[수질환경기사 필기] 26년 1회차 시험지 PDF 다운로드

Vollenweider 모델이 호소의 수리특성을 고려해 인부하량과 부영양화도의 관계를 경험적으로 예측하는 대표적 모델이다.

이 모델은 호소의 평균수심과 체류시간 등 수리학적 인자에 따른 인 부하 한계를 산정해 부영양화 여부를 판정하며, 국내외 호소 관리기준에 널리 활용된다.

보기의 HASSP, SNSIM, UASP는 인부하량과 부영양화의 관계를 예측하는 표준 모델로 통용되지 않는다.

제타전위의 상승은 응집을 일으키는 화학적 반응기작이 아니다.

응집은 이중층 압축, 전하중화, 체거름(포접), 가교작용 등의 기작으로 입자 간 반발력을 낮춰 진행되며, 이 과정에서 제타전위는 0에 가깝게 낮아져야 응집이 촉진된다.

• 이중층의 압축은 전해질 농도를 높여 확산이중층을 얇게 만들어 반발력을 줄이는 기작이다.
• 체거름은 다량의 응집제로 생성된 침전물이 미세입자를 포집하는 기작이다.
• 가교작용은 고분자 응집제가 입자 사이를 연결해 플록을 형성하는 기작이다.

진균(Fungi)의 경험적 조성식은 $C_{10}H_{17}O_6N$으로, 보기에 제시된 $C_7H_{14}O_3N$은 원생동물(Protozoa)의 조성식이라 설명이 틀렸다.

조류(Algae)는 진핵조류가 다수이며, 세균(Bacteria)의 경험적 조성식은 $C_5H_7O_2N$, 원생동물은 대부분 호기성이며 크기는 보통 100㎛ 이내로 나머지 설명은 모두 타당하다.

이상기체 상태방정식으로 계산하면 필요한 탱크 부피는 약 15.3㎥이다.

메탄 20kg을 몰수로 바꾸면 분자량 16을 이용해 $n=\dfrac{20000}{16}=1250\,\mathrm{mol}$이 되고, 이상기체 법칙 $PV=nRT$에 절대온도 298K와 압력 2atm을 대입하면
$V=\dfrac{nRT}{P}=\dfrac{1250\times0.082\times298}{2}\approx15272\,\mathrm{L}\approx15.3\,\mathrm{m^3}$이 되어 보기와 일치한다.

해리상수(Ka)는 약 $6\times10^{-5}$로 계산된다.

초기농도는 분자량 60을 이용해 $C_0=\dfrac{1000}{60}=16.7\,\mathrm{mmol/L}$이고, pH 3.0에서 $[H^+]=10^{-3}\,\mathrm{M}$이므로 약산의 해리평형 근사식 $Ka=\dfrac{[H^+]^2}{C_0-[H^+]}$에 대입하면
$Ka=\dfrac{(10^{-3})^2}{0.0167-0.001}\approx6\times10^{-5}$가 되어 보기와 일치한다.

Streeter-Phelps 식으로 계산하면 6일 후 하류지점의 DO는 약 5.0㎎/L이다.

초기 산소부족량은 $D_0=9-5=4\,\mathrm{mg/L}$이고, 상용대수 기준 부족량 식 $D_t=\dfrac{k_dL_0}{k_r-k_d}(10^{-k_dt}-10^{-k_rt})+D_010^{-k_rt}$에 $k_d=0.1$, $k_r=0.2$, $t=6$일을 대입하면
$D_6=\dfrac{0.1\times20}{0.1}(10^{-0.6}-10^{-1.2})+4\times10^{-1.2}\approx4.0\,\mathrm{mg/L}$가 된다.

따라서 하류 DO는 $DO=9-4.0\approx5.0\,\mathrm{mg/L}$로 보기와 일치한다.

하수처리장의 필요 BOD 제거효율은 약 84%이다.

도시 하수의 BOD 부하는 인구 20만명에 1인당 20g/day를 곱해 $4000\,\mathrm{kg/day}$이고, 유량 $30000\,\mathrm{m^3/day}$로 나누면 원수 BOD 농도는 $133.3\,\mathrm{mg/L}$이다.

하천유량 400000㎥/day와 배경 BOD 0.5mg/L을 물질수지식에 대입해 혼합 후 목표농도 2mg/L을 만족시키는 방류 BOD를 구하면
$2=\dfrac{400000\times0.5+30000\times C}{430000}$
에서 $C\approx22.0\,\mathrm{mg/L}$이 필요하므로, 제거효율은 $\eta=\Big(1-\dfrac{22.0}{133.3}\Big)\times100\approx84\%$가 되어 보기와 일치한다.

물속에서 에멀션으로 존재한다는 설명은 소수성 콜로이드가 아니라 친수성 콜로이드의 특성이므로 틀렸다.

