KR100320660B1 - 정수장의 염소요구량 자동결정방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수장의 염소요구량 자동결정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 일정한 양의 차아염소산나트륨을 첨가한 혼합액체에 일정한 비율로 발색용 시약을 첨가한 원수를 샘플홀더에 담고, 여기에 빛을 발산시켜 검출기에 의하여 원수의 빛 투과율을 검지하며, 검지된 빛 투과율을 염소농도 측정기에서 디지털값으로 정량화하여 측정된 염소농도를 제어용 컴퓨터에서 기준값과 비교하여 정수장의 전염소투입기를 제어함으로써 원수에 투입되는 염소량을 자동으로 조절하는 것으로, 광학적인 방식의 염소농도 측정기에서 측정된 빛 투과율을 염소농도로 환산하여 제어용 컴퓨터에 입력하여 기준값과 비교함으로써 자동적으로 전염소투입기를 제어하여 수질에 따라서 능동적으로 투입되는 염소량을 제어할 수 있도록 한다.

Description

정수장의 염소요구량 자동결정방법 및 그 장치 {Automatic Determination Method &Device for Chlorine Demand Quantity of Water Treatment Plant}

본 발명은 정수장에서 원수의 살균용으로 주입되는 염소의 적정요구량을 결정함에 있어서, 광학적인 방식의 염소농도 측정기에서 측정된 빛 투과율을 염소농도로 환산하고 그 값을 제어용 컴퓨터에 입력하여 자동적으로 전염소투입기를 제어할 수 있도록 함으로써, 수질에 따라서 능동적으로 정수장에 투입되는 염소량을 제어할 수 있도록 한 염소요구량 자동결정방법 및 그 장치에 관한 것이다.

정수장의 여과방식중에서 급속여과와 완속여과에서는 마이크로미터 정도의 크기를 가진 세균이 다수 제거된다. 또한 바이러스와 같은 나노미터 정도의 세균도 많이 제거된다. 그렇지만 약간의 병원성 세균 등은 제거되지 않고 남아 있으며, 또 정수된 물도 배수도중에 세균등으로 재오염될 우려도 있다, 따라서 이와 같은 병원균을 죽여 무해화화는 것이 필요하고 이러한 조작을 살균이라고 하며, 수도법에서는 소독이란 용어를 사용하고 있다. 살균, 소독이라는 용어 이외에 멸균이라는 용어는 병원에서 수술 등에 사용하는 기구를 고온의 수증기 등으로 미생물을 완전하게 제거하는 방법을 말하지만, 수도에서의 원수를 처리하는 방법은 이와 같은 멸균의 상태까지는 요구하지 않고 대부분의 세균을 죽이는 것이 목표이다.

정수장에서 물속의 세균을 살균하는 일반적인 방법으로는 염소나 오존 등과같은 산화제를 사용하여 화학적으로 원수내의 미생물을 살균하고 있다. 염소는 살균조작 후에도 잔류염소로서 수중에 남아 있으므로 배수도중에 세균의 재오염이 있는 경우에도 이것에 대항하여 안전하게 된다, 따라서 수도에서는 급수전에 0.2ppm (유리잔류염소)만큼 잔류하도록 염소를 주입함으로써 모든 급배수계 내에서의 세균학적인 안전을 확보하고 있다. 또한 염소는 살균작용외에 어떠한 종류의 맛과 냄새를 제거할 수 있는 능력도 가지고 있다. 예를 들어 착색수의 색도성분을 충분하게 제거하지 않고 염소를 첨가하면 트리할로메탄이 생성되어 발암물질을 만드는 것으로 알려지고 있다. 따라서 염소의 사용으로 2차적인 장해가 일어나지 않도록 하기 위해서는 원수의 살균용으로 최소한의 염소량만을 주입하는 것이 바람직하다.

그러나, 정수장으로 유입되는 원수의 수질은 항상 변하므로 수질변화에 따라서 적정한 염소투입을 실시하기 위해서는 투입되는 염소량을 수질상태에 따라서 능동적으로 가변시키는 것은 지극히 당연하다고 볼 수 있다.

