혼화(Coagulation)란?
정수처리 공정에서의 혼화(Coagulation) 단계는 물 속에 떠다니는 미세한 입자들이 서로 결합하여 더 큰 입자를 형성하게 만드는 과정입니다.
주로 물 속의 탁도를 제거하고, 유기물, 미생물 및 기타 오염물질을 제거하는 데 중요한 역할을 합니다.
혼화 과정에서는 보통 알루미늄 황산염(Alum)이나 철염과 같은 응집제를 사용합니다. 이러한 응집제는 물 속의 미세 입자들 사이에 전기적 반발력을 감소시켜 입자들이 서로 충돌하고 결합할 수 있도록 합니다. 이렇게 크게 형성된 입자들은 무거워져서 물 속에서 쉽게 침전되거나 여과될 수 있습니다.
혼화 과정
혼화 과정은 다음과 같은 단계로 진행됩니다.
| 과정 | 설명 |
|---|---|
| 응집제 투입 | 정수 처리시설에서는 물에 혼합될 수 있도록 응집제를 물에 투입합니다. |
| 급속교반 | 투입된 응집제가 물 전체에 고르게 분포될 수 있도록 빠르게 교반합니다. 미세 입자들은 응집제와 충돌하며 전기적인 성질이 변화합니다. |
| 혼화 | 급속교반 이후, 물을 천천히 교반하여 미세 입자들이 서로 부딪히고 결합하여 더 큰 입자를 형성하게 합니다. |
| 응결 (Formation of Flocs) | 혼화 과정을 통해 생성된 큰 입자들은 ‘플록(Flocs)’이라고 불리며, 이 플록들은 침전이나 여과 과정에서 더 쉽게 제거될 수 있습니다. |
혼화 시 교반강도
교반강도(Velocity Gradient), G
너무 약한 교반은 입자들이 충분히 결합하지 못하게 하고, 너무 강한 교반은 불필요한 에너지 소비와 입자 파괴를 초래할 수 있습니다.
교반강도 결정의 변수
교반 강도를 결정하는 데에는 여러 변수가 있습니다.
- 교반 속도: 교반기의 회전 속도로, 일반적으로 분당 회전수(RPM)로 표현됩니다. 높은 교반 속도는 더 강한 교반 효과를 가져오지만, 너무 높으면 입자들이 파괴되거나 필요 이상으로 에너지를 소비할 수 있습니다.
- 교반 시간: 교반하는 데 소요되는 시간으로, 충분한 교반 시간은 물과 응집제의 효과적인 혼합을 보장합니다. 그러나 너무 길면 에너지 낭비가 될 수 있습니다.
- 교반기의 형태와 크기: 교반기의 디자인은 교반 효과에 큰 영향을 미칩니다. 교반기의 크기와 형태는 교반되는 물의 양과 교반 강도에 맞게 선택되어야 합니다.
혼화지
혼화지는 물속에 정수약품을 투입하여 교반기로 균일하게 섞어주는 시설입니다. 혼화지에서 응집제를 주입하고 급속하게 교반하여 플록을 형성합니다.
혼화지는 정수처리 과정의 한 단계로, 냄새를 없애고 물속에 떠다니는 부유 물질이나 세균을 제거하고 소독하는 과정에 있습니다.
혼화지의 종류와 특징
혼화지는 물 처리 과정에서 중요한 역할을 하는데, 주로 물에 포함된 미세 입자들을 더 큰 입자로 응집시켜 제거하는 과정에 사용됩니다. 일반적으로 급속혼화지와 완속혼화지의 두 가지 주요 유형이 있습니다.
급속혼화지
- 목적: 급속혼화지의 주요 목적은 응집제를 물과 빠르게 혼합하여 미세 입자들이 서로 충돌하고 응집하기 시작하도록 하는 것입니다.
- 혼합 속도: 혼합 속도가 매우 빠르며, 일반적으로 수 초에서 수 분 정도의 짧은 시간 동안 이루어집니다.
- 응집제 분산: 응집제를 물속에 효과적으로 분산시켜 빠른 응집 반응을 유도합니다.
- 설비: 강력한 교반기나 믹서를 사용하여 높은 에너지를 가하여 혼합합니다.
완속혼화지
- 목적: 완속혼화지는 급속혼화 과정을 거친 후, 형성된 입자들이 서로 충돌하며 더 큰 응집체(floc)로 성장하도록 하는 것입니다.
- 혼합 속도: 혼합 속도가 상대적으로 느리며, 입자들이 충분히 성장할 수 있도록 긴 시간 동안 혼합합니다.
- 응집체 성장: 느린 혼합은 물속의 응집체들이 서로 부딪히며 자연스럽게 성장할 수 있는 환경을 제공합니다.
- 설비: 보다 낮은 에너지를 사용하는 교반기나 믹서를 사용하여 부드럽게 혼합합니다.
혼화지 체류시간
혼화지의 체류시간은 1~5분이며, 혼화기 회전날개의 주변속도는 1.5m/sec 이상으로 혼합합니다. 혼화지의 유속은 1.5m/sec 이상, 수심은 3~5m입니다.
최근에는 혼화조를 사용하지 않고, 관내에서 혼화가 이루어지는 경우 등 다양한 형태가 개발되어 사용되고 있습니다.
마무리
오늘은 혼화(Coagulation) 공정, 혼화지의 종류와 특징에 대해 알아보았습니다.
혼화 공정은 정수 처리 과정에서 미세 입자들이 서로 결합하여 더 큰 입자를 형성하는 과정으로, 탁도 제거 및 유기물, 미생물, 기타 오염물질 제거에 중요합니다.
이 과정은 알루미늄 황산염(Alum)이나 철염 같은 응집제 사용을 포함하며, 응집제는 미세 입자들 사이의 전기적 반발력을 감소시켜 입자들이 결합할 수 있도록 합니다.
혼화 과정에는 응집제 투입, 급속교반, 혼화, 응결 (플록 형성) 단계가 포함됩니다. 교반 강도는 너무 약하면 입자 결합이 부족하고, 너무 강하면 에너지 낭비와 입자 파괴를 초래할 수 있어 적절한 조절이 필요합니다.
혼화지에서는 응집제를 주입하고 교반하여 플록을 형성하며, 급속혼화지와 완속혼화지 두 종류가 있습니다. 급속혼화지는 응집제와 물을 빠르게 혼합하는 반면, 완속혼화지는 형성된 입자들이 더 큰 응집체로 성장할 수 있도록 느린 혼합을 제공합니다.
혼화지의 체류시간은 1~5분이며, 최근에는 다양한 형태의 혼화 공정이 개발되어 사용되고 있습니다.
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