수질관련

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수질관련

BOD(Biochemical oxygen demand) ; 생물학적 산소 요구량

수중에 포함되어 있는 유기물이 미생물에 의해서 호기성 분해될 때 필요로 하는 산소량을 mg/ℓ 또는 ppm 단위로 나타낸 것으로서, 수중의 용존산소에 의해서 유기물의 양을 간접적으로 나타내는 척도가 되고, 하천이나 하수·공장 페수 등의 오염농도를 나타내는 지표가 되고 있다. 분해과정은 주로 유기물의 산화가 끝날 때까지 소비되는 산소량을 나타내는 제1단계의 탄소계 산소요구량과 질소화합물의 산화가 끝날 때까지 소비되는 산소량을 나타내는 제2단계의 질소계 산소요구량으로 구분된다. 일반적으로는 20℃에서 5일간에 소비되는 산소량이 사용되며, BOD5로 표시 된다.

COD는 화학적 산소 요구량 chemical oxygen demand(㎎/ℓ)

배수 중의 유기물, 아초산염, 제1철염, 화화물 등은 배수 중의 용존산소를 소비하고 수중 생물의 성육을 저해하므로, 이들의 산소 소비량을 화학적으로 정량하여 수질 오탁에 있어서의 하나의 지표로 함. COD의 단위는 ppm으로 표시하고, 값이 작을수록 수질오탁도 작다고 함. COD측정은 과망간산 칼륨과 중크롬산 칼륨 소비량으로 함

SS(Suspended Solids ) 부유물질량 ; 현탁 물질

입경 2mm이하의 물에 용해되지 않고 수중에 현탁되어 있는 유기물과 유기물을 함유하는 고형물질이며, 시료를 공극이 0.1%인 여과지를 사용하여 여과시킬 때 여과되지 않는 부분이다. Suspended Solids 의 약칭. 또는 현탁 물질이라고 하며 지표로 ㎎/ℓ로 표시한다.

｢국토의 계획 및 이용에 관한 법률 시행령｣의 개정(대통령령 제19036호, 2005. 9. 8. 공포․시행)으로 관리지역 내에서 1만 제곱미터 미만의 소규모 공장 신설이 제한적으로 허용됨에 따라 관리지역의 난개발 및 환경오염의 방지를 위하여 동지역에 신설되는 개별공장에서 배출하는 오염물질의 배출허용기준으로 특례지역기준(생물화학적산소요구량 30㎎/ℓ이하, 화학적 산소 요구량 40㎎/ℓ이하, 부유물질량 30㎎/ℓ이하)을 적용

BOD와 COD의 개념

먼저 BOD(Biochemical Oxygen Demand)는 생물학적 산소요구량으로 물속에 들어있는 유기물을 미생물에 의해서 호기성상태에서 분해 안정시키는데 요구되는 산소량입니다.

즉 미생물은 유기물을 분해섭취하여 세포를 합성하는데 이때 산소가 필요하게 됩니다.

이 과정에서 필요한 산소는 물속에 용해되어 있는 산소를 소비하므로

물속에 유기물이 많이 들어있으면 있을수록 필요한 산소량도 많아지게 되어

물속에 용해되어 있는 산소가 없어지게 됩니다.

산소가 없어지게되면 물속의 물고기등 생물들이 살수 없게 되고

혐기성 세균에 의한 혐기분해가 일어나 악취가 발생하게 됩니다.

한편 COD는 화학적 산화제에 의해 물속에 들어있는 유기물 및 환원성 물질의 양을 단기간에 알아낼 수 있는 방법으로 화학적 산소요구량이라고 합니다.

폭기조 [曝氣槽, aeration tank]

활성오니법을 이용한 폐수처리 시 이용되는 반응기의 일종으로서,

폭기란 하수처리 시 사용되는 용어로, 물속에 공기를 불어 넣거나 공중에 물을 살포하여 물과 공기를 충분히 접촉시키는 조작이다. 이러한 조작을 통하여 산화작용과 호기성 세균에 의한 소화 작용을 촉진하게 된다. 미생물은 소화 작용에 의해 탄산가스, 황화수소, 메탄가스 등을 제거한다. 즉, 오수에 폭기하여 미생물로 하여금 물을 정화하게 하는 방법이다.

폭기조는 활성오니법의 주요 설비로, 공기흡입식·기계 교반식· 양자 병용식 등이 있다. 폭기조의 유효 용적은 처리하는 배수의 수질과 수량 및 조작조건에 따라 정한다.

