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[Global Issue Technology] 염소(chlorine) 및 클로라민(chloramine)의 효과적 이용
이름 관리자 waterindustry@hanmail.net 작성일 2018.03.05 조회수 317
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Global Issue Technology

“탄소 필터 장치 이용해 염소 부산물 제거 가능”
                        (chlorine)           

미국 내 공공정수장 98% 이상은 정수처리·소독 목적으로 염소 및 클로라민 사용
신생아 질병·각종 암질환 등 염소 부산물로 인한 위험성 심각…탄소 장치로 해결
다른 오염물질의 흡착 유입방지 위해 마지막 단계까지 탄소시스템 봉인 상태 유지

 


염소(chlorine) 및 클로라민(chloramine)의 효과적 이용

 

미국 내 공공 정수장의 98% 이상이 수처리 및 소독 목적으로 염소(chlorine)와 클로라민(chloramine)을 사용하고 있으며, 그 중 염소가 80%의 비중을 차지한다. 염소는 수인성 오염물질을 제거하는 데 있어 완벽한 효율성을 갖지는 못하나 물을 보호 살균할 수 있는 가장 저렴하고 효과적인 방법이다. 본 자료는 염소의 효과적인 이용 측면에서 탄소 필터 장치에 대해 검토한 것이다. 그 내용을 번역했다. 

 [자료제공·번역 = 김덕연 본지 편집위원]

 

2012년 캘리포니아 주지사는 의회법안 685호를 의결 처리하여 캘리포니아가 물에 대한 기본 인권을 법적으로 인정한 최초의 주가 되었다. 이로써 캘리포니아 물 코드 규정 106.3항에 따라 모든 주민들은 인간의 생활 소비, 요리 및 위생 목적으로 안전하고 청정하고 저렴하고 쉽게 이용 가능한 물을 사용할 권리를 갖고 있음을 인정받게 되었다. 이러한 물권리를 갖고자 하는 노력은 전 세계적으로 긍정적인 반응을 일으키고 있으나 인구가 크게 증가하고 신규 오염물질(emerging contaminants)이 지속적으로 발생되고 있는 현재 상황에서 물권리를 취득하는 과정은 매우 어렵고 많은 비용이 소요된다.

미국의 수처리 인프라 및 송수관 인프라는 수명이 다하여 상당히 노후화되어 있다. 이런 상황에서 플랜트 운영자들은 제한된 예산, 노후화된 시스템 및 애매한 규제 범위 내에서 그들이 할 수 있는 최대 한도로 플랜트를 운영하고 있으나 중대한 수질 관련 문제 발생이 24시간 방송되는 뉴스에 자주 토픽 기사로 등장하고 있다.

 

이에 대하여 많은 미국인들은 정부가 공급하는 물에 대한 맛, 냄새, 외관상 품질을 높이고 인체 안전성을 향상시키기 위한 자신들의 책임감을 절실히 느끼고 있다. 도시에서의 상수 공급은 비록 적은 양이지만 먹는물로 사용하고 있기 때문에 이러한 책임감 주장은 매우 설득력이 있다. 다만 정부 공급 도시상수에서 유해한 오염물질을 모두 제거하거나 수인성 질병 발생 가능성을 완전히 해결하기에는 엄청난 비용을 부담해야 한다.

 

 

   
▲ 미국 내 물공급 공공 정수장의 98% 이상은 물의 처리 및 소독 목적으로 염소(Chlorine) 및 클로라민(Chloramine)을 사용하고 있으며, 그 중 80% 정도는 클로라민이 아닌 염소를 사용하고 있다.


수인성 질병을 유발하는 미생물은 미세 마이크론 범위의 매우 작은 바이러스에서 50마이크론 크기의 비교적 큰 포자류(cysts)까지 다양한 크기로 분포되어 있다. 병원성 미생물 (pathogenic)은 일반적으로 호수, 강물, 저수지 및 대다수 지표수원에 자연발생적으로 존재한다.

