행성의 환경안전, 취미 일기

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_8장 칼슨지수

/행성 — Mon, 18 Aug 2025 18:02:52 +0900

부영양화 관련 지수 및 모델

1. 칼슨지수 (Carlson Index, TSI: Trophic State Index)

경험적으로 만든 연속적인 부영양화 지수
적용 지표(parameter)
1. 클로로필-a (=엽록소, 조류가 광합성을 하기 때문)
2. 총인(T-P) (남조류는 질소고정능력 있음→ 인만 있어도 증식 가능)
3. 투명도(SD, Secchi Depth)

2. 인 부하모델

Vollenweider 모델
- 방류 유량, 침전율 계수, 호수 체적 고려
- 호수 내 인 물질수지 관계식을 이용하여 평가
인-엽록소 모델 (Sakamoto 모델) : P ↔ 엽록소 농도 관계

해수의 특성

pH : 약 8.2 (중탄산염 영향, 약알칼리성)
염분 : 35 g/L (강전해질 용액)
주요 성분(외워야 함!!)
- 염소이온 (Cl⁻)
- 나트륨(Na⁺)
- 황산이온(SO₄²⁻)
- 마그네슘(Mg²⁺)
- 칼슘(Ca²⁺)
- 칼륨(K⁺)
- 중탄산이온(HCO₃⁻)
해수 내 전체 질소 중 약 35%는 암모니아성 질소 + 유기질소 형태
마그네슘이 칼슘보다 3~4배 많음
층으로 구분됨 (성층)
영양염류 분포
- 수온 낮은 지역(극지 심층수, 안정되어 있음) → 영양염류 풍부
- 수온 높은 지역(열대 해역) → 영양염류 부족 (수온이 높은 바다는 수계가 안정되어
  수직혼합이 일어나지 않아 영양염류가 식물성 플랑크톤에 의해 소비됨)

해류의 원인

조류 : 태양과 달의 인력
쓰나미 : 지진, 화산 활동
용승류 : 바람 + 해양·육지 상호작용 → 영양염류 상승
심해류 : 수온·염분 차에 의한 밀도류

적조현상 (Red Tide)

1. 정의

여름철 홍수로 염분 감소된 정체된 해역에서 주로 발생
플랑크톤 이상 증식으로 물이 붉게 변함

2. 발생 조건

비가 많이 왔을 때(홍수기)
해류가 정체되어 있을 때
염분 농도 감소할 ㄸ때
수온 상승
영양염류 증가
햇빛 강할 때
플랑크톤 농도 증가
수괴의 연직 안정도가 크고 독립해 있을 때
해저에 빈산소층이 형성할 때

3. 문제점

용존산소(DO) 감소 → 어패류 질식사
독소성 편모류 → 중독 발생

4. 어패류 폐사 원인

독소성 적조생물의 치사성 물질로 인해 폐사
적조생물 사후 분해 시 DO 소모 + 황화수소/부패독 발생 -> 유해물질로 인해 폐사
적조생물이 아가미에 부착 → 질식
수면의 적조막 → 산소차단 현상 → 대사 저하

5. 조류 제거 방법

황산동(CuSO₄) 살포 (조류 억제 또는 제거)

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_8장 호소수의 수질관리

/행성 — Mon, 18 Aug 2025 16:31:26 +0900

호수의 성층과 전도현상

1. 성층구조

표수층(Epilimnion, 순환층)
- 표면 가까이에 있는 층, 햇빛 도달
- 수직운동 활발
- DO와 pH 변화 큼
- 표수층에서 조류가 광합성 활발하게 활동 → CO₂를 소모 + OH⁻를 방출 → pH 8~9 이상으로 올라감
수온약층(Thermocline, 변온층)
- 깊이에 따라 온도차이 가장 큰 층
- 수직교환 거의 없음 → 산소 이동 차단
심수층(Hypolimnion, 저층수)
- 공기 거의 없음 → 혐기성 미생물 증식
- DO 고갈, CO₂ 축적

