[상하수도학]제 5장 정수장 시설(염소 소독/기타 정수 처리법/정수장 배출수 처리)#3

 5. 염소 소독

  (1)전염소처리(Prechlorination)

   1)염소를 침전지 이전에 주입하는 것으로 소독작용이 아닌 산화분해 작용이 주목적이다.

   2)조류, 세균 등이 다수 서식하고 있을 때 이들의 번식을 방지하고자 할 경우에 사용된다.

   3)암모니아성 질소 (NH_3-N), 아질산성 질소(NO_2-N), 황화수소(H_2S), 페놀류, 철, 망간, 맛, 냄새, 기타 유기물 등을 산화시켜 제거할 경우에 사용된다.

    ※제거불가능 물질: 잔류염소, THMs(총트리할로메탄), 수중불순물질

 

  (2)염소소독(Chlorination, 후염소처리)

   1)원리

    ㉠염소는 살균제인 동시에 강력한 산화제이기 때문에 수중에 유기물, 세균 등이 존재하면 염소는 살균 및 산화가 종료될 때까지 소비가 계속된다.

    ㉡세균의 부활을 막기 위해 급수관에서는 항상 0.2mg/L이상, 소화기 계통의 전염병 유행시에는 0.4mg/L의 잔류염소가 남도록 염소를 주입한다.

    ㉢소독효과가 완전하고 대량의 물에 대해서도 쉽게 소독할 수 있으며, 잔류성이 있는 것이 특징이다.

    ㉣가격이 저렴하며, 조작이 간단하지만 염소가스가 누출될 염려가 있다.

    ㉤페놀과 반응하여 냄새, 맛, 발암 등을 발생시킨다.

    ㉥THM을 생성시키고, 암모니아성질소와 반응하여 소독의 효과를 감소시킨다.

    ㉦염소의 성질

    ※pH가 낮을수록 살균효과가 좋은 이유는 HOCl이 증가하기 때문

     ◎염소를 물에 주입할 경우(염소의 가수분해)

      Cl_2+H_2O↔HOCl(차아염소산)+H^+Cl^-[낮은 pH에서]

     ◎HOCl↔H^++OCl^-(차아염소산 이온)[높은 pH에서]

     ◎HOCl과 OCl를 유리잔류염소라 한다.

     ◎염소를 주입하면 계속 H^+가 발생하여 pH가 저하된다.

     ◎살균력의 세기는 O^3(오존)>HOCl>OCl^->클로라민 순이다.

 

  (2)잔류염소와 염소요구량

   1)염소요구량

    ㉠염소요구량 농도=염소주입량 농도-잔류염소농도(mg/L)

    ㉡염소요구량 =염소요구량 농도×유량×(1/염소의 농도)(kg/day)

    ※염소처리 효과의 반대

   2)염소처리의 효과

    ㉠pH가 낮은 쪽(pH 4~5정도)이 살균효과가 가장 높다.

    ㉡접촉시간이 길수록 살균력도 증가한다.

    ㉢염소의 농도가 증가하면 살균력도 증가한다.

    ㉣염소는 기화열이 필요하므로 수온이 높을수록 염소 및 클로라민의 살균력은 증대된다.

    ㉤알칼리도는 낮을수록 살균력 증가한다.

 

  (4)기타 소독법

   1)클로라민(Chloramin)

    ㉠암모니아가 함유된 물에 염소를 주입하면 염소와 암모니아성 질소가 결합하여 클로라민(결합잔류염소)이 생성된다.

    ㉡살균 후 물에 맛과 냄새를 주지 않고 살균작용이 오래 지속된다.

    ㉢초기에는 물속에 페놀이 있는 경우 발생하는 냄새를 제거할 목적으로 사용되다가, 최근 염소살균시 발생하는 THM 등으로 인해 염소를 대신하는 대체 소독제로 평가되고 있다.

 

6. 기타 정수 처리법

  (1)고도정수처리

   1)정의

    ㉠일반 정수처리과정인 침전, 여과, 소독만으로 먹는 물 수질기준을 만족시키지 못할 경우, 제거대상이 되는 특수성분의 물질을 처리할 목적으로 도입된 정수처리방법을 말한다.

    ㉡대표적인 방법으로 활성탄 처리, 오존처리, 생물학적 전처리 등이 있다.

    ※해당되지 않는 것: 슬러지 처리

   2) 오존(O^3)처리법

    ㉠강력한 산화제이며 바이러스에 대해서도 매우 유효한 소독제이다.

    ㉡색도, 냄새, 맛, 철, 망간, 유기물, 세균, 바이러스, 페놀, THM 등을 처리대상으로 한다.

    ㉢특징

장점	단점
·물에 화학물질이 남지 않는다. ·물에 염소와 같은 맛, 냄새가 남지 않는다. ·유기물에 의한 이취미가 제거된다. ·철, 망간의 제거능력이 크다.	·경제성이 낮다. ·소독의 잔류효과(지속시간)가 없다. ·복잡한 오존 발생장치가 필요하다. ·수온이 높아지면 오존소비량이 많아진다.

   3)활성탄처리법(숯)

    ◎정의

     ·통상의 정수처리로 제거되지 않는 맛, 냄새, 색도, THM, 페놀, 유기물, 합성세제 등을 흡착반응을 통해 제거하는 것을 말한다.

     ·종류: 분말활성탄(PAC, 응급처리용, 단시간용, 새로운 시설x), 입상활성탄(GAC, 일반적 사용, 장시간용, 새로운 시설필요)

   4)생물학적 전처리법(출제x, but 가능성 있음)

    ·일반 정수처리로 충분히 제거되지 않는 NH_3-N, 조류, 냄새물질, 철, 망간 등의 처리에 적용된다.

 

 7. 정수장 배출수 처리

  (1)정수장 배출수 처리계통

   1)정의

    ㉠정수처리 과정에서 발생되는 상수슬러지(오니)를 적절하게 처리 및 처분하기 위한 계통을 말한다.

    ㉡배출수 처리는 일반적으로 조정⟶농축⟶탈수⟶건조⟶처분(반출)과정을 거친다.

 

  (2)정수장 배출수 처리시설

   1)조정시설

    ㉠침전 및 여과지 슬러지로부터의 세척 배출수와 침전 슬러지는 양과 성질이 일정하지 않고 간헐적으로 배출되므로 이를 저류시켜 슬러지를 균등화시키는 시설을 말한다.

    ㉡배출수지

    ㉢배출슬러지지

   2)농축시설

    ㉠배출수 농도를 높여 배출수의 부피를 감소시키기 위한 시설을 말한다.

    ㉡용량은 계획 슬러지량의 24~28시간분으로 하며 2조 이상으로 설치한다.

    ㉢고형물 부하량은 10~20kg/m^2·day을 표준으로 한다.

    ㉣유효수심은 3.5~4.0m, 여유고는 30cm 이상으로 한다.

   3)탈수시설

    ㉠농축슬러지의 함수량을 감소시켜 체적을 줄이면서 운반 및 최종처분을 쉽게 하기 위한 시설을 말한다.

    ㉡탈수기(여과기) 종류

     ◎각종 탈수기의 함수율

      ·가압탈수기: 슬러지 함수율은 55~70%정도이다.

   4)슬러지 처분

    ·탈수완료 후에 발생한 케이크를 매립, 해양투기 투기 살포, 소각, 퇴비활용 등으로 처리하는 것을 말한다.