 

이에 비하여 지하수 공급은 오염 없는 대상에서 완전히 제외되어 있지 못하다. 토양 개발, 하수 슬러지 매립 및 기타 산업 폐기물로부터 지하수 수원에 바이러스 및 기타 미생물이 스며들고 유입되어 지하수에도 일부 박테리아가 내포되어 존재하고 있음이 밝혀지고 있기 때문이다. 

과거 미국 내 공급되는 물에는 대장균, 박테리아, 바이러스, 원생동물 등 다양한 형태의 수생 미생물로 가득했다. 이로 인하여 발생되는 콜레라, 장티푸스, 이질 등 수인성 질병은 극심한 공공 건강의 문제로 대두되었으며, 이러한 질병은 아직도 제3세계 국가에서는 중요한 관심사가 되고 있다. 전 세계적으로 10억 명 이상 인구가 청정한 먹는물 공급체계에서 제외되어 있으며, 거의 20억 명 이상의 인구가 적절한 생활오수 처리의 혜택을 받지 못하고 있다.

미국 환경보호국(EPA)은 건강을 위협하는 가장 큰 환경적 요소로 먹는물 자원의 오염화를 지적하고 있으며, 미국 내 물공급 시스템에서 발생된 수인성 질병의 절반 정도만이 공식적으로 사전에 검출 및 조사되거나 그 결과가 보고되고 있다. 한편, 수도꼭지에서 발견되는 미생물은 미국 내 위장 관련 질병의 30% 이상에 직접적인 책임이 있다고 하며, 최근 연구에 의하면 수인성 미생물 이동으로 활성화되는 현상이 과거에 알고 있었던 것보다 더욱 증가하고 있음을 보여준다.

 

On September 12, 2012, Governor Edmund G. Brown Jr. signed Assembly Bill 685, making California the first state to legislatively recognize the fundamental human right to water. Now in the California Water Code as Section 106.3, the state further recognizes that “every human being has the right to safe, clean, affordable, and accessible water adequate for human consumption, cooking, and sanitary purposes.” The human right to clean water is a sentiment echoed worldwide, but is an 1increasingly more difficult and expensive goal to attain, especially with explosive population growth and the ongoing discovery of emerging contaminants.

America’s water treatment and delivery infrastructure is aging and outdated and central plant operators are doing the very best they can within the confines of limited budgets, outdated equipment and arcane regulations. Considering the catastrophic water-quality failure events that are so frequently highlighted during the 24-hour news cycle, more and more Americans are realizing that they need to take responsibility upon themselves to improve the taste, odor, appearance and sometimes even the safety of centrally supplied water. This makes sense, since such a small amount of municipal water is consumed by humans. It is prohibitively expensive to address every single potential contaminant or waterborne threat comprehensively at the city level.

Waterborne microorganisms range in size from extremely small viruses in the submicron range to relatively large cysts that can approach 50 microns in diameter. Pathogenic microorganisms can occur naturally in lakes, streams, reservoirs and most surface water sources. Even groundwater supplies are not immune, since the existence of subterranean bacteria has been definitively proven along with the ability of enteric viruses and other organisms to leach into groundwater from land application or burial of sewage sludge and other residential and industrial wastes.

One hundred and fifty years ago, much of the US water supply was teeming with various forms of aquatic organisms, including coliforms, bacteria, viruses and protozoa. Waterborne diseases, such as cholera, typhoid and dysentery, were a serious public health problem and they are still major concerns in third-world nations, where over a billion people lack clean drinking water and almost two billion lack adequate sewage distribution and processing systems.

US EPA ranks drinking water pollution as one of the top environmental threats to health. Credible estimates suggest that only half of waterborne disease outbreaks in community water systems (and about one third of those in non-community systems) are ever formally detected, investigated or even reported. Microbes in tap water may actually be responsible for as many as 30 percent of gastrointestinal illness in the United States. Recent studies indicate that there is a far greater waterborne transmission pathway for viral activity than previously believed.

