수질환경기사 필기 요약
등차급수(늙은도시)
등비급수(젊은도시) 로지스틱선(장기적추정시)
합리식우수유출량, 1Km2=100ha
※지체현상-각유역우수가 대상지점에 동시에 유집되지 않는 것, 유입시간<유하시간
※첨두율-평균 유량/하수량의 비, 소구경↑, 대구경↓(1.3이하)
저수용량(10년빈도갈수년산정, 대체로 강우시120일, 가뭄시200일)[mm/y], R은 강우량, C=1일계획급수량[day]
Darcy의 법칙(양수량-복류수, 지하수)=면적․투수계수․침투손실수두÷통의길이, 동수구배I=h/L
수로제수문 유량(취수언)
우물
Chezy(개수로) 일정한조건시Q[m3/s]=V․A , v평균유속=0.75ve최대유속 Chezy(관수로)Q[m2/s]=C
※
상하수도 계획 II
※관부식-전기화학적부식(금속간의 기전력, 외부의 정전기), 생물학적부식(황․철박테리아), 화학적부식(황산․탄산․염산의 부식)
※수격작용-수로차단시 유속이 갑자기 0이 되면서 생기는 압력으로 충격이 관에 전해지는 것
작용방지-fly wheel 설치, 무한역류, sutge tank 설치, 완폐체크밸브설치, air chamber 설치
※공동현상(cavitation)-굴곡․교축에서 저압현상이 발생하여 그부분의 물이 증발하게 된다. 이때 공기의 움직임을 말한다.
원인-관내수온↑, 흡수길이가↑, 과속유량↑
※맥동현상-공동현상과 개폐등으로 관내흐름이 불안정한 것, ※pitting-공동․수격작용으로 관의 국부적 침식이 유발되는 것
펌프동력
모터동력
펌프구경, Q=m3/min이고 v=m/s, Q/V=πD2/4
비회전수 , N은 rpm이고 H는 전양정 Q[m3/min]
Marston 매설관, , W=관이 받는 하중(ton/m), r=밀도(ton/m3), d=[m]
상하수도 계획 III
배수계통
직각식 차집식 선형식 방사식 원형식 평행식
수질오염개론 I
μ(점도)=ML-1T-1ρ(밀도)=ML-3ν(동점도)=L2T-1
,
K+, Na+유사경도, 연수: 일반적으로 100mg/L이하, 수질공학적으로 75mg/L이하
, 총경도≤M알칼⇒탄산경도=총경도, 총경도>M알칼⇒탄산경도=알칼리도
이온화상수 , a=해리(전리)정도 , Ksp(용해도적상수,용해도적):온도와 밀접함
산화․환원전위(Nernst식) ,
콜로이드안전성 파괴 : 확산층 감축, 이온흡착의 전하변환, 가교결합, 0.001～0.1㎛
임계농도 , , Dc=Cs - Ct
임계시간 ,
DO전달식, , 탈산소=1.047
부영양화순서 : 녹조류→황조류→규조류(실리카로 둘러싸임)→청록조류(남조류라고도 함 : 수화현상을 일으킴)
, 10℃이하에서 6시간내에 도착 2시간내에 실험완료(환경정책기본법)
, 삼투압을 증가시켜 식물의 영양흡수방해(10을 초과시)
AGP : 조류인공접종배양으로 잠재생산능력파악(제한영양염의 추정, 탈질, 인의 처리효과, 유입수의 영향, 영양염류양, 저해물질유무판단)
미생물성장측정 : 염색광학현미경법, 평판계수법, 건조중량법, 분광광도계법, (DNA, RNA, ATP, 단백질)측정법
수질오염개론 II
산소의 포화농도↑ : 수온↓, 염분↓, 대기압↑{아세트산-CH3OOH}
BIP : 물의 오염도측정지표, 현미경적 생물, 동물성생물수/전생물수BI : 육안적 동물=청수성생물수/전생물수
TSI : Carlson지수, 부영양화지수⇒투명도, 투명도+클로로필, 클로로필+총인
wheeple의 4지대
ICOD : NBDICOD = VSS : NBDVSSNBDSS = NBDVSS + FSS
Scale 생성억제 요구수질-pH 7～7.5, T-Alkal.=60, 경도=100, Fe2+=1
부식억제 요구수질-pH6.8～8, 전기전도도 300μV이하, Cl-1=500ppm이하
※연수화 : 자비법, 석회소다법, 이온교환법, 제올라이트법
, D=확산계수, 온도보정시⇒
Ksp=이온전, Ksp>이온적⇒평형시까지 용해, Ksp<이온적⇒평형시까지 침전
Beggiatoa : 황화합물을 산화하여 세포내외에 축적시킴
Fe2+→Fe3+ : Ferrobacillus, Gallionella, Sphaerotilus, Leptothrix
SO42-→S2- : Desulfovibrio
H2S→S2- : Thilbacillus
수질오염방지기술 I
ThOD>TOD>COD(산소사용질량)>BODU>BOD5>ThOC>TOC(탄소총질량)
, 비중1=밀도1000Kg/m3=Kg/L
, Re<1→stokes층, Re>500→난류영역, 침강속도식
부상조,Sa=공기용해도, 1.3은 단위mg/mg일때 사용한다.
