KR100234882B1 - 불소 투입방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충치를 예방하기 위한 정수장의 불소 투입 과정에서 약품으로 이용되는 액체 불화규산을 투입하는 불소(H2SiF6) 투입 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 원수 유량, 회수 유량 및 잔류 농도 측정량의 설정값이 전기적 신호(DC4－20mA)에 의해, 약품 투입율의 설정값이 레이쇼 세터(42b)에 의해 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에 자동 입력되어 데이터화되고, 전자 유량계(18)에서 측정한 실시간 불화규산 투입량 신호를 상기 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에서 인지하여 실요구량과 불화규산 투입량 신호를 서로 비교한후 PID 프로그램에 의한 제어 신호로 컨트롤 밸브(20)에 전송하면 상기 컨트롤 밸브(20)는 정ㆍ역으로 자동 개폐되어 자동으로 정량성을 추적 투입하는 완전 자동 방법과 ; 원수 유량, 회수 유량 및 잔류 농도 측정량이 레이쇼 세터(42a)에 의하고, 약품 투입율도 레이쇼 세터(42b)에 의해 인위적으로 설정되어 PID 제어하는 반자동 방법과 ; 시량계(14)를 통하여 인위적으로 수동 밸브(32)를 개폐하는 완전 수동 방법으로 ; 이루어짐을 특징으로 하는 불소 투입 방법 및 시스템을 제공하여, 불소(H2SiF6)의 투입량을 정확하게 결정하고 원수의 유량 변화에 비례적으로 자동 대처하여 정량의 불화규산 투입의 실시간 제어가 가능하며 자동으로 불소를 투입할 수 없을 때에는 수동 투입 장치를 통하여 수동으로도 투입할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Description

불소(H2SiF6) 투입 방법 및 시스템
본 발명은 충치를 예방하기 위한 정수장의 불소 투입 과정에서 약품으로 이용되는 액체 불화규산을 투입하는 불소(H2SiF6) 투입 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 전자 유량계와 컨트롤 밸브를 조합하여 PLC로 또는 전용 컨트롤러 PID 제어를 함으로써 원수 유량 변화에 능동적으로 정량성을 확보할 수 있는 불소(H2SiF6) 투입 방법 및 시스템에 관한 것이다.
상수원에서 유입되는 원수에는 도 1에서 처럼 자연 침전 공정(1), 전염소 소독 공정(2), 화학 처리 공정(3), 응집 공정(4), 침전 공정(5), 여과 공정(6), 후화학 처리 공정(7)을 거쳐 정수된다.
상수원에 유입되는 원수에는 부유 물질, 오니, 중금속(니켈, 철, 크롬)등과 같은 오염 물질이 섞여 있어서 식수로 그냥 사용하기에는 부적합하여 상기한 오염물질을 제거하여야만 식수로 사용할 수 있다.
자연 침전 공정(1)은 원수에 섞인 오염 물질을 자연 상태로 방치하여 저면으로 가라앉게 침전시키는 공정이다.
전염소 소독 공정(2)은 염소(Cl2)를 투입하여 세균 등을 소독하고 살균하는 공정이다.
화학 처리 공정(3)은 황산알루미늄(Alum), 석회(Lime)와 같은 응집제를 투입하는 공정이다.
응집제는 같은 종류의 분자간에 서로 모이려고 하는 성질의 응집력을 이용하는 화학 약품이다.
화학 처리 공정(3)을 거친 원수는 교반익 등을 이용하여 응집제와 오염 물질이 잘 혼화되도록 하는 응집 공정(4)을 거쳐 침전지로 보내진다.
침전지에서는 융화된 응집제와 오염 물질이 상호간의 인력에 의해 플록(Flock)이 형성되고 플록은 그 자중에 의해 저면으로 침전되어(침전 공정(5)), 오염 물질이 제거된 원수만 여과지로 넘어가고 염소가 투입된 여과지를 거치면 콜로이드(Colloid)성 물질이 여과된다(여과 공정(6)).
여과 공정(6)을 거친 원수에도 여전히 대장균등과 같은 세균이 존재하여 식용으로 사용하기에는 부적합하므로 아연, 인산, 암모니아와 같은 화학 약품을 투입하여 소독하는 후화학 처리 공정(7)을 거쳐 식수로 적합하게 된 후에 배수된다.
이때, 국민의 충치 예방을 위하여 불소화합물이 투입된다.
불소(F2)는 원수에 불소화합물의 형태로 투입되어 물속에는 분해되어 불소이온(F-)으로 존재한다.
