[수질환경기사 필기] 25년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

이론적 산소요구량은 약 914mg/L이다.
암모니아성 질소의 완전 질산화는 $NH_4^+ + 2O_2 \rightarrow NO_3^- + H_2O + 2H^+$로 진행되며, 질소 1mol(14g)을 질산화하는 데 산소 2mol(64g)이 필요하다.
따라서 필요 산소량은 질소농도에 산소-질소 질량비를 곱하면 되므로
$200 \times \dfrac{2\times32}{14} \fallingdotseq 914\,\mathrm{mg/L}$
이 된다.

광선을 통과시키면 오히려 빛의 진로가 보이게 되는 것이 콜로이드 용액의 특성이므로 이를 반대로 서술한 설명이 틀렸다.
콜로이드 입자는 빛을 산란시키는 틴들현상을 일으켜 빛의 진로를 뚜렷하게 볼 수 있게 하며, 이는 콜로이드 존재 여부를 확인하는 대표적 방법이다.
분산매·다른 입자와 충돌해 불규칙하게 움직인다는 설명은 브라운 운동을 가리키는 옳은 내용이다.
질량 대비 표면적이 커서 흡착력이 크다는 설명과, 입자가 전하를 띤다는 설명도 콜로이드의 일반적 특성으로 옳다.

필요한 0.1N H2SO4의 양은 50mL이다.
NaOH는 1가 염기이므로 0.01M 용액의 규정농도는 0.01N이며, 중화 반응에서는 산과 염기의 당량수가 같아야 한다.
NaOH의 당량수는 $0.01\,\mathrm{N} \times 0.5\,\mathrm{L} = 0.005\,\mathrm{eq}$이므로, 이를 중화하는 데 필요한 0.1N 황산의 부피는
$V = \dfrac{0.005\,\mathrm{eq}}{0.1\,\mathrm{N}} = 0.05\,\mathrm{L} = 50\,\mathrm{mL}$
이다.

SWMM(Storm Water Management Model)은 도시유역의 강우-유출과 우수관로 내 유량·수질을 단일 강우사상 또는 연속적으로 모의하는 대표적인 유역모델로, 비점오염 유출 해석과 관리대책 평가에 널리 쓰인다.
QUAL2E는 하천 본류의 수질(BOD·DO·영양염류 등)을 모의하는 하천수질모델로, 유역의 강우-유출 과정은 다루지 않는다.
WASP은 하천·호소 등 수체 내 오염물질 거동을 모의하는 수체 수질모델이다.
Streeter-Phelps 모델은 하천의 탈산소와 재폭기만을 고려해 DO 처짐곡선을 해석하는 고전적 하천모델이다.

총경도는 약 152.5mg/L as CaCO3이다.
경도는 2가 이상의 알칼리토금속 이온(Ca2+, Mg2+, Sr2+ 등)만 기여하며, 1가 이온인 Na+는 경도 계산에서 제외한다.
각 이온의 농도를 당량농도로 바꾼 뒤 CaCO3 당량(50)을 곱해 합산하면
$\dfrac{20}{40/2}\times50 + \dfrac{24}{24/2}\times50 + \dfrac{2.2}{87.6/2}\times50 = 50 + 100 + 2.5 = 152.5\,\mathrm{mg/L}$
이 된다.

M(OH)2의 용해도는 0.08g/L이다.
M(OH)2가 $s\,\mathrm{mol/L}$ 녹는다고 하면 $[M^{2+}]=s$, $[OH^-]=2s$이므로 용해도적은
$K_{sp} = s\times(2s)^2 = 4s^3$
이다.
여기에 $K_{sp}=4.0\times10^{-9}$을 대입하면
$s^3 = 1.0\times10^{-9},\ s = 1.0\times10^{-3}\,\mathrm{mol/L}$
이고, 분자량 80을 곱하면 용해도는 $1.0\times10^{-3}\times80 = 0.08\,\mathrm{g/L}$이다.

방류수의 BOD는 24mg/L이다.
먼저 폐수의 BOD5는 초기 DO와 5일 후 DO의 차이에 희석배율을 곱해 구하며
$BOD_5 = (8.4-3.6)\times50 = 240\,\mathrm{mg/L}$
이다.
이 폐수를 제거율 90%인 활성슬러지 시설로 처리하면 방류수 BOD는 제거되지 않고 남은 10%이므로
$240\times(1-0.90) = 24\,\mathrm{mg/L}$
이다.

물의 동점성계수(ν)는 점성계수(μ)를 밀도(ρ)로 나눈 값이다.
점성계수 μ는 전단력 τ와 속도구배의 관계를 나타내는 값이고, 이를 유체의 밀도 ρ로 나누어 관성의 영향을 제거한 값이 동점성계수이다.
즉 $\nu = \dfrac{\mu}{\rho}$로 정의되며, 전단력을 직접 이용하는 다른 보기들은 점성계수 자체의 정의이거나 물리적으로 성립하지 않는 조합이다.

소화된 슬러지의 총고형물량은 1,740kg/day이다.
건조고형물 3,000kg/day 중 휘발성고형물(VS)은 70%인 2,100kg/day이고, 나머지 무기성고형물(FS)은 900kg/day로 소화에 의해 분해되지 않는다.
휘발성고형물의 60%가 분해되므로 분해량은 $2100\times0.6=1260\,\mathrm{kg/day}$이고, 소화 후 남는 VS는 $2100-1260=840\,\mathrm{kg/day}$이다.
따라서 소화 후 총고형물량은 무기성고형물과 잔류 VS를 더한 $900+840=1740\,\mathrm{kg/day}$이다.

1년 이상 2년 이내 방류수 수질기준을 초과하지 않고 배출한 사업자에 대한 기본배출부과금 감면율은 100분의 30이다.
물환경보전법 시행령상 기본배출부과금 감면은 부과기준일 전 6개월 동안 초과배출이 없었던 사업자를 대상으로, 초과 없이 배출한 기간이 길수록 감면율이 커지도록 단계적으로 정해져 있다.
6개월 이상 1년 미만 구간과 1년 이상 2년 미만 구간의 감면율이 서로 다르며, 그 중 1년 이상 2년 이내 구간에 해당하는 감면율이 100분의 30이다.

