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 ㆍ제품선정시 고려사항
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     활성탄소 수처리 응용
 
 
ㆍ수처리 활성탄 응용
 

초기에 수처리에서 활성탄의 사용은 주로 상수도/정수에서 맛,냄새등의 이취미를 제거 목적으로 사용되었으나, 근래에는 흡착의 기능을 살린 처리방법이 더 다양하게 사용되고 있다.

사여과기(Sand Filter), MMF(Multi Media Filter)등의 여과기는 부유물질과 탁도 성븐만을 제거하는데 비해 활성탄여과기(ACF Activated Carbon Filter)는 유기물질이나 이온성분등을 제거할 수 있기 때문에 순수, 초순수, 폐수부분 등 다양하게 활용되고 있다.

 
 
ㆍ활성탄소 수처리 응용분야
 
구분 응용분야
상수도 유기물, COD, Phenol, 세제류, 농약류 등 제거 및 탈색, 탈취, 맛, 색도, 냄새, 독성물질 등의 제거
정수 음용 및 식품공업, 공업용수에서 유기물, 잔류염소, 기타 이물질 제거
순수 잔류염소, 유기물을 제거하여 이온수지를 보호
초순수 반도체 공업 등 초순수 제조시 이온교환수지, 멤브레인 보호
폐수/하수 부식성 유기물의 제거, 농약잔류물질, COD, TOC, THM 등 염소살균 부산물 제거, 하수.오수, 산업 폐수처리시 COD, BOD, ABS, Phenol 등 유해물질 제거

 
ㆍ수처리 적용시 고려사항
 

• 오염물질에 따른 활성탄소의 흡착 경향
- 고분자 물질이 저분자 물질보다 더 잘 흡착되는 경향이 있다.
- 비극성 화합물이 극성 화합물에 비해서 잘 흡착된다.
- 소수성 물질이 친수성 물질에 비해 더 잘 흡착된다.
- 높은 고분자 물질은 일반적으로 분자 크기에 비례하여 흡착성이 증가하는 특성을 가진다.

• 활성탄소 형태/압력손실
- 석탄계는 세공용적이 크고, 미세세공의 범위가 넓게 발달하여 유기 오염물질 흡착등의 많은 용도로 사용되고, 야자계는 비표면적이 크고, 미세세공이 많이 발달하여 순수, 초순수, 이온수지 전단계에서 주로 많이 적용된다. 이러한 원재료의 세공특성을 고려한 활성탄소의 선정이 필요하다.
- 액상에서의 흡착은 기상에서보다 상당히 느리기 때문에 접촉면적이 많을수록 흡착에 유리하나 압력손실등을 고려하여 적절한 입도를 선택하여야 한다.

• 장비 설계시 검토사항
- 접촉시간
- 흡착탑의 크기
- Bed Depth
- Carbon Usage

 
 
ㆍ흡착의 저해 인자
 
활성탄 흡착법을 적용시 흡착에 저해되는 요소를 사전에 확인하여 최적의 성능을 발휘하도록 점검하여야 한다.
 
종류 내용
Total Organic Carbon(TOC) 다양한 성상의 오염물질이 존재하는 경우 TOC성분도 같이 흡착이 되는데 이는 주된 제거 대상의 흡착을 방해하는 요인이 된다.
철/망간의 영향 철/망간 성분은 활성탄 세공에 산화 침전하여 세공 막힘 현상을 유발하여 흡착을 저해 함.
탄산칼슘 활성탄 세공 막힘을 초래하며, 이는 역세 횟수를 늘리게 됨
탁도와 응집제 탁도 성분은 세공을 막아 흡착을 방해하며, 결국 활성탄소의 파과를 빠르게 하는데 응집제 등을 통한 적절한 전처리가 필요함
미생물 성장 활성탄소가 담체로 쓰이는 만큼 미생물 번식에 좋은 조건을 만들어 주는데, 미생물 번식으로 인하여 세공이 막히는 등 흡착을 저해하기도 하지만, 생물학적 처리 효과도 있음
가역반응(탈착) 활성탄소의 흡착은 기본적으로 물리 흡착이므로 가역반응인 탈착이 일어날 수 있는데 다음과 같다.

- 주요 제거 오염물질에 비해 상대적으로 큰 흡착성의 물질이 들어온 경우
- 일시적으로 낮은 농도의 원수가 유입되는 경우 활성탄 내에서 오염물질의 평형 특성에 의해 활성탄에 흡착된 유기물이 탈착되는 경우
- pH 등과 같이 수질의 변화가 있을 경우
- 높은 온도

 
ㆍ활성탄 여과장치 설계 기준
 
다음은 일반적인 설계기준이라 할 수 있으며, 무엇보다도 현장 여건에 맞게 조율하여야 한다.
 
항목 내용 통상설계
선속도
(LV : Linear Velocity)
활성탄 처리수의 량 ÷ 흡착탑 단면적
LV(m/hr) = Q(㎥/hr) / A(㎥)
5~20 m/hr
(정수 10~20)
공간속도
(SV : Space Velocity)
활성탄 층을 통과할 1시간당 처리량
SV(㎥/㎥hr)=Q(㎥/hr)÷AC Vol(㎥)
SV(1/hr) = LV(m/hr) ÷ BH(m)
3~15 L/hr
접촉시간
(CT : Contact Time)
활성탄 충진량 ÷ 처리수량
CT = AC Vol(㎥) ÷ Q(㎥/hr)
10~40 min
활성탄 층고
(BH : Bed Height)
활성탄 층이 두터우면 압력손실이 커서 수두를 높여야 하므로 탑을 높혀서 수두를 형성해야 한다. 반대로 높이를 낮게 하면 접촉시간을 일정 시간내로 유지해야 하므로 충진 면적이 커져야 한다.
BH=LV x CT
통상 흡착탑의
직경과 같게 함
높이 대 직경비   2:1
역세속도
(Backwash Velocity)
  25~50 m/hr
역세시간
(Backwash Time)
  5~20 min
고려사항 활성탄 소요량은 처리 대상 폐수로 컬럼테스트에 의한 파과곡선을 작성한 다음, 일련의 접근방식으로써 결정하는 것이 가장 정확하다. 흡착장치 전에 전처리 여과시설을 두는 것이 활성탄의 흡착능력을 향상시킨다. 역세척이 가능하도록 배관을 설치하여야 한다.

• 흡착탑 설계 예시
 

- 조건 – 처리수량 Q = 150m3/hr, 선속 LV = 12m/hr.
- 직경 à 면적 A = 12.56m2
- 층고는 직경과 동일하게, BH = 4.0m
- 조정된 선속도 LV = Q/A = 150/12.56 = 11.9 m/hr
- 접촉시간 CT = AC Vol/Q = 12.56*4/150=0.335hr = 20 min.
- 위의 과정처럼 여과탑의 설계는 흡착효과를 고려한 선속에 달려있다. 비교적 낮은 선속을 처리하고자 하는 경우는 병렬방식을 고려하는 것도 좋은 선택이 된다.

Ex)  압력손실 그래프.

 
 
 
 
 
 
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