원수의 불소화에 쓰이는 불소화합물은 불화소다(NaF), 불화규산(H2SiF6), 불화규산소다(Na2SiF6)의 세가지 종류가 있으며 이중에서 불화소다, 불화규산소다는 백색 분말 또는 결정체이고 불화규산은 무색투명한 액체이다.
본 발명은 상기한 불소화합물중에서 액체인 불화규산을 투입하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
종래 불화소다, 불화규산소다를 투입하는 방식은 단위시간당 용적(Volume)으로 계량된 일정량의 불소화합물을 원소에 투입하는 방식과 단위시간당 일정 중량의 불소화합물을 원수에 투입하는 방식이 있다.
전자는 정량의 불화물을 투입하는 정확성이 떨어지고 후자는 값이 비싼 문제점이 있으며, 양자 공히 원수의 유량 변화에 능동적으로 대처하지 못하고 특히 불소화합물을 투입할 때 인력으로 투입하여 신체에 접촉하면 해롭고 강산의 불소이온 때문에 투입에 사용되는 기기가 부식되어 기기의 수명이 짧은 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 불소(H2SiF6)의 투입량을 정확하게 결정하고 원수의 유량 변화와 잔류 농도에 비례적으로 자동 대처하여, 정량의 불화규산 투입의 실시간 제어가 가능하며 컴퓨터와 상호 연결하여 정확한 투입량을 파악ㆍ감시하고 데이터를 공유ㆍ처리할 수 있을 뿐만 아니라, 자동으로 불소(H2SiF6)를 투입할 수 없을 때에는 수동 투입 장치를 통하여 수동으로도 투입할 수 있고 내산에 강한 재질을 사용하여 수명이 오래가는 불소(H2SiF6) 투입 방법 및 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원수 유량, 회수 유량 및 잔류농도 측정량의 설정값이 전기적 신호(DC 4－20mA)에 의해, 약품 투입율의 설정값이 레이쇼 세터에 의해 PLC 또는 전용 컨트롤러에 자동 입력되어 데이터화되고, 전자 유량계에서 측정한 실시간 불화규산 투입량 신호를 상기 PLC 또는 전용 컨트롤러에서 인지하여 실요구량과 불화규산 투입량 신호를 서로 비교한 후 PID 프로그램에 의한 제어 신호로 컨트롤 밸브에 전송하면 상기 컨트롤 밸브는 정ㆍ역으로 자동 개폐되어 자동으로 정량성을 추적 투입하는 완전 자동 방법과 ; 원수 유량, 회수 유량 및 잔류 농도 측정량이 레이쇼 세터에 의하고, 약품 투입율도 레이쇼 세터에 의해 인위적으로 설정되어 PID 제어하는 반자동 방법과 ; 시량계를 통하여 인위적으로 수동 밸브를 개폐하는 완전 수동 방법으로 ; 이루어짐을 특징으로 하는 불소(H2SiF6) 투입 방법을 제공하고자 한다.
불소가, i) PLC 또는 전용 컨트롤러와 신호가 송신 또는 수신되어 동작되는 전자 유량계 및 컨트롤 밸브가 설치된 투입관으로 구성되는 자동 투입 장치를 통해 투입되거나 ; ii) 상기 전자 유량계 전단의 투입관에 수동 밸브와 시량계가 설치되고 투입관에 연통되는 분기관에 수동 밸브가 설치되어 구성되는 수동 투입 장치를 통해 투입되어 ; 배출관에서 이젝터에 의해 희석수와 혼합된 후, 여과수 이송관 또는 정수지로 보내짐을 특징으로 하는 불소(H2SiF6) 투입 시스템을 제공하고자 한다.
제1도는 일반적인 정수처리 계통도.
제2도는 본 발명에 따른 불소 투입 시스템.
제3도는 제2도의 요부 상세도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 자연 침전 공정 2 : 전염소 소독 공정
3 : 화학 처리 공정 4 : 응집 공정
5 : 침전 공정 6 : 여과 공정
7 : 후화학 처리 공정 10 : 불소 탱크
12, 16, 22, 28, 32 : 수동 밸브 14 : 시량계
18 : 전자 유량계 20 : 컨트롤 밸브
24 : 투입관 26 : 분기관
30 : 희석수 탱크 31 : 희석수 펌프
34 : 이젝터 36 : 배출관
38 : 여과수 이송관 39 : 정수지
40 : PLC 41 : 전용 컨트롤러
42a, 42b : 레이쇼 세터 44 : 컴퓨터
45 : 출력 프린터 46 : 제어기
100 : 자동 투입 장치 200 : 수동 투입 장치
이하 본 발명을 첨부된 도면 도 2 내지 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 불소 투입 시스템이고, 도 3은 도 2의 요부 상세도이다.
