수도꼭지를 돌리기만 하면 식수, 요리, 목욕 등 어떤 용도로 사용하든 손쉽게 세면대에 물이 흐르게 됩니다. 이 간단한 물줄기는 끓이거나 여과하는 등의 추가 처리 없이 안전하게 사용할 수 있을 만큼 충분히 풍부합니다. 하지만 이 물줄기가 어떻게 우리 집까지 오는지 생각해 본 적이 있나요?
호수, 강, 지하 대수층에는 원시 형태의 물이 있어 처음에는 매력적으로 보일 수 있지만 처리 과정을 거치지 않는 한 인간이 소비하거나 자연으로 돌려보내기에 적합하지 않습니다. 정수장은 시민의 건강을 유지하면서 동시에 지역을 보호할 수 있는 곳입니다. 따라서 정수장은 공중 보건과 환경 보호 측면에서 가장 중요한 역할을 합니다.
수처리 플랜트 프로세스 소개
정수장은 물을 안전하게 사용할 수 있도록 오염 물질을 제거하기 위해 다양한 공정을 거치는 정제 시설입니다. 음용수의 경우 최종 제품은 음용 가능, 즉 안전하게 섭취할 수 있어야 합니다. 폐수의 경우 가정, 기업 및 산업에서 사용한 물을 강, 호수 또는 바다로 안전하게 배출할 수 있을 정도로 깨끗하게 만들어 환경에 대한 잠재적 피해를 크게 줄이는 것이 목표입니다. 사용되는 기술과 관련된 이러한 단계는 수원의 수질에 따라 달라지지만, 주요 원칙은 변하지 않습니다.
이러한 시스템에는 탱크, 파이프라인, 필터링 장치, 화학물질 주입 장치, 펌프 및 제어 시스템으로 구성된 복잡하고 상호 연관된 시스템이 포함됩니다. 각 단계의 성공 여부는 물의 흐름, 약품 투여량, 반응 및 여과 시간의 정확한 균형에 달려 있습니다. 이 모든 것이 모든 부품의 오작동 없이 균형이라는 하나의 목표를 향해 함께 흘러갑니다.
1단계: 응고 및 응집 설명
원수 처리의 첫 번째 단계 중 하나는 일반적으로 스스로 침전할 수 없는 작은 입자를 처리하는 것입니다. 이것이 바로 응고와 응집입니다.
처리되지 않은 물에 미세한 형태의 흙과 유기물이 부유하고 있다고 상상해 보세요. 이러한 입자는 종종 약간의 음전하를 띠기 때문에 서로 밀어내고 부유 상태를 유지합니다. 수처리에서는 황산알루미늄(명반)과 같이 양전하를 띠는 염과 같은 응고제를 첨가하여 물을 변화시킵니다. 이러한 응고제는 입자의 음전하를 중화시켜 입자들이 함께 침전될 수 있도록 합니다.
플록이 부서지지 않도록 혼합 속도를 늦추고 옥이 발생하지 않도록 하면 육안으로 구분할 수 있을 정도로 큰 부드러운 응집체가 생성될 수 있습니다. '플록'이라고 불리는 이러한 응집체는 여과 또는 기타 유도 세척 과정에서 쉽게 제거할 수 있습니다. 효율적인 응고제 첨가와 안정적인 혼합 제어를 위한 최적의 조건은 이후 단계에서 쉽게 회수할 수 있는 견고한 응집체를 형성합니다.
2단계: 고체 제거를 위한 침전
플록 형성 후 다음 단계는 수처리 장비의 장이 부드럽게 저키 운동을 하여 침전, 즉 정화 작용을 하는 단계로 과도한 수분을 제거하기에 이상적인 단계입니다.
플록이 들어 있는 물은 조용한 대형 침전조로 보내집니다. 이제 플록은 중력의 혜택을 받습니다. 플록은 주변의 물보다 밀도가 높기 때문에 점차 탱크 바닥으로 가라앉아 슬러지 층에 쌓입니다. 상부에는 상청액이라고 하는 불순물이 훨씬 적은 물이 있으며, 탱크 밖으로 흘러나와 다음 처리 단계로 진행됩니다.
