수질환경기사 공정의 산화·환원 — 오존 산화와 크롬 환원

산화 처리는 산화제로 오염물질을 분해하는 방법이다. 오존은 산화전위가 높아 살균력이 크지만 물속에서 분해가 빨라 잔류성이 거의 없다. 따라서 배수 계통 전체에 계속 소독 효과를 기대하기 어렵고, 분해 과정에서 생기는 부산물로 2차 오염이 나타날 수 있다.

시안 함유 폐수는 산화나 선택침전 등으로 처리한다. 선택침전법은 금속을 분리해 회수할 수 있지만 공정이 복잡하고 슬러지가 많이 생긴다.

환원 처리는 높은 산화 상태의 물질을 낮은 상태로 바꾼 뒤 침전시키는 방법이다. 6가 크롬은 산성 조건에서 아황산나트륨 같은 환원제로 3가 크롬으로 환원한 뒤 중화해 침전으로 제거한다. 반응식 H2CrO4 + 3Na2SO3 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 5H2O에서 6가 크롬 1몰에 아황산나트륨 3몰이 반응한다. 6가 크롬 1,000mg/L 폐액 20m³에는 크롬이 20kg 들어 있고, 계수비 1:3과 아황산나트륨 분자량 126을 적용하면 이론량은 약 73kg이 된다.

약품 소요량은 교반 시험으로 구한 최적 주입 농도에 처리량을 곱해 계산한다. Al2(SO4)3 200mg/L는 0.2kg/m³이므로, 폐수량이 500m³/day일 때 필요한 양은 0.2 × 500 = 100kg/day이다. Ca(OH)2 500mg/L는 이 계산에 쓰지 않는다. 인을 침전시킬 때는 인 1몰당 알루미늄 1.5몰이 실제로 필요하다는 점에 순도와 밀도를 함께 적용한다. 인 16mg/L, 유량 10,000m³/day이면 인이 5.16kmol이고, 액체명반 순도 48%, 용액 단위중량 1,281kg/m³을 적용해 약 4,200L/day가 된다.

전기투석은 이온교환막으로 용존 이온을 이동시켜 제거한다. 경도 물질 제거 효율은 높지만 인 제거 효율은 낮고, 용존염분 농도에 비례해 전력이 증가한다. 콜로이드나 현탁물질 제거에는 주로 쓰지 않는다. 질소를 물리화학적으로 제거하는 공법에는 탈기법, 이온교환법, 브레이크포인트 염소제거법이 있고, 금속염 첨가법은 인 제거 공법이다.

소독에서 세균 사멸이 1차 반응을 따르면 사멸률은 로그 감소로 바꾸어 시간을 계산한다. 90% 사멸은 1로그 감소이고, 99.9% 사멸은 3로그 감소이다. 잔류염소 0.3mg/L에서 90% 사멸에 2분이 걸리면 99.9% 사멸에는 2 × 3 = 6분이 걸린다.

급속혼합조의 용적은 유량과 체류시간의 곱으로 구한다. 하루 20,000m³는 초당 0.2315m³이므로 60초 체류에 13.89m³가 필요하다. 정방형 조의 깊이가 폭의 1.25배이면 1.25 × 폭³ = 13.89이므로 폭은 약 2.23m가 된다.