[미국] 상업용 수처리 분야에 검토되는 응용 기술 

우리의 수자원 지속 가능성은 상업용 및 공업용 수처리 응용 분야의 우수 사례에 크게 좌우된다. 이를 염두에 두고 One Water라는 대담한 움직임이 미국 Water Alliance에 의해 소개되었다. 

미션 얼라이언스(US Water Alliance)는 한 물 캠페인을 추진하고 있다. 우리는 모든 물을 가치있게 여기는 미래를 상상한다. 농장에서 관개, 수돗물에서 물, 폭풍우의 물, 처리장을 향해 흐르는 물 등 물은 모든 형태로 가치가 있으며 우리의 공동 미래는 물에 달려 있다.

물의 가치에 대해 국가를 교육하고 더 나은 물관리 자원을 위한 정책과 프로그램을 가속화하는 것이 조직의 핵심 목표이다. 물관리의 훌륭한 청지기로서 상업 파트너는 수자원의 품질 관리를 위한 새롭고 혁신적인 시스템을 개발하는 동시에 고객에게 깨끗한 물을 공급할 수 있다.

상업용 물 재사용

전 세계적으로 물 부족 현상이 계속되어 감에 따라 물 재활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 불행히도, 일부 관할 구역의 정부 규제로 인해 회사와 주택 소유자는 이 전략을 사용하지 못하게 되었다. One Water는 수많은 물 위기를 해결하고 One Water Road Map(로드맵)의 규제 문제를 해결할 수 있는 솔루션을 제안한다.

이 계획에 따르면, 도시는 물을 개발, 보존 및 재사용하는 새로운 방법을 고안하고 있다.  일부 지역 사회는 더 크고 중앙 집중화된 시스템의 통합 구성 요소로서 수자원을 관리하는보다 현지화되고 연결된 네트워크를 선택하고 있다.

One Water Road Map에 따르면 소규모 시스템은 현장의 시스템으로 특정 건물 내의 물을 처리할 수 있다. 그러나 대규모 배포에는 정책, 코드 및 규정 업데이트가 필요하다.

녹색 건설 운동이 성장함에 따라 물 재활용은 더 이상 무시 될 수 없다. 안전한 식용 및 비 식용 수를 제공하는 시스템을 이용할 수 있다. 후자가 더 일반적이며, 이러한 시스템의 대부분은 관개에 사용된다.

전기 응고는 화학물질 없이 폐수를 효과적으로 회수하여 물 교체 비용을 줄인다. 이 방법은 독성 특성 침출 과정을 통과하는 산화물로서 중금속을 제거할 수 있다. 현탁 및 콜로이드 고형물을 제거한다. 물에 기름 에멀젼을 부순다. 지방, 기름 및 기름을 제거하고, 복잡한 유기물을 제거하고 박테리아, 바이러스 및 낭종을 파괴하고 제거한다.

전기 탈 이온화(EDI)는 멤브레인과 전통적인 이온 교환 수지를 결합한다. EDI 스택은 화학물질 대신에 전류를 사용하여 재생하며 휴대용 교환 탱크 및 현장 재생의 필요성을 없애준다. 이것은 호텔, 레스토랑 및 기타 상업용 건물에 사용되는 전통적인 연수기 시스템의 대안이다.

물 탈 이온화 기술은 수돗물, 소금기가 없는 지하수 및 산업 공정 수에서 용해된 염분을 제거하여 경수로 인한 부식 및 스케일링 문제를 제거한다. 또한 농산물뿐만 아니라 세탁물 및 자동차 도료 라인과 같은 업종의 상업용으로도 사용된다.

멤브레인, 스트레이너 및 필터

그래핀 산화물(Graphene oxide) 멤브레인은 여과 기술을 통해 미래의 유망한 후보 물질이다. 여과를 통해 일반적인 염분을 제거할 수 있는 해답을 얻을 수 있기 때문이다.

맨체스터 대학(University of Manchester)의 보도 자료에 따르면, 그래핀(Graphene) 연구소에서 개발된 그래핀 산화물(Graphene oxide) 멤브레인은 이미 작은 나노입자, 유기분자 및 심지어 큰 소금을 걸러내는 잠재력을 보여 주었다. 그러나 체는 보통의 것을 걸러낼 정도로 작지 않았다.

물에 담그면 그래핀 산화물 멤브레인이 부풀어오른다. 더 큰 이온과 분자는 통과할 수 없지만 더 작은 염을 통과시킨다. 맨체스터 대학이 멤브레인을 개발함에 따라, 멤브레인 기공 크기를 제어하여 물에서 일반적인 염소를 체로 걸러낼 수 있는 방법을 발견했다.