침전은 수역의 탁도와 부유 고형물의 대부분을 원활하게 제거합니다. 바닥 표면에 고여 있는 슬러지는 추가 정제 또는 버리기를 위해 주기적으로 수조에서 추출됩니다. 슬러지 제거를 제어하면서 상청수를 다음 탱크로 이송하려면 침전 과정을 방해하거나 막힘을 일으키지 않고 유체 흐름을 관리할 수 있는 정밀한 언플러그드 방법이 필요합니다. 효율적인 고형물 제거는 이러한 탱크에 들어오고 나가는 물을 최적으로 제어하는 데 달려 있습니다.
3단계: 물의 투명도를 보장하는 여과 단계
일부 미생물과 함께 일부 미세 입자는 침전 후에도 여전히 남아 있습니다. 여과는 이러한 불순물을 효과적으로 제거하여 물을 최대한 깨끗하고 맑게 유지합니다.
필터는 물을 걸러내는 여러 가지 재료로 구성된 장벽입니다. 가장 일반적인 여과 유형에는 다음이 포함됩니다:
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멤브레인 여과: 기공이라고 불리는 작은 구멍이 있는 반투과성 멤브레인을 사용하여 물을 여과합니다. 여기에는 미세여과(MF), 한외여과(UF), 나노여과(NF) 및 역삼투압(RO)이 포함됩니다. 이들 각각은 작은 입자, 병원균, 용존 고형물 및 이온까지 제거합니다. 모든 방법 중에서 멤브레인 여과는 극도로 순수한 물을 목표로 할 때 가장 진보된 기술입니다.
물을 여과할 때 부유 입자와 미생물은 필터 매체와 멤브레인 표면에서 걸러집니다. 필터는 청소할 수 있지만, 축적된 후에만 청소할 수 있습니다. 필터는 깨끗한 물을 필터를 통해 역세척하여 축적된 물질을 제거한 후 처리하거나 폐기하는 역세척을 통해 청소합니다.
순환 제어는 여과 과정에서 필수적인 물의 경로를 제어하는 것으로 정의할 수 있습니다. 물은 특정 필터 베드를 통과해야 하며, 특정 유속을 유지하고, 역세척 사이클을 시작하고, 유지보수를 위해 장치를 닫아야 합니다. 이러한 모든 활동에는 물 제어가 필요하며, 정밀한 제어 없이는 여과 시스템이 안정적이고 효율적으로 작동할 수 없습니다.
4단계: 안전한 식수를 위한 살균 소독
안전한 식수를 확보하기 위해서는 여러 단계가 필요하지만 가장 중요한 것은 소독입니다. 정수 필터링은 좋은 효과를 발휘할 수 있지만 바이러스, 기생충, 박테리아 등의 위협은 여전히 존재할 수 있습니다. 이러한 미생물은 활성 상태일 경우 건강에 심각한 위협이 될 수 있으므로 이를 중화 및 사멸하기 위해 특별히 고안된 소독을 실시합니다.
| 소독 방법 |
원칙 |
장점 |
단점 |
참고 |
| 염소 처리 |
화학적 산화 |
효과적이고 비교적 저렴하며 파이프에 잔류 보호막을 남깁니다. |
소독 부산물(DBP) 형성, 맛/냄새 문제, 신중한 취급이 필요함 |
전 세계적으로 가장 널리 사용됩니다. |
| 자외선 소독 |
물리적(자외선 복사) |
광범위한 병원균에 효과적이며, 잔류 화학 물질이 없고, DBP가 없습니다. |
파이프에 잔류 보호제가 없고 탁도가 높으면 효과가 떨어질 수 있습니다. |
잔류 보호를 위해 염소와 함께 사용하는 경우가 많습니다. |
| 오존화 |
화학적 산화(오존) |
매우 강력한 소독제로 염소 내성 병원균에 효과적이며 맛/냄새를 감소시킵니다. |
잔류 보호 없음, 높은 비용, 짧은 반감기, 현장 생성이 필요함 |
종종 1차 소독제로 사용된 후 잔여물을 제거하기 위해 염소 소독을 합니다. |
소독은 다양한 방법을 통해 수행할 수 있으며, 비용 규정과 함께 물의 출처에 따라 어떤 방법을 사용할지 결정됩니다. 소독을 실시할 때는 여러 가지 방법을 조합하는 것이 일반적입니다.
