이용교환장치의 종류와 특성
피앤씨테크의 기술력을 소개합니다.
이온교환수지탑을 이용한 탈염설비의 선택은 원수 중에 포함된 용존 물질의 농도, 처리수의 요구수질 및 유량에 따라 다르나 일반적으로 아래의 〈표 3-1〉과 같이 보일러 급수 조건을 맞추기 위해서 20kg/㎠ 이하의 저압 보일러용 급수생산을 위해서는 연수탑(Softener)을,20∼75kg/㎠용 중압보일러 급수생산을 위한 순수설비는 2B2T (Cation Tower-Anion Tower) 또는 2B3T(Cation Tower - Degasifier - Anion Tower)가 적용되고 그 이상 압력용 보일러 급수는 전기 전도도 0.2μs/cm, Silica농도 0.02mg/ℓ를 요구하므로 2B3T 또는 2B3T 후단에 MBP(Mixed Bed Polisher)를 추가하여 사용한다.
탈탄산탑 설비는 물 중의 Alkalinity 농도(CaCO3) 50∼100mg/ℓ를 경계로 50mg/ℓ 이하에서는 2B3T가, 100mg/ℓ 이상에서는 2B3T로 설계하는 것이 경제적인 것으로 보고되어 있다.
한편 재생에 의한 약품 소모량을 적게 하기 위한 방법의 하나로 강산성 및 약산성 수지탑과 강염기성 및 약염기성 수지탑을 각각 설치 사용하는 4B5T방식과 양이온 교환탑에 강산성 수지와 약산성 수지를, 음이온 교환탑에 강염기성 수지와 약염기성 수지를 충진하여 2B3T형식으로 설치하는 Strato-Bed Type이 있으나 일반적으로 TDS농도가 비교적 낮을 경우 강산성 및 강염기성 수지만을 사용한다.
비교적 낮을 경우 강산성 및 강염기성 수지만을 사용한다. 재생 방식에 의한 분류로는 병류식(Co-flow방식)과 향류식(Counter-flow방식)이 있으나 현재는 효율 및 운전비 등 거의 모든 측면에서 월등히 유리한 향류식 재생방식이 사용되고 있다. 병류식과 향류식의 재생방법 차이는 〈그림 3-1〉과 같다.
구분 | 수관(水管)보일러 | ||||||||||
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최고 | kgf/㎠ | 10이하 | 10이상 20이하 |
20이상 30이하 |
30이상 50이하 |
50이상 75이하 |
75이상 100이하 |
100이상 125이하 |
125이상 150이하 |
150이상 200이하 |
|
사용압력 | (MP2) | 1이하 | 1이상 2이하 |
2이상 3이하 |
3이상 5이하 |
5.5이상 7.5이하 |
7.5이상 10이하 |
10이상 12.5이하 |
12.5이상 15이하 |
15이상 20이하 |
|
전열면 증발율 (kg/㎡.h) | 50이하 | 50이상 | - | - | - | - | - | - | - | ||
급수 | pH (25℃) | 7 ~ 9 | 7 ~ 9 | 7 ~ 9 | 7 ~ 9 | 8 ~ 9.5 | 8.5 ~ 9.5 | 8.5 ~ 9.5 | 8.5 ~ 9.5 | 8.5 ~ 9.5 | 8.5 ~ 9.5 |
경도 (mg-CaCO3/ℓ) | 1이하 | 1이하 | 1이하 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
유지류 (mg/ℓ) | 되도록 0으로 유지 | "" | "" | "" | "" | "" | "" | "" | "" | " " | |
용존산소 (mg-O/ℓ) | 낮게 유지 | 낮게 유지 | 0.5 이하 | 0.1 이하 | 0.03 이하 | 0.007 이하 | 0.007 이하 | 0.007 이하 | 0.007 이하 | 0.007 이하 | |
전철 (mgFe/ℓ) | - | - | - | - | 0.1 이하 | 0.05 이하 | 0.03 이하 | 0.03 이하 | 0.02 이하 | 0.02 이하 | |
