1. 하천오염. - 자정작용 : 상류에서 하류로 물이 흘러가면서 오염물질을 스스로 정화, 자연적인 희석과 박테리아에 의한분해작용으로 유기물 오염이나 열오염으로부터 쉽게 원상태로 회복되는 현상-> 오염물질이 지나치게 많지 않고, 강의 유량이 풍부한 경우에만 가능.자정작용이라 해도 물에서 아주 서서히 분해되거나 아예 분해되지 않는 물질들은 제거하지는 못한다예)난분해성 물질들- 박테리아에 의해 유기오염물질 분해될 때 -> 산소소비 -> 산소를 필요로 하는 수생생물의 생존 제한. 용존산소(DO)의 농도 : 대기중 21%(부피비), 물 속(20℃, 1기압) 9.17ppm물 속에서 산소가 쉽게 고갈되기 쉬운 환경 -> 미생물에 의한 유기물질 분해, 산소 소비 발생※ 혐기성 상태 : 부패한 가스 발생, 악취, 검은 물 색깔2ppm 이상이면 냄새가 나지 않으며 물고기가 살 수 있는 DO는 4ppm 이상이다.DO는 값이 크면 클수록 좋은 물이라 할 수 있다깨끗한 자연수의 DO는 약 8ppm이다. 생물화학적 산소요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD)- 물 속의 유기물이 호기성 세균에 의해 분해되면서 소비되는 산소량- 유기물의 양 간접측정- BOD 농도가 높다→ 유기물질이 다량 함유되어 미생물이 이것을 분해 안정화하는데 많은 양의 산소 소모-> DO가 낮아지거나 혹은 혐기성 상태 유발- BOD 농도가 낮다→ 유기물질 함유량이 적어 적은 양의 산소가 소모. 자정작용- 물리적 작용 : 희석, 확산, 혼합, 침전, 흡착, 여과- 화학적 작용 : 산화, 환원, 중화, 응집- 생물학적 작용 : 미생물에 의한 유기물 분해. 자정작용 단계A . 분해지대(zone of degradation)- 유기물이 유입되는 지점으로 오염에 의한 미생물수가 증가 / DO는 감소, BOD는 급격히 높아짐.- 분해가 심해짐에 따라 오염에 강한 곰팡이류가 번식 / 녹색수중식물이나 고등생물의 수가 감소.B. 활발한 분해지대(zone of active degradation)- DO가 고갈되면정한 연직혼합이 발생한다.- 영향1) 수괴의 수직운동 촉진→ 호소내 수질의 평균화→ 물의 자정능력 증대2) 심층부까지 조류의 혼합촉진→ 상수원 취수심도에 영향 → 수도의 수질악화3) 심층부의 영양염의 용승작용→ 표층의 조류 번성 → 부영양화 촉진. 호수의 대순환① 겨울(정체기) : 표층은 0℃까지 냉각되어 4℃의 저층과의 사이에서 온도성층이 된다.저층에는 혐기화한다② 봄(순환기) : 표층이 0℃로부터 따뜻해져 밀도가 크게되면 아래로 가라앉기 시작해 하층부의 밀도가작은 물과 교체되어 드디어 일정한 온도(밀도) 분포로 된다. 이를 봄의 대순환 이라 한다.③ 여름(정체기) : 봄의 순환으로 상층에 도달한 영양염을 이용해서 풍부한 태양아래서 활발한 플랑크톤의증식이 행해진다. 여름의 성층현상은 겨울보다도 더 강하게 일어남④ 가을(순환기) : 표층이 냉각되기 시작하면 물의 밀도가 크게 되어 하층부로 침강해,물의 교환이 행해진다. 이를 가을의 대순환 이라 한다. 부영양화(Eutrophication) 현상- 질소나 인과 같은 무기물이 물 속으로 다량 유입- 호수나 저수지에서 주로 발생(정체된 수체)- 식물성 플랑크톤의 과도 성장- 물의 색깔: 청색 → 녹색- 식물플랑크톤의 사체 -> 호수 바닥에 쌓이고 썩음 -> 호기성 세균이 분해하기 위해 용존산소(DO) 소모-> 부영양화의 원인- 각종 생활하수, 축산폐수, 산업폐수에 포함된 질소 (N) 및 인 (P)- 부영양화의 원인 1 -> 비료- 농사를 위하여 뿌리는 비료와 농약은 물로 들어가 수질오염을 일으킨다. 