상하수도 121회 1교시 문제 7. 전량여과(Dead-end Filtration) 방식과 순환여과(Cross-flow Filtration) 방식

답 1. 막여과의 정의 및 필요성

1) 막여과의 정의

- 액상, 기체상의 일정한 크기의 입자를 막 양단의 압력차, 농도차, 전위차, 온도차 등의 추진력으로 분리, 농축, 정제하는 기술

- 제거 입자의 크기에 따라 MF, UF, NF, RO 등으로 구분

- 소규모 중수도처리시설이나 해수의 담수화, 공장의 탈염 등에 이용

- 기본적인 메커니즘 : 확산, 이온 반발작용, 크기 배제 등

2) 막여과의 필요성

- 수질오염의 가속화, 난분해 물질 및 미량 화학물질의 증가로 인한 고도 수처리의 필요성

- 최근 정수처리장 병원성 원생동물(소독에 의한 제거 ×)를 위해 여과처리 + 막여과 이용

- 해수의 담수화 등 대체 수자원 마련 필요

답 2. 일반정수처리 공정과 비교한 막여과의 장단점

1) 장점

- 응집제 불필요

- 단일공정으로 처리효율 높음

- 설치면적이 작음(정수장 면적의 1/2 이하 가능)

- 운전의 무인화, 자동화가 가능하며, 인건비 절감 가능

- 수질이 양호하고 안정적(우수한 탁질제거 능력, 병원성 미생물에 대한 안정성 확보)

- 부하변동에 대한 대응성 강함(원수 수질변화에도 효과적으로 대응)

2) 단점

- 막의 수명이 짧음

- 막의 수입 의존도 높음

- 초기 설치비 매우 고가 : 대규모 처리장 적용에 한계

- 막오염 문제 발생 : 연속적인 공기세정과 주기적인 화학세정 필요

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답 3. 막여과방식(Dead End Flow, Cross Flow)

1) 전량 여과방식(전여과 : Direct or Dead-end Filtration)

- 공급수를 막면에 수직으로 흐르게 함

- 배제된 고형입자들이 Bloc을 형성, 점차 두께가 증가하여 투과속도(Flux)가 현저히 줄어드는 방식

- 여과에 따라 막폐쇄가 빠르고 세정 어려움

- 여과에 따른 에너지 손실이 적음

2) 순환 여과방식(십자흐름 방식, Cross-Flow 방식)

- 공급수를 막면에 평행하게 흐름을 주는 것으로, 이 유속에 의해 생긴 전단력에 의해 생성된 Block(Cake)을 탈리시켜 성장을 억제하고 높은 투과율 유지

- 막투과 유속에 비해 상당히 높은 유속으로 원수를 유입시키기 때문에 펌프가 대형화되는 단점

- 유체 전단력에 의해 막면의 입자축적을 감소, 안정한 투과수량 확보 및 막 수명 연장 가능

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