[전염소처리 중염소처리]

전염소처리 중염소처리

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○기출문제

• 염소, 오존, 이산화염소, 자외선 장단점
• 염소소독시 소독력에 미치는 영향인자 및 결합염소
• 유리 및 결합잔류 염소량
• 황화수소와 암모니아를 함유하고 있는 물에 염소를 주입할때 염소주입량과 잔류염소량의 관계를 단계별 설명, THMs 발생 억제 위한 염소처리 대안
• 결합잔류염소의 정의와 관련 반응식
• 염소소독시 소독력에 미치는 영향인자 및 결합염소
• 전염소처리
• 정수시 오존과 염소소독
• 클로라민의 종류, pH 변화에 따른 클로라민 분포 형태
• 결합잔류염소의 정의와 관련 반응식
• 탈염소화 방법
• 소독과정에서 액화염소의 저장설비 및 주입설비 기준
• 염소처리의 목적, 유리잔류염소, 결합잔류염소, 유리잔류염소와 결합잔류염소의 살균력
• 전염소처리, 중간염소처리

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○잔류염소

염소는 물에 용해되면 물과 반응하여 차아염소산(HOCl)과 염산으로 되며 차아염소산은 그 일부가 차아

염소산이온(OCl )과 수소이온으로 해리되는데, 차아염소산과 차아염소산이온을 유리염소 또는 유리잔류

염소라 부른다.

한편 염소는 수중의 암모니아화합물과 반응하여 클로라민을 생성한다. 클로라민은 반응 진행정도 및 pH에 따라 모노클로라민(NH2Cl), 디클로라민(NHCl2) 및 트리클로라민(NCl3)으로 존재한다.

모노클로라민과 디클로라민을 결합잔류염소라 한다.

유리잔류염소와 결합잔류염소와의 살균력에는 차이가 있으며 가장 좋은 조건하에서 동일한 접촉시간으로 동등한 소독효과를 달성하기 위해서는 결합잔류염소는 유리잔류염소에 비하여 25배의 양을 필요로 하고, 동일한 양을 사용하여 동등한 효과를 올리기 위해서는 약 100배의 접촉시간이 필요하다.

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○염소 주입 필요성

① 수원부근 및 급수구역, 그 부근에 있어 소화기계 전염병이 유행하고 있을 때

② 전 구역에 걸치는 광범위한 단수 후 급수를 개시할 때

③ 홍수 또는 갈수 등으로 수질이 나빠졌을 때

④ 정수과정에 이상이 있을 때

⑤ 배수관의 대규모 공사나 수도시설이 현저히 오염될 것으로 예상될 경우

⑥ 기타 특히 필요하다고 생각될 때

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○염소 주입의 목적

(1) 세균제거

원수 중의 일반세균이 1 mL 중 5,000 CFU 이상 혹은 대장균군(MPN) 100 이 mL 중 2,500 이상 존재

하는 경우에 여과 전에 세균을 감소시켜 안전성을 높여야 하고 또 침전지나 여과지의 내부를 위생적으로

유지해야 한다.

(2) 생물처리

조류,소형동물,철박테리아등이 다수 생식하고 있는 경우에는 이들을 사멸시키고 또한 정수시설 내에서

번식하는 것을 방지한다

특히응집하기 어려운 규조류인 멜로시라(Melosira)나 시네드라(Synedra) 등에 대해서는 전염소를 강화하여 충분한 살조처리한 다음에 응집침전처리하는 것이 바람직하다.

마이크로시스티스(Microcystis)에는 염소처리로 군체가 깨져 세포가 분산되기 때문에 전염소처리를 하고 있는 경우에는 중간염소처리로 바꾸는 편이 좋다.

(3) 철과 망간의 제거

원수 중에 철과 망간이 용존하여 후염소처리시 탁도나 색도를 증가시키는 경우에는 미리 전염소 또는 중

간염소처리하여 불용해성 산화물로 존재 형태를 바꾸어 후속공정에서 제거한다.

(4) 암모니아성질소와 유기물 등의 처리

암모니아성질소, 아질산성질소, 황화수소, 페놀류, 기타 유기물 등을 산화한다.

(5) 맛과 냄새의 제거

황화수소의 냄새 하수의냄새 조류 등 냄새 등을 제거하는데 효과가 있지만 종류에 따라서는 염소에

의하여 맛과 냄새를 더 강하게 하거나 새로운 냄새를 유발시키는 경우가 있다.

전염소와 중간염소처리는 위와 같은 목적으로 채택될 수 있으나 원수수질에 따라 충분한 효과를 얻지 못하는 경우도 있으므로 결정하기 전에 효과를 확인해야 한다.

또 원수 중에 부식질(humic substance) 등의 유기물이 존재하면 유리잔류염소와 반응하여 트리할로메

탄이 생성되기 때문에 이러한 우려가 높은 경우에는 응집과 침전으로 부식질을 어느 정도 제거한 다음 중

간염소처리를 하는 것이 바람직하다.

또 완속여과방식에서는 염소가 여과막생물에 나쁜 영향을 미치기 때문에 원칙적으로 전염소･중간염소처

리는 하지 않는다

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○염소주입지점

○전염소처리

1)염소제 주입점은 취수시설, 도수관로, 착수정, 혼화지등 교반이 잘 일어나는 지점에 투입한다.

