입상활성탄 파과현상

파과의 정의

입상활성탄 파과는 활성탄층을 통과한 처리수의 목표 물질 농도가 급격히 증가하기 시작하는 현상이다.

활성탄은 오염물질을 세공 안에 붙잡아 둔다. 붙잡을 자리가 남아 있으면 처리수에 오염물질이 거의 나오지 않는다.

자리가 다 차면 오염물질이 그대로 통과하기 시작하는데, 이 현상을 파과라고 한다.

흡착대의 이동

입상활성탄 여과지에서는 유입수가 활성탄층을 지나며 오염물질이 상류부터 차례로 흡착된다.

흡착이 일어나는 띠인 흡착대는 시간이 지나면 하류로 이동한다. 띠의 끝이 출구에 닿으면 파과가 나타난다.

앞쪽 활성탄은 이미 포화되고, 뒤쪽 활성탄은 아직 흡착 능력이 남아 있다.

파과곡선과 파과점

파과곡선은 통수 시간에 따른 유출 농도 변화를 그린 곡선이다.

초기에는 유출 농도가 0에 가깝고, 파과점 이후 급격히 올라 유입 농도에 가까워진다.

파과점은 실무에서 유출 농도 비 C/C0가 0.05~0.1에 도달한 시점으로 정하는 경우가 많다. 기준은 대상 물질과 처리 목표에 따라 달라진다.

파과 시간에 영향을 주는 인자

공상접촉시간(EBCT)은 활성탄층 부피를 유량으로 나눈 값이다.

층이 두껍거나 EBCT가 길면 접촉 기회가 늘어 흡착대가 늦게 출구에 닿는다.

반대로 선속도가 빠르면 접촉 시간이 짧아져 흡착대가 길어지고 파과가 빨라진다.

EBCT와 선유속을 혼동하지 않도록 두 요소를 함께 적어야 한다.

파과 이후의 대응

파과 이후에는 활성탄을 교체하거나 재생한다. 파과된 활성탄을 그대로 폐기하면 2차 오염이 생긴다.

생물활성탄은 전단에 오존처리를 두고, 활성탄 표면의 부착미생물이 유기물을 분해한다.

파과 후에도 생분해로 일정 수준 제거가 가능하지만, 흡착 능력이 회복되는 것은 아니다.

파과 시간 계산

파과까지 걸리는 기간은 파과까지 처리한 물량을 일 처리량으로 나누어 구한다.

예제 값은 파과까지 처리량 6,000㎥, 처리수량 1,000㎥/일이다.

두 값을 대입하면 6,000을 1,000으로 나눠 6일이 나온다. 단위도 ㎥ ÷ ㎥/일 = 일로 맞는다.

시험 정리

파과는 유출수 농도가 기준을 처음 넘는 시점이고, 포화는 층 전체가 흡착 평형에 이른 상태다.

파과곡선은 파과점 이후 급격히 상승하며, 파과 시간은 EBCT와 선속도, 층 두께에 따라 달라진다.

교체와 재생 주기는 보통 6~12개월로 알려져 있지만 유입 부하에 따라 다르다.

이 계산 예제는 개념용 가정값이다. 실제 설계는 파과곡선 실험으로 얻은 값을 쓴다.