• 소수성 콜로이드는 물과 반발하는 성질이 있어 안정성이 낮다.
• 소량의 전해질(염) 첨가만으로도 쉽게 응결·침전된다.
• 염 농도 변화에 아주 민감하게 반응한다.

최초침전지에서 발생하는 슬러지량은 약 4.4㎥이다.

제거되는 부유물질량은 $1000\,\mathrm{m^3}\times220\,\mathrm{mg/L}\times0.6=132\,\mathrm{kg}$이고, 슬러지 함수율이 97%이므로 고형물 농도 3%를 적용해 슬러지 습중량을 구하면
$W=\dfrac{132}{0.03}=4400\,\mathrm{kg}$
이며, 비중이 1.0이므로 부피는 $V=\dfrac{4400}{1000}=4.4\,\mathrm{m^3}$로 보기와 일치한다.

유기성 질소는 호기성 조건에서 질산화를 거쳐 50일 정도 지나면 대부분 질산성 질소(NO₃⁻-N)로 존재하게 된다.

질소는 유기성 질소 → 암모니아성 질소 → 아질산성 질소 → 질산성 질소 순서로 산화되며, 질산성 질소는 최종 안정한 형태로 축적되어 남는다.

글루코스 300g의 완전 혐기성 분해로 발생하는 메탄가스는 약 126L이다.

혐기성 소화 반응식 $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 3CO_2+3CH_4$에서 글루코스 분자량 180을 이용해 몰수를 구하면 $n=\dfrac{300}{180}=1.667\,\mathrm{mol}$이고, 메탄은 이의 3배인 $5.0\,\mathrm{mol}$이 생성된다.

35℃에서 몰부피는 $22.4\times\dfrac{308}{273}\approx25.3\,\mathrm{L/mol}$이므로
$V=5.0\times25.3\approx126\,\mathrm{L}$이 되어 보기와 일치한다.

탈산소계수 0.15/day를 적용하면 최종 BOD는 약 122㎎/L이다.

BOD 소모식 $BOD_5=BOD_u(1-10^{-k_dt})$에 $k_d=0.15$, $t=5$를 대입하면 $1-10^{-0.75}=0.822$이므로
$BOD_u=\dfrac{100}{0.822}\approx122\,\mathrm{mg/L}$가 되어 보기와 일치한다.

Hunter-Russell 증후군은 카드뮴이 아니라 유기수은(메틸수은) 중독의 대표 증상이므로 카드뮴의 인체 영향과 거리가 멀다.

• 칼슘 대사기능 장해로 골 조직에서 칼슘이 빠져나가는 문제를 일으킨다.
• 이타이이타이병의 특징인 골연화증을 유발한다.
• 신장 근위세뇨관 재흡수 장애인 Fanconi씨 증후군을 일으킨다.

분산수(dispersion number)가 클수록 흐름은 이상적인 완전혼합에 가까워지며, 보기 중 이러한 특성을 설명한 것이 옳다.

• 분산수가 0에 가까울수록 완전혼합이 아니라 이상적인 플러그흐름(PFR)에 해당한다.
• Morrill 지수가 1에 가까운 것은 완전혼합이 아니라 플러그흐름의 특징이다.
• 지체시간이 이론적 체류시간과 같아지는 것도 플러그흐름의 특징이며, 완전혼합에서는 유입과 동시에 일부가 즉시 유출된다.

Micrococcus속은 그람양성 종속영양세균으로, 그람음성 독립영양세균에 속하지 않는다.

• Nitrosomonas속은 암모니아를 산화하는 그람음성 질산화세균이다.
• Beggiatoa속은 황화수소를 산화하는 그람음성 황산화세균이다.
• Thiobacillus속은 황화합물을 산화하는 그람음성 화학독립영양세균이다.

NBDCOD가 0이면 탄소가 전량 산화되므로 최종 BOD와 TOC의 비는 이론적 산소 요구량 비인 약 2.67이다.

탄소의 완전산화 반응 $C+O_2 \rightarrow CO_2$에서 산소 분자량 32를 탄소 원자량 12로 나누면
$\dfrac{BOD_u}{TOC}=\dfrac{32}{12}\approx2.67$이 되어 보기와 일치한다.

PCB는 화학적으로 매우 안정해 고온에서도 대부분의 금속을 부식시키지 않으므로 이 설명은 틀렸다.

• 물에는 거의 녹지 않지만 유기용매에는 잘 녹는 난용성·친유성 물질이다.
• 화학적으로 불활성이고 절연성이 우수해 변압기 절연유 등에 사용되었다.
• 대표적 만성중독 사례로 카네미유증(쌀겨유 중독 사건)이 있다.

고속응집침전지의 적용 최고탁도는 1000NTU 이하가 바람직하므로, 10000NTU 이하라는 설명은 틀렸다.

