|
1. 개요
수처리
공정 중 활성탄에 의한 유기물질 제거는 통상 TOC,
COD 등 전반적인 유기물질 농도지표로서 표시되어 왔으나 이는 단지 처리를
목표로 하는 물질농도의 추정에 불과하다. 과거 활성탄
흡착은 주로 상수도에서 맛, 냄새, 또는 색도의 제거
목적으로 사용되어 왔으나 근래에는 도시 및
산업폐수, 농약유입 등에 기인한 합성유기물질, THM 등
염소살균 부산물 및 이러한 부산물 생성의 원인 되는
부식질과 같은 유기물질의 제거가 주요처리 목표가
되는 방향으로 전환되고 있다.
특히, 고품질 수질을 원하는
반도체공장 등의 순수처리시 활성탄 역할은 여러
면에서 중요성을 갖는다. 순수처리시 이온교환수지의
성능 저하에 큰 영향을 미치는 잔류염소와 유기물
제거는 중요한 문제이다. 원수 중 잔류염소 존재시
이온교환수지의 산화로 파쇄(가교결합이 끊어짐)되며
효율이 저하되고 압력손실이 증가하게 되므로
잔류염소 농도는 0.1ppm 이하로 유지관리 되어야 한다.
또한 원수 중 유기물 존재시 흡착 또는 이온교환
반응에 의해 이온교환수지는 오염이 되어 수세수의
사용량 증가, 처리수의 수질악화, 처리수의 산성으로
변화, SiO2의 조기 누출 등 여러가지 문제가
발생하게 되므로 처리한 수질의 COD농도는 1ppm 이하로
유지하여야 한다. 이러한 면에서 활성탄 처리는
필수공정으로 선택 되어야 한다.
2. 수처리의
활성탄 용도
1)
상수도 : 정수장내
유기물, COD, Phenol, 세제류, 농약류 등 제거 및 탈색,
탈취
2) 정 수 :
음용 및 식품공업, 공업용수에서 유기물, 잔류염소,
기타 이물질 제거
3) 초순수 : 반도체
공업 등 초순수 제조시 이온교환수지, 맴브레인 보호
4) 폐 수 :
하수.오수, 산업폐수 처리시 COD, BOD, ABS, Phenol 등
유해물질 제거
5) 촉매 및 담체
: 산화, 환원, 탈수소, 이성화, 중합반응 등에서
촉매 및 담체
3. 활성탄
흡착장치
1) 계획
활성탄 흡착장치 계획은 기존
설비장치와 장래 계획 또는 건설하는 완전히 새로운
장치와의 관련성 및 신뢰성이 있고 그 밖에도 효율성이
좋은 처리장치가 있고 언제나 고품질의 처리수를 얻을
수 있는 것으로 하여야 한다. 그러기 위해서는
피처리수의 성상을 충분히 파악해서 활성탄의 흡착
특성과 세공분포와 피흡착물질의 분자량 분포와의
관련성 따위에 관해 검토한다. 또한 피처리수의 부하
경감과 활성탄 흡착공정의 위치 일부를 명확히 한다.즉
피흡착물질의 농도가 높을 경우는 다른 처리법에 의해
충분히 감소시킨 후에 활성탄 흡착처리를 행하는 것이
원칙이다. 사용 목적에 의해 가장 적절한 활성탄의
선택과 사용 방법을 행하지 않으면 안되므로
피흡착물질이 단일성분계인가 다성분계인가를 명확히
하고 평형흡착량과 용액시험의 결과로부터 활성탄의
수명과 접촉시간 등의 설정조건을 정한다.
이상에서의 여러가지 항목을 충분히 고려해서 활성탄
흡착공정을 계획하는 것이 필요하다.
2) 설계
활성탄의 허용 부하는 원수의 변동,
오탁물질의 제거량, 생물의 작용 및 수량의 부하에 의한
영향이 크다. 입상활성탄을 사용하는 경우는 입자
지름의 영향이 크고 운전방식에 의해 다르지만
일반적으로 고정층에서 8×30 Mesh, 그 밖의 방식에서는 12×30
Mesh가 많이 사용되고 있다.
흡착장치의 설계인자는 평형흡착, 흡착속도,
컬럼시험 등의 결과로부터 실제로 처리해야 될 용액의
최적 조건을 정하는 것이 필요하다.
