KR20100057847A

KR20100057847A - 살균·살조방법

Info

Publication number: KR20100057847A
Application number: KR1020107005483A
Authority: KR
Inventors: 유타카 요네다; 히데오 오타카; 고이치 다나카; 가즈히코 쓰노다; 나오히로 나가이; 아키라 이이무라
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-06-01
Also published as: EP2196092B1; EP2196092A1; EP2196092A4; TWI439423B; WO2009041267A1; KR101706548B1; CN101801199A; US20100240535A1; TW200920701A; MY173605A; US10421676B2; BRPI0817976A2

Abstract

산화제계 살균·살조제와 그 안정화제를 대상수계에 첨가하여 살균·살조하는 방법으로서, 유리잔류염소를 수계에 발생시켜 상기 수계의 결합염소의 양 또는 안정화제의 양을 제어하는 살균·살조방법, 및
산화제계 살균·살조제와 그 안정화제를 대상수계에 첨가하여 살균·살조하는 방법으로서, 상기 수계에 있어서의 총잔류염소농도가 소정의 범위 내에 있도록 상기 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도가 소정의 범위에 있도록 상기 결합염소의 양 또는 상기 안정화제의 양을 제어하는 살균·살조방법이다.
수계에 산화제계 살균·살조제와 그 안정화제를 첨가하여 살균·살조처리함에 있어서, 결합염소의 양이나 안정화제의 양을 제어하여 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 안정화제를 유효하게 활용하여 그 사용량을 저감시킴으로써, 상기 안정화제 원래의 질소분 및 COD분을 저감시킬 수 있음과 아울러 상기와 같은 특수한 라인 혼합용 제어장치를 필요로 하지 않는 살균·살조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

살균·살조방법{BACTERICIDAL/ALGICIDAL METHOD}

본 발명은, 냉각수계(冷却水系), 종이 펄프 공정수계(紙 pulp 工程水系), 집진수계(集塵水系), 스크러버수계(scrubber水系), 배수처리계(排水處理系), 절삭유수계(切削油水系), 분수계(噴水系) 등의 각종 수계에 산화제계 살균·살조(살균 및/또는 살조를 의미한다)제(酸化劑系殺菌·殺藻劑)와 그 안정화제(安定化劑)를 첨가하여 살균·살조처리하는 살균·살조방법에 관한 것이다.

각종의 수계에 있어서, 균류(菌類)나 조류(藻類)에 의한 여러 가지 장해가 발생하고 있다. 예를 들면 개방 순환식 냉각수계(開放循環式冷却水系)에 있어서는, 주글레아상 세균(Zoogloea狀細菌), 사상세균(絲狀細菌), 철박테리아(鐵bacteria), 유황세균(硫黃細菌), 질화세균(窒化細菌), 황산염 환원균(黃酸鹽還元菌) 등의 세균류, 물곰팡이(Saprolegnia), 페니실륨(Penicillium) 등의 진균류(眞菌類), 남조(藍藻), 녹조(綠藻), 규조(珪藻) 등의 조류가 증식하고, 이들 미생물을 주체(主體)로 하여 여기에 토사(土砂) 등의 무기물이나 진애(塵埃) 등이 섞여 형성되는 연니상(軟泥狀)의 오탁물(汚濁物)의 부착이나 퇴적에 의하여 슬라임(slime)이나 슬러지(sludge)가 발생한다. 슬라임이나 슬러지는, 열효율의 저하나 통수(通水)의 악화를 가져오는 것뿐만 아니라 기기, 배관 등의 국부 부식의 원인이 된다. 또한 냉각탑으로부터 비산(飛散)한 레지오넬라균(Legionella)에 기인하는 재향군인병과 같이, 수계에서 증식한 균류가 인체에 직접 피해를 미치는 경우도 있다.

제지 공정수계에 있어서도 각종 세균, 진균, 효모 등이 증식하여 슬라임을 형성함으로써, 제품에 홀(hole), 반점, 아이볼(eyeball) 등의 결점을 발생시켜 제품의 품질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 종이 파손의 원인이 되어 생산성을 저하시키고 있다.