등온흡착식(freundlich), X는 흡착용질, M흡착제양, C평형시 남아있는피흡착제
Lngmuir: 한정된 표면만 흡착이용, 흡착된 용질두께는 1분자정도, 가역적, 평형조건이다. X/M=abc/(1+bc)
수질오염방지기술 II
사다리꼴면적=(윗변+밑변)×높이×0.5 , Lcd⇒Liter/(capital․day) , Newton=Kg․m/s2
, 폭기조용적부하, BOD부하=BOD․Q
삼투압에서 유출수량Qf=K(△P-△π), , mecanism:확산, 이온반발, 체걸림
,
Monod식
LI=pH-pHs , pH= pKa + log{[A]/[HA]} , 기포의 산소이동계수KLa[L/T]=2 , D=확산계수[L2/T]
고형물양 = SS유입량-유출량+응집제양 = SS유입량×제거율
SL(슬러지생성량) =
여과지
※표준: 생물막은 호․혐기성, 처리수는 방류, 안정적, 부하0.5～4m/d, BOD부하0.09～0.4Kg/m2d, BOD제거85%, 면적↑, 악취
※고속: 생물막은 호기성, 일부반송하는 공정, 부하2～30m/d, BOD부하0.4～4.7Kg/m2d, BOD제거80%, 기질제거율↑, 악취×
※산화지: 자연적 조류, 박테리아의 공생관계를 이용, ※산화구: 인공적으로 활성오니, 폭기주입하여 처리하는 곳
※계단식-폭기조를 4등분하여 유입수를 유입한다, 안정성↓, 충격부하에 좋고, 고농도․대량처리에 좋다.
※산화구-수심1～1.5m, 1차침전조, 폭기조, 최종침전조, 호기소화조를 겸함
※1차침전지가 필요없는 처리법=접촉안정법, 장기폭기법, 산화구법, 고속폭기침전지법
산기식 : 동력↑, 폭기구가 막히고, 관리어렵고, 경제성 낮고, 양조절가능, 폭기시 DO는 2mg/L가 적당함
점강식 폭기 : 위치에 따라 폭기량 조절하여 경비줄임, 입구는 과폭기, 출구는 저폭기
접촉안정법(PFR): 접촉재 충진하여 고정시킴, PFR에 쓰임, 고농도(콜로이드성 유기부유물질)처리, 소규모시설, 소도시에 유리
1차침전지생략, 용해성BOD가 적으면 좋다.
Kraus공법 : 저질소․인 함유 폐수 처리, 반송슬러지와 유입폐수를 폭기시켜 질산화시킴, SVI↓, 팽화방지
장기폭기 : 내생호흡을 이용하며 소규모처리, sludge↓, 용적↑, 처리수질↓, 1차침전지생략
수질오염방지기술 III
고율폭기 : 대수성장을 이용, F/M↑, SRT↓, 제거율↓, 관리비↓, 용적↓, MLSS유실가능, 부하변동에 약함
◇회전원판
반응×, 생물량조절×, 저농도SS처리, 벌킹×, 부하에 안전, 유지비↓, 잉여슬러지 小, N․P일부제거가능, 동력비 大, 관리쉬움, 휴지기간에 좋다, 기후영향받는다. 소규모처리시설, 내구성관리요구, 악취문제, 원판 1매당 표면은 두군데다
◇Lagoon
※응집침전: SS, 탁도, 조류, 세균, 맛, 냄새제거
※흡착: 용해성 COD, THM, ABS, 페놀, 농약, 중금속제거, 유지류와 무기물처리×, 온도와 pH↓=흡착율↑
PAC(분말): 맛, 냄새, 저농도제거, TOC제거율↓, 재생×, GAC(입자): 유기독성, 염소화합물, TOC제거, 미생물번식가능, 탈착시설필요, BAC도 입자성이다.
