전염소·중간염소 처리

왜 배우는가: 전염소처리와 중간염소처리는 정수장 공정에서 소독과 산화, 철·망간·암모니아성 질소 제거를 담당하는 기본 개념이다. 응집·여과 전후 어느 지점에 염소를 넣느냐에 따라 소독부산물 생성과 처리 효과가 달라지므로 실무 설계와 운전에서 판단 기준이 된다. 시험에서도 목적과 주입 위치를 묻는 문항이 여러 교시에 걸쳐 반복 출제되었다.

출제 이력: 제129회 3교시 1번, 제127회 2교시 3번, 제124회 2교시 2번, 제119회 4교시 1번, 제97회 3교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

전염소처리는 침전·여과 이전 단계에 염소를 주입하여 산화·살균·철·망간 제거 등을 수행하는 정수처리 공정이다.

• 전염소처리
• 중간염소처리
• 잔류염소
• 산화 제거(철·망간·암모니아성 질소)
• 소독부산물(THMs)
• 전구물질
• 응집·침전 촉진

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 정수장 안에서 염소를 한 번 넣는 위치를 기준으로 이름을 붙인 것이다. 원수를 처음 받는 곳 가까이에서 넣으면 전염소, 응집·침전 또는 여과 사이에서 넣으면 중간염소, 여과 뒤 정수지로 나가기 전에 넣으면 후염소라고 한다.

정식으로는 염소를 정수 공정의 특정 단계에 주입하여 산화 반응과 살균 작용을 동시에 얻는 처리를 말한다. 염소는 반응력이 강해 유기물·무기물과 결합하여 암모니아성 질소를 제거하고, 조류를 사멸시키며, 철·망간을 산화시켜 응집·침전을 돕는다. 따라서 염소처리는 살균과 전처리 화학반응을 한 번에 담당하는 공정이다.

전염소처리는 여과 이전, 대개 침전 전 원수에 주입하는 것을 뜻한다. 원수가 오염되어 세균, 암모니아성 질소, 각종 유기물을 많이 포함할 때 침전·여과만으로 제거가 어려운 경우에 쓴다. 철과 망간을 산화하여 침전 가능한 형태로 바꾸는 목적도 있다.

중간염소처리는 응집·침전 이후 여과 이전 단계에 주입하는 방식이다. 원수 단계에서 주입하면 소독부산물 전구물질과 반응하여 THMs 생성량이 늘어날 수 있으므로, 전구물질을 어느 정도 줄인 뒤 주입해 생성을 억제하려는 목적이 있다. 여과지 이전 공정에서 잔류염소를 확보하여 여과지 내 미생물 번식을 줄이는 효과도 있다.

후염소처리는 여과 후 정수지 또는 배수 전에 주입하여 송·배수 과정에서 2차 오염을 막는 일반 소독이다. 세 가지 처리는 목적이 다르므로 주입 위치와 함께 묶어 이해해야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

상수원 오염이 심해지면서 침전과 여과만으로는 병원성 미생물과 암모니아성 질소, 철·망간을 충분히 제거하기 어려워졌다. 염소는 저렴하고 살균력이 강해 오랫동안 기본 소독제로 쓰여 왔다. 그러나 염소는 원수 속 유기물과 반응하여 트리할로메탄(THMs) 등 소독부산물을 만드는 단점이 있다. 이 때문에 염소를 언제, 어디서 넣을지에 대한 판단이 중요해졌다.

원수에 암모니아성 질소가 있으면 염소와 반응하여 클로라민이 생성되며, 이는 살균력이 약해진다. 따라서 암모니아성 질소가 많은 원수에서는 염소 주입량과 위치를 조절하여 잔류염소를 확보해야 한다. 철·망간은 염소로 산화되어야 응집과 여과로 제거될 수 있으므로, 전염소처리가 필요한 경우가 많다.