오존의 장단점 및 오존처리공정

오존의 장단점 및 오존처리공정

특성

 

오존의 장단점

 

 

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오존처리공정
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오존공정의 적용
오존처리장치는 가스주입장치, 오존발생기, 오존접촉조, 배가스 파괴장치의 4가지로 구성된다.
가스주입장치는 오존발생기로 깨끗하고 건조한 산소를 공급하여준다. 오존접촉조는 처리해야 할 물에 오존을 전달하고 소독이나 기타 반응에 필요한 접촉시간을

제공해 준다. 또한 오존처리공정에서 분해되지 않고 남아 있는 잔류오존이 공기 중에 배출되면 오존의 독성으로 악영향을 유발할 수 있으므로 반드시 배가스를

파괴할 필요가 있다.
오존은 주입목적에 따라 전오존, 중오존, 후오존으로 구분한다.

다음 <그림 9.6>은 일반적인 오존 주입지점 및 공정도로서 처리목적에 따라 주입지점을 변경하게 된다.

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오존주입율
오존주입율은 대상물질의 선정, Pilot plant 시험결과에 따라 결정되어지나 전오존 주입율은 하천수, 호소수에 따라 다르며, 조류(Algae), 철, 망간의 농도가 높으면

주입율은 증가한다. 국내에서는 통상적으로 1∼2 ppm 정도이며 후오존 주입율은 2∼3 ppm 범위이다.

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다. 오존접촉시간
오존접촉시간은 오존접촉조에서 제거대상물질과 반응이 완료된 후 가수분해되어 소멸되는 시간을 포함한다.

전오존 접촉시간은 원수의 수질에 따라 차이는 있으나, 3분 이내를 권장하고 있으며, 후오존은 10∼15분 이내로 설계를 한다.

 

 

운전유지관리
오존처리설비의 운전시에는 오존발생기를 비롯하여 관련기기를 안전하고 유효하게 조작하는 것은 당연한데 주입한 오존화 공기의 수지동향을 파악하면서 운전관리하는 것이 처리효과를 한층 높이는 동시에 운전경비의 경감을 도모하기 위해서 중요하다.
즉, 주입된 오존화 공기는 수처리과정에서 대부분이 처리수에 용해된 후 피산화물과 반응하여 수질개선에 기여한다.

그러나 오존화 공기를 과잉 주입했을 때, 물에 충분히 용해되지 못하고 반응조의 상부로부터 대기에 방출되어 광화학 스모그의 한 원인이 되므로 다시 산소에 환원시키기 위한 배기오존처리를 필요로 한다. 또한, 배기오존농도는 오존흡수효율과 밀접한 관계가 있고 배기오존농도와 오존흡수효율을 측정함으로서 수질변동이나오존 반응조에서의 기액접촉 효율과 변화를 빨리 알 수 있다.

더욱이, 물에 용해된 오존, 즉, 잔류오존농도를 측정함으로서 오존농도를 확인하고 주입오존량의 제어를 정확하게 할 수 있다.
따라서 오존처리설비설계시나 운전관리를 할 때에도 이런 동향이나 특성을 정확하게 파악하는 것이 중요하다.
오존처리장치는 크게 나누어 ① 공기원 장치, ② 오존발생기, ③ 오존반응조, ④ 배기 오존처리장치로 구성되는데 이들 기기 유지관리의 양호성 여부는 오존처리효율과 유지관리경비에 큰 영향을 준다.
오존처리설비의 운전은 전력의 소비를 동반하기 때문에 계속해서 수질개선 효과를 확인하면서 주입농도를 제어하고 필요 이상의 주입은 피해야 한다.

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오존처리장치의 유지관리

오존발생장치에서 생성된 오존농도에 영향은 ① 오존발생기에의 투입전력(인가전압과 주파수), ② 오존발생기에의 냉각수온, ③ 원료공기량, ④ 원료공기의 성분(산소 또는 공기, 습도, 불순물 등), ⑤ 원료 공기압력 등에 따라 다르다.

공기를 원료로 하여 오존을 발생시키는 경우, 소량의 N2O5와 NO2가 생성된다.

N2O5는 생성오존에 대해 몰비로 1 % 정도인데, 습기를 포함하는 공기를 이용하면 N2O5의 생성비율이 높아지며, 수증기와 결합하여 질산이 되고 금속재료를부식시키거나 수중의 질소화합물을 증가시키는 원인이 된다.

이 때문에 오존발생기에 공급되는 공기는 ① 이슬점 -50 ℃ 이하, ② 오존화 공기온도 35 ℃ 이하 ③ 유기물이나 불순물을 포함하지 않을 것 등의 조건이 필요하며,특히 공기원장치의 유지관리는 이 조건을 만족해야 한다.

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공기원 장치
공기원 장치에는 크게 나누어 2가지 타입이 있다.

즉, 공기공급원에 공기압축기를 이용하여 제습장치(공기건조장치)에 압력재생방식을 이용하는 타입과, 공기공급원에 블로어를 이용하여 제습장치(공기건조장치)에 열재생방식을 이용하는 타입이 있다.
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오존발생기
오존의 발생방법은 각종 방법이 시도되어 왔는데, 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 것은 무성방전방식이다.

오존발생기의 몸체는 접지측 전극으로서 스테인레스관과 특수유리제 유전체를 내장하고 있고, 유전체는 관모양이며 그 내측은 고압측 전극으로서 금속이 코팅

되어 있다. 또한, 고압측 전극은 급전용 블러시 및 유전체 보호 휴즈를 통해 고압부싱에 접속되고, 이 유전체와 스테인레스관간의 공극에서 방전을 일으켜 원료로

하는 공기가 여기를 통과하면 오존화 공기가 된다. 방전에 의해 발생한 열은 기기 내를 흐르는 냉각수에 의해 냉각된다.

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특히, 운전 중은 방전상태를 관찰하고 방전 얼룩, 불꽃 방전의 유무 등을 점검하여 변압기 오일의 온도상승, 발생 오존농도의 그 변동에 주의한다.

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오존반응조
오존발생기로 발생시킨 오존화 공기를 반응조에 유도하여 산기에 의한 기액향류접촉방식으로 정유량 자동조절밸브, 유량계, 산기관 및 이들을 접속한 배관으로

구성된다. 오존화 공기의 흐름은 오존발생기로부터 토출된 오존화 공기가 분배조절기구에 유도되어 주입기관에 분기된 후 정유량자동조절밸브에 들어가 주입량을

균등 분배하고, 반응조중의 산기관에 유도되어 산기된다. 또한, 주입량의 확인은 각 기관에 부착된 유량계로 확인한다.

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배기오존처리장치
오존반응조에서 미반응 배기오존을 산소로 분산처리하여 대기에 환원시키는 장치이다. 현재까지 실용화되어 있는 장치로서 연소방법, 활성탄처리방법, 약액세정

방법, 촉매방법 등이 있다. 이들의 유지관리에 대해서는 선택하는 방법에 따라 다르기 때문에 취급설명서에 따라 관리한다.

 

 

출처 : 환경부 정수처리기준 해설서(2013) 내용 발췌