6.1. 개요 - pH = - log (g 당량 /ℓ) = - log (N) pH + pOH = 14 - pH 가 2 라면 → 10 -2 → 0.01N → H 2 SO 4 의 경우 0.49g/ ℓ - 해리 : 산성물질, 알카리성 물질 및 기타 극성물질이 용해 되었다는 것을.

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1 6.1. 개요 - pH = - log (g 당량 /ℓ) = - log (N) pH + pOH = 14 - pH 가 2 라면 → 10 -2 → 0.01N → H 2 SO 4 의 경우 0.49g/ ℓ - 해리 : 산성물질, 알카리성 물질 및 기타 극성물질이 용해 되었다는 것을 의미. 따라서 해리도가 70% 라면 전체 양 중에서 70% 만이 pH 에 관여 했다는 것을 의미 - pH 계산 예 예 ) H 2 SO 4 98g 이 물 200 ℓ 에 있으며 이 중 90% 가 해리 되었다면 pH 는 얼마인가. 1

2 6.2. 응집 침전 6.2.1. 개요 - 약품을 주입하여 수중의 용존물질, 부유물질, 콜로이드성 물질을 제거 - 3 단계 : 응집, 응집된 플록의 응결, 침전으로 단계별 분리 6.2.2. 원리 - Mechanism 은 복잡하고 복합적이다. - 이온 층 압축, 입자간의 흡착과 전기적 중화 ( 전하 반발 제거 및 zeta potential 제거 ), 플록의 결합, 가교 결합 등 이런 현상이 복합적이다. - Colloid 성 물질 : 0.1 ― 0.001 ㎛의 물질로 특수여과가 아닌 일반 여과로는 제거 어렵다. 또한 전기적으로 대전 되어 있으며 서로 평형을 이루고 안정한 상태로 유지 된다. - zeta potential : 밀어내는 힘으로 제거에는 pH 변화 혹은 반대전하 투입 0 에 가까워지면 급격히 응결. z = 4 Πδf/D D: 매개체의 유도 전하계수, δ : 층 두께, f: 입자의 전하 크기 2

3 6.2.3. 응집재의 수중 반응 ( 89 쪽 ) 6.2.4. 응집재의 종류 및 특성 - 무기 응집제 : 황산알루미늄 [Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O], 황산제 1 철 (FeSO 4 ·7H 2 O), 염화 제 2 철 (FeCl 2 ·6H 2 O), 염소화구리 (FeSO 4 ·7H 2 O+0.5Cl 2 ) - 무기 고분자 응집제 : 폴리 염화 알루미늄 (Poly Aluminium Chloride), 폴리 황산 알루미늄 (Poly Aluminium Sulfate) - 응집 보조제, 유기 응집제 3 6.2. 응집 침전

4 - 황산알루미늄 [Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O] : 황산반토라고도 명명 하며 독성이 없고 부식력이 없어서 취급이 용이하다. 반면 응집폭이 좁아서 보조응집제 또는 촉진제가 필요 하다. - 황산제 1 철 (FeSO 4 · 7H 2 O) : 녹반이라고도 명명 하며, 청록색의 결정, PH8-11 이상의 알카리에서 응집이 잘 이루어지고 floc 이 무거워 침전 속도가 빠르다. - 염화 제 2 철 (FeCl 2 · 6H 2 O) : 황갈색의 결정, pH4-12 에서 폭 넓게 사용가능하며 PH9 이상에서는 Mn, H 2 S 도 처리 가능하고 floc 이 무거워 침전 속도가 빠르다, 강산성으로 부식성이 강함. - 염소화구리 (FeSO 4 · 7H 2 O+0.5Cl 2 ) : 황산제 1 철 : 염소 = 7.8:1 로 혼합, 실제는 5:1 로 사용. 4 6.2. 응집 침전

5 - 폴리 염화 알루미늄 (Poly Aluminium Chloride) : 황산알루미늄보다 응집성능이 뛰어나고 적응성, 경제성, 작업능률성이 우수하다. - 폴리 황산 알루미늄 (PolyAluminium Sulfate) : 응집성능이 뛰어나지만 염기도, 중합도가 높으면 열역학적으로 불안정 하므로 사용상 주의 필요함. - 응집 보조제 : Ca(OH) 2, Na 2 CO 3, Na 2 O, SiO 2, bentonite, NaOH 를 사용하여 중량, floc 형성에 보조한다. - 유기 응집제 : 양이온으로 해리되는 수용성 물질 ( 예 : -NH 2 ) 5 6.2. 응집 침전

