정수처리 시 원수 중의 망간 제거

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상하수도 118회 3교시 문제 3. 정수처리 시 원수 중의 망간을 제거하는 물리·화학적 방법을 설명하고, 제거된 망간을 처리하기 위한 배출수 처리시설에서 고려해야 할 사항에 대하여 설명하시오

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답 1. 개요

- 철, 망간은 수도수에 포함되어 이취미를 내거나 색도를 유발하는 등 여러 가지 피해를 유발하는 물질이며, 주로 지질에서 기인하여 물속에 용해되는 것으로서 특히 지하수에 많이 용해됨

- 수도수에서 철, 망간의 허용수질 기준은 0.3mg/L 이하

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답 2. 원수 중의 망간을 제거하는 물리화학적 방법

1) 산화법

(1) 폭기법(철, 망간의 제거)

- 중탄산제1철(Fe(HCO3)2)을 함유한 물을 폭기하면 불용성의 수산화제2철 생성

․ 4Fe+2 + O2 + H20 → 4Fe(OH)3↓ + 8H+ / 망간제거의 경우, Fe+2 대신 Mn+2 대체

(2) 염소법(철, 망간의 제거)

- 산화제로 염소를 이용하는 방법으로, 특히 망간의 제거에 유효

- 염소 주입률은 철 1mg/L에 대해 0.64mg/L, 망간 1mg/L에 대해 0.65mg/L

․ 2Fe+2 + Cl2 + 6H20 → 2Fe(OH)3↓ + 2Cl- / 망간제거의 경우, Fe+2 대신 Mn+2 대체

(3) 과망간산칼륨법(주로 망간 제거)

- KMnO4의 산화력 이용, 2가의 가용성 망간을 4가의 불용성 망간(MnO2)으로 제거

- 망간 1mg/L에 대해 1.92mg/L의 KMnO4 필요

- 발생한 MnO2은 미소입자로 침전 어려우므로, 황산알루미늄 가하여 응집 · 침전

2) 응집법

(1) 응집제에 의한 방법

- 보통 지하수 중에 많이 존재하는 이온형의 제1철은 폭기와 여과로 제거되나, humic acid 등이 결합되거나 미립자가 표면에 흡착된 유기철 및 콜로이드철 등은 폭기나 염소 첨가 등에 의해 쉽게 산화 · 제거 되지 않음

→ 약품응집침전과 급속여과로 쉽게 제거 가능

(2) 전해법

- 전해에 의해 생성되는 수산화알루미늄 졸을 응집제로 이용하여 수중의 음이온 물질을 흡착 · 제거

(3) 철 박테리아 이용법

- 철 박테리아는 수중에 녹아있는 철이나 망간을 불용성의 철 · 망간 화합물로 산화시켜 몸 표면이나 체내에 침착시키는 능력 有

- 원수를 철 박테리아와 접촉시켜 철과 망간을 산화 · 흡착시킨 후 사여과 실시

→ 원수로부터 철이나 망간 제거 가능

→ 유지관리가 쉬우며, 특히 현탁물이 적은 지하수 등을 원수로 하는 소규모 수원에 적합

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답 3. 배출수 처리시설에서의 고려사항

- 염소로 망간을 산화하는 경우 염소처리한 다음 응집 ․ 침전과 여과 실시

- 이러한 경우에 pH가 높을수록 망간이 잘 제거되며, 염소 주입률은 응집침전과 여과후의 여과수에 0.5 mg/L 정도 잔류하도록 함

- 망간 1 mg에 대하여 염소 1.29 mg이 대응되지만 염소는 수중유기물이나 다른 환원물질에 의해서도 소비되는 것 고려

- 염소를 산화제로 사용하는 망간 제거 처리를 계속하면 여과모래가 점차 망간산화물로 피복되어 흑색으로 되고 망간모래와 같은 작용을 나타냄

→ 이렇게 되면 pH를 조정하지 않더라도 망간 제거 가능

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[정수처리시 철, 망간 제거]