어떤 방법을 사용하든 효과적인 소독을 위해서는 화학적 방법의 소독제 사용량이나 다른 방법의 소독제와 물의 접촉 시간 등 세심한 관리가 필요합니다. 소독제의 양이 충분하지 않은 상태에서 접촉 시간이 너무 짧으면 일부 병원균이 생존할 수 있고, 화학 소독제의 양이 지나치게 많으면 맛과 냄새 문제뿐만 아니라 다른 유해한 부산물도 발생할 수 있습니다. 미생물 안전을 위해서는 공장에서 나오는 물이 안전하고 화학적으로 안전한 물이어야 하며, 미생물이 없어야 하므로 소독 장치를 통과하는 유량 제어와 화학 물질 첨가량 제어가 이루어져야 합니다. 이 정도의 정확도는 강력하고 신속한 제어 시스템에 의존합니다.
수처리에서 밸브의 중요한 역할
전처리 취수, 고도 처리 취수 약품 첨가, 여과, 소독, 분배 등 플랜트의 다양한 수처리 단계에서 전기는 중요한 역할을 하며 주요 에너지원으로 사용됩니다. 또한 펌프도 전기로 구동됩니다. 물의 흐름을 제어하고 관리하기 때문에 종종 주목을 받지 못하지만 물의 흐름을 제어하는 데 중요한 역할을 하는 부품 중 하나는 밸브입니다. 밸브는 복잡한 배관 플랜트 내부의 물, 화학물질, 공기, 심지어 슬러지 흐름까지 제어하고 관리하는 핵심 부품입니다.
밸브가 수행하는 다양한 기능:
| 밸브 기능 |
설명 |
수처리에서의 중요성 |
| 켜기/끄기(격리) |
파이프 또는 장비의 섹션을 격리하기 위해 흐름을 완전히 시작하거나 중지합니다. |
유지보수, 수리, 시스템 우회, 청소 또는 점검을 위한 섹션 분리 등에 필수적입니다. |
| 흐름 조절 |
밸브를 통과하는 유체의 양을 제어합니다. |
처리 프로세스(예: 여과, 접촉 시간)에서 최적의 유량 유지, 정확한 약품 투여 및 압력 제어에 필수적입니다. |
| 방향 제어 |
서로 다른 파이프 또는 프로세스 간의 유체 흐름 경로를 전환합니다. |
다른 필터 장치를 통해 물을 흐르게 하거나, 역세척 주기를 관리하거나, 유지보수 중 흐름을 재조정하는 데 필요합니다. |
| 압력 제어 |
시스템 내 압력 조절. |
장비 보호, 일관된 흐름 보장, 프로세스 성능 최적화에 중요합니다. |
| 안전/보호 |
역류 방지, 과도한 압력 완화 또는 안전 인터록 역할을 합니다. |
역류로 인한 오염을 방지하고, 과압으로부터 장비를 보호하며, 안전한 작동 순서를 보장합니다. |
수처리 플랜트에서 자동화된 밸브(전기, 공압 또는 유압 액추에이터 장착)의 역할은 매우 중요합니다. 플랜트가 더욱 업그레이드되고 자동화되어 효율성을 개선하고 운영 비용을 절감하며 신뢰성을 높이면서 수도 밸브는 더 높은 수준에서 작동해야 합니다. SCADA 시스템은 원격 제어가 가능하며, 자동화된 밸브는 유량 조정, 경로 전환 또는 구간 차단을 위한 신호에 즉시 반응하여 전체 수처리 프로세스를 실시간으로 모니터링하고 최적화합니다.
이를 위해 밸브 솔루션의 품질과 신뢰성이 매우 중요합니다. 밸브가 제대로 작동하지 않으면 부적절한 처리, 화학 물질 과다 사용, 장비 손상 및 처리된 물의 안전성을 초래할 수 있습니다. 이러한 수처리용 밸브에는 내식성, 화학물질 주입을 위한 정밀한 제어, 신뢰성 보장을 위한 강력한 자동화 등 고도의 특수 소재가 필요합니다.
수처리, 화학 처리, 발전 등 다양한 산업 분야의 엄격한 요구 사항을 잘 알고 있는 빈서는 2010년부터 자동화된 밸브 솔루션 분야에서 입지를 다져왔습니다. 이를 위해 전 세계 수처리 플랜트의 엄격한 사양에 맞춰 전기 볼 밸브, 전기 버터플라이 밸브, 전기 게이트 밸브 및 제어 밸브를 포함한 전체 자동화 밸브 제품군을 맞춤 제작해 왔습니다.
