개념 한 쪽
수질환경기사 유입원수 및 단위공정별 특성 — 계면활성제와 혼합 수질
계면활성제의 구조와 분해성 차이, 폐수와 하천이 섞일 때의 농도 계산, 1차 반응 플러그흐름 반응조의 부피, 하구에서 쓰는 무차원 수와 생물농축의 뜻을 익힌다.
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뜻
계면활성제는 합성세제에서 나오며 수중에서 거품을 만든다. 구조에 따라 분해성이 갈린다. ABS는 가지형 구조라 난분해성이고, LAS는 직쇄형 구조라 생분해성이 비교적 좋다. 두 물질의 분해성을 반대로 설명하면 틀린다.
폐수가 하천으로 방류되면 완전혼합 후 농도는 각 유량과 농도의 곱을 더한 값을 총유량으로 나누어 구한다. 목표 농도가 정해져 있으면 이 식을 유량에 대하여 풀어 허용 폐수 유량을 구하고, 제품 1kg당 물 사용량을 곱해 생산량으로 환산한다. 폐수와 하천의 유량·농도가 서로 다른 단위로 주어지면 m³와 L의 관계를 먼저 맞춘다.
페놀처럼 미량으로 배출되는 물질도 기존 처리장 유량과 새 배출 유량을 합한 총유량으로 희석하여 방류수 농도를 예측한다. 어느 한쪽 유량만 쓰면 농도가 달라진다.
1차 반응으로 분해되는 물질을 플러그흐름 반응조에서 처리할 때 필요한 부피는 V = (Q/k)ln(C0/Ce)로 구한다. 유량 400m³/day, 속도상수 0.05/day, 제거율 90%이면 C0/Ce = 10이므로 V = (400/0.05) × ln10 = 8,000 × 2.303 ≈ 18,400m³이다. 제거율 90%를 농도비 10으로 바꾸는 단계가 핵심이다.
하구에서 오염물질의 거동을 해석할 때 하구수는 유속과 특성길이의 곱을 확산계수로 나눈 Lu/E로 나타내며, 대류와 확산의 비율을 뜻한다. 페클레수도 이류에 의한 운송량과 확산에 의한 운송량의 비율이다. 생물농축은 독성물질이 아가미와 표피를 통해 직접 흡수되는 과정이고, 생물축적은 여기에 먹이 섭취까지 포함하며, 생물확대는 먹이사슬 상위로 갈수록 농도가 높아지는 현상이다.
예제
선지 판단은 ABS와 LAS의 구조·분해성 연결, 혼합 농도 식의 분모에 총유량을 넣는지, 1차 반응에서 제거율을 농도비로 바꾸는지, 무차원 수의 분자와 분모, 생물농축과 생물축적의 범위에서 갈린다. ABS를 직쇄형이라 하거나 LAS를 난분해성이라 한 선지가 틀린다. 혼합 농도에서 총유량 대신 폐수 유량만 쓴 선지, 제거율 90%를 ln(0.9)로 잘못 넣은 선지도 어긋난다. 하구수를 확산계수를 분자로 둔 식으로 쓴 선지, 먹이 섭취를 생물농축에 포함한 선지도 성립하지 않는다.
자주 묻는 물음
- ABS와 LAS는 분해성이 어떻게 다른가요?
- ABS는 가지형 구조라 난분해성이고, LAS는 직쇄형 구조라 생분해성이 비교적 좋습니다. 계면활성제는 합성세제에서 나오며 수중에서 거품을 만듭니다. 두 물질의 설명을 바꾸어 놓은 선지가 틀린 설명입니다.
- 폐수가 하천과 섞인 뒤 농도는 어떻게 구하나요?
- 각 유량과 농도의 곱을 더한 값을 총유량으로 나눕니다. 목표 농도가 주어지면 이 식을 허용 폐수 유량에 대하여 풀고, 제품 1kg당 물 사용량을 곱해 생산량으로 환산합니다. 페놀처럼 미량 배출되는 물질도 기존 유량과 새 배출 유량을 합한 총유량으로 희석하여 예측합니다.
- 플러그흐름 반응조의 부피와 하구의 무차원 수는 어떻게 구하나요?
- 1차 반응 플러그흐름 반응조는 V = (Q/k)ln(C0/Ce)를 씁니다. 유량 400m³/day, 속도상수 0.05/day, 제거율 90%이면 18,400m³입니다. 하구수는 Lu/E로 대류와 확산의 비율을 나타내고, 페클레수도 이류 운송량과 확산 운송량의 비율입니다. 생물농축은 아가미와 표피를 통한 직접 흡수만 가리킵니다.
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