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[환경공학] 폐수·폐기물공학 실험법

폐수·폐기물공학 실험법2001폐수·폐기물 실험실차 례제 1부 폐수공학 실험 방법Ⅰ. 실험기본항목Ⅱ. 하·폐수분석Ⅲ. 폐수처리실험제 1부 폐수공학 실험법Ⅰ. 실험기본사항1. 수질측정 및 수처리 실험목적수질측정실험은 음용수 분석 및 처리실험, 하·페수 실험 및 처리실험으로 구분될 수 있다. 수질 분석 및 처리실험의 목적은 생활용수, 농업용수, 수산용수 등 각종 용수를 안전하게 공급하기 위함이며, 하·폐수 분석 및 처리실험의 목적은 폐수 중 유기물질(BOD, COD, SS) 및 독성물질을 제거하여 수자원의 오염을 방지하기 위함이다.그러므로 수처리 실험에서 중요한 점은 근본적인 문제를 어떻게 이해하고 설계하여 운전시키는냐에 달려 있다. 따라서 그 내용은 물리, 화학, 생물학, 보건학, 공학 등의 기초이론이 요구된다.수질측정 실험은 기술적인 문제(처리방법의 선택, 처리시설의 설계, 운전 조건 등)를 실험장치를 이용한 실험을 통하여 체계적으로 최적화 시키는데 있다. 이때 소규모 실험장치의 실험결과는 전 규모의 시설에 응용시킬 수 있도록 여러 제한점에 따라 문제점들을 재검토하여야 한다.따라서 수질측정실험의 궁극적인 목표는 이상적인 처리시설의 설계, 처리방법의 결정, 경제성, 운전의 확실성 등을 판단하고 발견하는데 있다.구체적인 수질측정 및 수처리 실험의 목적은 다음과 같다.첫째, 실험을 통하여 강의에서 배운 기본원리와 법칙을 체득하도록 하는데 있다.둘째, 수처리 방법의 선택, 수 처리 계통의 결정, 수처리 시설의 설계 계수산정 등을 익히도록 하는데 있다.셋째, 선택된 수처리 계통의 처리효율, 적합성을 검토하게 하고, 처리비용, 운전조건 등을 최적화시키는 기법 등을 습득하도록 하는데 있다.2. 실험계획실험계획이란 해결하고자 하는 문제에 대하여 실험을 어떻게 실시하여 측정값을 취하고 측정값을 어떠한 통계방법으로 분석하면 최소의 실험횟수로 최대의 정보를 얻을 수 있는가를 계획하는 것을 말한다.어떤 현상을 확인하고 측정하기 위하여 실험을 계획하는 경우 그 방법과 장치가 정해져 있 잘 헹군다.(4) 주의깊게 공기방울이 빠지도록 병마개를 막고 몇분 동안 병을 전도하면서 혼합 시킨다.(5) 앙금이 병체적의 1/2로 가라앉을 때가지 충분히 정치시킨다. (6) 진한 H2SO4 1 ㎖ 넣는다.(7) 다시 주의깊게 병마개를 막고 침전물이 완전히 분해될 때까지 여러 번 병을 전 도하면서 섞는다.(8) 200㎖에 해당하는 시료를 취한다. 채수병 300㎖에 MnSO4 1㎖, Alkali-Iodide-azide 시약 1㎖를 넣었다면 200×300/(300-2)=201㎖를 취한다.(9) 0.025M Na2S2O3 용액으로 엷은 노란색이 될 때까지 적정한다.(10) 전분지시약을 2∼3방울 넣는다.(11) Na2S2O3 용액으로 청색이 사라질 때까지 적정한다. 이때 당량점이 초과한다면 0.021M bi-iodate 용액을 몇 방울 가하거나 일정량의 처리된 시료를 가한 후 역적 정하고 보정한다.(12) 같은 방법으로 3회 이상 실험을 실시한다.4. 결과정리 및 계산(1) 측정값을 보고서에 기입한다.