무거운 물은 아래, 가벼운 물은 위 → 성층현상(안정 구조)
수직운동은 **상층부(표수층)**에서만 발생

2. 계절별 특성

봄·가을
- 일정한 방향을 가진 흐름이 없다
- 전도현상(turn-over) 발생
- 바람·온도변화 → 밀도(물의 무게)차 해소 → 수직 혼합 활발
여름
- 강한 성층 형성 → 층간 교환 어려움
- 여름정체기간 중 CO₂ 농도와 DO 농도가 같은 깊이 지점 존재
겨울
- 약한 성층 상태

3. 수질 관련 지표

호수 유기물량을 측정할때는? COD를 사용한다!
- 이유 : 부영양화 현상 발생 시 조류의 양을 고려할 수 있기 때문이다.
수온 1℃ 상승할 때, 전도율 2% 상승

부영양화 (Eutrophication)

1. 원인

외부 인 농도 증가 (비료, 합성세제, 축산폐수 유입)
남조류(blue-green algae) 증식
성층, 전도현상에 의해서 부영양화가 촉진된다

2. 평가모델

칼슨지수(Carlson Index) : 투명도 기준
Vollenweider 모델 : 인 부하량 기반
사카모토 모델 : 인-엽록소 관계

3. 특징

성층 + 전도현상 → 부영양화 촉진
부영양화의 일반적 pH : 중성~약알칼리
✨ 여름 : 일시적으로 강알칼리성이 됨 → 저니층 용출 유발 ✨

4. 부영양화 문제점

여과지·스크린 폐쇄
여과지 역세척 횟수 증가
조류로 인한 냄새 발생
응집처리 어려움
플랑크톤 과다 증가

5. 억제 방법

비료·합성세제 사용 줄이기
축산폐수 차단
과잉 조류 제거 : 황산동(CuSO₄) 살포
고도처리공정 도입

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_7장 클로라민의 종류

/행성 — Mon, 18 Aug 2025 12:23:00 +0900

염소 소독 반응 (pH에 따른 클로라민 생성)

모노클로라민 (NH₂Cl)
⬆️ pH 8.5 이상에서 우세

디클로라민 (NHCl₂)
⬆️ pH 4.5 ~ 8.5에서 우세

트리클로라민 (NCl₃)
⬆️ pH 4.4 이하에서 생성
❌ 살균제로 사용 ❌ (산화력 0)

살균력: pH 낮을수록 ↑, 디클로라민 > 모노클로라민

염소 주입량 계산

염소주입량 (mg/L)
= 염소요구량 + 염소잔류량
암기: “주입은 요잔에”
염소 주입총량 (kg/day)
= 염소주입량 (kg/m³) × 폐수량 (m³/day)
단위변환
ppm = mg/L
1 mg/L = 10⁻³ kg/m³

잔류성 (Residual)

잔류성 있음 (염소 포함하고 있다)
Cl₂, HOCl, OCl⁻, ClO₂, 클로라민류 → 지속 소독 가능
잔류성 없음 (염소를 포함하지 않는다 ❌ )
오존(O₃), UV(자외선)

⚠️ THM (Trihalomethane) 생성

주요 생성물: 클로로포름 (CHCl₃, 75%)

발생 원인: 전구물질인 메탄류(유기물) + 염소 반응
방지법: 1) 전구물질 제거(경제적으로, 잔류성으로 더욱 효과적임) 2) 소독제의 변경
- 전구물질 제거 : 활성탄 흡착, 응집침전, 중간염소처리
- 소독제 대체 : 클로라민, 오존, ClO₂, UV
살균력 증가 조건: 살균력이 좋으려면 산성이어야 한다!!
pH 제외 모든 조건 ↑ → 살균력 ↑
THM 생성 조건:
pH 포함 모든 조건 ↑ → THM ↑

생물학적 지표

BIP (Biological Index of Pollution, 무색생물)

공식: BIP = (무색생물수 / 전생물수) × 100%
판정:
- 0~2% → 깨끗
- 10~20% → 약간 오염
- 70~100% → 심하게 오염

BI (Saprobic Index, 규조류 지표)

공식:
BI = (2×맑은물 규조류 + 광범위 규조류) / (맑은물 + 광범위 + 오염 규조류)
판정:
- ≥20% → 깨끗
- 11~19% → 약간 오염
- 6~10% → 오염
- ≤5% → 심하게 오염

BIP ↔ BI 값은 반대로 나타난다!(BIP는 높을수록 오염된 것, BI는 높을수록 깨끗한 물!)

