시립 상수도 재사용—회수된 폐수든 수확된 빗물 등—은 종종 물 부족에 대한 회복력 있는 해결책으로 홍보됩니다. 하지만 실제로는 많은 재사용 시스템이 만성적인 불안정성, 높은 운영 비용, 조기 장비 고장에 시달리고 있습니다.
많은 경우 근본 원인은 첨단 치료 기술의 부족이 아니라 일관성 있는 치료의 부재입니다 pH 조절 및 탁도 조절 재사용 루프 전반에 걸쳐 말이죠. 적절히 용량을 관리하지 않은 상태에서 pH 조정 화학물질, 알칼리도 조절제, 그리고 고효율 응고제 및 응집제와 같은 물질 폴리알루미늄 클로라이드(PAC), 이 임계 매개변수들은 변동합니다. pH와 탁도가 최적 범위를 벗어나면 화학 공정의 효율이 떨어지고, 막 오염이 가속화되며, 부식과 스케일링이 심해지고, 상류 수집 시스템의 결함이 확대되는데, 이는 하류 처리장만으로는 해결할 수 없는 문제입니다.
pH 불안정성: 시스템 고장의 숨겨진 원인
pH는 재사용 시스템에서 화학적 및 생물학적 안정성을 나타내는 기초 지표입니다. 최적의 작동 범위를 벗어날 때—보통 6.5–8.5—여러 고장 메커니즘이 동시에 작동한다.
저pH에서 가속 부식
pH가 약 6.5 이하로 떨어지면, 수소 이온 농도가 높아져 금속 표면의 보호 산화층이 제거됩니다. 탄소강, 구리 합금, 심지어 스테인리스 부품도 취약해집니다. 냉각수나 관개 네트워크를 공급하는 재사용 시스템에서는 배관 벽 얇아짐, 밸브 누수, 장비 수명 단축 등의 문제가 발생합니다.
높은 pH에서 심한 스케일링
pH가 약 9.5 이상에서는 칼슘과 마그네슘이 탄산염 및 수산화물 이온과 쉽게 결합하여 탄산칼슘과 수산화마그네슘 같은 침전물을 형성합니다. 이 스케일들은 열 전달 효율을 낮추고, 분사 노즐을 막으며, 펌핑 에너지를 증가시켜 운전자가 더 높은 화학물질 투입으로 보상해야 하는 경우가 많습니다.
처리 단계별 공정 비효율성
pH 변동은 핵심 처리 공정에 직접적인 영향을 미칩니다:
- pH가 알루미늄 또는 철 기반 응고제의 최적 범위에서 벗어날 때 응고 효율이 감소합니다.
- 생물학적 처리는 불안정해진다; pH가 ~6.0 이하로 떨어지면 질산화 박테리아가 강하게 억제됩니다.
- 소독 효과는 pH가 높거나 낮을 때 차염소산의 평형이 불리하게 이동하기 때문에 감소합니다.
요컨대, 불안정한 pH는 설계된 처리 과정을 움직이는 표적으로 만듭니다.
탁도 통제 상실: 오염에서 불순응으로
탁도는 실트, 유기물, 미생물 등 부유 고형물의 농도를 반영하며, 재사용 시스템에서 가장 운영적으로 민감한 지표 중 하나입니다.
막 오염과 수압 붕괴
대부분의 현대 지방 재사용 방식은 초여과 또는 역삼투압에 의존합니다. 높은 탁도로 인해 막 표면에 빠르게 오염층이 형성되어 다음과 같은 현상이 발생합니다:
- 플럭스 감소
- 막 횡단 압력 상승
- 더 자주 화학적 세척
- 막 수명 단축
작은 고형 문제로 시작된 것이 종종 대규모 자본 대체 문제로 끝납니다.
기계적 마모와 침식
고속 흐름에 의해 구동되는 부유 입자는 펌프의 임펠러, 밸브, 피팅을 부식시킵니다. 고압 재사용 작업에서는 이러한 마모가 조용히 유지보수 빈도와 고장 위험을 증가시킵니다.
