[활성탄]

[활성탄]

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기출 유형

1. BAC 2. LV, EBCT, SV, 활성탄 설계인자 3. 입상활성탄 파과점

 

키워드

micro pore, 분말활성탄, 입상활성탄, 생물활성탄, EBCT, 활성탄 재생법, 흡착, RSSCT, 등온흡착식, 활성탄 파과점

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Tip

활성탄 종류중에서는 BAC 위주로 문제가 출제됨 정수처리쪽에서의 활성탄처리로 접근 활성탄 설계인자인 EBCT, LV, SV등을 숙지 활성탄 간이 실험인 RSSCT가 있음 활성탄 파과곡선은 기본숙지

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개요

1) 활성탄은 물리적, 화학적, 생물학적으로 유기물, 이취미물질등을 흡착, 산화 제거

2) 활성탄처리의 종류는 분말활성탄, 입상활성탄, 생물활성탄이 있다.

 

활성탄 흡착 제거원리

1) 1단계 : 피흡착질 > 외부표면으로 이동

2) 2단계 : 피흡착질 > 대세공(Macro), 중간세공(Meso)으로 이동

3) 3단계 : 피흡착질 > 미세공(Micro)으로 이동

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흡착의 종류

구분	물리적 흡착	화학적 흡착
결합	Vander Walls에 의한 결합	이온결합, 공유결합
온도	온도 ↑ 흡착량 ↓	온도 ↑ 흡착량 ↑
피흡착질	다중흡착	단일흡착(화학적 반응이 있는 물질만 흡착)
흡착속도	빠름	느림
가역성	가역적	비가역적

 

활성탄 종류

1. 분말 활성탄(PAC)

1) 주입지점 : 접촉지, 착수정, 혼화지, 취수 직후 주입 후 도수

2) 전 염소 처리시 분말활성탄으로 염소 소비됨 > 실험을 통해 주입지점 및 염소

3) 주입량 결정 : Jar-test 실시(맛 냄새 10~30mg/L, NOM : 30mg/L 이상)

 

2. 입상활성탄(GAC)

1) 흡착설비에 충전하여 사용(고정상식, 유동상식)

2) 역세척 실시 : 압력, 운전시간

3) 분말활성탄과의 비교

 

구분	분말활성탄	입상활성탄
처리시설	기존시설 사용	흡착설비 설치
단기간 처리시	경제적	비경제적
장기간 처리시	비경제적	경제적
미생물 번식	번식없음(사용 후 폐기)	번식 우려
유지관리	주입작업 필요	용이
흑수 현상	있음(겨울철)	없음

 

3. 생물활성탄(BAC)

1) 입상활성탄 표면에 증식한 미생물이 활성탄 흡착유기물을 분해하여 운전시간 연장

장점	단점
NH4^+, Fe, Mn 제거 가능	수온영향 : 저수온시 미생물 활성 저하
장시간 운전가능	원수 DO낮을수 혐기화 진행 (Fe,Mn 용출)
이취미, DBPs 제거 가능	활성탄층 미생물 누출 우려

운전시 고려사항

1) 생물활성탄 미생물 증식을 위해 전염소처리 안함

2) O3와 병행시 생분해도 향상으로 처리효율 증가

3) BAC 혐기화 방지 > 하부집수장치 DO 공급, BAC+O3 활용

4) 미생물 탈리 방지 > 역세척시 압 조절

5) 수온저하방지 > 지하화, 복개

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암모니아성 질소는 활성탄지 내에서 질산화 미생물에 의하여 산화되므로 수온이 낮으면 거의 제거 되지 않는다.

수온이 높은 여름에는 이미 암모니아성 질소가 자연 중에서 질산화 되므로 유입원수 중에 암모니아성 질소 농도가 높은 경우가 거의 없으며 동절기에는 , 수온이 낮아서 고농도의 암모니아성 질소가 유입되어도 오존이나 활성탄지에서 거의 제거되지 않는다 그러므로 . 암모니아성 질소의 처리를 위하여 오존이나 활성탄 공정을 사용하는 것은 바람직하지 못하다.

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활성탄 재생법

구분	가열재생법	이화학적 재생법	산화분해법	미생물 분해법
원리	건조 : 100도씨 건조 탄화 : 700도씨 가열 유기물 탈락 활성화 : 900도씨 가열 유기물 가스화	흡착의 반대인 탈착 원리 이용 pH,유기용제,온도등을 이용하여 피흡착물질 탈착 탈착 → 세척 → 회수	고온,고압에서 유기물 산화 후 세척	미생물을 이용하여 피흡착물질 산화
장점	재생효율 높음 적용범위 넓음	재생방법 간단 경제적 : 가열법대비 20% 비용	공정 간단	간단 처리 운영비용 낮음
단점	추가 열 에너지 필요 투자,운영비 증가	가열법 대비 낮은 재생율	재생과정에서 활성탄 손실 낮은 재생율	수질,수온 영향 재생오래걸림

 

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활성탄 파과점

1) 활성탄 흡착지에서 활성탄의 미흡착대가 모수 소진되어 처리수 농도가 급격히 증가하는 지점

2) 유출농도가 처리목표 농도에 도달한 시점으로 활성탄을 재생 또는 교체

 

흡착시간에 따른 변화

초기 : 흡착탑 유입부에서 대부분 흡착

중기 : 유입부포화 > 흡착대 유출부 쪽으로 이동

파과점 : 흡착대 유출부까지 도달 > 처리수 농도 악화

 

파과점 도달시간 증대방안

1) 하부공기 공급으로 BAC전환 : 미생물 흡착유기물 분해능력 향상

2) O3 + BAC 사용 : 유기물 생분해성 증가

3) 적절한 역세척

4) 전처리 공정으로 효율 증대

 

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입상활성탄 처리공정은 다음 각 항에 따른다.

1. 입상활성탄처리는 다음 물질을 제거할 목적으로 처리공정을 선정한다.

1) 맛 ․ 냄새물질

2) 소독부산물과 소독부산물의 전구물질(부식질 등)

3) 색도

4) 음이온계면활성제와 페놀류 등 유기물

5) 트리클로로에틸렌 등 휘발성유기화합물

6) 암모니아성질소의 질산화

2. 공정의 배열은 문헌을 참고하고 실험실규모실험, 파일럿규모실험, 실증플랜트실험 등의 결과를 기초로 하여

선정하는 것이 바람직하다.