수처리 분야

정수처리 분야, 하·폐수 처리 분야, 해수담수화

기존 정수공정은 침전, 여과와 같은 물리적 공정과 응집, 소독과 같은 화학적 처리에 의하여 주로 운전이 되고 있으나, 수처리과정에서 이용되는 약품에 의한 배관의 스케일링(scaling) 및 소독과정에서 사용되는 염소는 물속의 유기질과 반응하여 THM, HAA 등의 발암성 할로겐 화합물을 생성한다고 알려져 있다.

이러한 영향을 최소화하고자 최근에는 약품을 사용하지 않는 흡착 공정이나 막분리 공정과 같은 물리적인 수처리 공정이 매우 중요한 기술로 주목받고 있다. 특히 전 시스템의 자동화 운전이 가능하기 때문에 인건비 및 운전비를 크게 줄일 수 있는 특징을 갖고 있다.

(1) 초순수 제조

초순수란 일반적으로 17∼18㏁/cm 정도의 전기적 저항(electrical resistivity)을 가진 물리 · 화학적으로 화합물질 및 합성물질 등이 거의 존재하지 않는 고순도의 물을 말한다.

물의 초순수화는 응집, 여과와 활성탄 처리 등의 전처리를 한 후에 이온교환수지에 의한 순수화를 하나 더 나아가서 한외여과막의 역삼투막 및 정밀여과막 등의 막여과, 탈기 및 자외선살균 등의 처리을 조합하여서 초순수를 제조할 수 있다.

또 전처리에 역삼투막 처리를 할 경우 탈이온이나 유기물질이 제거가 되므로 이온교환수지 처리의 부담을 경감할 수 있고 처리수의 순도도 향상시킬 수 있다.

초순수는 현재 반도체나 전자공업, 초임계 보일러, 원자력발전소 및 제약공업 등에 대량으로 사용되므로 매년 처리수질의 향상이 강력히 요구되어지고 있는 추세이다.

(2) 음용수 제조

막여과에 의한 음용수 처리는 과거 활성탄의 흡착에 의한 정수나, 미세한 기공을 함유한 다공성 세라믹 분리막이 주류를 이루고 있었으나, 80년대부터 역삼투막 및 중공사막에 의해 처리되는 경향이다.

(3) 상수도 처리

수도의 수원으로는 하천·호소·저수지·지하수 등이 이용되는데 수질이 좋은 지하수나 용출수는 염소소독만을 하여 급수하는 경우가 많으나, 하천이나 호소(湖沼)를 수원으로 하는 수도에서는 탁도와 세균류 등의 유해불순물을 완벽하게 제거하지 않고서는 음용수로서 공급할 수 없다.

이와 같이 물의 정화는 정수장에서 완속여과와 급속여과에 의하여 이뤄지고 있으나 최근 바이러스 및 원생동물 등의 완벽한 제거를 위하여 막여과가 점차 증가 하고 있다.

(4) 하·폐수 처리

폐수처리 분야에 대한 막분리 기술의 적용은 단순히 폐수를 처리한다는 개념이 아니라 폐수 중에 함유된 유효물질을 회수하여 재활용 한다는 점과 폐수 중의 물을 높은 수율로 회수하여 재이용함으로써 폐수 오염원의 부하를 크게 줄여 주는 장점이 있다.

그 외에도 폐수처리시 들어가는 약품의 양이 적어 발생되는 슬러지를 줄일 수 있으며, 물리적인 처리방법으로 폐수의 수질변화에 대한 영향을 적게 받아 일정한 처리수준을 유지할 수 있다.

막분리 공정을 이용하여 공장폐수 및 하수에 대한 처리 및 재활용을 하여 경제적, 환경적 측면에 대한 여러 장점을 이용하는 추세로 발전하는 수단이 된다.

일반적으로 폐수의 성분이 크게 변하지 않는 생활하수의 처리 및 재활용의 경우보다 산업폐수를 처리할 때 더욱 그 중요성이 강조된다.

(5) 해수담수화

해수담수화란 해수 중에 용해되어 있는 염분을 제거하여 담수를 얻는 일련의 공정을 말하며, 담수화의 방식을 분류한다면 크게 상태변화를 동반하는 방식과 상태변화를 동반하지 않는 방식으로 구별할 수 있다.

상태변화를 동반하는 방식은 증발법과 냉동법이 있으며, 상태변화를 동반하지 않는 것은 막분리법 및 이온교환수지법 등이 있다.

또 담수화에 필요한 에너지의 사용형태로는 열을 이용하는 증발법, 압력을 이용하는 역삼투법, 전기에너지를 이용하는 전기투석법 등으로 나누는 것이 가능하다. 이중 어떠한 방법을 이용하여 해수담수화를 할 것인지는 원수의 농도와 운전 온도의 적용범위에 따라 달라진다.

증발법은 30,000∼50,000㎎/ℓ의 고농도 염수에, 전기투석법은 500∼3,000㎎/ℓ의 비교적 저농도의 염수에 적용하며, 역삼투법은 500∼50,000㎎/ℓ의 저농도에서 고농도까지의 넓은 범위의 염수에 주로 적용하고 있다.