종래부터 균류나 조류에 의한 상기와 같은 장해를 방지하기 위해서, 수계에 차아염소산염(次亞鹽素酸鹽) 등의 염소계 산화제를 첨가하는 것이 실시되고 있다. 일반적으로 수중의 잔류염소농도가 5mgCl₂/L 이상이면 균류와 조류의 증식을 억제할 수 있다고 보고 있다. 그러나 차아염소산염 등의 염소계 산화제는 자외선에 의하여 분해가 촉진되기 쉽기 때문에, 살균·살조제를 플라스틱 용기 등에 충전하여 옥외 등에서 보관, 방치하면 자외선에 의하여 유효성분인 염소계 산화제가 분해된다. 또한 살균·살조제가 수계에 첨가된 후에도 개방 순환식 냉각수계 등에 있어서는 냉각수를 빛으로부터 완전하게 차단하는 것은 곤란하다. 또한 수계의 배관이나 열교환기의 재료 등에 구리나 구리합금 등이 사용되어 구리 이온이 용출되면, 차아염소산염 등의 염소계 산화제의 분해가 더욱 촉진된다.

이러한 차아염소산염 등의 염소계 산화제의 분해를 억제하기 위하여, 차아염소산염, 벤조트리아졸(benzotriazole)이나 톨릴트리아졸(tolyltriazole) 및, 염소의 안정화제로서의 술파민산염을 함유하고, pH를 13 이상으로 조정함으로써 유효염소성분을 안정화한 것을 수계에 첨가하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면 특허문헌1 참조).

차아염소산염에 술파민산염을 첨가하면, N-모노클로로 술파민산염 또는 N, N-디클로로 술파민산염 등의 안정화 차아염소산염(결합염소)이 형성되어 유효염소성분이 안정화된다.

그러나 대상수계에 슬라임이 많은 경우 또는 자외선 조사가 강하거나 고온조건 하인 경우에는, 안정화 차아염소산염의 분해가 격렬하기 때문에 배치 타이머(batch timer)나 보급수(補給水) 비례 등에 의하여 결합염소제의 주입량을 제어하려고 하여도 안정한 농도를 유지하는 것이 어렵고, 또한 안정화제인 술파민산염의 사용량을 많게 할 필요가 있다.

이와 같이 결합염소의 소모량이 많은 수계 등에서는, 실제의 첨가량에 대하여 수계 내에서의 검출농도가 저하되는 경향을 보인다. 그래서 유효한 검출농도를 확보하기 위하여 약제의 첨가량을 증가시키는 등의 처리를 하지만, 여기에 비용이 들거나 결합염소제가 수계 내에서 소모되면 안정화제로서 다량으로 잔류해 버리게 된다.

즉 안정화 차아염소산염이 분해되었을 때에 차아염소산염은 소비되지만, 술파민산염은 수계 내에 잔류한다. 그 결과, 잔류한 술파민산염이 계 밖으로 블로우되면 질소분(窒素分) 및 COD분(COD分)의 규제에 영향을 미친다.

또한 안정화 차아염소산염에 벤조트리아졸 등이 배합된 조성물도 제안되어 있지만(특허문헌2 참조), 이러한 조성물에서는, 상기의 술파민산염과 더불어 벤조트리아졸 등이 계 밖으로 블로우되어 한층 더 질소분과 COD분의 규제에 영향을 미치게 된다.

또한 지금까지 안정화 차아염소산염 용액을 조제하여 수계에 첨가하는 경우, 차아염소산염과 술파민산염이 동일한 몰비(mol比)가 되도록 차아염소산염 용액과 술파민산염 용액을 라인(line)에서 혼합하여 안정화 차아염소산염 용액을 조제하는 방법이 흔히 사용되고 있다.

이 경우에 양 성분을 동일한 몰비로 라인 혼합할 수 있는 특수한 제어장치가 필요하게 된다.

일본국특허제3832399호공보 일본국공개특허특개2006-206608호공보

본 발명은, 상기와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 대상수계에 산화제계 살균·살조제와 그 안정화제를 첨가하여 살균·살조처리함에 있어서, 결합염소의 양이나 안정화제의 양을 제어하여 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 안정화제를 유효하게 활용하여 그 사용량을 저감시킴으로써, 상기 안정화제 원래의 질소분 및 COD분을 저감시킬 수 있음과 아울러 상기와 같은 특수한 라인 혼합용 제어장치를 필요로 하지 않는 살균·살조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 수계에 있어서의 유리잔류염소농도가 소정의 범위 내에 있도록 결합염소나 안정화제의 양을 제어함으로써 그 목적을 달성할 수 있다는 것을 알아냈다. 본 발명은 이러한 지견을 기초로 완성된 것이다.

