수중 불순물 경도 제거 장치

보일러에서 가장 큰 문제가 되는 수중 불순물은 스케일의 주 성분인 경도성분이다. 수중 경도성분을 제거하는 연수기(경수연화장치)와 RO(역삼투압)정수장치에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

 

수중 불순물 경도 제거 장치

보일러에서 가장 큰 문제가 되는 수중 불순물은 스케일의 주 성분인 경도성분이다. 

수중 경도성분(칼슘, 마그네슘 등)을 제거하는 목적으로 연수기(경수연화장치) 또는 더 발전된 RO(역삼투압)정수장치를 설치하여 운용하고 있다.

 

 

연수기(경수연화장치)

연수기는 이온교환수지의 일종으로 수중의 여러 가지 불순물 중 스케일의 주 원인이 되는 경도성분만을 제거하기 위해 사용하는 양이온교환수지이다. 수중에 포함된 칼슘, 마그네슘의 경도성분과 이온교환수지가 가지고 있는 Na+이온을 서로 맞바꿔 수중에서 경도성분을 제거하는 대신 Na+을 내어주는 것이다.

 

<그림 1> 연수기 운전 원리(그림 출처: Steam People Vol. 112)

 

이온교환수지가 경도성분과 모두 반응해서 포화되면 더 이상 수중의 경도성분을 제거할 수 없기 때문에 완전히 포화되기 전에 NaCl을 이용해서 재생해 주어야 한다. 이때 재생과정에서 폐수가 발생하는데 이는 적절한 폐수처리과정을 거쳐 방류해야 한다.

또한 자칫 재생주기를 놓치게 되면 보일러 급수로 경도성분이 유입되어 스케일이 발생할 가능성이 높아지기 때문에 연수기를 통과한 물에서 경도성분이 검출되는지 여부를 연속적으로 모니터링 해야 한다.

 

 

RO(Reverse Osmosis 역삼투압) 장치

삼투압(滲透壓, osmotic pressure)은 반투막을 통해 순수한 용매가 내부로 흐르는 것을 방지하기 위해 용액에 적용되어야 하는 최소 압력이다. (삼투압은 농도가 다른 물이 만났을 때 용액의 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 물이 이동하면서 발생하는 압력을 말한다)

역삼투(逆渗透, reverse osmosis, RO)란 삼투압보다 높은 압력을 가할 때, 용액으로부터 순수한 용매가 반투막을 통해 빠져 나오는 현상이다.

역삼투압 시스템은 이 삼투압을 반대로 적용하여 농도가 높은 쪽에 압력을 가해 반투막인 멤브레인을 통과할 때 불순물을 제외한 순수한 물만 통과하게 합니다.

RO장치는 경도성분만을 제거하는 연수기와 달리 수중에 포함된 용존 고형물의 미세한 입자까지 걸러낼 수 있는 막 여과장치로 일반적으로 수중 용존 고형물의 99% 이상을 제거하도록 설계되어 있다.

 

<그림 2> RO장치 원리(그림 출처: Steam People Vol. 112)

 

주기적으로 이온교환수지를 재생해 주어야 하는 연수기와 달리 재생작업을 할 필요없이 연간 2~3회 CIP(Clean In Place)만 해주면 되므로 운전이 간편하고, 수지 재생시기를 놓쳐 경도성분이 급수로 유입될 염려없이 안정적인 수질을 유지할 수 있다.

또한 RO장치를 거친 물은 수중 용존 고형물이 99% 이상 제거되기 때문에 TDS농도가 매우 낮아 보일러 운전 농축도를 연수기 사용할 때 보다 평균 10배 이상 높게 운전할 수 있으므로 관수 블로우다운 시 버려지는 열에너지, 용수 및 수처리 약품 사용 비용 등을 절감할 수 있다.

 

Reference : 한국스파이렉스사코(주), Steam People Vol. 112(Dec, 2016)