보일러 관리 |
스팀 보일러 고장중 가장 비용이 많이 드는 고장은 물로 인한 원인이 가장 많다.예을 들면 보일러 코일에 스케일 생성되면 처음에는 가스비가 많이 들고 나중에는 코일이 터지고 심하면 드럼도 같이 못쓰게 된다. 큰 비용을 들이지 않고 보일러를 오래 쓰는 방법은 아주 간단하다. 물 관리만 잘하면 된다. 즉 다음 세가지 즉, 전배수 실시, 연수기사용, 청관제 사용을 정확히 해주면 된다.
1 전배수 (Blow Down) 배수밸브는 완전하게 열어서.. 전배수의 목적은 보일러수 내의 이물질을 배출시켜 줌으로서 스케일 생성방지 및 부식을 방지하기 위한 것이다. 그런데 일부 세탁소에서는 밸브를 조금 만 열어서 배수 시키는 경우가 있다. 이렇게 하면 배수 밸브측 일부만 물찌꺼기와 물이 배출되고 나머지는 배수밸브에 걸려 제대로 배출이 되지 못하여 스케일이 생성되게 된다. 따라서 배수 밸브를 열 때는 천천히, 그렇지만 밸브는 완전히 열어 이물질이 완전히 배출되도록 해야 한다. 가동 전에 전배수를 실시.. 가동시간 8~10시간 기준으로 보일러를 가동한 후 정지해 놓았다가 익일 오전 가동 에 전배수를 실시하면 관 수가 가열되어 있고 가동 시에 투입된 청관제가 있어 용존 산소가 유입되기 어려워 정지해있는 야간에 산소에 의한 부식이 적다. 따라서 보일러 전배수는 보일러 가동을 마친 후 정지해 놓았다가 익일 가동 전에 실시 하는 것이 가장 좋다.
전배수 절차 1. 보일러의 운전스위치를 ON하여 운전한다. 2. 증기의 압력이 30psi 가 되면 운전과 전원 스위치를 OFF 시킨다. 3. 배수밸브를 천천히 완전히 열어 관수를 완전히 배수 시킨수 배수밸브를 닫는다. 4. 보일러 전원을 On시킨다. 5. 보일러의 운전스위치를 ON하여 정상 운전한다. 전배수를 가동 후에 실시할 경우 전배수를 가동 후에 실시할 경우 전배수 후 재급수를 시켜놓으면 새 물이 보일러 수관에 유입되어 야간에 용존 산소에 의해 부식이 진행되고 전배수 후 배수 밸브를 열어 놓고 귀가하면 배수밸브를 통해 산소가 수관 내에 유입되어 있다가 부식을 진행시키고 익일 급수가 이루어지면 또다시 관수에 용해되 어 있던 산소가 부식을 진행시킨다.
2 연수기 가장 중요한 것은 .. 테스트 하는 일이다
연수기(Water Softner)는 보통 세탁소에서 많이 랜트해서 이용하는 카트리지 방식이 있고, 소금으료 재생하는 연수기는 다시 두 가지로 나누어 지는데 하나는 시간으로 계산해 연수기 재생 주기를 결정하는 것이고, 또 하나는 물을 쓰는 양을 계산해서 재생 주기를 결정하는 것이 있다. 연수기를 쓰는데 가장 중요한 것은 연수기가 잘 작동하는지를 테스트 하는 일이다. 적어도 일주일에 2~3 번 정도는 반드시 해야 한다.연수기는 물속에 함유된 양이온(칼슘,마그네슘)을 제거하여 보일러에 유입되지 못하도록 하여 스케일 생성을 방지한다, 즉 연수기는 칼슘,마그네슘등의 양이온 성분이 유입되면 내부의 나트륨과 자리를 교환하여 나트륨은 물탱크로 유입되고 칼슘, 마그네슘은 제거 된다. 좀더 자세히 설명하면 양이온 교환수지 몸체에 고정 음이온(SO3)을 부착하고 양이온인 나트륨(Na)을 부착시켜만든 수지에 경도성분이 함유된 물을 통과 시키면 수지에 부착되어 있던 나트륨 (Na)은 이탈되고 칼슘(Ca)가 부착되는 현상 즉 이온 교환 작용이 일어나고 여기에 재생을 위해 소금을 투입하면 역반응 현상이 일어나는 것을 말한다.
스케일 수관
3. 청관제 PH에 의한 부식 물은 산성, 중성, 알카리성을 띄게 되는데 이는 물의 수소이온농도(PH)에 따라 결정된다. 수소이온농도가(PH) 6∼8인 중성을 기준으로 6미만은 산성, 8초과는알카리성이라 한다. 일반적인 물(지하수,상수도)은 중성(PH-6∼8)을 띄는데 최근에는 환경오염에 따른 지하수가 약산성을 띄고 있다. 철(보일러수관)은 PH 정도에 따라 부식 정도가 다른데 PH-10.5∼11.5 일때 부식이 가장 적게 일어난다.따라서 일반적인 물은 중성이므로 보일러에 그냥 사용하면 부식되므로 PH-10.5∼11.5에 맞추어 줘야 한다. PH를 높여주기 위해서는 반드시 약품(청관제)를 투입해야 되는데 투입하는 양은 보일러 용량 따라 다르나 근본 원칙은 PH-10.5∼11.5에 유지 되도록 해주면 된다. 예를 들면, 9.5 HP 보일러는8~10시간 사용기준으로 아침에 가동직전에 10oz 정도를 넣어주면 된다.
부식 수관 <제공: Pacific Boiler회사 Yong Yoon이사 562-906-9292> |
증기보일러 운전관리의 중요성
여기서 글을 읽으시다가 이해가 안될수 있는 부분이 있으며,이는 잠시후에 논하고 이보다 지금것의 내용을 간략하게 정리해 보며는 최고사용 압력10kg/cm2(설계압력) 보일러의 적정 운전 압력은 7-8 kg/cm2 이라는 것에 대하여 설명을 드렸고 왜 그렇게 운전을 해야 하는지에 대해서 정리를 해보았습니다. 이부분에 대한것은 후에 보충 논의를 하도록하겠습니다.
그리고 보일러로 부터 주증기관의 감압변 설치에 대한 것에 대하여 보충설명을 드리면
보일러(5kg이하)->주증기관->감압변->주증기 햇더(2-3kg)->보조증기 햇더(2kg)
.....주증기 햇더(2-3kg)->열 사용기기(2kg)->트랩->응축수 회수
.....보조증기 햇더(2kg)->열 사용기기(1.5-2kg)->트랩->응축수 회수
대부분이 이러한 증기 시스템으로 구성을 합니다.(그림을 그리면 더욱 좋으나...)
이러한 설비 부분의 단점이라면
관경이 커짐으로 배관설치 비용증가(동일 관경으로 한곳은 말할것도 없음)
배관관경의 확장으로 인한 열 손실
열사용 기기 전단까지의 증기 압력 강하 심함
습증기 공급으로 인한 응축수량 증가
습증기 공급으로 인한 건도 저하로 인하여 증기 사용량 증가.
여기서 감압변 전,후단의 관경 변화에 대하여 설명을 하였고 위의 배관 시스템을 바르게 고친다면
보일러(7-8kg)-> 주증기관 -> 고압햇더(7-8kg)->감압변-> 저압햇더(2kg); 가까운 거리의 열교환기기에 공급시
...고압햇더->각 열사용처 기기 전단->용도별 감압변(2-3kg)->열사용기기->트랩->응축수회수
...저압햇더->열 사용기기(2-3kg); 저압열사용기기가 기계실 가까이 집단 설치시에
서브 기계실이 있는 경우에도
...고압햇더(7-8kg)->서브 햇더(6-7kg);거리에 따라 손실열에 따라 압력 강하 있음.->
열 사용기기별 감압변(2kg)->열 사용 기기-> 트랩->응축수 회수
단점이라면
고압배관에 대한 위험성
설비비의 추가로 인한 초기 과 비용발생..Lcc 분석으로 보며는 이익임.
재증발증기의 발생,처리 문제
이렇게 고압관을 이용하며는 배관경이 작아도 증기 공급하는데는 문제가 없으며, 배관 설치비 보온비 등이 적게 발생이 되는 것 입니다.
보일러로 부터 증기는 고압으로 운송을 하고 사용시에는 저압으로 낮추어 사용하는가에 대한 내용은 앞전에도 일부설명을 드렸듯이 증기의 비체적 관계로 동일 관경에서 비체적(m3/kg)이 작을 수록 통과 증기량이 많은 것이고 또한 증기의 열 전달 방식이 현열(Sensible heat) 이 아니고 잠열(Latent heat) 방식이므로, 이 부분에 대한 이해가 조금은 부족한듯 합니다.
제가 이 부분에 대한 강의를 해보고 나름대로 교육을 해 보았지만은 대부분의 사람들이 증기의 열을 이용하는 방법에 대하여 보기보다는 이해의 폭이 좁다는 것을 알았습니다.
현열이란 온도계로 측정이 가능한 열 입니다. 간접적으로 눈으로 관측이 가능한 열이라고도 합니다.피부로 느낄수도 있는 덥고 차가운 정도로 온도계로 측정을 한다며는 - 온도에서 100 'C 까지 측정이 가능한 열을 현열 이라고 합니다.
잠열이란 눈으로 확인이 안되는 열로서 물질이(물) 상태변화를 일으킬때 열이 이동(물-얼음)하는 형태를 말합니다. 얼음이 물로 되거나 물이 얼음으로 변할때, 물이 증기(steam)로 변하거나 증기가 물로 변할때의 열의 이동, 이 잠열의 상태 변화는 현열과 다르게 온도는 변함이 없이 질 적인모양만 바뀌면서 열을 주고 받는 것입니다.
물이 얼음으로 변할때는(얼음->물) 79.68 Kcal/kg 의 잠열이 필요하고
물이 증기로변할때(증기->물) 539 Kcal/kg 의 잠열이 필요한 것입니다.
따라서 우리가 증기를 이용하는 것은 대부분의 증기설비에서는 증기의 잠열을 이용하는 것이지 현열을 이용하는 것이 아닙니다. 즉 보일러에서 증기로 변환할때의 잠열을 열 사용설비에 와서는 잠열을 주고 물(응축수)로 변환되는 과정에서의 열의 이동 현상 입니다.
이 열이라는 것은 잠열과 현열의 합으로 표현을 하는데 이를 전열 이라고 합니다.
전열 = 잠열 + 현열
10 kg/cm2 일때 전열 663.77kcal/kg = 잠열 477.98 + 현열 183.33 입니다.
7 kg ..................... 660.85...........= 489.32 .....+ 169.78......
5.......................... 657.99...........= 498.43 ..... + 158.29.......
2.......................... 650.68.......... = 516.88 ........+ 133.25......