 

염소에 의한 소독이 일반적
(Chlorine-based disinfection saves lives)

 

 

   
 

미국 전역에 거의 25만 개소의 공공 운영 물공급 시스템이 설치 운영되고 있으며, 소규모 도시뿐만 아니라 대규모 광역도시 등 모든 곳에 공급하고 있다. 미국 국민 90% 이상은 물을 지역 내 공공 정수장으로부터 공급받고 있으며 일부 국민은 개인전용 우물물이나 기타 개인이 통제하는 개별 정수시스템을 이용하고 있다. 한편, 미국 내 물공급 공공 정수장의 98% 이상은 물의 처리 및 소독 목적으로 염소 및 클로라민을 사용하고 있으며, 그 중 80% 정도는 클로라민이 아닌 염소를 사용하고 있다.

일반적으로 도시상수의 처리는 다양한 공정으로 실행되고 있으며, 핵심 공정은 혼화(flocculation), 응집(coagulation), 침전(sedimentation), 필터여과(filtration) 및 소독(disinfection)으로 이루어진다. 염소는 사용 목적에 따라 처리 공정의 여러 단계에서 주입될 수 있다. 지표수 처리에서는 항상 초기 단계에서 주입되며 관련 장치 및 처리 과정에 영향을 미치는 조류물질 및 기타 수생식물의 제거 처리를 목적으로 사용된다.

일반적인 물처리 과정을 거친 후 최종 처리 단계에서 사용되는 염소(chlorination) 주입에 많은 관심이 기울어지고 있으며, 이 과정에서 염소 농도 및 잔류량이 모니터링 및 통제된다. 염소는 가정이나 사업장으로 송수되는 관망의 물속에 어느 정도 존재하여야 하며, 이는 물속이나 송수관망 내에서 유해한 오염물질을 파괴하거나 상호 반응하여 제거되도록 하기 위한 목적이다.

염소 주입에 의하여 미생물의 활성화를 막을 수 있으며, 이는 멤브레인에 산화성 손상을 주거나 효소 반응을 억제하거나 핵산을 파괴하는 등의 메카니즘을 통하여 이루어진다. 염소 주입에 의한 효과는 염소농도, 접촉 시간, 물의 온도, pH값, 탁도 등의 요소에 의하여 달라진다.

한편, 염소 주입은 모든 수인성 오염물질에 대하여 100% 완벽한 제거 효율을 갖지 못하며 원하지 않는 부산물이 처리수 내에 형성되기도 한다. 그러나 염소 주입방법은 가정이나 사업장에 저장되거나 송수되는 물을 수인성 오염물질로부터 보호 살균하는 목적으로 가장 저렴하고 효과적인 방법이라는 데에 아무런 의심이 없다.

 

There are nearly 250,000 public water supply systems in the US, serving everything from the smallest towns to major metropolitan areas. Approximately 90 percent of the US population currently receives their water through community water systems, with everyone else using private wells or other individually controlled supplies. Chlorine and chloramine are currently used by over 98 percent of all US water utilities as part of their treatment and disinfection process. Almost 80 percent of utilities currently use chlorine instead of chloramine.

The typical municipal water treatment process involves a series of different steps. Some of the major steps include flocculation and coagulation, sedimentation, filtration and disinfection. Chlorination is typically performed at several stages of the treatment process. On surface water supplies, chlorine will usually be introduced in the initial stages to combat algae and other aquatic life that could interfere with treatment equipment and subsequent stages in the process.

The chlorination stage that we’re most interested in occurs as the final treatment step after the other major cleaning processes, where the concentration and residual content of the chlorine can be closely monitored and controlled. Chlorine remains in the water when it is distributed to homes and businesses, retaining some of its ability to continue killing and reacting with undesirable contaminants in the water and distribution system.

Chlorination can deactivate microorganisms through a variety of mechanisms such as oxidative damage to cellular membranes, inhibition of enzymes, destruction of nucleic acids and other mechanisms that are not fully understood. The effectiveness of any chlorination process depends upon a variety of factors, including chlorine concentration, contact time, water temperature, pH value, level of turbidity and other interfering factors.

