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경수연화장치는 강산성양이온교환수지(SK1B)를 사용하여 원수중의 경도
성분만을 제거하는 장치이다. |
수처리중 가장 간단한 방법이며 원수(경수)를 Na형의 양이온교환수지에 통과시켜
원수중의
Ca²  ,
Mg² 를
수지중의 Na+이온과 교환하여 연수를 제 조하는 방법이다.
양이온교환수지의 이온선택성은 Ca² > Mg² > Na 이므로 경수연화반응은,
2(R-SO  Na) +
Ca² ↔ (R-SO )  Ca
+ 2Na (흡착반응)
이와같이 양이온교환수지에 흡착된 경도성분을 제거하기 위해 경수연화 장치에 食鹽(NaCl)용액을
통액하면 아래와 같이 양이온교환수지가 활성화 되어,
(R-SO ) Ca
+2NaCl ↔ 2(R-SO Na)
+ CaCl (재생반응)
계속 반응하여 사용할 수 있다. |
(1) 원수중 Na 이온이
많을 경우 |
☞ |
경수연화반응은 可逆反應이므로 원수중 Ca² ,
Mg² 보다
Na 가
많을경우는 연화반응의 화학평형이 역으로 되어 경도의 누출이 많고 교환용량도 감 소한다. 따라서 이런 경우에는 재생레벨을
높여서 운전해야 한다. |
| (2) 원수중 탁도성분이 많을 경우 |
☞ |
이온교환수지는 수지내부가 수세미 모양으로 되어있기 때문에 탁도성분이 수지내부에 침착하여
성능이 저하된다. 따라서 역세시 주의하여 실시해야 하며, 근본적으로 원수중의 탁도가 3이하가
되어야 한다. 만일 탁도가 3 이상이 되면 SAND FILTER를 사용하여 탁도를 제거해야 한다. |
| (3) 원수중 철분이 많을 경우 |
☞ |
원수중 철분이 많으면 이온교환수지는 철분으로 오염이 되어 이온교환성 이 떨어진다. 원수중 전경도에 따른 전철의 허용농도는
표1과 같고 , 만 약 철분이 이보다 많을 경우 경수연화장치에 FEROX장치를 설치하여 철 분을 제거해 주어야 한다.
이온교환수지가 철분으로 오염되었다면 제철회 생제(RFC-40)로 이온교환수지를 회생시킬 수가 있다.
원수전경도 (ppm as CaCO )
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허용되는 전철 (ppm as Fe)
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20
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0.3
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40
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0.6
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100
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1.5
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200
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3.0
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300
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4.5
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400
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6.0
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표1. 전경도에 대한 전철허용치
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| (4) 원수중 유리염소가 많을 경우 |
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원수중 유리염소가 많으면 이온교환수지를 산화시켜 불가역팽윤이 일어나 서 심하면 수지가 용해되기 시작하고 연화변형되어
통수할 수 없게 되기 도 하므로 유리염소는 되도록 사전에 제거한뒤 통수하여야 한다. 유리염 소의 제거는 CARBON FILTER
또는 Na SO 를
사용하면 된다. 수온에 따른
유리염소의 허용한계치는 표2와 같다.