활성오니법 [活性汚泥法, activated sludge process]

하수(下水)의 생물학적 산화법으로,

1913년 영국에서 개발하였고, 1916년 미국에서 실용화되어 세계에 보급되었다. 하수를 활성오니[好氣的] 조건에서 하수를 산화하는 세균집단과 함께 폭기조(曝氣槽)에서 폭기 ·교반(攪伴)하여 BOD(생화학적 산소요구량)를 거의 만족시키도록 하면, 하수 속의 콜로이드상(狀) 또는 용해한 물질이 침전하거나 활성오니에 흡착되어 깨끗한 물이 된다. 일반 도시하수에서는 4∼8시간이면 정화된다. 활성오니는 정화작용을 한 다음 차례로 처리대상물인 하수에서 침전에 의하여 분리되며, 필요에 따라 폐기되거나 또는 다시 본 처리 과정으로 반송된다. 이 방법은 다른 하수정화법, 예를 들면 살수 여상법(撒水濾床法)에 비해 효율이 좋고, 악취 ·파리가 발생하지 않는 장점이 있다.

살수여상법 [撒水濾床法, trickling filter process]

1차 침전지를 거친 폐수를 여재로 채워진 여상에 골고루 뿌려 처리하는 것으로,

활성오니법과 달리 1차 침전지를 거친 폐수를 미생물막으로 덮인 자갈이나 쇄석, 기타 매개층 등 여재(濾材, filter material) 위에 뿌려서 미생물막과 폐수 중의 유기물을 접촉시켜 분해시키는 처리 방법이다. 생물학적폐수처리의 한 방법으로, 도시하수의 2차 처리에 주로 사용된다.

1893년 영국에서 처음 개발되었으며 1936년 미국에서 고속살수여상법이 개발되어 널리 쓰이고 있다.

살수여상은 여재, 하부 배수시설, 살수장치(nozzle)로 구성된다. 여재는 미생물이 붙어서 잘 자랄 수 있도록 표면이 거칠고 단위면적당 표면적이 넓은 재료를 사용한다. 또 배수와 통기가 잘 되도록 공극률도 높아야 한다. 과거에는 주로 직경 25∼100㎜의 쇄석, 세라믹 물질 등을 이용하여 1∼2.5m 깊이의 여상을 만들었지만 근래에는 가볍고 공극률과 표면적이 큰 플라스틱 등의 합성 여재를 많이 사용한다.

살수여상법의 처리 방식에는 표준살수여상법과 고속살수여상법이 있다. 전자는 여상의 생화학적산소요구량(BOD) 부하률을 낮게 설정해 운전하기 때문에 정화 효율이 우수하고 질산화가 진행된 처리수를 얻을 수 있지만, 과부하에 민감하고 넓은 부지면적이 필요하다. 이에 비해 고속살수여상법은 살수 부하가 크기 때문에 용지 면적은 절감되지만 BOD 제거율이 표준살수여상법에 비해 떨어진다

표준 활성오니법 공정 수질

하수처리 공법중 가장 많이 사용되는 방법이다.

최종침전지로부터 유입하수량의 20 ∼ 50%에 상당하는 활성슬러지를 포기조(활성슬러지조)로 반송하여 유입하수와 활성슬러지를 혼합한다. 그 후 5시간 정도 포기하여 최종침전지에서 슬러지를 분리하여 상등수를 방류하는 것이다.

이 방법은 침전성이 좋은 활성슬러지가 얻어지고 또한 정상적인 기능이 기대될 수 있는 공법이다.

흡착 및 산화 작용의 처리등이 원활하고, 합리적으로 이루어져야 하는 등 고도의 운전기술을 필요로 하므로 비교적 대규모의 처리시설에 전문기술자가 상근하는 곳에 적당하다.

이 방법은 침전성이 좋은 활성슬러지가 얻어지고 또한 정상적인 기능이 기대될 수 있는 공법이다.

그러나 포기용 동력이 비교적 많이 들고 잉여오니의 생성량이 많다.

- 침사지 ( Gift Chamber )

유입하수의 토사류와 협잡물 등 이물질을 제거하여 후속공정의 기계손상 등 시설물 고장을 예방한다.

