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환경측정분석

제목 특정수질유해물질 배출량 조사 방법

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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[특정수질 유해물질 배출량 조사방법]에는 4가지 방법이 있습니다.


① 직접측정법


◦ 실제로 배출되는 양을 직접 측정한 값을 토대 배출량을 산정

◦ 처리시설(방지시설)의 유입수(처리이전)와 방류수(처리이후)의 농도와 유량을 측정해야 함

◦ 배출량 산정방식 = 평균배출유량 × 평균측정대상물질의 농도 × 연간 작업시간

◦ 장․단점

- 폐수처리장, 폐액 또는 폐기물의 배출량 산출 등 주로 오염물질이 다량 배출되는 배출량 산정에 효율적

◦ 유량과 농도 중 한 값을 직접측정하지 못 한 경우, 물질수지나 배출계수 또는 공학적 계산, 시설설계자료 등을 이용하여 산정가능

◦ 농도나 유량 측정방법은 수질오염공정시험기준을 준용

<예시> 측정 data를 활용한 예시

- 1단계 : 공정 정보 및 모니터링 데이터를 수집한다.

평균농도 500 mg/l의 아세트알데히드를 포함하고 있는 페수가 5 l/min의 속도로 시설내 처리장으로 이동된다. 처리장으로부터 5 l/min의 속도로 배출되는 폐수는 25 mg/l의 아세트알데히드를 포함 하고 있다. 처리장이 하루에 24시간, 1년에 330일을 가동한다면, 새거나 대기로의 증발이 없는 경우 처리장으로 들어가고 나가는 아세트알데히드의 양을 산정하는 것이 가능하다. 또한, 처리장의 효율도 계산할 수 있다.


- 2단계 : 처리장으로 들어가고 나가는 아세트알데히드의 양을 계산한다.



사업장내 폐수처리시설을 거친후의 배출량 =




② 물질수지법


◦ 배출량 산정범위를 설정하고 질량보존의 법칙인 물질수지식을 이용하여 배출량 산정

◦ 사업장 전체 연간 환경배출량 산정

사업장

전체 연간

환경배출량

=

연간 사업장내로 총입양

․연간 사업장내로 이송된양

․연간 사업장내에서 생산된양(반응부산물로 생성된 양 포함)

․전년도로부터 이월된 양

-

연간 사업장밖으로 총반출된 양

․제품에 포함된 양

․사업장내에서 소모된 양(반응․소모, 다른물질로 변환된 양과 에너지 회수 등 직접생산과 관계없이 소모된 양을 포함)

․차기년도로 이월된 양

◦ 배출량 산정방법

- (대상공정으로 유입된 양 + 대상공정에서 반응 생성량) - (대상공정에서 유출된 양 + 반응소모량)

◦ 산정된 배출량이 유량계 등 측정기기의 오차범위내의 값에 해당될 경우에는 물질수지법을 사용하지 말 것

◦ 사업장의 총 환경배출량을 산정하거나 배출량 산정대상 특정공정의 환경배출량 산정에 효율적

<예시> 물질수지법을 활용한 예시

- 벤젠을 현장에서 제조하여 생산품 제조로 사용하는 사업장으로 벤젠 생산에 문제가 생길 경우를 대비하여, 공장에서는 벤젠을 구매하여 보관하고 있음

o 년간 구입하는 벤젠의 양 : 432 톤 (구매기록부)

o 년초와 년말에 현장의 재고중 벤젠의 양 : 30 톤(재고기록부)

o 생산되는 벤젠의 양 : 805 톤 (생산기록부)

o 소비되는 벤젠의 양 : 1,229 톤 (제품원단위당 소모율, 제품생산기록부)

o 배출량 : 8 톤 = 432 톤(구매) + 30 톤(전년도 이월량) + 805 톤(제조) - 30 톤(차기년도 이월량) - 1,229 톤(소비)

- 현장에 수질정화시설이 없는 경우 8톤 벤젠이 환경(수계)중으로 배출되는 것으로 산정



③ 배출계수법


◦ 여러 공정 및 장치에서 취급하는 물질의 상태에 따라 배출량을 직접 측정하여 통계적으로 산출된 평균 배출량값을 이용하여 유사한 배출원의 배출량을 산정

◦ 밸브, 펌프, 압축기, 압력안전장치, 플랜지, 개방식라인, 샘플링연결부, 공정배수구 등 비점오염원의 배출량산정에 효율적임

◦ 배출계수법에는 평균배출계수법, 누출기준 배출계수법, 농도별 배출계수법, 사업장 자체 배출계수법, 기타 배출계수법 등이 있으므로 각 사업장의 오염원 관리 실태에 따라 사용

