중간염소처리: 침전~여과지 여과지 막히는 것 방지, 슬러지벌킹(부상)억제, THM 전구물질제거

*후염소처리: 최종소독, 잔류성

*염소는 아포를 갖는 균에 효력이 없어 염소성분 소실되면 부활현상 발생

 

23) 염소(비폭발성, 비가연성, 250이상에서 연소 도움, 황록색 기체, 수분존재 시 부식성)

24) ClO2: 잔류성, THM생성하지 않음, 폭발성, 광분해-> 현장제조필요, 페놀함유 폐수처리에 효과