☠️ 유독성 단위 (TU)

공식:
TU = Σ ( 환경수중 오염물질의 농도 / 초기 TLm₅₀(96hr 기준))

⚡ 이온강도 (I)

공식:
I = 1/2 * Σ(c × z²)
(c = 몰농도, z = 전하수)
예시)
0.02 M KBr → K⁺ (1가), Br⁻ (1가)
⇒ I = ½ × [0.02×1² + 0.02×1²] = 0.02
0.03 M ZnSO₄ → Zn²⁺, SO₄²⁻
⇒ I = ½ × [0.03×2² + 0.03×2²] = 0.12

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_7장 유해물질의 종류 및 특성

/행성 — Mon, 18 Aug 2025 02:43:51 +0900

⚠️ 유해물질 종류 및 특성 정리

물질	주요 발생원	주요장해/만성질환	특성	처리/치료법	비고/암기법
수은 (Hg)	제련, 살충제, 온도계·압력계 제조	- 중추신경계 손상 - 콩팥 기능 장해 - 만성질환: 미나마타병, 헌터-루셀 증후군, 경구염, 수족 떨림	- 상온(15~25℃)에서 액체 - 알킬수은(유기수은) > 무기수은 독성 강함	- 치료: BAL, Ca²EDTA - 처리: 황화물 침전법, 활성탄 흡착법, 이온교환법, 아말감법	수은아 황화강에 이온 좀 붙여라 아(아말감), 황화(황화물침전), 이온(이온교환), 붙여(활성탄)
PCB (폴리클로리네이티드비페닐)	절연유, 산업용 오일	- 만성질환: 카네미유증	- 절연성 우수 - 난연성 - 물에 난용, 유기용제에 용해 - 부식성 거의 없음	(주로 사용규제, 고온분해 처리)	전형적인 잔류성 유기오염물질(POPs)
카드뮴 (Cd)	아연 정련업, 도금공업	- 만성질환: 이타이이타이병 - 간·신장 축적 - 단백뇨	- 물에 불용성 - 산성 용액에 용해	(퇴적, 중화, 침전 처리)
크롬 (Cr)	도금, 피혁, 색소, 방부제, 약품제조	- 신장 장해 - 6가 크롬: 피부 투과 용이, 독성 강함 - 3가 크롬: 상대적으로 안전	- 자연계는 주로 3가 크롬	- 6가 크롬 → 3가 환원 처리 (FeSO₄, SO₂ 등)
망간 (Mn)	광업, 용접, 제련업	- 파킨슨씨 증후군 유발	- 체내 축적 시 신경계 영향
아연 (Zn)	제련, 도금	- 소인증(왜소증)	- 필수원소이지만 과다 시 독성
구리 (Cu)	제련, 도금, 농약	- 윌슨씨 증후군 (구리 축적)	- 체내 과잉 축적 시 간·뇌 손상

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_7장 소독 및 살균_염소소독

/행성 — Mon, 18 Aug 2025 02:42:03 +0900

염소소독 (Chlorination) 핵심정리

기본 반응

물에 염소 주입 시 차아염소산(HOCl) 생성 → 살균효과의 핵심
pH에 따라 다음 평형 형성

pH와 살균력

pH 낮음(산성) → HOCl ↑ → 강력 살균 (OCl⁻보다 약 80배 강함)
pH 높음(염기성) → OCl⁻ ↑ → 살균력 약화
따라서 pH가 낮을수록 소독 효과 ↑

살균능력 순서

HOCl (차아염소산) → 가장 강력
OCl⁻ (차아염소산 이온)
클로라민 (Chloramine) → 가장 약함

소독효과에 영향을 주는 요인

✅ 온도 상승 → 살균력 증가
✅ 반응시간 증가 → 살균력 증가
✅ 염소 주입농도 증가 → 살균력 증가
✅ pH 감소 → HOCl 비율 증가 → 가장 중요한 요인!