6 6.2. 5. 응집제 선정 방법 - 환경이나 인체에 독성이 없을 것. - 목표 수질을 얻을 수 있을 것 - floc 형성이 쉽고 잘 침전 될 것 - 구매가 용이 하고 저렴 할 것 - 슬러지 양이 적고 탈수 성이 우수 할 것 6.2.6. jar test 6 6.2. 응집 침전

7 6.3. 흡 착 6.3.1. 개요 - 용액중의 분자가 물리, 화학적 결합에 의 ; 해 고체내부에 안착 결합하는 상태 - 결합력이 강해서 가역반응이 발생 하지 않는 것을 화학적 흡착. - 반데르바알스힘처럼 결합력이 약한 것을 물리적 흡착 - 흡착 단계 : 1 단계 흡착제 주위로 확산 이동 2 단계 공극을 통하여 확산 이동 3 단계 안착 되면서 결합이 이루어지는 단계. - 흡착속도에 미치는 영향 : 교반, 흡착제의 조건, 피 흡착물의 특성 및 용해도, 피 흡착물의 분자크기, PH, 온도 7

8 6.3.1. 흡착제의 종류 # 활성탄 - 원료 : 식물계, 석탄계, 석유계 - 재생방법 : 수증기, 공기 - 형상 : # 제올라이트  흡착제 초기 : 0ppm, 시간에 따 라 점차적으로 농 도가 상승  흡착제의 효율 : 파과 시점까지 98% 이상을 제거 흡착함 [ 그림 1] 흡착제의 진행흐름과 비약곡선 (breakthrough curve). 8 6.3. 흡 착

9 6.3.1. 흡착제의 종류 # 활성탄 모형 그림 조립 활성탄파쇄 활성탄분말활성탄 단 계과 정 STEP 1 피흡착질 분자들이 흡착제 ( 활성탄 ) 외부 표 면으로 이동 STEP 2 피흡착질이 활성탄의 대세공과 중간세공을 통해 확산 STEP 3 확산된 피흡착질이 미세공 내부표면과의 결합 또는 미세공에 채워짐 9 6.3. 흡 착

10 6.4.1. 개 요 - 수인성 전염병균 ( 각종 미생물 ) 을 제거 - 살균과 멸균으로 분류 - 소독제 : 화학적 흡착 ( HOCl, OCl, O 3 ), 자외선 - 소독 작용 : 세포벽손상, 세포벽 투과성 변화, 세포질의 변화, 효소 활성도 억제 등 다양 6.4.2. 소독의 영향 인자 - 접촉시간, 소독제의 종류와 농도, 적용온도, 미생물의 수, pH(acid) - 살균력의 효과 비교 : O 3 〉 HOCl(40-80 배 ) 〉 OCl 〉 mono chloroamine 10 6.4. 소 독

11 6.4.3. 소독 mechanism # 염소 소독 - 낮은 온도에서 효과적이다. 11 - Cl 2 + H 2 O → HOCl + H + Cl HOCl → H + OCl NH 3 + HOCl → NH 2 Cl(chloramine) - Cl 2 살균에 의한 잔류량 곡선 : 6.4. 소 독

12 6.4.3. 소독 mechanism # 오존 소독 - 산소의 동소체로 가장 강력한 산화제이다. - 염소처럼 저장이 불가능한 불안정한 기체로 현장에서 생산. - 오존은 물에 첨가하면 즉시 산소로 변환 되므로 폐수 중에 잔류물이 없다. - 잔류오존이 없으므로 미생물 증식의 우려가 있으므로 상수의 최종처리로는 사용하지 않는다. 12 6.4. 소 독

