시립 역삼투(RO) 시스템은 지역 사회에 깨끗하고 안전한 식수를 제공하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 시스템은 염분, 미네랄, 박테리아, 바이러스 등 원수에서 광범위한 오염물질을 제거하도록 설계되었습니다. 그러나 시립 RO 시스템의 효율적이고 안정적인 작동을 보장하려면 적절한 전처리가 필수적입니다. 공급자로서시립 역삼투압 시스템, 시립 RO 시스템에서 일반적으로 사용되는 다양한 전처리 방법을 탐구하겠습니다.
1. 스크리닝 및 여과
전처리 공정의 첫 번째 단계는 일반적으로 스크리닝과 여과입니다. 이는 원수에서 큰 입자, 부스러기 및 부유 물질을 제거하기 위해 수행됩니다. 이러한 큰 입자는 제거하지 않을 경우 RO 멤브레인에 물리적 손상을 일으킬 수 있으며, 이로 인해 멤브레인 수명이 단축되고 유지 관리 비용이 증가합니다.
대략적인 스크리닝
거친 스크리닝에는 대형 메쉬 스크린을 사용하여 나뭇잎, 나뭇가지, 쓰레기 등 큰 물체를 물에서 제거하는 작업이 포함됩니다. 이러한 스크린은 일반적으로 수처리 공장의 흡입구에 배치됩니다. 스크린 개구부의 크기는 원수원의 특성에 따라 달라질 수 있으나 일반적으로 6~25mm 범위입니다.
정밀한 여과
거친 스크리닝 후에는 미세 여과를 통해 더 작은 부유 물질을 제거합니다. 미세여과 방법에는 모래여과, 멀티미디어여과, 카트리지여과 등 여러 종류가 있습니다.
모래 여과는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 물이 통과할 때 부유 입자를 가두기 위해 모래층을 사용합니다. 모래 입자는 물리적 장벽 역할을 하여 깨끗한 물만 통과할 수 있습니다. 멀티미디어 여과는 모래 여과에 비해 개선된 것입니다. 더 나은 여과 효율성을 제공하기 위해 모래, 무연탄, 석류석과 같은 다양한 매체를 조합하여 사용합니다. 다양한 매체는 다양한 입자 크기와 밀도를 가지므로 다양한 크기의 입자를 보다 효과적으로 제거할 수 있습니다.
카트리지 여과는 정밀 여과의 또 다른 옵션입니다. 카트리지 필터는 폴리프로필렌이나 셀룰로오스와 같은 다공성 재료로 만들어집니다. 1~5 마이크론만큼 작은 입자를 제거할 수 있습니다. 카트리지 필터는 물이 RO 시스템에 유입되기 전 남아 있는 작은 입자를 제거하기 위한 최종 전처리 단계로 자주 사용됩니다.
2. 응고 및 응집
응고 및 응집은 물에서 콜로이드 입자와 용해된 유기물을 제거하는 데 사용되는 화학적 공정입니다. 콜로이드 입자는 중력에 의해 쉽게 가라앉지 않는 매우 작은 입자입니다. 이는 RO 멤브레인을 오염시키고 시스템 성능을 저하시킬 수 있습니다.
응고
응고는 물에 응고제를 첨가하는 것을 포함합니다. 응고제는 콜로이드 입자의 음전하를 중화시켜 응집체라고 불리는 더 큰 입자를 형성하는 화학 물질입니다. 일반적인 응고제에는 황산알루미늄(명반), 염화제2철, 폴리염화알루미늄(PACl)이 포함됩니다. 응집제를 물에 첨가하고 빠르게 혼합하여 균일한 분포를 보장합니다.
응집
응고 후 응집이 수행됩니다. 응집은 플록이 더 커지고 무거워지도록 하는 부드러운 혼합 과정입니다. 이는 플록이 서로 달라붙는 데 도움이 되는 폴리머인 응집제를 추가하여 수행됩니다. 응집된 물은 침전조에 침전되고, 여기서 큰 응집물은 바닥에 침전되고, 정화된 물은 상단에서 채취됩니다.
3. 소독
소독은 물에서 박테리아, 바이러스, 원생동물 등 유해 미생물을 제거하거나 비활성화하는 중요한 전처리 단계입니다. 미생물은 RO 멤브레인을 오염시킬 수 있으며 제거하지 않을 경우 소비자의 건강에 위험을 초래할 수 있습니다.