비료는 부영양화의 주범이다.->부영양화의 피해- 수중 산소 고갈 - 메탄가스등 발생- 조류 대번성 - 색도 변화, 악취, 투명도 감소- 수초의 대번성 - 육지화 가속- 상수원 이용시 모래여과상이 막혀 수돗물 생산량 감소. 자연적 부영양화(노령화)- 호수 밑바닥에 쌓인 퇴적물의 분해에 따라 영향물질을 수중에 공급함으로써 발생,- 퇴적물 증가에 따른 수심의 감소와 저수량의 감소에 의해 가속화.- 호수의 일생에서 반드시 거치는 BOD, COD, SS, DO, 총 질소 , 총 인, 대장균수( 8개항목)(2) 건강보호기준 : Cd, As, Hg, Pb, 6가크롬, CN-, PCB, 음이온계면활성제 (9개 항목)(3) 등급별 : 하천·호소에 5개 등급(I∼V)7장. . 수질 오염 방지 기술 : 하수, 폐수에 포함되어 있는 오염 물질을 제거하는 기술☞오염 물질의 특성, 지역적 특성, 경제성 등을 고려하여 처리 방법을 결정함. 하수처리공법 : 하수중에 포함된 오염물질의 제거 목적-> 처리방식에 따라 1차 처리, 2차 처리, 3차 처리 및 고도처리등으로 분류.1차 처리- 하수 중 부유물질, 침강성 물질을 물리적으로 제거하는 방법, 화학적처리2차 처리 - 생물학적처리3차 처리 - 부영양화 원인물질인 질소(N)와 인(P)을 처리하는 기술. 하수처리에 사용되는 물리적 단위조작의 적용 예->용수 및 하.폐수의 물리적 처리에는 여러 가지 공정기술이 혼합하여 응용된다- 스크리닝: 협잡물제거- 파쇄, 분쇄: 균등한 크기 분해- 유량조정: 시간 따른 유량 및 농도의 변화 최소화- 혼합: 처리약품과 폐수의 혼합(교반).- 응집: colloid물질의 침전이 잘 되도록 서로 결합시켜 큰 입자로 형성(화학적 처리.)- 침전: 침전성 고형물(grit, ss 등)을 제거(침사지,1.2침전지), 슬러지 농축-> 부상: 응집침전이 힘든 입자,미세한 부유입자의 제거, 미생물 슬러지 농축.-> 여과: 생물학적 처리나 화학적 처리 후에 남아있는 미세한 부유물질의 제거.-> Microstraining(미세막 여과): 미생물 및 algae 제거.-> 흡착: 흡착제와 피 흡착제의 물리적 특성에 의해 흡착.-> 농축: 탈수처리 전 슬러지 부피를 감소시킴으로서 탈수효율을 증대.-> 탈수1. 물리적 처리 (1차 처리). 스크린(Screen) : 일차적으로 폐수중에 함유되어 있는 비교적 부피가 큰 물질을 제거하는 시설로 망을설치하여 협잡물 제거.☞ 펌프 등에 손상을 주므로 하수처리의 첫 단계 공정임-> 대규모처리장- 침사지 전단 : 협잡물 비중이 물보다 아주 큰 경우, 유체의 점성과 입자의 특성에만 영향을 받는다.② II형 침전 (응집침전)- 생하수의 현탁고형물의 침전, 2차 침전지의 상부 및 화학적 응집 슬러지를 침전시킬 경우현탁입자가 침전하는 동안 응결과 병합을 일으켜 입자의 질량이 증가하여 침전속도가 빨라진다.- 침전지의 깊이가 깊을수록 입자가 결합할 기회가 많기 때문에 더욱 증가하게 된다.- 따라서 침전효율은 유량, 속도경사, 입자의 농도와 크기, 표면적과 깊이 등에 영향을 받는다.