이 간이 차트에서 보듯이 압력과 온도에따라서 열량 변화가 있습니다.
현열은 압력이 올라감에 따라 열량(온도)이 상승하는 반면에 잠열은 압력이 올라감에 따라 열량이 내려가는 특성이 있습니다.
해서 증기는 높은 압력으로 수송을 해서 사용처에서는 가능한 낮은 압력을 공급해야만이 우리가 사용하고자 하는 잠열을 충분히 이용을 할수가 있는 것입니다.
차트에서 보듯이 압력이 내려가며는 잠열량이 증가 하듯이 낮은 압력을 사용하며는 열량을 많이 공급을 할수가 있는 것입니다.
혹 더낮은 압력을 주며는 더 좋은 일이 아니냐고 물을수 잇는데 이 부분은 트랩과 응축수 회수관과의 배압 물제로 인한 또다른 연구 대상의 내용입니다.
이번에는 운전압력에 대한 부분이니 더 깊이 심도있게 들어가지 못하는 이점 양해를 바랍니다.
마지막으로 증기 보일러의 운전 압력을 낮게 운전을 하며는 어떠한 문제가 더 있는지를 살펴 보도록 하겠습니다.
증기 보일러를 설계압력 보다 저압으로 내려가면서 운전을 하면 할수록 발생되는 증기는 건조증기에 가까워야 함에도 불구하고 습증기를 생성하게 됩니다. 또한 낮은 압력으로 인하여 보일러의 몸체 안의 수실에서는 Carry over 현상이 심하게 일어 납니다 이 캐리오버(기수공발)는 보일러의 수중에 작은 기포들이 생성이되어 수면에서 터지는 현상과 동시에 물방울이 증기관으로 튀어올라서 증기와 같이 빠져 나가는 현상을 말합니다.
이렇듯이 설계 압력의 70-80% 에서 낮은 5kg/cm2 이하의 압력으로 운전을 하며는 보일러를 빠져나가는 증기는 습증기가 되는 것입니다 가능한 건조 증기를 공급해야만이 열설비에서도 증기 소모량이 줄어들고 배관상에도 무리가 가지를 않고 장비들의 수명이 길어질수 잇는 사항입니다.
저압운전시 문제점
습증기 공급...일반적인 보일러의 건도는 대부분이 98% 로 봅니다. 캐리오버가 심하면 증기의 건도가 95% 까지 떨어집니다.
습증기어와 캐레오버로 인한 배관내의 워터햄머 현상
증기 사용량증가
연료비,동력비,수선유지비,인건비 증가 요인
장비 수명 저하
전체적인 증기설비의 정격성능이하의 운전으로 열효율 저하
증기설비의 감압변,설비등 2차적인 성능저하 발생으로 열효율 극단저하 현상이일어남.
지금까지 증기보일러의 운전 압력을 낮은 압력으로 운전함으로서의 문제점을 간략하게 짚어보았습니다만 세부적으로 들어가며는 계산상으로도 표현이 가능하게 접근을 할수 있는 사항이나 짧은 머리로의 한게가 있어서 이쯤에서 접을까 합니다.
현장 관리하는 분들이나 설계를 하는 분들이나 시공을 하는 분들의 중요한 삼박자가 안맞으며는 엄청난 문제가 발생을 하는 것입니다. 정말로 신경을 써서 운전관리를 하여야 하는 것이고 정확한 유지관리가 될수있도록 설계를 하고 시공을 잘하는 것도 중요한 일입니다.
개인적으로 보며는 정책이나 건설기계분야에서 에너지절감을 주창하는 분들의 행동은 말뿐이고 남의 눈을 가리고 아옹하는 사람들뿐이지 정말로 깊이있고 심도있게 에너지를 절감할수있도록 접근하는 사람들은 별로 없다고 보여 집니다.
보일러의 수처리
1. 보일러 수처리의 필요성
수중에는 칼슘, 마그네슘,실리카등 스케일화되는 물질과 산소, 탄산가스, 염화물 등 부식을
초래하는 물질들이 많이 용해되어 있습니다. 이러한 물질에 따라 기인하는 장해를 미연에 방지하고 보일러의 안전을 도모하고 효율적인 운전을 하는 것이 바람직합니다.
보일러로 급수되는 물의 전처리를 잘하여 급수의 수질을 양호하게 한 후 수처리제를 정확히
사용하는 것이 필요합니다. 또한 보일러 수처리제를 주입한 후 정기적으로 수질을 분석하고 적절한 진단을 하여 조치하는 것이 필요합니다.
당사는 이러한 문제점을 최소화 하기 위하여 각 보일러에 사용되는 여러가지 수질을 첨단 장비를 이용하여 수질분석을 실시함은 물론 현장에서 즉시 검사가 가능한 포켓용 수질분석기를 휴대하여 현장에서 즉시 처리 사용하고 있으며 이러한 분석자료는 전산 처리로 신속한 데이터 전송 처리를 하는 등 각종 사후관리에 충실을 기하고 있습니다.
따라서 저희 제품을 사용하시는 고객께서는 수처리의 중요성을 인식하시고 당 교재를 충분히 숙지하신 후 보일러 관리에 만전을 기하여 주시기 바랍니다.
3. 수처리 방법
1) 스케일 생성의 원인 및 방지대책
(1) 원인
보일러에 사용되는 물속에 용해되어 있는 경도성분 (칼슘,마그네슘)과 실리카 성분이 물속의 염들과 결합된 후 버너의 연소열에 의해 경화되어 보일러 전열면에 부착되어 스케일로 됩니다.
(2) 대책
대책은 보일러 내부에 경화되어 스케일로 부착 될 수 있는 성분을 제거하여 스케일이 생성되지 않도록 하여 주면 되는데 다음과 같은 방법으로 합니다.
경수연화장치를 설치하여 물탱크로 유입되는 물 속에 용해되어 있는 경도 성분인 칼슘(Ca+), 마그네슘(Mg+) 제거하여 보일러내부로 유입되지 못하게 합니다.
경도성분과 같은 스케일성 성분이 보일러 내부에 유입되어도 전열면에 부착되지 못하도록 약품을 보일러에 투입하여 줍니다.
미처리된 경도성분과 연수기에서 제거 되지 않는 실리카 (Si-)성분이 보일러에 유입되면 이성분을 보일러수(관수)중에 용해, 분산시켜 보일러 수 배수시 계외로 배출 되도록 하여 제거 합니다.
철저한 보일러수의 배수로 보일러 내 경도성분이 잔류하는 것을 방지합니다. 소형 관류 보일러는 가동시간 기준으로 1회 전배수를 실시하는 것이 좋은데 전배수는 보일러를 가동한 후 다음날 아침 보일러를 잠깐 가동하여 압력을 1㎏/㎠ 올린 후 보일러를 끄고 배수 시키는 것이 가장 좋습니다.
2) 부식생성의 원인 및 방지대책
(1) 부식의 종류
보일러 수(관수)의 PH가 기준수치에 있지 않아 발생하는 부식
급수 중에 있던 용존산소가 보일러 내로 유입되어 발생하는 부식
급수중의 염화물 성분(cl-)이 보일러 내에 농축되면서 발생하는 부식
(2) 부식 방지 대책
가. PH에 의한 부식
물은 산성, 중성, 알카리성을 띄게 되는데 이는 물의 PH 정도에 따라 결정됩니다.
물은 중성인 PH6-8을 기준으로 6미만은 산성, 8초과는 알카리성이라 합니다. 일반적인 물(지하수, 상수도)은 중성(PH-6∼8)을 띄는데 최근에는 환경오염에 따라 지하수가 약산성을 띄기도 합니다.
철(보일러수관)은 PH 정도에 따라 부식 정도가 다른데 PH-10.5∼11.5 일때 부식이 가장 적게 발생 합니다.(그래프참조) 따라서 일반적인 물은 중성이므로 보일러에 그냥 사용하면 부식이 발생하므로 PH-10.5∼11.5에 맞추어 줘야 합니다. PH를 높이기 위해서는 반드시 약품(청관제)를 투입해야 되는데 투입하는 양은 보일러 용량, 압력등에 따라 다르나 근본 원칙은 PH-10.5∼11.8에 유지 되도록 해주면 됩니다.
나. 용존산소(O2)에 의한 부식
산소(O2)는 철과 접촉하면 부식(녹)을 일으키는 성질을 가지고 있어 물에 용해된 산소를 제거해야 부식을 방지 할 수 있습니다. 용존산소는 물의 온도를 높여 제거하거나 약품(청관제)을 보일러에 투입하여 제거 할 수 있는데 청관제 성분 중 탈산소제가 용존산소를 제거합니다.
다. 염화물(소금기)에 의한 부식
물 속에는 우리가 느끼지 못하는 염화물이 용해되어 있는데 이 성분은 역시 보일러를 부식시키므로 보일러 가동 후 내부의 물을 배수 시켜 염화물이 수관에 농축되지 않도록 해주어야 합니다
3) 케리오버의 발생원인 및 대책
케리오버는 보일러 내에 있는 물이 증기와 함께 증기 배관으로 넘어가 보일러 내의 수위가 불안정하여 지는 것을 말하는 것으로 비수현상, 포밍 현상등이 이에 속하는데 이 현상이 발생하면 증기배관 및 증기 관련 기기를 부식 시키거나 워터해머로 인한 배관 노후와 더불어 보일러의 수위 에러가 발생할 수도 있습니다.
가. 발생원인
케리오버는 보일러 내부의 물속에 이물질(경도성분,유지류, 청관제 과다투입)이 다량 함유되었을 때 발생합니다. 관수 중에 다량 함유 된 이물질은 물이 증발되는 표면에 위치하면 증발되는 증기와 더불어 나가면서 주위의 물을 끌고 올라가면서 케리오버 현상을 발생시깁니다. 특히 유지류는 아주 심한 케리오버를 발생시키는 역할을 합니다.
나. 대책
물속의 이 물질이 과다 농축 됨에서 발생하는 현상이므로 보일러 내부의 물을 배수 시켜 해결해야 합니다. 이 현상은 보일러의 물을 전배수 시키지 않는 데서 오는 경우가 가장 많고 보일러를 처음 설치한 경우 보일러 설비과정에서 파이프머신의 기름이 유입되어 발생하는 경우도 있습니다.
이 경우는 보일러 내부의 물은 물론 물탱크 내부의 물도 전배수 하여 사용해야 합니다.
■ 보일러의 전배수
지금까지 우리는 배수만 시켜주면 되는 것으로 생각하여 왔었습니다.
그러나 무조건 1일1회 전배수를 하는 것은 바람직하지 않으므로 배수방법을 정확히 알고 정확한 방법으로 전배수를 시켜주시기 바랍니다.
