오존을 이용한 수처리 이론

 

 

 

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오존을 이용한 수처리 이론

 

 

오존의 특징으로는 다른 산화제와 비교하여

   1) 산화력이 대단히 강하다.
   2) 잔류성이 낮기 때문에 2차 공해 등을 일으키지 않는다.
   3) 현장에서 제조가능하기 때문에, 발생량 제어나 정지를 전기적으로 용이하게 행 할 수 있고,

       또 차아염산나트륨 등과 달리 누설이나 다른 약제와의 반응시에 유독가스를 발생하는 일이 없다.
   4) 현장에조 방식이기 때문에 수송, 저장의 어려움이 없다.

   5) 보수관리가 용이하다.

   6) 기계의 신뢰성이 높다.


  오존처리에 의한 수질개선효과로는

   1) 탈취, 탈색
   2) 살균
   3) COD
   4) BOD
   5) 탁도
   6) 계면활성제
   7) 약품제거


  1. 탈취, 탈색

    취기나 색도가 잔존하여 있으면 불쾌감을 주기 때문에 수경용수나 중수도에의 이용 또는

    방류 할 경우에도 탈취, 탈색 처리를 할 필요가 있다. 하수처리수 중의 색도는 공장 배수나 하수 중의 분뇨 등,

    원수중에 처음부터 존재하여 있는것과 오탁물질을 생물처리 할 떄에 생물대사물에 의해 발생하는 것이 있다.

    특히 생물의 대사물에 기인하는 것은생물처리가 양호한 경우에도 하수처리수를 착색시키고,경우에 따라

    유입원수 보다도 색도가 증가하는 경우가 있다.
    오존에 의한 탈취, 탈색 작용은 오존은 강한 산화력으로 저분자화하는 것이므로, 대단히 안정한 처리효과가
    있고, 또 오존처리에는 오염물이 발생하지 않기 때문에 간단한 시스템으로 된다.
    하수처리장에 따라 수질은 다르지만, 하수처리수의 색도는 20-60도 정도이고, 또 취기(to)도

    색도와 같은 정도의 것이 많다.
    그림1에 오존에 의한 탈취, 탈색 효과를 나타내었다. 일반적으로 불쾌감이 없게 하기 위해서는 색도 10도
    이하, 취기(to) 30이하로 할 필요가 있다. 그림1의 예에서는 소비오존농도7mg/L에서 오존처리수의 색도는 10도,
    소비오존농도 1.5mg/L에서 오존처리수의 취기(to)는 10으로 되고있다.
    일반적으로 하수처리장에 대해 오존처리를 실행할 경우 탈취, 탈색을 목적으로 할때 하수처리장에 따라,

    또 계절에 따라 필요한 오존량을 변화시키는데, 일반적으로 10-20mg/L이고, 동시에 취기제거도 실행가능하다.

 

  2. 살균

    하수처리수를 수경용수로 이용 할 경우, 폭포 등에서의 물의 비산, 인공하천 등에서의

    물과의 접촉이 고려되기 때문에 충분히 살균 할 필요가 있다.

    또 수경용수로 이용 할 경우 잉어나 금붕어 등을 시민이 풀어놓는 것등을 고려하면,

    잔류성이 낮은 살균제가 요망되는데, 오존은 이같은 조건을 만족한다.
   
    그림2에 오존에 의한 하수처리를 통과한 물의 일반 세균에 대한 처리결과를 나타내는데,

    오존 주입량 3mg/L에서 대장균은 약75%, 오존 주입량 10mg/L 에서 대장균은 100%의 살균

    효과가 얻어진다. 오존에 의한 살균은 균의 세포막 파괴에 의한 용균효과를 이용한 것으로

    염소살균에 비해 살균력이 강하고, 또 확실하며 특히 바이러스에 대한 불활성화력이 강하고,

    수경용수나 방류수에 대한 살균제로서 오존이 이용된다.

  3. PH  

    하수처리수의 PH는 통상 약알카리성으로 되어 있지만, 초산화나 아초산화가 진행될 경우

    약산성으로된다. 오존처리를 실행 할 경우 오존처리시의 폭기에 의해, 생물처리시에 발생하여

    수중에 용해 되어있는 이산화탄소가 추출되므로 일반적으로 PH는 약간 상승하고, 그 수

    오존산화에 의해 저하된다.

 

  4. COD

    오존 3배량과 cod 1배량이 이론적으로는 반응하지만, 일반적으로 원수 cod, 처리수 cod가 낮으면

    그 비율은 작게 되고, 수질에 따라서는 이론치 이하로 되는 경우가 많다.
    표1에 처리효과 예를 나타내는데, 원수 종류나 처리수 cod에 따라 다르지만 cod 1mg 저감하는데

    필요한 오존 주입율은 2-8mg/L이다.