◇막
투석, 전기투석(처리수량과 같은 농축염 발생, 역삼투의 10배에너지소비), 역삼투(막교환비는 전체비용의 32%, 세척이 필요하다)
한외막(설치면적 小, 관리비↑, 운전쉬움, 자동화가능, 간헐운전가능, 긴내구성, 벌킹×, 수질good)
◇이온교환: 중금속, 용해성고형물, colloid, 이온, 염류제거, ※재생-양이온수지(황산, 염산), 음이온수지(NaOH)
◇연수화: 자비법(끓임), 침전연화법(석회-소다회법), 슬러지 大, 관리요구, 값쌈, 이온교환법(100%, 수지를 통해 선택적처리가능, 전처리요구), 흡착법, 산화법(O3, Cl2)
◇질소제거: 암모니아 스트리핑(암모늄염을 pH↑후 폭기), 파과점 염소주입법(약품비↑, 염도를 주의해함), 선택적이온교환법(양이온교환수지;zeolite), 생물학적제거(질산화→탈질화), BOD와 동시제거, 처리시간↑
◇인제거: 금속염첨가법(알루미늄염, 철염), 석회첨가법, 생물학적인제거(A/O,A2/O, Bardenpho, UCT)
수질오염방지기술 IV
A/O: 비료로 쓰임, HRT↓, NP동시제거×, 폭기조요구, 높은 BOD/P요구, 계절제약
A2/O: 탈질우수, 비료로 쓰임, 계절적 제약
SBR: 반송펌프×, 충격부하대응↑, 팽화대책↑, 소규모처리(15000ton/d)
Bardenpho: 5단계=혐+4단계(무호무호), 슬러지가 가장↓, 비료로 유용, 질소농도가 가장↓, 내부반응으로 약품비↓, 큰규모시설, 동력비↑, 높은 BOD/P요구
UCT: Bardenpho보다 작은 작은 규모에서 처리가능, 동력비↑, 높은 BOD/P요구
※최종침전지에서 반송하는 이유=반송슬러지내의 질소가 인방출에 주는 영향을 방지, 질산성질소 농도를 최대로↓, 폭기조에서 인흡수를 최대↑
Phostrip
반송슬러지의 일부를 탈인조에 넣어 인방출시키고 석회로 인을 침전제거한다. 기존시설에 병용가능, 안정적인 인제거, BOD부하고려×, 석회비↑, 최초침전지에서 DO↑, 스케일문제(석회주입으로 인해)
, ⇒NH3H2O⇔NH4++OH-
슬러지처리 농축-함수율85%가 한계, 고형물함량↑, 슬러지 부피감량, 농축율=1차슬러지>2차(활성)슬러지,
원심분리-500～3000배 빠르고, 악취×, 미세슬러지처리가 좋다.
탈수-함수율70～75%, 진공여과, 가압여과, 벨트여과, 원심분리
소화율=×100
수질오염방지기술 V
반송율,
, 반송슬러지농도(Cr)=106/SVI
SVI의 영향인자-BOD↑, BOD-MLSS부하↑, 수온↓, 폭기시간↓일수록 증가
혐기처리-유기물농도↑, 무기성영양소↑, 알칼리도적당, 독성×, 비교적 높은 온도, 고농도폐수처리, 적은 슬러지, 영양소적게 소비, 유용한 최종물질발생(COD1Kg에 CH40.35m3발생), 운전이 까다롭다, 냄새발생
슬러지비중, , 슬러지(100-함수율)은 슬러지부피와 비례 V1(100-w1%)=V2(100-w2%)
※ABS(Alkyl Benzene Sulfonate): 생물분해×, 인체에 유해하고 어류에 독성이 강함, 음이온 경성서제로써 세탁효과가 우수
※LAS(Linear Alkyl Sulfonate): 생물분해○, 생성된 인산염은 무해함. 처리과정에서 거품발생(재폭기↓, 침전성↓), 부영화의 원인
◇Screen: 50mm기준으로 설치, 펌프기계보호 및 부유협잡물제거, 관로의 폐색방지(bar일 때 간격은 40mm)최소속도0.45m/s, 최고속도0.9m/s
◇저류조(유량조정): 충격부하, pH안정, 저해물질희석, 약품주입등을 위해 사용, 원형구조, 평균 1m3/m3hr공기주입, 시간최대유입량=일최대유량×1.5
◇침사지ㄱ. 하수제거대상-비중2.65이상, 입경0.2mm이상모래․자갈, 수면부하율(장방형:75m3/m2hr), 수평유속:장방형0.3m/s, 체류시간1～2min, 관폐색방지
ㄴ. 상수제거대상-입경0.1～0.2mm, 수평유속 2～7m/s, 체류시간10～20min, 수심3～4m, 모래유입방지, 취수구가까이에 설치
◇침전지
보통-유속30cm/min, 유효수심4.5～5.5m, 약품-40cm/min, 유효수심4.5～5.5m, 경사판-60cm/min, 경사각60°, 미생물 막힘, 냄새, 주기적세척요구, 성상에 따라 세척요구, 고속응집-5cm/min