1. 전배수 시기
지금까지는 전배수를 보일러 가동을 마치고 잔여 압력으로 전배수를 실시하도록 하여 왔습니다.
이것은 익일 가동 전에 전배수를 실시하려 제대로 하기 어렵기 때문에 그리했었습니다.
그러나 이제는 누구나 전배수를 반드시 해야 하는 것을 알고 있기 때문에 차후로는 가동 후 놓아 두었다가 다음날 보일러를 가동하기 전 잠깐만 가동하여 스팀 압을 1kg/㎠로 올린 후 배수를 실시하고 정상 가동하여야 합니다. 그 이유는 당일 보일러를 가동하는 동안에 용존산소 제거를 위해 청관제가 충분하게 투입 되어져 있고 관수도 충분히 가열되어 있어 다음가동 때 까지 놓아 두어도 부식이 발생하지 않기때문입니다.
그러나 가동 후 전배수를 실시하고 다음 가동을 위하여 급수를 시켜 놓으면 용존산소가 제거되지 않은 물이 급수되게 되고 청관제도 초기 급수 시에는 충분히 투입되지 못하여 정지 시간동안 부식이 발생하게 되는 것입니다. 따라서 겨울철 동파의 위험이 있는 경우를 제외하고는 전배수를 보일러 가동 후 익일 가동 전에 실시하여야 합니다.
2. 전배수 주기 산정 방법
보일러의 배수 주기는 시기에 못지 않게 중요합니다. 당사 보일러의 청관제 주입 방법은 점진 주입 방법을 사용하기 때문에 초기 급수 후 약 2시간 동안은 필요량 만큼 청관제가 투입되지 못하여 다소 부식이 진행됩니다. 따라서 무조건 하루에 한번 배수를 시키면 부식이 오히려 잘 진행될 수 있습니다.
그러므로 전배수는 정확한 근거에 의해 실시하는 것이 좋은데 이를 산출하기 위해서는 2가지 방법이 있는데 다음과 같습니다.
① 관수기준치에 의한 전배수 주기 산출법
이 방법은 보일러에 해를 주는 항목 중 가장 먼저 기준치에 도달한 항목을 기준으로 전배수 주기를 실시하는 방법입니다. 다시 말해 보일러 가동을 마친후 관수를 채취 분석하여 가장 먼저 기준치에 도달할 수 있는 항목을 선정하여 다음공식에 대입 계산하여 가동시간이 얼마 만에 설정 치에 도달하는가를 산정하여 전배수 주기를 결정하면 되는 방법입니다.
따라서 이에 대한 공식을 알아보면 다음과 같습니다
브로우량을 매시간 26ℓ를 배수 시켜야 하나 매시간 시키는 것이 불가하므로 기준치에 도달하는
시간을 계산하여 배수 시키면 됩니다. NBO-1000의 보유수량이 250ℓ인데 시간당 배수량이 26ℓ
이므로 전배수는 10시간에 1회 시키면 되나 실제는 이보다 빨리 배수 시켜야 됩니다.
왜냐하면 전기전도도는 관수에 청관제를 투입하면 상승이 되기 때문에 산출에 의한 계산치 보다
빨리 배수를 시켜야 합니다.
② 가동시간 기준에 의한 전배수 주기 계산법
계산에 의하지 않고 실시하는 경우 특히 응축수를 사용하지 않고 냉수를 사용하는 업소는 8-10시간 가동기준으로 배수시키되 전배수를 시키지 말고 3번에 나누어 전배수를 실시하는 것이 가장 바람직 합니다.
즉 실 가동 시간이 8-10시간이 되면 배수밸브를 열고 수면계를 확인하면서 수위가 수면계 하단부이하로 내려가면 배수를 정지시키고 급수하여 사용합니다.
이것은 완전배수 후 재급수를 하여 사용하면 냉수가 급수되어 냉수에 함유된 용존산소가 관내로
유입되어 수관을 부식 시키므로 이를 최소화 하기 위해서 입니다.
3. 전배수 방법
특히 지하수를 사용하는 업소나 증기압이 비교적 높게 사용하는 업소는 상기와 같은 조건을 만족
시킨 후
① 증기 압력이 1kg/㎠에서 배수밸브를 완전히 개방 합니다.
일부업체에서는 압력을 높게 한 상태에서 밸브를 1/3정도만 열고 배수 시키는 경우가 있는데 이렇게 하면 보일러 전면부의 스케일이 배출되지 못하므로 완전히 열고 배수 시켜야 합니다. 이때는 화상 등 안전사고에 유의하여 실시합니다.
② 보일러의 전원 스위치를 올려 급수펌프가 동작하는 상태에서 약 3분간 배수 시킵니다.
배수 밸브를 열고 배수를 시키다가 관수가 2/3정도 배출되면 보일러의 전원 스위치를 올려 급수 펌프가 동작하고 있는 상태에서 약 5분간 배수를 시킵니다. 밸브만 열어 배수시키면 전면부의 스케일이 배출되지 못하므로 급수를 시키는 상태에서 배수시키면 전면부 스케일도 잘 배출 되므로 꼭 지켜야 합니다. 전원 스위치를 올렸다 내렸다를 반복하면 더욱 효과적입니다.
③ 배수가 완료되면 배수 밸브를 닫고 재급수를 시킨 후 정상 가동시키면 됩니다.
■ 255밸브, 268밸브 전자동 연수기(TK-6∼100)
연수기(부-스타 소프트너)는 양이온교환수지를 사용하여 원수중의 경도성분(칼슘,마그네슘)을 제거하여 연수로 만드는 수처리 장치입니다.
본 장치는 수처리로 세계에서 가장 우수한 AUTOTROL사(미국)의 자동 밸브를 사용하여 높은 성능과 간단한 구조로 취급이 간편하며 보수관리가 용이한 제품입니다.
본 제품을 사용하시기 전에 본 취급 설명서를 잘 읽어보시고 항상 최상의 상태로 유지시켜 사용하여 주시기 바랍니다.
3. 작동원리
위의 그림에서 보수 있듯이 연수기는 내부에 양이온 교환수지가 있는데 이것은 물속에 함유된 양이온(칼슘,마그네슘,철분 등)을 제거하여 보일러에 유입되지 못하도록 하여 스케일 생성을 방지합니다.
1) 경도 제거원리
양이온 교환수지는 아주 작은 입자로 되어 있으나 외부에는 띠가 있어 그림에서와 같이 양이온 성분인 나트륨(Na+)이 20∼30개 가량이 부착되어 있어 Ca+, Mg+의 양이온을 제거 합니다.
연수기는 칼슘,마그네슘등의 양이온 성분이 유입되면 내부의 나트륨과 자리를 교환하여 나트륨은 물탱크로 유입되고 칼슘, 마그네슘은 제거 됩니다. 좀더 자세히 설명하면 양이온 교환수지 몸체에 고정 음이온(SO3)을 부착하고 양이온인 나트륨(Na)을 부착시켜 만든 수지에 경도성분이 함유된 물을 통과시키면 수지에 부착되어 있던 나트륨 (Na)은 이탈되고 칼슘(Ca)이 부착되는 현상 즉 이온 교환 작용이 일어나고 여기에 재생을 위해 소금을 투입하면 역반응 현상이 일어납니다.
물 속에는 많은 양이온들이 용해되어 있는데 그 중에서도 칼슘이나 마그네슘만 제거가 되는 이유는 수지에 부착된 고정음이온(SO3)이 반응하는 순서가 이온의 친화성이 큰 이온이 우선적으로 반응하기 때문입니다. 따라서 물속에 가장 많은 양이 함유되어 있고 친화성이 큰 칼슘과 마그네슘이 우선적으로 탈 부착 되는 것입니다. 역으로 재생을 위해서 사용되는 소금도 물에 용해 시켰을 때 분리된 나트륨이 고정음이온과 친화성이 크기 때문에 소금이 사용되는 것입니다.
2) 재생 원리
위에서 설명한 것처럼 연수기는 내부에 투입된 양이온 교환수지가 연수기로 유입 된 칼슘, 마그네슘을 제거합니다. 이 양이온 교환수지는 위에서 설명한 것처럼 수지 1개당 경도성분을 제거 할 수 있는 능력이 한정되어 있어 무한정 제거 할 수 없습니다.
가정용 정수기도 일정량을 정수 시켜 사용한 후에는 필터를 교체하는 것처럼 연수기도 일정량의 연수를 연수를 만든 후에는 연수기 내부 양이온 교환수지에 부착된 경도성분을 제거해야 계속해서 연수기를 만들 수 있는 것입니다. 이를 위해서 사용되고 있는 것이 소금(Nacl)입니다.
소금은 고체상태는 Nacl 이지만 물에 녹이면 양이온인 Na+ 이온과 음이온인 Cl- 이온으로 나뉘어져 연수기 내부로 투입 시키면 수지에 붙어 있는 Ca+, Mg+는 소금물속의 염소성분(cl-)과 결합하여 수지에서 떨어져 나가 배수되고 다시 그 자리에는 나트륨(Na+)이온이 결합되어 계속해서 연수를 만들 수 있게 되도록 해 주는데 이 작업을 재생이라고 합니다. 따라서 연수기는 설치만 하면 계속해서 연수를 만드는 것이 아니고 연수기 소금통에 소금을 계속해서 보충을 시켜 주어야 합니다.
4. 설치 및 배관
1) 설치장소
(1) 직사광선이 닿지 않는 평평한 곳에 설치하여 주십시오.
(2) 실내에 설치하여 0℃이하가 되지 않도록 하여 주십시오. 0℃이하가 될 경우는 보온을 하여
주십시오. 만일 동파가 발생하면 보증수리가 어렵습니다.
(3) 배수구 근처에 설치하여 배수가 용이하도록 하여 주십시오.
2) 설치배관
(1) 우측 그림의 표준 흐름의 연결 및 아래그림의 부품 배관도를 참고하여 주십시오.
(2) 원수입구,연수출구의 배관구경은 TK- 6 ~ 409 형은 20A, TK-50~100형은 25A, TK-150∼300 형은 40A로 연결하여 주십시오.
(3) 원수입구 압력은 TK-6~30형은 1.5`~5(kg/cm2) TK-50~300형은 2.0~5(kg/cm2)의 범위를 필히 유지하여 주십시오.
(4) 연수출구는 보일러등 압력용기에 직접 연결하지 말고 연수 저장 탱크를 설치하여 주십시오.
(5) 연수기 입구에는 스트레나(여과기)를 설치하여 주십시오.
3) 전기의 공급(通 電)
(1) 전원은 220볼트를 사용하고 보일러를 가동하지 않는 야간에도 항상 통전하여 주십시오.
이것은 재생 동작에 필요한 동력을 공급하기 위해서 입니다. 만일 가동하지 않는 시간에 전원을
공급하지 않으면 재생이 정상적으로 되지 않습니다.