즉 본 발명은,

1. 산화제계 살균·살조제(酸化劑系殺菌·殺藻劑)와 그 안정화제(安定化劑)를 대상수계(對象水系)에 첨가하여 살균·살조하는 방법으로서, 유리잔류염소(遊離殘留鹽素)를 수계에 발생시켜 상기 수계의 결합염소의 양 또는 안정화제의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

2. 상기 1에 있어서, 상기 결합염소의 양 또는 안정화제의 양의 제어는, 상기 수계 내의 유리잔류염소농도를 제어함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

3. 상기 1 또는 2에 있어서, 상기 수계 내의 유리잔류염소농도를 0.05mg-Cl/L 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

4. 상기 1 내지 3 중의 어느 하나에 있어서, 상기 산화제계 살균·살조제는, 차아염소산, 아염소산, 차아브롬산 또는 그들의 염, 이산화염소, 및 염소가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

5. 상기 1 내지 4 중의 어느 하나에 있어서, 상기 안정화제는, 술파민산(sulfamic acid) 및/또는 그 염인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

6. 산화제계 살균·살조제와 그 안정화제를 대상수계에 첨가하여 살균·살조하는 방법으로서, 상기 수계에 있어서의 총잔류염소농도(總殘留鹽素濃度)가 소정의 범위 내에 있도록 상기 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도가 소정의 범위에 있도록 상기 결합염소의 양 또는 상기 안정화제의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

7. 상기 6에 있어서, 상기 산화제계 살균·살조제는, 차아염소산, 아염소산, 차아브롬산 또는 그들의 염, 이산화염소, 및 염소가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

8. 상기 6 또는 7에 있어서, 상기 총잔류염소농도가 0.1∼100mg-Cl/L의 범위에 있도록 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도가 1mg-Cl/L 이하가 되도록 안정화제의 첨가량을 제어하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

9. 상기 6 내지 8 중의 어느 하나에 있어서, 상기 안정화제는, 술파민산 및/또는 그 염인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.

본 발명에 의하면, 대상수계에 산화제계 살균·살조제와 그 안정화제를 첨가하여 살균·살조처리함에 있어서, 결합염소의 양이나 안정화제의 양을 제어하여 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 안정화제를 유효하게 활용하여 그 사용량을 저감시킴으로써, 상기 안정화제 원래의 질소분 및 COD분을 저감시킬 수 있음과 아울러 상기와 같은 특수한 라인 혼합용 제어장치를 필요로 하지 않는 살균·살조방법을 제공할 수 있다.

도1은, 실시예1에 있어서의 잔류염소농도와 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도2는, 실시예2에 있어서의 잔류염소농도와 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도3은, 실시예3에 있어서의 잔류염소농도와 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도4는, 실시예4에서 사용한 개방 순환 냉각수계를 나타내는 계통도이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명은 본 발명에 관한 대표예를 나타내는 것으로서, 이것에 의하여 본 발명의 범위가 좁게 해석되는 것은 아니다.

본 발명의 살균·살조방법(殺菌·殺藻方法)에 있어서는, 유리염소(遊離鹽素)를 수계(水系)에 발생시킴으로써 이 수계의 결합염소(結合鹽素)의 양 또는 안정화제의 양을 제어하는 것이다. 유리염소를 수계에 발생시킴으로써 수계 내에 잔류하는 염소 안정화제와 결합시킬 수 있다. 이에 따라 결합염소를 재생시킬 수 있다. 본 발명에 있어서는, 처리대상이 되는 피처리수 중에 유리염소를 생성시키면 좋고, 적어도 유리염소를 소정의 농도 이상으로 수계 내에 잔류시킴으로써 효율적으로 결합염소로서 재생시킬 수 있다.

또한 본 발명의 살균·살조방법은, 산화제계 살균·살조제(酸化劑系殺菌·殺藻劑)와 그 안정화제(安定化劑)를 대상수계(對象水系)에 첨가하여 살균·살조하는 방법으로서, 당해 수계에 있어서의 총잔류염소농도(總殘留鹽素濃度)가 소정의 범위 내에 있도록 상기 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도(遊離殘留鹽素濃度)가 소정의 범위 내에 있도록 상기 안정화제의 첨가량을 제어하는 것이다.

본 발명의 방법에 있어서 사용되는 산화제계 살균·살조제로서는, 종래부터 산화제계 살균·살조제로서 알려져 있는 화합물을 사용할 수 있지만, 차아염소산 또는 그 염, 아염소산 또는 그 염, 염소산 또는 그 염, 과염소산 또는 그 염, 염소화 이소시아누르산(鹽素化 isocyanuric acid) 또는 그 염, 염소가스, 이산화염소 등을 들 수 있다. 보다 구체적인 염으로서는, 차아염소산 나트륨, 차아염소산 칼륨 등의 차아염소산 알칼리금속염, 차아염소산 칼슘, 차아염소산 바륨 등의 차아염소산 알칼리토류 금속염, 아염소산 나트륨, 아염소산 칼륨 등의 아염소산 알칼리금속염, 아염소산 칼슘, 아염소산 바륨 등의 아염소산 알칼리토류 금속염, 아염소산 니켈 등의 다른 아염소산 금속염, 염소산 암모늄, 염소산 나트륨, 염소산 칼륨 등의 염소산 알칼리금속염, 염소산 칼슘, 염소산 바륨 등의 염소산 알칼리토류 금속염 등을 들 수 있다. 또한 차아염소산염을 대신하여 차아브롬산염을 사용하여도 좋다.