생물학적 오염과 냄새 형성
탁도는 종종 생분해성 유기물과 영양분을 포함합니다. 배전 또는 냉각 시스템 내부에 들어가면 이 물질들은 바이오필름 성장을 촉진하고, 필터를 막으며, 냄새를 생성하고, 퇴적물 부식을 심화시킵니다.
규제 실패
높은 탁도는 직접적으로 준수를 위협합니다. 예를 들어, 다음과 같은 재생수 기준이 있습니다 ≤5 도시 비음용용 NTU (예: 경관 관개)은 상류 고형 조절이 일관되지 않을 때 정기적으로 위반되며, 처리 투자와 상관해 재사용된 물이 불가능하게 됩니다.
인프라 문제가 수질 문제로 변할 때
많은 남부 및 해안 도시에서는 물 재사용 문제가 심화되고 있습니다. 폐수 수집 시스템의 구조적 결함.
여러 지방자치단체의 현장 조사에서 유입 COD 농도가 예상되는 가정 폐수 수치보다 훨씬 낮으며, 종종 100 mg/L 미만, 극단적인 경우 20 mg/L 이하로 나타났습니다. 이러한 희석은 가정 내 행동만으로는 설명할 수 없습니다. 이는 빗물, 지하수, 지표수가 하수도망에 대규모 침투되고 있음을 지적합니다.
이 만성 희석은 다음과 같은 원인을 초래합니다:
- 처리장에 들어오는 pH와 알칼리도 변동
- 불안정한 탁도와 유기 하중
- 유압 및 화학적 충격에 대한 완충 능력 감소
수십억 달러를 치료 업그레이드에 투자했음에도 불구하고, 재사용 시스템은 여전히 어려움을 겪고 있습니다—왜냐하면 수질 불안정은 발전소 내부가 아니라 상류에서 발생하고 있습니다.
통제되지 않은 재사용 시스템의 악순환
지속적인 pH 및 탁도 모니터링 및 조정이 없으면 지방 재사용 시스템은 종종 예측 가능한 반복에 빠집니다:
- 탁도는 오염 막과 필터를 급상승시킵니다
- 오염은 청소 빈도와 휴식 시간을 증가시킵니다
- pH 드리프트는 부식과 스케일링을 가속화합니다
- 화학물질 소비가 이를 보상하기 위해 증가한다
- 운영 비용은 증가하고 신뢰성은 저하됩니다
냉방 시스템은 열 전달 효율을 잃습니다. 관개망은 분배가 고르지 않습니다. 재사용은 기술적으로는 '이용 가능'하지만 사실상 사용할 수 없게 됩니다.
안정성 구축: 모니터링에서 폐쇄 루프 제어로
지속 가능한 지방 자치단체 물 재사용은 단일 지점 준수에 의존하지 않습니다—다음 조건에 의존합니다 연속 안정성.
주요 요소는 다음과 같습니다:
- 중요한 노드에 설치된 온라인 pH 및 탁도 센서
- 자동 산/알칼리 및 응고제 투여 시스템
- 실시간 수질 변화에 반응하는 피드백 제어 루프
- 상류 수집 시스템 진단 통합을 통한 희석 소스 식별
pH와 탁도를 정적 시험 결과가 아닌 동적 제어 변수로 다룰 때, 재사용 시스템은 반응성 소방에서 예측 가능한 작동으로 전환됩니다.
결론
시립 상수도 재사용 시스템은 단 한 번의 극적인 사건 때문에 거의 고장이 나지 않습니다. 그들은 점차 실패한다— pH와 탁도의 작고 지속적인 변동 이러한 악화는 시간이 지남에 따라 상류 인프라의 약점으로 인해 더욱 악화됩니다.
일관된 pH와 탁도 조절은 개선이나 선택적 업그레이드가 아닙니다. 그것은 설립 이 위에 신뢰할 수 있고, 규정을 준수하며, 비용 효율적인 물 재활용이 구축됩니다. 이 없이는 가장 진보된 치료 기술조차도 장기적인 효과를 낼 수 없습니다.