(2) 전원코드는 1.5m길이로 되어 있으나 길이가 부족한 경우에는 규격품(K.S)코드를 연결하여
주십시오.
5. 공기(에어) 빼기
(1) 재생지시표의 홈에 일(-)자 드라이버를 넣고 누르면서 왼쪽(반시계)으로 돌려 화살표가 역세 위치에 오도록 돌려 놓으십시오.
(2) 연수출구 밸브를 잠그고 원수 밸브를 조금씩 열어 배수구로부터 공기가 빠지는 것을 확인하여 주십시오.
(3) 공기가 다 빠지면 원수 밸브를 완전히 열어 배수구로 부터 깨끗한 물이 나올 때까지 배수 시키십시오.
(4) 깨끗한 물이 나오면 원수밸브를 잠그고 5분간 방치합니다.
6. 재생 방법 (타이머의 맞춤)
1) 자동 재생(운전)
(1) 재생지시표의 화살표가 채수(SERVICE)에 맞추어져 있는지 확인해 주십시오.(맞추어져 있지 않을 경우에는 재생지시표의 일자홈에 드라이버를 넣고 누르면서 반시계 방향으로 돌려서 맞추십시오)
(2) 요일 표시판의 핀을 모두 뽑아내십시오.
(3) 요일 표시판을 돌려 ①의 요일 화살표에 오늘의 요일 핀을 맞추십시오.
(4) 재생하는 요일의 핀을 밀어 넣으십시오. 재생하는 요일은 7페이지 연수기 성능표를 참조하시거나 당사 서비스직원의 안내에 따라 설정해 주십시오.
(5) 시간표시판을 당겨서 돌려 ②의 시간지침을 현재시각 시·분에 맞춘다. 재생은 설정된 요일의
새벽 2시 30분에 시작됩니다. 재생하는 시간을 변경시키려면 시간표시판을 돌려서 현재의 시각을 앞당기거나 늦추어서 설정하여 주십시오.
(6) 재생에 요하는 시간은 TK-6∼100형은 118분(약2시간), TK-150~300은 기존 68분에서 3분단위로 임의로 추가 설정할 수 있습니다.
2) 수동 재생(운전)
(1) 재생지시표의 일자홈에 드라이버를 넣고 누르면서 시계반대방향(왼편)으로 돌려 화살표를 ③의 시작 위치에 맞추십시오.
(2) 1분 후에 곧 재생을 시작합니다.
(3) 재생이 완료되면 연수 채취구에서 연수를 20cc 정도 재취하여 연수지시약을 1-2방울 떨어뜨려 청색으로 변하면 재생이 정상적으로 완료된 것이고 적색으로 변하면 재생이 정상적으로 이루어 지지 않은 것이니 당사 서비스 센터에 문의하여 조치 후 사용하십시오
7. 운 전
1) 매일의 운전
(1) 연수기의 처음 운전에는 재생할 필요가 없습니다. 전기를 공급하고 연수기 입출구 밸브를 열어 놓고 소금을 보충시키며, 시간이 현재 시간과 맞추어져 있으면 됩니다.
(2) 소금은 항상 소금통의 상·하 눈금 범위 내에 있도록 천일염을 보충하여 하십시오.
(3) 소금이 한군데 몰려 있거나 덩어리가 되어 있거나 하지 않도록 가끔 섞어 주십시오. 특히 입자가 작은(한주)소금은 수분을 흡수하면 덩어리가 되어 잘 녹지 않아 소금물이 부족한 경우가 있습니다.
(4) 염수콘트롤러는 용량에 맞게 조정되어 있으므로 임의로 조정하지 마십시오.
(5) 정전이 되었을 경우 연수기 타이머의 시간을 현재 시간에 다시 조정하여 주십시오.
(6) 재생 시간 중 단수가 된 경우 처음부터 다시 수동 재생을 하여 주십시오.
2) 연수 점검
(1) 경수와 연수의 판정은 연수를 컵에 10~20cc 정도 채취하여 연수·경수 판정지시약을 1~2방울 넣고 조용히 흔들어 색깔을 살펴 보십시오. 적색이면 경수, 청색이면 연수입니다.
(2) 보일러 사용 전에 필히 연수 채취구로부터 물을 채취하여 연수·경수 판정지시약으로 연수(청색)가 된 것을 확인하십시오.
(3) 경수의 경우(적색)에는 원인을 확인 후 조치하여 사용하시고 조치가 어려운 경우는 당사 서비스에 문의하여 주십시오.
3) 재생 주기 설정법
재생주기는 당사 서비스직원과 상의 하십시오. 임
8. 연수기의 시간당 통과 유량 계산법
255 밸브를 사용하는 연수기의 시간당 통과 유량은 다음그래프를 이용하면 됩니다.
연수기의 입출구의 압력 편차(△P)를 알면 통과 유량을 알 수 있습니다.
예를 들어 연수기 입출구의 압력차이를 확인하니 0.55Kg/㎠라면 다음그래프에서 좌측의 0.55 정도에서 우측으로 선을 따라가면 곡선을 만나는데 만난 지점에서 아래로 내려가면 35ℓ/min 정도에서 곡선이 만납니다. 이 값을 시간당 수량으로 환산하면 약 2.1 ton/hr 임을 알 수 있습니다.
즉 연수기의 입구와 출구측의 압력 차이가 크면 통과유량이 많고 압력차이가 적으면 유량도 적음을 알수 있습니다.
9. 재생 시 밸브 내부 위치
■ 180밸브 전자동 연수기(TK-150∼300)
1. 180V/V 시리즈 연수기의 특징
1) 밸브가 동주물 밸브 셋트로 되어 있습니다.
2) 연수기의 수지통과 소금 통이 분리되어 있습니다.
3) 밸브 셋트에 에어체크 및 캠, 캠축이 없습니다.
4) 밸브의 개폐는 피스톤의 왕복운동에 의해 진행되며 밸브 셋트 내부에 있는 디스크가 밸브를 열고 닫습니다.
5) 연수기 타이머의 외형은 여타연수기와 같은 모양이나 내부의 구조는 다릅니다.
6) 재생시간은 기본 68.5분으로 필요에 따라 조정이 가능합니다.
7) 소금통 내부에는 플로우트 타입의 염수밸브가 있어 염수량 조절을 하여 재생에 필요한 염수를 공급 합니다. 연수기 타이머 뒷면에는 재생시간을 조정할 수 있는 재생사이클 핀이 있습니다.
2. 연수기 외형 및 배관도
3. 재생사이클 핀의 셋팅 방법
1) 연수기 콘트롤러의 커버를 좌우측의 고정볼트를 풀고 제거하여 다음 그림의 타이머 고정핀을 밀고 타이머를 분리 시키십시오.
2) 분리시킨 타이머의 뒷편에는 그림과 같은 표준 상태로 셋팅된 재생 사이클 핀이 나타납니다.
셋팅된 분석을 해 보면 역세 시간이 14분(핀 3개 돌출상태), 소금물투입 및 완속세정 40.5(핀 15개 삽입상태), 급속 세정 및 소금물 재투입 14분(핀 3개 돌출 상태)으로 총 68.5분의 재생 시간으로 셋팅 되어 있습니다. 표준으로 셋팅된 재생 사이클핀을 좀 더 세밀히 분석해 보면 다음과 같다.
핀이 돌출되었을 시에는 핀 1개를 기본 8분으로 하여 핀 1개가 추가 돌출될 때마다 3분씩 증가됨을 알 수 있습니다. 핀이 돌출된 구간은 역세구간과급속세정 및 소금물채우기시간으로 핀을 추가 돌출 시켜 필요한 만큼 증가 셋팅 할 수 있습니다.
또한 핀이 삽입된 상태에서는 핀 2개를 기본 1.5분으로 1개 추가 삽입될 때마다 3분이 증가됩니다.
표준 상태로 셋팅된 핀은 15개가 삽입되어 기본 1.5분에 13개가 삽입된 시간 39분을 더한 40.5분이 염수 투입 및 완속 세정 시간이 됩니다.
마찬가지로 핀을 조정하여 시간 필요 시간을 세팅 할 수 있습니다.
일반 연수기는 재생시간이 118분(약 2시간)이나 180밸브 연수기는 68.5분을 기본으로 핀을 조정
하여 필요한 시간을 셋팅하면 됩니다. 따라서 68.5분이 지나면 재생이 완전히 끝나는 것입니다.
그러나 재생지시 핀은 68.5분이 지났다고 해서 채수 상태를 가리키지는 않습니다. 재생은 끝났지만 재생 지시핀은 세척이나 소금물 채우기를 가리킬 수도 있습니다. 그러나 연수기 동작은 채수 상태이므로 혼돈하지 말아야 합니다.
4. 재생 사이클 핀 셋트 외형도
5. 재생 피스톤 위치 및 밸브내부 위치
6. 플로우트 TYPE 소금밸브
1) 플로우트 타입 소금밸브는 연수기 재생에 필요한 소금의 량을 조절하는데 소금통 내에 설치된
플로우트(스티로플)에 의해 조정됩니다.
2) 플로우트 밸브를 소금통에 설치할 때에는 소금물 유·출입 대롱과 플로우트 고정대가 반드시 수직을 이루도록 해야 합니다.
만일 수직을 이루지 못하면 소금물 보충시 차단을 정상적으로 못하고 셋팅치 보다 많이 보충됩니다. 플로우트의 높이에 따라 소금물 채우는 양이 결정 되는 만큼 플로우트 셋팅을 정확히 하여야
합니다. (염수플로우트 설정법 참조)
7. 연수기 콘트롤러의 전기 결선법
◎ 보일러를 24시간 가동업체에 전자변을 설치할 경우 전자변 결선 방법
연수기 출구측에 설치된 전자변의 전원은 전자변이 N.C 타입인 경우에는 연수기 단자대의 ②번과 ⑥에 연결하고 전자변이 N.C 타입인 경우에는 연수기 단자대의 ②번과 ⑤번에 연결하면 됩니다.
8. 염수플로우트의 높이 설정법
일반 연수기는 재생시 필요한 염수량을 연수기 헤드의 염수 콘트롤러에 의해 조정됩니다.
그러나 TK-150-300 연수기는 소금통 내에 설치된 플로우트 밸브의 플로우트 높이를 조절하여 염수량을 조절해야 합니다. 뿐만 아니라 소금 통에 투입되는 소금의 양에 따라 염수량도 변하므로 투입하는 소금양도 조절해야 하는데 방법은 다음과 같습니다.
1) 수지 재생에 필요한 소금량 계산 원리
수지 1ℓ를 재생하기 위해서는 염도 100% 소금 0.1㎏이 필요합니다.
염도 100% 소금(정제염)은 상온의 물 1ℓ에 360g의 소금밖에 녹이지 못합니다.