이들 산화제는 1종을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다. 이들 중에서 차아염소산염은 취급이 용이하므로 적합하게 사용할 수 있다.

또한 차아염소산염을 대신하여 또는 부가하여 차아브롬산염을 채용하는 경우에도, 차아브롬산염의 농도는 염소로 환산한 값으로 나타낸다.

즉 차아염소산(52.5g/L) = 차아브롬산(97.5g/L) = 염소(71g/L)로 환산한다.

이들 차아염소산염이나 차아브롬산염은 자외선에 의하여 분해가 촉진되기 쉽기 때문에, 이 분해를 억제하여 유효염소성분을 안정화시키기 위하여 본 발명에 있어서는 상기 산화제계 살균·살조제와 함께 그 안정화제를 대상수계에 첨가한다.

본 발명의 방법에 있어서는, 상기의 산화제계 살균·살조제의 안정화제로서는, 종래부터 산화제계 살균·살조제의 안정화제로서 알려져 있는 공지의 화합물 중에서 임의의 것을 적당하게 선택하여 사용할 수 있다. 보다 구체적인 안정화제로서는, 술파민산(sulfamic acid) 및/또는 그 염, 아졸계 화합물, 요소, 티오요소, 크레아티닌, 시아누르산, 알킬 히단토인(alkyl hydantoin), 모노 또는 디에탄올아민, 유기 술폰 아미드, 뷰렛(biuret), 유기 술파민산 및 멜라민 등을 들 수 있다. 이들 중에서 차아염소산염이나 차아브롬산염의 안정화제로서 유효한 술파민산 및/또는 그 염을 사용하는 것이 바람직하다. 술파민산염 중에서 특별히 제한은 없고, 예를 들면 술파민산 나트륨, 술파민산 칼륨, 술파민산 칼슘, 술파민산 스트론튬, 술파민산 바륨, 술파민산 철, 술파민산 아연 등을 들 수 있는데, 이들 중에서 수용성(水溶性) 및 경제성의 관점에서 술파민산 나트륨이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 이들 술파민산이나 그 염은 1종을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다.

예를 들면 차아염소산 이온과 술파민산은 다음 식과 같이 반응하여 N-모노클로로 술파민산 이온 또는 N, N-디클로로 술파민산 이온을 형성함으로써, 염소계 산화제의 유효성분을 안정화시켜 결합염소를 발생시킨다.

HClO + H₂NSO₃ ^- → HClNSO₃ ^- + H₂O

2HClO + H₂NSO₃ ^- → Cl₂NSO₃ ^- + 2H₂O

동일하게 하여 얻어지는 결합염소의 예로서는, 클로라민-T(N-클로로-4-메틸벤젠술폰아미드의 나트륨염), 클로라민-B(N-클로로-벤젠술폰아미드의 나트륨염), N-클로로-파라니트로벤젠술폰아미드의 나트륨염, 트리클로로멜라민, 모노- 또는 디-클로로멜라민의 나트륨염 또는 칼륨염, 트리클로로-이소시아누레이트, 모노- 또는 디-클로로이소시아누르산의 나트륨염 또는 칼륨염, 모노클로로히단토인 또는 1, 3-디클로로히단토인 또는 그 5, 5-알킬 유도체 등을 들 수 있다.

모노 또는 디클로로 술파민산 이온은, 유리(遊離)의 염소 이온에 비하여 살균 효과는 약하다.

한편 차아브롬산 이온과 술파민산은 다음 식과 같이 반응하여 N-모노브로모 술파민산 이온 또는 N, N-디브로모 술파민산 이온을 형성함으로써, 브롬계 산화제의 유효성분을 안정화시킨다.

HBrO + H₂NSO₃ ^- → HBrNSO₃ ^- + H₂O

2HBrO + H₂NSO₃ ^- → Br₂NSO₃ ^- + 2H₂O

모노 또는 디브로모 술파민산 이온은, 유리의 브롬 이온과 거의 동일한 살균 효과를 구비한다.

