염소 주입설비의 분류 및 유지관리

염소 주입설비의 분류 및 유지관리 

전염소 및 후염소처리공정

정수장에서 염소는 정수처리공정의 여러 단계에서 주입되는데, 주입지점에 따라 전염소처리와 후염소처리로 나눌 수 있다.

전염소처리는 혼화지나 원수가 유입되는 구조물에서 주입한다. 전염소처리의 목적은 원수중의 염소요구량 만족, 조류의 사멸, 암모니아성 질소의 제거, 철 및망간의 산화, 맛 및 냄새물질의 제거 등으로 응집, 침전공정 전에 주입한다.

전염소처리는 염소가 유기물질과 접촉시간이 연장되므로 트리할로메탄과 같은 소독부산물 생성에 주의하여야 한다.
후염소처리는 수인성미생물의 살균을 목적으로 급수전단계인 정수지에 투입한다. 후염소처리는 정수처리공정의 마지막 단계로서 일정농도의 잔류염소를 유지하도록 하여야 한다. 소독력은 유리염소가 더강하지만 잔류성에 있어서는 결합염소가 우수하다.
<그림 9.2>는 일반적인 정수처리공정에서 전염소 및 후염소처리시의 주입지점을 나타내었다. 

 

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기타 염소처리 방법
전염소 및 후염소처리 이외에 정수장의 여러 상황에 따라 중간염소처리, 과염소처리, 탈염소처리 및 재염소처리를 시행하는 경우도 있다.
중간염소처리는 정수처리 공정의 중간지점에 또는 다양한 공정들의 사이 지점에 염소를 투입하는 것이다.

주로 여과 전에 염소를 주입하는 방법에 적용되고 있으며, 이는 여재에 미생물이 축적되는 것을 최소화하고 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 3가지 형태의 클로아민(Chloramine)을 생성한다.
이러한 반응은 단계적으로 진행되며 수온, pH, 접촉시간, 초기 암모니아와 염소의 비율에 따라 다르다.

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             HOCl + NH3 → NH2Cl(monochloramine) + H2O
             NH2Cl + HOCl → NHCl2(dichloramine) + H2O
             NHCl2 + 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, 소독부산물의생성을 신중히 고려하여야 한다.

NH2Cl은 염소투입량이 수중의 암모니아량의 5배까지 일 때 주로 생성되는 물질이고 염소투입량이 5 ∼9배일 때에는 NHCl2이 생성된다.
탈염소처리는 염소가 주입된 물로부터 과량의 염소를 제거하는 공정이다. 일반적으로 사용되는 염소제거제는 이산화황(SO2), 아황산나트륨(NaHSO3), 황산

나트륨(Na2SO3), Sodium Metasulfite, 티오황산나트륨(Na2S2O3) 등이 있다.
재염소처리는 급수관망에 보내진 후 물에 염소를 다시 투입하는 공정이다. 정수된 물이 관말까지 도달하는데 급수관망이 긴 경우에 관망 내에서 염소요구량이증가한다. 이 경우에는 관망의 적당한 지점에 추가적으로 염소를 주입하여야 한다.

최근 재염소처리를 위해 운영, 관리, 위험도 등을 고려하여 차아염소산나트륨 설비를 갖추어 현장에서 투입하는 방식을 적용하기도 한다.
또한, 관망에서의 잔류염소를 지속적으로 모니터링 할 필요가 있다.

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​염소 주입설비의 분류 및 유지관리
염소주입설비는 진공조절기, 이젝터(Ejector), 급속분사교반기, 염소용기 계량기, 염소용기, 중화설비, 기타 배관 및 밸브로 구성된다.

염소주입설비는 염소의 주입방법과 기화방법에 따라 크게 구분할 수 있다.

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염소 주입방법에 의한 분류
주입방식에 의한 염소설비의 분류는 <표 9.1>과 같이 크게 건식과 습식으로 구분하고 습식방식은 진공식과 압력식으로 나눌 수 있다.

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​염소 기화방법에 의한 분류 

자연기화방식
자연기화방식은 <그림 9.3>과 같이 소용량의 염소를 사용하는 경우에 적용이 되고 있다. 즉, 액체염소 용기내에서 기화한 염소가 투입기를 통해 직접적으로 물에투입되는 방식이다.

강제기화방식
저온 시(7∼9 ℃) 자연기화가 곤란한 지역이나 자연기화량보다 많은 주입량을 필요로 하는 경우에 강제기화방식이 사용되며, <그림 9.4>의 구성도에서와 같이일반적으로 주입량이 20 kg/h 이상인 경우에 많이 사용된다.

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염소주입설비

염소주입에 관한 중요한 사항은 다음과 같다.

기화기를 사용하지 않고 염소용기로부터 염소를 직접 취하는 경우 기화열은 공기로부터 용기의 본체를 통해 공급되어야 한다.

     실온이 15∼20 ℃일 때 100 kg 용기 1개로부터는 시간당 약 0.8∼1.0kg, 1 ton 용기로부터는 시간당 약 6∼8 kg의 염소를 취함이 적당하다.
염소사용량이 많은 경우에는 기화기를 사용하는데 일반적으로 시간당 15∼20 kg 정도이다.
염소설비는 소독이 중단되지 않도록 항상 정비하고 사고에 대비하여야 한다. 특히 염소용기를 기화기에 연결할 때는 연결나사나 누출방지용 고무링 등에

     이물질의 혼입 유무를 확인한 후 접속하여야 한다. 기화기 수조는 월류관을 설치하여 수위가 넘치지 않게 하고 물이 증발하여 수위가 낮아지는 경우가 없도록     하며, 수조내 침전물을 방지하기 위해 3개월에 한번 씩은 갈아주도록 한다.
     기화기는 매일 일상점검, 6개월마다의 정기점검 및 정기정비로 구분하여 시행하여야 한다.
염소주입장소는 착수정, 정수지, 배수지의 입구 등에서 염소와 물이 충분히 혼화할 수 있도록 하고, 배수지나 정수지에서는 도류벽을 설치하여 흐름이 plug  flow 형태를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 정수지나 배수지 유출부 기타 적당한 장소에서 정기적으로 잔류염소를 측정하고 주입량이 균등하게 유지되고 있는지 검사하여야 한다.
(5) 염소주입량을 미리 추정하기 위해서는 ① 급수전수에서 유지해야 할 잔류염소 농도 ② 물과 접촉하는 수도시설에 의해 소비되는 염소량 ③ 물의 염소요구량과  염소소비량의 세가지 조건을 고려할 필요가 있으며, 액체염소의 주입량 계산은 다음 식을 이용해 산출한다.

                                 

                       여기서, V : 질량주입량(kg/h)
                                  R : 염소주입율(mg/L)
                                  Q : 처리수량(㎥/L)

평상시 염소주입량은 관말에 있어서 유리잔류염소가 0.1 mg/L 이상(결합잔류염소의 경우에는 0.4mg/L) 유지되도록 하다.

단, 다음과 같은 경우에는 유리잔류염소로 0.4 mg/L(결합잔류염소로는 1.8 mg/L) 이상으로 하여야 한다.

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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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​출처 : 환경부 정수처리기준 해설서(2013) 내용 발췌