대규모 물공급을 위한 수처리 기술

대규모 수처리의 필요성과 7단계 과정

수처리는 생물학적, 화학적 또는 물리적으로 사람과 가정용 상수도에 잠재적으로 유해한 모든 물질을 제거하는 과정입니다. 수처리를 통해 안전하고 맛이 좋으며 투명하고 무색이며 무취인 물을 생산할 수 있습니다.

 

물은 비 부식성이므로 배관에 손상을 주지 않습니다. 많은 사람이 함께 사는 도시 지역에서는 물이 많이 필요합니다. 이로 인해 안전한 물의 일관된 대규모 공급에 대한 수요가 생겨나고 있으며, 이러한 수요는 빠르게 증가하고 있습니다. 도시 인구가 증가함에 따라 늘어나는 수요를 충족시키기 위해서는 새로운 자원을 찾아야 합니다.

 

지하수를 사용할 수 있는 경우에는 종종 최소한의 처리를 통해 사용할 수 있지만, 안전하게 공급하기 위해서는 지표수 공급원을 처리해야 합니다. 마을과 도시의 경우 물 공급은 펌프를 사용하여 큰 강이나 저수지에서 물을 끌어 오는 대형 기계화 수처리 시설에서 공급됩니다(*기계화: 펌프 및 압축기와 같은 기계가 사용됨을 의미합니다).

 

처리된 물은 파이프 라인을 통해 분배됩니다. 필요한 처리장의 크기는 물의 양에 따라 결정되며 사용자의 수와 유형 및 기타 요인으로 계산됩니다. 다음으로 수처리 과정의 주요 단계를 살펴보겠습니다. 도시 상수도를 위한 대규모 수처리에는 7단계가 있습니다.

 

각 단계에 대해 차례로 설명하겠습니다.

 

1) 심사: 처리장의 주요 장치를 보호하고 효율적인 작동을 돕기 위해서는, 먼저 유입에 존재하는 큰 부유 및 부유 고형물을 제거하기 위해 스크린을 사용해야 합니다. 이러한 물질에는 물의 흐름을 방해하거나 장비를 손상시킬 수 있는 나뭇잎, 나뭇가지, 종이, 헝겊 및 기타 파편이 포함됩니다. 거친 스크린은 5~15cm 간격의 강철 막대로, 기계 장비를 손상시킬 수 있으므로 큰 재료(예: 통나무 및 물고기)가 처리장에 들어가는 것을 방지하기 위해 사용됩니다. 스크린은 부식 방지 막대기로 만들며, 재료를 쉽게 제거할 수 있도록 60º각도로 배치됩니다. 거친 스크린 뒤에 나오는 미세 스크린은 플랜트의 배관을 막을 수 있는 물질을 차단합니다. 5-20mm 간격의 강철 막대로 구성됩니다. 미세 스크린의 변형은 마이크로 스트레이너로 매우 작은 크기(15µm~64µm)를 가진 스테인리스 스틸 메시의 회전 드럼으로 구성됩니다. 조류와 플랑크톤(물 속을 떠다니는 미세한 유기체)만큼 작은 부유 물질도 포획될 수 있습니다. 갇힌 고형물은 깨끗한 물을 사용하는 고압 물 분사에 의해 직물에서 제거되고 폐기를 위해 운반됩니다.

 

2) 통기: 스크리닝 후 물은 공기로부터 산소를 흡수하도록 일련의 단계를 통과하여 폭기(공기 공급)됩니다. 이것은 이산화탄소 및 황화수소와 같은 용해성 가스(둘 다 산성이므로 이 과정에서 물의 부식성이 감소한다)를 배출하고 물에 바람직하지 않은 맛을 줄 수 있는 가스 유기 화합물을 배출하는 데 도움이 됩니다. 폭기는 또한 이러한 물질을 불용성 형태로 산화시켜 철 또는 망간을 제거합니다. 철과 망간은 독특한 맛을 내고 옷을 더럽힐 수 있습니다. 불용성 형태가 되면 이러한 물질은 여과를 통해 제거할 수 있습니다. 특정 경우에 원수에 있는 과도한 조류는 조류 성장으로 인해 처리 과정에서 모래 필터를 막을 수 있습니다. 이러한 상황에서 조류를 죽이기 위해 폭기 대신 또는 추가로 염소화가 사용되며 이를 '사전 염소화'라고 합니다. 이것은 수처리의 주요 단계 이전에 발생합니다(대부분의 수처리 시설에서 정상적인 현상인 처리 과정의 마지막에 염소화 단계가 있습니다). '사전 염소화'는 맛과 냄새를 유발하는 화합물을 산화시킵니다.

