수처리 시스템은 물에서 오염 물질과 불순물을 제거하여 식수, 산업 공정, 관개 등 다양한 용도로 안전하게 사용할 수 있도록 설계된 구성 요소의 복잡한 배열입니다. 저는 수처리 시스템 공급업체로서 이러한 시스템을 구성하는 핵심 구성 요소에 대해 깊은 지식을 갖고 있습니다. 이번 블로그에서는 수처리 시스템의 필수 부분과 그 기능을 살펴보겠습니다.
1. 흡기 시스템
취수 시스템은 모든 수처리 공정의 출발점입니다. 주요 기능은 강, 호수, 우물, 저수지 등의 수원에서 물을 끌어오는 것입니다. 이 시스템은 일반적으로 흡입 파이프, 스크린 및 펌프로 구성됩니다.
취수관은 수원에서 처리장까지 물을 운반하는 역할을 합니다. 일반적으로 물의 압력과 부식성을 견딜 수 있도록 강철이나 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 내구성 있는 재료로 만들어집니다. 나뭇잎, 가지, 물고기 등 큰 이물질이 시스템으로 유입되는 것을 방지하기 위해 흡입 지점에 스크린을 설치합니다. 이러한 스크린은 제거할 잔해의 크기에 따라 거칠거나 미세할 수 있습니다.
펌프는 흡입 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 그들은 수원에서 물을 들어 올리고 처리 과정을 통해 물을 이동시키는 데 필요한 압력을 제공하는 데 사용됩니다. 수원 및 처리장의 특정 요구 사항에 따라 원심 펌프 및 수중 펌프와 같은 다양한 유형의 펌프를 사용할 수 있습니다.
2. 전처리 구성요소
전처리는 큰 입자를 제거하고 후속 처리 장치의 부하를 줄이는 데 도움이 되므로 수처리 공정에서 중요한 단계입니다.
침전조
침전조는 물 속의 부유 물질을 바닥에 가라앉히는 데 사용됩니다. 물은 이 탱크를 통해 천천히 흐르도록 허용되어 입자가 침전될 수 있는 충분한 시간을 제공합니다. 그런 다음 슬러지로 알려진 침전된 고형물을 탱크 바닥에서 제거합니다. 침전조는 직사각형 또는 원형 모양일 수 있으며 효율적인 운영을 보장하기 위해 슬러지 제거 장치가 장착되는 경우가 많습니다.
여과 장치
여과는 또 다른 핵심 전처리 단계입니다. 더 작은 입자를 제거하기 위해 다공성 매체를 통해 물을 통과시키는 작업이 포함됩니다. 일반적인 유형의 여과 장치에는 모래 필터, 활성탄 필터 및 멀티미디어 필터가 포함됩니다.
모래 필터는 다양한 크기의 모래층을 사용하여 입자를 걸러냅니다. 모래는 물리적 장벽 역할을 하여 물이 통과하면서 고체는 유지됩니다. 활성탄 필터는 유기 화합물, 염소 및 일부 중금속을 제거하는 데 사용됩니다. 활성탄은 이러한 오염 물질을 흡착할 수 있는 넓은 표면적을 가지고 있습니다. 멀티미디어 필터는 모래, 자갈, 무연탄 등 다양한 매체를 결합하여 보다 효과적인 여과 기능을 제공합니다.
3. 1차 치료 구성요소
전처리 후 물은 용해된 콜로이드 불순물을 제거하는 데 중점을 둔 1차 처리를 거칩니다.
응고 및 응집
응고는 응고제로 알려진 화학 물질을 물에 첨가하는 과정입니다. 이러한 응고제는 부유 입자의 음전하를 중화시켜 서로 뭉치게 만듭니다. 일반적인 응고제에는 황산알루미늄(명반)과 염화제2철이 포함됩니다.
응집은 응고를 따릅니다. 이 과정에서는 더 큰 플록의 형성을 촉진하기 위해 물에 부드럽게 혼합합니다. 이러한 플록은 후속 침전 또는 여과 단계에서 제거하기가 더 쉽습니다. 장쇄 폴리머인 응집제를 첨가하여 플록 형성 과정을 향상시킬 수 있습니다.
청징제
청징제는 플록을 물에서 분리하는 데 사용됩니다. 이들은 침전 원리에 따라 작동합니다. 여기서 플록은 정화기 바닥에 가라앉고 정화된 물은 상단에서 제거됩니다. 정화기는 원형 또는 직사각형일 수 있으며 침전된 슬러지를 제거하기 위한 기계식 긁기 장치가 장착된 경우가 많습니다.
