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환경공학 및 실험 올립니다 Jar-Test 실험 보고서

[환경공학 및 실험] Jar-Test 실험 보고서

1. 실험목적

◆ 정수처리공정의 모사를 하는 것으로 혼화, 응집, 침전공정을 빠른 시간 안에 처리하여 (1) 정수약품의 최소 주입률 결정 (2) 최적 pH 결정 (3) 최적 약품량 결정을 하기 위해 실험한다.

(1) 정수약품의 최소 주입률 결정

6개의 jar에 시료 2L를 넣고, 100rpm으로 급속교반하면서응집제를 1mL씩 증가시켜 주입해가면서 최초의 floc이 생기는 최소 약품량을 결정한다.

(2) 최적 pH 결정

시료의 탁도와 pH의 관계를 구하고 최적 pH를 결정한다.

(3) 최적 약품량 결정

시료의 탁도와 약품주입량의 관계를 구하고 최적 약품량을 결정한다.

2. 이론

◆ 이 시험은 적당한 응집제와 응집보조제를 결정하며, 특정한 물의 응집에 필요한 응집제의 주입량을 결정한다. 이 실험에서 시료를 일련의 beaker에 담고 여기에 응집제와 응집보조제의 양을 각각 달리 주입하여 3∼5분 정도 200rpm으로 급속 혼합시킨 다음 10∼20분 동안 20, 40, 60rpm으로 순차적으로 천천히 저어주어 완속혼합시켜 응결시킨 후 침전시킨다. 여기서 주의해야 할 가장 중요한 사항은 floc 형성시간, floc의 크기, floc의 침전특성, 탁도 및 색깔의 제거 정도, 그리고 응집수와 침전수의 최종 pH이다. 이러한 실험과정에서 결정한 응집제의 적당한 투입량은 처리장에 필요한 응집제 투입량 평가에 쓰인다.

◆ (1) Jar-Test

수중의 불순물 중 1㎛부터 1㎚정도 크기의 콜로이드 성분을 그대로 직접 처리 하는 일반적인 방법은 없다. 따라서 이것들을 수중으로부터 침전, 여과 작용에 의해 분리하기 위한 응집처리는 정수장에서 매우 중요한 공정이다. 이러한 응집공정에 있어서 pH와 응집제의 주입량이 상당히 중요한 요소로 작용을 하는데 이것을 이론적으로 결정하는 방법은 현재로서는 없다. 따라서 최적의 pH와 응집제 주입량을 결정할 목적으로 행해지는 응집 테스트를 Jar-Test라고 말한다. 응집제는 pH에 따라 그 성질이 크게 변하고, 동시에 응집해야할 불순물의 양과 질에 따라서도 처리 pH가 크게 달라지기 때문에 Jar-Test에서는 응집시의 응집제의 양과 pH를 동시에 결정하는 것이 바람직하다.

(2) 응집

응집은 콜로이드를 불안정화하기 위한 화학적 처리 공정이다. 콜로이드는 대게 (-)전하를 띈 상태로 수중에 부유하게 되는데 정전기력등 여러 가지 기작에 의해서 서로 결합하지 못하고 안정화 되어 부유하게 되는데 이는 침전공정에 어려움을 겪게 된다. 응집공정에서, 콜로이드의 안정화 힘을 낮추고 불안정화 힘을 높이기 위해 수중에 약품을 주입하여 상호 접촉하고 결집되도록 하는데 이러한 조작을 응집이라 한다. 응집기작으로는 하전중화, 가교작용, 체거름 현상 등이 있다.

- 응결 : 응집제의 작용으로 불안정화된 입자들을 교반 등의 물리적 작용을 가해 서로 엉키게 하여 floc을 형성하도록 하는 조작.

(3) 콜로이드의 특성

콜로이드란 일반적으로 0.001~1㎛크기의 수중의 불순물을 말한다. 예를 들면 탁도, 천연착색성분, 바이러스, 세균류, 조류등이 있다. 콜로이드는 물과의 친화력에 따라 소수성과 친수성으로 구분되며, 질량이 매우 작기 때문에 중력의 영향을 거의 받지 않는다. 콜로이드의 움직임을 제한하는 주된 기작은 다음과 같다.

- 정전기력 : 정전기력은 콜로이드를 안정한 상태로 유지시켜주는 주된 힘이다. 콜로이드는 대게 (-)나 (+)전하를 띄게 되는데 같은 전하를 띄는 경우 서로 반발한다. 자연수 중에는 대게 (-)전하의 콜로이드가 많이 존재한다. 콜로이드의 표면 전하는 반대 전하의 이온들을 끌어 당기는데, 자연수중 물분자의 비대칭 전자 때문에 물분자도 콜로이드의 인력을 받아 결집하게 된다.

- 반데르발스의 힘 : 두 물질간에는 항상 인력이 존재하며 인력의 크기는 두 물체의 질량과 거리에 따라 달라진다. 이러한 인력을 반데르발스의 힘이라한다. 콜로이드 화학에서는 반데르발스의 힘은 정전기력의 반대 개념이다. 반데르발스의 힘이

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자료제목 : 환경공학 및 실험 올립니다 Jar-Test 실험 보고서

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