경수연화장치의 운전 방법

1. 경수연화장치
경수연화장치는 강산성양이온교환수지(SK1B)를 사용하여 원수중의 경도 성분만을 제거하는 장치이다.
  1.1 경수연화장치의 원리


수처리중 가장 간단한 방법이며 원수(경수)를 Na형의 양이온교환수지에 통과시켜 원수중의
Ca², Mg²를 수지중의 Na+이온과 교환하여 연수를 제 조하는 방법이다.
양이온교환수지의 이온선택성은 Ca² > Mg² > Na 이므로 경수연화반응은,
2(R-SONa) + 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-SONa) + CaCl (재생반응) 계속 반응하여 사용할 수 있다.

  1.2 경수연화장치 사용시 주의사항
(1) 원수중 Na이온이 많을 경우
경수연화반응은 可逆反應이므로 원수중 Ca², Mg²보다 Na가 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.

 

 

(4) 원수중 유리염소가 많을 경우
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 NaSO를 사용하면 된다. 수온에 따른
유리염소의 허용한계치는 표2와 같다.

수 온 (℃)
허 용 Cl2 ppm
5∼10
0.6
10∼15
0.4
15∼20
1.2
20∼25
0.1

표2. 수온에 따른 유리염소허용한계치
(5) 이온교환수지를 장기간 사용할 경우
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.

  1.3 경수연화장치의 용도 및 그 효과
용 도
효 과
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.

2. 경수연화장치의 운전방법
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.
  2.1 경수연화장치의 원리
(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.

역세시간
20분 (탁질제거상태가 불량이면 시간 연장)
역세유속
LV 13∼20 (역세전개율 60∼80%)
(2) 침정
역세공정에서 부유전개한 이온교환수지층을 약주효과를 높이기 위해 침강정치시키는 공정이다.
침강시간
약 5분
(3) 약주
이온교환수지층에 재생제(10% NaCl)를 주입하여 다시 활성화시키는 공정이다.

약 주 시 간
30분
유 속
20% NaCl
M3/Hr
10% NaCl : SV 1.5∼4.0
희 석 수
M3/Hr
(4) 압출(EXPULSING)
약주후 이온교환수지층중에 미반응재생제(NaCl)가 잔류하고 있기때문 에 이것을 충분히 반응시키기 위해 약주공정의 연장으로 물만을 탑 상부에서 하부로 배출한다.

압출시간
15∼40분 (약 30분)
압출유속
희석수 : SV 1.5∼4.0
(5) 수세(RINSE)
압출후 원수를 탑상부에서 통수하여 이온교환수지를 재세척하는 공 정이다. 수세공정 종료시점은 규정경도(ppm as CaCO)이하의 연수가 될때까지이다.

수세시간
규정경도이하가 될때까지
수세유속
통수유속과 동일

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