Chlorination is not 100-percent effective against all waterborne contaminants and undesirable byproducts will be formed in the treated water. But, it is undoubtedly the cheapest, most effective way to disinfect water that is stored, processed and distributed to homes and businesses, protecting us all from many deadly and undesirable waterborne contaminants.

 

클로라민(Chloramine) 특성 및 사용

 

클로라민은 염소와 암모니아의 상호 결합 반응으로 발생되며 암모니아 수소를 염소로 치환한 화합물이다. 암모니아와의 결합 과정에서 하나 이상의 수소 이온이 대체되며 이에 따라 클로라민이 다음과 같이 3가지 형태로 분류된다.

- 모노클로라민(monochloramine, NH2Cl) : 가장 효과적인 소독제
- 디클로라민(dichloramine, NHCl2)
- 니트로겐 트리클로라이드(nitrogen trichloride, NCl3)
 
클로라민은 물속에서 자연적으로 형성될 수 있으며, 일부 도시에서는 중앙 물공급 장치에 소독 목적으로 클로라민을 선택 주입하는 경우가 늘어나고 있어 도시 상수도에서 의도적으로 형성되기도 한다. 송수관망 전체 흐름에 걸쳐 클로라민의 사용 형태가 변할 수 있으며 그 중에 pH, 온도, 용존산소, 이산화탄소, 유기물 및 염소·암모니아 비율 등에 의하여 가장 적절한 타입이 결정된다.

 

 

   
 

모노클로라민은 순수한 클로라민보다 물속의 유기물과의 반응이 더딘 특성으로 물속에서 오랫동안 활성화 상태를 유지할 수 있으며, 그 결과 트리할로메탄(trihalomethanes) 및 기타 원하지 않는 염소 부산물을 보다 적게 발생시킨다. 원하지 않는 다른 소독부산물(DBP)로는 독성의 할로니트릴(toxic halonitriles, canogen chloride), 할로니트로메탄(halonitromethanes, chloropicrin) 및 일부 질소 함유 물질이 발생될 수 있으며, 이 중 일부는 인체에 해를 끼치기도 한다.

한편, 클로라민은 호흡에 자극제 역할을 하는 기능이 있으며 구리나 놋쇠에 부식에 일으키고 일부 고무 물질의 성능저하를 유발한다. 클로라민 사용 시 질산화 발생은 문제가 된다. 질산 박테리아가 암모니아와 산화 반응하여 아질산염(nitrite, NO2-)이 생성되며, 또 다른 박테리아가 아질산염과 산화반응하여 질산염(nitrate, NO3-)을 생성시킨다. 이러한 미생물 반응으로 온도가 높아지고 송수관망에서 물이 정체되는 현상이 발생되면 문제는 더욱 커진다.

미국 내에서 도시 상수 공급에 클로라민을 제한적으로 사용하는 것은 사용상 복잡하다는 불편함 외에 일부 부산물이 발생하며, 금속표면에 부식이 일어나고 질산화 되는 문제점에 기인한다.  

 

Chloramines are derived from the combination of chlorine and ammonia, where chlorine is substituted for one or more hydrogen molecules in the compound. There are three known chloramine species:
- Monochloramine(Chloroamine, NH2Cl) - the most effective biocide
- Dichloramine(NHCl2)
- Nitrogen trichloride(NCl3)

Chloramines can form spontaneously in water or be deliberately formed at the municipal level, since a growing minority of central providers actively choose chloramine as their disinfectant technology. The various species of chloramine can rapidly shift from one form to another throughout the distribution system. The predominant species depends on pH, temperature, dissolved oxygen, carbon dioxide, organics in the water and the instantaneous chlorine-to-ammonia ratio. Monochloramine is less reactive with other organics in water than free chloramine, so it will stay active for longer in the water and form significantly fewer trihalomethanes and other undesirable chlorine-related byproducts, which makes it an enticing choice for many providers.