즉 36% 포화 용액입니다. 반대로 소금 0.1㎏을 녹이기 위해서는 0.28ℓ의 물이 필요한 것입니다.
만약 TK-300 연수기를 재생한다면 소금이 30kg 이 필요하고 필요한 소금물은 84ℓ만 있으면 됩니다.
그러나 당사 연수기에 사용하는 재생용 소금은 천일염으로 염도 80%입니다.
따라서 염도 100% 소금(정제염)보다는 약 20% 정도의 소금이 더 소모되는 것입니다.
약 36.28㎏의 소금이 소모되는 것입니다.
2) 플로우트 높이 산정법
위 항의 염수계산 기본 원리에 의해 염수량을 산정한 후 염수통의 체적을 계산하여 염수플로우트의 높이를 설정하면 되는데 플로우트의 높이는 단순히 소금통의 체적만을 생각해서 설정해서는 안되며 다음 사항을 고려하여 계산해야 합니다.
① 소금통 내에 소금이 얼마나 들어 있는가를 감안해야 합니다.
소금통에 소금과 물의 높이가 같을 때의 체적이 100ℓ라면 실제 소금물만 양은 전체의 1/3 즉 약
33ℓ 밖에 되지 않습니다.
따라서 소금통 내에 소금을 너무 많이 넣으면 재생에 필요한 소금물의 양이 부족하여 재생이
완벽히 이루어지지 않습니다.
② 플우트밸브 흡입구가 바닥 보다 높은 위치에 있어서 흡입구 높이 이하에 있는 염수는 흡입이
안되므로 흡입구 높이를 뺀 높이로 계산해야 합니다.
이와 같은 두 가지 조건을 감안하여 소금통의 체적을 구하여 필요한 양만큼의 염수 플로우트의
높이를 설정하면 됩니다.
3)염수플로우트의 높이
9. 180V/V 연수기를 사용할 때 주의 사항
1) 재생시 재생사이클의 핀 셋팅 상태를 반드시 확인하여 현장에 필요한 시간(역세, 급속세정)을
셋팅하여 완벽한 재생을 시켜야 합니다.
만일 역세 시간(14분:3핀 돌출)이 짧거나 급속세정시간(14분:3핀 돌출)이 짧은 경우에는 재생완료
직후 채수 중에 염분이 검출될 수 있습니다.
2) 염수흡입 대롱(PVC 파이프)과 플로우트 밸브 고정 축은 반드시 수직수평을 이루게 해야 합니다 만약 수직수평이 안 되면 플로우트가 제 역할을 못해 소금통에 물이 넘칠 수 있습니다.
3) 플로우트밸브 보호용 파이프(140ΦPVC 파이프)는 소금물 흡입을 위하여 바닥에서 10㎝ 높이의
둘레에 구멍을 뚫어 놓았는데 구멍이 막히지 않도록 확인하며 사용해야 한다.
10. 연수기의 성능 및 시간당 통수량 계산법
2) 연수기 통수량 계산법
180 밸브를 사용하는 연수기의 시간당 통과 유량은 다음그래프를 이용하면 됩니다.
연수기의 입출구 압력 편차(△P)를 알면 통과 유량을 알 수 있습니다.
예를 들어 연수기 입출구의 압력차이를 확인하니 1.3Kg/㎠라면 다음그래프에서 좌측의 1.36 정도에서 우측으로 선을 따라가면 곡선을 만나는데 만난 지점에서 아래로 내려가면 17톤/hr 정도에서 곡선이 만나는데 이는 시간당 통수량이 약 17톤/hr 임을 알 수 있습니다. 즉 연수기의 입구와 출구측의 압력 차이가 크면 통과유량이 많고 압력차이가 적으면 통과 유량도 적음을 알 수 있습니다.
2014-12-19 오전 9:51 - 화면 캡처
■ 청 관 제(BOOSTER CLEANER PLUS)
1. 사용목적
물에 의한 보일러의 장해 요인으로는 스케일, 부식, 캐 오버 등이 있습니다.
이러한 장해요인을 제거하기 위해서는 수처리 약품을 사용하여야만 됩니다. 전처리 장치가 발달했다고 하더라도 미량의 경도 성분(스케일 성분)은 통과하게 됩니다. 따라서 경도 누설에 의한 스케일 장해를 없애고 부식 및 캐리 오버를 방지하기 위하여 청관제를 반드시 사용해야 합니다.
2. 청관제의 작용
(1) 경도 성분의 스케일화 방지
경도 성분을 인산이온이나 알칼리와 반응시켜 죽 상태의 부유물질로 하여 배출(부로)시에 보일러외로 배출시켜 스케일의 형성을 방지합니다.
즉, 다음과 같은 화학 반응식에 의해 이루어 집니다.
• 10Ca(HCO3)2+6Na3PO4+2NaOH →〔Ca3(PO4)2〕3Ca(OH)2+10Na2CO3 + 10CO2 + 10H2O
• 10CaSO4+6Na3PO4+2NaOH → Ca3(PO4)2〕3Ca(OH)2+10Na2CO4
• MgCl2+2NaOH → Mg(OH)2+2NaCl
(2) 실리카 스케일화 방지
보일러 수의 알칼리도를 적절히 유지하여 수용성의 규산염으로 하여 경질의 실리카 스케일을
방지합니다.
SiO2+2NaOH → Na2SiO3+H2O
(3) 부식의 방지
보일러수의 PH를 적절히 유지하여 부식을 방지합니다.
보일러 수중에 적량의 인산이온을 유지하여 강관 표면에 방식피막을 형성시켜 부식을 방지 합니다.
3. 청관제의 종류 및 사용용도
(1) 공업용 청관제( I - 10080) : 환수사용업체로써 스팀을 간접 가열시에 사용합니다.
(2) 일반용 청관제( F – 200) : 스팀으로 스팀을 직접 가열시에 사용합니다.
4. 사용방법
약품의 주입은 정량 펌프를 사용하고 급수관에 비례 주입합니다.
이 경우에는 급수계의 재질에 주의할 필요가 있습니다.
정기적으로 수질을 분석하여 수질관리 기준에 적합하도록 배수량 및 약제 주입량을 조정합니다
5. 취급 및 보관상 주의
(1) 피부에 묻었을 경우에는 청수로 씻어 주십시오.
(2) 준에 들어 갔을 때에는 청수로 씻고 전문의의 치료를 받아 주십시오.
(3) –10℃~40℃정도 되는 곳에 보관하십시오.
■ 스케일 제거제 (DP –12)
1. 용도
보일러 수관내에 생성 고착된 스케일의 제거에 우수한 효과를 발휘하는 약품입니다.
2. 특 징
1. 스케일 세관을 위해 보일러를 정지시키지 않고 스케일을 제거할 수 있습니다.
(즉, 보일러 운전 중에 사용하므로 조업에 지장을 주지 않습니다.)
2. 스케일이 녹아 내리기 때문에 관 폐쇄로 인한 하자 발생을 막을 수 있습니다.
3. 인산염, 탄산염, 규산염 등의 스케일을 용해하여 제거합니다.
4. 세정 후 부식으로 인한 수명 단축이 되지 않습니다.
5. 경도성분의 석출방지 효과가 우수합니다.
6. 가설비가 필요하지 않습니다.
3. 사용방법
청관제와 병용해서 사용하며 약주펌프가 없는 소용량 보일러는 보유수량의 1%를 투입시켜 운전하다가 비수현상이 발생하면 전배수 후 재 투입 시켜 사용합니다. 그러나 약주펌프가 있는 경우는 약주통에 청관제와 DP-12의 비율을 1:1 로 혼합하여 점진적으로 투입시키면 됩니다.
4. 효과의 판정
(1) 전배수 시 우유빛깔과 같은 흰색의 물이 나오면 스케일이 녹아 나오는 것입니다.
(2) 전배수 시 맑은 물이 나오면 스케일 제거가 완료된 것이므로 DP-12의 투입을 중지합니다.
5. 제거기간
(1) 칼슘 등 연질 스케일은 2주정도 사용으로 제거됩니다.
(2) 스케일 부착량이 두껍거나 실리카 등 경질 스케일은 기간이 다소 길어질 수 있습니다.
■ 양이온 교환수지 세정제 (KALON–R–2)
1. 용도 및 특징
KALON R –2는 양이온 교환수지에 엉겨붙은 철분등의 제거 효과가 우수하고 수지 재생시에는 재생제와 동시에 첨가함에 따라 이온 교환능력을 회복시켜 수지의 균열 파손이나 능력 저하를 방지합니다. 또한, 중성부근에서 세정하므로 부식시킬 우려가 없고 세정 배출액의 중화도 필요하지 않습니다.
2. 성 상
외관 : 백색분말
1%수용액PH : 6.2±0.5
3. 사용방법
(1) 사 용 량 : 양이온 교환수지 1ℓ에 대하여 20g을 사용합니다.
(2) 세정조작 : 식염 재생시에 식염과 같이 소정량을 용해하고 통상 식염 재생 조작과 동일하게 행합니다.
(3) 세정빈도 : 원수중의 철분과 현탁물의 양에 따라 다릅니다만 보통은 아래의 세정 빈도와 같습니다. 수지의 오염과 손상을 합하여 세정시기를 결정하여 주십시오.
4. 취급상 주의
(1) 본 제품은 깊이 연구하여 안전한 제품이고 취급시에 있어서 좀 더 확실히 하기 위해서는 보호안경, 고무장갑을 착용하여 주십시오.
(2) 본 제품은 공기에 장시간 접촉할 경우 산화하여 효력이 저하되므로 폴리에렌렌 포장을 충분히 밀봉하여 공기와의 접촉을 피하여 보관하여 주십시오.
■ 만수보존액(I-300)
운전중인 보일러의 부식을 방지하기 위해 통상 세심한 주의가 기울여지고 있으나, 가동되지 않는 보일러에는 그다지 신경을 쓰지 않으나 1주일 이상이 되는 장기간 휴지 보관 할 때에는 보관 잘못으로 인하여 부식이 일어나 들이킬 수 없는 사태가 초래되는 경우가 있습니다. 따라서, 만수보존액을 사용하여 부식을 방지하여야만 됩니다.
1. 만수보존 방법
부식 방지제인 만수보존액을 넣고 주증기변을 닫고 공기 취입변을 열어서 수동으로 급수시켜 만수시킨 다음 공기취입변을 닫아 보존합니다.<겨울철 이외> 겨울철에는 동파의 위험이 있으므로 완전 배수하여 관체 내부를 잔열로 충분히 건조시킨 후 실리카겔, 염화칼슘 등의 건조제를 넣어 주증기변을 닫아 보관합니다.(겨울철에 보관하는 방법)
2. 만수 보존 요령
(1) 보일러를 가동하여 압력이 1kg/cm2되면 정지하고 전배수 실시합니다.