본 발명에 관한 살균·살조방법은, 유리염소를 수계에 발생시킴으로써 이 수계의 결합염소의 양 또는 안정화제의 양을 제어하는 것이다. 유리염소를 수계에 발생시킴으로써 상기한 바와 같이 수계 내에 잔류하는 염소 안정화제와 결합시킬 수 있다. 이에 따라 결합염소를 재생시킬 수 있다. 이와 같이 염소계 산화제와 술파민산 화합물, 또는 염소계 산화제와 술파민산 화합물로 이루어지는 클로로 술파민산계 결합염소제 등을 피처리수에 공존시키는 경우, 산성 영역으로부터 알칼리성 영역에 걸친 광범위한 pH 범위에 있어서도 피처리수 중에 있어서의 유리염소농도가 크게 변하지 않는다고 하는 특징이 있다.

유리염소를 수계에 생성시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 유리염소를 수계에 생성할 수 있는 것이면 좋다. 예를 들면 상기와 같은 염소계 또는 브롬계 약제를 수계에 주입하는 방법이나, 그것에 한정되지 않고 식염수나 염화칼륨 수용액 등의 전해반응을 이용하여 차아염소산 이온을 발생시키는 방법 등을 들 수 있다.

유리염소는 수계 내에 잔류하는 염소 안정화제의 농도에 따라 생성시킬 수 있다. 잔류하고 있는 염소 안정화제와 유리염소가 결합함으로써 결합염소가 되지만, 잉여분은 유리염소로서 검출할 수 있다. 이 유리염소의 농도를 일정 범위 내에서 컨트롤함으로써 결합염소의 재생을 효율적으로 실현하는 것이 가능하다.

바람직하게는, 결합염소량의 제어는 수계 내의 유리염소농도에 의거하여 하는 것이 좋다. 안정화제가 잔류할 수 있는 수계 내에 외부로부터 유리염소를 생성시키고, 또한 이 유리염소농도를 계속적으로 모니터링함으로써 잉여분의 유리염소를 리얼 타임으로 검출할 수 있다. 이에 따라 리얼 타임으로 결합염소량 또는 안정화제량을 제어할 수 있어, 결합염소나 안정화제의 과잉 주입을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 필요에 따라 수계의 유리염소농도를 측정하고, 이 측정값에 의거하여 수계 내의 유리염소량을 조절하는 제어수단을 별도로 설치하여도 좋다. 이에 따라 계속적으로 수계의 수질관리를 할 수 있다. 이 제어수단에 있어서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 측정한 염소농도에 의거하여 약제를 주입하는 것 등에 의하여 유리염소량을 제어할 수 있다.

수계 내의 유리염소의 농도를 측정하는 방법에 있어서는 한정되지 않고, 예를 들면 폴라로그래피(polarography)나, 흡광광도법(吸光光度法)이나, DPD(N, N-diethylphenylenediamine)법에 의하여 염소농도를 측정하는 방법이나, 수계 내의 산화환원전위(Oxidation-reduction Potential ; ORPRP)를 측정하고 이 산화환원전위에 의거하여 유리염소농도를 추정하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 대상수계에 있어서의 총잔류염소농도가 소정의 범위 내에 있도록 상기의 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도가 소정의 범위 내에 있도록 상기의 결합염소의 양 또는 안정화제의 양을 제어하는 방법도 포함된다.

구체적으로는, 염소농도 측정장치를 사용하여 대상수계에 있어서의 총잔류염소농도가 바람직하게는 0.1∼100mg-Cl/L, 더 바람직하게는 1∼100mg-Cl/L의 범위에 있도록 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도가 바람직하게는 1mg-Cl/L 이하, 더 바람직하게는 0.5mg-Cl/L 이하, 더 바람직하게는 0.3mg-Cl/L 이하가 되도록 제어함으로써 살균·살조처리를 한다.

또한 안정화제의 첨가량은, 상기 산화제계 살균·살조제의 첨가량에 대하여 보통 0.5∼2.0배 몰량(mol量)의 범위 내가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

한편 바람직한 수계 내의 결합염소농도로서는, 하한값이 0.1mg-Cl/L, 상한값이 50mg-Cl/L인 것이 바람직하다.

이러한 살균·살조처리는, 수계의 pH가 3.0∼10.0의 범위, 바람직하게는 6.0∼9.0의 범위가 되도록 제어하여 하는 것이 유리하다.

또한 상기의 총잔류염소농도 및 유리잔류염소농도의 구체적인 측정방법에 대해서는 후에 상세히 설명한다.