2)염소제 주입률은 처리 목적에 따라 산정

철 1mg/L 제거시	망간이온 1mg/L 제거시	암모니아성질소 1mg/L 제거시
염소 0.63mg/L	염소 1.29mg/L 필요	염소 7.6mg/L 필요

1) NOM, 남조류 유입시에는 전염소 처리 생략 및 중간염소 처리 실시

NOM + 염소 = DBPs

남조류 + 염소 = Microcystin

2) 생물여과막(완속여과) 사용시 : 전염소, 중간염소 처리 안함

3)분말활성탄과 동시 주입시 활성탄에 의해 염소가 감소되므로 주의 필요

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○중염소 처리

투입 지점 : 염소제 주입지점은 침전지와 여과지 사에에서 잘 혼화되는 지점으로 선정

목적 : 트리할로메탄의 전구물질 부식질 ( 등), 곰팡이냄새의 원인물질을 수중에 방출하는 남조류인 아나베나 (Anabaena)나 포르미디움(Phormidium) , 등 전염소처리를 하면 군체가 깨져서 세포가 분산되어

여과수에 누출될 우려가 있는 남조류인 마이크로시스티스(Microcystis) 등을 응집․침전으로 어느정도 제거한 다음에 염소처리를 함으로써 트리할로메탄과 곰팡이냄새의 생성을 최소화하기 위하여 채택한다.

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○전,중,후 염소처리 비교

구분	전염소처리	중간염소처리	후염소처리	재염소처리
주입지점	취수장,착수정, 혼화지	침전지와 여과지 사이	정수지	배수지
주입목적	철,망간,암모니아,세균,이취미,색도제거, 응집효율향상, 유기물분해등 전처리의 목적	부착조류 사멸, 침전슬러지 부상억제	병원성 미생물의 불활성화비 달성	급배수 과정에서 After growth Bio film 예방
특징	염소가 유기물질과의 접촉으로인한 THMs 생성	여재의 미생물 축적을 방지하고 여과지의 운전시간을 늘림	소독력은 유리잔류염소에 비해 떨어지지만 염소의 잔류를 위해 일정한 투입이 필요	안전을 위해 NaOCl을 피드포워드 방식으로 주입

 

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○재염소 주입

필요성 : After growth 방지 목적

 

After growth 개요

염소 소독 이후 급배수 과정에서 미생물이 재증식하는 현상

 

원인

1) 고수온 (25도씨 이상)

2) 유기물 농도 높은 경우 > 미생물의 먹이로 작용 (특히 AOC, BDOC)

3) 배수지의 체류시간 장기화

4) 배수관의 곡관 설계 불량으로 순환 불량

5) 여과지에서 탁질누출, 탁도 재유출 발생

 

대책

1) 관로 온도 상승 방지

2) 상수원 관리 : 유기물 조류, 제어

3) 배수지 재염소 주입

4) 배수시스템 개선 : 수지상식 > 격자식

5) 관로 : 세정, 갱생

6) 여과지 효율 증대 : 적절한 역세척

7) 적정 CT 유지 : 자동 모니터링 시스템, 자동주입 설비

 

제안사항

1) 유리잔류염소 대신 지속력이 강한 결합잔류염소로 After growth 억제

2) After growth의 주된 원인은 Break throuth이므로 탁도 측정 및 시동방수 실시

3) 지나치게 큰 관경으로 적절한 유속이 안나올 시 원인이 될수 있음

 

BDOC : 생분해성 용존 유기탄소

AOC : 세포동화 가능 유기탄소 (오존처리시 발생)

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○기타 염소처리 방법

전염소 및 후염소처리 이외에 정수장의 여러 상황에 따라 중간염소처리, 과염소처리, 탈염소처리 및 재염소처리를 시행하는 경우도 있다.

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중간염소처리는 정수처리 공정의 중간지점에 또는 다양한 공정들의 사이 지점에 염소를 투입하는 것이 다. 주로 여과 전에 염소를 주입하는 방법에 적용되고 있으며, 이는 여재에 미생물이 축적되는 것을 최소 화하고 여과지의 운전시간을 늘린다.

간헐적 또는 연속적으로 투입할 수 있는데 연속적인 투입으로 소독 부산물 생성의 원인이 될 수도 있다.

수중에 암모니아, 아민류, 아민산류의 화합물이 존재하면 유리염소는 이들과 반응하여 다음과 같이 3 가지 형태의 클로아민(Chloramine)을 생성한다.

이러한 반응은 단계적으로 진행되며 수온, pH, 접촉시간, 초기 암모니아와 염소의 비율에 따라 다 르다.

HOCl + NH3 → NH2Cl(monochloramine) + H2O

NH Cl + HOCl → NHCl2(dichloramine) + H2O

NHCl + HOCl → NCl3(trichloramine) + H2O

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일반적으로 과염소처리는 10∼50 mg/L의 염소를 투입하는 것으로 높은 농도의 암모니아를 포함하는 물을 처리할 목적으로 적용을 하고 있으나, 소독부산물의 생성을 신중히 고려하여야 한다.

NH2Cl은 염소투입량이 수중의 암모니아량의 5배까지 일 때 주로 생성되는 물질이고 염소투입량이 5 ∼9배일 때에는 NH2Cl 이 생성된다.

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탈염소처리는 염소가 주입된 물로부터 과량의 염소를 제거하는 공정이다.

일반적으로 사용되는 염소제거제는 이산화황(SO2), 아황산나트륨(NaHSO3), 황산나트륨(Na2SO3), Sodium Metasulfite, 티오황산나트륨(Na2S2O3) 등이 있다.

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재염소처리는 급수관망에 보내진 후 물에 염소를 다시 투입하는 공정이다. 정수된 물이 관말까지 도달 하는데 급수관망이 긴 경우에 관망 내에서 염소요구량이 증가한다.

이 경우에는 관망의 적당한 지점에 추가적으로 염소를 주입하여야 한다. 최근 재염소처리를 위해 운영, 관리, 위험도 등을 고려하여 차아염 소산나트륨 설비를 갖추어 현장에서 투입하는 방식을 적용하기도 한다.

또한, 관망에서의 잔류염소를 지속적으로 모니터링 할 필요가 있다.

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