③ III형 침전 (지역침전)- 부유고형물질의 농도가 높으면 2차 침전에서 입자가 서로 접할 때 상호간 인력에 의해 부착되어겉보기 비중이 커지면서 침강속도가 빨라지고 고형물 플럭의 침전이 이루어짐-Ⅰ, Ⅱ형 침전 다음에 발생하는 단계- 생물학적 처리인 2차 침전지의 침전형태이다.④ IV형 침전 (압축침전)- 물 속에 함유된 부유고형물질의 농도가 아주 높은 경우에, 슬러지 상호 간의 압밀성에 의해 슬러지는압축되어 하부로 서서히 하강하고, 슬러지층 하부의 물이 상부로 올라오면서 고형물이 분리되는침전을 압축침전이라 한다.- 2차 침전지 및 농축조의 저부에서 침전하는 형태 . 부상법- 폐수내에 물보다 가벼운 부상물질이 많은 경우에 침전법에서의 가라앉히는 방법 대신에 부상시키는방법으로 침전지의 모양을 뒤집어 놓은 형태- 공기부상, 용존공기부상, 진공부상 등의 3가지가 있다- 부상법은 액상에서 저밀도 고형분이나 액상 미립자를 분리시키는 방법- 그리스, 오일, 섬유와 그 외 저밀도 고형분의 분리를 목적으로 함- 활성오니법으로부터 오니의 농축 등등. 여과= 공극이 있는 매질층을 통하여 물을 통과시켜서 부유물을 제거하는 방법- 여과재로서는 모래, 무연탄, 규조토, 혹은 세밀히 짜여진 섬유가 사용-> 여과종류① 미여과 : 플랑크톤이나 부유물을 제거하기 위한 여과법(세밀하게 짜여진 강철망이 사용)② 규조토여과 : 미세하게 제조된 금속망이나 섬유망 위에다 다공성인 규조토 막을 형성시켜 물을 여과(수영장이나 소규모 지역에서 많이 사러지 생산량이 적으나 값이 비싸다.석회는 값이 싸서 일반적으로 많이 사용되나 반응속도가 느리고 슬러지량이 많이 생긴다.-> 알칼리 중화제- 종류 : 황산(H2SO4), 염산(HCl), 탄산(CO2)가스- 적용 : 제지공업, 피혁공업, 석유정제공업 등 알칼리 폐수. 산화와 환원 : 광의적 의미로는 산화란 각 원소가 가지고 있는 산화수가 증가하는 것을 말하고,환원이란 산화수가 감소를 말한다.- 산화제 : 염소(Cl2), 염소화합물(NaClO, CaOCl2 등), 오존(O3), 공기 중 산소 등- 환원제 : 황산제1철(FeSO4), 아황산염(Na2SO3, NaHSO3), 아황산가스(SO2) 등-> 산화처리 (시안(CN-)폐수의 염소처리의 예): 폐수를 알칼리성으로 유지한 다음 염소를 주입시켜 시안을 산화 분해하여 무해한 CO2와 N2로 만든다.-> 환원처리 (6가 크롬(Cr+6)의 환원처리): Cr 폐수는 6가와 3가를 함유하고 있다,Cr+6의 처리는 다음의 화학반응식에 의한 환원→중화→침전 등의 과정을 거친다.. 화학적 응집-> 응집 : 진흙입자, 유기물, 세균, 조류, 색소, 콜로이드 등 탁도를 일으키는 colloid 상태의 불순물을제거하기 위하여 채택되며 때로는 맛과 냄새도 제거되므로 오염된 지표수 및 각종 폐수처리에많이 이용되는 단위공법이다.- 응집 : 수중 콜로이드의 화학적 개량(conditioning)을 위하여 응집제를 주입 후 급속 교반하여 콜로이드 및 미세입자를 불안정화(destabilization)시켜 부착시키는 공정 (콜로이드의 물리적 특성 변화)- 응결 : 콜로이드의 침강성 향상을 위하여 콜로이드를 뭉치게하는 것으로(플록 형성) 입자간의 접촉기회를 증가시키기 위하여 천천히 교반시키는 공정. 콜로이드- 일반적인 크기 범위 : 0.001 ~ 1μm- 대부분 음(-)의 하전을 가짐.- 용수 및 폐수처리 적용되는 형태 : sol, emulsion-> Sol : 고체가 액체에 분산되는 것. Ex) 미생물, 점토가 물에 부유하는 경우-> Emulsion :
