[수질] 수질오염방지기술, 화학적처리시설 (연수화)

Q. 연수화에 관한 설명 중 틀린 것은?

① Mg2+의 제거가 Ca2+의 제거보다 더 어렵다.
② Lime-soda방법은 이온교환보다 저렴하고 실용적이다.
∨③ 비탄산경도는 탄산경도를 제거한 후 제거한다
④ 비탄산경도 제거에는 pH가 중성범위에 있어야 한다.
⑤ 경도는 완전제거보다 필요량만 제거하는 것이 적합하다.

Q. 경수를 연수로 연수화시키는데 이용되지 않는 방법은?

∨① Zeolite법
② 이온교환수지법
③ 석회소다법
④ 차아염소산 소다법

Q. 물의 연수화를 위한 처리법 중 Zeollite법의 특징이 아닌 것은?

① 영구경도의 제거효과를 가진다.
② 침전물이 생성되지 않는다.
③ 비교적 가격이 저렴하다.
∨④ 현탁물질을 함유한 수처리에는 적용이 곤란하다.

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● 경도
경도는 물의 세기 정도를 나타내는 것으로, 물에 용해 되어 있는 금속 2가 양이온(Sr2+, Mg2+, Fe2+,Ca2+, Mn2+ 등)에 의해 기인되며, 이에 대응하는 CaCO₃mg/L의 값으로 나타낸다.

㉠ 총 경도: 탄산경도와 비탄산경도의 합을 말한다.
㉡ 탄산경도(일시경도) 경도유발물질+알칼리도유발물질

• 탄산경도는 간단하게 끓임으로써 제거 가능하므로 일시경도라고도 한다.
• 탄산경도는 Ca2+과 Mg2+ 등이 탄산염 또는 중탄산염으로 존재할 때 유발되는 경도를 말한다.

㉢비탄산경도 (영구경도) 경도유발물질+산도유발물질

• 비탄산경도는 끓여서도 제거할 수 없기 때문에 영구경도라고도 한다.
• 비탄산경도는 Ca2+과 Mg2+등이 산화이온(SO₄2-, NO₃-,Cl-, SiO₃2- 등)과 결합하여 황산염, 질산염, 염화물, 규산염 등을 이루고 있을 때 유발되는 경도를 말한다.

3. 경도에 따른 수질 분류

4. 경수의 영향

• 세탁효과가 저해된다.(거품발생이 적다.)
• 세제를 다량 사용하게 되어 인산염 등이 많이 유출되므로 부영양화의 원인이 된다.
• 보일러, 온수관 등에 스케일을 유발하여 열효율이 저하된다.
• 설사 및 복통을 유발할 수 있다.
• 지하수의 경도가 지표수에 비해 높다

● 연수화
- 경도 유발 성분 (Ca2+, Mg2+)을 제거하여 경수를 연수로 바꾸는 단위공정

① 자비법

가열하면 일시경도에 의한 경수를 연수로 바꿀 수 있다
일시경도 : Ca(HCO3)2 -> CaCO3↓ + H2O + CO2

② 석회-소다회법

- 모든 형태의 탄산경도는 마그네슘 비탄산경도와 마찬가지로 석회(CaO)를 주입하여 침전물로 변화시킬 수 있다.
Ca2+ + 2(HCO3)- + CaO + H2O ――> 2CaCO3↓ + 2H2O
Mg2+ + 2(HCO3)- + CaO + H2O ――> CaCO3↓ + Mg2+ +CO32-
Mg2+ + CO32- + CaO + H2O ――> CaCO3↓ + Mg(OH)2↓
SO42- SO42-
Mg2+ + 2Cl- + CaO + H2O ――> Ca2+ + Cl2- + Mg(OH)2↓
2NO3- 2NO3-

- 마그네슘 비탄산경도의 제거는 칼슘 비탄산경도를 생성시킨다.

- 칼슘 비탄산경도는 수중에 원래 함유된 물질들과 함께 소다회(Na2CO3)를 주입하여 제거시킬 수 있다.
SO42- SO42-
Ca2+ + Cl2- + Na2CO3 ―――> CaCO3↓ + 2Na+ + 2Cl-
2NO3- 2NO3-

CaCO3와 Mg(OH)2의 침전은 pH에 따라 달라진다.
석회 주입에 따른 CaCO3의 침전에 대한 최적 pH는 9에서 9.5사이
용수처리장의 조건에서 Mg(OH)2의 효과적인 침전은 pH가 약 11.0

③ 이온교환수지법

- 경도를 포함해서 많은 용존 고형물들은 이온 교환에 의하여 제거될 수 있다.
- 물의 연화에 있어서 이온 교환은 수중의 칼슘과 마그네슘이 다름 비경도 양이온과 치환되는데 보통 나트륨과 치환한다

④ 제올라이트법(zeolite법)

칼슘이나 마그네슘 이온이 이온 교환수지 zeolife의 나트륨 이온과 치환되는 성질을 이용하여 연화하는 방법
- Zeolife의 조성: 2SiO2․Al2O3․Na2O․6H2O(Na2O․Z)이며 경도 제거는 다음 반응과 같다.
Ca(HCO3)2 + Na2O․Z -> CaO․Z + 2NaHCO3
CaSO4 + Na2O․Z -> CaO․Z + Na2SO4
- Zeolife가 이온교환능력이 소실되면 식염수나 황산으로 세정시켜 재생하여 사용한다.
CaO․Z + 2NaCl -> Na2O․Z + CaCl2
- 전경도를 제거할 수 있고 장소를 차지하지 않고 침전물이 생기지 않 특히 영구경도에 대해서 효과가 좋다. 그러나 일반적으로 고가이고 탁도가 높은 물은 사용할 수 없는 단점이 있다.

출처:
https://blog.daum.net/pooh51503/5
https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=kwaksng&logNo=90092688119
https://55mi-study.blogspot.com/2019/07/hardness.html