최종 BOD(BODu)는 약 187mg/L이다.
상용대수 기준 BOD 소모식은 $BOD_t = BOD_u\times(1-10^{-kt})$이며, 여기서 t=3일, k=0.2/day, $BOD_3=140\,\mathrm{mg/L}$이다.
이를 정리하면
$BOD_u = \dfrac{140}{1-10^{-0.2\times3}} = \dfrac{140}{1-10^{-0.6}} = \dfrac{140}{0.7488} \fallingdotseq 187\,\mathrm{mg/L}$
이다.

하천의 흐름 방향(종방향) 분산을 고려한다는 설명은 Streeter-Phelps 식의 가정과 어긋난다.
Streeter-Phelps 모델은 하천을 1차원 정상상태 플러그 흐름으로 가정하며, 종방향 분산은 무시하고 이류(advection)만 고려한다.
오염원을 점오염원으로 가정한다는 설명은 옳다.
하상퇴적물의 유기물 분해를 고려하지 않는다는 설명도 옳다.
조류의 광합성을 무시하고 유기물 분해를 1차 반응으로 본다는 설명도 이 모델의 기본 가정과 일치한다.

95%가 소모되는 데 걸리는 시간은 약 48일이다.
반감기가 11일인 1차 반응이므로 반응속도상수는
$k = \dfrac{\ln2}{11} \fallingdotseq 0.0630\,\mathrm{day^{-1}}$
이다.
95%가 소모되면 잔류율은 5%($C/C_0=0.05$)이므로, 1차 반응식 $\ln(C/C_0)=-kt$에 대입하면
$t = \dfrac{\ln(1/0.05)}{0.0630} = \dfrac{2.996}{0.0630} \fallingdotseq 48\,\mathrm{일}$
이다.

생활하수의 BOD 부하량은 $50{,}000\,\text{인} \times 50\,\mathrm{g/인 \cdot 일} = 2{,}500\,\mathrm{kg/일}$이고, 여기에 공장폐수 부하 500 kg/일을 더하면 총 유입 부하는 3,000 kg/일이다.
하수 유량은 $50{,}000\,\text{인} \times 400\,\mathrm{L/인 \cdot 일} = 20{,}000\,\mathrm{m^3/일}$이므로, 유입 BOD 농도는 $\dfrac{3{,}000\,\mathrm{kg/일}}{20{,}000\,\mathrm{m^3/일}} = 0.15\,\mathrm{kg/m^3} = 150\,\mathrm{mg/L}$이다.
역산하면 $150\,\mathrm{mg/L} \times 20{,}000\,\mathrm{m^3/일} = 3{,}000\,\mathrm{kg/일}$로 총 부하와 일치한다.

물환경보전법 제38조의3 제1항은 측정기기 관련 금지행위로 ㉠고의로 측정기기를 작동하지 아니하게 하거나 정상적인 측정이 이루어지지 아니하도록 하는 행위, ㉡비정상 작동 측정기기를 정당한 사유 없이 방치하는 행위, ㉢측정 결과의 누락·거짓 작성 행위, ㉣관리대행업자에게 측정값을 조작하게 하는 등 측정·분석 결과에 영향을 미칠 수 있는 행위를 규정한다.
반면 같은 법 제38조의2 제4항에 따라 측정기기부착사업자등은 등록을 한 측정기기 관리대행업자에게 측정기기의 관리업무를 적법하게 대행하게 할 수 있으므로, 이는 금지행위가 아니다.

산소가 적은 곳에서 H2S를 산화하며 에너지를 얻어 생장하는 세균은 Beggiatoa이다.
Beggiatoa는 대표적인 황세균(황산화세균)으로, 미호기성 환경에서 황화수소를 산화시켜 얻은 화학에너지로 살아가는 화학합성무기영양균이다.
Sphaerotillus는 하수처리장 슬러지 벌킹을 일으키는 사상성 세균이다.
Zoogloea는 활성슬러지의 플록 형성에 관여하는 세균이다.
Crenothrix는 철세균으로 철 산화물을 축적하는 특성을 가진다.

이상적인 완전혼합반응조에서 분산수(dispersion number)는 무한대(∞)에 가까워지므로 '분산수=1'이라는 설명이 틀렸다.
분산수는 이류에 대한 확산의 상대적 크기를 나타내는 지표로, 플러그흐름에서는 0, 완전혼합에서는 값이 매우 커져 무한대로 수렴한다.
정규화된 분산(variance)은 완전혼합 상태에서 1이 되므로 옳은 설명이다.
Morrill지수는 완전혼합에 가까울수록 값이 커지므로 옳은 설명이다.
지체시간(모드시간)이 0이라는 설명도 추적자 반응이 시작과 동시에 최고점을 보이는 완전혼합조의 특성과 일치한다.

1시간 후의 농도는 약 84mg/L이다.
자연대수 기준 1차 반응이므로 $C=C_0e^{-kt}$이며, $C_0=200$, t=2시간일 때 C=35mg/L에서 반응속도상수를 구하면
$k=\dfrac{\ln(200/35)}{2} \fallingdotseq 0.8715\,\mathrm{hr^{-1}}$
이다.
이를 t=1시간에 대입하면
$C=200\times e^{-0.8715\times1} \fallingdotseq 84\,\mathrm{mg/L}$
이다.

질산성질소만 다량 검출되었다는 것은 유기질소에 의한 일시적인(과거의) 오염을 의미한다.
질소는 오염 초기의 유기질소·암모니아성질소에서 시작해 산화가 진행되며 아질산성질소를 거쳐 최종적으로 질산성질소로 안정화된다.
따라서 질산성질소만 검출되고 암모니아성·아질산성질소가 없다는 것은 오염원의 유입이 이미 오래전에 멈추고 산화가 완료되었음을 뜻하므로, 계속적이거나 영구적인 오염이 아니라 일시적인 오염으로 해석한다.

희석된 용액 중 황산의 무게중량 조성은 54.0%이다.
농황산 100mL의 질량은 비중을 곱해 구하고, 여기에 순도 98%를 곱하면 실제 H2SO4 질량이 되며
$100\times1.84\times0.98 = 180.32\,\mathrm{g}$
이다.
희석수 150mL(150g)를 더한 전체 용액 질량 $184+150=334\,\mathrm{g}$에 대해 무게비를 구하면
$\dfrac{180.32}{334}\times100 \fallingdotseq 54.0\%$
이다.