3) 종류
동력 요구에 따라서 중력식, 가압식
활성탄 형태에 따라서 고정상(Fixed Bed), 하향류
또는 상향류
유동상(Expanded Bed), 상향류
4) 설계기준
▣ 선속도(Linear Velocity)
→ 5~20 m/hr
▣ 공간속도(Space Velocity)
→ 3~15 ℓ/hr
▣ 역류세정속도(Backwashing
Velocity) → 25~50 m/hr
▣ 역류세정시간(Backwashing
Time) → 5~20분
▣ 흡착장치의 전체 높이 대
직경의 비 → 2 : 1
▣ 활성탄층의 높이(Bed
Height)
→ 통상 흡착탑의 직경과 같게 함
▣ 접촉시간(Contact
Time)
→ 10 ~ 40분
▣ 활성탄 소요량은 처리
대상 폐수로 컬럼테스트에 의한 파과곡선을 작성한
다음, 일련의 접근방식으로서 결정하는 것이 가장
정확하 다.
▣ 흡착장치전에 전처리
여과시설을 두는 것이 활성탄의 흡착 능력을
향상시킨다.
▣ 역세척이 가능하도록
배관을 설치하여야 한다.
5) 용어설명
▣ 접촉시간(Contact Time,
CT) : 활성탄의 충진량을 처리 수량으로 나눈 값
▣ 선속도(Linear Velocity, LV) :
활성탄과 물의 접촉을 나타내는 것으로
처리 수량을
흡착장치 단면적으로 나눈 값
▣ 공간속도(Space Velocity, SV)
: 활성탄층을 통과하는 1시간당 처리 수량을
활성탄
용량으로 나눈 값. 즉, 1시간에 충진된 활성탄량의
몇배의 물을
흘려보냈는가 하는 통수량이다.
공간속도와 선속도 사이의 관계는
"SV(1/hr)=LV(m/hr) ÷
BH(m)"이다.
▣ 활성탄 층고(Bed Height, BH)
: 활성탄층이 투터울 경우, 탄층의 압력손실이
크게
되기 때문에 운전수위를 높게 취할 필요가 있어서
흡착장치의 높이가
커지며, 활성탄층 높이를 낮게하여
일정의 접촉시간을 유지하면 흡착탑의
면적이 커진다.
이와 같이 활성탄층 높이는 흡착장치 크기를
결정하는데
중요한 인자이다. 즉, "BH=LV×CT"으로
구할 수 있다.
4. 활성탄 흡착장치의
운전요령
원수중에 유기물질, 색도 성분, 잔류
염소 등을 활성탄을 이용하여 흡착 제거하는 장치이다.
활성탄 여과장치는 유기물질, 잔류염소 등의 흡착능력
이외에 물속의 부유물질, 미세 고형물질 등의 일부를
여과하는 기능이 있어 일정시간 사용후 활성탄 사이에
포집된 불순물을 탱크 밖으로 배출시키기 위한 역세
조작을 하여 주기적으로 배출한다.
탱크는 직립원통형으로 상하 20% 접시형
경판으로 되어 있으며 상부 원수 인입구에는 다공형 pipe
살수관이 설치되어 여과재 상부로 원수가 균일하게
분사되도록 하였으며 하부 집수장치는 P.E strainer plate를
설치하였고 탱크 상부에는 활성탄의 투입 및 내부
점검을 위한 manhole, 최초 운전시 탱크 내부의 air를
배출시키기 위한 vent nozzle이 설치되어 있고, 하부에는
strainer조립 및 내부 점검을 위한 manhol, 처리수 배출을
위한 nozzle이 각각 설치되어 있다.
Tank 중간부에 활성탄 층고 및 역세상태를
점검하기 위한 sight glass와 활성탄 교체시 활성탄을
추출하기 위한 side hole이 설치되어 있다.
1) Servie
원수중에 유기물질, 색도성분 및 잔류염소
등을 활성탄의 흡착 능력을 이용 제거하는 공정으로
탱크 상부로 인입된 원수는 살수관을 거쳐 활성탄층을
통과한 후 Strainer를 통해 하부로 배출되는 하향식 flow이다.
Opening Valve : 1,2
2) Backwash
활성탄 사이에 포집된 불순물을 탱크
밖으로 배출시키는 공정으로 탱크 하부로 인입된
세척수는 strainer를 통하여 활성탄과 불순물을 팽창시킨
뒤 비중이 가벼운 불순물을 살수관을 통하여
배출시키는 flow이다.
Opening Valve : 3,4
3) Rinse
역세공정 완료 후 service로 전환하기 전
물속의 잔류 부유물질 등을 완전히 제거 시키고
활성탄층을 안정시키는 공정으로 하향식 flow이며 약 20분간
실시한다.
Opening Valve : 1, 5
|
