1. 소독(disinfection)

생물학적 수처리의 안전한 물을 만드는 방법도 하나를 말한다. 구체적으로는 공공용수, 상수 및 폐수(하수를 포함한) 방류수에 대해 질병을 유발할 수 있을 생물체, 바이러스, 원생동물등을 소독제(disinfectant)를 통해 파괴하거나 제거를 위한 처리(불활성화), 안전한 먹는물 공급하는 것을 말한다.

주로 소독제로 염소를 사용하며 나라마다 오존을 사용하는 국가도 있다. 하지만 염소는 DBPs(disinfection by products, 소독부산물)에 대한 우려로 대체소독제의 관심이 증대되고 있는 중이다. 가장 대표적인 소독부산물에는 THMs(트리할로메탄)이 있다.

소독 효율에 영향을 미치는 인자에는 첫 번째 파괴되어야 하는 미생물의 종류와 농도(개체수)에 영향을 받는다 두 번째, 소독의 종류와 농도에 영향을 받고 그리고 제공되는 접촉시간의 영향을 받으며 처리되어야 하는 물마다 가지고 있는 화학적인 성질과 온도에 따라 영향을 받는다.

2. 소독제(disinfectant)

미생물을 사멸하기 위해 사용되는 화학물질들을 말하며 소독제에는 직접산화와 간접산화가 있는데 일반적으로 간접산화가 직접산화보다 강한 소독력을 보인다. 대표적인 소독제에는 염소, 오존 그리고 UV가 있는데 보통 염소를 가장 많이 사용하고 있으며 최근에는 오존까지 사용하는 경우가 많아지고 있다.

3. 염소와 물의 반응

염소는 물에 녹아 HClO를(차아염소산)를 만드는데 산화전위가 –1.49인 물질로 강한 산화력을 가지고 있다. 이러한 성질덕분에 수돗물공급에서 있어 소독제로 사용되고 있으나 앞서 말했듯, 물속의 불순물과 반응하여 생성되는 소독부산물 때문에 대체물질에 대한 관심이 증대되고 있다.

*수중에서 염소의 반응

염소는 물에 용해하여 다음과 같이 가수분해 된다.

CO2 + H2O ⇄ HOCl + H+ + CO-

OCl-은 물의 pH에 따라 다음과 같이 이온화한다.

HOCl ⇄ H+ + OCl-

염소는 물의 pH에 따라서 HOCl이나 OCl-로 비율이 달라진다. 이때, 수중에 암모니아가 존재하면 염소와 작용하여 클로라민(Chloramines)을 형성하며, 형성된 클로라민의 종류는 물의 pH, 암모니아의 양, 그리고 온도 등에 따라 결정된다. 클로라민의 반응식은 다음과 같다.

HOCl + NH3 → HO2 + NH2Cl

HOCl + NH2Cl → HO2 + NHCl2 (모노클로라민)

HOCl + NHCl → HO2 + NCl3 (디클로라민)

4. 잔류염소와 파괴점 염소주입법

잔류염소란 물속에서 생물학적 소독의 효과를 가지고 지속적으로 잔류해 있는 염소를 일컫는 말이다. 소독을 하는 과정에서 염소를 투여할 때 계속적으로 공급하여 염소가 질소, 질산등으로 바꾸어준다. 이때, 잔류염소의 극소점이 생기는데 이 점을 파괴점(break point) 이라고 한다. 이 파괴점 이상에서는 염소를 공급하게 되면 총잔류염소량이 증가하게 되는데 이러한 것을 파괴점 염소주입법(breakpoint chlorination method)이라고 한다.

<출처 : 네이버 물백과사전, 파괴점 염소주입법>

이때, 총잔류염소량은 유리잔류염소량(free chlorine residuals)과 결합잔류염소량(combined chlorine residuals)의 합으로 구성된다. 유리잔류염소량은 Cl2, HClO, OCl-를 가리키며 결합잔류염소량은 HClO(차아염소산)이 물속에 있는 아미노산, 암모니아등과과 반응하여 생성된 클로라민(Chloramine), 기타 반응성이 있는 결합염소들을 가리킨다.

잔류염소가 필요한 이유는 관로 이동 중 미생물, 박테리아, 바이러스등의 생물학적인 오염을 막기 위함인데 수인성 질병을 예방한다는 점에서 일맥상통한다. 한국의 경우 잔류염소 농도는 수돗물의 경우 0.2ppm(mg/L)를 기준으로 하고 있다. 방류수의 경우 잔류염소가 수생생물의 영향을 미칠 수 있으므로 추가적인 방벙을 통해 제거하고 있다.

*참고문헌 :

1. 소독, 네이버 물백과사전

2. 소독제, 네이버 물백과사전

3. 수질오염개론, 우달식 외 5명 공저, 신광문화사

4. 염소주입법, 네이버 물백과사전