독립I=stoke법칙, 비중별침강, 자유침전, 플록침전II=응집, 약품침전, 침강속도가 빠르다. 간섭III=침전속도가 느리다. 경계면 형성, 지역, 계면, 방해침전, (접촉침전지, 농축조), 압축IV=농축, 압밀침전, 침전슬러지, 농축조슬러지
1차침전-screen, 침사지 다음에 설치, 수면부하율 1일최대오수량기준25～50m3/m2d, 월류웨어부하:250m3/md, τ:1.5～2.5hr, SS제거율50～65%, BOD제거율25～40%, 지내유속:30cm/min이하, 수심:2～4m, 여유고0.5m, 바닥경사□1/100～1/50, ○1/10～1/20, SS↑⇒침전율↓
2차침전-반응조뒤에 설치, 수면부하율 슬러지기준20～30cm3/m2d, 월류웨어부하:200m3/m2d, τ:1.5hr, 지내유속:30cm/min이하, 수심2～4m, 바닥경사□○1/8, □1/100～1/50
○침전지가 효율이↑, □침전지는 여러개일 경우 배열이 편리하고 부지면적이 절약된다
※일류속도: 모래가 바닥에서 뜨기 시작하는 속도
응집보조제: 겨울에 사용, floc중량제: 캅본블랙, 카올린, 벤토나이트. floc형성보조제: 녹말, 유기합성화학물질, 활성규산, 알긴산나트륨, Ca(OH)2소석회-슬러지↑, CaO생성회, Na2CO2소다회, NaOH-속도↑, 슬러지↓(→갈수록 비싸다)
pH조정제: 황산(처리속도↑, 용해도↑), 염산, 탄산가스등의 무기산, 석회, 소다회, 가성소다.
폭기조 : 유효수심4～6m, 여유고0.8m, 폭/깊이=1～2, dead zone×, Filler45°
수질오염공정시험법 I
pH측정 : 표준액(산-3개월, 염-1개월)밀폐보관, 측정기구는 5회 실시 ±0.05오차여야 한다. 오염시 염산에 2시간넣고 사용.
강염기는 특수전극을 사용(pH11이상), 온도는 표준액과 동일한 온도에서 사용
Cl- : ICP로 측정, 질산은법 ⇒NaOH도는 H2SO4첨가, 크롬산 칼륨으로 중화, 질산으로 적정(적황색)
F : AA⇒란탄알리자린컴플렉션법(620nm, 청), 증류=Al, Fe제거하기 위해, 이온전극법은 pH5～5.5에서 사용
E-꼴라이 : 그람 음성 무포아 간균, 유당섭취, 호기성․통성혐기성균, 정성시험-추정(MPN, 음성)⇒확정(대장균확인, 양성시)⇒완전(배지색이 갈색일 때)
수질오염공정시험법II
수질오염공정시험법III
색도, 색도250이하는 셀5cm, 250이상은 10mm
3cm지름, 5cm구멍 8개, 무게 3kg, 안보이는 곳까지 넣은 다음 보이기 시작한 지점부터 0.1m단위로 끌어올리며 읽는다.
아담스-니컬슨 색도공식(단일색도차)근거, 부유물질제거, 백금-코발트표준물질(1mg․ft/L=1CU)과 같거나 다른 색상 폐․하수에 적용가능
COD(산성)적정시(무→홍색), (알칼리성)적정시(무색)
(공시험)바탕액시험(물만가지고 한 시험)시에는 적정액에서 바탕액만큼 빼준다. Fe2+Cl2, NO2, 수욕↑⇒COD↑, Cr은 COD↓
KMnO4는 1N가 산소8g과 반응한다. 산소1eq=8g, 염소는 COD를 증가시킴
삼투압
△웨어(1～4m3/min미만), □웨어(4m3/min이상)
K를 구할 때, b는 절단폭이며 수로폭이 아님, B=수로폭, h=웨어수두, D=웨어까지 높이
1m3/min이하는 용기에 담아서 한다.
수동-30분이상간격 2회이상
자동-6시간이내 30분간격 2회이상
용기는 시료로 3회씻기
지하수는 4-5배정도 퍼내고 채수(3～5L)
Do-격막전극법⇒산소농도에 비례하여 전류가 흐르는 원리 이용(0.5mg/L이상일 때)
윙클러드법=아질산염 5ppm이하, 제1철염 1ppm이하에서 사용한다.
IDOD=황화물, 알데히드, 제일철염의 환원성 물질이 용존산소를 처음에 15분간 소비한 양
BOD= △전체DO×P - △식종(희석)수DO×식종액함유율(P-1)
희석수-5일후 DOthql율 40～70%인 것, 5일간 완충용액, 영양소 있어야 함, BOD는 2이하, 미생물○, 방해물질×, 잔류염소 있어도 희석수로 희석하면 상관없음. 글루코스와 클루타민산 넣어서 BOD220±20이어야 한다.
COD
수질오염공정시험법IV
측정원리
수질오염공정시험법V
중금속류