일차침전지의 표면부하율은 계획1일최대오수량에 대하여 합류식의 경우 25~50m3/m2·day로 하는 것이 옳다.
하수도시설기준상 일차침전지 표면부하율은 분류식은 35~70m3/m2·day, 합류식은 25~50m3/m2·day를 표준으로 하며, 합류식은 우천시 첨두유량을 감안해 분류식보다 낮은 범위로 설정한다.
따라서 분류식·합류식의 수치를 서로 바꾸거나 범위를 잘못 제시한 다른 보기들은 기준과 맞지 않는다.

불소 제거에 유효한 정수처리방법과 가장 거리가 먼 것은 이온교환이다.
불소는 응집침전(알루미늄염 이용), 골탄(활성알루미나와 유사한 흡착제) 흡착, 전기분해(전해응집) 등을 통해 효과적으로 제거할 수 있다.
반면 이온교환수지는 황산이온·염소이온 등 다른 음이온에 대한 선택성이 불소이온보다 높아 수지가 쉽게 소모되므로, 불소 제거에는 일반적으로 적합하지 않은 방법으로 취급한다.

응집제 투입에 따라 막모듈의 공급유로가 고형물로 폐색되는 현상은 막의 열화가 아니라 파울링(fouling)에 해당하므로 열화의 설명으로 틀렸다.
막의 열화는 미생물·산화제·건조 등에 의해 막 재질 자체가 화학적·물리적으로 변질되는 비가역적 현상을 말한다.
미생물의 자화·분비물에 의한 변화, 산화제에 의한 재질 변화나 분해, 건조·수축에 의한 막 구조 변화는 모두 막 재질 자체가 손상되는 열화의 사례로 옳다.
반면 고형물에 의한 유로 폐색은 막 표면·유로에 이물질이 쌓이는 파울링으로 분류되며 열화와 구분된다.

배수지의 유효수심은 3~6m 정도를 표준으로 하므로 '1~2m 정도'라는 설명이 틀렸다.
유효수심을 지나치게 얕게 하면 배수관 동수압 확보에 불리하므로, 상수도시설기준에서는 배수지 유효수심을 3~6m 정도로 정하고 있다.
유효용량을 계획1일최대급수량의 12시간분 이상으로 한다는 설명은 옳다.
배수지를 급수구역 중앙 가까이에 설치한다는 설명도 옳다.
자연유하식 배수지 표고를 최소동수압이 확보되는 높이로 한다는 설명도 옳다.

불용해성성분인 크립토스포리디움(미생물)을 활성탄으로 처리한다는 짝짓기가 틀렸다.
크립토스포리디움은 염소 소독에 강한 입자성(불용해성) 병원성 원생동물이므로 여과·막여과 등 물리적 제거와 자외선 소독으로 대응하며, 활성탄은 용존 유기물·맛·냄새 제거에 주로 쓰여 미생물 제거 수단으로는 적절하지 않다.
조류를 부상분리로 제거한다는 짝짓기는 옳다.
탁도를 완속여과방식으로 제거한다는 짝짓기도 옳다.
용해성 트리클로로에틸렌을 폭기(스트리핑)로 제거한다는 짝짓기도 휘발성유기물 처리로 옳다.

갈수시 수면 하강에 따라 하류 공작물에 미치는 영향이 적은 지점에 설치한다는 설명은 취수보가 아닌 다른 취수시설의 입지 조건에 가까워 취수보 설명과 가장 거리가 멀다.
취수보는 하천을 가로질러 계획취수량을 안정적으로 확보하는 구조물로, 유심이 취수구에 가깝고 홍수에 의한 하상변화가 적은 안정된 지점에 설치하는 것이 핵심 조건이다.
철근콘크리트 구조를 원칙으로 한다는 설명은 옳다.
홍수 유심방향과 직각인 직선형으로 하천 직선부에 설치한다는 설명도 취수보의 표준 설치 기준으로 옳다.

오수관로와 우수관로가 교차해 역사이펀을 피할 수 없는 경우에는 오수관로를 역사이펀으로 하는 것이 원칙이므로, 우수관로를 역사이펀으로 한다는 설명이 틀렸다.
역사이펀은 유지관리가 어렵고 폐색 위험이 있으므로, 상대적으로 수량·수질 관리가 중요한 오수관로 쪽을 역사이펀 구조로 계획하고 우수관로는 원래 선형을 유지하도록 하는 것이 하수도시설기준의 원칙이다.
오수관로를 계획시간최대오수량 기준으로 계획한다는 설명은 옳다.
분류식·합류식이 공존할 때 양 지역 관로를 분리해 계획한다는 설명도 옳다.
관로를 원칙적으로 암거로 하고 수밀한 구조로 한다는 설명도 옳다.

평균유속은 약 1.00m/s이다.
유효수심 2m인 장방형 수로(폭 2m)의 윤변과 경심을 구하면 $A=2\times2=4\,\mathrm{m^2}$, $P=2+2\times2=6\,\mathrm{m}$이므로 경심은 $R=A/P \fallingdotseq 0.667\,\mathrm{m}$이다.
Manning 공식 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2}$에 n=0.017, I=1/2000을 대입하면
$V=\dfrac{1}{0.017}\times0.667^{2/3}\times(1/2000)^{1/2} \fallingdotseq 1.00\,\mathrm{m/s}$
이다.

유출관 유출구의 중심높이는 저수위에서 관경의 2배 이상 낮게 설치하는 것이 원칙이므로, 저수위보다 높게 한다는 설명이 옳지 않다.
접합정 유출구를 저수위보다 충분히 낮게(관경의 2배 이상) 잠기도록 설치해야 와류·공기 유입에 의한 수격 및 소음을 방지할 수 있다.
접합정 용량을 계획도수량의 1.5분 이상으로 한다는 설명은 옳다.
유입속도가 큰 경우 월류벽 등을 설치한다는 설명, 수압이 높을 때 수압제어용 밸브를 설치한다는 설명도 모두 옳다.

