개념 한 쪽
지하수 정화 기술을 선택할 때는 오염물 특성, 지층의 수리특성, 처리 목표와 현장 제약을 종합적으로 평가해야 한다. 각 기술은 원리와 적용 조건이 다르므로 '차단'인지 '통과 처리'인지, 주입이 가능한지 없는지 등을 구분하여 적용 여부를 판단한다.
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출제기준 단원 「현장 적용성 평가」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 영양원 보충 계산 | 1 | BOD 부하로부터 필요 질소량 및 요소 투입량 계산 |
| 투수성 반응벽체 체류시간 | 1 | 다arcy 속도와 공극률로 반응벽체 내 체류시간 계산 |
| 활성탄 필요량 계산 | 1 | 오염물 총량에서 흡착능으로 필요 활성탄 질량 산출 |
현장 적용성 평가는 특정 오염부지에 어떤 정화 공법이 적합한지를 판단하는 과정이다. 이 평가는 오염물의 농도와 성상, 오염체적, 지층의 투수성(수리전도도), 지하수 흐름 특성, 현장 접근성, 보조 영양물질 필요성 등을 고려하여 수행한다.
정화 기술은 기본적으로 물리적 차단(예: 슬러리월)과 통과시키며 처리하는 기술(예: 투수성 반응벽체, PRB)으로 나뉜다. 슬러리월은 지하에 연속적인 벽을 형성하여 오염수의 확산을 물리적으로 차단하는 역할을 하며, 화학적 고형화와 같은 처리는 슬러리월의 주된 기능으로 보지 않는다. 반대로 PRB는 지하수의 자연스러운 흐름을 이용해 반응기질과 접촉시키며 오염물을 제거하는 방식으로, 지하수 흐름을 막지 않는 점이 핵심이다.
원위치 생물학적 복원은 미생물의 활동을 유도하기 위해 영양물질과 산소를 주입하는 기술로, 지층의 수리전도도가 충분히 높아 주입물질이 넓게 확산될 수 있어야 적용성이 높다. 수리전도도가 매우 낮은 지층에서는 주입물 확산이 저해되어 이 기술의 적용이 부적합하다.
현장 적용성 평가는 단순히 기술의 유효성뿐 아니라 처리 속도, 장비 접근성, 처리 비용, 남는 부산물 가능성 등을 함께 검토하여 최종 공정을 결정한다.
1) 영양원 보충 계산(요소 투입량) - 하루 처리 BOD 부하량을 구한다: 유량 700m³/day는 700,000L/day이고 BOD 농도 1,000mg/L이면 하루 BOD는 700kg이다. - 영양비를 BOD 대비 질소와 인을 각각 5%와 1%로 가정하면 질소는 BOD의 5%가 되므로 필요 질소량은 700kg×0.05 = 35kg이다. - 요소[(NH2)2CO]의 질소 함량은 질량비 28/60 ≈ 0.466이므로, 필요한 요소량은 35kg ÷ 0.466 ≈ 75kg이다. - 결론: 하루 약 75kg의 요소가 필요하다고 산정한다.
2) 반응벽체(PRB) 내 체류시간 계산 - 다arcy 속도는 5m/d, 벽 길이는 5m, 공극률은 0.65이다. - 실제 선속은 다arcy 속도를 공극률로 나눈 값이므로 v_actual = 5 ÷ 0.65 ≈ 7.69 m/d이다. - 체류시간은 거리÷속도이므로 5m ÷ 7.69 m/d ≈ 0.65일이며, 시간 단위로 환산하면 0.65×24 ≈ 15.6시간이다. - 결론: 반응벽체 내 체류시간은 약 15.6시간으로 산정한다.
어느 화학공장의 오염된 지하수를 700m³/day 규모로 펌핑하여 호기성 생물처리법으로 처리하고자 한다. 지하수의 수질을 분석한 결과 다음과 같을 때 1일 필요한 요소의 주입량은? (단, 미생물활성을 위한 영양비는 BOD:N:P = 100:5:1로 가정한다. 지하수의 수질은 pH7.5, 인산 50mg/L, BOD 1.000 mg/L, 총질소 0, 요소 분자식은[(NH2)2CO)]
정답 ③ · 지하수의 BOD 농도는 1,000mg/L로 일일 처리량 700m³(=700,000L)을 곱하면 총 BOD 부하량은 700kg입니다. 미생물 영양비 BOD:N:P = 100:5:1의 비율에 따라 필요한 질소(N)의 양은 700kg × (5/100) = 35kg입니다.
BOD 부하량에 영양비(BOD:N:P=100:5:1)를 적용해 필요 질소량을 산출한 후, 요소의 질소 함유율로 환산한다.
투수성 반응벽체(PRB)의 공정원리에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 투수성 반응벽체(PRB)는 오염된 지하수가 유입될 때 반응기질을 통해 정화시키는 원위치 정화구조물입니다. 지하수의 이동을 물리적으로 방지하여 차단하는 것이 목적인 수직차단벽의 역할과 다릅니다.
투수성 반응벽체(PRB)는 지하수의 이동을 차단하는 것이 아니라, 통과시키는 과정에서 오염물을 정화하는 구조물이다.
자일렌 100㎎/L의 농도로 오염된 지하수 6000m³을 처리하기 위해 필요한 활성탄의 양은? (단, 자일렌에 대한 활성탄의 흡착능 0.0789g-xylenes/g-carbon)
정답 ③ · 활성탄의 필요량을 계산하기 위해서는 제거해야 할 오염물질의 총 질량과 활성탄의 흡착능을 이용합니다. 오염물질의 총 질량은 농도(100mg/L)와 부피(6000m³)를 곱하여 구합니다.
오염물질 총질량(농도×부피)을 흡착능(흡착량/탄량)으로 나누면 필요 활성탄 질량이 나온다.
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