먼저 본 발명의 기본적인 구성을 살펴보면, 원수 유량, 회수 유량 및 잔류 농도 측정량의 설정값이 전기적 신호(DC 4－20mA)에 의해, 약품 투입율의 설정값이 레이쇼 세터((Ratio Setter), 42b)에 의해 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에 자동 입력되어 데이터화되고, 전자 유량계(18)에서 측정한 실시간 불화규산 투입량 신호를 상기 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에서 인지하여 실요구량과 불화규산 투입량 신호를 서로 비교한 후 PID 프로그램에 의한 제어 신호로 컨트롤 밸브(20)에 전송하면 상기 컨트롤 밸브(20)는 정ㆍ역으로 자동 개폐되어 자동으로 정량성을 추적 투입하는 완전 자동 방법과 ; 원수 유량, 회수 유량 및 잔류 농도 측정량이 레이쇼 세터(42a)에 의하고, 약품 투입율도 레이쇼 세터(42b)에 의해 인위적으로 설정되어 PID 제어하는 반자동 방법과 ; 시량계(14)를 통하여 인위적으로 수동 밸브(32)를 개폐하는 완전 수동 방법으로 ; 이루어짐을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 불소(H2SiF6)가, i) PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)와 신호가 송신 또는 수신되어 동작되는 전자 유량계(18) 및 컨트롤 밸브(20)가 설치된 투입관(24)으로 구성되는 자동 투입 장치(100)를 통해 투입되거나 ; ii) 상기 전자 유량계(18) 전단의 투입관(24)에 수동 밸브(12)와 시량계(14)가 설치되고 투입관(24)에 연통되는 분기관(26)에 수동 밸브(32)가 설치되어 구성되는 수동 투입 장치(200)를 통해 투입되어 ; 배출관(36)에서 이젝터(34)에 의해 희석수와 혼합된 후, 여과수 이송관(38) 또는 정수지(39)로 보내짐을 특징으로 한다.
이를 자세히 설명하면 불소 탱크(10)의 불소는 수동 밸브(12)에 의해서 시량계(14)를 거쳐 투입관(24)으로 이송되어 전자 유량계(18) 및 컨트롤 밸브(20)의 자동 투입 장치(100)를 거친다.
다음에서 불소 또는 약품은 다같이 불화규산(H2SiF6)을 뜻한다.
이때 전자 유량계(18)에서는 투입관(24)을 흐르는 약품 유량을 자동으로 측정하여 4~20mA의 신호로 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에 전송한다.
PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에는 원수 유량, 회수 유량, 잔류 농도 측정량의 설정값이 레이쇼 세터(42a) 또는 전기적 신호(DC 4－20mA)에 의해 사전에 입력되어 있고, 또 약품 투입율이 레이쇼 세터(42b)에 의해 사전에 입력되어 있다.
즉, 원수 유량과 약품 투입율이 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에 입력되며, 전자 유량계(18)에서 전송된 신호와 원수 유량계에서 전송되는 신호 및 투입율 데이터가 연산되어 나오는 요구량 신호를 비교 분석하여 증감 편차율을 결정하고 이를 PID 제어 신호로 전환하여 컨트롤 밸브(20)에 전송한다.
컨트롤 밸브(20)에서는 PID 신호에 의해서 자동 조작되어 컨트롤 밸브(20)가 조절되고 이에 의해서 약품의 투입량이 조정되는 것이다.
원수 유입량과 약품 투입율이 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에 항상 입력되어 있는 상태에서 전자 유량계(18)에서는 계속하여 약품 유량을 측정하여 전용 컨트롤러(41) 또는 PLC(40)에 전송하고 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에서는 이를 상호 비교하여 제어 신호를 컨트롤 밸브(20)에 전송하며, 컨트롤 밸브(20)에서는 입력신호에 의해서 자동 조절하기 때문에 실시간 PID 제어가 가능한 것이다.
PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)와 컴퓨터(44) 사이에는 RS－232C로 연결되어 있어 PLC(40)의 모든 정보를 컴퓨터(44)로 볼 수 있고, 출력 프린터(45)로 출력하여 서류로 보관할 수 있어 정보의 공유가 가능하며, 또한 제어기(46)와는 RS－422C로 연결되어 있어 정부의 공유 뿐만 아니라 다수의 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)가 설치되어 있는 경우에는 하나의 제어기(46)로 다수의 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)를 조절할 수 있는 것이다.
