수질오염 화학적 처리방법 - 환경기능사 필기대비 요약

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환경기능사 자격증 필기시험 대비 요약
수질오염 화학적 처리방법

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환경기능사 용어 정리

잔류염소 - 상수에서 파괴점 이상으로 염소를 주입하면 잔류염소가 남게 된다. 잔류염소는 차아염소산이나 차아염소산 이온을 유리 잔류염소(유리 유효 염소)라고 하며, 모노 클로라민과 디클로라민과 같은 것을 결합 잔류염소(결합 유효 염소)라고 한다.

클로라민(chloramine) - 암모니아수소를 염소로 치환한 화합물. 하수 처리에서 소독제로 염소를 주입하면 염소는 수중에서 반응을 일으켜 유리 유효 염소가 되지만, 그 일부는 과잉 암모니아와 결합해 소독 효과를 달리 하는 3종의 클로라민을 생성한다  NHCl, NHCl2

Jar test(교반시험)- 하수나 폐수를 응집하여 처리할 때 가장 적합한 응집제의 종류, 첨가량, 첨가 조건 등을 판단하기 위해 소규모로 하는 응집 시험. 

명반(alum) - 단순히 명반은 황산, 칼륨, 알루미늄[칼륨 명반 ; KAl(SO4) 2ㆍ12 H2O]을 가리킨다. 물에 잘 녹고, 약산성으로서  응집제나 가죽의 무두질, 매염제, 지혈제 등에 쓰인다. 

   황산칼륨알미늄 = > 반응하여 수산화알미늄으로

 

비소와 비소화합물 - 은 살충제, 방부제, 제초제 등으로 널리 사용.  극미량은 사람과  동물의 필수 영양소지만 과할  경우 비소 중독을 일으키며  세계적으로 심각한 환경오염 문제를 일으키는 원소

 

카드뮴(cadmium) -  아연과 매우 유사한 화학적 성질을 가지고 있으며 토양오염물질로 지정되어 있다.

 

시안(cyanogen) - 시아노겐 또는 지시안,  무색이며 자극적인 냄새가 있는 맹독성 기체이다.

수처리에서 염소를 이용하여 소독하면 염소와 물이 반응하여 HOCl이 만들어진다. HOCl은 수중의 환원성 물질과 쉽게 결합하기 때문에 물속에 존재하는 암모니아성 질소와 결합하여 클로라민의 형태로 변화한다. 클로라민도 소독제로서 이용되지만, HOCl 또는 OCl-보다 소독력이 약한 단점이 있다.

 

라디칼(radical)- 쌍을 이루지 않은 원자가 전자를 가진 원자나 분자, 이온을 가리킨다. 쌍을 이루지 않은 원자가 전자 때문에 라디칼은 반응성이 크며, 라디칼끼리 만나 반응하기도 한다

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수질오염의 화학적 처리방법의 종류는?
소독, 응집, 산화법

폐수의 중금속 처리방법(화학적 처리방법 중 침전법)으로 쓰인다.


상수의 최종 살균처리에 가장 권장되는 방법은?
잔류염소 소독방법


염소소독의 특징은?
염소 소독은 잔류염소의 소독효과이다.
잔류성이 길기 때문에 최종 살균에 많이 사용한다.
HOCl 은 OCl- 보다 살균력이 80배 이상 강하다.
pH가 낮을수록(산성)HOCl량이 많아지기에 살균력이 커진다.
반응시간이 길고 온도, 농도가 높을수록 살균력이 증가한다.
살균, 유기물 산화, 악취제거가 목적이다.
NH3와 HOCL이 반응하여클로라민(chloramine)이 생성된다.
트리할로메탄(THM)이 생성되어 독성이 유발된다.

 => 독성, 냄새유발

 

염소 소독 시 살균력의 크기는?

HOCl > OCl- > NHCL, 클로라민(chloramine)

 

HOCl : 치아산염소

OCl- : 치아산염소 이온

NH2Cl, NHCl2 - 모노클로라민, 다이클로라민

 

 

■ 염소 소독 시 염소 주입량 공식
염소가 반응하고 남은 잔류염소가 소독을 진행하는 것이다.

염소소독 주입량

 

■ 문제, 하천으로 방류하는 폐수방류량 4,000 m3/day에 염소를 60kg/day로 주입하여 방류한다. 염소주입 후 잔류염소량이 3mg/L였다면, 염소 요구량은?

