개념 한 쪽
약품응집처리는 폐수 및 원수의 특정 성분을 화학적·물리적으로 변환하거나 제거하기 위해 약품을 사용하는 처리법을 말한다. 이 과정에서는 약품의 산화·환원성, 반응속도, 전처리 요구사항, 그리고 수지의 선택성 등 기본 원리를 바탕으로 공정 설계와 운전을 수행한다.
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출제기준 단원 「약품응집처리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 환원제·산화제 구분 | 1 | 크롬 환원에 적합한 환원제 여부를 판단하기 |
| 상수 전염소 목적 판단 | 1 | 전염소의 주입 위치와 목적의 적절성 판단하기 |
| 유기인 폐수 전처리 필요성 | 1 | 유기인 화합물의 용해도에 따른 처리전략을 묻기 |
이온교환 수지는 부유물질에 민감하므로 부유물이 많으면 수지가 막히거나 수두손실이 증가하여 효율이 저하한다고 본다. 따라서 이온교환을 적용할 때는 여과나 침전 등 물리적 전처리를 우선하고, 필요 시 화학적 처리를 병행하여 수지의 보호와 수압 손실 억제를 확보해야 한다고 본다.
염소를 제거하는 탈염소 공정에서는 사용되는 약품별 반응 특성이 중요하다고 본다. 이산화황(SO2)은 염소와의 반응속도가 매우 빨라 긴 접촉시간이나 대형 접촉조를 요하지 않으며 급속 교반으로 반응을 완료할 수 있다고 본다. 반응비와 과잉 주입 시의 영향도 함께 고려해야 한다고 본다.
이온교환수지의 친화력은 이온의 전하량과 이온 반지름에 좌우된다고 본다. 일반적으로 전하가 많은 이온(예: 2가)이 1가 이온보다 수지에 더 강하게 결합하며, 동일 전하 계열에서는 이온 반지름이 큰 이온이 더 강한 친화력을 보인다고 본다. 따라서 양이온 교환 수지에서 Ca2+가 Mg2+보다 먼저 제거되는 경향을 설명한다.
유기인 계열 물질은 일반적으로 물에 잘 용해되지 않아 단순한 생물학적 처리만으로는 제거가 어렵다고 본다. 이들은 알칼리 가수분해 등 전처리로 친수성 또는 무독화 생성물을 만들고, 이후 응집침전·부상 또는 활성탄 흡착 등으로 후속 제거를 수행해야 한다고 본다.
환원제와 산화제의 역할 구분은 화학응집과 약품처리에서 필수적이라고 본다. 환원제는 전자를 제공하는 물질로서 크롬 환원 등에서 사용되며, 중크롬산칼륨과 같은 강한 산화제는 환원제로 사용될 수 없음을 원리로 설명한다.
상수처리에서 전염소는 취수구나 도수관로처럼 교반이 잘 되는 위치에 주입하여 조류 억제와 암모니아성 질소 제거를 목적으로 사용한다고 본다. 전염소의 주목적은 산화와 조류 억제이지 최종 소독을 위해 장시간 반응시킬 목적으로 별도의 혼화지를 설치하는 것이 아니라고 본다.
유기인 폐수 처리에서는 알칼리 가수분해로 전처리를 시행한 뒤 응집·침전 또는 활성탄 흡착으로 후속 제거를 수행하는 공정흐름을 권장한다고 본다. 유기인이 물에 잘 녹는다는 가정 하에 생물학적 처리만으로 충분하다는 설명은 잘못된 전제로 본다.
금속 이온을 다루는 이온교환 공정에서는 2가 이온이 1가 이온보다 수지에 더 강하게 흡착되므로 처리 우선순위를 전하량에 따라 판단해야 한다고 본다. 이 원리를 바탕으로 Ca2+가 Mg2+보다 일반적으로 먼저 제거된다고 설명한다.
폐수중에 크롬을 제거하기 위해 무기환원제를 사용하여 환원처리하는 방법이 있다. 일반적으로 이 방법에서 사용하는 환원제와 가장 거리가 먼 것은?
정답 ① · 문항은 크롬 환원처리에 쓰이는 환원제와 거리가 먼 물질을 묻고 있다. 환원제는 전자를 제공하는 물질로서 철, 티오황산나트륨, 아황산가스 등은 환원제로 널리 사용된다.
환원제는 전자를 주는 물질이므로, 이미 최고 산화수를 가진 중크롬산칼륨은 환원제가 될 수 없다.
상수처리중 전염소처리에 관한 설명으로 알맞지 않은 것은?
정답 ① · 상수처리 과정의 전염소 처리는 주로 수처리 시설 내의 조류(abstraction)나 미생물의 번식을 억제하고, 암모니아성 질소를 파과(breakpoint) 처리하기 위해 침전지 이전에 염소를 주입하는 방식입니다. 소독이 주된 목적이라면 체류시간이 충분한 확보를 위해 별도의 염소 혼화지를 설치해야 하지만 전염소 처리는 취수시설이나 도수관로 등 교반이 잘 일어나는 장소에서 행해지며, 주 목적은 암모니아성 질소 제거 등이지 충분한 반응시간을 확보하기 위함이 아닙니다.
상수처리 전염소처소는 주로 취수구나 도수관로 등 교반이 잘 되는 곳에 설치하며, 주 목적은 조류 억제 및 암모니아성 질소 제거이며 소독용 혼화지와는 용도가 다르다.
유기인 함유 폐수에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ③ · 문항은 유기인 함유 폐수 특성과 처리법에 대한 옳지 않은 설명을 찾는 문제이다. 유기인(유기인계 농약)은 지용성이 강하고 물에 잘 용해되지 않으므로 생물학적 처리 전에 가수분해 등의 전처리가 필요하다.
유기인 화합물은 물에 잘 녹지 않아 전처리 없이 생물학적 처리가 어렵다는 설명이 틀렸다.
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