(2) 상부 검사구 캪을 열고 만수 보존액을 투입합니다.
(3) 상부 검사구 캪을 닫고 운전 전원 스위치를 넣어 고수위까지 급수시킵니다.
(4) 고수위에서 급수 차단이 되면 주증기변을 완전히 닫은 후 공기 취입변을 열어둡니다.
(5) 급수용 마그네트 스위치를 수동 조작하여 공기 취입변에서 넘쳐 나올 때까지 급수시킵니다.
(6) 공기 취입변으로 넘쳐 나오게 되면 공기 취입변을 닫고 수동 급수시켜 증기 압력계가 5kg/cm2가 될 때 까지 급수 시킵니다.
㈜ 3kg/cm2이상에서는 압력이 급격히 상승하므로 주의하여 주십시오.
(7) 보일러의 모든 밸브를 완전히 닫습니다.
㈜ 3개월마다 보일러수를 채취하여 철분증가 및 PH저하 여부를 검사합니다. 철분증가 및 PH가 저하 되었으면 만수 보존액을 재 투입 합니다.
계면활성제_계면공학_5장. 액체-액체 계면 환경공학전공수업
오늘은 계면공학의 5장. 액체-액체 계면에 대해 떠들어 볼 계획이다. 아무래도 요즘 취업이다 논문이다. 정신이 없어서 포스팅을 할 시간도 여유도 없었는데 교수님이 업무를 하달하셨다.
계면활성제!! 다 배웠던 내용이지만 한번 복습하며 새로 준비해보자^ㅁ^
일단 계면 활성제란 묽은 용액 속에서 계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시키는 물질로 표면활성제라고도 한다.
계면활성제라고 하면 비누나 세제등과 관련된 예가 가장 많은데 보통 비누등의 세제를 물에 풀면 가라앉거나 하지않고 물위에, 즉 액체의 표면에 위치하는 걸 볼 수 있다. 이는 계면활성제가 친유성과 친수성의 성질을 모두 가지고 있기 때문이다.
계면활성제의 친유성은 긴사슬 모양의 알킬기, 친수성은 카르복시기가 띄는 성질로 다음 그림을 보면 쉽게 그 성질을 알 수있다.
여기서, 다시한번 생각해보면 세제의 원리를 알 수있다. 세탁기 안에 때묻은 옷과 물이 들어있었는데 그위로 계면활성제가 쏟아져 들어왔다. 계면활성제는 위의 그림과 같이 불안정한 상태로 떠다니다가 본능적으로 안정화되기 위해 알킬기란 녀석이 필사적으로 옷에 묻은 때에게 달려가 붙을 것이다. 그렇게 되면 당연히 카르복시기는 세탁기의 물을 향할테고 여기서 계면활성제란 불안정한 녀석들은 물과 기름때와 결합하여 안정적인 상태로 옷에서 분리되어져 나올 것이다. 굳이 표면에 붙어있을 뿐인 기름때 계면활성제란 녀석이 합체를 해서말이다. 화학적로 말하면 강한 결합.
아마 세제 만드는 사람들이 연구하는 분야는 내가 어떻게 하면 전자의 이동을 활성화시켜 광촉매 반응이 많이 일어나게 하여 고효율의 분해능을 보여주느냐를 고민하는 것처럼 저 계면활성제들의 알킬기들이 빨리, 제대로, 완벽하게 기름때와 결합하여 어떤 소재의 옷에서든 그 소재의 상태를 망가트리지않고 떨어져 나올 수 있는가 일 것이다.
환경공학적으로 적용시키면 옷에 묻은 때가 아니라 물에 섞인 유기물질들을 다공성 볼이나 다른 기타 소재들을 이용해 폐수내 들을 결합시켜 가라앉게하여 슬러지화시키는 방법을 연구하는데 아마 이런 지식이 필요할 것이다. 물론, 공학은 응용학문으로 어디든 대입할 수 있으니 넓게 생각해보자.
계면활성제가 무엇인지는 대충 살펴보았고 다음은 특징에 대해 살펴보자.
계면활성제는 앞에서 설명한것과 같이 옷의 기름때를 제거하는 기능을 보이지만 정화히 이는 계면활성제가 옷이라는 기름때가 묻어있는 옷의 표면의 물성을 기름때가 없는 옷의 표면으로 물성을 변화시킨 것으로 이것이 계면활성제의 첫번째 특징. 표면물성 변화이다.
두번째 용액내에서 집합체를 형성하는 것인데 이는 미셀(micelle)이라고 하며 다음 그림에 나타내었다.
미셀(micelle)은 계면활성제 농도가 높아지면 계면은 계면활성제 분자로 완전히 덮이며 농도가 더 높아지면 액체 내부에서도 계면활성제의 친유기끼리 뭉쳐서 아래 그림과 같이 집합체를 이루게 된다. 여기서 다시 세제얘 길하자면 옷에서 떨어져나온 기름때는 이런식으로 물속에 떠다니게 되므로 다시 옷에 붙지 않는거다.
미셀의 모양은 농도가 비교적 낮은 때는 구상 또는 구상에 가까우며, 농도가 더욱 높아지면 층상이나 원통형의 미셀을 이루는 것으로 알려져 있다.
그래서 계면활성제의 농도를 Micelle 한계 농도, critical micelle concentration 약자로 c.m.c라고 한다. Micelle은 계면활성제의 수십～수백 개의 집합체로서 구상, 층상, 봉상의 여러가지 형태를 이루는 것으로 생각된다. c.m.c.를 전후로 계면활성제 수용액의 계면장력, 표면장력, 전기전도도, 세정력, 점도 등이 급격히 변화한다. 따라서 계면활성제의 사용시는 이 특성을 이용하여 c.m.c 이상에서 사용하면 효과적이다. c.m.c가 계면활성제 수용액의 특성을 급변시키므로 어떤 계면활성제 수용액의 c.m.c를 측정하는데, 특성이 급변하는 농도를 측정함으로써 c.m.c를 구할 수 있다.
c.m.c는 이온성 계면활성제가 비이온성 계면활성제보다 높다.
또한, 계면활성제의 c.m.c는 carbon chain 및 이온성 친수기에 따라서 달라지는데 carbon chain 이 길어지면 줄어들고 ethylene oxide chain이 길어지면 커지는 경향이 있다. 또 소수기 중에 2중 결합이 있을때 증가한다. 여기서 한포인트 집자면, 아마 앞에 얘기한 세제연구자들이 이점을 연구할 것이라고 짐작된다. 그리고 우리도 이걸 후처리에 적용하려면 이와같은 분야를 연구할 수 있어야 한다.
다음은 계면활성제의 분류법에 따른 종류에 대해 알아보자. 계면 활성제는 표면활성부분의 이온종류에 따라 나뉘는데 이는 계면활성제 중 수용액에서 이온화하여 활성제의 주체가 음이온이나 양이온이냐에 따라 나뉘어진다는 얘기이다.
활성부분의 이온이 음이온이 되는 것을 음이온 계면활성제라고 하는데, 비누,알킬벤젠술폰산염 등이 이에 속한다. 또, 이온화하여 양이온이 되는 것을 양이온 계면활성제라 하는데, 고급아민할로겐화물,제사암모늄염,알킬피리디늄염 등이 이에 속한다.
또한 양쪽이 다 되는 것을 양쪽성 계면활성제라고 하는데, 여기에는 아미노산 등이 속한다. 한편, 전리하지 않는 것을 비이온 계면활성제라 하여 구별하기도 하는데, 여기에는 폴리에틸렌글리콜류 등이 속한다.
①음이온 계면활성제 ---
물 용해되었을 때 해리되어 음이온이 계면활성을 나타내는 것을 음이온 계면활성제라 한다.
-.비누(고급지방산염) : 수중에서 지방산 이온과 금속이온으로 해리되며 지방산 이온이 계면활성을 나타낸다.
RCOOM → RCOO- + M+
-.알콜황산 에스테르염 : ROSO3Na → ROSO3- + Na+
--.알킬/알킬아릴술폰산염 : R-C6H4-SO3Na → R-C6H4-SO3- + Na+
②양이온 계면활성제 ---
물에서 해리되어 양이온이 계면활성을 나타내는 것을 양이온 계면활성제라 한다. 사용되는 대부분은 음이온 계면활성제이며, 양이온 계면활성제의 경우는 섬유유연제 등으로 주로 사용된다.
-.아민염 : R3NHX → R3NH+ + X- (X: Br 또는 Cl)
-.4차 암모늄염(가장많이 사용됨)
[NR4]X → [NR4]+ + X-
③비이온 계면활성제 ---
수산기(-OH), 에테르(-O-)와 같은 해리되지 않는 약한 친수기를 여러개 가지고 있다.
-.알콜/알킬페놀 폴리옥시에틸렌 에테르 : 고급알콜 또는 알킬페놀에 옥시에틸렌을 부가시킨 것으로, 부가된 옥시에틸렌의 몰(mole)수에 따라 계면활성제의 친수성을 조절할 수 있다. 세제의 원료로 중요하며 세척력과 생분해성이 뛰어나 점차 사용이 증가하고 있다.
RO(CH2CH2O)nH
④양성 계면활성제 ---
친수기가 양이온과 음이온으로 해리되는 부분을 가지고 있어서 알칼리성 용액에서는 음이온으로, 산성용액에서는 양이온으로 작용한다. 값이 비싸서 세제로서는 사용되지 않는다.
*이미지와 표는 지도교수님이신 하진욱 교수님의 강의자료에서 발췌하였고 내용은 교수님의 강의 및 네이버 카페 "아템"에서 참고하였다.
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계면활성제, 표면장력
계면활성제2_표면장력측정&콜로이드의 연결 환경공학전공수업
다음은 계면활성제라는 녀석을 존재케하는 원인!! "표면 장력"과 그 결과인 "계면장력"에 대해서 살펴보자.
일단, 표면장력이란 무엇이냐..표면장력은 액체의 분자사이에 작용하는 인력때문에 발생하는것으로 이 녀석이 존재하기때문에 물과같은 것들이 구형등의 방울모양등이 유한한 모양을 가질 수 있는 것이다. 쉽게 말하면 기체 혹은 액체와 고체 등 서로 다른 상태의 물질이 접해 있을 때 그 경계면에 생기는 면적을 최소화하기 위해 작용하는 힘이다. 그런 본능적인 이유로 물방울의 모양이 나뭇잎등에 걸쳐있을때 일자로 쭈욱-ㅇ 퍼지는게 아니라 동글 동글하게 존재할 수 있는 것이다.
