경도 제거

정의

이번 장에서는 경도 제거를 다룬다.

경도는 물속 Ca²⁺와 Mg²⁺ 농도를 탄산칼슘 mg/L로 환산한 값이다.

경도가 높으면 보일러 스케일과 배관 막힘, 세정 효율 저하가 생긴다.

경도의 구성

전체 경도를 먼저 보고, 성분별로 나눠 본다.

전경도는 Ca²⁺와 Mg²⁺에 의한 경도 전체다. 칼슘경도는 Ca²⁺만, 마그네슘경도는 Mg²⁺만에 의한 경도다.

마그네슘경도는 전경도에서 칼슘경도를 뺀 값으로 구한다.

탄산경도와 비탄산경도

경도는 짝이온의 종류에 따라 두 가지로 나뉜다.

탄산경도는 중탄산염과 짝을 이룬 경도다. 가열하면 탄산칼슘으로 침전되어 제거된다.

비탄산경도는 황산염·염화물과 짝을 이룬다. 끓여도 제거되지 않는다.

석회소다법

석회소다법은 수산화칼슘과 탄산나트륨을 주입해 경도를 낮추는 대표 공정이다.

수산화칼슘은 탄산경도를, 탄산나트륨은 비탄산경도를 제거한다. 두 경도를 모두 낮출 수 있다.

수산화칼슘을 넣으면 pH가 올라가 Mg²⁺가 Mg(OH)₂로 침전된다.

침전 후에는 응집·침전·여과로 분리해야 공정이 완결된다.

처리 방식 비교

정수장의 경도 제거는 침전, 이온교환, 막분리로 나뉜다.

석회-소다 연화는 침전 부산물이, 이온교환은 재생 폐수가 문제가 된다.

나노여과막은 기공이 10nm 이하라 2가 이온을 배제한다. 단독보다 다른 공정과 병행하는 경우가 많다.

계산 예제

가상의 예로 원수 경도 200mg/L, 목표 경도 100mg/L인 경우를 계산해 보자.

제거량은 원수 경도에서 처리수 경도를 뺀 값이다.

200에서 100을 빼면 100mg/L as CaCO₃를 제거해야 한다.

원수 경도의 절반을 제거하는 수준이라 상식 범위에 있다.

정리

지금까지 경도의 정의와 제거 방법을 정리한다.

경도는 Ca²⁺와 Mg²⁺를 CaCO₃로 환산한 값이다. 칼슘경도와 마그네슘경도를 구분해 써야 한다.

제거 방법은 원수 수질과 부산물 처리 여건에 맞춰 고른다. 석회소다법 침전물은 반드시 여과로 제거하자.