액화염소의 저장량은 항상 1일 사용량의 10일분 이상으로 한다.
소독설비의 약품 저장설비는 공급 차질이나 수급 지연에 대비해 충분한 여유를 두어야 하므로, 상수도시설기준에서는 액화염소 저장량을 1일 사용량의 10일분 이상으로 정하고 있다.
이는 정수장이 안정적으로 소독을 지속할 수 있도록 하기 위한 최소한의 비축 기준이다.

전체 평균유출계수는 0.25이다.
평균유출계수는 각 지역의 면적비에 해당 유출계수를 곱해 모두 더한 가중평균으로 구한다.
상업지역(20%, 0.2), 공원지역(30%, 0.3), 주거지역(20%, 0.3), 공업지역(30%, 0.2)을 대입하면
$0.20\times0.2 + 0.30\times0.3 + 0.20\times0.3 + 0.30\times0.2 = 0.04+0.09+0.06+0.06 = 0.25$
이다.

만관 유량은 약 4.17m3/s이다.
지름 2m인 원형관이 만관일 때 단면적과 경심은 $A=\dfrac{\pi D^2}{4}=\pi\,\mathrm{m^2}$, $R=\dfrac{D}{4}=0.5\,\mathrm{m}$이다.
Manning 공식에 n=0.015, I=0.001을 대입하면 유속은
$V=\dfrac{1}{0.015}\times0.5^{2/3}\times0.001^{1/2} \fallingdotseq 1.328\,\mathrm{m/s}$
이고, 유량은 $Q=V\times A \fallingdotseq 1.328\times3.1416 \fallingdotseq 4.17\,\mathrm{m^3/s}$이다.

하수도 시설기준상 하수거에 유입되는 지하수량은 계획1인1일최대오수량의 10~20% 범위로 정하고 있다.
지하수는 관로 이음부나 맨홀 등을 통해 불가피하게 침입하므로, 계획오수량 산정 시 생활오수량·공장폐수량 외에 별도 항목으로 지하수량을 더해준다.
그 값은 관로의 노후도·지하수위 등에 따라 달라지지만 표준적으로 1인1일최대오수량의 10~20%로 잡는다.

상수의 공급과정은 취수 → 도수 → 정수 → 송수 → 배수 → 급수 순서로 진행된다.
수원에서 물을 끌어오는 취수 이후, 정수장까지 원수를 보내는 도수, 정수장에서 처리하는 정수 과정을 거친 뒤, 처리된 물을 배수지까지 보내는 송수 단계로 이어진다.
이후 급수구역 내로 물을 나누어 보내는 배수와, 각 수용가로 전달하는 급수 단계로 마무리된다.

이차침전지의 침전시간은 일반적으로 3~5시간을 표준으로 하므로, 6~8시간이라는 설명이 틀렸다.
하수도시설기준상 표준활성슬러지법 이차침전지는 계획1일최대오수량 기준으로 표면부하율 20~30m3/m2·day, 유효수심 2.5~4m를 표준으로 하며, 이때의 침전시간은 3~5시간 정도이다.
고형물부하율(40~125kg/m2·day)을 포함한 나머지 조건들은 표준활성슬러지법 이차침전지의 통상적인 설계기준과 일치한다.

직사각형(장방형) 단면의 하수관로는 시공장소의 흙두께나 폭원에 제한을 받는 경우에 유리하다.
원형관과 달리 폭과 높이를 각각 조정할 수 있어, 매설 깊이나 도로 폭이 제한된 구간에서도 필요한 통수단면을 확보하기 쉽다.
반대로 현장타설 시공은 공사기간이 길어지고, 만류에 이르기까지의 수리학적 특성이나 상부하중에 대한 안정성 측면에서는 원형관에 비해 불리한 경우가 많다.

취수구의 단면적은 하천의 경우 유입속도가 15~30cm/s 정도가 되도록 해야 하므로, 5~10cm/s라는 설명이 적합하지 않다.
유입속도를 지나치게 낮게 잡으면 취수구 단면이 과도하게 커지므로, 토사 유입을 억제하면서도 시공성을 확보할 수 있는 15~30cm/s 정도를 표준 유입속도로 삼는다.
취수구 형태를 장방형 또는 원형으로 한다는 설명은 옳다.
취수구 전면에 스크린을 설치한다는 설명, 탑체 내·외측에 제수밸브를 설치한다는 설명도 모두 옳다.

유입시간은 유달시간이 아니라 유달시간을 구성하는 한 요소이므로, '유입시간은 유달시간과 유하시간을 합한 것'이라는 설명이 틀렸다.
실제로는 반대로 유달시간(유역 최원점에서 관로 하류까지 걸리는 시간)이 유입시간과 유하시간을 합한 것이며, 유입시간은 빗물이 지표를 흘러 관로에 도달하기까지의 시간만을 의미한다.
확률년수를 원칙적으로 10~30년으로 한다는 설명은 옳다.
유출계수를 토지이용도별 기초유출계수로부터 총괄유출계수로 구한다는 설명, 최대계획우수유출량을 합리식으로 산정한다는 설명도 모두 옳다.

마그네슘이 갈바닉 전지를 이루어 배관에 구멍을 야기한다는 설명은 틀렸다.
배관 부식에서 갈바닉 부식(이종금속 접촉에 의한 국부 부식)은 주로 아연(도금강관) 등에서 문제되는 현상이며, 마그네슘은 이러한 관 부식 인자로 일반적으로 다루어지지 않는다.
암모니아가 착화물을 형성해 구리·납의 용해도를 높인다는 설명은 옳다.
칼슘이 CaCO3로 침전해 관 내면을 보호막으로 덮어 부식을 줄인다는 설명도 옳다.
pH가 높을수록 관을 보호해 부식속도가 줄어든다는 설명도 옳다.

첨두인자(peaking factor)는 첨두유량과 평균유량의 비로 정의한다.
즉 어떤 기간 동안 발생한 최대 순간(또는 단기) 유량이 그 기간의 평균유량에 비해 얼마나 큰지를 나타내는 지표이며, 하수·폐수 처리시설의 첨두부하 대응 설계에 활용된다.
최소유량이나 최대유량 자체와의 비, 또는 첨두유량의 1/3과의 비로 정의하는 다른 보기들은 이 지표의 정의와 맞지 않는다.

