수질오염 물리적 방지법 - 환경기능사 필기대비 요약

환경기능사 자격증 필기시험대비 요약

수질오염 방지

물리적 수질오염 제거방법

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환경기능사 용어 정리

오수(汚水, sewage)- 생활이나 사업에 의해 발생되거나 부수되는 배수이다.  인간의 배설물을 포함하는 배수나 목욕실, 세면대 등  더럽혀진 폐수 등을 의미, 오수는 유기물을 다량 함유하며 생화학적 산소 요구량(BOD)이 높다. 오수를 하천에 방류하면 용존 산소가 소비되어 어류 등의 생존을 위험하게 되므로, 방류 시에는 사전 처리가 반드시 필요하다.

우수(雨水, rain-water, storm drain)- 빗물 또는 강우, 오염되지 않은 배수로, 짧은 시간에 많은 양을 배수해야  한다.

플록(floc) - 물에 응집제를 혼합시켰을 때 형성되는 응집물, 액체 중에 고체 입자가 분산되고 있는 상태를 현탁액 또는 서스펜셜이라고 하며, 이 상태의 고체 입자가 응집제에 의하여 접착되어 보다 큰 집합물을 형성. 보통 0.1μm 이상 조립자가 접착한 집합물.

 

월류(越流, overflow) - 제방이나 방파제, 호안 등에서 물이 넘쳐흐르는 현상이나 물의 양. 
월파(越波, overtopping) -고파랑, 고조(高潮)에 의하여 물(파도)이 방파제나 방조제 등의 구조물의 마루를 넘는 현상
월류부하(over flow load) -침전지에서 월류보 1m당 월류되는 1일 평균 오수 류량(m3/m · day), 최초 침전지에서 250 이하, 최종침전지에서 150 정도로 한다. 

 

색도(色度, chromaticity) - 물의 착색 정도를 표시, 착색의 원인은 유기물에 의한 경우가 많으나, 철이나 망간, 동 등의 무기물에 의해 착색되는 경우도 있다. 철의 경우는 붉은 물, 망간수는 검은색, 구리는 푸른색으로 된다. 색도의 기준은 물 1L 속에 백금 1㎎ 또는, 코발트 0.5㎎을 포함했을 때에 띠는 색을 색도 1도라고 부른다. 수돗물의 색도는 5도 이하이며 10도 이상으로 되면 육안으로도 그 색도의 정도를  알 수 있다.

손실수두(損失水頭, loss of head) - 관로(管路)등을 유체가 흐르는 경우, 점성(粘性)이나 맴돌이 점성 때문에 생기는 유체 마찰이나 맴돌이 손실 등으로 유체는 에너지의 일부를 상실함. 이 손실의 크기를 수주(水柱)의 높이로 나타낸 것.

 

웨어(weir) - 하천의 유출량을 측정하기 위한 소규모 댐,  월류 되는 양을 통하여 유량을 측정하는 장치

 

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수질 오염물질의 물리적 처리방식의 종류는?
스크리닝방식
침사지
침전식
여과방식
부상법


부유 협잡물을 제거하는 스크리닝(Screening)의 목적은?
펌프 손상 방지
약품처리 시 부하 감소
유기물 부하 감소
침사지 전방에 설치한다.


스크린망의 유효 간격은?
세목 스크린, 오수용 - 15~20mm
중목 스크린, 우수용 - 25~50mm
조목 스크린 - 50mm 이상

** 우수는 자갈, 나무 조각 등 협착물이 크다. 그래서 중목

 

스크린망의 유속은?
스크린망 접근 시 유속 - 0.4m/sec 이상
스크린망 통과 유속 - 1m/sec 이하

**스크린에는 천천히 접근해서 빠르게 빠져나간다.

침사지의 설치 목적
무기성 부유물질 제거
자갈, 모래, 토사류, 뼈 제거
기계장치 및 배관의 막힘과 손상 방지


침사지의 설치 시 유지해야 하는 평균 유속은?
상수시설 - 2~7cm/sec

(깨끗해야 하기에 아주 천천히 들어와라,  cm단위)
하수시설 - 0.3m/sec( m단위)


침사지의 설치 시 표면 부하율은?
상수시설 - 200~500mm/min(단위가 다르다)
하수시설 - 오수, 1,800 m3/m2.day
하수시설 - 우수, 3,600 m3/m2.day (우수가 오수보다 2배)


■ 수면적 부하(Vo), 표면 부하율(m3/m2.day) 구하는 공식
(m3 =유량, m2 =단면적, day =시간)

표면부하율 구하기

** 부하는 단면적에 대한 유량 Vo=Q/A
** 부하는 시간당 높이 Vo = H/t
** 유량은 단면적에 대한 부피의 이동시간?

■ 침사지 길이(L) 구하는 공식
기본적인 속도와 거리의 공식과 같다. 문제는 표면 부하율에서 속도와 시간을 먼저 구해야 한다는 것이다.