Other undesirable DBPs can form though, such as toxic halonitriles (cyanogen chloride), halonitromethanes (chloropicrin) and other nitrogen-rich compounds. Some of these compounds can endanger human health. Chloramines are all respiratory irritants with trichloramine being the most problematic. Chloramine is a major contributor to the corrosion of copper and brass, as well as degradation of certain rubber compounds. Nitrification is also a concern with chloramine; this is a microbial process where one type of nitrifying bacteria oxidizes ammonia to produce nitrite (NO2-) and another will oxidize nitrite to produce nitrate (NO3-). The problem is greatest when temperatures are warm and water is allowed to stagnate in the distribution system (low water usage).

The limited adoption of chloramination at a municipal level in the US speaks to the complexities associated with it and the concerns that many have about byproducts, increased corrosivity toward metals and nitrification. Chloramines are challenging to remove with regular activated carbon, since it takes more than just the simple reducing action of activated carbon. (I’ve had the very best results with various catalytic carbon blends depending on what other contaminants are in the water.) Bear in mind that nitrification can occur after the dechloramination system; this can be problematic, especially if infants or those with compromised immune systems will be using the water.

 

소독부산물의 발생
(Disinfection byproducts)

 

전염병 관련 기관의 연구 결과에 의하면 신생아질병, 임신합병증 및 다양한 암질환 그리고 호흡스트레스, 눈의 염증, 피부손상, 두통 및 피로도 발생이 염소 부산물과의 노출에 관련되어 있다고 한다. 염소 부산물 발생에 의한 위험보다는 염소가 없는 경우가 더욱 위험한 상황을 나타내므로 정책결정자 및 산업계에서 염소 부산물의 위험성이 과소 평가되어 왔다.

실제로 세계보건기구(WHO)는 병원성 미생물에 의한 사망 위험은 염소 부산물에 의한 암 발생 위험보다 100배에서 1천 배 이상 더 크며, 병원성 미생물에 의한 질병의 위험성은 클로린 부산물로부터 암에 걸릴 위험성보다 1만 배에서 1백만 배 이상 더 많다고 발표하고 있다. 이제 소비자들은 수인성 병원 미생물로부터 질병이나 사망이 증가하는 일과 염소 사용 혹은 염소 부산물에 의하여 발생되는 신체 손상에 따른 삶의 질이 떨어지는 일 중에서 하나를 선택하여야 할지도 모른다.

오늘날 저렴한 비용으로 수질을 개선한 기술 개발로 소비자들은 보다 효과적인 방법을 취하고 있다. 즉, 도시 상수도에서 염소 같은 산업용 화학물질로 물을 소독하고 보호할 뿐만 아니라 염소, 소독부산물 및 기타 오염물질을 완벽하게 줄이고 제거하는 기술을 활용하여 가장 최선의 결과를 가지게 된다.

 

Epidemiological studies have related exposure to chlorination byproducts with birth defects, pregnancy complications, certain cancers like bladder, rectal and kidney (recent studies suggest there might also be a causal relationship between chlorine byproducts and breast cancer in men and women), respiratory stress, eye irritation, skin damage, headaches and fatigue. Traditionally, the risk of chlorine DBPs has been downplayed by legislators and industry, since the risk of non-chlorination is far greater.

In fact, the World Health Organization (WHO) recently stated,  that “the risk of death from pathogens is at least 100 to 1,000 times greater than the risk of cancer from disinfection byproducts (DBPs) {and} the risk of illness from pathogens is at least 10,000 to 1 million times greater than the risk of cancer from DBPs.” The consumer is being told that they must effectively choose between illness and/or death from waterborne disease and microorganisms, or a steady decline in quality of life from the permanent damage caused by chlorine compounds and the inevitable byproducts of disinfection.

Today’s affordable water-quality improvement technologies give consumers a much better option. Disinfect and protect the water with industrial chemicals like chlorine at the municipal level to keep it as safe as possible until it reaches the home. Then reduce or completely remove the chlorine, DBPs and other contaminants, effectively enjoying the best of both worlds.

