수처리장치란?

1. 다층여과장치

2. 활성탄여과장치

3. 경수연화장치

4. 정밀여과장치

5. 양이온교환수지탑

6. 탈기탑

7. 음이온교 환수지탑

8. 혼상식순수장치

* 다층여과장치(Multi-media Filter)

지하수에 함유되어 있는 부유입자를 여과처리하는 장치로서, 종래의 단일층 모래여과장치의 개선된 장치 임. 종래의 모래여과장치는 여과재로서 모래만을 사용하기 때문에 원수중의 부유입자가 크기에 관계없이 여과층 상부에 억류됨으로 여과지속 시간이 짧으며, 손실수두를 초과하여 급수할 경우 여과층에 억류된 부유입자가 처리수로 유출됨으로 처리수 수질이 양호하지 않았음.

다층여과장치는, 입자의 크기는 비교적 크나 가벼운 Anthracite 및 입자의 크기가 작고 무거운 Silica Sand 를 2층으로 충진 함으로 입자의 크기가 비교적 큰 부유물질은 여과층의 상부 Anthracite 층에서 억류되며, 입자의 크기가 작은 부유입자는 여과층의 하부인 Silica Sand 층에서 억류됨으로 여과층 전체를 효율적으로 이용하게 되어 단일층 모래 여과장치에 비하여 여과 지속시간이 증가하며, 처리수 수질이 양호함.

원수는 여과장치내의 Raw Water Inlet Baffle 을 거쳐 여과층으로 고르게 유입되며 여과층 및 지지재층을 거쳐 여과처리된 물은 Header &Laterals 형의 하부 집,배수장치를 통해 처리됨. Header &Laterals 형의 하부 집,배수장치는 Stainless Steel Pipe 를 사용하여 제작 되었기 때문에 장기간 보수없이 사용할수 있으며, Plastic Strainer 에 비해 강도가 우수함. 원수중의 부유입자가 여과층에 억류되어 수두손실이 발생하면 여과층을상향 역세척하여, 부유입자를 외부로 배출 하여야 반복 사용이 가능하며, Timer(7 days, 24 Hrs)에 의해 자동역세 및 버튼에 의한 수동 역세가 가능 함.(버튼을 누름으로 역세가 시작되어 정해진 시간 동안 역세가 진행된후 급수 됨). 발브는 미국 Aqua-Matic Corp. 제품인 공기작동식 Diaphragm 발브를 사용하며, Timer 와 연동하여 정해진 시각에 자동으로 역세 및 급수가 가능 함.

* 활성탄여과장치(Activated Carbon Filter)

활성탄여과장치는 압력식 여과탑 내부에 입상 활성탄(Granular Activated Carbon)을 충진하여, 원수를 여과층의 상부에서 하부로 통과시키는 과정에,

. 원수중의 미세한 부유입자(Suspended Solids)를 여과하고,

. 냄새(odor), 맛(Taste), 색(Color)의 원인이 되는 유기물질(Organic Matter)을 흡착 제거 하며,

. 잔유염소(Residual Chlorine) 및 염소화합물을 흡착제거 하는 장치임.

원수는 여과장치내의 Raw Water Inlet Baffle 을 거쳐 여과층으로 고르게 유입되며 여과층 및 지지재층을 거쳐 여과처리된 물은 Header &Laterals 형의 하부 집배수장치를 통해 처리됨. 일정한 양의 물을 처리한후 역세(Backwashing) 및 세척(Rinsing) 조작을 하여 반복 사용 할 수 있으며, 장기간 사용후 활성탄의 흡착능력이 기준치이하로 떨어지면 활성탄을 교체 하여야 함. 역세 주기는 물처리량 및 원수중의 부유입자의 양에 비례하며, 활성탄의 흡착능력은 요오드, 훼놀 등을 사용하여 측정할 수 있음. 여과재로 사용되는 입상 활성탄은 요오드 흡착력이 1,000 mg/gram 이상되며, 표면적이 1,000 m2/gram 에 달하는 제품이어야 함.

