1) 냉각탑 냉각수의 환경관리

우리나라의 경우 6~9월말까지 가동되는 냉각탑의 냉각수의 수온은 15~34 ℃ 이며 주로 상수도에 사용된다.

특히 절수를 위하여 냉각탑의 물은 교환하지 않고 가동할 경우, 유기물질들이 농축되기 때문에 레지오넬라균을 포함한 미생물이 증식하기에 좋은 조건이 된다. 

일반적인 검출법으로 레지오넬라균의 검출이 가능한 균수는 10 CFU/100 ㎖이므로, 불검출이라고 한 것은 “레지오넬라균이 없음”을 의미하는 것이 아니라 물 100 ㎖당 10마리 미만의 균수를 의미한다.

냉각탑의 청소 및 소독 후에 레지오넬라균이 검출되지 않았더라도 방치하게되면 10일을 전후하여 청소 및 소독전의 상태로 되돌아가기 때문에 주기적인 관리가 요구된다. 

우리나라에서는 소독기준이 설정되어 있지 않고, 법적기준 및 제제도 없다.

그러나 레지오넬라균의 예방과 냉각탑의 냉각수의 청결을 위하여 정기적인 청소 및 소독이 요구된다.

​

​

2) 냉각탑에서 오존수 사용시 이점

냉각탑의 소독제인 염소가 건강상에 해롭다는 것은 익히 알려져 있다. 염소는 운반이나 저장상에서 아무리 주의를 기울이고 정밀한 안전장치를 하였다 하더라도 예민하고 강한 독성가스가 남게 된다.

수용성의 차아염소산소다를 사용하더라도 냄새는 약간 덜 나겠지만, 물 처리를 위해서는 커다란 용적이 필요하게 되는 단점 등이 발생된다. 이러한 모든 문제 등을 해결하였다 하더라도 물속의 유기물질과 염소와의 반응으로 염소계 유기물질의 존재가 항상 대두된다. 이러한 성분 등은 냉각탑의 blowdown과 냉각수 등의 증발에 의하여 환경상으로 유입되게 된다. 그들은 생물학적으로 난분해성들이고, 발암성과 돌연변이를 발생하는 요인들로 잘 알려져 있다. 그러므로 냉각수의 염소화는 전문적인 안정성과 병리학적 및 생태학적 문제 등에 직면하여 있다. 이러한 문제들 때문에 많은 냉각수 사용시, 사용자는 환경상의 안전과 동시에 경제적인 새로운 냉각수 처리방법을 모색하는 문제에 직면하게 되었다.

 

오존은 10년 전부터 살균력에서 다른 어떤 부산물보다 더 강한 이점으로 제안되어 왔다. 오존은 매우 강력한 산화제이고 살균력이 있으며 심지어 바이러스까지 살균할 능력이 있다. 

오존은 고정된 장소에서 발생되므로 운반이나 저장상에서 유해성이 발생할 문제가 없다.

​

​

3) 배관의 스케일 효과 

오존은 산화작용으로 미생물막 및 유기물 합성제가 산화되어 스케일을 형성하는 양이온을 킬레이트화시켜 스케일 형성을 어렵게 하고 열교환기 표면에 기존하는 칼슘 및 철을 포함하는 기존 축적물을 제거한다.

오존처리는 공기중에 있는 산소를 이용하여 오존을 만들어 물속에 용해시키므로 공기중 질소성분이 용해되어 유기산과 작용하여 아질산염을  형성하며 칼슘성분을 중탄산칼슘으로 변화시켜 배관내부에 필름막을  형성시켜 부식을 약품처리시보다  50%이상 덜 부식시킨다. 

​

​

4) 냉각탑 순환수 비교표

냉각탑 및 증발기, 농축기가 레지오넬라균 전파의 주 원천이며, 레지오넬라균에 감염 후 발병 시 적절한 치료가 없을 경우 치사율이 15~45%에 이르는 치명적인 세균이다. 

