막여과 정수처리의 개요

막여과 정수처리의 개요
막(Membrane)을 여재로 하여 물을 통과시키고 원수중의 불순 물질을 분리
  제거하여 깨끗한 여과수를 얻는 정수방법
막을 이용하여 기상 또는 액상의 혼합물을 막양면의 농도차, 압력차, 전위차
  등에 의해 분리, 농축, 정제하는 공정
수도용 막여과의 구비 조건(일본)  
일본 수도용 막 모듈 규격 재정 위원회의 수도용 막여과의 합동 규격(WPPA-001)
수도정수 처리에 사용되는 정밀여과(MF) 및 한외여과막(UF) 모듈에 적용한다.
막모듈의 위생적인 품질관 관해서는 모듈내에 체류시킨 물을 수도법 수질 기준에 의해 검사하여 규정의 수치에 적합해야
내압성에 대해서는 통상 사용하는 압력의 1.5배 정도의 압력을 가해 새는 것과 같은 이상이 없어야 한다.
막 모듈의 성능
투과능력은 300 kPa 이하의 압력으로 단위막차압(98.1 kPa)당 0.5~3 ㎥/㎡/일의 범위의 막 여과수량을 얻어져야 한다.
탁도 제거능은 100도의 원수를 여과시킨 막여과수의 탁도가 0.05도 이하이어야 한다.
세균제거 성능은 시험균으로서 슈도모나스와 같은 입경이 거의 0.3㎛인 지표균을 이용하여 균수 10³ ~ 10⁴/ml의
-원수를 여과시켰을 때, 1ml의 막여과수에 형성된 집락수가 10 이하이어야 한다.
막 모듈의 일반적인 구조에 대해서도 규정을 정하고 있다.(위원회에서 합격한 제품에 한하여 규격인증 붙착)
 
(그림1. 정수처리별 급수 계통도)
 
(그림2. 전통적인 정수장 전경)
(그림3. 막여과 정수처리시설 전경)
기존 공정과 막여과 공정의 비교
공정상의 차이점
    기존의 여러공정을 막 여과 단일 공정으로 대체할 수 있어 시설이 콤팩트하다.
  원수와 처리수 간의 막여과 단일 공정으로 막이 파손 될 경우 처리수에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.
수질상의 차이점
  기존 정수처리 공정
  - 기존의 응집·침전 + 모래여과에서 모래 입자사의의 간격은 100~ 200㎛ 정도
- 급속 여과방식이나 완속여과방식의 경우 모래 여과후 약간의 탁질 누출 발생
  막여과 정수처리 공정
   
- MF막이나 UF막에 의한 단독 공정에서 제거가 어려운 경우 활성탄 흡착이나 생물막 처리 공정과 조합 적용
- MF막의 경우 공경의 크기가 0.01~0.1㎛ 이상의 입자 제거 가능
- UF막의 경우 분자량 5,000~10,000이상의 불순물 완전 제거 가능
- 막여과의 경우 막여과수에는 탁질 전혀 누출 되지 않는 등 기존 정수방법 보다 안정성, 신뢰성이 높다.
- 응집제 등 약품 사용량이 기존 정수처리 보다 작게 사용된다.
(표1. MF 및 UF막의 제거능)
 
수 질 항 목
제거 성능
탁도, 세균, 불용성 철 및 망간, 조류 등
거의 제거
색도, THM 전구물질, 유기물 등
일부 제거
암모니아성 질소, 냄새 물질
거의 제거 안됨
운전상의 차이점
  평상시
  - 막여과 설비의 경우 통상 자동 운전 및 감시가 가능하여, 주기적인 순회 점검으로 관리 가능
  긴급시
  - 원격감시가 가능하여 고장 발생시 짧은 시간내에 상황 파악 가능
  세정및 교환 등
  - 막의 약품 세정, 막교환 등 주기적인 관리 필요
여과속도
  모래 여과지의 여과속도는 여과층의 여상 면적을 기준으로 하여 산출
막여과의 여과속도는 막면적을 기준으로 산출하며, 단위시간에 단위 막면적을 통과하는 수량을 투과 Flux라 한다.
막여과의 경우 단순 여과속도는 모래여과보다 작으나 막 충진율이 높아 보다 작은 면적에서도 처리 가능
설치조건
  막여과 설비는 원수 탁도 변동에 안정적이며, 유지관리 필요 인력이 작아 고립지역 등에 큰 장점이 있다.
 
(그림4. 기존 정수처리 공정)
(그림5. 막여과 정수처리 공정)
   
설치공간
  막여과 설비는 기존의 여괴시설에 비해 1/2 ~ 1/3 정도로 설치 공간이 작다.
(표2. 1일 500톤 규모의 정수처리 시설 설치 면적 비교)
처 리 방 법
설치면적(㎡(m×m))
면적비율(%)
완속여과법
540(15×36)
100
급속여과법
250(15×17)
46(100)
막 여 과 법
85~136(8.5×10-16)
16~25(34~54)
설치기간
  막여과법의 경우 시설공사 기간은 기존의 정수처리 방식에 비해 매우 짧다.
기존 정수처리시설 개량 및 변경
  막여과의 경우 시설이 콤팩트 하여 시설 개량 및 변경이 비교적 쉽다.
유지관리성
  자동 운전이 가능하고, 유지 관리 인력이 최소화 가능
 
(표3. 유지관리성 비교)
 
항 목
기존 방식
막여과법
완속여과법
급속여과법
운전관리
자동화 어려움
자동화 용이
자동화 용이
모래 교체 및 걷기 필요
탁질 누출 관리 필요
자동화로 수질 안전
응집제 주입
불필요
응집제 주입
불핑요
기술자
비숙련공 가능
숙련공 필요
숙련공 필요
유지관리비
모래 교체비
약품비, 여재교체비, 전력비
전력비, 약품비, 막교체비

자료 출처 : http://www.roplant.or.kr/