녹물 정화 - 정수

정수란 물에서 바람직하지 않은 화학물질, 생물학적 오염물질, 부유물질 및 가스를 제거하는 과정을 말한다. 목표는 특정 목적에 맞는 물을 생산하는 것이다. 대부분의 물은 사람이 섭취할 수 있도록 정화·소독되지만, 의료·약리·화학·산업용 등 다양한 용도로 정수 작업을 수행할 수도 있다. 사용되는 방법에는 여과, 침전, 증류 등의 물리적 프로세스, 느린 모래 필터 또는 생물학적 활성 탄소 등의 생물학적 프로세스, 응고 및 염소화 등의 화학적 프로세스, 자외선 등 전자기 방사선의 사용이 포함된다. 정수는 부유 입자, 기생충, 박테리아, 해조류, 바이러스, 곰팡이를 포함한 입자 물질의 농도를 감소시킬 뿐만 아니라 용해 및 입자 물질의 농도를 감소시킬 수 있다. 음용수질 기준은 일반적으로 정부 또는 국제 표준에 의해 정해진다. 이러한 표준에는 일반적으로 물의 의도된 사용에 따라 최소 및 최대 농도의 오염물질이 포함된다. 육안 검사로는 물이 적절한 품질인지 확인할 수 없다. 비등이나 가정용 활성탄 필터 사용과 같은 간단한 절차로는 알 수 없는 물에서 발생할 수 있는 모든 오염 물질을 처리하기에 충분하지 않다. 19세기에는 모든 실용적인 용도로 안전하다고 여겨졌던 천연 샘물도 이제 어떤 종류의 치료가 필요한지 결정하기 전에 테스트해야 한다. 화학 및 미생물 분석은 비용이 많이 들지만 적절한 정화 방법을 결정하는 데 필요한 정보를 얻을 수 있는 유일한 방법이다. 2007년 세계보건기구(WHO) 보고서에 따르면 연간 40억 건의 설사병 중 88%가 안전하지 않은 물과 위생 및 위생 불량으로 인한 것이며 매년 180만 명이 설사병으로 사망한다. WHO는 이러한 설사병 사례의 94%가 안전한 물에 대한 접근을 포함한 환경변화를 통해 예방할 수 있다고 추정한다. 치료의 목표는 물 속에 있는 원치 않는 성분을 제거하고 산업 또는 의료 분야에서 특정 목적에 맞게 안전하게 마시거나 적합하도록 하는 것이다. 미세 고형분, 미생물, 일부 용해된 무기 및 유기 물질 또는 환경 지속적 제약 오염 물질과 같은 오염 물질을 제거하기 위해 매우 다양한 기술을 사용할 수 있습니다. 방법의 선택은 처리되는 물의 품질, 처리 과정의 비용 및 처리되는 물의 예상되는 품질 기준에 따라 달라진다. 대부분의 기존 정수 공정의 첫 번째 단계 중 하나는 물에 떠 있는 입자를 제거하는 데 도움이 되는 화학물질을 추가하는 것이다. 입자는 점토와 실트와 같은 무기물이거나 해조류, 박테리아, 바이러스, 원생동물, 천연 유기물과 같은 유기물이 될 수 있다. 무기 및 유기 입자가 물의 탁도와 색상에 기여한다. 황산 알루미늄(또는 알루미늄) 또는 염화 철(III)과 같은 철(III) 염과 같은 무기 응고제를 추가하면 입자 위와 입자 사이에서 여러 가지 화학적 물리적 상호작용이 동시에 일어난다. 몇 초 안에, 입자들의 음전하는 무기 응고제에 의해 중화된다. 또한 수 초 내에 철과 알루미늄 이온이 수산화 금속 침전물을 형성하기 시작한다. 이러한 침전물은 브라운 운동과 같은 자연적인 과정과 때로는 집적이라고도 불리는 유도 혼합을 통해 더 큰 입자로 결합된다. 무정형 금속 수산화물은 "덩어리"로 알려져 있습니다. 대형 무정형 알루미늄 및 철(III) 수산화물은 서스펜션에 흡착 및 엔메시 입자를 흡착하고 이후 침전 및 여과 과정에 의해 입자 제거를 용이하게 한다. 유기 고분자는 1960년대에 응고제에 대한 보조 도구로서, 그리고 어떤 경우에는 무기 금속 염 응고제를 대체하기 위해 개발되었다. 합성 유기 중합체는 음전하, 양전하 또는 중성전하를 띠는 분자량이 많은 화합물이다. 입자가 있는 물에 유기 중합체를 첨가하면 고분자량 화합물이 입자 표면에 흡착되어 다른 입자와의 결합을 통해 덩어리를 형성한다. 1904년 앨런 하젠은 침전 공정의 효율이 입자 정착 속도, 탱크를 통한 흐름, 탱크의 표면적 등의 함수임을 보여주었다. 침전 탱크는 일반적으로 분당 0.5~1.0갤런(또는 시간당 1.25~2.5리터)의 오버플로 속도 범위 내에서 설계된다. 일반적으로 침전 유역 효율은 유역의 머무름 시간이나 깊이의 함수가 아니다. 다만, 유역 깊이가 충분하여 수류가 슬러지를 방해하지 않고 정착된 입자 상호작용이 촉진되어야 한다. 탱크 바닥의 슬러지 표면 근처에서 침전된 물의 입자 농도가 증가하면 입자 충돌 및 응고에 의해 침전 속도가 증가할 수 있다. 경사 평판 또는 튜브를 기존의 침전 분지에 추가하여 입자 제거 성능을 향상시킬 수 있다. 경사판과 튜브는 하젠의 원래 이론에 따라 입자가 제거될 수 있는 표면적을 대폭 증가시킨다. 경사판 또는 튜브가 있는 침전 분지가 점유하는 지표면적은 기존 침전 분지보다 훨씬 적을 수 있다. 가장 일반적인 필터의 종류는 급속 모래 필터다. 물은 종종 활성탄이나 무연탄층이 모래 위에 있는 모래를 통해 수직으로 이동한다. 맨 위 층은 유기화합물을 제거하여 맛과 악취에 기여한다. 모래 입자 사이의 공간이 가장 작은 부유 입자보다 크기 때문에 간단한 여과로는 충분하지 않다. 대부분의 입자는 표면층을 통과하지만 모공 공간에 갇히거나 모래 입자에 달라붙는다. 효과적인 필터링은 필터 깊이까지 확장된다. 필터의 이러한 특성은 필터 작동의 핵심이다. 모래의 맨 위 층이 모든 입자를 차단하면 필터가 빠르게 막힌다. 필터를 청소하기 위해 물을 필터를 통해 위쪽으로 빠르게 통과시켜 정상 방향(역류 또는 역세척이라고 함)을 가로질러 내장되거나 원하지 않는 입자를 제거한다. 이 단계를 수행하기 전에 압축 공기를 필터 하단을 통해 불어 넣어 압축된 필터 매체를 분해하여 역세척 프로세스를 지원할 수 있다. 이를 공기 청소라고 한다. 이 오염된 물은 침전 유역의 슬러지와 함께 폐기될 수 있으며, 원수로 유입되는 원수와 혼합되어 재활용될 수 있으나, 원수에 고농도의 박테리아를 재유입시키기 때문에 좋지 않은 관례로 간주되는 경우가 많다. 일부 정수장에서는 압력 필터를 사용한다. 이 필터는 급중력 필터와 동일한 원리로 작동하며, 필터 매체가 강철 용기에 둘러싸여 있으며 물이 압력을 받아 통과한다는 점에서 다르다.