부산물(부작용)

트리할로메탄(THMs, 발암성)

암모니아 존재 시 → 염소와 반응하여 클로라민 형성 (잔류소독 효과 있지만 살균력 약함)
페놀 존재 시 → 클로로페놀 생성 → 불쾌한 맛·냄새 유발

한 줄 요약:
염소소독은 pH가 낮을수록 HOCl 비율이 높아져 강력한 살균력이 발휘되지만, THMs·클로라민·클로로페놀 같은 부산물 문제가 발생할 수 있다.

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_6장 하천모델링의 종류

/행성 — Mon, 18 Aug 2025 02:41:51 +0900

주요 하천 수질 모델링

1️⃣ Streeter-Phelps 모델

최초의 하천 수질 모델 (가장 먼저 만들어짐)
점오염원으로부터 부하량 고려
하천 용존산소(DO) 소비(탈산소)와 재폭기를 고려한다
기본 DO sag 곡선 도출

2️⃣ DO SAG 모델 (1, 2, 3)

1차원 정상상태 모델
점오염원과 비점오염원 둘다가 하천 DO에 미치는 영향을 나타낼 수 있다.
저질영향, 광합성 작용 무시
Streeter-Phelps식을 기본으로 한다

3️⃣ QUAL-1 모델

유속·수심·조도계수에 의해서 확산계수 산정
하천–대기 간의 열복사 고려
오염물질 유입과 용수 취수 고려

4️⃣ QUAL-2 모델

질소화합물(N), 인(P), 클로로필-a 고려
음해법(implicit method)으로 미분방정식 풀이 → 계산시간 단축
QUAL-1 개선 모델

5️⃣ WQRRS 모델 ⭐ (최근 가장 중요)

부영양화 고려한 생태계 모델
정적 및 동적인 하천의 수질과 수문학적 특성 광범위하게 반영
호수: 수심별 1차원 모델 적용

6️⃣ WASP5 모델

독성물질 거동 고려
1~3차원 모두 가능
저질(침전물질)이 수질에 미치는 영향을 상세 반영

시험 포인트 요약

최초 모델 → Streeter-Phelps
점 + 비점오염원 둘다 가능, DO 영향 → DO SAG
열복사·확산계수 → QUAL-1
질소·인·클로로필-a → QUAL-2
부영양화·생태계·최근 중요 → WQRRS
독성물질·다차원·저질 영향 → WASP5

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_6장 하천의 정화단계

/행성 — Mon, 18 Aug 2025 01:20:41 +0900

하천의 자정작용 정화단계

Wipple의 4단계

분해지대 (빨강, 호기성 초기)
- 박테리아 성장 불가 → 균류(곰팡이, fungi) 출현
- BOD 지속적으로 감소
- 희석이 덜 되는 작은 하천에서 뚜렷
- CO₂ 증가
⭐️ 활발한 분해지대 (노랑, 혐기성 / 가장 중요)
- 유일한 혐기성 구간
- 혐기성 박테리아 (C₅H₉O₃N, ‘오구삼’) 증식
- NH₃-N(암모니아성 질소) 다량 발생
- 유기물 많음 → DO 급격히 감소
- CO₂ 증가, H₂S 냄새 심함
회복지대 (초록, 호기성)
- 원생동물 성장
- NO₂⁻(아질산염), NO₃⁻(질산염) 증가
- 호기성균으로 대체됨
- 조류 번식 (엽록소 가지고 있어 광합성 가능) → DO 포화 수준까지 증가
- 세균(=박테리아) 감소
- 규조류, 윤충류, 갑각류 번식 → 수질 개선의 지표
정수지대 (파랑)
- DO, BOD 오염 전 수준 회복
- NO₃⁻-N 증가
- 착색조류 번식
- 송어, 쏘가리 등 민감 어종 출현