폐수의 질소를 제거하는 주요 물리화학적 방법이 아닌 것은 Phostrip법이다.
Phostrip법은 반송슬러지 일부를 혐기성 조건에 두어 인을 방출시킨 뒤 별도 처리하는 인(P) 제거 공법으로, 질소 제거를 목적으로 하지 않는다.
반면 암모니아스트리핑법, 파과점염소처리법, 이온교환법은 각각 휘산·산화·이온교환을 이용해 폐수 중 질소를 직접 제거하는 대표적인 물리화학적 방법이다.

구동력이 다른 것은 투석(Dialysis)이다.
투석은 막을 사이에 둔 농도구배(확산)를 구동력으로 물질을 이동시키는 분리막 공정이다.
반면 역삼투, 한외여과, 정밀여과는 모두 막 양쪽의 압력차(압력구배)를 구동력으로 하여 용질이나 입자를 걸러내는 압력 구동형 막공정이라는 점에서 투석과 구분된다.

SVI(슬러지 용적지수)는 통상 50~150 범위면 침강성이 양호한 것으로 보며, 200 이상으로 상승하면 사상성 미생물의 과다 증식에 의한 슬러지 벌킹(팽화)을 의심하고 원인(저DO, 저F/M, 영양 불균형 등)을 점검해야 한다.
SVI가 낮을수록 침강성이 나쁘다는 설명은 반대다 — SVI는 낮을수록 침강·농축성이 좋다.
F/M비를 높이면 SRT가 길어진다는 설명도 반대다 — 고부하(F/M 증가) 운전은 슬러지 증식·인발이 늘어 SRT가 짧아지고, 세대시간이 긴 질산화 미생물에는 불리하다.
MLVSS는 MLSS 중 강열감량에 해당하는 유기성분만을 나타내므로 MLSS보다 항상 작다.

증식속도가 빨라 고정화하지 않으면 유출을 제어할 수 없는 경우라는 설명은 생물막법 적용이 필요한 상황과 거리가 멀다.
생물막법은 오히려 질산화균처럼 증식속도가 느린 미생물을 담체에 부착시켜 반응조 내에 장기간 체류시킴으로써 유실을 막고 안정적인 처리효율을 확보하기 위해 적용한다.
특수 기능 미생물을 고정화할 필요가 있는 경우, 활성슬러지로 대응하기 어려운 큰 부하변동이 있는 경우, 저해물질·난분해성 물질이 유입되는 경우는 모두 생물막법이 효과적인 대표적 상황으로 옳다.

질소 제거를 주목적으로 개발된 공법은 4단계 Bardenpho 공법이다.
4단계 Bardenpho 공법은 혐기·무산소·호기 단계를 반복 배치해 질산화-탈질을 극대화하도록 설계된 공법으로, 질소 제거에 특화되어 있다.
반면 A²/O, A/O, Phostrip 공법은 인(P) 제거 또는 질소·인 동시 제거를 목적으로 개발된 공법이라는 점에서 차이가 있다.

수면부하율(표면부하율)은 약 33.6m3/m2·day이다.
먼저 체류시간 2.5시간을 이용해 침전지 용적을 구하면
$V = 30000\times\dfrac{2.5}{24} \fallingdotseq 3125\,\mathrm{m^3}$
이고, 이를 수심 3.5m로 나누면 표면적은 $A = 3125/3.5 \fallingdotseq 892.9\,\mathrm{m^2}$이다.
표면부하율은 유량을 표면적으로 나눈 값이므로
$\dfrac{30000}{892.9} \fallingdotseq 33.6\,\mathrm{m^3/m^2\cdot day}$
이다.

수질 TMS는 수질자동측정기기의 측정자료를 부대시설인 자료수집기(데이터로거)가 수집·변환하여 관제센터로 상시(원격) 전송하는 체계다. 이를 통해 배출수 수질을 실시간으로 감시하고 초과 여부를 관리한다.
유기물질 자동측정 항목이 BOD라는 설명은 틀리다 — BOD는 5일 배양이 필요해 자동 연속측정에 부적합하므로, 유기물질 지표는 총유기탄소(TOC) 등 기기분석이 가능한 항목으로 측정한다.
자동시료채취기와 자료수집기가 부대시설이 아니라는 설명도 틀리다 — 둘 다 측정기기 부착 대상인 부대시설에 해당한다.
월 1회 서면 제출 방식이라는 설명은 원격 상시 전송이라는 TMS의 기본 개념과 어긋난다.

산화구법은 저부하 장기포기 방식(낮은 F/M비, 긴 SRT)으로 운전되는 활성슬러지 변법으로, 미생물의 내생호흡이 우세하여 잉여슬러지 발생량이 적고 슬러지가 안정화되어 후속 처리 부담이 작다.
체류시간이 짧아 부지가 작다는 설명은 반대다 — 산화구법은 체류시간이 1~2일 수준으로 길어 반응조 용량과 부지 소요가 크다.
완전 압출류라서 부하변동에 취약하다는 설명도 틀리다 — 순환수로 내 반복 순환으로 완전혼합에 가까운 특성을 보여 수량·수질 변동에 강하다.
호기 상태로만 유지된다는 설명과 달리, 포기장치에서 멀어질수록 DO가 낮아지는 무산소 구간이 형성되어 단일 조 내 질산화·탈질에 의한 질소제거를 기대할 수 있다.

유입 COD 부하는 $500\,\mathrm{m^3/day} \times 8\,\mathrm{kg/m^3} = 4{,}000\,\mathrm{kg/day}$이고, 제거율 80%를 적용하면 제거 COD는 3,200 kg/day이다.
이론적 메탄 발생량은 $3{,}200\,\mathrm{kg/day} \times 0.35\,\mathrm{Nm^3/kg} = 1{,}120\,\mathrm{Nm^3/day}$이고, 이것이 바이오가스의 70%이므로 바이오가스 발생량은 $\dfrac{1{,}120}{0.70} = 1{,}600\,\mathrm{Nm^3/day}$이다.
역산하면 $1{,}600 \times 0.70 = 1{,}120\,\mathrm{Nm^3/day}$로 메탄 발생량과 일치한다. 메탄량 1,120을 그대로 고르지 않도록 메탄 함량 환산 단계에 주의한다.