미립자 및 퇴적물은 상업용 건물 내의 파이프 및 장비에 많은 피해를 줄 수 있다. 이는 효율성을 떨어뜨리고 에너지 비용을 증가시킨다. 자동 자체 여과 스트레이너는 연속적인 물의 흐름이 중요한 다양한 어플리케이션에 사용된다. 스트레이너는 상업용 역삼투(RO), 한외여과 및 자외선 사전 여과, 우물물, 상업용 건물 및 보일러용 출입수 보호에 이상적이다.

무 화학 반응기 시스템은 전기 화학 공정을 통해 스케일, 부식 및 생물 오염을 제어할 수 있다. 이 시스템은 화학물질을 사용하지 않고 할로겐화를 생성하기 위해 물 속에 자연적으로 존재하는 염화물을 사용하며 식품 및 음료 시설, 호텔, 병원, 제약 응용 및 대형 제조 공장에 이상적이다.

양조장에는 다양한 종류의 여과수가 필요하다. 침전물, 염소 및 클로라민은 발효 과정에 영향을 미치므로 제거하는 것이 중요하다. 촉매 탄소는 역 세척 미네랄 탱크에 들어 있는 염소, 클로라민, 유기물 및 살충제를 제거 할 수 있기 때문에 바람직한 매개체이다. 일부 양조장은 RO로 모든 오염 물질을 제거하고 양조 과정에서 필요한 미네랄을 혼합물에 다시 넣는 것을 선호한다.

소형 풋 프린트(Footprint) 여과

납 오염의 지속적인 문제는 학교에서 가장 중요한 관심사가 되었다. 노후화된 기반시설과 현재의 소독 관행은 학교뿐만 아니라 미국 전역의 다른 건물에서도 진행되고 있다. 치료 솔루션이 있지만 일부 지방 정부는 병에 든 물의 배분과 같은 임시 방편 조치를 시행했다.

간단한 인라인 및 다단식 사용 시점 여과 시스템은 많은 오염물질을 제거한다. 이러한 시스템 중 일부는 출현하는 오염물질을 비롯한 많은 다른 오염물질 이외에 납의 95% 이상을 줄일 수 있다. 이 여과 시스템은 레스토랑, 학교, 분수대 및 주방과 같은 소규모 상업용 애플리케이션에 적합하다.

소금 없는 스케일 방지

사회가 더 많은 지속 가능성을 요구함에 따라 기업들은 파이프와 장비를 석회질 부식으로부터 보호하기 위해보다 비용 효율적인 시스템을 선택하고 있다.

파이프에서 상업용 탱크가 없는 온수기 및 보일러에 이르기까지 보호 장치는 필터 또는 매 체 형태로 제공 될 수 있다. 예를 들어, NSF/ANSI 표준 61 인증 매체 Siliphos는 물을 안정화시키고 CaCO3 스케일이 형성되는 것을 방지하기 위해 화학 양론적 양 이하의 역치 방지제 역할을 한다. 

최대 화씨 176도(80℃)의 물에 적합하기 때문에 온수 시스템에 이상적이다. 열교환기 및 내부 부품을 보호하기 위해 상업용 탱크리스 및 보일러 시스템에 사용된다. 이 시스템은 아파트 및 호텔의 경우 분당 150 갤런을 초과하는 유량으로 구성할 수 있다.

지속 가능성에 대한 요구로 인해 미래는 상업용 정수산업에 유망하다. 새로운 기술은 기업의 수익을 개선하는 동시에 물을 절약하고 재사용하는 데 도움이 된다.

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Commercial Water Treatment Leading the Way

Our water sustainability future largely depends on best practices for commercial and industrial water treatment applications. With that in mind, a bold move called One Water has been introduced by the US Water Alliance. According to its mission statement, “The US Water Alliance is driving a one water movement. We envision a future where all water is valued. Irrigation on a farm. Water from the tap. Storm water. Water flowing toward a treatment plant. Water, in all its forms, is valuable, and our collective future depends on water.”

Educating the country about water’s value and accelerating policies and programs for better water management resources are key goals for the organization. As good stewards of water management, commercial partners can take the lead in developing new and innovative systems for quality management of water resources and at the same time provide clean water to their customers.

Commercial Water Reuse

As worldwide water scarcity continues to be an issue, interest in water recycling is increasing. Unfortunately, government regulations in some jurisdictions have prevented companies and homeowners from using this strategy. One Water addresses a multitude of water crises and suggests solutions to relieve regulatory issues in its One Water RoadMap.