급수유량은 사용하는 활성탄의 흡착성능, 흡착 되어야 하는 물질의 분자크기, 극성, 물의 pH 등에 따라서 차이가 있으나 활성탄 1 m3 당 250 Lit/min.(SV15)로 급수되며, 역세유량은 LV 24.23 m/hr 로서 여과층을 약 30%팽창 시킬수 있는 유량으로서 5-10 분의 짧은 시간에 효과적으로 역세를 완료하여 용수 사용량을 절감하며 급수 시간을 증가 시킬수 있음.

하부집배수장치는 Header &Laterals 형으로 역세시 물을 탱크 하부에서 상부로 고르게 분산시켜 지지재 및 여과재의 층이 교란되지 않게 함. 또한 STS 304 Pipe 를 가공하여 제작함으로 Plastic Strainer 를 사용하는 기존장치에 비해 내구성이 우수함.

Control Valve 는 수동식 Butterfly Valve 를 사용하며, 스팀 살균시 스팀이 직접 접촉되는 발브는 내열온도 250 ℃ 의 K-LOK Valve 를 사용 함.

* 경수연화장치(Water Softener)

경수연화장치는 강산성 양이온 교환수지를 사용하여, 원수중의 경도성분인 칼슘 (Ca++), 마그네슘(Mg++)등의 양이온을 나트륨(Na+)이온과 교환함으로 경수를 연수로 바꾸어 주는 장치임. 칼슘, 마그네슘 등이 함유된 경수(Hard Water)는 이온교환수지가 충진되어 있는 연화조를 통과하며 이온교환수지의 교환기인 나트륨 이온과 교환되어 연수(Soft Water)로 바뀜. 이온교환수지의 교환기인 나트륨이온은 1 가 이온으로서 2 가 이온인 칼슘 혹은 마그네슘 이온과 1 : 2 의 비율로 교환되며, 나트륨 이온이 소진되면 이온교환이 중지되어, 원수의 경도성분이 처리수로 누출됨. 이때에는 소금용액(NaCl)으로 이온교환수지를 재생함으로 이온교환수지가 가지고 있는 칼슘, 마그네슘 이온은 나트륨이온과 교환되며 염소이온과 결합되어 재생폐수로 배출됨. 경수연화장치로 처리된 물은 원수의 양이온이 같은 양의 나트륨이온과 교환되기 때문에 원수와 처리수의 용존이온(Total Dissolved Solids)은 동일함.

하부집배수장치는 Header &Laterals 형으로 역세시 물을 탱크 하부에서 상부로 고르게 분산시켜 지지재 및 여과재의 층이 교란되지 않게 함. 또한 STS 304 Pipe 를 가공하여 제작함으로 Plastic Strainer 를 사용하는 기존장치에 비해 내구성이 우수함.

Control Valve 는 수동식 Butterfly Valve 를 사용함. 재생제 주입펌프는 SUS 304 펌프를 사용하여 소금물에 의한 부식이 없음. Batch Controller 는 미국 Signet 사 Model No.9020 으로서, 처리수의 순간유량과 적산이 가능함. 처리수의 양은 적산되어, 정해진 유량을 다 처리했을 경우 경광등을 작동하여 관리자가 정확한 시기에 재생할수 있도록 하여 처리수의 수질을 양호하게 유지할 수 있으며 재생제의 낭비를 막아줌.

* 정밀여과장치(Micro Filter)

활성탄 여과장치 처리수에 함유되어 있는 미세한 부유입자 및 활성탄의 미세한 입자를 여과처리하는 장치로서 Cartridge 를 교환하여 사용하는 장치임. Filter Housing 의 재질은 SUS 304 를 사용하며, 내, 외부를 Polishing 하여 이물질이 부착되지 않도록 함. 사용되는 밸브, Gasket 등은 열수 살균에 견딜수 있는 재질을 선택함. 장치의 중요한 부품인 Cartridge Top Seal, Pedestal 은 Stainless Steel Round Bar 를 가공하여 제작되었기 때문에 원수가 누설되지 않으며, 처리수가 Housing 내부에 정체되지 않도록 설계 됨.