고도산화공정(AOP)의 공통 원리는 오존·과산화수소·자외선·철염 등의 조합으로 산화력이 매우 강한 수산화 라디칼(OH·)을 생성시키는 것이다. OH 라디칼은 오존 분자보다 산화전위가 높고 비선택적으로 반응하여 난분해성 유기물을 산화·분해한다.
오존 분자의 직접산화만 이용한다는 설명은 틀리다 — 오존 단독 산화는 선택적·제한적이어서, AOP는 오히려 오존을 라디칼로 전환시켜 산화력을 높인 공정이다.
응집제로 플록을 만들어 침전시킨다는 것은 약품응집처리의 원리이고, 환원 후 침전시킨다는 것은 산화·환원 처리 중 환원처리(6가 크롬 처리 등)의 원리로, 모두 AOP와는 무관하다.

무기수은계 화합물 함유 폐수의 처리방법이 아닌 것은 산화분해법이다.
산화분해법은 시안(CN-)이나 유기물처럼 산화로 분해되는 오염물 처리에 적합한 방법으로, 이미 산화된 형태로 존재하는 무기수은에는 적용 실익이 없다.
반면 황화물침전법(황화수은으로 불용화), 활성탄흡착법, 이온교환법은 모두 무기수은을 흡착·침전시켜 제거하는 대표적인 처리방법이다.

MBR은 이차침전지의 중력 침강 대신 분리막으로 고액분리를 하므로 침강성 제약에서 벗어나 고농도 MLSS(통상 8,000~12,000 mg/L) 운전이 가능하고, 침전지가 생략되어 부지 소요가 작으며 긴 SRT 운전이 쉽다.
중력 침강에 의존한다는 설명은 반대다 — 막이 고액분리를 담당하므로 슬러지 침강성이 나빠도 처리수질이 유지되는 것이 MBR의 장점이다.
파울링이 자연 해소된다는 설명은 틀리다 — 막오염은 누적되므로 조대폭기·역세·약품세정(CIP) 등 지속적인 막 관리가 필수이고, 이것이 운전비 상승 요인이다.
처리수에 부유물질이 다량 잔류한다는 설명도 반대다 — 막 여과수는 SS가 거의 없어 소독 부담이 작고 재이용에 유리하다.

이 원폐수는 중화 → 침전 → 생물학적 처리 순서로 처리하는 것이 가장 적절하다.
pH 3.5의 강한 산성 폐수를 그대로 생물학적으로 처리하면 미생물이 저해되므로, 먼저 중화로 pH를 생물처리에 적합한 범위로 조정해야 한다.
또한 SS가 1,000mg/L로 높아 후속 공정의 부하와 폐색을 유발할 수 있으므로 중화 이후 침전으로 SS를 우선 제거하고, 마지막으로 BOD 500mg/L에 해당하는 유기물을 생물학적 처리로 분해하는 순서가 합리적이다.

필요한 반송비는 37%이다.
포기조 내 MLSS 물질수지에서 유입수 SS와 반송슬러지가 합쳐져 MLSS 농도를 이루므로, 반송비를 R이라 하면
$SS_0 + R\times X_r = (1+R)\times X$
가 성립한다.
여기에 $SS_0=400$, $X_r=10000$, $X=3000\,\mathrm{mg/L}$를 대입해 정리하면
$R = \dfrac{3000-400}{10000-3000} = \dfrac{2600}{7000} \fallingdotseq 0.37 = 37\%$
이다.

혐기성 소화에서 가스 발생량 감소와 pH 저하가 함께 나타나는 것은 메탄생성균의 활성이 떨어져 산생성 단계에서 만들어진 유기산이 축적되고 있다는 신호다.
유기물 과부하는 산생성 속도가 메탄생성 속도를 앞질러 유기산이 쌓이게 하는 대표적 원인이다.
소화온도의 급저하와 중금속 등 유해물질 유입은 온도·독성에 민감한 메탄생성균의 활성을 떨어뜨려 같은 이상을 일으킨다.
반면 중탄산염 알칼리도가 충분히 유지되는 것은 유기산 생성에 대한 완충능력이 크다는 뜻으로, pH 저하를 막아 주는 정상 운전 조건이지 이상 현상의 원인이 아니다.

인제거율(제거량)은 잉여슬러지의 인방출률과 수온이 아니라, 잉여슬러지의 인 함유율과 잉여슬러지 발생(인발)량에 의해 결정되므로 해당 설명이 틀렸다.
혐기무산소호기조합법은 혐기조에서 인을 방출시키고 호기조에서 과잉섭취시켜 잉여슬러지에 인을 농축·배출하는 원리이므로, 실제 제거량은 잉여슬러지 발생량과 그 인 함유율에 좌우된다.
방류수 인 농도를 안정적으로 확보하려면 호기조 말단에 응집제 첨가 설비를 두는 것이 바람직하다는 설명은 옳다.
일차침전지 슬러지와 잉여슬러지의 농축조를 분리하는 것이 인제거에 유리하다는 설명, 혐기조에서 인방출·호기조에서 과잉섭취가 일어난다는 설명도 모두 옳다.

필요한 소화조 용적은 약 970m3이다.
건조고형물 2,000kg/day를 함수율 97%(고형물 농도 3%)로 농축하면 농축슬러지의 습량은
$\dfrac{2000}{0.03} \fallingdotseq 66667\,\mathrm{kg/day}$
이다.
비중 1.03을 적용해 부피로 바꾸면
$\dfrac{66667}{1030} \fallingdotseq 64.7\,\mathrm{m^3/day}$
이고, 체류시간 15일을 곱하면 소화조 용적은 $64.7\times15 \fallingdotseq 970\,\mathrm{m^3}$이다.

완속여과는 연속적으로 운전해야 생물막(여과막)이 안정적으로 유지되므로, 간헐적으로 사용해도 양질의 여과수를 얻을 수 있다는 설명은 완속여과의 장점으로 볼 수 없다.
완속여과는 모래층 표면에 형성되는 미생물막(schmutzdecke)으로 탁질·미생물을 제거하는 방식이므로, 여과를 중단했다가 재개하면 생물막이 다시 형성될 때까지 수질이 불안정해진다.
여과시스템의 신뢰성이 높아 양질의 음용수를 얻을 수 있다는 설명은 옳다.
수량·탁질의 급격한 부하변동에 대응할 수 있다는 설명, 고도의 운전기술이나 큰 전력이 필요하지 않다는 설명도 완속여과의 실제 장점으로 옳다.