(2) 시료 200㎖ 적정에 대하여 0.025M Na2S2O3 1㎖는 1mg DO/ℓ에 해당한다.DO( ㎖ O/ℓ ) = a × f ×rm { V₁} over {V₂ }×rm { 1000} over {V₁-R }× 0.2a : 적정에 소비된 0.025N - 티오황산나트륨액( ㎖ )f : 0.025N - 티오황산나트륨액의 역가( factor )v1 : 전체의 시료량( ㎖ )v2 : 적정에 사용한 시료량( ㎖ )R : 황산망간용액과 알칼리성 요오드화칼륨 - 아지드화나트륨용액 의 첨가량( ㎖ )(3) 3회 이상 실험에서 각각 구한 용존산소 농도의 산술 평균값을 계산한다.5. 관계지식(1) 용존산소의 측정에서 가장 자주 나타나는 방해물질의 하나는 아질산 이온이다. 따라서 아지드 변법(azide modification method)은 아질산 이온의 방해를 배제하여 용존산소를 측정하기 위한 Winkler 법의 변법이다.(2) 아질산 이온은 Mn2+를 산화하지는 못하나, 산성조건 하수관망으로 유실되는 것을 측정하고 제어하려는 조사에 유용하다. 비교적 빠른 시간안에 결과를 얻을 수 있어서 착오를 그닐로 바로 잡을 수 있는 조치를 취할 수 있다.(5) BOD 분석과 COD 분석을 함께 수행하면 독성조건과 생물학적 난분해성 유기물질의 존재를 확인하는데도 도움이 된다. 이 분석은 빠르게 그 결과를 얻을 수 있어서 처리시설의 운전상태의 평가에 널리 이용되고 있다.현탁고형물, 총고형물 및 용존고형물증발잔류물이라 함은 물을 증발 건조 후 일정온도에서 건조했을 때 남아있는 물질이며,그 물속에 함유된 성분의 전량을 추정하는 역할을 한다. 증발잔류물은 다음과 같이 구별된다. 즉 시료수를 증발건조시켜 남은 물질을 총고형물이라 하고, 이것은 현탁고형물과 용존고형물과의 총화이다. 현탁고형물은 일정여과기에서 시료수를 여과했을 때 여과기에 잔류하는 물질을 105℃로 건조한 것이며, 용존고형물은 시료수를 일단 여과한 물을 증발건조 했을 때 잔류하는 물질을 말한다.(총고형물=현탁고형물+용존고형물)1. 실험기구(1) 증발접시(2) 유리여과기(3) 데시게이터(Desicator)(4) 유리섬유 여지(Glass Filter)(5) 건조기(Drying Oven)(6) 화학천평(7) 회화로(Muffle Furnace)2. 실험시약3. 실험과정〔a〕현탁고형물(1) 유리섬유여지(GF/C)를 미리 정제수로 씻는다.(2) 시계접시위에 놓고 105∼110℃의 건조기 안에서 2시간 건조시킨다.(3) 꺼내어 황산데시케이터에 넣어 방냉한다.(4) 항량으로 하여 무게를 정밀히 달고 여과기에 부착시킨 후 소랴의 증류수로 정착시킨다.(5) 시료 적당량을 여과기에 주입하면서 흡인여과한다.(6) 여과기의 기벽과 여지상의 잔류물을 증류수로 수회 씻어준다.(7) 유리섬유 여지를 핀센트로 주의하면서 여과기에서 끄집어내어 시계접시위에 놓는다.(8) 105∼110℃의 건조기 안에서 2시간 건조시킨다.(9) 꺼내어 황산 데시케이터에 넣어 방냉한다.(10) 항량으로 하여 무게를 정밀히 단다.(11) 같은 방법1) 메스실린더(1ℓ)(2) Drying Oven(3) 여과장치2. 실험시약3. 실험과정(1) 활성슬러지 시료를 완전히 혼합하여 메스실린더에 1ℓ를 취한다.(2) 정확히 30분간 정치하여 SS를 침강시킨 후 침강슬러지의 용적을 측정한다(㎖/ℓ). 필요하다면 5분 간격으로 슬러지의 용적을 측정한다.(3) 다시 혼합하여 SS를 측정한다.(4) 같은 방법으로 3회 이상 실험한다.4. 결과정리 및 계산(1) 측정값을 실험보고서에 기입한다.