수도용 막여과

막여과란 무엇인가

수도용 막여과는 다공성 분리막으로 원수 속 탁질과 미생물을 물리적으로 제거하는 정수처리 공정이다.

막여과의 분리 원리는 체거름 작용이다. 막보다 큰 입자는 막면에서 걸러지고 물 분자는 통과한다.

일반 모래여과는 여재 안에서 거르는 깊이여과이고, 막여과는 막 표면에서 차단하는 표면여과에 가깝다.

막의 종류 비교

막여과는 공경에 따라 정밀여과, 한외여과, 나노여과, 역삼투로 나뉜다.

정밀여과는 공경이 약 0.1~10μm이고, 탁질과 조류, 원생동물을 제거한다.

한외여과는 공경이 수 nm에서 0.1μm 정도로 작아 콜로이드, 세균, 바이러스까지 줄인다.

공경이 작아질수록 제거 대상은 작아지고 운전 압력은 높아진다.

공경 설계 원칙

막의 체거름 능력은 원수 입자 크기와 공극의 비로 판단한다.

일반 원칙은 분리할 입자 크기의 1/10 수준의 공극을 쓰는 것이다.

물에 녹은 물질은 공극을 통과하므로 막여과로 거를 수 없다.

운전 방식

정답은 제거되지 않는다. 체거름으로는 용존 물질을 걸러낼 수 없다.

운전 방식은 전량여과와 십자흐름여과로 나뉜다.

전량여과는 공급수 전량을 막면에 직각으로 통과시켜 구조가 단순하고 정수처리에 널리 쓰인다.

십자흐름여과는 막면과 평행하게 유속을 주어 오염층을 쓸어내므로 농축 처리에 적합하다.

회수율 계산

회수율은 투과수량을 공급수량으로 나눈 값에 100을 곱해 구한다.

가상의 정수 막여과 설비에 공급수량 1,000㎥/d를 넣어 투과수량 930㎥/d를 얻었다고 하자.

그러면 회수율은 93%이고, 농축수량은 공급수량에서 투과수량을 뺀 70㎥/d다.

일반 정수 막여과의 설계 범위인 90% 이상에 들므로 이 값은 상식 범위 안이다.

막오염 제어

막오염은 막 표면에 입자가 쌓여 투과 유량이 줄어드는 현상이다.

막오염은 전처리 강화, 운전 플럭스 관리, 역세척과 공기 세정, 약품 세정으로 제어한다.

약품 세정은 매일 강화 역세, 주 1회 유지 세정, 연 1~2회 집중 세정으로 나눠 수행한다.

막오염이 진행되면 막간차압이 올라 운전 에너지가 증가한다.

핵심 정리

지금까지 수도용 막여과의 핵심을 정리한다.

막여과는 체거름 원리로 입자를 분리하는 정수처리 공정이다.

답안에서는 공경, 막오염 제어, 회수율을 함께 설명하는 것이 채점 포인트다.