• 원수 탁도가 10NTU 이상은 되어야 응집침전 효과를 기대할 수 있다.
• 처리수량의 변동이 적어야 안정적인 처리가 가능하다.
• 탁도와 수온의 변동이 적어야 약품 주입률을 일정하게 유지할 수 있다.

분리막 모듈 형식에 '투사형'은 존재하지 않으며, 실제 막모듈 분류에 해당하지 않는 용어이다.

막분리법에서 실제로 사용되는 모듈 형식은 중공사형, 관형, 판형, 나선형 네 가지이며, 하수 고도처리의 막분리 공정도 이 범주 안에서 선정된다.

배수시설의 계획배수량은 계획1일 최대급수량이 아니라 계획시간최대급수량을 기준으로 하므로 이 설명은 틀렸다.

취수·도수·정수시설은 계획1일 최대급수량(또는 이를 기준으로 한 계획취수량)을 기준으로 설계하지만, 배수시설만은 시간별 최대수요를 반영한 계획시간최대급수량을 적용하는 것이 표준이다.

완속여과는 생물막(여과막)의 생물학적 정화작용에 의존하므로, 농약과 같은 합성유기물질은 거의 제거되지 않는다.

• 탁도는 여과막에서의 체거름과 흡착으로 효과적으로 제거된다.
• 철·망간은 여과층 내 산화·흡착 작용으로 상당 부분 제거된다.
• ABS(계면활성제)는 생물막의 생분해 작용으로 어느 정도 제거가 가능하다.

관정접합은 관 상단(관정) 높이를 일치시켜 접속하는 방식으로, 유수 흐름은 원활하지만 굴착 깊이가 커져 공사비가 늘고 펌프 배수 시 양정이 높아지는 단점이 있다.

지반이 낮아지는 하류로 갈수록 관경이 커지는 지역에서 흐름의 연속성을 확보하기 위해 사용되며, 수면접합·중심접합·관저접합과 달리 관정을 기준으로 접합한다는 점이 특징이다.

계란형 관은 유량이 큰 경우가 아니라 유량이 적은 갈수기에 원형거보다 유속을 확보하는 데 수리학적으로 유리하다.

유량이 많을 때는 원형거와 큰 차이가 없거나 오히려 원형거가 유리할 수 있어, '유량이 큰 경우 유리하다'는 설명은 틀렸다.

• 원형거에 비해 관폭이 작아도 되어 수직방향 토압에 유리하다.
• 단면 형상이 복잡해 재질에 따라 제조비가 늘어날 수 있다.
• 수직방향 시공 정밀도가 요구되어 면밀한 시공이 필요하다.

합리식으로 계산한 계획우수량은 약 21.7㎥/sec이다.

합리식 $Q=\dfrac{1}{360}CIA$에서 강우강도 $I=2\,\mathrm{mm/min}=120\,\mathrm{mm/hr}$, 유역면적 $A=1.0\,\mathrm{km^2}=100\,\mathrm{ha}$, 유출계수 $C=0.65$를 대입하면
$Q=\dfrac{1}{360}\times0.65\times120\times100\approx21.7\,\mathrm{m^3/sec}$가 되어 보기와 일치한다.

랑겔리아지수(LI) 개선에는 알칼리제 처리로 pH와 알칼리도를 높이는 방법이 적절하다.

LI는 실제 pH와 탄산칼슘 포화 pH(pHs)의 차이로 물의 부식성·스케일 형성 경향을 나타내며, 알칼리제(소석회 등)를 주입해 pH·알칼리도를 높이면 LI가 개선되어 관 부식을 줄일 수 있다.

오수관로는 계획시간최대오수량을 기준으로 최소 0.6m/sec, 최대 3.0m/sec의 유속범위를 적용하는 것이 표준이다.

최소유속은 관 내 침전물 퇴적을 막기 위한 기준이고 최대유속은 관 마모·소음을 억제하기 위한 기준이며, 계획1일최대오수량이 아니라 계획시간최대오수량을 사용하는 점이 핵심이다.

박테리아(미생물) 부식은 매크로셀이 아니라 마이크로셀(미소전지) 부식에 해당한다.

• 콘크리트·토양의 이종 재질 접촉은 전위차를 만들어 매크로셀 부식을 일으킨다.
• 서로 다른 두 금속(이중금속)이 접촉하면 갈바닉 전지가 형성되어 매크로셀 부식이 발생한다.
• 산소농담(통기차) 부식은 산소농도 차이로 넓은 범위의 전지가 형성되는 매크로셀 부식이다.

내압에 의한 강관두께는 약 3.3mm로 계산된다.

원주방향 응력식 $\sigma=\dfrac{PD}{2t}$를 두께 t에 대해 정리하면 $t=\dfrac{PD}{2\sigma}$이고, 내압 10MPa(=10N/mm²), 내경 1000mm, 허용응력 1500N/mm²를 대입하면
$t=\dfrac{10\times1000}{2\times1500}\approx3.3\,\mathrm{mm}$가 되어 보기와 일치한다.