①침강슬러지(%)= { 침강슬러지(㎖/ℓ)} over { 1,000(㎖/ℓ)}×100②SVI= {MLSS 1ℓ중의 침강슬러지(%)} over {MLSS량(㎎/ℓ) }= { 30분 침전후의 슬러지 부피(㎖/ℓ)} over {MLSS량(㎎/ℓ) }SDI= { MLSS량(㎎/ℓ)} over {MLSS의 침강량(㎖/ℓ)×10 }= { 100} over {SVI }(3) 3회 이상 실험하여 각각 구한 결과의 산술평균값을 계산한다.5. 관계지식(1) SVI(Sludge Volume Index)는 슬러지용적지수로서 활성슬러지의 침전가능성을 나타낸다. 30분 침전후의 1g의 MLSS가 차지하는 부피를 ㎖로 나타낸 값이다. 이 값이 50∼150일 때 슬러지의 침전성은 양호하며 200이상이면 bulking현상이 일어난다.(2) SVI가 커진다는 것은 슬러지의 부피가 커진다는 것을 뜻한다.(3) SDI(Sludge Density Index)는 슬러지 밀도지수라 하며, 0.7보다 클 때 슬러지의 침강성은 양호하다.소화 가스의 측정소화가스란 소화조 내에서 혐기성박테리아에 의해 잉여 유기고형물이 혐기성으로 분해될 때 생성되는 가스를 말한다. 이 소화가스는 주로 메탄, 메탄가스로 구성되며, 이 밖에 소량의 황화수소, 질소 등이 함유되어 있다.소화가스에는 산소가 포함되어 있지 않다. 만일 산소가 검출되는 경우에는 이것은 보통 대기중의 공기를 함유하는 불량한 시료채취 때문에 일어난다. 일반적으로 소화가스는 약 65%의 메탄가스 및 약 35%의 탄산가스로 구성되어 록 가압실을 약 1분 동안 흔든 gm 3분 동안 정치시킨다. 이때 가압실의 압력은 설계압력으로 유지시킨다.(4)가압실의 폐수 1리터를 부상관의 눈금실린더로 보내다.(5)시간에 따라 눈금실린더에서 슬러지의 상승높이를 측정한다.(6)눈금실린더에서 부상분리가 완료되면(약10-20분) 바닥에 있는 밸브 또는 사이펀을 이용하여 부상분리된 슬러지와 정수된 하부액체를 뽑아 다른 용기에 따로 따로 취한다.(7)두 시료의 수질을 측정한다(농도 및 양).(8)같은 방법으로 3회 이상 실험을 실시한다.(9)고형물농도나 압력을 변화시켜 실험을 반복한다.(10)부상제나 부상보조제를 부가시켜 실험할 경우는 가압실에 부가시켜야된다.[B]순환이 있는 경우(순환되는 유량을 가압시키는 경우)(이때 순환비는 33%라 가정한다.)(1)페수 750를 눈금실린더에 넣는다.(2)가압실에는 순환유랴으이 약75%에해당되는 액체를 넣은 후 바람직한 압력(40-60psig)으로 가압시킨다.(3)압력용기중 액체-기체 혼합물이 포화되도록 가압실을 약 1분동안 흔든후 3분 동안 정치시키낟. 이때 가압실의 압력을 설계압력으로 유지시키낟.(4)가압된 방류수를 눈금실린더에 받은 후 폐수 또는 스러지를 혼합시킨다. 이때 방류된 양은 바람직한 순환비로부터 계산되는데 예로 폐수나 슬러지 750ml에 대한 가압순환유량 250ml 의 순환비는 0.33이다. 또한 방류속도는 주입액중의 고형물이 파괴되지 않으며 적당한 혼합과 기체-액체의 접촉이 유지될 수 있는 속도이면 충분하다.(5)실험과정[A]의 (5)-(7)을 실시한다.(6)고형물농도나 압력을 변화시켜 실험을 반복한다.(7)부상제나 부상보조제를 부가시킬 경우 (1)이 완성된 후 부가시켜야 한다.3. 결과정리 및 계산(1)측정한 krqt을 실험보고서에 기입한다.(2)다음 식에 의거 비를 계산한다.(순환이 없는 경우)(순환이 있는 경우)f:압력Pdptj 용존공기의 분률(보통 0.8)P: 압력(atm)(3)그래프지에 부상고형물(%)대 비의 관계를 그린다.(4)부상고형물(%)에 대한