- 최초침전지 ( Primary Sedimentation Tank )

유입펌프에 의해 보내진 하수를 약 2∼4시간정도 체류, 침전시키면서 하수 중에 들어있는 오염물질중 비교적 무거운 물질을 약 30∼35% 제거하여 1차처리 및 생물학적 처리를 위한 예비처리의 역할을 수행하며 발생되는 생슬러지는 슬러지처리공정으로 보내져 제거된다.

- 포기조 ( Aeration Tank )

최초침전지 1차처리후 유입된 하수에 공기를 불어넣어 하수중의 호기성 미생물(박테리아 등)로 하여금 유기물을 산화 · 분해하면서 슬러지 덩어리(floc)로 만들어 미세한 오염물질까지 제거하는 생물학적 공정으로 표준활성슬러지 공법에서 가장 중요한 공정이다.

- 최종침전지 ( Final Sedimentation Tank )

포기조에서 생물학적으로 처리된 하수를 약 3∼5시간 정도 침전시켜 슬러지 덩어리와 맑은 물을 분리시켜 깨끗해진 물만을 방류시키며 가라앉은 슬러지는 포기조에 다시 미생물 공급을 위해 보내지며 잉여슬러지는 슬러지처리공정으로 보내져 제거된다.

- 방류구 ( Final Effluent Gate )

최종침전지의 처리수는 BOD 20mg/ℓ, COD 40mg/ℓ, SS 20mg/ℓ, TN 60mg/ℓ, TP 8mg/ℓ 이하로 처리되어 서해연안으로 방류된다.

- 탈황탑 ( Desulfurization tower )

소화조에서 발생한 가스중 황성분을 제거하여 기계설비의 노후를 방지한다.

- 가스탱크 ( Gas Holder )

소화조에서 발생하는 가스를 저장하는 탱크로서 메탄가스를 소화조의 가온에 필요한 보일러 연료로 사용한다.

- 중앙제어실 ( Control Room )

하수처리 설비의 기기를 자동 계측, 컴퓨터로 운영, 기록한다.

- 중앙제어실 ( Laboratory )

하수처리 운영을 위한 실험 및 운영을 담당하고 있다.

고분자응집제

고분자응집제는 수중에 현탁되어 있는 미세입자를 흡착, 가교화하여 응집침전시키고, 폐수처리 및 다양한 산업분야에서의 농축, 여과, 탈수 등과 같은 고액분리공정에 사용되는 고기능성 수용성 polymer입니다.

고분자 응집제의 종류

- 제품의 성상에 따라 Powder형과 Emulsion형으로 구분

- 관능기가 보유하고 있는 이온성에 따라 음이온(Anion), 비이온(Nonion), 양이온(Cation)으로 구분

- 적용분야에 따른 구분

무기응집제

일반적으로 응집 및 침전과정은 응결핵 생성 그리고 응집 침전의 과정으로 나뉘어 진다. 응결핵 생성은 흔히 flocculation이라고 불리우며, 무기 응집제가 주로 사용되며, 응집은 coagulation이라 불리우며 일반적으로 현장에선 고분자응집제를 사용한다.

응결이란 결정이 생긴다는 것이고, 이러한 응결은 선행으로 PH나 ORP의 조정이 선행되어야 그 효과를 볼 수 있다.

무기응집제의 종류

1)황산알루미늄(Al2(So4)3.18H20)=명반,Alum(정수처리,가격저렴함,무독성, 응집 PH범위는5.5~8.5 로 범위가 좁다.플록이 가볍다)

2)황산제1철(FeSO4.7H2O)(PH범위는 9~11로 높아 용해 안됨,플록이 무거워 침강성이 좋다,부식이 강함)

3)황산제2철(Fe2(SO4)3)(배관부식등으로 일반적 하수처리에는 사용 안함.. 펜톤산화법에서 적용:폐수처리)

4)염화제2철(FeCl3.6H2O)(응집 PH범위는 3.5이상:4~12로 넓다,플록이 무겁 다,부식성이 강함)

5)폴리염화알루미늄(PAC) (성능이 최고이며 저온 열화 하지 않음,Al의 3~4 배 효과 좋음)

6)암모늄명반(Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24H2O)

7)알루민산나트륨(NaAlO2)

8)염화 코퍼러스

이밖에 응집 보조제로는 점토,수산화칼슘(소석회),산화칼슘(생석회),활성규산 등이 있음.

대표적인 예로 벤토나이트(Clay:점토)