환경실험레포트-JAR TEST

목차

【1】실험목적

【2】실험원리

【3】실험기구 및 시약

【4】실험방법

【5】실험결과

【6】고 찰

【8】참고문헌

본문내용

있으며, 또한 같은 전하끼리 대전하고 있어 서로 반발을 일으켜 더욱 침전하기 어렵다.
즉, 응집이란 콜로이드의 전기적 특성으로 콜로이드가 띠고 있는 전하와 반대되는 전하를 갖는 물질을 투여하여 그 특성을 변화시키고 pH의 변화를 일으켜 콜로이드가 갖고 있는 반발력을 감소시킴으로서 입자가 결합되게 한 것으로 입자 무게에 대한 표면적비를 감소시켜 주어 침전이 일어나도록 한 것이다.
이 때 가한 화학약품을 응집제라 하고 입자의 덩어리를 floc이라 한다.
(2) 응집처리의 설계 이론
① 혼합과 응결 : 정수를 위한 응집은 혼합-응결-침전의 3단계로 이루어지며, 혼합과 응결은 다음과 같이 표현할 수 있다.
(가) 혼합(mixing) : 정수나 폐수처리시 물을 휘저어 화학약품 등을 빠른 시간내에 용해시키기 위한 동작으로 패들(paddle), 터빈 임펠러(turbine impeller), 프로펠러(propeller) 등을 사용한다.
(나) 응결(flocculation) : 응집시 입자의 접촉을 증가시켜 큰 응결물(floc)을 형성시키기 위하여 혼합하는 조작으로 달리 형성되는 응결물이 깨어지기 않으면서 충분한 난류가 일어나도록 해야 한다.
② 속도 경사 : 응결 시설의 설계 자료로 사용하기 위한 값으로 속도 경사를 사용하는데 그 값은 다음 식으로 나타낸다.
G~ =~ SQRT { { P} over { mu V } }
여기서, G : 속도경사(
sec^-1
) P : 동력의 크기
V : 응결지(또는 침전지)의 부피(㎥)
μ : 폐수의 절대 점성계수(㎏/m·s)
floc의 형성은 속도경사 G값에 비례하나 Camp는 많은 실례를 검사한 결과 G = 10∼75
sec^-1
가 floc형성에 알맞는 교반 조건이라 하였고, 그 후에 수리적 조건뿐만 아니라 체류시간도 관계된다고 하여 GT(G값에 floc형성지의 체류시간 T를 곱한 것)값을 제시하였으며 GT = 23000∼210000이 알맞는 교반 조건이라 하였다.
③ Jar test(응집 교반시험) : 응집반응에 영향을 미치는 인자는 pH, 응집제 선택, 수온, 물의 전해질농도, 콜로이드의 종류와 농도 등이 있으나 현장 적용시에는 Jar test를 하여 효과적으로 처리하기 위한 최적 pH나 응집제량을 조절해 주는 것이 좋다.
Jar test는 각각의 폐수에 맞는 응집제와 응집보조제를 선택한 후 적정pH를 찾고 그 pH치에서 최적주입량을 결정하는 조작이다.
(3) 응집제의 용해도와 pH
응집제의 응집 효과는 그 용해도에 따라 다르게 나타나는데 이는 pH의 영향을 크게 받는 것으로 최적 pH의 범위는 실험 조건에 따라 다르지만, 황산알루미늄의 경우 5.8∼7.8이다.
그러나 색도가 높은 니탄지(泥炭地)나 소택지(沼澤地)의 물은 pH 5 전후가 최적 조건이다.
또 황산제2철
{ Fe}_{2 }({SO}_{4 })_3 CDOT 9H_2 O
은 pH8.5 부근, 제1철염은 pH4가 최적치이다.
(4) 응집제
응집제로서 가장 많이 사용되는 것은 명반, 철염(
FeCl_2 , ~FeCl_3 , ~FeSO_4
등)으로서 명반은 주로 종수처리에 많이 사용되며, 철염은 폐수 처리에 주로 사용된다.
종전에는 무기 응집제가 많이 사용되어 왔으나 근래에는 고분자 응집제 사용이 진보되어 단독 또는 다른 무기계 응집제와 같이 병용하는 형태로 많이 이용되고 있다.
응집의 다른 현상은 가교작용(架橋作用)이다.
고분자 응집제는 분자중의 몇 개의 극성기(極性基)를 가지고 있어 이 극성이 대전 입자에 접착하여 입자와 입자간에 가교를 놓은 작용으로 입자가 크게 된다.
(5) 보조 응집제
응집 보조제의 사용시 floc 형성 상태가 불량하거나 침강이 불량할 때 응집 효과를 증가시켜 침강 속도를 크게 하거나 큰 floc을 형성하게 하는 작용을 하는 물질로서 무기성 보조 응집제와 유기성 보조 응집제로 구분한다.
① 무기성 보조 응집제 : 무기성 보조 응집제로서는 점토와 활성규사가 있으며, 그 특징은 다음과 같다.
㈎ 점토 : 점토는 응결물을 크게하여 침전을 쉽게 하는 외에 응결물의 형성을 촉진시키는 흡착 작용도 한다. 이 때 가장 많이 사용되는 것은 bentonite이다.
㈏ 활성규사 : 특별한 방법으로 활성화 된 sodium silicate로서 물에서는 전하를 띤 sold을 형성한다. 즉, 응집제로부터 생긴 양전하의 금속 수산화물과 결합하여 쉽게 제거될 수 있는 floc을 형성한다.
② 유기성 보조 응집제 : 한천, 전분, 젤라틴 등의 천연적인 것과 같은 유기고분자 응집제가 있으나 천연적인 것은 가격이 비싸 비경제적이므로 잘 사용되기 않고, 주로 사용되는 것은 응집력이 크고 pH나 공존 물질의 영향을 잘 받지 않는 유기 고분자 응집제를 사용한다.
(6) 응집에 영향을 미치는 인자
① 콜로이드의 종류와 농도
② 물의 전해질의 농도
③ pH : pH는 응집반응을 지배하는 중요한 인자로 각 응집제마다 응집효과가 최대가 되는 최적의 pH가 존재한다. 그러므로 응집제 주입시 수질의 pH를 응집작용이 최대이고 floc의 용해도가 최소이도록 조정하여야 한다.
④ 응집제의 종류
⑤ 수온 : 수온이 응집반응에 미치는 영향은 현탁물질이나 수질 등의 조건에 따라 다소 차이가 생긴다. 그러나 일반적으로 수온이 높으면 물의 점도 저하로 ion의 확산속도가 빨라져 응집제의 화학반응이 촉진되어 응집효과도 상승한다. 수온이 낮으면 floc 형성시간이 길어지고, 응집제의 사용량도 증가하게
⑥ 교반 : 응집을 효과적으로 하는 데에는 응집제를 균등히 분산시키며 입자끼리의 충돌회수가 많을수록 좋다. 그러므로 입자 농도가 높고 입자의 지름이 불균일 할수록 응집반응의 효율은 좋아진다.
⑦ 알카리도(Alkalinity) : 효과적인 응집반응을 기대하려면 응집제를 완전히 가수분해 시키고, 금속수산화물의 floc을 생성하는 데 충분한 알카리도가 필요하다. 그러나 알카리도가 과대하면 응집제 소비량이 증대하여 비경제적이 된다.
7. 참고문헌
(1) 환경 실험법 기초 인천대학교 토목공학과
(2) 환경공학실험 (수질편) 동화기술 김남천 1989.
(3) 상하수도 공학 시험연구 토목기사연구회 일진사 1996.

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