응집 원리와 영향인자

응집이란

응집은 물속 미세 입자를 서로 붙여 큰 플록으로 만드는 조작이다.

콜로이드 입자는 음전하를 띠어 서로 밀어내므로 가라앉지 않는다.

그래서 이 반발력을 없애는 것이 응집의 출발점이다.

반발력을 없애는 원리

응집의 핵심은 입자 사이의 전기적 반발력을 낮추는 데 있다.

응집제가 음전하를 중화하고 전기이중층을 압축하면 반발력이 사라진다.

그러면 반데르발스 인력이 우세해져 입자들이 서로 결합한다.

응집과 응결의 구분

응집과 응결은 같은 단계가 아니라 순서가 다른 두 조작이다.

응집은 급속혼화에서 콜로이드를 불안정화해 처음 부착시킨다.

응결은 완속교반으로 플록을 키워 침강 가능한 크기로 만든다.

두 단계를 합쳐 응집 공정이라 부른다.

영향인자

응집 효율을 좌우하는 영향인자는 pH, 수온, 주입량, 교반 조건이다.

pH는 응집제마다 최적 범위가 다르다. 알루미늄염은 pH 6~7.5 부근에서 효과가 크다.

수온이 낮으면 입자 충돌이 느려 완속교반 시간을 늘려야 한다.

주입량은 과다하면 슬러지가 늘어나므로 Jar test로 정한다.

교반 강도 G와 시간의 곱 G·t로 응결 효율을 평가한다.

계산 예제

완속혼화지의 체류시간과 G값의 관계를 계산해 본다.

G는 √(P/μV)로 구한다. 값을 대입하면 약 44.7 s⁻¹이다.

체류시간은 V/Q, 즉 900 ÷ 0.5 = 1800 s로 30분이다.

G·t는 약 8.0×10⁴이므로 응결 범위 10⁴~10⁵ 안에 든다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

응집은 불안정 입자를 처음 부착시키는 단계이고, 응결은 플록을 키우는 단계다.

영향인자는 pH, 수온, 주입량, G값과 교반시간이다.

최적 주입량은 Jar test로 확인하는 것이 실무의 기본이다.