한국의 수도시설은 굉장히 잘 되어있는, 깨끗한 편에 속한다. 예전에 페놀 사건 이후 경각심이 많이 올라갔으며 이후 정수 처리에 신경을 상당히 많이 쓰기도 했다. 물론 최근 붉은 수돗물 사태와 같은 일들이 있었으나 한국의 정수 처리 시설은 전반적으로 잘 되어있는 것이 맞다.
정수 처리를 위해선 불순물을 거를 필터가 필수적이다. 필터는 크게 4가지로 나뉜다.
| 막의 종류 | 기공 | 제거 물질 |
| 정밀여과 (MF : Micro Filter) | 0.1~1㎛ | 부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립스토포리디움, 포낭, 자이디아 |
| 한외여과 (UF : Ultra Filter) | 0.001~0.1㎛ | 부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립스토포리디움, 자이디아, 포낭, 부식산 등 |
| 나노여과 (NF : Nano filter) | 0.001㎛ | 유기물, 농약, 맛·냄새물질, 합성세제, 칼슘이온, 마그네슘이온, 황산이온, 질산성질소 등 |
| 역삼투 (RO : Reverse Osmosis) | 0.0001~0.001㎛ | 금속이온, 염소이온 |
정밀여과(MF)와 한외여과(UF), 나노여과(NF)의 기본 원리는 동일하다.
막을 통해서 체로 분리하는 분자 수준의 여과이며, 압력차를 이용해 이동한다. 앞서 봤던 가정용 필터의 '세디먼트 필터'와 원리가 같다. 단, 나노여과의 경우 필터의 크기가 나노 수준이므로 더 작은 크기의 이온들을 걸러준다.
여과방식은 아래와 같이 부분여과(Cross flow)와 전량여과(Dead end) 방식으로 나뉜다. 전량여과 방식은 원수의 전량이 여과되므로 버려지는 물이 없다. 다만, 그만큼 필터의 수명이 짧기 때문에 오염물이 비교적 적은 물을 여과할 때 사용하는 것이 적합하다.
또한, 정밀여과의 막구조는 대부분 대칭형의 세공 구조이나, 한외여과는 비대칭형의 치밀한 구조로 되어있어 더 작은 입자 분리가 가능하다.
농도가 다른 두 액체를 침투막 사이에 두면, 농도차에 의해 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하는데 이를 '침투압'이라고 한다.
이때 농도가 높은 쪽에 침투압의 크기를 넘는 강도의 압력을 가하면 진한 액체 수분을 얇은 액체로 이동할 수 있는데, 이를 '역침투압'이라고 하며, 물 분자만을 투과시키지 않는 기이다. 이를 이용한 것이 역삽투(RO)법이다. 이는 물분자를 제외한 모든 이온을 제거하며 폐수가 발생해 물의 낭비가 심하다. 보통 RO는 산업용으로 많이 사용하며, MF와 UF는 수도 정수처리 시설에 많이 사용된다.
4가지 필터는 사용하는 모듈이 달라질 수 있다.
모듈은 크게 평막, 관상형막, 중공사막, 나권형막으로 나뉘는데, 보통 평막은 거의 사용하지 않고 최근엔 중공사막과 나권형막을 대부분 사용한다.
중공사막은 아래와 같은 가운데 구멍이 있는 원통이다. 하늘색 화살표 방향은 물의 방향이다. 바깥쪽에서 안쪽으로 물이 들어오면서 필터에 의해 불순물들이 걸러지고, 불순물이 걸러진 깨끗한 물이 위로 흐르는 것이다. 전처리설비 필요, 컴펙트, 단면이 작다는 특징이 있다.
중공사막은 여과되는 원리는 같지만, 원수가 바깥에서 안으로 들어가 안쪽에서 여과된 물이 나오는 외압여과와 원수가 안으로 들어가 여과된 물이 바깥으로 나오는 내압여과로 나뉜다.
나권형막은 필터 하나하나를 원통으로 싼 방식이다. 조작 압력 강하와 충진 밀도가 큼. 분리막 간극이 좁아 원액을 흘리기 전에 전처리가 필요하다는 특징이 있다.
보통 나권형과 중공사막을 많이 쓰는 이유는 충진 밀도가 높아 설치 공간이 감소되며 투자비도 낮은 편이다. 필터 효과도 좋다.
필터의 재료는 폴리머를 많이 사용한다. 세라믹과 같은 무기물을 종종 사용하는 경우가 있으나, 무거워 이동이 번거롭고 무엇보다 비용이 비싸다는 점이 있어 아직까지 많이 상용화되진 않았다.
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