암거(콘크리트 도수거)의 신축이음은 300~500m처럼 넓은 간격이 아니라 수십 m 단위로 촘촘히 설치하는 것이 표준이므로 이 설명은 틀렸다.

• 평균유속은 최대 3m/sec, 최소 0.3m/sec 범위로 관리한다.
• 한랭지뿐 아니라 다른 지역에서도 가급적 암거로 설치하는 것을 원칙으로 한다.
• 암거에는 환기를 위한 환기구를 설치한다.

옥살산은 유기물이 아니라 철·망간 등 무기 스케일 제거에 사용되는 산이므로 '옥살산:유기물' 짝은 틀렸다.

• 수산화나트륨은 알칼리 세정제로 막 표면의 유기물·미생물 오염을 제거한다.
• 황산은 산 세정제로 무기 스케일(금속산화물 등)을 제거한다.
• 산 세제는 무기물(탄산칼슘 등 스케일) 제거에 사용된다.

유동층소각로는 기계적 가동부분이 적어 유지관리가 용이한 것이 장점이므로, '가동부분이 많아 유지관리가 어렵다'는 설명은 틀렸다.

• 연소효율이 높아 미연소분이 적어 로 잔사 매립으로 인한 2차 공해가 적다.
• 유동매체(모래·규소 등)가 운전 중 손실되므로 연속적으로 보충해야 한다.
• 노 내 온도 자동제어와 폐열 회수가 비교적 용이하다.

역사이펀 관로의 손실수두는 약 1.63m, 유량은 약 0.207㎥/sec로 계산된다.

Manning식 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}$에서 동수반경 $R=D/4=0.125\,m$, 경사 $S=0.003$, $n=0.013$을 대입하면
$V=\dfrac{1}{0.013}\times0.125^{2/3}\times0.003^{1/2}\approx1.05\,\mathrm{m/s}$이다.

손실수두는 $H=iL+\dfrac{1.5V^2}{2g}+\alpha$에 $iL=0.003\times500=1.5\,m$, 미소손실 $\alpha=0.05\,m$을 더해
$H=1.5+\dfrac{1.5\times1.05^2}{19.6}+0.05\approx1.63\,\mathrm{m}$이고, 유량은 관 단면적 $A=\dfrac{\pi}{4}\times0.5^2\approx0.196\,\mathrm{m^2}$을 곱해 $Q=1.05\times0.196\approx0.207\,\mathrm{m^3/s}$로 보기와 일치한다.

pH가 낮아지면 소독력이 강한 HOCl(차아염소산)의 비율이 증가하기 때문에 소독 효과가 커진다.

차아염소산은 $HOCl \rightleftharpoons H^++OCl^-$ 평형을 이루며, 낮은 pH에서는 평형이 왼쪽(HOCl)으로 이동해 살균력이 OCl⁻보다 훨씬 강한 HOCl의 존재비가 높아진다.

유출계수는 현장 답사만으로 개별 산정하는 것이 아니라 토지이용현황별 표준유출계수표를 활용해 구하는 것이 원칙이므로 이 설명은 부적절하다.

• 하수관로의 확률년수는 원칙적으로 10~30년 범위로 정한다.
• 유입시간은 최소단위배수구의 지표면 특성을 고려하여 구한다.
• 유하시간은 최상류관로 끝에서 하류지점까지 거리를 계획유량에 대응하는 유속으로 나누어 구하는 것이 원칙이다.

응집제 투입에 따라 막의 공급유로가 고형물로 막히는 현상은 열화가 아니라 파울링(fouling)에 해당하므로 이 설명은 틀렸다.

• 미생물과 막 재질의 자화 또는 미생물 분비물에 의한 막 재질 변화는 생물학적 열화에 해당한다.
• 산화제(염소 등)에 의한 막 재질의 특성 변화나 분해는 화학적 열화에 해당한다.
• 건조나 수축으로 인한 막 구조의 비가역적 변화는 물리적 열화에 해당한다.

주어진 순서(호기조→무산소조→혐기조)에서 각 조의 역할은 질산화 및 인의 과잉흡수 → 탈질소 → 인의 용출이다.

호기조에서는 암모니아성 질소가 질산성 질소로 질산화되는 동시에 미생물이 인을 과잉 섭취하고, 이어지는 무산소조에서는 질산성 질소가 질소가스로 환원되는 탈질이 일어나며, 마지막 혐기조에서는 미생물이 체내 인을 방출하는 인의 용출이 일어난다.

필요한 Al₂(SO₄)₃ 주입량은 100kg/day이다.