전동 (mg-Cu/ℓ) | - | - | - | - | 0.05 이하 | 0.03 이하 | 0.02 이하 | 0.01 이하 | 0.01 이하 | 0.01 이하 | |
히드라진 (mg-N2H4/ℓ) | - | - | - | 0.2 이상 | 0.05 이상 | 0.01 이상 | 0.01 이상 | 0.01 이상 | 0.01 이상 | 0.01 이상 | |
전기전도율 (25℃,μS/cm) | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.3 이하 | 0.3 이하 | |
적용설비 | 연수탑설비 | 2 B 3 T | 2 B 3 T + M B T |
항목 | 양이온수지탑 | 음이온수지탑 | 비고 |
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1. 최대운전 허용온도 | 120℃ | 60℃ | |
2. 설계 최대 온도 | 110℃ 정도 | 54℃ 정도 | |
3. 최소 충진물높이 | |||
- 병류식 | 700 mm 이상 | 700 mm 이상 | |
- 향류식 | 1,500 mm 이상 | -1,500 mm 이상 | |
4. 최대 충진물 높이 | 1.6 ∼ 1.8 m | 1.6 ∼ 1.8 m | |
5. Service Flow Rate | 5 ∼ 40 V/hr | 5 ∼ 40 V/hr | |
6. 최대 선속도 (L.V) | |||
- High TDS | 15∼25 m/hr/td> | 15∼25 m/hr | |
- Low TDS | 30∼45 m/hr | 30∼45 m/hr | |
7. 재생 Level | 50∼150 g/ℓ-HCl | 60∼150 g/ℓ-NaOH | |
- 병류식 | 30∼120 g/ℓ-HCl | 30∼120 g/ℓ-NaOH | |
- 향류식 | |||
8. 재생 Flow Rate | 2∼5 SV/hr | 2∼8 SV/hr | |
9. 재생제 농도 | 4∼10 % Acid | 2∼6 % Caustic | |
10. Slow Rinse Rate | 2∼3 SV/hr | 2∼3 SV/hr |
원수를 강산성 강이온교환수지탑에 통과시켜 cation을 제거하고 다시 강염기성 음이온교환수지탑에 통과시켜 anion을 제거하여 순수를 제조하는 장치. 이때 중간에 degasifier를 설치해 cation exchanger를 통과한 수중의 CO2 gas를 제거해 anion exchanger에 걸리는 부하를 줄일 수 있다. 이렇게 해서 anion exchanger의 크기를 줄일수 있고 재생제의 소비량이 적어지므로 경제적인 설계가 가능하다.
강산성 양이온 교환수지와 강염기성 음이온 교환수지를 혼합하고 이것에 원수를 통과시켜 수중의 전해질을 제거하여 순수를 제조하는 장치. 복상식에 비해 재생제의 사용량이 조금 많다. 순수제조원리는 복상식과 동일하며 복상식 순수제조장치를 반복해서 연결해 놓은 것과 같다.
구분 | 2B3T | MBD | |
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처리수 수질 | conductivity | 10 ㎲/cm 이하 | 2 ㎲/cm 이하 |
SiO2 | 0.2 ppm as SiO2 이하 | 0.3 ppm as SiO2 이하 | |
pH | 알칼리성 | 중성 | |
경제성 | 대형 장치일 경우 유리 | 소형 장치일 경우 유리 | |
수지의 이용 효율 | 소형 장치일 경우 유리 | ||
수지의 파손 | 크 다 | 적 다 | |
원수중 HCO3- 이온이 많을 경우 | 적 합 | 부 적 합 | |
재생 방법 | 간 단 | 복 잡 | |
장치의 내부 구조 | 간 단 | 복 잡 | |
설치 장소가 좁을 경우 | 부 적 합 | 적 합 |