이산화염소의 적용 및 특징

이산화염소의 적용 및 특징

기타 소독시설

​정수처리공정에서 소독제로 염소, 차아염소산나트륨, 자외선, 오존에 대해 고찰하였으며, 본 장에서는 기타 소독제로 사용되고 있는 혼합산화제, 이산화염소에대해 알아보기로 한다.
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이산화염소

이산화염소는 1811년 Davy에 의해 발견되었는데 최초로 정수처리에 이산화염소를 적용한 보고는 1944년 뉴욕주의 나이아가라 폭포 정수처리장이며, 이후 여러정수장에서 소독제 또는 산화제로 사용하기 시작하였다.

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특징
정수처리에 사용하는 이산화염소는 염소와 아염소산나트륨을 혼합시키는 산화과정을 이용하여 생성시킨다.
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               2 NaClO2 + Cl2 → 2 ClO2 + 2 NaCl
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이산화염소는 수중에서 THM을 생성하지 않으며, 암모니아와 반응하여 클로라민을 만들지 않으므로 소독제로 사용되어 왔다.

이산화염소는 압축가스로 저장이 되지 않기 때문에 현장에서 발생하여 사용하여야 한다. THM 생성을 줄이기 위해서 이산화염소를 전처리로 사용하고 잔류염소를유지하기 위하여 후처리로 염소를 투입한다. 이산화염소는 알카리조건에서 다음과 같이 불균형이 이루어져 아염소산이온(ClO2-)이나 염소산이온(ClO3-)을 1:1의몰비로 생성시킨다.
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             2 ClO2 + 2 OH- → H2O + ClO2- + ClO3-

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이러한 반응속도는 이산화염소의 농도가 높거나 pH가 9 이상의 값을 갖는 경우에 빠르게 진행된다.
농도가 5∼10 mg/L인 이산화염소는 pH 12에서 20분∼3시간의 반감기를 갖는다. 따라서 이산화염소를 몇 시간씩 보관하여 두는 것은 현실적이지 못하다.
이산화염소는 음용수에서 곰팡이 냄새와 맛, 흙냄새, 비린내 맛의 제거에 효과적인 것으로 알려져 있다.

수중의 부패물질과 반응하면 총염소계유기화합물(TOX)이 발생한다.
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​이산화염소의 적용

-박테리아, 바이러스, 원생동물의 소독효과 등
이산화염소의 살균효과는 1940년대부터 알려졌다. 1∼5 mg/L의 농도에서 현탁물이 존재하는 경우에도 E.Coli와 바이러스의 소독에 효과적이지만 유기물이 많은경우에 소독효과가 감소한다. 그러나 염소와 비교할 때 유기물이 많고 pH가 높은 경우에는 이산화염소가 염소보다 우수한 소독효과를 보인다.

이산화염소는 염소와 클로라민보다 바이러스, 크립토스포리디움, 지아디아 등과 같은 병원성 미생물에 대하여 더욱 효과적이다.
철, 망간, 황 등을 산화시키며, 페놀화합물, 조류 또는 썩은 식물 등에서 유발되는 맛･냄새를 제어할 수 있고 적절한 소독공정 하에서 halogen-substituted DBPs가 생성되지 않는 장점이 있다. 또한 이산화염소를 쉽게 제조할 수 있으며 pH의 영향을 받지 않고 잔류효과가 있다.

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사용상의 주의점
이산화염소는 가스를 액화하여 사용할 경우 폭발의 위험성이 높기 때문에 현장에서 직접 제조하여 사용하여야 한다.

또한 제조공정 중에 부산물로 아염소산이온(Chlorite, ClO2-)과 염소산이온(Chlorate, ClO3-)이 생성되므로 최소화시켜야 한다.

과다한 이산화염소의 주입은 인체에 유해한 것으로 알려져 있다. 또한 Sodium chlorite가 비싸며 이산화염소는 빛에 노출되면 분해된다.

또한 이산화염소가 일부 시스템에서 유독한 냄새를 유발할 수 있다.

​국내에서 적용성
국내에서 THM 검출의 계기로 염소소독과정에서 이산화염소와 병행 처리하는 것에서 시작하였다.
당시에 이산화염소에 대한 정확한 인식이나 연구의 부족으로 부적절하게 사용되어온 것도 사실이다.

또한 이산화염소를 주입한 수돗물에서 냄새발생으로 민원을 호소하기도 하였으며, 국내에 이용된 안정화 이산화염소는 부산물로 생성되는 아염소산이온이나 염소산이온과 같은 물질이 함유되는 등의 문제점이 도출되어 사용하는 정수장은 급격히 줄어든 실정이다.

​출처 : 환경부 정수처리기준 해설서(2013) 내용 발췌