오존의 용해

 오존을 수처리나 습식 세정(wetscrubber) 등에 사용하기 위해서는 기체 오존을 물에 효과적으로 용해시키는 것이 핵심적인 일이다.오존은 상온, 상압에서 물에 대한 용해도가 작은 편이기 때문에 오존발생기에서 나오는 오존을 별도의 특별한 방법으로 물에 용해시킬 필요가 있다. 실제로 많은 수처리 조건에서, 오존발생기 가격에 견주어 오존을 물에 용해시키는 장치의 가격이 큰 차이를 보이지 않는 것은 이상한 일이 아니다. 사실 물에 용해되지 않은 기체 오존은 물속의 미생물이나 오염물질과 잘 반응하지 못하기 때문에, 많은 오존을 투입하는 것만큼이나 많은 오존을 용해시키는 것이 중요할 수밖에 없다.

오존을 물에 용해시키는 장치를 흔히 오존접촉기(ozone contactor)라 부른다. 보통 기체와 액체를 접촉하는 장치에는 6가지의 방식이 있다.

1) 스프레이탑(spray tower): 액체를 기체에 스프레이 분사

2) 충진탑(packed bed): 액체와 기체가 충진층의 충진재 표면에서 접촉

3) 다공판탑(bubble plate 또는 sieve plate tower) (위 1)과 2)의 중간)

4) 기계적 혼합장치(mechanical mixer)

5) 인젝터(injector)

6) 산기관(diffuser)

이러한 기/액 혼합 방식을 이용하는 오존접촉방법에는 여러 가지가 있지만, 크게 대별하면 산기관 방식처럼 기체 오존을 작은 구멍을 통해서 액체내에 전달하는 방법과 이젝터 방식처럼 오존 기체를 흐르는 액체속에 투입하면서 격렬히 혼합시켜 액체내에 전달하는 방법의 두 가지로 구분할 수 있다. 거의 모든 오존 접촉(contacting) 법은 이 둘 중의 하나로 분류된다. 산기관 방식은 에너지 투입량이 적어 결과적으로 동력비가 적게 소요되는 것이 특징이다. 이에 비해 혼합효율은 낮은 편이다. 반면, 인젝터 방식은 에너지 투입량이 상대적으로 많아 결과적으로 동력비가 더 소요된다. 하지만 혼합효율은 비교적 높은 편이다.

거의 모든 공학적 분야에서 설치비와 운전유지비는 서로 상충되기 때문에, 오존접촉 방식으로 어떤 것을 선택할지는 중요한 판단의 문제가 된다. 실제 상황에 최적화된 오존접촉방식을 찾는데는 여러 기술의 특징과 이에 대한 실제 응용 경험, 지식이 종합적으로 요구된다.

참고문헌:

Ozone and Chlorine Dioxide Technology for Disinfection of Drinking Water, Ed. by J. Katz, Noyes Data Corporation, 1980.

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