불소 제거 방법

1. 불소 제거 방법은 다음과 같습니다.

1) 불소를 함유한 물이 흡착탑을 통과하면 불소가 흡착제 표면에 흡착되어 불용성 불소화물이 생성됩니다. 흡착제로는 활성 알루미나, 인산삼칼슘 또는 골탄이 사용됩니다. 이는 불소 농도가 10mg/L 미만이고 부유물질 농도가 5mg/L 미만인 지하수에 적용되는 가장 오래된 방법입니다. 흡착제의 불소 제거 능력이 포화 상태에 이르면 재생제를 첨가하여 재생해야 합니다.

2) 응집제: 불소를 함유한 물에 응집제를 첨가하여 불용성 불소를 형성하고, 이를 침전 여과를 통해 제거합니다. 응집제로는 Al2(SO4)3, 염기성 염화알루미늄, 수산화마그네슘 등이 있습니다. 탁도가 높고 불소 함량이 낮은 원수에 적합합니다.

3) 이온 교환법은 이온 교환 수지의 교환 용량을 이용하여 물에서 불소 이온을 제거합니다.

4) 전기투석은 이온 교환막의 선택적 투과성을 이용하여 불소를 제거합니다.

5) 역삼투압법은 반투막의 선택적 투과성을 이용하여 불소를 제거합니다.

위의 방법 중 3), 4), 5)는 염수 및 불소 함량이 높은 지역에 적용 가능합니다. 역삼투압은 현재 널리 사용되고 있습니다.

2. 알루미늄염 응집 및 불소 침전 제거를 위한 기술 설계의 핵심 사항

응집 침전법은 불소 함량이 4mg/L 미만인 원수에 적합합니다. 불소 함량이 낮으면서 탁도 또한 동시에 제거해야 하는 원수에는 알루미늄염을 사용해야 합니다. 원수 내 염소 이온(CL-) 농도가 높을 경우에는 황산알루미늄을, 황산염 농도가 높을 경우에는 염화알루미늄을, 두 이온 농도가 모두 높을 경우에는 염기성 염화알루미늄을 사용합니다.

응집 시간은 5~6분이며, pH 값은 일반적으로 6.5~7.5 사이로 조절됩니다. 혼합조, 응집 반응조, 침전조 및 침전조는 가변 속도 또는 간헐적 침전 방식으로 설계하여 불소 제거 효과를 높여야 합니다.

처리 흐름: 지하수 – 응집 – 침전 – 여과. 원수 수질이 좋을 경우 침전 또는 여과 처리 단계를 생략할 수 있으며, 일반적으로 펌프 투입 전 단계에서 물을 혼합하고, 침전 과정을 거친 후 상층액을 음용수로 사용합니다.

3. 활성 알루미나 흡착 및 여과를 이용한 불소 제거 공정 설계

일반적으로 불소 함량이 높은 지하수는 알칼리도가 높고 pH가 8.0 이상입니다. pH는 활성 알루미나의 불소 흡착 능력에 큰 영향을 미칩니다. 취수수의 pH가 6.0~6.5일 때 활성 알루미나의 불소 흡착 능력은 4~5g(F-)/kg(Al2O3)입니다. pH가 6.5~7.0일 때는 흡착 능력이 3~4g(F-)/kg(Al2O3)입니다. pH를 조정하지 않으면 흡착 능력은 약 1g(F-)/kg(Al2O3)에 불과합니다.

활성 알루미나를 여과재로 사용하며, 입자 크기는 2.5mm 미만이어야 하고 일반적으로 0.5~1.5mm입니다. 원수 불소 함량이 4mg/L 미만일 경우 여과재의 불균일 계수 K80≤2를 만족해야 하며, 여과재 두께는 1.5mm 이상이어야 합니다. 원수 불소 함량이 4mg/L 이상일 경우 여과재 두께는 1.8mm 이상이어야 합니다. 유입수의 pH가 7.0 이상일 경우 여과 속도는 일반적으로 2~3m/h이고, 7.0 미만일 경우 여과 속도는 일반적으로 6~8m/h이며, 이에 상응하는 접촉 시간은 20~30분입니다. 재생제로는 황산알루미늄을 사용하며, 불소 제거량 대비 투입 비율은 60:1이고, 재생 용액의 농도는 2~3%입니다. 재생 과정에서 원수는 먼저 11~12L/m²의 세척 강도로 5~8분간 하부에서 상부로 역세척하고, 팽창 높이는 약 50%로 유지합니다. 그 후, 2% 황산알루미늄 용액을 사용하여 약 0.6m/h의 여과 속도로 6~8분간 상부에서 하부로 통과시켜 재생합니다. 재생 후, 탈불소수로 헹구는데, 세척 강도는 초기 세척과 동일하게 8~10분간 진행합니다.