살균·살조력을 강화하기 위해서는 총잔류염소농도를 증가시키는 것이 좋지만, 그 때에 유리잔류염소농도가 증가하면 안정화제가 부족한 상태가 되기 때문에, 안정화제 농도를 증가시킴으로써 유리잔류염소농도를 저하시킨다. 이러한 제어는 자동으로 하여도 좋고, 수동으로 하여도 좋다.

또한 온라인 총잔류염소농도 분석계로 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또 온라인 유리잔류염소농도 분석계로 안정화제의 첨가량을 제어하여도 좋다.

본 발명의 살균·살조방법이 적용되는 수계에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 냉각수계(冷却水系), 종이 펄프 공정수계(紙 pulp 工程水系), 집진수계(集塵水系), 스크러버수계(scrubber水系), 배수처리수계(排水處理水系), 절삭유수계(切削油水系) 및 분수계(噴水系) 등을 들 수 있다.

이들 수계에 본 발명의 살균·살조방법을 적용함으로써, 일광의 조사를 받는 환경이나 구리나 구리합금 재료가 배관, 열교환기 등에 사용되는 수계에 있어서도 높은 잔류염소농도가 유지되어 대상수계의 효과적인 살균·살조처리가 가능하고, 또한 안정화제가 유효하게 활용되어 그 사용량을 저감시킴으로써 상기 안정화제 원래의 질소분(窒素分) 및 COD분(COD分)을 저감시키는 것이 가능하다.

(실시예)

다음에 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의하여 조금도 한정되지 않는다.

이하에 서술하는 실시예1∼3에 있어서, 유리잔류염소농도 및 총잔류염소농도는 이하에 나타내는 방법에 따라 측정하였다.

(1) 유리잔류염소농도

(a) DPD 시약의 제작

N, N-디에틸-페닐렌디아민 황산염 1.0g과 무수황산나트륨 24g의 혼합물로 이루어지는 DPD(N, N-디에틸-p-페닐렌디아민) 시약을 제작한다.

(b) 인산 완충액(pH=6.5)의 조제

0.2mol/L 인산2수소칼륨 100mL에 0.2mol/L 수산화나트륨 용액 35.4mL를 가하고, 여기에 트랜스-1, 2-시클로헥산디아민 4초산-수화물(trans-1, 2-cyclohexanediamine tetraacetate-水和物) 0.13g을 용해하여 인산 완충액(pH=6.5)을 조제한다.

(c) 유리잔류염소농도의 측정

인산 완충액 2.5mL를 스토퍼(stopper)가 달린 용기 50mL에 넣고, 여기에 DPD 시약 0.5g을 가하고, 계속하여 검수(檢水)를 가하여 전량을 50mL로 하여 혼화(混和)한다. 다음에 혼화한 용액의 적당량을 흡수셀(吸收cell)에 취하고, 광전분광광도계(光電分光光度計)를 사용하여 파장 510∼555nm 부근에 있어서의 흡광도를 측정하고, 미리 작성한 검량선(檢量線)으로부터 유리잔류염소농도를 구한다.

(2) 총잔류염소농도

상기 (1)(c)에 의하여 얻어진 혼화 용액 50mL에 아이오딘화 칼륨(potassium iodide) 약 0.5g을 가하여 녹이고, 약 3분간 정치한 후에 상기 (1)(c)와 동일하게 하여 광전분광광도계를 사용하여 파장 510∼555nm 부근에 있어서의 흡광도를 측정하고, 미리 작성한 검량선으로부터 총잔류염소농도를 구한다.

(실시예1)

차아염소산염의 안정화

30℃에서 모의 냉각수(模擬冷却水)(M-알칼리도 250mg-Cl/L, 칼슘경도(calcium硬度) 250mg-Cl/L, 마그네슘경도(magnesium硬度) 125mg-Cl/L) 1L에 차아염소산 나트륨을 0.014mmol/L(총잔류염소농도 1mg-Cl/L) 첨가하였다. 여기에 술파민산 나트륨을 차아염소산 나트륨의 유효성분의 1, 2, 5배 몰당량(mol當量)이 되도록 추가하였다.

그 결과, 차아염소산염의 유효성분에 대하여 술파민산염을 동일한 몰(mol) 이상 반응시킴으로써, 약 24시간 후에는 유리잔류염소농도를 낮은 레벨에서 안정화시키는 것이 가능하다는 것이 확인되었다.

결과를 제1표(표1∼표3)에 나타냄과 아울러 도1에 나타낸다. 또한 표 및 도면에 있어서, T-Cl₂ : 총잔류염소농도, F-Cl₂ : 유리잔류염소농도, NT : 안정화 차아염소산염농도([T-Cl₂]-[F-Cl₂])이다.

