환원제 과다 첨가가 역삼투압에 미치는 영향

과도한 환원제 첨가가 미치는 영향 역삼투압 역삼투압(RO) 시스템은 RO 시스템의 작동 및 유지 관리에 있어 매우 중요하고 실질적인 문제입니다. 많은 운영자들이 "많을수록 좋다"고 잘못 생각하지만, 이는 사실이 아닙니다.

환원제의 핵심적인 역할 (SBS를 예로 들면) Ro 시스템이 공정의 목적은 공급수 내 잔류 염소 및 기타 산화성 물질을 제거하여 산화제에 민감한 폴리아미드 복합막을 보호하는 것입니다. 반응식은 다음과 같습니다.

NaHSO₃ + HClO → NaHSO₄ + HCl

이 반응은 정확한 화학량론적 반응입니다. 과량 첨가는 공급수에 포함된 산화성 물질과 반응하는 데 필요한 화학량론적 양을 초과하는 것을 의미하며, 결과적으로 시스템 내에 유리 아황산 이온이 존재하게 됩니다. 이러한 유리 환원성 물질이 일련의 부정적인 결과를 초래합니다.

1. 미생물 오염의 확산

이는 과도한 첨가로 인한 가장 심각하고 흔한 결과입니다. 아황산나트륨 자체는 박테리아의 영양 공급원(탄소 및 황 공급원)입니다. 시스템에 과도한 아황산나트륨이 존재하면 물속의 호기성 및 혐기성 박테리아(예: 황산염 환원 박테리아)에게 지속적인 "먹이"를 제공합니다.

역삼투압(RO) 공급수의 생분해성 유기탄소(BCOD)가 부족하면 과잉 아황산염이 특정 박테리아에 의해 이용되어 바이오필름 성장 속도가 30% 이상 증가할 수 있습니다. 장기간 SBS(아황산염 포화 농도)가 50% 이상 과충전된 RO 시스템에서는 안전 필터 카트리지 교체 주기가 표준 1~2개월에서 2~3주로 단축되고, 필터 카트리지 표면이 미끄러워지며 뚜렷한 생물학적 냄새가 발생합니다.

미생물 오염은 시스템 내 단계 간 압력 차이를 급격하게 증가시키는 직접적인 원인이 됩니다. 3~6개월 내에 압력 차이 증가는 표준 제어 대비 0.1~0.3MPa까지 높아져 청소 빈도가 두 배로 늘어날 수 있습니다.

2. 아황산염 스케일 형성

물속의 용존 산소는 일부 아황산염(SO₃²⁻)을 산화시켜 황산염(SO₄²⁻)으로 만듭니다. 황산염 이온은 물에 흔히 존재하는 칼슘 이온(Ca²⁺)과 결합하여 용해도가 낮은 황산칼슘(CaSO₄, 석고 스케일)을 형성합니다.

pH > 8 조건에서 아황산염의 산화 속도는 현저히 빨라집니다. 회수율이 75%인 역삼투압(RO) 시스템에서 10ppm의 SBS를 과량 첨가하면 농축액 측에 SO₄²⁻가 40~50ppm 추가될 수 있습니다.

농축액 측의 LSI(랭그릴리 지수) 또는 S&DSI(스티브 앤 데이비스 지수)는 탄산칼슘으로 인한 스케일 형성을 유발하지 않지만, 황산칼슘의 이온곱([Ca²⁺] × [SO₄²⁻])은 용해도곱(Ksp)의 80%를 초과할 수 있어 스케일 형성 위험을 크게 증가시킵니다. 황산칼슘 스케일은 일단 형성되면 탄산칼슘 스케일보다 제거하기가 훨씬 더 어렵습니다.

3. 시스템 내 부식을 줄이는 환경 조성

과도한 환원제는 역삼투압 시스템 전체에 강한 환원 환경을 유지합니다. 이는 시스템 내 금속 부품(고압 펌프, 파이프라인, 멤브레인 하우징 등) 표면의 부동태화막(일반적으로 산화막)을 손상시켜 금속 부품을 더욱 반응성이 높고 부식되기 쉬운 상태로 만들 수 있습니다.

산화환원전위(ORP)가 -200mV 미만으로 지속적으로 유지되는 강한 환원 환경에서 탄소강의 부식 속도는 약한 산화 환경이나 중성 환경(ORP 50-200mV)에서보다 수 배 더 높을 수 있습니다.

이러한 부식은 일반적으로 균일 부식과 점식 부식을 모두 포함하며, 장기적으로 고압 펌프와 같은 핵심 장비의 수명을 단축시키고 금속 이온(예: Fe²⁺) 오염을 유발할 수 있습니다. 로 멤브레인.

4. 막 성능의 비가역적 저하

폴리아미드 멤브레인은 염소에 민감하지만, 과도한 환원제에 장기간 노출되면 멤브레인 고분자 자체에도 영향을 미칠 수 있습니다. 일부 연구에서는 과도한 SBS(전이성 막)가 멤브레인 고분자의 경미한 가수분해 또는 구조적 변화를 유발할 수 있다고 제시합니다.

SBS 투입량을 엄격하게 제어하는 ​​시스템에서는 RO 멤브레인의 표준 담수화율의 연간 감소율이 3% 미만일 수 있지만, 장기간 과다 투입하는 시스템에서는 이 값이 5~7% 또는 그 이상에 이를 수 있습니다.

이러한 담수화 속도 저하는 일반적으로 비가역적이며 화학적 세척으로 복구할 수 없습니다. 이는 멤브레인 소자의 유효 수명이 단축됨을 의미합니다.

정확한 복용량 조절 및 권장 사항

위와 같은 문제를 피하기 위해서는 환원제의 투입량을 정확하게 조절해야 합니다.

1. 과학적 복용량 계산:

이론적 투입량: 잔류 염소 1ppm을 제거하려면 약 1.8~3.0ppm의 SBS가 필요합니다(수질 및 pH에 따라 다름). 일반적으로 안전 계수로 3:1의 중량비(즉, 3ppm SBS : 1ppm 잔류 염소)가 사용됩니다.

총 투여량 = (잔류 염소 값 × 3) + 안전 여유분 (일반적으로 0.1~0.5ppm)

2. 주요 모니터링 지표:

ORP는 SBS 투입량을 조절하는 가장 직접적이고 효과적인 온라인 지표입니다. 대부분의 RO 멤브레인의 경우, RO 공급수의 ORP 값을 +100mV에서 +200mV 사이로 유지하는 것이 좋습니다. 이 범위는 잔류 염소를 효과적으로 제거하는 동시에 시스템이 과도한 환원 환경에 빠지는 것을 방지합니다.

ORP 값이 멤브레인 제조업체가 지정한 상한값(일반적으로 +250mV) 미만으로 유지되도록 하는 것이 필수적이지만, 지나치게 낮은 ORP 값을 추구해서는 안 됩니다.

3. 정기적인 테스트 및 검증:

RO 급수에 함유된 잔류 염소 농도를 정기적으로 DPD 잔류 염소 테스트 키트를 사용하여 측정하여 0인지 확인하십시오. 이는 SBS 투입량이 충분한지 확인하는 "표준" 방법입니다.

동시에 미생물 지표(총 세균 수 및 ATP 측정 등)를 사용하여 생물막 형성 추세를 모니터링하십시오. 비정상적인 증가가 감지되면 먼저 SBS를 과다 투여했는지 조사해야 합니다.