According to that plan, “Cities are coming up with new ways to develop, conserve and reuse water. Some communities are opting for more localized, linked networks that manage water resources as an integrated component of larger, more centralized systems.” The road map notes that small-scale systems can treat water within specific buildings with onsite systems. Large-scale deployment, however, will require policy, code and regulation updates.

As the green construction movement has grown, water recycling can no longer be ignored. Systems are available to provide safe potable and non-potable water. The latter is more common, with most of these systems being used for irrigation.

Electrocoagulation effectively recovers wastewater without chemicals, thereby reducing water replacement costs. It can remove heavy metals as oxides that pass toxicity characteristic leaching procedures; remove suspended and colloidal solids; break oil emulsions in water; remove fat, oil and grease; remove complex organics; and destroy and remove bacteria, viruses and cysts.

Electrodeionization (EDI) combines membranes with a traditional ion exchange resin. An EDI stack uses electrical current instead of chemicals to regenerate, eliminating the need for portable exchange tanks and onsite regeneration. This is an alternative to traditional water softener systems used for hotels, restaurants and other commercial buildings.

Water deionization technology removes dissolved salts from tap water, brackish groundwater and industrial process water to eliminate corrosion and scaling issues caused by hard water. It also is used in commercial applications for businesses like laundromats and automotive paint lines, as well as the agricultural industry.

Membranes, Strainers & Filters

Graphene oxide membranes are promising candidates for the future of filtration technology, because they may hold the answer to removing common salts through filtration.

According to a University of Manchester press release, “Graphene oxide membranes developed at the National Graphene Institute have already demonstrated the potential of filtering out small nanoparticles, organic molecules and even large salts.” However, the sieves were not small enough to filter out common salts used in desalination technologies.

When immersed in water, graphene oxide membranes swell, which allows smaller salts to flow through while larger ions and molecules cannot. As the University of Manchester developed the membranes, it found ways to control the membrane pore size to sieve common salts out of water.

Particulates and sediment can cause a lot of damage to pipe and equipment within commercial buildings. This reduces efficiencies and raises energy costs. Automatic self-cleaning strainers are used in a variety of applications where continuous water flow is crucial. Strainers are ideal for commercial reverse osmosis (RO), ultrafiltration and ultraviolet prefiltration, well water, commercial buildings, and point-of-entry protection for boilers.

Chemical-free reactor systems can control scale, corrosion and bio-contamination with an electrochemical process. They use chlorides naturally present in the water to produce halogenation without the use of chemicals, and are ideal for food and beverage facilities, hotels, hospitals, pharmaceutical applications and large manufacturing plants.

Breweries require various types of filtered water. It is critical for sediment, chlorine and chloramines to be removed, as they affect the fermentation process. Catalytic carbon is a desirable media because it can remove chlorine, chloramines, organics and pesticides contained in a backwashing mineral tank. Some breweries prefer to remove all contaminants with RO and add necessary minerals back into the mixture for the brewing process.

Smaller Footprint Filtration

The persistent problem of lead contamination has become a top concern for schools. Aging infrastructure and current disinfection practices have contributed to the ongoing lead crises, not only in schools, but also in other buildings across the U.S. Although treatment solutions are available, some local governments have implemented stopgap measures such as distributing bottled water or simply shutting off the offending drinking water fountains.

Simple inline and multi-stage point-of-use water filtration systems remove a multitude of contaminants. Some of these systems are capable of reducing more than 95% of lead, in addition to many other contaminants, including emerging contaminants. They are suitable for small commercial applications such as restaurants, schools, water fountains and kitchens.

Scale Prevention Without the Salt

As society demands more sustainability, companies are choosing more cost-effective systems to protect pipe and equipment from limescale corrosion.

From pipe to commercial tankless water heaters and boilers, protection can come in the form of a filter or media. For example, the NSF/ANSI Standard 61- certified media Siliphos acts as threshold inhibitor in sub-stoichiometric amounts to stabilize water and prevent CaCO3 scale from forming. Because it is suitable for water up to 176°F, it is ideal for hot water systems. It is being used for commercial tankless and boiler systems to protect the heat exchanger and internal parts. These systems can be configured for flow rates beyond 150 gal per minute for apartment buildings and hotels.

With demands on sustainability, the future is promising for the commercial water filtration industry. New technologies will help save and reuse water while improving companies’ bottom lines. Distributors and dealers can capitalize on these advancements and lead the way.

[출처 = WQP(www.wqpmag.com/commercial-water-treatment-leading-way) 2017년 7월 10일 / 자료제공 =  NSF(www.nsf.org)]