💧여과(Filtration)

 
여과(Filtration) 과정은 침전 후 남아 있는 미세한 입자와 미생물을 제거하여 더욱 깨끗한 물을 얻기 위한 중요한 단계임.
여과 공정은 물이 여과재(Filter Media)를 통과하면서 물리적, 생물학적, 화학적 원리를 통해 부유물질을 제거하는 과정임.

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✅ 여과의 원리
여과는 단순히 입자를 걸러내는 과정이 아니라, 여러 가지 원리가 복합적으로 작용하는 정수처리 공정임.

1. 물리적 차단(Physical Straining)
   • 여과재의 입자 크기보다 큰 부유물질이 걸러지는 과정
   • 입자의 크기에 따라 여과재 사이에서 걸러짐
2. 충돌 및 부착(Interception & Adhesion)
   • 작은 입자들이 여과재 표면에 부착되면서 제거됨
   • 여과층을 통과하면서 미세한 오염물질이 제거됨
3. 응집 및 침전(Coagulation & Sedimentation)
   • 여과 중 응집된 미세 입자가 여과재 사이에서 점진적으로 침전
4. 생물학적 처리(Biological Process)
   • 여과재 표면에 미생물이 형성되어 유기물 및 미생물을 분해

✅ 여과의 종류
여과 방식은 사용되는 여과재의 종류, 물의 흐름 방향, 처리 목적에 따라 여러 가지로 분류됨.
① 급속 여과(Rapid Sand Filtration)

• 모래층을 통과하면서 물리적 여과와 충돌 부착 원리를 활용
• 여과 속도가 빠르며(4~10 m/h), 정수장 등에서 널리 사용됨
• 일정 시간이 지나면 역세척(Backwashing)을 통해 세척 필요

② 완속 여과(Slow Sand Filtration)

• 여과 속도가 느림(0.1~0.3 m/h)
• 여과재 표면에서 자연적으로 미생물층(바이오필름)이 형성되어 생물학적 정화 효과 발생
• 유기물 및 병원균 제거에 효과적이나 넓은 면적이 필요

③ 다층 여과(Multimedia Filtration)

• 다양한 크기의 여과재(자갈, 모래, 무연탄 등)를 층층이 배치
• 큰 입자는 자갈층에서, 작은 입자는 모래와 무연탄 층에서 걸러짐
• 고효율 정수처리에 적합하며 유지 관리가 용이

④ 막 여과(Membrane Filtration)

• 멤브레인(Membrane, 막)을 이용하여 여과
• 미세여과(MF), 한외여과(UF), 나노여과(NF), 역삼투(RO) 공정 포함
• 박테리아, 바이러스, 초미세 입자까지 제거 가능

✅ 여과재(Filter Media)의 종류

• 모래(Sand) → 기본적인 부유물 제거
• 자갈(Gravel) → 지지층 역할 및 물의 흐름 유지
• 활성탄(Activated Carbon) → 유기물, 냄새, 색도 제거
• 무연탄(Anthracite) → 높은 여과 속도로 깊은 침투 가능
• 세라믹(Ceramic) → 초미세 입자 제거

✅ 역세척(Backwashing) – 여과재 유지 관리
여과 장치는 시간이 지나면서 오염물질이 쌓이게 되므로, 정기적으로 역세척을 실시하여 여과재를 세척해야 함.
 
+역세척 과정

1. 정상 여과 과정 – 물이 위에서 아래로 흐르며 입자를 제거
2. 역세척 공기 주입(Air Scouring, 선택 사항) – 공기를 불어넣어 여과재 내부의 오염물질을 분리
3. 역세척수 주입(Backwash Water Flow) – 깨끗한 물을 반대 방향(아래에서 위로)으로 흘려보내 여과재 세척
4. 침전 및 재사용 준비 – 세척 후 초기 몇 분 동안 배출수를 제거한 뒤 정상 여과 상태로 복귀

✅ 급속 여과기(Rapid Sand Filter): 24~48시간마다 역세척
✅ 완속 여과기(Slow Sand Filter): 1~3개월마다 역세척
 
결론
여과는 정수처리 공정에서 필수적인 과정이며, 물리적, 생물학적, 화학적 원리가 복합적으로 작용함
급속 여과, 완속 여과, 다층 여과, 막 여과 등 다양한 방식이 사용됨
여과재의 선택과 적절한 역세척 주기가 정수 효율을 결정하는 중요한 요소
여과 과정은 깨끗하고 안전한 물을 공급하기 위한 필수적인 단계이며, 정기적인 유지보수와 효율적인 설계가 중요함.