 

플랜트 방식의 탄소 필터 장치
(Anatomy of a whole-house carbon filter)

 

 

 

 

   
▲ 모노클로라민(monochloramine)은 가장 효과적인 소독제로 인정받고 있다. 사진은 바클레이 워터 매니지먼트사(Barclay Water Management, Inc.)의 모노클로라민을 활용한 음용수 2차 살균 시스템.

클로린의 맛·냄새, 살충제(pesticides), 제초제(herbicides), 신규 오염물질 및 여러 소독부산물로부터 소비자들을 보호하기 위하여 일반적으로 탄소 필터방식의 여과 기술이 사용된다. 플랜트 관리자는 환경 친화적 방법으로 저렴하면서 최고 품질의 물을 소비자들에게 공급하여야 하는 책임을 갖는다. 본 자료는 염소의 맛·냄새 관련 사항에 국한되므로 살충제, 제초제 및 의약 부산물 처리에 관해서는 관련 제조사에 문의하는 것이 바람직하다.

모든 종류의 탄소 시스템은 동일하게 작용하지 않는다. 특히 물속에 유기물질이 복잡하게 함유되어 있거나 유입수의 케미컬 성상에 변화가 있는 경우 더욱 그러하다. 가장 저렴하고 간단한 탄소 시스템은 교체 가능한 카본 카트리지 필터가 장착된 시스템이나 이는 사용하는 동안에 유량이나 압력이 줄어드는 단점이 있다.

전문가들은 예산 범위 내에서 성능요구 수준에 적합한 기준의 시스템 사용을 권장하고 있으며, 이는 필요한 유량을 유지시키며 장기간 사용 가능을 보장하기 위함이다. 플랜트 기준 카본 필터는 자체세정 형식, 역세 없는 상향식, 역세 없는 하향식 등 3종류로 분류되며, 이들은 개별적으로 특유의 장단점을 가지고 있다.     

 

There are numerous carbon-based options available to protect clients and their families from chlorine tastes and odors, pesticides, herbicides, emerging contaminants and various DBPs. As a water treatment professional, your primary responsibility is to provide clients with the very best water at an affordable price, in an environmentally responsible manner. The scope of this article is specific to chlorine/chloramine tastes and odors, so if you’re planning on addressing lead, pesticides, herbicides, or pharmaceutical byproducts, consult with your equipment manufacturer before making claims on what your carbon filter can actually do.

Not all carbons work the same, especially with complex organics and varying influent water chemistries. The simplest and cheapest option is a replaceable POE carbon cartridge, but it has a major downside: reduced flow and pressure. Seasoned professionals will recommend a tank-based POE system that fits consumers’ budgets and performance requirements and can provide the necessary flow and longevity. Whole-house carbon filters can be self-backwashing, non-backwashing upflow, or non-backwashing downflow. Each has distinct advantages and disadvantages.

 

1) 역세 없는 하향식(Non-backwashing downflow)

입출력 헤드 및 분배 장치가 있으며 자갈과 탄소 미디어로 충진된 탱크로서 물은 탱크 상부로 들어가 충진 메디아를 하향식으로 통과한 후 내부관에 의하여 위로 오르게 된다. 이 장치는 베드를 컴팩트하게 하며 특정 침전물을 가두어 두며 미디어 접촉시간을 크게 한다.

이 장치의 단점은 전단에 적절한 전처리가 없으면 미디어 층은 침전물 등으로 파울링(fouling)이 발생되어 허용기준을 벗어난 압력강하가 발생한다. 즉 주기적인 유지보수 작업이 필요하다.

 

A simple tank with in/out head and distribution system, usually loaded with gravel and carbon media. Water enters at the top of the tank, moves downward through the media column and then up the riser. This compacts the bed, traps certain sediment and maximizes contact time with the media. The disadvantage to this type of system is that unless it is properly prefiltered, the media column will eventually become fouled with sediment and fines, resulting in unacceptable pressure drop and channeling. Scheduled periodic maintenance is critical on these systems.