주변에서 보면 나뭇잎에 맺힌 이슬이라든가, 여러개로 만들어 살펴본 비누방울들 사이의 막, 소금쟁이 발 밑의 막..그리고 우리가 자주 보는 실험실 메스실린더 벽면과 용액의 곡선형의 모양등이 있다. 아래 그림과 같은 모양이 바로 이 표면장력이란 녀석때문에 액체가 본능적으로 취하게 되는 모양새이다. 이런 이유로 존재하는 액체의 모양들과 서로다른 상태나 같은 상태의 물질들 사이에 생기면 계면의 장력을 계면 장력이라고 하며 이를 측정하는 방법에 대해 소개하겠다.
계면장력을 측정하는 방법에는 여러가지가 있는데 위 그림은 모세관오름법에 대해 설명하기위해 준비했다. 모세관 오름법에 의한 계면 장력을 측정하려면 아래와같이 중력과 표면장력을 같다고 가정하고 아래와 같이 계산한다.
두개의 모세관을 가지고 측정하는 방법은 아래와 같다.
단, 이경우 완전 젖음상태이면(complete wetting), cosθ는 무시해야하며 재질과 액체가 같은경우에는 cosθ도 같다고 가정해야한다.
또한 wetting agent인 계면활성제가 들어가면 θ=0이 되며, cosθ=1로 무시해야한다.
이외에는 다음과 같은 두 방법이 있다.
-Wilhelmy Plate method
Wtotal=Wplate+2(x+y)γ
-Ring Method
F=2(2πr)γ
다음은 계면활성제의 연결, 콜로이드의 연결상태에 대해 다루어 보자.
다음 그림은 좌측의 통계학적인 모델과 우측은 모노머타입이다. 모노머랑 단위체로 회합체 구성하는 작은 분자단위상태라고 보면된다.
그림의 아랫부분에서 모노머 연결의 증가에 따라 각기 다르게 불리게 되는데 콜로이드는 연결 결합 모양 및 크기에 따라 콜로이드의 용도 및 특성이 조금씩 달라진다. (연결이 증가 되어 하나의 화합물화되는것을 중합반응이라고 한다.)이런 게 있다는 정도까지만 하도록 하자..^^
마지막으로 5장에서는 Micelle의 농도에 영향을 주는 인자와 분산, 표면압력, 전위, 유동력, 점도등에 대해 다루고 있지만 미셀의 농도에 영행을 주는 인자까지만 언급하고 나머지에 대해선 설명을 생략하겠다.
Micelle의 농도에 영향을 주는 인자는 다음과 같다.
- 탄화수소(hydro carbon)의 길이: CMC↓ as HC↑
CMC=128mM CMC=32mM CMC=8mM
ion성: 각 탄소길이마다 1/2씩 CMC↓
non-ion성: 각 탄소길이마다 1/3씩 CMC↓
- 온도: CMC↑ as T↑
- 유기분자(organic molecules)
urea(water structure breaker): CMC↑
fructose, maltose(water structure promotor): CMC↓
특히 온도가 micelle 형성에 미치는 영향에 대해서는 다음 그림통해 살펴볼 수 있다.
Kraft point(ionic surf) Clouding point(non-ionic surf)
: TK이하에선 micelle 형성 안됨 : TC이상에서 micelle 형성 안됨
- 비이온 계면활성제는 T↑, 용해도↓
: T↓, chain이 압축되어 있어 O가 물과 접촉해서 용해
T↑, chain이 펴져서 용해도↓
-Solublization
:물에 녹지 않는 물질(water-insoluble)이 수용액 내에 존재하는 micelle내부로
녹아 들어 가는 현상
(비고) soluble, solubility, solution
R.O(Reverse Osmotic)에 대한 고찰 ......환경공학개론
Reverse (정반대로) 뒤바꾸다, 반전시키다 / (결정 등을) 뒤집다 / (앞뒤?순서 등을) 뒤집다
Osmotic 삼투현상
System 제도, 체제 / 체계, 시스템, 장치
물을 반투과막(R.O membrane)을 통하여 일정한 압력을 가하여 통과시키는 체거름 작용과 확산 작용. 즉, 삼투현상을 응용한 여과시스템을 R.O.S라고 하며 이온상태의 물질까지도 분리할 수 있어 해수담수화 부터 정수, 하수, 폐수처리등에 다양하게적용되는 기술입니다(도금폐수까지 처리가능).
R.O membrane은 역삼투막의 지지층(두께 약50㎛)과 분리기능을 가지는 활성층(두께 약 0.2~0.6㎛)으로 구성되어 있으며 역삼투 현상을 이용하여 용매와 용질을 분리하는 특성을 가지고 있고 한마디로 얘기하면 물은 통과되고 이온은 통과가 되지않는다는 원리를 이용한 막이라고 보면 된다고 생각함.
특히, 물부족과 그에 따른 수질악화에 대응해 산업체에서 안정된 수질의 공업용수를 확보하기 위하여 폐수재활용, 지하수 및 공업용수 처리등에 적극적으로 활용되고 있으며, 특정 이온이나 용매의 분리, 정제, 농축 등의 응용 분야에까지 활발하게 적용되거나 검토되는 상황으로..원리자체만 두고봐도 이래저래 여러가지로 응용가능한 기술이고 국내에도 수많은 업체들이 R.O를 이용한 다양한 설비들을 설계하여 판매중이고 학계에서도 열심히 연구중이고요. 출장가느라 미리 공부 좀 하려고 자료를 찾았더니 어마어마하군요. 다 읽을 수 가 없어요...+ㅁ+.
다시 본론으로 돌아와서 위와같이 R.O membrane은 균질막, 비대칭막. 복합막으로 불리우며 막의 일종으로 구분하기 때문에 구멍크기는 수Angstrom정도로 알려져있으나 일설에는 구멍이 없다고 설명하기도 하며 대상물질의 크기가 2Angstrom(물)일 경우 R.O.M은 4Angstrom정도가 적용된다고 보면 된답니다.
(아래는 지식인에서 찾은 이미지자료_b3kwon님의 답변중에)
위표에서 보시다시피 대상이 0.001마이크로미터이하로 이온정도 되면 나노사이즈를 벗어나 구멍이 없다고 여겨질정도로 작을 Ro를 사용해서 처리를 해야합니다.
보통 R.O membrane은 담수화시 사용되될때 염분제거율Nacl을 일정압력(다양한 psi)과 온도(상온 /섭씨25도씨), pH(중성)에서 어느정도 투과하는지를 두고 용도별로 적합성이나 기타 등등 성능을 평가합니다. 평가기준은 용도에 따라 다양합니다(이 실험시 압력을 정하는 기준은 대상염류(이온)를 두고 수용액의 일부 순수한 물성분이 반대편 순수한 물로 이동하기위한 수두차가 있는데 이 수두차를 삼투압이라고 하고 이를 이용합니다.).
시험방법 뿐만아니라 실제로 사용시에도 고압(수두차를 발생시키기위해선!!) 펌프를 사용하기때문 막은 특수하게 제작된 케이스로 제작어야 한답니다. 이외에는 pore size가 매우 미세(없다고 할정도로!!!)하므로 막힐 우려가 높다는 데에 주의하셔야합니다.
보통 R.O membrane을 이용한 시스템은 전기투석보다 소요되는 에너지량이 적고 설비조작이 간단한 편으로 알려져 있고 실용적인 R.O membrane의 종류로는 cellulose acetate, 방향족 polyamide, nylon등이 있습니다.
일반적인 특장점은 아래와 같습니다.
[장점]
반투막을 이용한 용존성 무기염류(TDS) 및 기타물질을 95% 제거 가능한 최첨단 장치임.
유기물 및 미생물질이 95% 제거 가능하며 입자상 물징은 99.9%제거가 가능하다.
연속운전이 가능하다.
재생 등 중간 공정 및 별도 관리 인력이 필요없다.
소요면적이 작다.
배출수의 별도 폐수처리공정이 필요하지 않다.
[단점]
RO필터 성능에 따라 최소 유입용수의 30%이상의 배출수가 발생한다.
부대설비가 많으며 설비가 복잡하다.
고압설비로 필터뿐만아니라 구성 설비의 요구성능수준이 높아 초기투자비와 유지관리비가 높다.
기존에 순수처리라든가 이온교환등을 업으로 하던 업체들이 대거 현재는 RO설비로 전환되었으며 태양영이나 차세대 전지 분야에 이어 대기업들이 눈을 돌리고 있는 분야로서 삼성과 GS가 각각 해외 유수 RO업체와 계약을해서 요즘 신문등지에 실리고 있습니다.
대략보기에는 해수담수화쪽에 강화된 시스템을 가진 업체들이더군요^ㅁ^
아래 그림은 일반적인 초순수제조설비업체입니다.
업무를 진행하며 조사했던 업체들로 가격이 비싸긴 했지만
Back DATA가 나름 튼실한 업체도 있었습니다.
(가장 낮은 업체와 가장 높은가격의 업체의 차이가
동일용량임에도 배이상 차이가 난답니다. 물론, 구성에도 차이가 분명 있지요,^ㅁ^)
금회 설계제안시에 많은 도움을 받았지만 특정업체 이름은 언급할 수 는 없네요.
즐겨찾기바로가기는 압축해서 함께 올립니다.
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Membrane seperation
Introduction
이 유기적인 증기/공기 분리 기술은 비기공 분리막(왁스 종이 위헤 뜨거운 오일을 놓는 것과 유사한 확산 과정)을 통하여 유기 증기의 우선적인 수송을 포함한다.
Description
높은 압력 막 분리 시스템은 묽은 VOC 농도를 포함하는 공급흐름을 처리하기 위해 DOE에 의해 디자인된다. 유기물 증기/공기 분리 기술은 비기공 가스 분리막(역삼투막을 통한 소금 물을 펌핑하는 것과 유사한 확산 과정)을 통하여 유기물 증기상의 우선적인 수송을 포함한다. 이 시스템에서 공급흐름은 액체 용매가 회수되는 응축기에 압축되고 보내진다. VOC의 약 5000ppm을 포함한 응축기 공급 흐름은 막 모듈에 보내진다. 막 모듈은 플라스틱 메시 스페이서로 분리되는 박막 의 나선형으로 된 모듈로 구성된다. 막과 스페이서는 중간의 수집 파이프 주위에 나선형으로 꼬아져 있다. 막 모듈에서 그 흐름은 훨씬 더 3% VOC로 농축된다. 그 때 농축 흐름은 응축기에서 더 나은 회수를 위해 압축기로 되돌려보내진다.
Applicability
타겟으로 된 오염물은 기체 흐름에서 VOC, 사염화탄소, 그리고 클로로폼이다.
Limitations
이 기술의 제한 다음과 같다.