(실시예2)

오염성분에 의하여 소모된 안정화 차아염소산염의 재생방법

30℃에서 모의 냉각수(M-알칼리도 250mg-Cl/L, 칼슘경도 250mg-Cl/L, 마그네슘경도 125mg-Cl/L) 1L에 차아염소산 나트륨 0.0705mmol/L(유효염소농도 5mg-Cl/L) 및 술파민산 나트륨 0.3525mmol/L(유효염소농도에 대하여 5배 몰당량)를 각각 첨가하였다. 여기에 실제 냉각수계로부터 채취한 오염성분을 추가하여 탁도(濁度)가 100이 되도록 조정하였다. 오염성분에 의하여 유효염소성분이 소모되었다. 처음에 5mg-Cl/L이었던 총잔류염소농도가 약 3일 후에는 1.5mg-Cl/L까지 저하되었다. 그 시점에서 차아염소산 나트륨을 유효성분으로서 5mg-Cl/L 첨가한 결과, 총잔류염소농도는 6.5mg-Cl/L까지 상승하였다. 유리잔류염소농도는 거의 검출되지 않았다. 즉, 안정화 차아염소산염을 재생할 수 있었다. 그 후에는 다시 오염성분에 의하여 유효염소성분이 소모되어, 총잔류염소농도가 저하되는 경향을 보였다.

결과를 도2에 나타낸다.

오염성분에 의하여 유효염소성분(차아염소산염)은 소모되지만, 술파민산염은 계 내에 잔존한다. 그 상태에서 차아염소산염을 첨가하면, 계 내에 잔존하고 있는 술파민산염과 반응하여 다시 안정화 차아염소산염이 생성된다.

이에 따라 실제 계에서는 이하의 방법으로 관리할 수 있다. 안정화 차아염소산염의 유효성분농도(총잔류염소농도)가 저하되는 경우에, 차아염소산염을 추가함으로써 소정의 유효성분농도(총잔류염소농도)를 유지한다. 술파민산염에 대하여 차아염소산염이 과잉으로 추가된 상태가 되면 유리잔류염소농도가 검출된다. 그 때에는 술파민산염을 추가함으로써 유리잔류염소농도를 저하시킬 수 있어, 안정화 차아염소산염을 재생할 수 있다.

(실시예3)

술파민산염과 차아염소산염의 반응성

30℃에서 모의 냉각수(M-알칼리도 250mg-Cl/L, 칼슘경도 250mg-Cl/L, 마그네슘경도 125mg-Cl/L) 1L에 차아염소산 나트륨을 0.084mmol/L(총잔류염소농도 6mg-Cl/L) 첨가하였다. 여기에 술파민산 나트륨을 차아염소산 나트륨의 유효성분의 0.83, 1.7, 4.2배 몰당량이 되도록 추가하고, 시간의 경과에 따른 T-Cl₂ 및 F-Cl₂의 변화를 조사하였다. 그 결과를 제2표(표4∼표6)에 나타냄과 아울러 도3에 나타낸다.

그 결과, 차아염소산염의 유효성분에 대하여 술파민산염을 동일한 몰 이상 반응시킴으로써, 22시간 후에는 안정화 염소를 생성하여 유리잔류염소농도를 낮은 레벨로 하는 것이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 총잔류염소농도를 1mg-Cl/L에서 6mg-Cl/L로 상승시킴으로써 안정화 염소의 생성속도를 빠르게 할 수 있다는 것을 제1표와 제2표의 비교로부터 알 수 있다.

(실시예4)

도4에 나타내는 장치를 사용하여 검증을 하였다. 도4는, 실시예4에서 사용한 개방 순환 냉각수계의 계통도이다. 이 개방 순환 냉각수계에서는, 냉각탑(1)으로부터 냉각수 배관 왕로(冷却水配管往路)(2)와 펌프(P)를 지나 열교환기(3)에 공급되고, 환수(還水 ; return water)는 냉각수 배관 귀로(冷却水配管歸路)(4)를 지나 냉각탑(1)으로 되돌아간다. 냉각탑(1)의 냉동규모는 400RT, 보유수량은 30m³이며, 농축배율 5배로 운전하였다. 냉각탑(1)은 팬(F)을 구비하고, 공조용 냉각수(空調用冷却水)(W)가 저장되어 있다. 공조용 냉각수(W)의 유리염소농도는 센서(S)에 의하여 측정되고, 유리염소 제어부(5)와 결합염소 제어부(6)에 의하여 제어된다. 유리염소 제어부(5)는 약제 주입 탱크(51)와 약제 주입구(52)를 구비하고 있다. 결합염소 제어부(6)는 약제 주입 탱크(61)와 약제 주입구(62)를 구비하고 있다. ORP 전극을 사용한 센서(S)에 의하여 측정된 유리염소농도에 의거하여 유리염소나 결합염소의 양을 제어한다.

