기술정보

역삼투막필터 용량(RO system)

관리자 2019.04.24 16:58:19 조회수 725

역삼투막필터 (RO : Reverse Osmosis membrane)


반투막은 용매(물)에 녹아있는 이온보다 작은 기공을 가져, 용매는 통과하고 용매 속에 녹아있는 이온은 통과 하기 힘든 막입니다.
삼투압이란 농도가 다른 두 용액을 반투막으로 막았을 때 용질의 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 용매가 옮겨가는 현상이 발생하는데
이때 용질의 농도가 낮은 용매가 높은 쪽으로 이동하려는 힘을 말합니다. 순수한 물 일수록 삼투압은 더 높습니다.
농도가 다른 물(깨끗한물-더러운물)이 반투막으로 분리되어 있다면, 깨끗한 물이 더러운 물 쪽으로 이동하여 농도 평형을 이루려는 현상을 삼투현상이라고 하는데,
RO 필터는 더러운 물(원수) 쪽에 압력을 가하여 깨끗한 물을 만드는 원리입니다.

역삼투막의 물질 분리를 기타 여과 방식과 비교해 보면 다음과 같습니다.

 여과구분

 정밀여과

Microfiltration

한외여과

Ultrafiltration

나노여과

Nanofiltration

역삼투

Reverse Osmosis 

분획분자량

MWCO

500,000

20,000

200

100 

 입자크기

Microns

1.0 

 0.01

 0.001

 0.0001

 비교물질

박테리아

Bacteria 

바이러스

Virus 

Sugar 

금속이온

Matal Ions 

MWCO(Molecular Weight Cut Off) 1,000인 막은 분자량 1,000 이상의 물질(단백질)을 90%이상 분리한다는 의미입니다. (표준화되어있지는 않음)

 

역삼투막의 운전조건 및 주의사항

 역삼투막의 운전조건

주의사항

제거율 (50GPD, 80GPD)

제거율 (30LP, 50LP)

  최대허용압력 : 150 psi

  최대공급유량 : 2 gpm

  최대허용온도 : 45 oC

  최대허용탁도 : 1.0 NTU

  최대염소농도 : 0.1 ppm

 보관온도 : 4 ~ 32 oC

 유통기한 : 6개월

 사용시 최소 30분 이상 세척

 역세척 금지

 염제거율 : 98% (Min. 96%)

  - 200 ppm NaCl

  - 60 psi, 25 ​oC

  - 15% 회수율

  - 30분 세척

염제거율 : 93% (Min. 90%)

  - 100 ppm NaCl 

  - 20 psi, 25 oC

  - 15% 회수율

  - 30분 세척

 

역삼투막필터는 기타 다른 필터와 달리 입출수구가 3개 있습니다.

입수(Feed)와 정수(Permeate) 그리고 흔히 폐수라 부르는 배출수(Concentrate, 버려지는 물)가 있습니다.

정수는 역삼투막을 통과하여 나오는 깨끗한(정수된) 물이고 배출수는 막을 통과하지 않고 막 표면을 흘러내린 물입니다.

배출수로 막 표면의 이물질을 씻어 내기 때문에 막의 조기 막힘을 방지할 수 있습니다.

그런데 아무런 장치 없이 입수구로 물이 들어가면 당연히 배출수 쪽으로 대부분의 물이 빠져 나갈 것이며 역삼투를 위한 막 내부의 압력도 유지하지 못할 것입니다.

보통 압력이 올라가면 제거율도 높아지게 되나 운전비용과 설비의 압력제한 등을 고려해 보아야 합니다.

가정용 필터의 규격에서 최대 허용압력을 7Kgf/ cm2로 설정한 제조사가 대부분이기 때문에 필터의 내구성 면에서 역삼투막필터도 예외일 수 없습니다.

 

유량제한기(Flow Restrictor)

배출수 흐름을 제한하여 역삼투막 내부에 높은 압력을 유지하고 정수의 회수율(Recovery)을 제어하기 위해 유량제한기를 사용합니다.

유량조절기 또는 폐수방이라고 불리는 유향제한기는 역삼투막필터의 배출수구에 연결합니다.

유량제한기에도 규격이 있으며 역삼투막의 용량에 맞는 유량제한기를 선택하려면 먼저 서로의 용량단위를 맞추어야 합니다

유량제한기는 250, 350, 420, 600, 800 등의 종류가 있으며 3Kgf/cm2에서 분당유량(mL/min)을 나타냅니다.

역삼투막은 50GPD, 80GPD 등의 종류가 있으며 일일 생산되는 정수용량(Gallons Per Day, 1갤런=3.78리터)을 의미합니다.

 

역삼투막의 일일정수용량(GPD: Gallon Per Day)을 유량제한기의 분당유량(mL/min)으로 환산하면 다음과 같습니다. (1gal=3.785L)

 역삼투막

30GPD 

 50GPD

 80GPD

 역삼투막용량 (GPD > mL/min

(30x3.785x1000) / (24x60) = 78.9 

(50x3.785x100) / (24x60) = 131.4

(80x3.785x1000) / (24x60) = 210.3

 유량제한기용량 (막제조사추천)

78.9x5.5 = 434 

 131.4x5.5 = 723

 210.3x5.5 = 1157

 유량제한기용량 (사용자선택)

250

78.9x3 = 237

 250 또는 300

131.4x3 = 394

350 또는 600

210.3x3 = 631

  

역삼투막 제조사에서 추천하는 유량제한기의 용량은 정수 15%, 배출수 85%로 배출수가 정수의 5.5배 정도 됩니다.

위에서 언급한 운전조건을 충실히 지켰을 때, 막제조사는 테스트염의 제거효율을 보증한다는 의미입니다.

그러나 정수량의 5.5배에 달하는 물이 버려지기 때문에, 제거효율과 필터수명 그리고 물의 낭비 등을 고려하여,

정수량의 3배정도 되는 유량제어기를 선택하는 사용자들이 대부분입니다.

용량이 낮은 유량제한기를 사용할 경우 역삼투막의 조기 막힘과 생성수의 TDS(Total dissolved solids)값을 증가시킬 수 있으며,

보다 높은 용량의 유향제한기를 사용하면 제거효율 감소와 많은 물의 낭비를 가져올 수 있습니다.

따라서 제거효율이 무엇보다 중요한 사용자는 5.5배에 가깝게,

이물질의 허용 기준농도를 제어할 수 있는 사용자라면 물 낭비를 줄이는 방향으로 유량제한기를 선택할 수 있습니다. 

유량제한기는 멤브레인 교체시 마다, 역삼투막의 용량에 따라 교체해주어야 합니다.

 

역삼투막필터의 용량 선택

수압에 따라 역삼투막필터의 용량을 선택할 수 있습니다. 

 수압

 1 Kgf/cm2 이하

 1 ~ 3 Kgf/cm2

 3 ~5 Kgf/cm2

 5 Kgf/cm2 이상

 권장필터

 펌프사용

선택1)  50GPD (11인치)

선택2)  80GPD (13인치)

 저압용 역삼투막 사용

선택1) 30LP (11인치)

선택2) 50LP (13인치)

 고압용 역삼투막 사용

선택1) 50GPD (11인치)

선택2) 80GPD (13인치)

 감압밸브 사용

선택1) 50GPD (11인치)

선택2) 80GPD (13인치)

저압용 역삼투막은 고압용에 비해 제거율은 다소 떠어지나 많은 유량이 필요하면 고압에서도 사용할 수 있으며, 제거효율은 저압에서 사용할 때 보다 고압에서 다소 높아 질 수 있습니다. 

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