Jar Test에서 구한 최적주입농도 200mg/L에 처리유량 500㎥/day를 곱하면
$200\,\mathrm{mg/L}\times500\,\mathrm{m^3/day}=100000\,\mathrm{g/day}=100\,\mathrm{kg/day}$가 되어 보기와 일치한다.

98% 제거되는 입자의 침강속도는 약 5mm/min이다.

표면부하율(=Q/A)은 $\dfrac{400}{55}\approx7.27\,\mathrm{m/d}$이며, 이를 $\mathrm{mm/min}$으로 환산하면 $7.27\times\dfrac{1000}{1440}\approx5.05\,\mathrm{mm/min}$이다.

98% 제거효율은 표면부하율에 근접한 수준이므로 해당 입자의 침강속도도 $\approx5\,\mathrm{mm/min}$으로 보기와 일치한다.

탈수 케이크의 용적은 9.0㎥이다.

3% 고형물 슬러지 30㎥ 중 건조고형물량은 $30\times0.03=0.9\,\mathrm{m^3}$(비중 1.0이므로 900kg)이며, 이를 10% 고형물 함량 케이크로 만들면
$V=\dfrac{0.9}{0.10}=9.0\,\mathrm{m^3}$가 되어 보기와 일치한다.

이론적 소요동력은 약 7543W, 패들 면적은 약 92㎡이다.

소요동력식 $P=G^2\mu V$에 $G=50/s$, $\mu=1.139\times10^{-3}$, $V=2649\,\mathrm{m^3}$을 대입하면
$P=50^2\times1.139\times10^{-3}\times2649\approx7543\,\mathrm{W}$이다.

패들 상대속도는 $0.6\times0.75=0.45\,\mathrm{m/s}$이며, 주어진 식 $A=\dfrac{2P}{C\rho v^3}$에 대입하면
$A=\dfrac{2\times7543}{1.8\times1000\times0.45^3}\approx92\,\mathrm{m^2}$가 되어 보기와 일치한다.

RBC는 미생물이 회전 메디아에 고정되어 있어 활성슬러지처럼 내부 재순환이 필요하지 않다는 점이 특징이므로, 재순환이 필요하다는 설명은 틀렸다.

• 고정된 메디아 덕분에 높은 미생물 농도와 슬러지 일령을 유지할 수 있다.
• RBC조의 메디아는 일반적으로 약 40% 정도가 수중에 잠긴 상태로 회전한다.
• 산소는 대기 중 노출 시 자연스럽게 공급되어 활성슬러지법보다 폭기 소요전력이 적다.

열처리 슬러지의 분리액(여액)은 BOD·COD 농도가 매우 높아 그대로 방류할 수 없다는 점에서 이 설명은 틀렸다.

• 열처리는 탈수성을 높이기 위한 전처리 공정으로 활용된다.
• 열처리를 거치면 슬러지의 탈수성과 침강성이 개선된다.
• 열처리로 슬러지 내 유기물이 가수분해되어 가용화(용해)된다.

소화조의 VS 감량 효율은 약 57.1%이다.

유입 VS/TS비 0.70, 소화슬러지 VS/TS비 0.50을 반클리크(Van Kleeck) 식 $E=\dfrac{V_1-V_2}{V_1(1-V_2)}\times100$에 대입하면
$E=\dfrac{0.70-0.50}{0.70\times(1-0.50)}\times100\approx57.1\%$가 되어 보기와 일치한다.

SVI 125에서 반송슬러지 농도는 약 8000g/㎥이다.

SVI와 반송슬러지 농도의 경험적 관계식 $X_r=\dfrac{10^6}{SVI}$에 대입하면
$X_r=\dfrac{10^6}{125}=8000\,\mathrm{g/m^3}$가 되어 보기와 일치한다.

잔류염소는 강한 산화제로 오히려 금속 부식을 촉진하며, 용존산소와 반응해 부식을 억제한다는 설명은 틀렸다.

• 용존산소는 여러 부식 반응의 속도를 증가시키는 요인이다.
• 고농도의 염화물·황산염은 철, 구리, 납 등의 부식을 촉진한다.
• 암모니아는 구리·납과 착화합물을 형성해 금속의 용해도를 높일 수 있다.

순산소활성슬러지법은 고농도 MLSS와 높은 유기물 부하로 운전되어 처리변법 중 F/M비가 가장 높다.

반면 장기포기법과 산화구법은 F/M비를 낮게 유지해 내생호흡 단계로 운전하는 저부하 공법이고, 표준활성슬러지법은 중간 수준의 F/M비를 사용해 순산소법보다 낮다.

실제 설계해야 하는 1차 침전지의 수면적은 800㎡이다.

평균유량 조건에서는 $A=\dfrac{20000}{25}=800\,\mathrm{m^2}$이 필요하고, 최대유량 조건에서는 $A=\dfrac{30000}{60}=500\,\mathrm{m^2}$이 필요하다.