염소화
염소처리는 가장 널리 사용되는 소독 방법이다. 염소는 광범위한 미생물을 죽일 수 있는 강력한 산화제입니다. 일반적으로 염소가스, 차아염소산나트륨, 차아염소산칼슘의 형태로 물에 첨가됩니다. 첨가되는 염소의 양은 원수의 수질과 원하는 소독 수준에 따라 달라집니다. 그러나 과도한 염소는 RO 멤브레인을 손상시킬 수 있으므로 염소 투여량을 신중하게 조절하는 것이 중요합니다.
오존처리
오존처리는 점점 더 대중화되고 있는 또 다른 소독 방법입니다. 오존은 미생물을 효과적으로 죽이고 유기물을 분해할 수 있는 강력한 산화제입니다. 오존은 오존 발생기를 통해 공기나 산소를 통과시켜 현장에서 생성됩니다. 오존처리의 장점 중 하나는 염소처리와 같은 유해한 소독 부산물을 생성하지 않는다는 것입니다. 그러나 오존은 매우 불안정한 가스이므로 생성 및 취급을 위해 특수 장비가 필요합니다.
자외선(UV) 소독
UV 소독은 자외선을 이용해 미생물을 비활성화시키는 물리적 소독 방법이다. 자외선은 미생물의 DNA를 손상시켜 번식을 방해합니다. UV 소독은 화학물질을 사용하지 않는 방법으로 소독 부산물이 생성되지 않습니다. 또한 염소에 내성이 있는 미생물을 포함하여 광범위한 미생물에 대해서도 매우 효과적입니다. 그러나 UV 소독은 잔여 소독 효과를 제공하지 않으므로 소독 후 물이 다시 오염될 수 있습니다.
4. 스케일 및 부식 억제
도시형 RO 시스템에서는 스케일 형성과 부식이 주요 문제가 될 수 있습니다. 스케일은 탄산칼슘, 황산칼슘, 실리카와 같은 용해된 미네랄이 물에서 침전되어 RO 멤브레인에 단단한 침전물을 형성할 때 형성됩니다. 부식은 물 속에 산소, 산 또는 기타 부식성 물질이 존재하기 때문에 발생할 수 있습니다.
스케일 억제
스케일 억제제는 스케일 형성을 방지하기 위해 물에 첨가되는 화학 물질입니다. 이러한 억제제는 미네랄의 결정화 과정을 방해함으로써 작동합니다. 이들은 성장하는 결정의 표면에 흡착되어 결정이 더 커지거나 스케일을 형성하는 것을 방지할 수 있습니다. 일반적인 스케일 억제제에는 포스포네이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리머가 포함됩니다.
부식 억제
부식 억제제는 RO 시스템의 금속 구성 요소를 부식으로부터 보호하는 데 사용됩니다. 금속 표면에 보호막을 형성하여 부식성 물질이 금속과 접촉하는 것을 방지합니다. 일반적인 부식 억제제에는 아질산염, 인산염 및 아민이 포함됩니다.
5. pH 조정
물의 pH는 RO 시스템의 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분의 RO 멤브레인의 최적 pH 범위는 6~8입니다. pH가 너무 낮으면 물이 산성이 되어 시스템 구성 요소가 부식되고 RO 멤브레인이 손상될 수 있습니다. pH가 너무 높으면 스케일 형성이 더 쉽게 발생할 수 있습니다.
pH 조정은 일반적으로 물에 산이나 염기를 첨가하여 수행됩니다. 물이 너무 알칼리성이라면 황산이나 염산과 같은 산을 첨가하여 pH를 낮출 수 있습니다. 물이 너무 산성이면 수산화나트륨이나 석회와 같은 염기를 첨가하여 pH를 높일 수 있습니다.
결론
도시 RO 시스템의 효율적이고 안정적인 작동을 위해서는 적절한 전처리가 필수적입니다. 스크리닝, 여과, 응고, 응집, 소독, 스케일 및 부식 억제, pH 조정 등의 조합을 통해 원수의 수질을 향상시키고 RO 멤브레인의 수명을 연장할 수 있습니다.
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참고자료
- AWWA (미국 수도 협회). 정수장 설계. 맥그로 - 힐 프로페셔널, 2017.
- Crittenden, JC 등. 수처리: 원리 및 설계. 존 와일리 & 아들, 2012.
- Greenlee, LF 등. “역삼투 담수화: 수자원, 기술 및 오늘날의 과제.” 수자원연구, 2009, 43(9): 2317 - 2348.