혼상식 이온교환장치 운전공정

혼상식 이온교환장치 운전공정

2B3T를 통과하여 처리된 순수중 미처리된 cation과 anion을 제거하기 위한 혼상식 순수제조장치로 강산성 양이온교환수지 와 강염기성 음이온교환수지의 이온교환 반응으로 제거된다. 이온교환수지의 재생조작시 음이온수지 재생제 인 NaOH는 탱크 상부에서 center drain으로, 양이온수지 재생제인 HCl 탱크 하부에서 center drain으로 배출된다. 양이온 및 음이온교환수지는 service시 혼합상태에 있으나 이를 재생하기 위해 두 수지의 비중이 다른 점을 이용, 분리하고 이때의 경계층에 재생제 배출을 위한 intermediate grid를 설치한다.

수지의 경계층, 음이온교환수지 상부 및 back wash 조작시 수지팽창부에 각각 sight glass를 부착하여 수지분리상태, 수지보충시기, back wash상태 등을 점검토록 하였다. 일정량의 원수를 처리하고 나면 이온교환수지의 교환능력이 포화상태가 되므로 양이온교환수지는 HCl으로 음이온교환수지는 NaOH로 재생해야 되며, 이온교환 및 재생반응은 다음과 같다.

1) 순수 제조 반응

양이온 교환 반응
R - SO₃H + Ca (HCO₃) → R(-SO₃)₂Ca+ 2H₂CO₃
R - SO₃H + NaCl → RSO₃Na + HCl
2R - SO₃H + MgSO₄ → R(-SO₃)₂Mg + H₂SO₄

음이온 교환 반응
R 〓 NOH + HCl → R 〓 NCl + H₂O
R 〓 NOH + H₂SiO₃ → R 〓 NHSiO₃ + H₂O
R 〓 NOH + H₂CO₃ → R 〓 NHCO₃ + H₂O

2) 재생반응

양이온교환수지 재생반응
R (-SO₃)₂ Ca + 2HCl → R(-SO₃H)₂ + CaCl₂
R - SO₃Na + HCl → R -SO₃H + NaCl
(R-SO₃)Mg + 2HCl → 2R -SO₃H + MgCl₂

음이온교환수지 재생반응
R 〓 NCl + NaOH → R 〓 NOH + NaCl
R 〓 NHSiO₃ + 2NaOH → R 〓 NOH + Na₂SiO₃ + H₂O
R 〓 NHCO₃ + NaOH → R 〓 NOH + NaHCO₃

1. Service

탈 ion된 처리수를 더욱 고순도의 요구 수질로 처리하기 위하여 양.음이온이 혼합 충진된 수지층에 처리수를 상부로부터 하부로 통수시키는 공정이다.

Opening Valve : 1, 2

2. Back Wash

Service 과정 중 양이온교환수지 및 음이온교환수지는 혼합된 상태로 충진되어 있으나 재생조작을 위해 수지 를 분리하기 위한 조작으로 탱크하부로 통수하여 탱크상부로 배출된다.

Opening Valve : 3, 4

3. Settling

Back wash 완료 후 팽창된 수지층은 양이온교환수지와 음이온교환수지의 비중차에 의하여 비중이 큰 양이온 교환수지는 하부에 가라앉고 상대적으로 비중이 작은 음이온교환수지는 양이온교환수지 상부에 분리되어 가라앉는다.

모든 valve는 닫힌상태이다.

4. Caustic Soda Injection

상부에 분리된 음이온 수지는 caustic soda 용액으로 재생한다. service tank내에 25% 농도로 저장된 caustic soda는 NaOH dosing pump에 의하여 일정량을 이송 regeneration pump에 위하여 이송된 demi. water와 static mixer에 의하여 4∼10% 농도로 희석되어 상부의 음이온교환수지 층을 통과하며 재생시키고 BED 하부로 balance water를 공급하여 BED 중간에서 중간 collector로 drain 시킨다.

Opening Valve : 5, 6, 7, 12

5. Acid Injection

하부에 분리된 양이온 수지는 HCl 용액으로 재생한다. 35% 농도로 저장된 염산은 HCl dosing pump에 의해 이송되고 demi. water는 regeneration pump에 의해 이송되어 STATIC MIXER에서 4∼10% 농도로 혼합 및 희석되어 하부의 양이온교환수지층을 통과하며 수지를 재생시키고 BED 상부로 balance water를 공급하여 BED 중간에 있는 중간 collector로 drain 시킨다.

Opening Valve : 5, 6, 7

6. Acid Displacement

Acid injection이 끝난 후 bed 내에 잔존하는 HCl 용액을 제거하는 동시에 미 반응된 용액의 반응을 촉진시키는 공정으로 regeneration에 의하여 bed 상.하부로 물이 인입되어 중간 collector를 통하여 drain 된다.

Opening Valve : 5, 6, 7

7. Rapid Rinse

Bed내에 남아있는 미반응된 NaOH 및 HCl를 다시한번 완벽하게 세척하는 공정으로 bed 상부와 하부로부터 물이 동시에 인입되어 중간 collector를 통해 drain 된다.

Opening Valve : 3, 7, 10

8. Drain Down

Air mixing효과를 높이기 위하여 수지층 상부 150∼200mm 까지 drain시키는 공정으로 중간 sight glass 상부까지 drain시킨다.

Opening Valve : 3, 7, 11

9. Air Mixing

재생이 완료된 양이온, 음이온교환수지를 service 상태로 혼합 하기위한 공정으로 air 는 bed 하부로 인입된다. air 공급압력은 1∼2Kg/Cm² 정도로 이는 regulator로 조정한다.

Opening Valve : 4, 9, 11

10. Fillup

수지탑내에 있는 air를 배출시키는 공정이며 수지가 mixing된 상태에서 수지상부로 water가 공급되면서 air가 valve 11로 배출된다.

Opening Valve : 1, 11

11. Final Rinse

Service상태로 전환하기 전에 요구수질 이상의 처리수만을 공정에 사용하기 위해 최종 세척시키는 작업으로 bed 상부로부터 하부로 drain시키며, 이때 수질이 규정치 (0.2㎲/Cm)이하로 되었을 때 stand-by 상태로 전환된다.

Opening Valve : 1, 8