 

 

 

   
 

2) 역세 없는 상향식(Non-backwashing upflow)



입출력 헤드 및 분배 장치가 있으며 자갈, 세균 발육 억제용 미디어 및 탄소 미디어로 채워진 탱크로서 물은 내부관을 통하여 하향 유입되며 충진된 미디어를 상향식으로 통과한 후 탱크 상부로 배출된다. 이러한 상향식 운전은 미디어 침전물에 의한 파울링 현상을 방지 할  수 있으나 미디어 접촉시간이 최소로 되어 오염물질 퍼짐 현상(bleedthrough)이 발생한다.

 

A simple tank with in/out head and distribution system, usually loaded with gravel, bacteriostatic media and carbon media. Water enters downward through the riser, moves upward through the media column and then exits at the top of the tank. While the upflow service protects the media from sediment fouling, it minimizes the effective contact time with the media and often allows for bleedthrough of contaminants.

 

3) 역세정(Backwashing)

자체 세정 컨트롤 기능이 있는 헤드 및 분배 장치가 있는 탱크로서 충진용 미디어는 자갈, 세균 억제용 미디어, 침전 필터용 미디어 및 활성탄소 미디어로 층층이 충진된다. 물은 탱크 상부로 들어가 충진 미디어를 하향식으로 통과한 후 내부관을 통하여 위로 오르게 된다. 이 장치는 베드를 촘촘하게 하며 특정 침전물을 가두어 두며 미디어 접촉시간을 크게 한다. 일정한 양의 처리가 이루어진 후 혹은 기존 프로그램 시간 경과 후, 이 장치는 미디어의 재배치가 이루어지며 침전물 및 미디어 찌꺼기를 트랩(trap)하기 위하여 역세 운전이 시작되고 이 과정으로 미생물에 의한 바이오필름 성장을 방지할 수 있다([그림 2] 참조).
 
A simple tank with a self-backwashing control head (preferably computerized with a flowmeter) and distribution system. These types of systems are typically loaded with gravel, bacteriostat, sediment filtration media and activated carbon media. Water enters at the top of the tank, moves downward through the media column and then up the riser. This compacts the bed, traps certain sediment and maximizes contact time with the media. After a certain number of gallons have been processed, or after a designated calendar interval, the system backwashes to reclassify the media, purge trapped sediment, gases and media fines, while minimizing the potential for biofilm growth.

일반적으로 플랜트 기준의 탄소 필터는 연수장치, UF 필터 및 UV 살균장치 등 다양한 처리 장치와 함께 설치 운영된다. 염소 내성을 갖고 있는 이온교환 수지 물질이 장착된 연수장치를 설치하는 경우에는 높은 수질의 물을 얻기 위하여 카본 필터는 연수장치 후단에 설치하며, UF 필터 및 UV  살균장치 사용 경우에는 전단에 설치하는 것이 바람직하다.

 

Whole-house carbon systems are frequently installed along with other treatment technologies, such as water softeners, ultrafilters and UV disinfection systems. Since I specify water softeners with highly chlorine-resistant resin, I usually recommend a whole-house carbon filter be installed after the water softener and before ultrafiltration or UV to ensure the highest quality of water downstream.

Naturally, there are exceptions to every rule, so consult with your local Master Water Specialist and your equipment manufacturer when selecting any water quality improvement solution.

 

설치, 운전개시 및 유지보수
(Installation, startup and maintenance)

 

설치하고자 하는 시스템 종류에 관계없이 활성탄소 관련 장치를 운전할 때, 다음과 같은 안전 및 주의사항을 지키는 것이 중요하다.

- 공기 중에 있는 냄새 및 다른 오염물질의 흡착 유입을 방지하기 위하여 마지막 작업을 할 때까지 탄소시스템은 봉인된 상태를 유지하여야 한다.
- 공기는 탄소 베드로부터 조심스럽게 정화되어야 한다. 가장 이상적 방법은 따뜻한 위생 처리된 물속에 탄소를 잠기게 하여 공기가 제거될 수 있도록 한다.
- 탄소 시스템 및 장치와 접속 연결되는 배관 장치는 운전개시와 동시에 생물막(biofilm) 형성 및 기타 박테리아 활동을 최소로 하기 위하여 소독처리 되어야 한다.
- 미디어는 오랫동안 정지 상태에 있어서는 안 되며 최소 매주 1회 역세 실시를 한다.
- 시스템은 주기적으로 검사하며 소독도 주기적으로 실시한다.
- 제조사 권장사항에 따라 일정한 유지보수 기간에 탄소 및 다른 미디어를 교체하거나 혹은 필요한 양을 보충한다.