암모니아성 질소의 분석방법으로 가장 거리가 먼 것은 연속흐름법이다.
수질오염공정시험기준상 암모니아성 질소는 자외선/가시선 분광법, 이온전극법, 적정법으로 분석하도록 규정되어 있다.
연속흐름법은 총질소·총인 등 자동측정에 활용되는 방법으로, 암모니아성 질소의 공정시험 방법으로는 제시되어 있지 않다.

음이온 계면활성제를 자외선/가시선 분광법으로 측정할 때 사용하는 시약은 메틸렌 블루이다.
음이온 계면활성제는 메틸렌 블루와 반응해 청색의 이온쌍 착화합물을 형성하며, 이를 클로로폼으로 추출한 뒤 흡광도를 측정하는 MBAS법으로 정량한다.
메틸 레드·메틸 오렌지는 산·염기 지시약, 메틸렌 옐로우는 이 시험법에서 사용하지 않는 시약이다.

NaOH 0.01M은 400mg/L에 해당한다.
NaOH의 분자량은 40(Na 23 + O 16 + H 1)이므로, 몰농도에 분자량을 곱하면 질량농도가 된다.
따라서 $0.01\,\mathrm{mol/L}\times40\,\mathrm{g/mol} = 0.4\,\mathrm{g/L} = 400\,\mathrm{mg/L}$이다.

산업안전보건법 제114조 제1항에 따라 사업주는 물질안전보건자료대상물질을 취급하는 작업장 내 근로자가 쉽게 볼 수 있는 장소에 MSDS를 게시하거나 갖추어 두어야 하며, 작업공정별 관리 요령 게시와 근로자 교육 의무도 진다.
사용자가 자체 작성한다는 설명은 틀리다 — MSDS는 해당 물질을 제조하거나 수입하려는 자가 작성하여 고용노동부장관에게 제출하는 것이 원칙이다(법 제110조).
영업비밀 성분을 승인 없이 생략할 수 있다는 설명도 틀리다 — 명칭·함유량을 대체자료로 적으려면 고용노동부장관의 사전 승인을 받아야 한다(법 제112조).
MSDS 기재사항에는 제품명·취급 주의사항 외에 구성 화학물질의 명칭·함유량, 건강 및 환경에 대한 유해성과 물리적 위험성이 포함된다.

유기물을 다량 함유하면서 산 분해가 어려운 시료의 전처리에는 질산-과염소산법을 적용한다.
수질오염공정시험기준상 유기물 함량이 낮은 시료에는 질산법을, 유기물이 다소 있는 시료에는 질산-염산법이나 질산-황산법을 적용하지만, 유기물이 많고 산 분해가 어려운 시료에는 과염소산의 강한 산화력을 이용하는 질산-과염소산법을 사용한다.
점토질·규산염이 많은 시료에는 별도로 질산-과염소산-불화수소산법을 적용한다는 점에서도 차이가 있다.

수질오염공정시험기준의 총유기탄소 측정은 산화부에서 유기탄소를 이산화탄소로 산화하는 방식에 따라 고온연소산화법과 과황산-자외선(UV) 또는 과황산-열 산화법으로 구분되며, 발생한 이산화탄소를 검출부에서 정량한다.
총유기탄소는 수중에서 유기적으로 결합된 탄소만을 말하며, 탄산염·중탄산염 등 무기성 탄소는 포함하지 않는다.
비정화성 유기탄소(NPOC)는 시료를 산성화하여 무기성 탄소를 정화(퍼지)로 제거한 후 남은 유기탄소를 말하므로, 알칼리화한다는 설명은 틀리다.
무기성 탄소 비율이 매우 높은 시료에서 총탄소-무기성탄소 차감방법만 쓴다는 설명도 틀리다 — 이 경우 차감 오차가 커지므로 무기성 탄소를 제거하고 측정하는 비정화성 유기탄소 방법이 적합하다.

금속류의 유도결합플라스마-원자발광분광법(ICP-OES)에서 발생가능성이 가장 낮은 간섭은 화학적 간섭이다.
ICP는 수천 도의 고온 플라스마를 사용해 원자화·이온화가 매우 완전하게 일어나므로, 원자흡수분광법(AAS)에서 문제가 되던 화학적 결합에 의한 간섭이 크게 줄어든다.
반면 플라즈마 조건이나 시료 도입 속도에 따른 물리적 간섭, 이온화 평형에 의한 이온화 간섭, 근접 파장에 의한 분광(스펙트럼) 간섭은 ICP-OES에서 상대적으로 더 흔하게 나타난다.

시안화합물 폐액이 산성 폐액과 섞이면 맹독성의 시안화수소(HCN) 가스가 발생할 수 있다. 따라서 실험실 폐액은 성상별로 분류하고, 혼합 시 위험 반응을 일으키는 폐액끼리는 반드시 분리 보관해야 한다.
할로겐 함유 유기용매는 소각 시 유해가스 발생 등으로 처리방법이 일반 유기용매와 다르므로 별도 용기에 분리 수집해야 한다.
중금속 폐액은 희석해도 총량이 줄지 않으며 배수구 배출은 수질오염 원인이 되므로, 지정된 수집용기에 모아 위탁처리해야 한다.
폐액 용기를 가득 채워 완전 밀폐하면 증기압 상승으로 파손·분출 위험이 있으므로 여유 공간을 두어야 한다.

페놀류를 4-아미노안티피린과 함께 측정할 때는 헥사사이아노철(Ⅲ)산칼륨을 pH 10에서 반응시킨다.
페놀류는 암모니아완충용액으로 pH 10 부근을 유지한 상태에서 4-아미노안티피린 및 헥사사이아노철(Ⅲ)산칼륨(적혈염)과 반응해 붉은색 안티피린계 색소를 형성하며, 이 발색을 흡광광도법으로 측정한다.
초산이나트륨은 이 발색 반응에 사용하는 시약이 아니며, pH 4는 페놀류 발색에 적합한 조건이 아니다.