오존처리는 pH 7.2 온도 25 ℃ 의 냉각탑 순환용수에 대한 오존 주입농도 0.24 ppm의 오존은 5분정도의 접촉시간에 레지오넬라균을 99.9% 비활성화시켰다.

다음의 표는 레지오넬라, 뉴모필라, 시로그룹의 99%이상 비활성화에 따른 살균제 농도 비교표이다.

​

​

5) 냉각탑에서의 기대효과 

(1) 시설 유지비 절감
해마다 시행하는 냉각수의 배관 및 시설물의 세관을 할 필요가 없고 약품을 투입할 필요가 없다.

오존을 투입시키면 물을 방류시킬 필요가 없고 증발된 물량만 보충해 주면 된다. 또한 독성 화공약품을 보관, 취급이 필요 없게 되어 작업자의 건강과 안전에 기여할 수 있고 약품관리를 위한 인건비를 줄일 수 있다.   
    
(2) 폐수방류의 문제점 해결
냉각수에 약품을 투입하면 그 물은 독성 감성물질이 생성된다. 그러므로 그 물을 그 상태로 방류시킬 수 없고 방류수질의 기준에 맞는 수질로 처리하여 방류시켜야 한다.

그러나 오존으로 처리한 물은 방류시킬 필요가 없고, 그대로 방류를 시킨다 해도 전혀 문제가 되지 않는다. 
    
(3) 생물학적 문제의 해결
냉각수에는 수많은 미생물들이 생존해 있다. 라지오넬라균 등의 발생을 비롯하여 여러 가지 유기물들이 군집하여 슬러지를 형성한다. 라지오넬라균은 인체에 감염되었을 때 치명적인 결과를 초래할 수 있다. 

이러한 미생물의 처리로서 단일 종류의 화공약품으로서는 모든 미생물의 생명을 죽일 수는 없다. 어떤 화공약품회사는 2∼3가지의 약품을 종종 추가적으로 사용하며 주기적으로 수질내의 미생물을 점검하도록 권유하고 있다.

화공약품은 물의 pH에 따라서 살균작용이 달라지나 오존처리는 어떠한 상태에서도 높은 살균효과를 얻을 수 있다. 또한 슬러지가 장치의 내부나 배관의 내부에 도포되었을 때는 순환물량의 감소와 열교환기의 효율이 현저히 감소된다. 이러한 모든 문제를 오존의 강력한 살균작용과 분해작용으로 해결할 수 있다. 

​

(4) 인건비 해결
Cooling Tower 냉각수의 수질관리를 정상적으로 유지하기 위해서는 많은 인원이 필요하다. 기계공, 배관공, 수질관리사, 세관공, 화공약품관리 등의 인원이 필요하나 오존처리를 할 경우에는 기계공과 수질관리사로 인원을 줄일 수 있다.

​

(5) 보다 강력한 처리법
오존을 단독으로 처리하는 방법보다는 AOP시스템으로 처리하는 것이 더욱 효율적이다. 

AOP시스템으로 처리하면 오존을 단독으로 처리하는 것보다 최고 몇배의 효과를 거둘 수 있다. 

​

실험결과 (1)

1) 오존공급 시작 후 4분정도 까지는 용존 오존 농도가 급격히 상승함.  
2) 4분후 오존공급을 중단하자 용존 오존 농도가 서서히 감소됨.              
3) 10분정도후에 자외선을 방출시키자 용존 오존 농도가 급격히 감소됨.

실험결과 (2)

오존투입 후 10분여 동안 용존 오존 농도가 상승 되지만 그 수치는 실험 1의 20/1 정도의 극미량만 검출되었고 자외선

차단 후 점차 농도가 감소되었음. 

결론

물속에 잔류되여 있는 용존 오존에 자외선을 방출하면 최단 시간내에  오존이 분해되며, 이러한 방법으로 수처리를 하면 살균 및 산화효과가  상승적으로 중가하며 2차 처리의 문제도 가볍게 처리된다.