유리염소는 차아염소산염을 주입함으로써 컨트롤하였다. 결합염소로서 클로로 술파민산을 사용하였다.

수계 내의 클로로 술파민산은 냉각수의 블로우 수량에 대하여 15mg-Cl/L의 비율이 되도록 첨가하였다. 수계 내의 유리염소는 0.5mg-Cl/L가 되도록 센서(S)를 사용하여 약제 주입량을 관리하였다. 또한 결합염소의 농도는 DPD법에 의하여 측정하였다(결합염소농도 = 총잔류염소농도 - 유리염소농도의 관계로부터 구한다).

박리(剝離)한 슬라임(slime)은, 농축됨에 따른 블로우에 의하여 자연 배출시키고 청소 등의 특별한 제거는 실시하지 않았다. 이와 같이 하여 연속 운전시켜 수계 내의 결합염소제농도와 유리염소농도의 시간에 따른 변화를 측정하였다. 그 결과를 제3표(표7)에 나타낸다.

(비교예1)

수계 내의 클로로 술파민산을 냉각수의 블로우 수량에 대하여 15mg-Cl/L의 비율이 되도록 첨가한 것 이외에, 유리염소농도에 관해서는 제어하지 않았다. 그 이외에는 실시예와 동일한 조건으로 하여 연속 운전시켰다. 그 결과를 제3표에 나타낸다.

제3표로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예4에서는 비교예1에 비하여 높은 결합염소농도를 유지할 수 있었다. 특히 운전일수가 길어짐에 따라 결합염소농도가 상승하고 있고, 결합염소농도의 추이는 결합염소가 수계 내에서 재생되고 있다는 것을 시사하고 있다. 그 결과, 실시예에서는 결합염소제의 첨가농도에 가까운 검출농도를 유지하는 것이 가능하다는 것을 나타내고 있다.

한편 비교예1에서는, 운전기간 동안 낮은 결합염소농도를 나타내었다. 비교예1에서는 유리염소가 수계 내에 생성되지 않았기 때문에, 결합염소가 재생되지 않은 것이라고 생각된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 결합염소제의 농도관리나 소모된 결합염소의 재생이 가능하게 되어, 안정적으로 살균·살조효과를 발휘할 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 산화제계 살균·살조방법은, 차아염소산염 등과 술파민산염을 과부족 없이 효율적으로 반응시킴으로써 안정화 차아염소산염을 생성할 수 있는 기술로서, 살균·살조처리가 필요한 냉각수계 등의 각종 수계에 있어서 널리 이용할 수 있다.

1 : 냉각탑
2 : 냉각수 배관 왕로
3 : 열교환기
5 : 유리염소 제어부

Claims

산화제계 살균·살조제(酸化劑系殺菌·殺藻劑)와 그 안정화제(安定化劑)를 대상수계(對象水系)에 첨가하여 살균·살조하는 방법으로서, 유리잔류염소(遊離殘留鹽素)를 수계에 발생시켜 상기 수계의 결합염소의 양 또는 안정화제의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
제1항에 있어서,
상기 결합염소의 양 또는 안정화제의 양의 제어는, 상기 수계 내의 유리잔류염소농도를 제어함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수계 내의 유리잔류염소농도를 0.05mg-Cl/L 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 산화제계 살균·살조제는, 차아염소산, 아염소산, 차아브롬산 또는 그들의 염, 이산화염소, 및 염소가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 안정화제는, 술파민산(sulfamic acid) 및/또는 그 염인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
산화제계 살균·살조제와 그 안정화제를 대상수계에 첨가하여 살균·살조하는 방법으로서, 상기 수계에 있어서의 총잔류염소농도(總殘留鹽素濃度)가 소정의 범위 내에 있도록 상기 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도가 소정의 범위에 있도록 상기 결합염소의 양 또는 상기 안정화제의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
제6항에 있어서,
상기 산화제계 살균·살조제는, 차아염소산, 아염소산, 차아브롬산 또는 그들의 염, 이산화염소, 및 염소가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 총잔류염소농도가 0.1∼100mg-Cl/L의 범위에 있도록 산화제계 살균·살조제의 첨가량을 제어하고, 또한 유리잔류염소농도가 1mg-Cl/L 이하가 되도록 안정화제의 첨가량을 제어하는 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.
제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 안정화제는, 술파민산 및/또는 그 염인 것을 특징으로 하는 살균·살조방법.