공학/기술| 2002.11.02| 88페이지| 1,000원| 조회(673)

폐기물, 폐수, 오수, 수질공정시험법

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최근 해양에서의 유해 적조현상,,,, 평가D별로예요

최근 해양에서의 유해 적조현상(Harmful Algal Blooms ; HAB)은 육지의 영향을 많이 받고 있는 부영양화된 폐쇄성 및 반폐쇠성 내만해역에서부터 해수유동이 비교적 원활하고 육지의 영향을 약하게 받고 있는 외해역에 이르기까지 매우 넓은 연근해 수역에서 거의 매년 상습적으로 발생하고 있다. 따라서 80년대까지만 해도 국부적해역에서 일시적으로 단기간동안 발생했던 유해적조는 90년대 이후부터는 발생기간의 장기화, 발생해역의 광역화, 적조 원인생물의 고밀도화 및 적조생물의 유독화 추세로 어장환경과 수산생물에 막대한 피해를 일으키므로서 심각한 사회·경제적인 문제를 야기시키고 있다. 특히, 1995에 대규모로 발생한 유해성 적조원인생물인 Cochlodinium 종에 의한 적조는 남해안에서 동해안까지 광범위한 해역에서 거의 두달동안 장기간 지속적으로 발생하여 총 764억원에 달하는 막대한 수산피해를 일으켰다. 이와 같이 유해적조는 일본, 중국, 미국, 프랑스, 노르웨이 등의 중요 해양국가에서도 큰 영향을 미치고 있다.따라서 일본과 미국을 중심으로한 선진 외국에서는 유해 적조로 인한 수산피해를 대폭적으로 경감시키기 위하여 적조예찰 탐색, 피해저감 및 적조방제기술개발 연구를 범국가적인 차원에서 많은 예산과 연구인력을 투입하여 적극적으로 수행하고 있다. 특히 연안 이용도가 높은 일본에서는 막대한 수산피해를 일으키는 유해 적조의 발생기구 구명과 방제기술 개발연구를 1970년대이후부터 강력히 수행하고 있고, 미국과 유럽의 경우 유용수산생물을 독화시키는 유독성 플랑크톤의 독소분리와 체내변환, 독화 원인생물의 분류와 환경생리 및 사전탐색기술(screening technology)을 1980년대부터 관련연구인력과 예산 및 첨단과학기술을 이용하여 매우 적극적으로 수행하고 있다. 또한 이들 선진국들의 국민수산식품 소비를 충족시키기 위한 현실과 같이 유해적조가 사회경제적인 현안문제로 대두되므로서 유해적조문제는 식중독 문제와 함께 당장 해결해야 할 과제가 되었다. 따라서 이들 국가들은 우수한 연구인력과 예산을 투입하여 적조사전예측과 방제 및 제어기술개발에 치중하고 있다.그러나 우리나라의 경우 1990년대 초기까지도 적조현상은 사회적으로 또는 과학기술중점연구대상으로 관심을 받지 못하여 연구기반은 취약하고 연구투자예산도 매우 적었다. 그럼에도 불구하고 우리나라의 연안 양식생산은 100만톤을 상회하여 전체 어업생산력의 약 30%를 초과하였을 뿐만 아니라 어업정책도 잡는 어업에서 기르는 어업으로 방향을 전환하므로 서 적조피해를 직접적으로 노출되어 있는 양식산업을 안정적인 해양생산의 기간산업으로 발전시키지 않으면 안되게 되었다.