4000 m3의 폐수에 60kg 염소 주입하는 중이다.
1m3 = 1000L
1kg = 1,000,000mg

L 당 주입량을 먼저 구한다.
4000m3 = 4000 x 1000L = 4,000,000L
60kg = 60,000g = 60,000,000mg

4,000,000L : 60,000,000mg = 1L : X
X = 15mg
여기서 답을 찾으면 틀린다. 찾는 것은 염소 요구량이다.
1L 당 주입량은 = 15mg/L
1L 당 잔류량은 = 3mg/L
1L 당 요구량은 = 12mg/L

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오존 소독의 특징은?
염소 소독에 비해 고가이다.
잔류성이 없다
화학적으로 불안정하여 저장이 불가하며 현장의 오존발생기에서 생성한다.(비싸진다)
산소 동소체로 HOCl보다 결합력이 큰 강력한 산화제이다.
수용액 상태의 오존은 매우 불안전하여 20℃의 증류수에서의 반감기는 20~30분 정도이다.
철, 망간 등에 산화력이 크며 탈색 효과가 뛰어나다.
맛과 냄새 유발 물질의 제거 유기물질도 처리가 가능하다.


수질오염 화학적 처리 중 응집의 원리는?
Jeta Potential(-)를 감소시키고 Van der Waals(+)를 증가시켜 응집이 되며 응집제를 투입하여 입자를 뭉치게 하여 처리하는 방식으로 응집제의 종류는 황산알루미늄, PAC응집제, 염화 제2 철, 소석회 등이 있다.


응집, 침전 방식을 적용 시 고려사항은?
교반속도
온도
pH
응집제의 첨가량


무기 응집제 횡산 알루미늄(Al2(SO4) 3)의 특징은?

명반,

폐수처리에서 일반적으로 가장 많이 사용
적정 pH폭이 좁아 광범위하게 적용이 어렵다
독성, 부식성이 없어 대량으로 주입한다
가격이 저렴하고 철염에 비해 floc이 가벼워 침전이 잘 안된다.



PAC(폴리 염화알루미늄) 응집제의 특징은?
Floc 형성 속도가 빠르다
저온에 열화 하지 않는다
황산알루미늄보다 응집성이 좋다.
적정 pH폭이 넓으며 알칼리도의 저하가 적다.



염화 제2 철(FeCl3) 응집제의 특징은?
분말형태로 6개의 결정수를 가진다. (고체상)
부식성이 강하다.


Jar-Test(교반 시험)이란?

응집관련이다.
응집제 투입량 대 상징수의 SS(부유물질) 잔류량을 측정하여 최적의 응집제 투입량을 결정하는 시험



교반 시험 순서
①시료를 비커에 담는다.
②응집제와 응집 보조제를 양을 다르게 하여 주입
③1~5분간 100ppm으로 급속 혼합
④10~15분간 40~50ppm으로 완속 혼합
⑤약 30분간 침전
⑥상징수 분석


응집제의 완속, 급속 교반의 차이는?
완속 교반 - 응집된 입자의 floc화를 촉진한다. 밀도를 높인다.
급속 교반 - 응집제를 하수에 분산시켜 입자를 불안정화 한다.


수질오염의 Fenton 산화법의 특징
과산화수소의 난분해성 유기물질의 산화
OH 라디칼을 이용한 처리법
난분해성 유기물의 산화처리에 이용된다.
PH 3~4.5(산성) 정도의 범위에서 반응한다.
COD는 감소하지만 BOD는 증가하는 경우가 있다.

 

 

Fenton산화법의 시약은?

H2O2(과산화수소),

FeSO4(황산철)

** 가끔 나온다.  솔직히 안나오는 게 없다

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크롬(Cr) 함유 폐수 처리방법 - 수산화 침전법의 특징
Cr6+를 Cr3+로 환원(적정 pH 2~3)
중화
알칼리를 투입하여 Cr3+를 수산화물로 침전(적정 pH 9)
크롬 환원에 사용되는 환원제는 SO4, Na2 SO3, FeSO4


시안(C2 N2) 함유 폐수 처리방법은?
알칼리 염소법
오존산화법
전해법
전기투석법


카드뮴(Cd) 함유 폐수 처리법은?
수산화물침전법
황화물침전법
탄산염침전법
여과법
이온교환법


비소(As) 함유 폐수 처리법은?
수산화 제2 철 공침법
아말감법

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