[UV처리]

UV처리

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​○UV 자외선

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기출 유형

1. 염소,오존,이산화염소,UV 장단점 비교 2. 염소, UV 소독시 특징 및 장단점 3. 오존, UV 소독 시 장단점

 

키워드

DBPs생성없음 세균,바이러스 제거에 염소보다 효과적 탁도 많을시 소독 효율 저하 소독 잔류 효과 없음

 

Tip

타 소독방법과의 비교 문제가 대부분으로 출제됨

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UV자외선

 

1. 개요

• 자외선(UV)의 소독작용은 주파장이 253.7nm인 자외선이 박테리아나 바이러스의 핵산에 흡수되어 화학변화를 일으킴으로써 핵산의 회복기능이 상실되는데 기인한다고 알려져 있다.

• 따라서 물의 소독에는 주 파장 253.7 nm를 방사하는 자외선램프가 사용되고 있으며 그, 기본구조와 작동원

리는 일반 형광램프와 거의 같고 유리관의 재료로는 자외선 투과율이 좋은 석영유리가 사용된다.

자외선 조사에 의한 물의 소독방법은 물이 흐르는 상태에서 외부로부터 자외선을 조사하는 외조식과 석영유리 램프에 의해 유수중의 내부로부터 자외선을 조사하는 내조식으로 대별되고 있으나 단순한 , 장치로서 다량의 물을 처리

할 수 있는 내조식이 주로 이용된다 자외선에 . 의한 물의 소독은 화학물질의 첨가를 필요로 하지 않기 때문에

안전성이 높을 뿐만 아니라 경제적으로 양질의 물을 얻을 수 있는 소독방법이다.

 

2. UV 조사량 계산법

자외선 강도(uw/cm2) * 접촉시간(s)

 

3. 자외선UV 특징

장점	단점
DBPs 생성없음	탁도 높을시 소독력 저하
염소보다 세균, 바이러스 제거 효과적	소독효과 즉시 확인 불가
pH 상관없음	UV램프 주기적 세척, 교체 필요
접촉시간 짧음(1~5초)	소독잔류효과 없음
유량, 수질변동에 강함	인체 노출시 피부종양 발생
유지관리비, 운전비 저렴	색도 제거 안됨
설치, 운영, 제어 용이
AOP 가능 (UV+H2O2)

 

 

4. UV자외선 영향인자

1) 탁도 : 탁도 존재시 투과율 저하 (70%이상 표준)

2) 용존 유기물 : 용존 유기물 존재시 자외선 흡수하여 소독력 저하

3) 총경도 : 석영 슬리브에 스케일 형성

4) 사용기간 : 1년 이상 사용시 80~90% 성능저하

5) 반응조 : 플러그형 설계, 손실수두 적게 설계

 

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*자외선 소독의 원리

자외선은 [그림 4.8.4]에 도시된 바와 같이 가시광선의 파장(400 nm)보다는 짧고, X-선(100nm) 보다는 긴 파장의 범위 안에 있는 파장을 가진 전자방사선을 의미하는데 그 중에 살균력을 갖는 가장 적합한 파장은 253.7 nm이며, 이 파장 범위 내에서 대부분의 에너지는 대기에 흡수되어 태양광선에는 매우 적은 양이 존재하고 있다.

현재 보유하고 있는 기술에서 에너지 주 발생원은 저압수은 아크램프로부터 나오는 것인데 이것이 널리 사용되는 이유는 아크램프에서 나오는 자외선 에너지의 85% 정도가 253.7 nm의 파장인 것이다.

램프의 수은가스를 통해 전기아크가 발생하며 수은을 자극하여 생긴 에너지의 방출이 자외선 방사 가 되는 것이다. 253.7 nm의 파장을 갖는 자외선은 박테리아나 바이러스 등이 갖고 있는 유전인자의 특성에 변형을 주어 이들이 번식하지 못하게 하며 특히 각종 세균의 세포막을 투과하여 핵산(DNA)을 손상시킴으로써 소독을 하게 된다.

살균에 필요한 자외선의 조사량은 microwatt second/cm2 로 나타 내며 이는 광선의 강도에 따라 접촉시간을 곱한 것이다.

조사량 (dose)＝자외선 강도 (μW/cm2 ) ×접촉시간 (seconds) ········································· (4.8.8)

자외선 조사량은 자외선램프의 출력감소와 램프 슬리브의 오염정도에 따라 점차 감소한다.

