환경기능사 필기 시험 대비 - 수질오염지표, BOD 계산

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환경기능사 자격증 필기시험 대비 요약

수질오염지표

BOD 계산

 

각각의 개념을 확실히 알고 많은 문제를 풀어보아야 할 것 같습니다.

 

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환경기능사 용어정리

 

용존산소(Dissolved Oxygen, DO) - 물 또는 용액 속에 녹아있는 분자 상태의 산소의 양을 의미한다. 보통 물 1L 중의 산소량을 부피(ml) 또는 무게(mg)로 표시한다.  온도 및 염분이 낮을수록, 그리고 기압이 높을수록 용존산소량은 많아진다.

 

식종 - BOD를 측정하고자 할 때 시료가 소독, 살균된 상태이거나 화학적 처리를 거친 경우, 호기성 세균이 없는 산업폐수 등의 시료의 BOD를 측정할 때에는 호기성 미생물을 첨가하여야 하여 발효 작용을 활발히 진행하도록 하는 것

 

대수 - 로그(log)를 뜻한다.  상용대수는 밑을 10으로 하는 로그이고, 자연대수는 밑이 10이 아닌 수로 하는 로그이다.

 

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BOD

Biochemical Oxygen Demand
생화학적 산소요구량

호기성 미생물(박테리아)이 유기물을 분해하는데 필요한 산소의 양으로 어떤 유기물질이 수계에 유입할 때 얼마만큼의 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)를 소비할 수 있는가의 잠재능력의 평가이다. ppm 또는 mg/L로 표기한다. BOD는 5일 BOD와 최종 BOD로 구분하는데 환경기능사에서는 20℃에서 5일간 수중의 유기물을 산화 분해시켜 정화하는데 소비하는 산소량(5BOD, CBOD) 기준으로 측정한다.

 

 

BOD 측정

- Bod 높으면 희석

- 미생물 없으면 하천수로 식종

- Do 소비량이 40-70% 정도 채택

- Do 과포화는 수온 20도 정도

 

 

BOD 잔존식과 BOD소모식의 관계는 

잔존식은 남았는 Bod를 계산하니까  (10^-kt)

소모식은 소모한 량(사용량)으로 보면  (1- 잔존량 = 소모량),  (1 -  10^ -kt ) 적용한다. 맞나?

 

 

 

■ 식종하지 않은 시료 농도

(호기성 미생물을 추가하지 않음)

BOD 시료 농도

 

 

■ 잔존식 BOD 계산

-남아 있는 bod 값

잔존식 BOD 계산법

 

 

■ 소모식(소비식) BOD 계산

- 최종 BOD 값을 계산

소모식 BOD 계산법

 

 

■ 문제,  배출되고 있는 폐수의 BOD5 = 480mg/L, 탈탄소 계수는 0.2/day, 최종 BODu 값은?

최종값을 구하는 것이니 소모식으로 구한다.
다시말하면 최종적으로 소모한량을 구한다.

BODt = BODu X (1-10^-0.2*5)
480 =  BODu X (1-10^-0.2*5)
BODu  = 480 /  (1-10^-0.2*5)
          = 480 / (1- 10^-1)  (10^-1 = 0.1)
          = 480 / (1- 0.1)
          = 480 / 0.9
BODu   = 533.33 mg/L

 

 

 

■ 문제,  폐수의  BOD5 = 125mg/L 일 때 폐수의 4일 후 남아있는 BOD(mg/L) 량은?
(탈산소 계수 k값이 0.2 /day) 

남아있는 BOD 값을 구하려면 BOD 소모식으로 최종 BOD값인, BODu 값을 구하고 
BOD 잔존식으로 남아있는 BOD 값(1일 치)을  구한다.

소모식 (최종)
BODt = BODu X (1-10^-k*t)
BOD5 = BODu X (1-10^-k*t)
125 = BODu X (1-10^-0.2*5) , BOD5의 값을 대입하니까, t = 5)
125 = BODu X (1-10^-1), (10^-1 은 1/10 = 0.1이다.)
125 = BODu X (1-0.1)
BODu = 125/ 0.9 = 138.88mg/L(최종)

잔존식 (4일)
BODt = BODu X (10^-k*t)
BOD4 = 138.88 X 10^-0.2*4 (4일 후의 BOD 값이니까)
         = 138.88 X 10^-0.8 (0.1584)
         = 22.01mg/L

상식적으로 5일 최종 BODu 값이 138.8 이면 5일 중 1일이 남았으니
138.88  X 1/5 =27.77 이 나오는데
이렇게는 계산이 안 되는군요

 

 

■ BOD 제거율 계산

- BOD 유출과 유입량 비교

제거율 계산법

 

■ 하수처리장의  유입수의 BOD가 225mg/L, 유출수의 BOD가 46mg/L 면 BOD 제거율(%)은?

n(%) = ( 1-   (Bodo/Bodi) ) X 100
       = ( 1 - 46/225) x 100
       = (1-0.2) x 100
       = 79.555%

간단히  (유입 - 유출) / 유입 x 100 (%)
       = 225-46 /225 
       = 0.7955 x 100(%)
       = 79.555% 

두개는 같은 식이다. 이런 문제만 나오면 좋겠다.

 

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가능하면 BOD, COD의 개념을 확실히  이해하고 문제를 접하는 게 좋을 듯합니다. 개념의 정립 없이 무조건 외우는 건 안 되는 것 같습니다. BOD, COD 문제는 수질관리의 핵심이니 정확히 이해시면 시험에 도움이 될 겁니다. 이해 안 되고 머리만 복잡하면 COD, BOD 문제는 포기해도..... 뭐  다른 문제들도 쉽지는 않군요.

 

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BOD

Biochemical Oxygen Demand
생화학적 산소요구량

수중 유기물은 호기성 미생물의 작용에 의해 정화되고 안정화되는 과정에서 수중 용존산소를 소비하는데 이를 생물화학적 산소요구량(BOD)라고 하고 ppm 또는 mg/L로 표기한다. BOD는 수중 유기물질의 함량을 간접적으로 나타내는 지표로 어떤 유기물질이 수계에 유입할 때 얼마만큼의 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)를 소비할 수 있는가의 잠재능력의 평가이다.

수중 유기물질이 많으면 BOD가 높고 DO가 감소한다. DO가 1mg/L 이하인 경우 혐기성 상태로 유기물은 부패하여 메탄, 암모니아, 황화수소 등을 생성하여 악취를 발생한다.

 

BOD는 5일 BOD와 최종 BOD로 구분한다. 5일 BOD는 20℃에서 5일간 시료를 배양했을 때 소모된 산소량으로 BOD5 통상 BOD라고 하고 1단계 BOD(Carbonaceous BOD, CBOD)라고도 한다. CBOD는 호기성 조건에서 탄소화합물이 미생물에 의해 분해(산화)되는데 소요되는 산소량이며

 

2단계로 나타나는 BOD는 질소화합물을 호기성 미생물에 의해 분해시키는 데 소요되는 산소량으로 NOD(Nitrogenous Oxygen Demand) 또는 NBOD(Nitrogenous BOD)라고 한다. 20일간 소모되는 산소량을 BOD20 또는 최종 BOD(Ultimate BOD, BODu)라고 하며 UOD(Ultimate Oxygen Demand)와 같다. 또한 BODu는 생물학적 분해 가능한 COD(Biodegradable Chemical Oxygen Demand, BDCOD)와 같다. 도시하수의 경우 최종 BOD는 BOD5의 1.5배 정도이다.

 

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