 

NO	원수 종류	원수 COD (mg/l)	처리수 COD (mg/l)
			오존주입율 약 10mg/l	오존주입율 약 15mg/l
1	여과수	10	7.3	6.5
2	여과수	9.6	8.1	7.7
3	여과수	12	10	-
4	이차처리수	22	17	16

       표1. 오존주입율과 cod

  5. BOD

   표2에 오존에 의한 bod처리효과의 예를 나타냈는데, 오존처리 대상수의 bod가 높은 경우에는

   오존처리수 bod는 저감하고, 오존처리 대상수의 bod가 낮은경우에는 오존처리수 bod는 증가하고 있지만,

   그 값은 0.2-0.3mg/L 정도로 아주 작다.

 

NO	원수 종류	원수 BOD (mg/l)	처리수 BOD (mg/l)
			오존주입율 약 10mg/l	오존주입율 약 15mg/l
1	여과수	9.1	3.8	2.8
2	여과수	2.0	2.3	2.4
3	이차처리수	14	-	10.5

             표2. 오존주입율과 bod

  6. 탁도

 

    하수처리수의 탁도에 대한 오존처리 효과는 별로 높지 않지만, 표3에 나타낸 바와 같이 약간의 개선효과가
    있다. 또한 오존반응조에서의 포말분리효과를 고려하면, 더욱 저감하는 것도 가능하다.

 

No.	원수종류	원수탁도(도)	처리수 탁도(도)
			오존주입율 약 10mg/l	오존주입율 약 15mg/l
1	여과수	3	2	1
2	여과수	2	1	1>

        표3. 오존주입율과 탁도


  7. 계면활성제

    하수처리수중에는 생물처리로 제거 할 수 없는 계면 활성제가 잔존하여 있는 경우가 있는데, 이것은 방류구나
    수경용수의 경우는 폭포 등에서, 중수도에서도 수세식 화장실에 거품 등, 시각적인 문제를 일으키고 있다.
    특히 실외의 경우는 바람등으로 비산하여 주변까지 악영향을 끼치는 것도 있다. 오존처리는 계면활성제의
    다중결합이나 벤젠 고리 등을 표4에 오존에 의한 ABS의 저감효과를 나타내는데, 오존처리에 의해 0.05mg/L
    이하 정도까지 개선되어, 거품이 없어지는 효과가 있다.

No.	원수종류	원수ABS(mg/l)	처리수 ABS(mg/l)
			오존주입율 약 10mg/l	오존주입율 약 15mg/l
1	여과수	0.08	0.05>	0.05>
2	여과수	0.14	0.05	0.05>

         표4.오존 주입율과 ABS


  8. 살균제

    하수처리수는 연간 10-25℃ 정도의 수온을 유지하고, 또 그 양도 막대하기 때문에, 이것을 회수하여

    열원으로 사용하는데, 지역공조나 한랭지에서의 열원으로 이용하는 것이 검토되어 일부 실용화 되고있다.

    그러나 이 열을 이용 할 경우 하수처리수중에는 영양물이 존재하고 또 소운이 비교적 높기 때문에 미생물이
    번식하여 생물 슬라임의 발생이나 생물슬라임의 스케일 성장촉지 등으로 배관 압력 손실증대에 의해

    수량저하나 열전달율 저하의 원인이 된다. 그 결과 소정의 교환열량이 확보 되지않는 경우가 많다.

    이러한 대책으로 염소계나 린산계의 살균제를 사용하고 있는데, 어느쪽도 다량주입이 필요하고,

    또 생수원에도 악영향을 주는 것이 지적되고 있다. 오존에 의한 배관살균은 일일 1-2회,5분/회 정도로

    주입하면 되고, 또 미반응 오존은 산소로 환원되기 때문에 환경에 좋은 살균제로 주목되고 있다.
   

  9. 과산화수소첨가 오존처리에 의해 난분해성 분질의 분해

    오존단독처리로는 처리곤란한 난분해성 물질의 분해에 과산화수소첨가 오존처리가 유효하다.
    그림6에 과산화수소첨가 오존처리의 예를 나타내는데, 오존단독처리로는 COD저감효과는 보이지 않는다.

    이것에 대해 과산화수소를 첨가하면 COD 따라서 저감되고, 과산화수소첨가 20.7mg/L의 경우에는

    COD가 3mg/L이하까지 저하하고, 또 동일 소비 오존농도의 경우 과산화수소첨가 오존 처리의 쪽이 처리수

    COD값이 낮다.