 

3) 응고 및 응집: 폭기 후 응고가 일어나 물에 부유하는 미세 입자(1µm 미만)를 제거합니다. 이 과정에서 응집제라는 화학 물질이 물에 첨가되어 미세 입자의 음전하가 중화됩니다. 응고제의 첨가는 응고제가 고속 임펠러에 의해 빠르게 분산되는 급속 혼합 탱크에서 발생합니다. 전하가 중화되기 때문에 미세 입자가 모여 '플록'이라는 부드럽고 푹신한 입자를 형성합니다. 수처리에 일반적으로 사용되는 두 가지 응고제는 황산알루미늄과 염화제2철입니다. 다음 단계는 응집입니다. 여기서 물은 응집 수조의 패들에 의해 부드럽게 저어지고 플록은 서로 접촉하여 더 큰 플록을 형성합니다. 응집 수조에는 물이 수조를 통과함에 따라 혼합 속도가 감소하는 여러 구획이 있는 경우가 많습니다. 이 구획화된 챔버는 혼합 블레이드에 의해 분리되지 않고 점점 더 큰 플록이 형성되도록 합니다. 응집제라는 화학 물질을 추가하여 공정을 향상시킬 수 있습니다. 고분자 전해질이라고 불리는 유기 고분자는 응집제로 사용될 수 있습니다.

 

4) 침전: 일단 큰 플록이 형성되면 침전되어야 하며, 이는 침전(입자가 침전 탱크 바닥으로 떨어질 때)이라는 과정에서 발생합니다. 물(응고 및 응집 후)은 침전이 일어나도록 몇 시간 동안 탱크에 보관됩니다. 탱크 바닥에 축적된 물질을 슬러지라고합니다. 이것은 폐기를 위해 제거됩니다.

 

5) 여과: 여과란 고체가 액체에서 분리되는 과정입니다. 수처리 할 때, 침전조에서 분리되지 않은 고형물은 모래와 자갈층을 통해 물을 통과시켜 제거합니다. 시간당 필터 표면의 평방 미터당 유량이 4~8 입방미터인 고속 중력 필터가 자주 사용됩니다. 필터에 갇힌 고형물이 가득 차면 역세척됩니다. 이 과정에서 깨끗한 물과 공기가 필터 위로 펌핑되어 갇힌 불순물을 제거하고 먼지가 있는 물이 있는 경우 하수도 시스템으로 펌핑됩니다. 또는 고형물을 제거하기 위해 침전조의 침강 단계 후에 원천으로 다시 배출될 수 있습니다.

 

6) 염소화: 침전 후 물을 소독하여 남아있는 병원성 미생물을 제거합니다. 가장 일반적으로 사용되는 소독제는 액체(예: 차아 염소산 나트륨) 또는 가스 형태의 염소입니다. 비교적 저렴하고 사용하기 쉽습니다. 염소가 물에 첨가되면 접촉 시간이라고 하는 주어진 시간 동안 미생물을 포함하여 존재하는 모든 오염 물질과 반응합니다. 그 후 남은 염소의 양을 잔류 염소라고 합니다. 이것은 물이 소비자에게 도달할 때까지 물에 들어갈 수 있는 모든 미생물로부터 보호하며, 분배 시스템을 통해 물 속에 남아 있습니다. 최소 잔류 염소 수준은 접촉 시간 30분 후 0.5mg/L 이어야 합니다. 물을 소독하는 다른 방법이 있지만(예: 가스 오존 또는 자외선을 사용하는 방법), 수처리 시설을 떠난 후 미생물 오염으로부터 물을 보호하지 못합니다. 소독 후 처리 된 물은 분배 시스템으로 펌핑됩니다.

 

7) 보충 치료: 때때로 보충 치료가 필요할 수 있습니다. 그러한 사례 중 하나는 물에 불소가 첨가되는 "물의 불소화" 입니다. 세계보건기구는 '가능한 경우 물 공급의 불소화가 충치 예방을 위한 가장 효과적인 공중 보건 조치'라고 명시했습니다. 불소의 최적 수준은 물 1리터당 약 1mg이라고 합니다.