13 6.5.1. 산화 원리 - 화합물 또는 원소에 산소를 부가 하거나 수소를 제거하는 것, 전자를 잃는 것. - 2F - ion → F 2 + 2e - ion O 3 + 2H + ion + 2e - ion → O 2 + H 2 O 2Cl - ion → Cl 2 + 2e - ion - 산화 및 환원 table 103 쪽 6.5.2. 산화 처리법 - 유기물을 무해물로 변환, 금속이온을 불용성으로 변환 - 산화력의 순서 : F 〉 O 3 〉 Cl 구 분구 분 산화 (Oxidation) 반응 환원 (Reduction) (1) 산소 결합 CH 4 ⇔ CO 2 잃음 (2) 수소 잃음 CH 4 ⇔ CO 2 결합 (3) 전자 잃음 2F - ⇔ F 2 +2e - 얻음 (4) 산화수 증가 Cr +6 ⇔ Cr 3+ 감소 13 CH 4 + KMnO 4  CO 2 + KMnO 2 산화 환원산화제환원제 6.5. 산화 및 환원

14 # O 3 처리 - 불소 다음으로 산화력이 강하다. - 시안 화합물 : HCN → HCNO → CO 2 + H 2 O +N 2 ( pH12 이상에서 현저히 증가, Cu 촉진재 ) - 페놀화합물 : pH 에 관계 없이 고효율 # 염소 처리법 : chloro phenol 또는 chloro amine 이 발생할 우려로 사용 불가. # KMnO 4 법과 : Fe 이온 또는 Mn 이온에 사용 가능하나 고가이고 슬러지양 증가로 거의 사용 안함. 14 6.5. 산화 및 환원

15 6.5.3. 환원 원리 - 유독물질을 환원시켜 무독한 상태로 만들어 침전하며 단독처리는 거의 없고 중화방법을 병행. - 크롬폐수와 구리이온 폐수에 적용. - 크롬산은 중성, 알카리성에는 황색, 산성에는 붉은 오렌지색 - 3 가 크롬으로 환원 후 Cr(OH) 3 로 침전 제거 - Cu 폐수는 Fe 와 이온교환으로 제거. 15 6.5. 산화 및 환원

16 6.6.1. 원리 - 산 또는 염기 ( 알카리 ) 를 가하여 염과물을 생성 하는 것 (PH 는 6.5-8.5 로 유지 ) - 처리조 내에서 난류를 일으켜 중화제를 첨가 하고 균등화를 유지 - 균등화 : 폐수의 유입을 완만하고 일정하게 한다. 유입수의 BOD 변동을 완만하게 유지 6.6.2. PH 조절법 - NH3, Na2CO3, NaOH, Ca(OH)2 투입에 의한 중화 : 부식, 수중생태계 파괴 - H2SO4, HCl, CO2 투입에 의한 중화 : 알카리폐수는 하천의 변색, 자정작용저해, BOD 증가 16 6.6. 중 화 법

17 6.6.3. 완충작용 - 완충용액 : 산 또는 염기를 추가해도 수소이온이나 수산이온의 변확가 없는 용액 - 산 또는 염기 ( 알카리 ) 를 가하여 염과물을 생성 하는 것 (PH 는 6.5-8.5 로 유지 ) - 완충제 : KH2PO4, Na2HPO4 - 알카리폐수의 완충제로는 CO2 의 용해에 의해 중탄산이온함유로 완충 역할을 한다. 17 6.6. 중 화 법

18 6.7.1. 개 요 - 액상으로 부터 해리 된 수소이온과 수산화이온을 반응시켜 물로 만드는 과정. - 음양의 전체 이온을 제거 하므로 음이온교환수지와 양이온교환수지를 동시에 사용 - 교환능력이 소진되면 각각 양이온수지는 황산액, 염산액으로 재생, 음이온교환수지는 NaOH 용액으로 재생. - 수지 깊이 : 0.5-2m, 물의 통과 속도 : 0.2-0.4m/min, 이온교환능력 : CaCO 3 50-80 ㎏ / ㎥ - 유념사항 : 고형물과 미생물은 입자층을 막는다. 전처리 ( 사여과, 활성탄 ) 필요. 질소, 인 등 영양물질도 장시간 운 전시 미생물 증식. 18 6.7. 이온 교환법

19 6.7.2. mechanism # 양이온 교환 - R-SO 3 -H + Na → R-SO 3 -Na + H ( 이온 교환 ) - R-SO 3 -Na + HCl → R-SO 3 - H + NaCl ( 이온 교환재 재생 ) # 음이온 교환 - R-NH 2 -OH + Cl → R-NH 2 -Cl + OH ( 이온 교환 ) - R-SO 3 -Cl + NaOH → R-SO 3 - OH + NaCl ( 이온 교환재 재생 ) # 양이온 + 음이온 = H 2 O 19 6.7. 이온 교환법