두 조건 중 더 크게 산정되는 면적을 설계값으로 채택해야 하므로 $800\,\mathrm{m^2}$가 되어 보기와 일치한다.

아질산염이 질산염으로 산화되는 반응은 Nitrobacter 등에 의한 호기성 질산화 반응이다.

• 포도당이 알코올로 전환되는 반응은 효모에 의한 무산소성 발효이다.
• 초산이 메탄으로 전환되는 반응은 혐기성 메탄생성균에 의한 혐기 반응이다.
• 포도당이 초산으로 전환되는 반응도 혐기·무산소 조건의 발효 반응이다.

슬러지 입상화(과립화)는 폐수 성상에 크게 영향을 받는 과정이라 '영향이 적어 안정적'이라는 설명은 UASB의 장점으로 볼 수 없다.

• 미생물 체류시간(SRT)을 적절히 조절하면 저농도 유기성 폐수도 처리할 수 있다.
• 기계적 교반이나 여재가 필요 없어 건설·운영비가 절감된다.
• 고액·기액분리장치를 제외하면 구조가 비교적 간단하다.

SBR의 표준 운전순서는 주입(Fill) → 반응(React) → 침전(Settle) → 제거(Draw) → 휴지(Idle)이다.

한 반응조에서 시간차를 두고 유입, 폭기·반응, 침전, 상징수 배출, 다음 사이클 대기(휴지)를 순차적으로 수행하는 회분식 공정이므로 휴지 단계가 마지막에 위치하는 것이 표준이다.

혼합 후 하수의 pH는 약 4.0이 된다.

완충작용이 없으므로 [H⁺]−[OH⁻]로 정의되는 순산도를 유량가중 평균한다. pH 3.0 폐수(1000㎥/day)의 [H⁺]=10⁻³M, pH 8.0 하수(10000㎥/day)의 [OH⁻]≈10⁻⁶M을 대입하면
$[H^+]_{mix}\approx\dfrac{10^{-3}\times1000-10^{-6}\times10000}{11000}\approx9.0\times10^{-5}\,\mathrm{M}$이다.

따라서 $pH=-\log(9.0\times10^{-5})\approx4.0$으로 보기와 일치한다.

NO₃⁻가 N₂로 환원되는 탈질 반응이 진행되면 폐수의 pH는 증가한다.

탈질 과정에서 수소이온이 소모되고 알칼리도가 생성되는 반응이 함께 일어나므로, 반응이 진행될수록 용액은 염기성 쪽으로 이동한다.

물에 용존된 CO₂는 약 2.4g, 이때 pH는 약 4.12이다.

Henry 법칙 $C=K_H\times P$에 $K_H=2.0\,\mathrm{g/(L\cdot atm)}$, $P=0.3\,\mathrm{atm}$을 대입하면 농도는 $0.6\,\mathrm{g/L}$이고, 물 4L 기준 총량은 $0.6\times4\approx2.4\,\mathrm{g}$이다.

이를 몰농도로 바꾸면 $\dfrac{0.6}{44}\approx0.0136\,\mathrm{mol/L}$이며, 1차 해리상수 $K_1=4.3\times10^{-7}$을 이용한 근사식 $[H^+]\approx\sqrt{K_1C_0}$에 대입하면
$[H^+]\approx\sqrt{4.3\times10^{-7}\times0.0136}\approx7.7\times10^{-5}$이고 $pH\approx4.12$로 보기와 일치한다.

고농도 유기물이 유입되면 분해작용으로 DO가 급감하고 pH가 낮아지며 박테리아가 증가하는 반면, 조류(플랑크톤)는 대개 감소해 '조류의 증가'는 나타나지 않는 현상이다.

• 유기물 분해로 생성되는 이산화탄소·유기산 등으로 pH가 낮아진다.
• 호기성 미생물의 유기물 분해로 용존산소가 급격히 소모되어 DO가 감소한다.
• 분해작용을 담당하는 박테리아(세균)의 개체수는 오히려 증가한다.

클로로필a 흡광도 측정에 사용되는 파장은 630, 645, 663, 750nm이며, 653nm은 표준 측정파장이 아니다.

630·645·663nm은 트리크로매틱 방정식에 쓰이는 클로로필 색소의 특성 흡수파장이고, 750nm은 탁도(비특이 흡광) 보정을 위한 파장이므로 네 파장 모두 653nm과는 다르다.

