Jar Test (자 테스트): 정수 처리의 핵심 실험 방법

수처리 공정을 배우면서 응집·침전 공정이 얼마나 중요한 역할을 하는지에 대해 궁금증을 가지게 되었음.
특히, 같은 원수라도 응집제 종류와 투입량에 따라 처리 효율이 크게 달라진다는 점이 흥미로웠음.
실제 정수장 및 폐수처리장에서 효율적인 운영을 위해 어떤 방식으로 실험을 진행하는지 직접 확인하고 싶었고, 그 과정에서 Jar Test의 필요성과 활용 방안을 깊이 이해하게 되었음.

1. Jar Test란?

Jar Test(자 테스트)는 수처리 공정에서 응집(coagulation) 및 침전(sedimentation) 효율을 평가하는 실험 방법.
이 실험은 정수 및 폐수 처리 과정에서 가장 적절한 응집제(coagulant)와 최적 주입량을 결정하는 데 사용됨.
특히, 물속의 부유물질이나 유기물을 제거하기 위한 응집/침전 과정에서 중요한 역할을 하며, 실험 결과는 실제 대규모 정수 및 폐수 처리 시설에서의 운영에 반영될 수 있음.

2. Jar Test의 목적

• 최적의 응집제 종류 및 투입량 결정
• 적정 pH 조건 확인
• 응집제의 혼합 속도 및 시간 설정
• 침전 속도 평가
• 수질 변화에 따른 응집제 반응 분석

3. 실험 장비 및 준비물

• Jar Tester (교반기 포함)
• 비커 (6개 사용)
• 응집제 (PAC, Alum, FeCl₃ 등)
• pH 측정기
• 탁도계
• 교반봉 및 스포이드
• 샘플 수(실험 대상이 되는 원수)

Ex> 10NTU일 때 몇 ppm 약품 주입량이 가장 적절한지 결정

4. Jar Test 실험 절차

1) 샘플 준비

• 각 비커에 같은 양의 원수를 넣음 (일반적으로 1L 기준).

2) 응집제 주입

• 각 비커에 서로 다른 농도의 응집제를 주입.
• 예를 들어, PAC(Polyaluminum Chloride)를 8, 9, 10, 11, 12, 13 mg/L 농도로 투입할 수 있음.

3) 급속 교반 (Rapid Mixing)

•  빠르게 교반하여 응집제를 물과 균일하게 혼합.

4) 완속 교반 (Slow Mixing)

•  천천히 교반하여 플록(floc, 응집 덩어리)을 형성.

5) 침전 (Sedimentation)

• 교반을 멈춘 후 약 30분 동안 플록을 침전.

6) 분석 및 결과 평가

• 침전 후 상등수를 채취하여 탁도 측정(Turbidity test)
• pH 변화 확인
• 플록의 크기 및 침전 속도 관찰

5. Jar Test 결과 분석

Jar Test의 결과를 토대로,

• 가장 낮은 탁도를 보이는 응집제 투입량을 최적 조건으로 선정함.
• 플록의 크기가 크고 침전이 빠른 조건이 가장 효율적인 응집 조건임.
• 수질 특성에 따라 응집제의 종류와 투입량이 달라질 수 있으며, 이를 실험 데이터를 바탕으로 조정해야 함.

6. Jar Test의 실제 적용

1) 상수처리(정수장)

• 원수의 탁도와 유기물 제거를 위해 최적의 응집제 조건을 설정

2) 폐수처리

• 산업 폐수 및 하수의 고형물 제거를 위해 응집·침전 공정을 최적화

3) 기타 응용

• 수영장 수질 관리, 식품 산업에서의 정화 공정, 제약 및 화학 산업의 공정수 처리 등

7. 결론

Jar Test는 정수 및 폐수 처리에서 매우 중요한 실험 방법으로, 최적의 응집제 투입 조건을 결정하고 처리 효율을 높이는 데 기여함.
현장에서의 수질 변화를 반영하여 주기적으로 테스트를 수행하면 보다 효과적인 수처리 운영이 가능함.
이 실험을 통해 얻은 데이터는 정수장, 하수처리장, 산업 공정 등 다양한 환경에서 활용될 수 있으며, 수질 개선 및 환경 보호에 중요한 역할을 함.