◦ 배출량 산정

- 평균배출계수, 누출기준배출계수, 농도별배출계수, 자가측정배출계수 등을 사용할 때 배출량산정방법 = (배출원내의 보고대상물질의 조성비(%) × 배출원의 수 × 배출계수 × 운전시간) ÷ 100

- 배출계수가 생산량 기준으로 제시되어 있을 때 배출량산정방법 = 배출량 = (배출원내의 보고대상물질의 조성비(%) × 배출원의 수 × 배출계수(kg/톤) × 연간생산량(톤)) ÷ 100





④ 공학적계산법


◦ 화학반응식, 대상물질의 물리화학적 성질(예:증기압, 용해도, 확산계수 등), 이상기체상태 방정식 등과 같은 물리화학법칙이나 이론 등을 사용하거나, 공정설계 자료(예:온도, 압력, 시설크기, 유속, 반응시간, 체류시간 등), 생산공정 이나 오염방지시설의 제거율, 수율, 효율, 생산율 등 성능지표를 이용하여 배출량을 산출하는 방법

◦ 물질수지법, 배출계수법, 직접 측정법 등을 동시에 사용 가능

◦ 보고 대상물질이 물과 직접 접촉하는 공정이나 시설에서 폐수가 생성될 때, 해당물질의 수용해도는 폐수 중에 특정수질유해물질의 농도결정시 사용가능


※ 특정수질유해물질 농도(kg/톤)= 〔용해도(100+용해도)〕 × 103

용해도 : 물 100g에 조사대상 화학물질이 녹는 양(g)

<예시> 공학적계산법을 활용한 예시


- EDC(ethylene dichloride) 생산 공정에서 반응단계에서 생성된 물을 EDC와 분리시키기 위해 decanter를 사용한다. 여기서 분리된 물은 폐수와 함께 공공처리장으로 보내어진다.



흐름 1










흐름 2


Decanter


흐름 3



(폐수)


(분리장치)


(생산물)


- 흐름 1 내의 EDC와 물의 양론비율이 같다.

․ 1 몰 EDC = 97 g

․ 1 몰 H2O = 18 g

․ 1 몰 EDC + 1 몰 H2O = 115 g

․ EDC 무게비율 = 97/115 × 100 = 86%

- 물에 용해되는 EDC의 용해도는 0.869 g/100 g H2O

- EDC에 용해되는 물의 용해도는 0.160 g/100 g EDC

- 이 시설은 185,000 톤/년의 EDC를 생산한다고 알려져 있다. 위에서의 공학적 계산과 생산량으로 다음과 같이 물질수지를 계산할 수 있다.


경우1) 만일 흐름 2의 폐수 유량을 직접측정하여 연간 폐수발생량을 알고 있다면 다음과 같이 계산한다. (폐수 발생량 30,000 톤/년)

폐수로의 EDC 배출량 =

= 258454 Kg/년

※ 폐수 100.869 g에 용해도만큼의 0.869 g만큼의 EDC가 포함되어 있음

주의) 폐수에는 H2O뿐만 아니라 EDC도 포함되어 있기 때문에 위 식의 오른쪽 3번째항처럼 단위환산을 해주어야 한다.


경우 2) 만일 흐름 2의 폐수 유량을 알지 못한다면 다음의 방법으로 폐수 유량을 구하여야 한다.

- EDC에 대한 물의 용해도는 0.160 g/100 g EDC이므로, 이 용해도가 흐름 3의 EDC 내의 물의 농도를 나타낸다.

흐름 3 = 185,000 톤 EDC/년 + X 톤 H2O/년

흐름 3의 H2O의 양은 EDC에 대한 물의 용해도를 이용하여 산정


그러므로, 흐름 3 = 185,000 톤/년 + 296 톤/년 = 185,296 톤/년


전체에 대한 물질수지 : (흐름 1) = (흐름 2) + (흐름 3)

(흐름 1) = (흐름 2) + 185,296 톤/년 --------- [식 ①]

EDC에 대한 물질수지 : 0.86 × (흐름 1) = 0.869/100.869×

(흐름 2) + 185,296 - [식 ②]

[식 ①]과 [식 ②]의 두 가지 식을 연립하여 (흐름 1)과 (흐름 2)의 유량을 구할 수 있다.

(흐름 1) = 215,420톤/년 (흐름 2) = 30,125톤/년

폐수로의 EDC 배출량 = 30,125 톤/년 × 0.00869 = 262톤/년


 

 

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