폐기물관리법 시행령 별표 1은 폐유기용제를 할로겐족과 그 밖의 폐유기용제로 구분한다. 처리(소각) 방식과 위탁 경로가 다르므로 클로로폼·디클로로메탄 같은 할로겐족 유기용매 폐액은 전용 용기에 분리 수집하여야 한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

• 시안 화합물 함유 폐액이 산 폐액과 섞이면 맹독성 시안화수소(HCN) 가스가 발생하므로 절대 혼합해서는 안 된다.
• 중금속 함유 폐액은 중화 여부와 관계없이 지정폐기물로 위탁 처리해야 하며, 배수구로 배출하는 것은 수질오염을 일으키는 위법 행위다.
• 폐액 용기를 가득 채우면 증기압과 팽창으로 파손·누출 위험이 커지므로 여유 공간을 남겨야 하고, 성상이 다른 폐액의 혼합 보관도 금지된다.

비정화성 유기탄소(NPOC) 정량방법은 시료 일부를 분취해 산 용액으로 pH 2 이하로 조절한 뒤 일정시간 정화(purging)하여 무기성 탄소를 제거하고, 남은 탄소를 미리 작성한 검정곡선으로 정량한다. 이 경우 결과보고는 총 유기탄소(TOC) = 비정화성 유기탄소(NPOC)로 한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

• 총 탄소 중 무기성 탄소 비율이 50 %를 초과하는 시료는 가감법이 아니라 비정화성 유기탄소 정량방법으로 정량한다.
• 수 mg/L 이상의 고농도 휘발성 유기물질(VOC)이 존재하는 시료는 정화 과정에서 유기탄소가 손실되므로 가감(TC-IC) 정량방법으로 정량한다.
• 가감법은 무기성 탄소를 총 탄소에 더하는 것이 아니라 총 탄소에서 감하여 총 유기탄소를 구하는 방법이다.

Fe(Ⅲ)이 100~200mg/L 함유된 시료는 황산을 넣기 전에 플루오린화칼륨용액(300g/L)을 첨가하는 전처리가 적절하다.

플루오린화칼륨이 철이온과 안정한 착물을 형성해 철에 의한 요오드 산화 방해(정량오차)를 방지하며, 표준시험법은 이때 농도 300g/L 용액을 황산 첨가 이전 단계에서 사용하도록 규정한다.

바륨은 자외선/가시선 분광법으로는 정량하지 않으며, 발색 반응을 이용한 표준 시험법이 마련되어 있지 않다.

• 불꽃원자흡수분광광도법으로 바륨을 정량할 수 있다.
• 유도결합플라스마-원자발광분광법으로도 분석이 가능하다.
• 유도결합플라스마-질량분석법도 바륨의 공정시험 방법으로 사용된다.

인산염인 아스코빈산환원법에서는 몰리브덴산-안티몬 착물을 아스코빈산으로 환원시켜 생성되는 청색의 흡광도를 880nm에서 측정한다.

인산염이 몰리브덴산암모늄·안티몬산칼륨과 반응해 인몰리브덴산 착물을 만들고, 이를 아스코빈산으로 환원하면 진한 몰리브덴 청(molybdenum blue)이 발색되며 그 파장이 880nm이므로 나머지 보기(460·540·660nm, 적색·펑 등)는 이 시험법과 맞지 않는다.

팔머-말로니 챔버는 지름 17 mm, 깊이 0.4 mm, 부피 0.1 mL인 챔버로 중배율 방법(200배율 ~ 500배율 이하)의 정량에 사용하며, 마이크로시스티스 같은 미소플랑크톤(nano plankton) 계수에 적절하다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

• 길이 50 mm·폭 20 mm·깊이 1 mm·부피 1 mL는 팔머-말로니 챔버가 아니라 저배율 방법에 쓰는 세즈윅-라프터 챔버의 규격이다.
• 혈구계수기는 15분이 아니라 5분 정도 정치한 다음 5회 이상 반복하여 계수한다.
• 세즈윅-라프터 챔버는 조작이 편리하고 재현성이 높지만, 중배율 이상에서는 관찰이 어려워 미소플랑크톤 검경에는 적절하지 않다.

황화합물 제거에는 아세트산나트륨이 아니라 아세트산아연(초산아연) 용액을 사용하는 것이 표준시험법이므로 이 설명은 틀렸다.

• 이 방법으로는 각 시안화합물의 종류별 구분 정량이 불가능하다.
• 유지류가 다량 포함된 시료는 노말헥산이나 클로로폼으로 추출해 제거한다.
• 정량한계는 0.01mg/L 수준이다.

이 물의 총 알칼리도는 270mg/L as CaCO₃이다.

총알칼리도는 methyl orange 종점까지 소요된 산의 총량으로 계산하며, 식 $Alk=\dfrac{a\times N\times50\times1000}{V}$에 $a=13.5\,\mathrm{mL}$, $N=1/50$, $V=50\,\mathrm{mL}$를 대입하면
$Alk=\dfrac{13.5\times\frac{1}{50}\times50\times1000}{50}=270\,\mathrm{mg/L}$가 되어 보기와 일치한다.

공장폐수의 BOD는 약 201.5mg/L이다.

