급속여과법이란?
급속여과지는 주로 유효경 0.45～0.7mm의 모래를 60～70cm의 두께로 깐 급속모래여과지로, 120～150m/d의 빠른 속도로 여과합니다.
급속여과법은 원수에 화학약품인 응집제를 사용하여 현탁물질을 응집침전시킨 후, 급속여과지에서 나머지 탁질을 여과하여 제거하는 방법입니다.
급속여과법은 오염물질이 많은 하천수 및 호소수 처리에 적합하며, 가장 널리 이용되고 있습니다.
급속여과 처리 과정
- 예비처리: 물에 포함된 큰 입자나 이물질을 제거하기 위한 첫 단계로, 보통 격자나 선별기를 사용하여 큰 불순물을 걸러냅니다.
- 응집 및 침전: 물에 응집제를 첨가하여 작은 불순물들이 서로 결합하게 만든 후, 이를 침전시켜 제거합니다. 이 과정을 통해 물속의 미세한 입자들이 더 큰 덩어리로 변하여 제거하기 쉬워집니다.
- 급속여과: 응집 및 침전 처리를 거친 물을 모래나 활성탄과 같은 여과재를 통해 빠르게 통과시킵니다. 이 과정에서 물속의 미세한 불순물이 제거되며, 일부 유기물, 박테리아, 바이러스 등도 함께 걸러집니다.
- 소독: 여과된 물에 소독제(예: 염소)를 첨가하여 남아있는 미생물을 살균합니다.
급속여과 속도
급속여과 시스템은 분당 수십에서 수백 리터의 물을 처리할 수 있으며, 이는 시간당 약 1,200리터에서 12,000리터 이상을 처리할 수 있다는 것을 의미합니다.
급속여과의 속도 범위
- 표준 급속여과 속도: 일반적으로 급속여과의 속도는 5-15m/h (미터/시간) 범위 내에서 운영됩니다. 이는 여과 매체를 통과하는 물의 속도를 의미하며, 이러한 속도는 여과 시설의 설계와 운영 조건에 따라 달라질 수 있습니다.
- 최적운영 조건: 급속여과 속도는 여과 시설의 설계, 사용되는 여과재의 종류, 물의 초기 품질, 그리고 처리해야 할 물의 양에 따라 조정될 수 있습니다. 최적의 여과 속도는 최대의 효율성과 효과적인 불순물 제거를 보장하기 위해 세심하게 계산되어야 합니다.
급속여과 속도의 영향
- 높은 속도: 급속여과의 속도가 너무 빠를 경우, 여과 매체가 불순물을 충분히 걸러내지 못하고 여과 성능이 저하될 수 있습니다.
- 낮은 속도: 반면, 속도가 너무 낮으면 여과 과정이 비효율적이 되어 처리 용량이 줄어들 수 있습니다.
급속여과법의 종류
급속여과법은 수처리 공정에서 널리 사용되는 방법으로, 다양한 유형의 급속여과 시스템이 존재합니다.
이러한 시스템은 여과재의 종류, 구성 방식, 역세척 방법 및 처리되는 물의 종류에 따라 분류될 수 있습니다.
다음은 급속여과법의 몇 가지 종류 입니다.
1. 중력식 급속여과 (Gravity Rapid Filtration)
이 방식은 중력을 이용하여 물을 여과재를 통해 통과시키는 방식입니다. 여과탑이나 여과지에 물을 주입하고 중력에 의해 물이 아래로 흘러 여과재를 통과하면서 불순물이 제거됩니다.
2. 압력식 급속여과 (Pressure Rapid Filtration)
압력식 급속여과는 밀폐된 용기 내에서 고압을 이용해 물을 여과재를 통과시키는 방식입니다. 이 방법은 공간 효율성이 높고, 중력식보다 더 빠른 처리가 가능합니다.
3. 다층 여과 (Multimedia Filtration)
다층 여과는 여러 종류의 여과재를 사용하여 다양한 크기의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 일반적으로 상단에는 가장 큰 입자를 가진 여과재가 있고, 하단으로 갈수록 입자 크기가 작아지는 여과재를 배치합니다.
4. 연속 역세척 급속여과 (Continuous Backwash Rapid Filtration)
연속 역세척 급속여과 시스템은 여과 과정과 역세척 과정이 동시에 진행되어, 시스템의 정지 없이 지속적인 운영이 가능합니다. 이는 특히 대규모 시설에서 효율적인 여과 시스템 운영을 가능하게 합니다.
5. 멤브레인 여과 (Membrane Filtration)
멤브레인 여과는 급속여과의 한 형태로, 매우 작은 구멍을 가진 멤브레인을 사용하여 물속의 미세한 불순물까지 제거할 수 있습니다. 이 방법은 높은 수질 정화를 필요로 하는 경우에 적합합니다.
급속여과법의 특성(여과재, 여과층 두께, 역세척, 응집제 사용)
급속여과 시스템에서 중요한 몇 가지 요소로는 여과재, 여과층의 두께, 역세척, 그리고 응집제 사용이 있습니다. 이 요소들은 급속여과의 효율성과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
여과재
급속여과에서 사용되는 여과재는 주로 물 속의 불순물을 제거하는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 여과재에는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 모래: 가장 일반적인 여과재로, 다양한 크기의 입자가 사용됩니다.
