정수시설운영관리사 수처리공정 8 (막여과)
막 종류별 제거대상, 막오염·열화와 세척약품, 설치·운전조건, 막면적·모듈 수·회수율 계산을 소주제로 나눠 정리합니다.
정수시설운영관리사 2급 막여과 유형은
막 종류별 제거대상
막오염·열화와 세척약품
설치·운전조건
막면적·모듈 수·회수율 계산
4가지 소주제로 나눠 정리합니다.
1. 막 종류별 제거 대상
정밀여과 MF : 부유물질, 입자성 탁질, 세균 등 (오답 보기 : 용해성 염류를 충분히 제거한다)
한외여과 UF : 더 작은 콜로이드, 고분자 물질, 미생물 등 (오답 보기 : 마그네슘, 황산이온 등 용해성이온 제거 가능)
나노여과 NF : 일부 저분자 유기물, 경도 성분 등 다가이온 (오답 보기 : 역삼투와 제거 성능이 같다)
역삼투 RO : 용해성 염류·이온과 다양한 저분자 물질
기출의 큰 구분은 다음과 같습니다
정밀여과와 한외여과는 입자성 물질,
나노여과와 역삼투는 용해성 물질과 이온
정밀여과와 한외여과는
용존 상태의 지오스민 등 맛·냄새 유발 미량유기물 제거에 한계가 있어
활성탄·오존 등과 조합할 수 있습니다.
나노여과와 역삼투의 분리성능 지표로 분획분자량이 출제됩니다.
기출에서는 특정 분자량의 표준물질이 약 90% 배제되는 분자량을 뜻합니다.
2. 막오염·막열화·세척약품을 구분합니다.
막오염은 막 표면이나 기공에 탁질·유기물·무기물 등이 축적되어 투과성능이 낮아지는 현상입니다. 원래 성능으로 회복이 가능합니다
막열화는 막 재료 자체가 변질되거나 손상되는 현상이며, 단순 세척으로 원래 성능을 회복하기 어렵다는 차이가 있습니다.
세척약품의 구분은 다음과 같습니다.
무기물 스케일 : 구연산 등 산성 약품
유기물 오염 : 수산화나트륨 등 알칼리성 약품
(생물막·유기물 오염 : 막의 내약품성이 허용하면 차아염소산나트륨 등 산화제)
3. 시설·운전조건은 적용 대상을 함께 기억합니다
원수수질 검토 : 과거 3년간의 검사결과
막여과 계열 수 : 2계열 이상 구성 원칙
계획정수량 : 계획 1일 최대급수량을 기준으로 산정
설치기준 적용 관련 규모 : 시설용량 5,000 m³/d 이상을 묻는 기출 포함
일반적인 정수용 막여과 수량회수율 : 90% 이상을 목표로 하는 기출 조건
해수담수화 RO 공급수의 SDI : 연결 기출 기준 4.0 이하
전량여과는 공급수를 막으로 통과시키는 방식이고
십자흐름은 공급수가 막 표면과 평행하게 흐르면서 일부가 투과하는 방식입니다.
십자흐름을 막에 수직으로 전량 여과라고 설명하면 두 방식을 바꾼 것입니다.
역삼투의 물 투과는 유효 구동압력에 영향을 받습니다.
단순화하면 물의 투과유속은 막 양쪽의 압력차에서 삼투압차를 뺀 값에 비례합니다.
같은 조건에서 압력을 높이면 투과량이 늘 수 있지만, 막오염·온도·염분 등도 함께 영향을 줍니다.
수온 상승으로 염분투과가 늘어 생산수 염분농도가 높아질 수 있다는 기출 포인트도 기억합니다.
역삼투의 농축수와 약품세척 배출수는 성격이 다릅니다.
특히 세척 배출수를 pH만 조정하면 언제나 바로 방류할 수 있다고 판단하지 않습니다.
세척약품과 오염물질을 고려한 배출수 처리가 필요합니다.
4. 막면적·모듈 수 계산은 시간 단위부터 맞춥니다
필요 막면적 A = 처리유량 Q ÷ 막투과유속 J
필요 모듈 수 = 필요 막면적 ÷ 모듈 1개당 막면적
모듈 수에 소수가 나오면 필요한 용량을 만족하도록 올림합니다.
같은 처리유량에서 막투과유속이 커지면 필요한 면적은 작아집니다.
이것을 반대로 제시하는 보기가 반복됩니다.
예를 들어 하루 처리량 96 m³, 하루 가동시간 12시간, 투과유속 0.01 m/h, 모듈당 면적 40 m²라면 다음과 같습니다.
1. 시간당 처리유량 = 96 ÷ 12 = 8 m³/h
2. 필요 막면적 = 8 ÷ 0.01 = 800 m²
3. 모듈 수 = 800 ÷ 40 = 20개
L/(m²·h)로 제시되면 유량도 L/h로 맞춥니다.
5. 역세척시간과 순회수율은 별도로 반영합니다
20분 여과 후 2분 역세척을 반복하면 실제 여과시간 비율은 20/22입니다.
제시된 유속이 여과 중 순간 유속이라면 평균 유효유속은 J × 20/22입니다.
처리량 40,000 m³/d, 여과 중 유속 1.0 m/d이고 역세척수 소모는 별도로 주어지지 않았다면,
시간 손실만 반영한 면적은 40,000 ÷ (20/22) = 44,000 m²입니다.
유속 자체가 이미 세척시간을 반영한 평균값인지 확인해 시간을 두 번 차감하지 마세요.
막여과의 순회수율을 묻는 연결 기출에서는 다음 관계를 사용합니다.
순회수율(%) = (총 막투과수량 − 세척에 사용한 투과수량) ÷ 총 막공급수량 × 100
공급수량 1,000 m³, 막투과수량 950 m³, 세척 소모량 30 m³이면 순회수율은 92%입니다.
모듈 단계의 투과수/공급수 비율과 시설 전체의 순회수율을 구분하세요.