* 양이온교환수지탑(Cation Exchange Tower)

양이온교환수지탑은 강산성 양이온 교환수지를 사용하여, 원수중의 칼슘 (Ca++), 마그네슘(Mg++), 나트륨(Na+)등의 양이온을 수소(H+) 이온과 교환함으로 경도 성분을 제거 하며, 알카리 성분을 H2CO3 로 바꾸어 주는 장치임. 이온교환수지의 교환기인 수소이온은 1 가 이온으로서 2 가 이온인 칼슘 혹은 마그네슘 이온과 1 : 2 의 비율로 교환되며, 수소 이온이 소진되면 이온교환이 중지 되어 원수가 처리되지 않은 상태로 처리수로 누출됨. 이때에는 염산(HCl) 혹은 황산(H2SO4)으로 이온교환수지를 재생함으로 이온교환수지가 가지고 있는 칼슘, 마그네슘, 나트륨 이온은 수소 이온과 교환 되어 염소이온과 결합되어 재생폐수로 배출됨.

Ca SO₄ Ca H₂SO₄

Mg . 2 Cl + 2HZ = 2Z . Mg + 2HCl

2Na 2 HCO₃ 2 Na 2H₂CO₃

2 NO₃ 2HNO₃

수지탑의 내부는 고무로 Lining 되며, 기타 발브 및 배관은 PVC 제를 사용 함.

* 탈기탑(Degasifier)

이온교환 수지탑 처리수에서 탄산가스를 제거하는 장치로서, 수직 원통형탑 내부에 Polyethhylene 제의 Rashing Ring 이 충진되어 상부의 Spray Nozzle 에서 분산되는 물은 미세한 수적을 이루어 Rashing Ring 표면을 흐르며, Air Blower 로 탑의 하부에서 상부로 공기를 불어 넣으므로, 가스분압을 낮춰 탄산가스가 용이 하게 배출 되도록 함.

* 음이온교환수지탑(Anion Exchange Tower)

음이온 교환수지탑은 강염기성 음이온 교환수지를 사용하여, 원수중의 황산이온(SO4), 염소이온(Cl) 등의 음이온을 수산이온(OH)과 교환함으로 양이온인 수소 이온과 결합 하여 순수를 얻는 장치임. 이온교환수지의 교환기인 수산이온은 1 가 이온으로서 2 가 이온인 황산 혹은 1 가 이온인 염소 이온과 교환되며, 수산 이온이 소진되면 이온교환이 중지 되어 원수가 처리되지 않은 상태로 처리수로 누출됨. 이때에는 수산화나트륨(NaOH)으로 이온교환수지를 재생함으로 반복 사용이 가능 함.

H2SO4 SO4

2HCl + 2 ZOH = 2 Z . 2Cl + 2 H2O

2HNO3 2NO3

수지탑의 내부는 고무로 Lining 되며, 기타 발브 및 배관은 PVC 제를 사용 함.

* 혼상식순수장치(Mixed Bed Deionizer)

혼상식 순수장치는 강산성양이온교환수지 및 강염기성 음이온교환수지가 1 탑에 충진된 장치로서, 원수의 용존이온이 적으며, 알카리도가 낮을 경우, 혼상식 순수장치만 단독으로 사용하여 간단하게 고순도의 순수를 처리 할 수 있다.원수는 양이온 교환수지 및 음이온 교환수지가 혼합된 수지층을 통과 하며, 양이온 교환 및 음이온 교환이 무수히 반복되기 때문에 처리수 순도는 복상식 순수장치 처리수 보다 상당히 높아진다. 재생시는 역세 조작을 하여 음이온 교환수지는 수지층 상부에, 양이온 교환수지는 수지층 하부로 분리 시킨후 HCl 및 NaOH 를 사용하여 재생하게 된다.재생된 수지는 다시 압축공기를 수지층 하부로 넣어 양이온과 음이온을 잘섞어준다.다시 수지층 상부로부터 정밀여과기와 활성탄여과기를 거친 원수를 흘려주면 수지층을 동과하면서 양이온및 음이온이 제거된 순수가 수지층하부로 부터 생성된다.

위 자료들은 여러분의 이해를  돕고자 퍼온 자료입니다.

수영장 여과기로 다층 여과기가 많이 사용되는 것과 관련, 여재 교체로 인한 비용의 절감 및 불편함을 완화하고자 연구중이므로 연구중인 여재와 여과기를 시험 완료 후 세부사항을 다시 올려드리려 합니다.