그러므로 이러한 감소율을 고려한 자외선 조사량을 결정하여 목표로 하는 살균율을 확보하여야 한다

② 자외선 소독의 영향인자

자외선 강도와 접촉시간에 영향을 미치는 요소들은 <표 4.8.17>과 같으며, 이들 요소들은 자외선 소 독설비의 효율에 많은 영향을 미친다.

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• 자외선 투과율

자외선 투과율은 시료 1 cm를 자외선이 통과한 후에 흡수되지 않고 남은 254 nm 파장을 가진 자외 선의 백분율(%)로 정의된다.

이 투과율은 수중에 용해 또는 부유상태의 물질의농도에 따라 좌우되는 데, 투과율이 낮으면 수중에서 자외선의 강도가 떨어지므로 적절한 조사량을 유지시키기 위해서는 더 오랜 시간동안 자외선을 조사시켜야 한다

 

∙용존 유기물의 농도

하수에 함유되어 있는 유기물은 살균효과를 갖는 파장 범위에 있는 에너지를 흡수할 수 있다. ∙

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부유물의 농도

부유물은 입자들로 되어 있으므로 광선을 분산시키거나 흡수함으로써 자외선의 투과를 저하시키며, 또한 이들은 박테리아가 자외선에 노출되는 것을 막아서 살균효과를 감소시킨다.

그러므로 하수의 부 유물 농도가 높으면 더욱 강한 자외선의 조사가 필요하게 되는데, 일반적으로 하수처리시설의 이차처 리 방류수의 부유물 농도는 5～30mg/l이다.

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∙총경도

하수내에 마그네슘이나 칼슘의 화합물이 많이 존재하면 석영 슬리브에 막을 씌우는 역할을 한다.

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∙슬리브의 깨끗한 정도

자외선 소독시설의 효과를 최대로 하기 위해서는 석영 슬리브를 항상 청결하게 유지해야 하며 이 슬 리브에 막이 생기면 물에 투과하는 자외선량이 줄어들게 되므로 세척에 주의하여야 한다.

세척주기는 기계식 자동세척의 경우 세척주기와 횟수를 현장 여건에 따라 세팅하여 세척이 이루어져야 한다.

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∙사용기간 및 노후상태

1년 사용한 자외선램프의 자외선 강도는 100시간 사용 후 강도의 약 65%에 해당되며 2년 후에는 58% 정도로 줄어든다.

∙처리 공정 생물학적 처리공정에 따라 자외선 투과상태가 달라지고 슬리브의 세척빈도가 다르므로 UV시스템의 효율이 다르게 나타나게 된다.

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∙유량

유량은 접촉시간을 결정하게 되며 유지시간 및 자외선의 강도에 따라 자외선 조사량이 결정된다.

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∙반응조의 설계

반응조내의 수리학적 특성은 소독효과에 결정적인 영향을 미치게 되는데 살균작용에 있어서 가장 적 절한 수리학적 형태는 플러그흐름 형태이며 손실수두가 적어야 한다.

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○각 소독제 비교표

구분	염소	이산화염소	오존	UV
시설규모	전규모	중규모	대규모	소규모
처리단계	전단계	전단계	2차처리	2차처리
접촉시간	김(15~30분)	김(15~30분)	보통(10~20분)	짧음(1~5초)
잔류효과	있음	있음	없음	없음
바이러스제거	불가	가능	가능	가능
영향요인	암모니아, pH	위험성, 독성 공기접촉시 분해	전염소 처리시 전염소와 반응하여 잔류염소 감소 고수온시 분해 ↑	자외선 투과율 (70%이상필요) 2년사용시 약 60% ↓ 탁도 물질 총경도 : 석영 슬리브 scale 반응조 설계 : 플러그 흐름
부산물 생성	결합잔류염소: THMs생성X	THMs 생성X	알데히드, BrO₃^- 생성	DBPs 생성X
장점	잔류효과 관리용이	잔류효과 염소대비 살균력 ↑	난분해성 산화력 ↑ AOP 가능	유량, 수질 변동 대응 O 접촉시간 짧음 인체 무해
단점	이취미발생 인체위험	현장제조 필요 폭발위험 ClO₂-,ClO₃- 생성 (청색증 유발)	배오존 처리 필요 별도의 접촉지 필요 잔류효과 없음 설치비, 운영비 ↑	잔류효과 없음 탁도 높을시 소독 효과 ↓

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