침사지 길이 구하기

■ 문제, 표면(수면) 부하율이 1,800 m3/m2.day, 수평 유속 0.32m/sec, 유효 수심 1.2m일 때 침사지의 유효 길이를 구하시오.

속도 = 거리/시간, 길이(거리)는 = 속도 x 시간
유료 길이 L = 평균 유속 x t
유속은 sec당 속도이다. 시간(t)도 sec로 환산하여 계산해야 한다.

Vo = H/t.
t = H/Vo = 1.2/1800
t = 6.66 x 10^-4
t = 0.000666 day
t=57.542 sec

L = 유속 x t
L = 0.32/sec x 57.542 sec
L = 18.413m

침전지 설치의 목적은?
하수 내에 존재하는 침전 가능한 고형물질 제거


침전지의 주요 기능
스크레이퍼 - 슬러지를 끌어 모은다.
정류관 - 유입수를 균일하게 분배와 분포

 

 

스토크 법칙(Stoke's law)이란?

유체 속에서 구형 입자가 침전하는 속도를 표현하는 법칙, 

V=Cr2으로 표현할 수 있다. 

V는 속도(cm/sec),

r는 입자의 반경,

C는 유체와 입자의 상대적인 밀도, 중력가속도 및 유체의 점성과 관련된 상수이다.

★침전의 형태 구분

독립, 자유침전(형태 I)
- 부유물의 농도가 낮은 상태에서 응결하지 않은 입자의 침전
- 스토크 법칙 적용(자유침전)

응집침전(형태 II)
- 서로 응결하여 입자가 커지면서 침전 속도가 빨라지는 침전
- 황산알루미늄을 이용한 약품 침전지

지역,간섭침전(형태 III)
입자의 농도가 큰 경우
입자들이 서로 방해하고 침전물과 액체 서이의 경계면 지역을 이루면서 침전
침전 속도가 점차 감소하는 단계
활성슬러지 공법의 최종 침전지 중간 깊이에서 일어남

압밀, 압축 침전(형태 IV)
입자들이 고농도로 있을 때의 침전
물이 빠져나가 계속 농축되는 현상(고농도)
활성슬러지 공법으로 폐수처리 시 최종 침전지의 하부에서 일어난다.
슬러지 중력 농축공정, 활성슬러지 공법의 최종침전지에서 중요한 요소이다.


■ 침전 효율(nd) 구하기

침전 효율 공식

 

 

■ 입자의 침전 속도 0.5m/day, 유입유량이 50m3/day, 침전지 면적이 50m2, 침전지 깊이가 2m인 침전지의  침전 효율은? 

Vo =유량/단면적 Q/A
     = (50m3/day) / 50m2 = 1 m3/m2 day
nd = Vg/Vo = 0.5/1
    = 50%

 

■ 월류 부하(m3/m.day) 구하기

월유 부하 공식

웨어 - 월류 되는 양을 통하여 유량을 측정하는 장치

 

■ 문제, 125m3/hr의 폐수가 유입되는 침전지의 월류 부하가 100m3/m.day일 경우 침전지의 월류 웨어의 유효 길이는?

월류 부하 = Q/L
100m3/m.day = (125m3/hr) / 웨어의 길이
웨어의 길이 = 125/hr x 24 / 100 day
= 3000 / 100
= 30m

유입폐수가 시간당이니 유입량을 하루의 량으로 단위를 맞추어 준다.

여과장치의 목적은?
액체와 고체의 혼합된 물질에서 입자의 크기를 이용한 분리
미세입자를 제거하는 과정
급속여과, 완속 여과(20~30배 느리다)가 있다.

구분	급속여과	완속여과
여과속도	120~150m/day	4~5m/day
손실두수	크다	적다
세균제거	제거율 낮다	완벽제거
설치면적	작다	크다
유지관리비	적다	많다
특징	탁도 높은 원수 비침전성 Floc 제거 역세척 설비 갖춘다	세균제거에 효과적 색도 제거 가능 철 제거가능

급속여과 시 손실수두에 영향을 미치는 요소는?
모래층의 두께
모래 입경
유속
물의 점도


부상법의 특성은?
미세한 기포를 부착하여 수면 위로 띄워 제거
비중이 물보다 작은 기포 사용


부상법의 장점은?
침전 속도가 느리고 작거나 가벼운 입자를 짧은 시간 내에 제거,
작고, 가볍고 침전이 느린 입자에 있어서 침전법보다 효과적이다.


■ A/S(Air/Solid) 비 공식

A/S비 구하기

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