자동화에 중점을 두기 때문에 당사의 밸브는 모든 통합 제어 시스템에서 안정적으로 작동하도록 설계되었습니다. 고급 원자재와 수입 씰링 요소로 제작된 당사의 밸브는 수처리에서 흔히 발생하는 가혹하고 부식성이 강한 매질을 견디는 동시에 뛰어난 내마모성, 고온 내성 및 긴 서비스 수명을 보장합니다.
Vincer는 대구경 파이프라인을 격리하기 위한 견고한 전기 게이트 밸브, 정확한 화학 물질 주입을 위한 정밀한 전기 볼 밸브, 센서의 실시간 정보를 기반으로 제어 설정값을 조정하는 변조 제어 밸브 등 다양한 요구 사항을 해결합니다.
폐수 처리: 주요 개요
이 글에서는 식수의 주요 측면에 초점을 맞췄지만, 잠시 기어를 바꿔 폐수 처리에 초점을 맞출 필요가 있습니다. 폐수 처리에는 가정, 상업 시설, 심지어 원수보다 오염 물질 농도가 훨씬 높은 산업 시설에서 사용한 물도 포함됩니다. 여기서 목표는 물이 자연으로 방출되었을 때 해를 끼치지 않는 수준으로 처리되도록 하는 것입니다.
폐수 처리에 대한 접근 방식은 다를 수 있지만, 항상 동일한 핵심 원칙을 중심으로 진행되며 폐기물의 생물학적 분해에 중점을 둡니다. 일반적으로 스크리닝 및 모래 제거를 포함하는 예비 처리, 침전을 포함하는 1차 처리, 활성 슬러지 또는 세류 필터와 같은 생물학적 공정에 이어 2차 침전을 포함하는 2차 처리, 필요한 경우 고급 여과 및 영양소 고갈과 함께 소독을 포함하는 3차 처리 등의 단계가 포함됩니다. 또한 슬러지 처리는 폐수 처리장의 주요 구성 요소 중 하나이기도 합니다.
식수 플랜트와 마찬가지로 밸브는 폐수 처리 플랜트에서 시스템의 필수적인 부분입니다. 유입되는 하수를 관리하고, 폭기 프로세스를 제어하며(공기는 생물학적 처리에서 물질을 더 잘 분해할 수 있도록 함), 탱크 사이의 슬러지 흐름을 제어하고, 여러 처리 장치를 통한 흐름을 제어하고, 처리된 폐수의 흐름을 제어합니다. 이와 함께 부식성 가스와 같은 폐수의 거친 특성으로 인해 밸브 설계 및 재료 제어가 어렵습니다. 시스템이 제대로 작동하려면 폐수 인프라 시스템이 안전하고 규정을 준수하며 효율적인 방식으로 작동해야 하므로 신뢰할 수 있는 자동화된 밸브 솔루션을 사용하는 것이 필수적입니다. 혹독한 조건과 정밀한 제어를 위해 설계된 Vincer의 산업용 밸브 제품군은 폐수 처리 애플리케이션의 과제에도 적합합니다.
결론 결론: 깨끗한 물의 중요성
현대의 엔지니어링 수처리 시설은 현대 공학의 경이로움 중 하나로, 물은 무수히 많은 단계를 거치며 최종 제품을 생산하기 위해 과학적 기술이 필요합니다. 화학 물질로 플러싱하고 생물학적 약제를 중화해야만 처리 시설에서 제공하는 안전 기준을 충족하는 물을 만들 수 있습니다.
하드웨어와 소프트웨어에 대한 철저한 엔지니어링 설계 외에도 시설 내에는 전체 생태계가 존재합니다. 분리를 위한 감독자, 서버, 화학 보조자, 그리고 물론 관리자가 있습니다. 자동 제어 밸브는 플랜트의 생명줄인 압력과 온도 사이의 균형을 유지하는 꼭두각시 역할을 하며, 이것이 없으면 안정적이고 직간접적인 시스템 유지보수 장치에 재앙을 초래할 수 있습니다.
깨끗한 물에 대한 접근성은 인간의 기본적인 욕구이자 공중 보건과 환경 지속 가능성의 초석입니다. 정수장의 작동 원리를 이해하면 이 중요한 서비스와 이를 가능하게 하는 첨단 자동화 밸브와 같은 기술에 대한 이해도가 높아져 전 세계 지역사회에 안전한 물을 지속적으로 공급할 수 있습니다.
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