DO 보정식 $DO=\dfrac{a\times N\times8\times1000}{V}\times\dfrac{285}{283}$으로 구하며(285/283은 시약 첨가에 따른 보정), 초기 $a=4.0\,\mathrm{mL}$를 대입하면 $DO_1\approx8.06\,\mathrm{mg/L}$, 5일 후 $a=2.0\,\mathrm{mL}$를 대입하면 $DO_2\approx4.03\,\mathrm{mg/L}$이다.

따라서 $BOD=(DO_1-DO_2)\times P=(8.06-4.03)\times50\approx201.5\,\mathrm{mg/L}$로 보기와 일치한다(P: 희석배수 50).

이 용액의 pH는 약 12.8이다.

NaOH 1g을 분자량 40으로 나누면 $0.025\,\mathrm{mol}$이고, 400mL(0.4L)에 녹였으므로 $[OH^-]=\dfrac{0.025}{0.4}=0.0625\,\mathrm{M}$이다.

따라서 $pOH=-\log(0.0625)\approx1.2$이고 $pH=14-1.2\approx12.8$로 보기와 일치한다.

카드뮴 환원법은 질산성 질소의 공정시험 방법으로 규정되어 있지 않다.

• 이온크로마토그래피법으로 질산성 질소를 정량할 수 있다.
• 자외선/가시선 분광법(부루신법)도 표준 시험법이다.
• 부루신법 외의 자외선/가시선 분광법도 질산성 질소 분석에 사용된다.

과량의 소듐(Na)이 함유된 시료에서 구리를 질량수 63으로 분석하면 나트륨화아르곤(⁴⁰Ar²³Na⁺)에 의한 다원자 이온간섭을 받는다. 이때는 간섭을 보정하거나, 간섭이 없는 질량수 65(⁶⁵Cu)를 선택하여 분석할 수 있다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

• 비소(⁷⁵As)가 받는 ⁴⁰Ar³⁵Cl⁺ 간섭은 동중원소 간섭이 아니라 다원자 이온간섭이며, 보정을 실시하거나 매질을 일치시켜 대응한다(세정은 메모리 간섭의 대책이다).
• 물리적 간섭 방지를 위한 용존고체물질 농도 기준은 2 %가 아니라 0.2 % 이하이며, 그 보정에 내부표준물질을 사용할 수 있다.
• 수은의 메모리 간섭은 금(Au) 100 μg/L를 첨가하여 세정하면 배제할 수 있다.

유기물 함량이 낮고 금속의 수산화물·산화물·인산염·황화물을 포함하는 시료에는 질산-염산에 의한 분해법을 적용하는 것이 표준이다.

질산 단독분해는 유기물 함량이 매우 적은 시료에, 질산-황산·질산-과염소산 분해는 유기물 함량이 높은 시료에 주로 적용되는 방법으로 이 시료의 특성과는 맞지 않는다.

음이온계면활성제는 기체크로마토그래피가 아니라 자외선/가시선 분광법(메틸렌블루법)으로 측정한다.

반면 유기인, 폴리클로리네이티드비페닐(PCB), 알킬수은은 모두 기체크로마토그래피로 정량하는 표준 항목이다.

인산염인은 미생물에 의해 쉽게 변질되어 다른 항목보다 보존기간이 짧게 규정되어 있다.

페놀류, 화학적산소요구량, 황산이온은 모두 최대보존기간이 28일로 동일하게 규정되어 있는 반면, 인산염인은 이보다 훨씬 짧은 기준이 적용된다.

70% 질산과 물의 희석 비율은 1:13이다.

질산량 보존 법칙 $0.70V_1=0.05(V_1+V_2)$을 정리하면 $0.65V_1=0.05V_2$가 되어
$V_2=13V_1$이므로 부피비는 $1:13$이 되어 보기와 일치한다.

페놀류의 자외선/가시선 분광법에는 4-아미노안티피린을 발색시약으로 사용한다.

페놀이 4-아미노안티피린과 반응해 붉은색의 안티피린계 색소를 형성하며, 이 발색의 흡광도를 측정해 정량하는 것이 표준 방법이다.

비소를 수소화비소(AsH₃) 형태로 직접 발생시키는 데는 아연(Zn)을 사용한다.

산성 시료에 아연을 넣으면 발생하는 나센수소(수소화 환원력)가 비소를 환원시켜 수소화비소 기체를 생성하며, 이를 원자흡수분광광도법으로 정량한다.

'이물질이 들어가거나 내용물이 손실되지 않도록 보호하는 용기'는 밀폐용기의 정의에 해당한다.

• 기밀용기는 밖의 공기·가스가 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기이다.
• 밀봉용기는 기체·미생물이 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기이다.
• 차광용기는 광선이 투과하지 않아 내용물을 빛으로부터 보호하는 용기이다.