오존처리

왜 배우는가: 오존처리는 염소로 잡기 어려운 맛·냄새 물질과 미량 유기물을 산화하고, 염소계 소독부산물 부담을 줄이는 대안으로 고도정수처리에서 자주 채택된다. 시험에서는 특징·주입위치·주입량 제어·배오존과 접촉방식 등이 여러 회차에 걸쳐 반복해서 출제되므로 정의와 원리를 먼저 정확히 잡아야 한다.

출제 이력: 제139회 3교시 3번, 제134회 4교시 3번, 제132회 1교시 8번, 제126회 1교시 7번, 제122회 1교시 5번, 제120회 3교시 6번, 제117회 4교시 3번, 제116회 3교시 2번, 제113회 3교시 2번, 제112회 3교시 1번, 제101회 2교시 1번, 제90회 4교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

오존처리는 현장에서 생성한 오존(O₃)을 물에 접촉시켜 산화·소독하는 고도정수처리 공정이다.

핵심 키워드

• 오존(O₃): 산소 원자 하나를 쉽게 내놓는 강한 산화제.
• 산화·소독: 유기물·맛냄새 물질을 분해하고 병원성 미생물을 불활성화함.
• 현장 발생: 오존은 저장이 어려워 정수장에서 만들어 바로 주입함.
• 고도정수처리: 응집·침전·여과 이후 미량 오염물질을 제거하는 단계.
• 브롬산염(BrO₃⁻): 브롬화이온이 오존과 반응해 생기는 부산물.
• 잔류성 없음: 물속에서 빠르게 분해되어 관망 잔류소독 효과가 없음.
• 배오존 처리: 접촉조 출구의 미반응 오존을 파괴하는 설비.
• 접촉조(CT): 오존과 물의 접촉시간을 확보하는 반응 공간.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 오존처리는 공기나 산소로 오존을 만들어 물에 기포 형태로 넣고, 물속 오염물질을 산화시켜 없애는 방법이다. 오존은 불안정한 분자라서 쉽게 분해되며, 그 과정에서 강한 산화력이 생긴다.

정식 정의는 다음과 같다. 오존처리는 무성방전 또는 자외선 방식으로 생성한 오존 가스를 기체-액체 접촉장치(접촉조, 인젝터 등)를 통해 원수 또는 처리수에 용해시키고, 일정 접촉시간 동안 유기물·무기물·미생물을 산화 또는 불활성화하는 단위공정이다.

핵심 용어 풀이

• 산화력: 전자를 빼앗는 능력이다. 오존의 산화력은 염소보다 크다. 그래서 색도·철·망간·맛냄새 물질을 짧은 시간에 분해한다.
• 불활성화: 미생물이 증식하거나 감염을 일으키지 못하도록 기능을 잃게 하는 것이다. 오존은 원생동물 낭종, 바이러스, 세균을 함께 불활성화한다.
• 브롬산염 생성: 원수에 브롬화이온이 있으면 오존 산화 과정에서 브롬산염이 만들어진다. 브롬산염은 발암성 물질로 규제 대상이다.
• 배오존: 접촉조를 거쳐 물에 녹지 못한 오존 가스다. 대기로 그대로 배출하면 안 되므로 파괴 설비로 분해한다.

3. 등장 배경과 필요성

염소소독은 저렴하고 잔류효과가 있지만, 염소가 페놀류·부식질과 반응하면 트리할로메탄(THMs) 같은 소독부산물을 만든다. 또 염소는 맛과 냄새 문제를 줄이지 못하는 경우가 많다. 이 문제를 해결하기 위해 강한 산화제인 오존이 고도정수처리에 도입되었다.

오존은 염소보다 산화력이 커서 조류 유래 맛·냄새 물질과 색도를 효과적으로 줄인다. 오존은 물속에서 자체 분해되어 잔류 오존이 적게 남기 때문에, 처리 후 맛과 냄새 문제도 상대적으로 적다. 외국 자료에서도 오존은 염소보다 소독부산물과 맛·냄새 문제가 적다고 정리되어 있다.

그러나 오존은 잔류성이 없으므로 관망 소독을 담당하지 못한다. 따라서 오존처리는 염소 소독을 대체하기보다는 염소와 함께 쓰는 고도정수처리의 한 단계로 자리 잡았다. 또 오존은 현장 발생 설비와 배오존 처리 설비가 필요해 초기 투자와 운영 부담이 크다는 점도 등장 배경과 함께 이해해야 한다.