- 활성탄: 유기물 제거에 효과적입니다. 또한 맛과 냄새를 개선하는 데에도 사용됩니다.
- 안트라사이트: 모래와 함께 사용될 때 여과 효율을 높일 수 있습니다.
- 강철 및 세라믹 입자: 특정 산업용 급속여과 시스템에서 사용됩니다.
여과층 두께
여과층의 두께는 여과 과정에서 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 여과층의 두께는 60cm에서 100cm 사이입니다. 여과층이 두꺼울수록 더 많은 불순물을 포집할 수 있지만, 너무 두꺼우면 물의 흐름을 방해하고 필터의 효율성을 저하시킬 수 있습니다.
역세척
여과 과정에서 여과재에 불순물이 축적되면, 여과 효율이 감소합니다. 이를 해결하기 위해 역세척 과정이 사용됩니다. 역세척은 물을 반대 방향으로 흐르게 하여 여과재에 축적된 불순물을 제거하는 과정입니다. 이 과정은 여과 시스템의 수명을 연장하고, 여과 효율을 유지하는 데 필수적입니다.
응집제 사용
응집제는 급속여과 과정 전에 종종 사용됩니다. 응집제는 물 속의 작은 입자들을 큰 덩어리로 만들어 여과 과정에서 더 쉽게 제거할 수 있도록 합니다. 다음은 일반적으로 사용되는 응집제입니다.
- 황산알루미늄(Alum): 가장 일반적으로 사용되는 응집제입니다.
- 염화철: 황산알루미늄과 유사한 효과를 가지며, 특정 조건에서 더 효과적일 수 있습니다.
- 폴리머: 자연수 및 폐수 처리에 사용되는 합성 응집제입니다.
응집제의 사용은 물의 초기 조건과 처리 목표에 따라 달라지며, 적절한 응집제와 그 사용량을 결정하기 위해서는 사전 실험이 필요합니다.
급속여과법의 장단점 6가지
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 1. 탁도와 색도가 높아도 정화가 가능하다 | 1. 여과재를 정기적으로 교체하거나 재생해야 하므로 유지 관리 비용이 발생할 수 있습니다. |
| 2. 용지면적이 적게 든다 | 2. 물의 질이 변할 때마다 여과 과정을 조정해야 할 수도 있습니다. |
| 3. 여과의 세정이 기계적으로 자동화되기 때문에 인력이 필요하지 않다 | 3. 정화기능이 약품처리의 양부에 의하여 지배되므로 안전성이 적다 |
| 4. 빠른 속도로 다양한 불순물을 효과적으로 제거할 수 있습니다. | 4. 조작관리에 숙련된 인력이 요구된다 |
| 5. 급속여과는 상대적으로 적은 공간을 차지합니다. | 5. 정수의 수질이 완속여과법에 비해 뒤진다 |
| 6. 물을 처리하는 데 걸리는 시간이 짧아, 큰 양의 물을 빠르게 정화할 수 있습니다. | 6. 암모니아 ·취기 ·망간 등의 제거에는 효과가 없다 |
마무리
오늘은 급속여과법이란? 종류와 속도, 장단점 6가지, 특성에 대해 알아보았습니다.
급속여과법은 원수에 응집제를 사용하여 현탁물질을 응집침전시킨 후, 급속여과지에서 탁질을 제거하는 방법입니다. 이 과정에는 예비처리, 응집 및 침전, 급속여과, 소독 단계가 포함됩니다. 급속여과는 하루에 수천 리터의 물을 처리할 수 있으며, 여과 속도는 5-15m/h 범위에서 운영됩니다. 여과의 속도가 너무 빠르거나 너무 느리면 여과 효율에 영향을 미칠 수 있습니다.
급속여과법에는 중력식, 압력식, 다층 여과, 연속 역세척 급속여과, 멤브레인 여과 등 다양한 방식이 있습니다. 이 방법들은 여과재의 종류, 여과층 두께, 역세척 방법, 응집제 사용 등 여러 요소에 따라 다르게 설계됩니다. 여과재로는 모래, 활성탄, 안트라사이트 등이 사용됩니다.
급속여과법의 장점으로는 높은 탁도와 색도의 물도 정화가 가능하다는 점, 용지면적이 적게 든다는 점, 여과 세정이 자동화되어 인력이 필요하지 않다는 점, 빠른 속도로 다양한 불순물을 제거할 수 있다는 점 등이 있습니다. 단점으로는 여과재의 정기적 교체나 재생으로 인한 유지 관리 비용, 물의 질 변화에 따른 여과 과정 조정 필요, 정화 기능이 약품 처리에 의존하기 때문에 안전성이 낮다는 점, 조작 관리에 숙련된 인력이 요구된다는 점 등이 있습니다.
급속여과법은 오염물질이 많은 하천수 및 호소수 처리에 적합하며, 효율적인 물 정화를 위해 널리 사용되고 있습니다.
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