4. 2차 처리 구성요소
2차 처리는 물 속의 유기물과 미생물을 더욱 줄이는 것을 목표로 합니다.
생물학적 처리 장치
생물학적 처리 장치는 미생물을 사용하여 물 속의 유기물을 분해합니다. 가장 일반적인 생물학적 처리 유형 중 하나는 활성 슬러지 공정입니다. 이 과정에서 물은 폭기조에서 배양된 미생물(활성슬러지)과 혼합됩니다. 미생물은 산소가 있는 상태에서 유기물을 소비하여 이를 이산화탄소, 물 및 새로운 미생물 세포로 전환합니다.
또 다른 생물학적 처리 유형은 살수 여상입니다. 살수 여상에서는 암석이나 플라스틱 매체와 같은 다공성 매체층 위에 물을 뿌립니다. 미생물은 매체 표면에서 자라며 물이 흐르면서 유기물을 분해합니다.
막 여과
막 여과는 현대적이고 효과적인 2차 처리 방법입니다. 반투막을 사용하여 물에서 오염 물질을 분리합니다. 막 여과에는 미세여과, 한외여과, 나노여과, 역삼투 등 다양한 유형이 있습니다.
정밀여과는 입자와 일부 미생물을 제거할 수 있는 반면, 한외여과는 더 큰 분자와 바이러스를 제거할 수 있습니다. 나노여과는 2가 이온과 일부 유기화합물을 제거하는 데 사용되며, 역삼투압은 염분과 중금속을 포함한 거의 모든 오염물질을 제거하는 데 가장 효과적입니다.
5. 소독성분
소독은 박테리아, 바이러스, 원생동물과 같은 해로운 미생물을 죽이거나 비활성화시키는 것을 목표로 하는 수처리 공정의 마지막 단계입니다.
염소화
염소처리는 가장 널리 사용되는 소독 방법 중 하나입니다. 염소는 염소가스, 차아염소산나트륨, 차아염소산칼슘의 형태로 물에 첨가됩니다. 염소는 물과 반응하여 강력한 소독제인 차아염소산을 형성합니다. 그러나 염소화는 잠재적으로 유해한 트리할로메탄과 같은 소독 부산물을 생성할 수도 있습니다.
자외선(UV) 소독
UV 소독은 자외선을 사용하여 미생물을 비활성화합니다. 미생물이 자외선에 노출되면 세포의 DNA가 손상되어 번식을 방해합니다. UV 소독은 화학적이지 않은 방법이며 소독 부산물을 생성하지 않습니다. 그러나 이는 잔류 소독을 제공하지 않습니다. 즉, 처리 후에 물이 다시 오염될 수 있습니다.
오존처리
오존처리에는 오존 가스를 사용하여 물을 소독하는 작업이 포함됩니다. 오존은 미생물을 빠르게 죽이고 유기 화합물을 분해할 수 있는 강력한 산화제입니다. 오존처리는 물의 맛과 냄새를 제거하는 데에도 효과적입니다. 그러나 오존은 불안정하고 현장에서 생성되어야 하므로 처리 시스템 비용이 증가할 수 있습니다.
6. 후처리 및 모니터링 구성요소
소독 후 물은 pH, 경도 및 기타 매개변수를 조정하기 위해 사후 처리를 거칠 수 있습니다.
pH 조정
pH 조정은 물이 의도된 용도에 적합한 범위 내에 있는지 확인하는 데 중요합니다. pH를 조절하기 위해 석회나 황산과 같은 화학 물질을 물에 첨가할 수 있습니다.
부식 제어
배전 시스템의 파이프 및 기타 장비의 부식을 방지하려면 부식 제어가 필요합니다. 오르토인산염과 같은 화학 물질을 물에 첨가하여 파이프 내부 표면에 보호막을 형성할 수 있습니다.
모니터링 장비
처리된 물의 품질을 보장하려면 모니터링 장비가 필수적입니다. 여기에는 pH, 탁도, 잔류 염소, 용존 산소 등의 매개변수를 측정하는 센서가 포함됩니다. 지속적인 모니터링을 통해 처리 과정을 적시에 조정하여 원하는 수질을 유지할 수 있습니다.
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참고자료
- AWWA (미국 수도 협회). 정수장 설계. 맥그로 - 힐 교육, 2017.
- 메트칼프 & 에디. 폐수 공학: 처리 및 재사용. 맥그로 - 힐 교육, 2014.
- Crittenden, John C. 등. 수처리: 원리 및 설계. 와일리, 2012.