- 토양에서 파울링 구성요소들을 다루는 비능률
- VOC 농도에서 변동을 다루는 비능률
- 막은 습기에 민감하다
Performance Data
이 기술은 VOC가 진공 추출에 의해 얻어질 수 있는 Hanford 사이트에서 테스트되고 있다. 사염화탄소와 클로로폼은 우선적으로 기체 흐름으로부터 제거될 것이다. 1000ppm의 VOC 유출수 농도에 근거하여 95%의 제거 효율을 보이고 있다. 남겨진 5%는 탄소 흡착을 사용하여 광택처리 된다. 미래의 일은 VOC 농도에서 변동을 다루는 파일럿 공장을 크기를 정하는 것과 다른 구성성분을 가진 막의 파울링을 포함한다.
Costs
자본 장비(7000 scfm)은 2백 50만 달러이다; O&M은 6000달러이다.(매 3년마차 교체됨). 수명 사이클의 정보는 테스터의 마감에 의존하여 이용가능할 것이다. 방출 처리는 회수된 VOC 파운드당 2000달러에서 5000달러이다.
원본 위치 <http://erel.kaist.ac.kr/nrl/02.php?type=B&page=28>
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4.4 오존산화시설
1) 오존산화의 적용범위
오존처리는 유기물, 색도, 악취의 제거 및 살균 등에 광범위한 효과가 있다. 오존의 살균력은 이산화염소나 염소에 비하여 수십배 강하기 때문에 더 효과적이며 수중에 암모니아가 존재하는 경우 염소는 암모니아 반응하여 클로라민을 생성하므로 살균효과를 저하시키지만 오존의 경우는 이와같은 문제가 없다. 그러나 유기물 제거에는 오존의 산화특성(무기물까지 산화하기는 힘들다)상 한계가 있으며, 다량의 오존을 필요로 하므로 처리비용도 높아진다. 오존산화처리에 의한 용존성 유기물의 제거는 유입수의 특성, pH , 오존가스의 접촉방법, 오존농도, 접촉시간 등에 따라 달라진다. 일반적으로 접촉시간 10～30분정도의 반응조가 이용되고 오존은 반응조의 하부에서 유입된다. 유입되는 오존농도는 10～30mg/l정도이다.
|
효 과 |
-색도제거 -악취제거 -TOC, COD, 발포물질, 일부 n-핵산추출물질의 제거 -NO2-N, Fe2+ , Mn2+ 의 산화 - 미생물 플록에 의한 탁도물질의 제거 - 세균제거 - 용존산소의 증대 - 고분자 유기화합물의 저분자화 |
|
한 계
|
- PO4-P, NH3-N, 중금속, 염류 등의 제거 불가능 |
2) 오존의 특징
오존은 산소의 동소체로 분자식 O3의 특이한 냄새를 갖는 미청색 가스로 공기보다 1.72배 무겁다. 고기중에 0.01～0.1mg/l 있을 경우 냄새가 느껴지며, 용해도는 헨리의 법칙을 따르나 기체중의 오존은 분압이 낮아 일반적으로 용해도는 수 mg/l에 지나지 않는다. 오존의 투입시 용액중의 오존농도는 다음식에 의하여 구할 수 있다.
C =
C : 용액중의 오존농도(mg/l) T : 수온(℃) Y : 기체중의 오존농도(mg/l)
대기중에서의 오존은 상온일때는 비교적 안전하나 용액중의 용존 오존은 불안정하며 O3→O2+O와 같이 분해되며 산소로 전환하여 발생기 산소를 발생한다. 이때 발생하는 산소는 화합력이 강하여 염소보다 강한 산화력을 가진다. 여러가지의 산화제중에서 오존이 용존성 유기물의 산화제러 가장 유리한 이유는 강력한 산화력, 수중에서 비교적 자가분해가 빠르기 때문에 과잉첨가에 의한 이차적인 문제점이 발생하지 않는 점. 발생장치와 전원이 있으면 공기를 이용하여 손쇱게 오존을 얻을 수 있어 약품저장이 불필요한점, 잔류량의 장동측정이 가능하여 자동제어가 용이한 점 등이다. 그러나 오존 1kg당 17～20kwh의 전력이 소비된다 는 단점도 있다. 오존과 유기물 반응의 주요한 특징은 불포화 이중결합인 환상화합물을 절단시키는 반응이다. 오존은 CHO-, NH2-, OH-, SH-, CN-과 같은 관능기도 쉽게 산화기키므로 시안이나 페놀류의 분해에도 이용된다. 그러나 유기물을 탄산가스나 물로 완전하게 분해하는 것은 불가능하다.
3) 오존산화시설의 구성
오존은 불안정한 물질이고 기체상태에서 공기-오존 혼합기체의 오존농다가 30%를 넘으면 폭발이 일어나기 쉬워 염소와 같이 액체상태 또는 고압력상태로 저장하는 것이 불가능하다. 따라서 현장에서 제조하여 사용한다. 오존처리공정은 원료공기 정제공정, 오존발생공정, 오존반응공정의 세단계로 나누어진다.
가) 원료공기 정제공정
현재 주로 이용되는 오존발생방법은 유리 등의 유전체를 끼운 한쌍의 저극간에 원료공기를 통과시켜 5～18Kv의 전압을 가하느 무성방전법이다. 따라서 오존발생효율을 높이기 위해 오존발생기에 유입하는 공기는 무진의 건조공기어야 한다. 원료공기는 필터에 의해 제진한후에 제습효과를 높이기 위해 냉각장치에서 5℃정도까지 냉각한 다음에 제습용 흡착제를 충전하 제습장치에 의해 원료공기의 이슬점온도가 -50℃이하가 되도록 제습한다.
나) 오존발생공정
오존발생방법은 여러 자기가 있으나 겅업적으로 널리 실용화되어 있는 것은 무성방전법이다. 이방법은 <그림 3.55>에 나타낸 것과 같이 유리 혹은 세라믹과 같은 유전체를 끼워 넣은 전극산에 공기, 산소 또는 산소농도를 높인 공기를 흘려본내면서 5～18kv의 교류 고전압을 가하여 오존화 공기를 발생시키는 방법이다. 소비되는 전력의 상당 부분이 열로 전환되므로 발생장치를 냉각하기 위하여 열교환기가 필요하다. 오존발생장치는 에너지효율이 나쁘고 공기를 원료로 할 경우 원료중 산소가 오존으로 전환되는 것은 1%이하이다. 오존생성에 필요한 적력과 오존화 공기중의 오존농도와의 곤계를 보면, 관거에 비하여 오존생성에 필요한 잔력이 줄어들고 있으며, 산소를 이용할 경우에는 공기를 이용하는 것보다 두배이상의 오존농도를 얻을수 있다.
<그림 3.55> 오존발생 원리도
다) 오존반응공정
오존화 공기는 오존농도가 낮고 물에 대한 용해도도 작으므로 수중에 효율적으로 용해시켜 처리대상물질과 반응시킬 필요가 있다. 오존반응조는 각종 가스흡착탑 흡구용으로 이용되고 있는 장치를 이용ㅇ할 수 있으나 오존합유 기체를 하부에서 산기장치를 이용하여 수중으로 분산시키는 기포탑방식이 일반적으로 이용되고 있다. 폐수성상에 따라다르나 반응조 체류시간은 평균 10～30분정도이다. 배출오존은 순환시키고 일부는 무해처리하여 배출한다. 순환시킬 경우 먼저 유출측의 반응조에서 믈과 접촉시켜, 배출오존을 유입측으로 재손환 시키는 방식이 효율적이며 90%정도의 흡수효율이 얻어진다. 단, 순환용 설비비, 운전동력비의 흡수효율 개선에 의한 비용회수 가능성 이 검토되어야 한다. 오존반응탑에서 배출되는 미반응의 오존은 광화학 스모그의 원인이 되므로 반드시 처리하여야만 한다. 이 처리 방법으로는 활성탄 접촉법이 널리 이용되고 있다. 활성탄에 의한 미반응 오존의 분해는 다음식과 같이 활성탄과 오존의 직접반응관 활성탄 표면에서의 촉매적 접촉분해가 병행되어 일어나다.
직접반응 : 2O3+ 2C → 2CO+ O2, 2O3 + C → CO2 + 2O2
접촉반응 : 2O3 + C → 3O2 + C
4) 오존산화의 주요 처리특성
가) 오존처리는 색도제거에 매우 효과적이다. 오존주입량과 체류시간이 증가함에 따라 색도의 제거율이 증가한 유입수에 있어서 색도가 10～15도일 경우 제거율 50% 유지를 위해서는 오존주입율 5mg/l 체류시간 10분이상이 필요하고 무색에 가깝게 색도를 제거하기 위해서는 오존주입 10mg/l정도가 필요하다 악취성분도 색도성분과 마찬가지로 제거가 용이하다.
나) 수중의 COD1mg을 제거하는데는 보통 2～5mg이하의 오존을 필요로 하나, 오존을다량으로 첨가하여도 그 제거에 한계가 있다. 유기물 제거효율은 폐수성상에 따라 다르고, 현재까지 폐수의 고도처리에 적용된 사례나 연구가 별로 없지만 일본에서 행해진 연구결과에 따르면 유입 COD가 10～15mg/l일 경우 제거효율은 10～30%이고, COD lmg/l 제거를 위한 오존소비량은 2～5mg/l이었으며, 오존주입량 20～80mg/l, 체류시간 85분일 경우 COD제거효율은 매우 낮을 뿐아니라 COD 1mg/l를 제거하기 위해 오존 4～10mg이상이 요구되었고, 용해성 TOC제거율은 최대 14%로 COD제거율 보다 낮았다. 2차 처리수를 대상으로 한 경우에 COD 15mg/l정도의 유입수의 제거율은 20～30%이었고, TOC제거율은 높지 않았다. 이러한 실험결과를 통하여 오존산화에 의해 2차 처리수의 유기물이 고효율로 제거되는 것은 아니라고 할 수 있다.
5) 오존 제어 방법
오존처리 운전에 있어서는 원수의 수질, 수량에 대한 오존량을 오존반응조로 공급히고 처리효과를 높이는 것과 함께 운전경비를 감축하는 것이 중요하다. 오존반응조로의 오존공급 방법으로는 원수 수량에 대한 비례제어, 원수수질에 따른 피드포워드(Feed forward)제어, 처리수질에 대한 피드백(Feed back)제어, 배출오존농도에 대한 피드백 제어, 처리수중 잔류오존농도에 대한 피드백 제어, 주입가스중 오존농도아 배출오존농도에 대한 피드백 제어 등 있다. 처리수질을 측정하여 수량과 같이 오존주입량을 피드백 제어하는 방법이 이상적이지만 복잡한 단점이 있다. 미리 주입율을 정하여 수량에 비례적으로 주입하는 방법과 배출오존 농도를 측정하여 오존주입량을 제어하는 것이 가장 현실적이다. 다행히 오존은 고농도일 경우 강한 냄새가 발생하므로 누출했을 경우에 장기간 폭로 위험성은 작다.
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