Kolkwitz & Marsson의 4지대

강부수성 수역 (빨강)
- 악취, DO 부족, 심각하게 오염되어 있음
- 물버들, 실지렁이, 아메바, 섬모충류, 편모충류 서식
알파-중부수성 수역 (노랑)
- 메기, 붕어, 잉어, 물벌레 서식
- 고분자 화합물 분해로 아미노산 풍부
베타-중부수성 수역 (초록)
- 조류성 물질 풍부, 플랑크톤 증식
- 지방산의 암모니아 화합물 존재
빈부수성 수역 (파랑)
- DO 높음, 유기물 농도 낮음 → 청정수역
- 산천어, 은어

암기법:
빨강/노루알이/초록배타고/블루빈하

하천 수질 모형화

가정조건

농도 분포는 하천의 흐름방향으로 이루어진다
확산에 의한 영향 무시, 정상상태 가정
오염물질은 보전성/비보전성으로 구분

시간적 구분

정적 모델 : 시간 변화와 무관하다, 특정지역의 장기적 수질관리 대책 수립 시 사용
동적 모델 : 시간에 따라서 변화한다, 부영양화 관리·예측에 사용됨

공간적 구분

0차원 모델
- 완전혼합형(CSTR) 가정
- 무기물(인산 등) 수지 평가하는데 사용
- 식물성 플랑크톤의 계절적 변동사항에는 적용하기 어렵다
1차원 모델 (가장 많이 사용됨)
- 하천은 종방향 / 호수는 수평방향으로 나눈다
- 각 구획이 균일한 수질을 유지한다고 가정
- CSTR 가정
2차원 모델
- 수질의 변동의 일방향성이 아닌 이방향성으로 분포
3차원 모델
- 대대호수의 순환패턴이나 큰 만 (灣) 에서는 유체역학 연구에 적용됨

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_6장 하천의 자정작용

/행성 — Sun, 17 Aug 2025 14:48:12 +0900

하천 자정작용 정리

1. 자정작용 종류

생물학적 자정작용(main)
- 혐기성 분해(산소 없는 상태)로 진행됨 → CO₂, CH₄ 발생
- 중간화합물은 휘발성으로 유해함
- 처리시간 길다
- 탄산가스(CO₂)가 물과 H₂O 반응 → OH⁻ 또는 HCO₃⁻ 생성됨 → pH 상승 → 철·망간 등 금속 수산화물 침전 촉진
화학적 자정작용 : 응집
물리적 자정작용 : 확산

여름에 자정작용 ↑ (미생물 활동 활발)

2. 자정계수

k₁ : 탈산소계수 (/day) → 하천에서 미생물이 유기물 분해 시 소모되는 O₂ 속도
k₂ : 재폭기계수 (/day) → 대기에서 하천으로로 O₂가 녹아드는 속도, 포화산소농도 이상으로 녹아들어가지 않는다
단위 없음
조건 : 유속이 높아야 자정이 잘됨(고여있으면 자정이 안된다), 바닥구배가 커야함, 수심 얕을수록 자정 잘 됨
온도 영향 - 온도가 높아지면 자정계수가 낮아진다
- 수온이 낮을수록 산소 용해도가 높다!!!
- 수온이 높으면 → O₂ 용해도는 감소(산소가 물에 잘 안녹는다), 미생물 활동은 증가한다 → k₁(탈산소계수) 증가
- 수온이 높으면 점성이 낮아져 기체분자의 확산이 잘된다 → 재폭기 속도(=산소가 물에 들어오는 속도)도 빨라진다 → k₂(재폭기계수) 증가
- 하지만 일반적으로 k₁ 증가폭 > k₂ 증가폭 → f 감소

3. 온도 보정식 (보정계수 외우기)

4. 혼합지점 농도

BODu (L₀), DO 농도 동일하게 계산 가능

5. 산소부족(산소수지 곡선, DO sag curve)

모양 : "스푼형" (감소 → 임계점 → 회복)
임계점 이전 : k₁ > k₂ → O₂ 계속 감소
임계점 이후 : k₁ < k₂ → O₂ 회복

6. 산소부족농도(Dt)