자동 투입 장치(100)가 고장이 나거나 부득이한 사유로 사용할 수 없을 경우에는 시량계(14)를 통한 약품을 분기관(26)의 수동 밸브(22)를 인위적으로 열어 분기관(26)으로 자연유하시키는 수동 투입 장치(200)를 이용하는 수동 투입 방법을 이용할 수 있다.
레이쇼 세터(42a, 42b)을 통해 수동 운전시에 인위적으로 원수 유량 및 약품 투입율 값등을 인위적으로 설정한다.
시량계(14)를 통해 약품 유량을 측정하여 레이쇼 세터(42a, 42b)에 의해 인위적으로 설정된 값을 비교하여 상기 수동 밸브(22)를 조절하여 약품 투입량을 조정한다.
자동 투입 장치(100)나 수동 투입 장치(200)를 통해 배출관(36)으로 유입된 약품은 희석수 탱크(30)에서 나온 희석수와 이젝터(34)에 의해서 혼합되어 여과수 이송관(38)이나 정화지(39)에 분사 투입된다.
이때, 이젝터(34)는 희석 작용 뿐만 아니라 역류 방지 기능을 갖고 있다.
전자 유량계(18), 컨트롤 밸브(20), 이젝터(34)의 접액부에는 불소이온의 강산에 오래 견디기 위해서 테프론 코팅 처리된다.
미설명 부호 16, 28, 32는 수동 밸브이고, 31은 희석수 펌프이다.
상기한 바와 같이 본 발명의 응집제 투입 방법 및 시스템은 자동으로 정량의 불소(H2SiF6) 투입이 가능하고 자동 투입 장치가 고장인 경우에도 수동 투입 장치를 통해 불소(H2SiF6) 투입이 가능한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 불소(H2SiF6)의 투입량을 정확하게 결정하고 원수의 유량 변화와 잔류 농도에 비례적으로 자동 대처하여, 정량의 불화규산 투입의 실시간 제어가 가능하며 컴퓨터와 상호 연결하여 정확한 투입량을 파악ㆍ감시하고 데이터를 공유ㆍ처리할 수 있을 뿐만 아니라, 자동으로 불소(H2SiF6)를 투입할 수 없을 때에는 수동 투입 장치를 통하여 수동으로도 투입할 수 있고 내산에 강한 재질을 사용하여 수명이 오래가는 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

  1. 원수 유량, 회수 유량 및 잔류 농도 측정량의 설정값이 전기적 신호(DC 4－20mA)에 의해, 약품 투입율의 설정값이 레이쇼 세터(42b)에 의해 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에 자동 입력되어 데이터화되고, 전자 유량계(18)에서 측정한 실시간 불화규산 투입량 신호를 상기 PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)에서 인지하여 실요구량과 불화규산 투입량 신호를 서로 비교한 후 PID 프로그램에 의한 제어 신호로 컨트롤 밸브(20)에 전송하면 상기 컨트롤 밸브(20)는 정ㆍ역으로 자동 개폐되어 자동으로 정량성을 추적 투입하는 완전 자동 방법과 ; 원수 유량, 회수 유량 및 잔류 농도 측정량이 레이쇼 세터(42a)에 의하고, 약품 투입율도 레이쇼 세터(42b)에 의해 인위적으로 설정되어 PID 제어하는 반자동 방법과 ; 시량계(14)를 통하여 인위적으로 수동 밸브(32)를 개폐하는 완전 수동 방법으로 ; 이루어짐을 특징으로 불소(H2SiF6) 투입 방법.
  2. 불소(H2SiF6)가, i) PLC(40) 또는 전용 컨트롤러(41)와 신호가 송신 또는 수신되어 동작되는 전자 유량계(18) 및 컨트롤 밸브(20)가 설치된 투입관(24)으로 구성되는 자동 투입 장치(100)를 통해 투입되거나 ; ii) 상기 전자 유량계(18) 전단의 투입관(24)에 수동 밸브(12)와 시량계(14)가 설치되고 투입관(24)에 연통되는 분기관(26)에 수동 밸브(32)가 설치되어 구성되는 수동 투입 장치(200)를 통해 투입되어 ; 배출관(36)에서 이젝터(34)에 의해 희석수와 혼합된 후, 여과수 이송관(38) 또는 정수지(39)로 보내짐을 특징으로 하는 불소 투입(H2SiF6) 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전자 유량계(18), 컨트롤 밸브(20), 이젝터(34)의 접액부에는 테프론 코팅 처리됨을 특징으로 하는 불소(H2SiF6) 투입 시스템.
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