자연과학| 2001.05.08| 1페이지| 1,000원| 조회(472)

부영양화, 적조현상

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기술통계학

1. 기술 통계학 : 통계 자료를 수집,정리하여 표나 그래프를 사용해서 표현하고,자료를 요약하여 대표값이나 산포도와 같은 자료의 전박적인 특성을 수량화해서 나타내는 방법을 다루는 분야이다.2. 편차 : 관측값들과 평균과의 차3. 산술평균 : 분포의 대표적인 값으로 관측값을 모두 합하여 관측값의 개수로 나눈 값4. 기하평균 : 확률변수 또는 n개의 자료를 x1,x2,x3--xn이라 할 때 이 값들을 모두 곱하여 구 한 값을 n제곱근을 취하여 구한 값이다.5. 조화평균 : 각 n개의 자료를 x1,x2,x3---xn이라 할 때 이들의 역수의 산술평균을 다시 역수 취한 값을 말한다.6. 산포도 : 관측값들이 대표 값 주위에 흩어져 있는 정도를 나타내는 척도7. 평균편차 : 산포도를 측졍하는 한 척도로 각 관측값과 중심 값의 차에 대한 절대값의 평균, 중 심값은 살술평균 또는 중앙 값을 이용8. 분산 : 확률변수 X가 평균으로부터 떨어진 정도를 나타내는 양9. 4분위 편차 : 자료의 흩어진 정도를 나타내는 하나의 척도로 측정한 자료를 순위대로 나열하여 4분의 3번째 값 Q3와 4분의 1번째 값 Q1의 차를 2로 나눈 값을 말한다.10. 중앙치 : 측정치를 크기에 따라 늘어 놓았을 때의 중앙의 값11. 돗수 : 일정 사상이 일어나는 횟수 또는 특정 계급에 속한 인구스 등을 말한다.12. 돗수 곡선 : 연속적 변량에 의해서 작성된 돗수 분포를 도형화한 것13. 돗수 분포 : 관찰된 변량을 적당한 크기의 구간으로 나누어 구간별 관찰값 수를 대응시킨 표14. 공분산 : 두 변수의 평균을 중심으로 한 교적15. 공통인자 : 인자 분석에서 인자들은 변수들에 기여하는 양상에 따라 분류되는데 어떤 인자가 두 개 이상의 변수로 구성되면 공통인자라 한다.16. 가중평균 : 상대적인 중요성에 대한 적당한 허용값을 주기 위해 일련의 가중값을 부여한 양의 평균17. 가중이동평균 : 시계열분석에서 이동평균의 개념을 확장하여 평균을 구하는데 있어 주어지는 가중값을 반영시킨 이동평균18. 가중값 : 어떤 대상이 속해 있는 집단에서 다른 대상에 비해 한 대상의 상대적은 중요성을 나타내는 값을 말한다.19. 최빈값 : 한 분포에서 가장 자주 나타나고 있는 수치나 유목20. 급간분산 : 집단의 전 요소가 몇 개의 부분 집단으로 분할 되었을 때 각부분 집단의 산술평균의 분산을 말함21. 급간상관 : 몇몇 변수 들 상호간의 상관관계를 나타내는 것으로 그 변수들과 외부 또는 종속 변수와의 상관관계와 구분된다.22. 사분위수 : 자료의 양이 30개보다 클때는 중앙치의 개념을 확대해서 크기 순서에 따라 늘어놓은 자료를 4등분하는 수치

자연과학| 2001.05.04| 2페이지| 1,000원| 조회(2,480)

기술통계학

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