L₀ = 최종 BOD (BODu)
D₀ = 초기산소부족량 = 포화 DO(Cs) - 현재 DO
t = 시간 = 거리/유속

7. 임계시간

자정계수 f = k2/k1
임계지점까지 걸리는 시간
유하지점 = 유속 × 임계시간

8. 예시 계산

f=0.2/0.1=2
혼합지점 BODu = 29.43 mg/L
혼합지점 DO = 7.886 mg/L
D₀ =9−7.886=1.314mg/L
tc=2.81day
유속= 3.6 km/hr → 임계시간을 곱해주면 구할 수 있다! 임계지점 거리 = 242.96 km

✅ 핵심 암기 포인트

자정계수 f = k₂/k₁
온도 ↑ → 자정계수 ↓ (헷갈리기 쉬움!)
임계시간 공식
혼합식 (유량가중평균)

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_5장 콜로이드

/행성 — Sun, 17 Aug 2025 03:00:57 +0900

고형물(Solids) 분류

1️⃣ 입자 크기에 따른 분류

부유물질(SS, Suspended Solids) : 직경 0.1 μm 이상
콜로이드(Colloid) : 직경 0.001 ~ 0.1 μm (오늘의 핵심!)
용존물질(Dissolved Solids) : 직경 0.001 μm 이하

2️⃣ 고형물 상호관계

TS (Total Solids, 총고형물)
VS (Volatile Solids, 휘발성 고형물) → 유기물
FS (Fixed Solids, 잔류성 고형물) → 무기물

추가 세분류:

DS (Dissolved Solids, 용존 고형물)
SS (Suspended Solids, 부유 고형물)

⚗️ 콜로이드 (Colloid)

1️⃣ 종류

(1) 친수성 콜로이드 (Hydrophilic)

물과 친함 → 유탁상태(에멀전, 우유 같은) → 가만히 두어도 분리되지 않음
분리 어려움 (자연침전 잘 안 됨)
염(전해질)에 반응 약함 (응집제가 많이 필요)
틴달효과 약함 (빛의 진로 현상을 볼 수 있는 것)
응집 어려움 → 응집제 많이 필요
전해질과는 반응이 활발하다

(2) 소수성 콜로이드 (Hydrophobic)

물과 반발 → 현탁질(흙탕물) 상태
염에 민감 → 응집제 조금 넣어도 반응을 잘한
틴달효과 강함
응집이 쉬움
전기 띠고 있는 것 조사할 때? 전해질을 소량 넣고 응집 조사한다!

2️⃣ 콜로이드 안정성

안정도 → 제타전위(ζ, Zeta Potential) 크기로 결정됨
공식:

L: 전하량의 차가 유효한 입자를 둘러싼 층의 두께
Q: 입자와 용액부 사이의 전하량 차
D: 매질의 유전상수

3️⃣ 콜로이드 안정 유지 힘

중력
반데르발스 힘
제타 포텐셜

응집(Flocculation) 메커니즘

콜로이드는 금속 응집제(철 또는 알루미늄)를 사용하여 화학적으로 처리 → 상수처리에서 주로 사용

이중층 압축
체거름(sweep flocculation)
입자 간 가교작용
제타 전위의 감소
침전물에 의한 포착
전하의 중화

1️⃣ 응집 공정 단계

급속교반, 혼화(rapid mixing) : 150 rpm, 약 2분 → 약품이 빠르게 분산, 빠르게 녹을 수 있도록
완속교반, 응집(flocculation) : 50 rpm, 약 20분 → 작은 플록 → : 응집제와 콜로이드 합성물질을 연결하는 효과, 큰 플록 성장

2️⃣ 화학 반응 예시 (황산알루미늄 사용)

콜로이드 + 응집제 투입 + pH 조절 위해 알칼리도 유발물질 투입 → 플록 형성 + 기타 부산물 형성
Al(OH)₃ → 플록 형성 (침전성)
CO₂ → 산성화 → pH 조절 필요

3️⃣ 응집 보조제

목적: 플록을 크게, 치밀하게 → 침강성 향상
예: 고분자 응집제 (폴리머)

4️⃣ 중요한 조건

적정 pH 필요 (등전점, isoelectric point)
pH 6 근처 → 알루미늄/철 응집제 효과 가장 큼
원래 콜로이드는 척력작용하고 있음 → 적정 pH에 있으며 제타전위 = 0 → 안정성 깨지고 응집 발생