불소화합물 측정에 적용할 수 없는 방법은 원자흡수분광광도법이다.
원자흡수분광광도법(AAS)은 금속 원소의 흡광 특성을 이용하는 방법이므로, 비금속 음이온인 불소이온을 직접 정량하는 데는 적용되지 않는다.
반면 자외선/가시선 분광법(란탄-알리자린 착색법), 이온전극법, 이온크로마토그래피는 모두 수질오염공정시험기준상 불소화합물 측정에 사용되는 방법이다.

알킬수은 화합물은 기체크로마토그래피법으로 분석한다.
알킬수은은 휘발성이 있는 유기수은 화합물이므로 벤젠 등으로 추출한 뒤 전자포획형 검출기(ECD)를 장착한 기체크로마토그래프로 분리·정량하는 것이 수질오염공정시험기준상의 표준 방법이다.
자외선/가시선 분광법, 이온크로마토그래피법, 유도결합플라스마-원자발광분광법은 무기수은이나 다른 금속·이온 분석에 활용되는 방법으로 알킬수은 분석법과는 다르다.

분원성대장균군 막여과법에서는 배지에서 배양한 뒤 여러 색조를 띠는 청색 계열 집락을 계수한다.
막여과법은 시료를 여과막에 통과시켜 분원성대장균군 선택배지(mFC 배지 등)에서 배양하며, 이때 진한 청색 계통의 집락을 분원성대장균군으로 판정해 계수한다.
황색·녹색·적색 집락은 다른 세균군이거나 판정 대상에서 제외되는 색조로, 분원성대장균군의 판정 기준과는 맞지 않는다.

ICP-MS에서는 플라스마 가스인 아르곤이나 시료 매트릭스 성분이 결합해 만들어진 다원자이온이 분석대상 원소와 같은 질량 대 전하비에서 검출되는 스펙트럼 간섭이 일어날 수 있다. 예를 들어 염화물 매트릭스에서 생성되는 ArCl 이온은 비소 측정을 방해하며, 이러한 간섭은 충돌/반응셀이나 간섭 보정식으로 저감한다.
스펙트럼 간섭이 원리상 없다는 설명은 틀리다 — 동중원소·다원자이온 간섭은 ICP-MS의 대표적 간섭이다.
매트릭스가 이온화·시료 도입에 영향을 주지 않는다는 설명도 틀리다 — 용존 고형물 등에 의한 물리적 간섭이 있어 희석·매질 일치·내부표준으로 보정한다.
내부표준법을 쓰지 않는다는 설명과 달리, 내부표준물질 첨가는 감도 변동과 매트릭스 효과를 보정하는 표준적인 방법이다.

필요한 KMnO4의 양은 약 0.32g이다.
KMnO4의 분자량은 $39+55+16\times4=158$이므로, 필요한 몰수는 $0.005\,\mathrm{mol/L}\times0.4\,\mathrm{L}=0.002\,\mathrm{mol}$이다.
이를 질량으로 바꾸면
$0.002\,\mathrm{mol}\times158\,\mathrm{g/mol} = 0.316\,\mathrm{g} \fallingdotseq 0.32\,\mathrm{g}$
이다.

필요한 NaCN의 양은 9.8g이다.
물 1,000L에 CN- 농도를 5.2mg/L로 만들려면 필요한 CN- 질량은 $5.2\times1000=5200\,\mathrm{mg}=5.2\,\mathrm{g}$이다.
CN-의 분자량은 26(C 12 + N 14), NaCN의 분자량은 49(Na 23 + C 12 + N 14)로 1:1 몰비이므로
$5.2\,\mathrm{g}\times\dfrac{49}{26} \fallingdotseq 9.8\,\mathrm{g}$
의 NaCN이 필요하다.

클로로필 a량 측정 시 색소 추출에는 아세톤용액을 사용한다.
시료를 여과한 후 여과지에 남은 조류의 클로로필 색소를 90% 아세톤용액으로 추출하고, 그 추출액의 흡광도를 측정해 클로로필 a 농도를 계산한다.
클로로포름·에탄올·포르말린 용액은 이 표준 시험법에서 색소 추출 용매로 사용하지 않는다.

수질오염공정시험기준에서 총대장균군은 막여과법, 시험관법, 평판집락법으로 시험한다. 막여과법은 시료를 여과한 막을 배지에 배양해 집락수를 세는 방법이고, 시험관법은 다람시험관의 가스 발생 유무로 최적확수(MPN)를 구하는 방법이며, 평판집락법은 배지에 시료를 혼합 배양하여 집락수를 계수하는 방법이다.
현미경계수법은 세균 검사가 아니라 식물성 플랑크톤(조류)의 개체수를 세는 시험방법이므로 총대장균군 시험방법에 해당하지 않는다.

이 폐수의 COD는 약 13.3mg/L이다.
COD 산정식은 $COD = (b-a)\times f\times0.2\times\dfrac{1000}{V}$이며, 여기서 b는 시료 적정량(7.5mL), a는 바탕시험 적정량(1.00mL), f는 역가(1.02), V는 시료량(100mL)이다.
값을 대입하면
$(7.5-1.00)\times1.02\times0.2\times\dfrac{1000}{100} \fallingdotseq 13.3\,\mathrm{mg/L}$
이다.

최대 보존기간이 가장 짧은 것은 6가크롬이다.
수질오염공정시험기준의 시료 보존방법 표에서 6가크롬은 최대 24시간으로 보존기간이 매우 짧게 규정되어 있는데, 이는 6가크롬이 환원되어 3가크롬으로 쉽게 변할 수 있기 때문이다.
반면 비소, 셀레늄은 질산으로 산성화하여 6개월까지 보존할 수 있고, 알킬수은도 24시간보다는 긴 보존기간이 허용되어 6가크롬에 비해 보존기간이 길다.

노말헥산 추출물질 시험에서 지시약으로는 메틸오렌지를 사용한다.
시료를 산성(pH 4 이하)으로 조절할 때 메틸오렌지를 지시약으로 사용해 색 변화를 확인한 뒤, 노말헥산으로 추출해 증발잔류물의 무게로 추출물질을 정량한다.
메틸레드, 메틸렌 블루, 페놀프탈레인은 각각 다른 시험(적정·계면활성제 분석 등)에 사용되는 지시약으로 이 시험법과는 관련이 없다.