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수 온 (℃)
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허 용 Cl2 ppm
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5∼10
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0.6
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10∼15
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0.4
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15∼20
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1.2
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20∼25
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0.1
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표2. 수온에 따른 유리염소허용한계치
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| (5) 이온교환수지를 장기간 사용할 경우 |
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이온교환수지의 교체시점은 원수수질이나 수지의 오염정도에 따라 달라지 지만 일반적으로 연간 5∼10%정도 보충을 하면서
3∼5년(경우에 따라 서 5년이상 사용가능함)에 전량교체하는 것이 유리하다. |
| 용 도
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효 과
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| 보일러용수
| 연수를 사용하면 보일러내에 SCALE이 형성되지 않기때문에 열효율이 증가하여 연료비가 절약될
뿐만 아니라, 보일러의 안전운행면에서도 효과가 있다. |
| 목욕탕용수
| 연수를 사용하면 비누가 잘풀리게 되어 물이 좋다는 기분을 느낄 수 있고 욕조의 물이 탁해지는
것을 방지할 수 있다. 머리를 감은 경우 모발의 때를 완전히 제거할 뿐만 아니라, 모발의 웨이브를 유지할 수 있는 장점이
있다. |
| 염색용수
| 염색용수에 연수를 사용하면 얼룩이 지는 것을 방지하고 색이 아름답고 선명하게 염색되므로 제품품질을
항상 안정화시킬 수 있다. 또한 염료사용량도 경수를 사용할때보다 10%∼15%정도 절감되며 염료 본연의 색을 생기있게
염색할 수 있다. |
| 제조용수
| 식품공업에서는 청량음료, 빵, 라면, 두부, 생선묵 등의 제조용수를 연수로
사용하면 제품수율을 향상시키고 제품의 품질도 향상시킬 수 있다. |
| 세척용수
| 연수를 사용하면 비누사용량이 1/2∼1/5로 줄어들 뿐만 아니라 세척시간을
단축시킬 수 있다. |
경수연화장치의 운전은 통수공정과 재생공정으로 나눌 수 있다. 통수공정은 원수중의 경도성분
(Ca² ,
Mg² )을
Na형 양이온교환수지로 제거하여 규정경도(ppm as CaCO )이하의
연수를 채수하는 공정이다. 재생공정은 동수에 의해 이온교환능력을 잃어버린 양이온교환수지를 재생제(NaCl)를 사용하여
다시 이온교환능력을 회복시키는 공정이다. 역세, 침정, 약주, 압출, 수세의 5공정으로 되어있다. |
| (1) 역세(BACK WASHING) |
☞ |
물을 경수연화장치에 통수하면 현탁물질 또는 COLLOID狀물질이 입자면 및 수지층상부에 축적한다
이와같은 것이 축적하면 채널링 (CHANNELING)현상이 일어나기 쉬울뿐만 아니라 반응속도가
저하하며 압력손실이 상승하는 등의 장애가 일어난다. 이들 현탁물질 또는 COLLOID狀물질을 제거하기 위해 탑하부로 부터
상향으로 물을 역 세하는 공정을 말하며, 역세전 수온에 따라 역세전개율이 달라지기 때문에 每季節마다 유속을 조절해야 한다.
통상 역세전개율은 60∼ 80%로 하면 된다.
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역세시간
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20분 (탁질제거상태가 불량이면 시간 연장) |
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역세유속
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LV 13∼20 (역세전개율 60∼80%) |
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| (2) 침정 |
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역세공정에서 부유전개한 이온교환수지층을 약주효과를 높이기 위해 침강정치시키는 공정이다.
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| (3) 약주 |
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이온교환수지층에 재생제(10% NaCl)를 주입하여 다시 활성화시키는 공정이다.
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약 주 시 간
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30분 |
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유 속
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20% NaCl
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M3/Hr
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10% NaCl : SV 1.5∼4.0
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희 석 수
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M3/Hr
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| (4) 압출(EXPULSING) |
☞ |
약주후 이온교환수지층중에 미반응재생제(NaCl)가 잔류하고 있기때문 에 이것을 충분히 반응시키기 위해 약주공정의 연장으로
물만을 탑 상부에서 하부로 배출한다.
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압출시간
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15∼40분 (약 30분) |
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압출유속
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희석수 : SV 1.5∼4.0 |
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| (5) 수세(RINSE) |
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압출후 원수를 탑상부에서 통수하여 이온교환수지를 재세척하는 공 정이다. 수세공정 종료시점은 규정경도(ppm as CaCO )이하의
연수가 될때까지이다.
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수세시간
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규정경도이하가 될때까지 |
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수세유속
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통수유속과 동일 |
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