⚡ 전기 관련 현상

전기침투(Electro-osmosis)
- 직류 전압 인가 시, 입자와 반대 방향으로 액체 흐름
- 슬러지 탈수에 응용
슬러지: 2차 침전지에서 생기는 미생물 침전물

✅ 요약 암기 포인트

부유물질 ≥0.1 μm, 용존물질 ≤0.001 μm, 콜로이드 0.001~0.1 μm
TS = VS + FS
친수성 콜로이드 → 제거 어려움 (응집제 많이 필요)
소수성 콜로이드 → 응집 쉬움, 틴달효과 강함
응집 공정: 급속교반 → 완속교반 → 침강
pH 6 근처 → 응집 효과 극대화

[ 수질환경기사] 1과목_수질오염개론_5장 경도, 알칼리도

/행성 — Sun, 17 Aug 2025 01:12:54 +0900

경도(Hardness)

1️⃣ 정의

물 속의 2가 양이온 금속(Ca²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺ 등)의 농도를 CaCO₃ 농도로 환산한 값 (mg/L as CaCO₃)
단위: ppm = mg/L
일반적으로 Ca²⁺, Mg²⁺ 가 경도의 주원인이 된다

암기법 : 경철망은 칼슘마있스!
(경도 = Ca, Fe, Mn, Mg, Sr)

2️⃣ 구분

탄산경도 (일시경도) : 물을 끓이면 제거 가능 (Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O)
비탄산경도 (영구경도) : 제거되지 않음 (CaSO₄, MgCl₂ 등) → 그 양을 아는 것이 중요하다!

3️⃣ 총경도와 알칼리도의 관계

탄산경도 = 총경도, 알칼리도 중 작은 값이다!
총경도 > 알칼리도 → 탄산경도 = 알칼리도, 비탄산경도 = 총경도 - 알칼리도
총경도 < 알칼리도 → 탄산경도 = 총경도, 비탄산경도 = 0

4️⃣ 가짜경도(유사경도)

Na⁺ 같은 1가 양이온이 농도가 높으면 경도처럼 작용

5️⃣ 경도에 따른 물의 구분

연수: 0 ~ 75 mg/L
약한 경수: 75 ~ 150 mg/L
강한 경수: 150 ~ 300 mg/L
아주 강한 경수: 300 mg/L 이상

6️⃣ 경도 계산식

각 분모는 노르말 중량(eq wt)

알칼리도(Alkalinity)

1️⃣ 정의

수중의 산을 중화할 수 있는 능력(완충능력)
수중에 존재하는 H+를 중화하기 위하여 반응할 수 있는 이온의 총량
주요 성분: OH⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻
자연수(pH 8.2 정도)의 경우, HCO₃⁻(중탄산염)에 의한 알칼리도가 지배적이다.

2️⃣ 구분 (적정법) - 황산 이용!

P-알칼리도: pH 8.3 (페놀프탈레인)까지 → OH⁻ + ½CO₃²⁻
M-알칼리도(=총알칼리도): pH 4.5 (메틸오렌지)까지 → OH⁻ + CO₃²⁻ + HCO₃⁻
없어지는 순서 : OH⁻(pH 11-14) -> CO₃²⁻(pH 9-11) -> HCO₃⁻(pH 9 이하)

3️⃣ 적정 계산식

A: 주입된 산의 부피 (mL)
N: 주입된 산의 노르말농도
50000mg = 50g

4️⃣ 성분별 계산식

OH⁻: 등가중량 17
CO₃²⁻: 60/2 = 30
HCO₃⁻: 61

5️⃣ pH와 OH⁻ 농도

알칼리도 계산할 때 OH⁻ 농도는 pH에서 계산해서 구해야함!
예: pH = 10 → pOH = 4 → [OH⁻] = 10⁻⁴ mol/L
→ 10⁻⁴ × 17 g/mol × 10³ mg/g = 1.7 mg/L

랑겔리어 포화지수(LI, Langelier Index)

LI = 0 → 물 안정
LI > 0 → CaCO₃ 과포화 → 스케일 형성
LI < 0 → CaCO₃ 불포화 → 부식성