제철.제망간 MECHANISM
제철 MECHANISM

철은 알칼리도가 높은 수중에서 중탄산철의 형태로 용존하며 적당량의 CO2가 존재하여 안정되어있다.
Fe(HCO3)2 ↔ FeCO3 + CO2 + H2O

만약 CO2가 감소하면 평형이 깨져 반응은 우변으로 진행, 탄산철이 생성되고 이것이 가수분해하여
수산화제1철을 생성한다.
FeCO3 + H2O ↔ Fe(OH)2 + CO2

생성된 Fe(OH)2는 물에 용해하기 쉽고 쉽게 산화되어 용해도가 0.01ppm이하의 난용성
수산화제2철이 생성된다.
Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O ↔ Fe(OH)3

FEROX에 의한 산화반응은 아래와 같다.
K2Z·MnO·Mn2O7 + 4Fe(HCO3)2 → K2Z + 3MnO2 + 2Fe2O3↓+ 8CO2 + 4H2O ( Z : Zeolite基 )　

접촉·산화된 철은 불용성이 되므로 FEROX층을 통과중에 여과되어 원수로부터 분리·제거된다.
제망간 MECHANISM
망간은 철과 아주 유사한 상태로 수중에 존재하여 있고 일반적으로 철과 공존하던가 단독으로
존재하는 경우가 있다.
그러나 그 양은 철에 비해서 많지않고 망간의 제거는 거의 철과 같은 형태로 이루어 지며 종종 철과
동시에 제거된다.
그 반응은,
K2Z·MnO·Mn2O7 + 2Mn(HCO3)2 → K2Z + 5MnO2 + 4CO2↑+ 2H2O
MnO2·H2O + Mn2+ → MnO2·MnO + 2H+

산화반응은 철에 비하여 대단히 늦고, PH10 정도에서 침전이 완성된다.
망간의 제거는 철과 동일하지만 조작방법에 극히 주의할 필요가 있다
FEROX의 사용방법
염소 또는 차아염소산소다의 공용(전염소법)
제철·제망간 능력은 1.5g Fe/ℓ 정도로 한도가 있고 원수중에는 크고 작은 유기물 및 기타 환원성 물질이 함유되어 있기 때문에 능력이 소모되므로 산화능력을 보급할 필요가 있다.
피막의 산화력이 상실되면 망간의 피막이 용해하여 유출될 우려가 있다.
연속적으로 염소 또는 차아염소산소다를 여과기전의 원수중에 잘 혼합되도록 투입한다.
여재에 원수가 접촉되기 이전에 원수와 차아염소산소다가 완전히 혼합시킬 필요가 있다.
염소 또는 차아염소산소다의 주입량에 대하여는 여재의 망간피막을 활성화하기 위해서는 다량의
주입이 필요하지만 통상 운전시의 주입량은 이론상, 원수 망간함유량(ppm)의 1.29배, 원수의
철함유량(ppm)의 0.63배가 필요하다.
주입량은 원수에 함유된 유기물, 암모니아, 환원성 물질의 양에 따라 변경하여 가산할 필요가 있다.
일반적인 염소주입량의 적정온도는 원수가 FEROXER를 통과한 직후 잔류염소량을 0.3∼0.5ppm이
되도록 주입하면 가장 효과적이다
BED-DEPTH 및 유속
FEROX 층고는 800mm이상, 유속(LV) = 8.0∼2.5m/hr
원수의 탁도, 철분, 망간분에 따라 다르지만 원칙적으로 유속을 빠르게 할 경우는 FEROX 층고를
두껍게 하고 접촉·산화의 시간을 충분히 할 필요가 있다.
Anthracite, 모래등을 사용해서 탁도를 제거하는 경우와 비교하여 이 경우는 산화반응의 시간을 지키지 않으면 안된다.
거의 원수가 철, 망간을 함유하고 있지만 화학적으로 철이 우선 산화된후 망간이 산화되므로 상부에서는 철이 산화된 여재층의 하부에서 망간의 산화가 일어난다는 관점에서 설계할 필요가 있다.
이 때문에 여재층고가 두꺼울 필요가 있다. 산화되기 어려운 철, 망간을 함유하고 있는 원수에 대하여는 2탑을 직열로 접속해서 장시간 원수를 여재에 접속시키는 것이 좋다.
제2탑은 주로 망간제거를 위해 고안하는 것이 바람직하다
AIR에 의한 산화력을 보급하는 방법

FEROXER전에 AIR를 원수중에 주입하여 원수중에 산소를 용해시켜 여재의 산화력을 보급하는 방법이 있다.
산소의 산화력은 염소 또는 차아염소산소다에 비해 완만하기 때문에 FEROX층고를 두껍게 하고 SIZE별 여재를 3층으로 적재하는 것이 좋은 방법으로 생각된다.
이경우는 여재층하부까지 수세가 충분히 될 수 있도록 설계되어야 한다.
PH는 약간 높게 SETTING하고 제망간의 경우는 특히 PH의 조정에 주의할 필요가 있다.
원수의 PH
원칙적으로 원수의 PH는 6.5이상(제철의 경우), 제망간의 경우는 PH7이상이 되어야 한다.
PH6이하의 경우는 망간의 피막이 산화력을 잃고 용해하여 유출될 수 있다.
전처리를 필요로 하는 원수
황화수소, 다량의 암모니아, 다량의 세균류, 다량의 유기탄산SiO2등을 함유하는 원수에 대하여는
전처리를 해서 이것을 제거후 도입해야 한다.
망간피막의 재생
염소, 차아염소산소다 또는 용존산소를 주입하고 규정량이상 OVER하여사용한 경우 여재의 피막을
소모한 경우에는 재생이 필요하다.
이 방법은 우선 FEROX를 역세, 수세한 후 여재 1m3에 대하여 MnCl2 5kg, KMnO4 2.5kg 정도를 준비하고 최초 염화망간 2kg을 FEROXER탑의 여재를 침적후 약 2시간 후 물로 치환한다.
그 후 KMnO4 2.5kg을 가능하면 물에 용해하여 그 용액에 FEROX를 침적시킨후 약12시간 경과후 물로 치환한다.
역시 남은 염화망간 3kg을 전부 용해해서 FEROX를 침적후 3시간 방치후 물로 치환, 역세·수세를
실시한다.
약품의 사용량의 FEROX의 소모상태등을 고려하여 증감하며 KMnO4와MnCl2의 비율을 일정하게
유지해야 한다
MnO2·MnO·H2O → 2MnO2·H2O + 2H+ + Cl-
K2Z + XKMnO4 → K2Z·MnO·Mn2O7

원수의 탁도가 많은 경우 Fe 30ppm이상의 경우는 미리 Anthracite에 의한 여과기를 설치해서 산화철·탁도등을 제거한 후 FEROX에 의한 여과를 행하면 효과적이다.
30ppm 이상의 Fe가 있는 경우에는 접촉산화가 정상적으로 이루어져도 여과계속시간이 짧아져서
매번 역세를 행하지 않으면 안되고 조작상 노력과 시간을 필요로 하게 된다

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