Regardless of the system(s) that you install for your client, it is important to apply the appropriate level of care and safe handling when working with systems that incorporate:

- Carbon-based systems should remain sealed until the absolute last moment to avoid absorption of airborne odors or other contaminants.
- Air must be carefully purged from the carbon bed. The ideal method is to soak the carbon in warm sanitary water and give the carbon sufficient time to purge entrained air. This can sometimes take 72 hours or more; consult with your equipment vendor to ensure that you are using the very best practices.
- Carbon-based systems as well as the downstream plumbing should be disinfected upon startup to minimize biofilm formation and other bacterial activity downstream.
- Media should not be allowed to sit still for too long; I recommend at least a weekly backwash to minimize the development of biofilm.
- Systems should be periodically inspected and disinfected.
- Replace or augment the carbon and other treatment media on a regular maintenance schedule as recommended by the equipment manufacturer and per industry best practices.

 

지속가능성 및 인증
(Sustainability and certification)

 

수질관리 및 수질개선을 위한 모든 노력이 가능하면 환경 친화적이고 지속가능하며 재사용이 가능하도록 이루어져야 한다. WQA, ASPE 및 ANSI는 지속가능 표준을 개발하였으며 이에 따른 제품인증은 WQA, ASPE, ANSI S-802에 따라 실시된다.

즉, 음용수 처리용의 지속가능 활성탄소 미디어의 인증 항목은 순수한 원상태의 활성탄소 미디어 제품을 대상으로 한다. 이 표준에 대한 인증은 최소한의 환경영향 및 작업자의 건강과 안전을 보장하기 위한 목적으로 원재료 수급과정부터 이동, 가공, 유통 및 폐기하는 전 과정의 지속가능 여부를 판단 대상으로 한다. 제품의 지속가능성에 근거한 인증에 추가하여 시스템의 실제 성능에 대한 검증은 NSF 표준에 따라 측정될 수 있다. 

As professionals, we need to ensure that every aspect of our water-quality management and improvement process is as environmentally responsible, sustainable and renewable as possible. WQA, ASPE and ANSI have developed sustainability standards to:

- Encourage more strategic participation among product manufacturers for the advancement of sustainable products and business practices through improvements in the areas of product design, manufacture and production site management, distribution, disposal, etc.

- Allow for evaluation of certification based on product categories, as well as the environmental performance of entire production facilities, as opposed to just evaluating all the details on a product-by-product basis.

·Reduce organizational burden and cost in pursuing certification of products and reduce business risk from internal competition among similar products by the same manufacturer.

·Reduce regulatory expense and risk, reduce production costs and potentially preempt mandatory regulatory initiatives through the adoption of a voluntary, management-based approach to sustainability issues throughout the industry.

WQA/ASPE/ANSI S-802: Sustainable Activated Carbon Media for Drinking Water Treatment covers raw activated carbon media products. Certification to this standard covers the sustainability of material sourcing, transportation, processing, distribution and end-of-life planning to ensure a minimal environmental impact and preserve the health and safety of workers throughout the supply chain. Talk to vendor(s) and demand that they use sustainable carbon in your systems; it’s the responsible and ethical thing to do. In addition to the sustainability of products, the actual performance of systems can be measured against NSF standards (such as NSF 42 for aesthetic effects). Bear in mind that dechlorination systems are frequently customized for a specific project and will not necessarily be certified as an actual system.

Activated carbon is a powerful tool in your water treatment arsenal. You’d be wise to learn as much as possible about this valuable resource to ensure that you continue to provide your clients with the very best water at the most affordable price. 

 

[『워터저널』 2018년 2월호에 게재]

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