한편, 유입원수에 대응되는 염소투입량을 구하기 위해서는 실험실에서 표준염소용액을 여러개의 일정량의 원수에 가하여 접촉시킨 후 각각의 유리잔류염소량을 측정하는 방식인 염소요구량시험(Chlorine Demand Test}에 의해서 결정하며, 염소요구량시험은 일반적으로 3-4시간 정도의 소요시간을 필요로 하고 있다. 따라서 3-4시간후에 결정된 염소투입률에 의해서 염소를 투입하려고 해도 이미 처리하고자 하는 처리수는 처리공정을 지난 후에야 결정되는 모순을 지니고 있음에 따라서 수질변화에 적극적으로 대처하지 못하고 있는 실정이다. 또한 실험실에서의 염소요구량시험은 24시간 연속적으로 인력에 의하여 실시할 수 없음으로 수질변화에 대응하여 적정한 양의 염소를 투입하기에는 상당히 어려움을 지니고 있으므로 수처리의 효율이 저감됨은 물론, 관말의 염소농도인 유리잔류염소농도 0.2ppm과 결합잔류염소농도 1.5ppm이상을 유지해야 하는 법적인 음용수 수질기준을 만족해야 하므로 염소의 과량투입으로 인하여 THM생성 혹은 상수도관로 등의 부식을 유발시켜 관로의 수명단축과 관로누수의 원인이 되기도 한다. 그러나, 정수장으로 유입되는 원수는 시간에 따라서 변화되므로 관말의 염소농도인 유리잔류염소농도의 법적 규제치 0.2ppm(결합잔류염소농도일 경우에는 1.5ppm)을 유지시키기 위해서는 과량염소투입을 초래할 수 있으므로 정수장으로 유입되는 유입원수에 적합한 염소투입률을 즉각적으로 결정하여 그에 알맞는 최소량의 염소를 투입시키는 것이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전염소에서 수질변화에 대응하도록 염소투입량을 실시간으로 제어토록 함으로써 처리수가 일정한 염소농도를 지니고 정수지로 유입되도록 제어하고, 후염소에서는 관말의 염소농도를 유지시키기 위한 최소한의 거의 일정한 염소량만을 투입시켜 줌으로써 관내 염소농도를 쉽게 제어할 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 방법에 의해 후염소는 거의 일정한 염소량만을 투입시킬 수 있으므로 염소량제어를 안정적으로 실시할 수 있고, 결국 정수장에서 처리하고 있는 염소처리 중에서 전염소량을 수질에 따라서 정확히 제어할 수 있는 기법이 있다면 후염소는 거의 일정량만을 투입시킴으로써 관말의 법적 규제치를 만족할 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정수장으로 유입되는 원수를 채수하고, 채수된 원수에 일정량의 약품을 가하여 노란색으로 발색되는 정도에 따라서 염소농도(유리 혹은 결합)를 자동으로 측정하고 정수장별로 목표로 하는 침전지 유출수의 염소농도가 일정한 값으로 유지되도록 하기 위하여 발색된 원수의 색깔을 정확히 디지털 값으로 검지하기 위한 방법 및 그에 적합한 장치와, 검지된 값을 일정한 회로를 통하여 디지털 값으로 변환시키고 이들 값을 이용하여 목표로 하는 염소농도값으로 일정하게 유지되도록 제어하는 방법을 제공한다.

이와 같이 염소농도를 자동으로 측정하고 제어할 수 있는 본 발명을 통하여 정수장에서 인위적으로 실시하고 있는 염소요구량 시험을 하지 않고도 일정 시간 간격으로 염소투입률을 자동으로 제어할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 정수장의 염소요구량 자동결정장치의 전체구성도,

도 2는 본 발명에 의한 광학적인 염소농도 측정기의 블록구성도,

도 3은 본 발명에 의한 정수장의 염소투입량 제어도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 차아염소산나트륨 2 : 증류수

3 : 발색용 시약 4 : 증류수 혼합조

5 : 샘플 홀더 6 : 광원

7 : 검출기 8 : 전염소투입기

10 : 도수관 12,12' : 채수펌프

20 : 착수정 30 : 혼화응집지

40 : 침전지 100 : 염소농도 측정기

200 : 제어용 컴퓨터

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 염소요구량 자동결정장치의 전체구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 염소요구량을 자동으로 결정하기 위한 광학적인 방법 혹은 광섬유에 의해서 염소농도를 자동으로 검지하는 측정기의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명에 의한 염소제어장치의 조립상태를 도시한 것이다.

먼저, 본 발명의 기본적인 구성은 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 원수에 일정한 양의 차아염소산나트륨(1)을 첨가한 혼합액체에 일정한 비율로 발색용 시약(3)을 첨가하여 증류수혼합조(4)에서 혼합하고 이를 샘플홀더(5)로 공급한 후, 발색된 상태별로 광원(6)을 적용하여 샘플 홀더(5)에 빛을 발산시키고, 광원(6)과 반대쪽에 설치된 검출기(7)에 의하여 샘플 홀더(5)에 담긴 혼합액체의 빛 투과율을 검지하고 이 투과율을 디지털값으로 정량화하여 염소농도로 표시하는 염소농도 측정기(100)와, 이 염소농도 측정기(100)에서 측정된 염소농도를 기준값과 비교하여 검사용 약품(시약)량 및 원수에 투입하는 염소량을 제어하는 제어용 컴퓨터(200)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이를 보다 상세히 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이 정수장내의 착수정 (10; 송수관로일 때에는 관로의 중간 상부)에서 채수펌프(12; Sampling Pump)를 이용하여 원수를 채수하고, 채수된 물에 일정량의 차아염소산나트륨(도 3의 1; 혹은 염소)과 오소톨리딘시약(혹은 유리잔류염소농도 측정시 DPD시약+인산염완충용액 +티오아세트아미드용액, 결합잔류염소농도측정시 DPD시약+인산염완충용액+KI용액)을 넣어서 원수의 발색상태를 할로겐 램프 등의 광원(6)을 사용하여 빛을 발산시킨 후, 검출기(7)에서 빛의 투과정도를 검출한 후에 아날로그/디지탈 변환기와 전기적 회로구성으로 이루어진 염소농도 측정기(100)를 통하여 디지털 값으로 변환된 후에 제어용 컴퓨터(200)에서 이미 빛의 투과율과 염소농도와의 관계를 함수화시킨 알고리즘을 통하여 유리잔류염소 또는 결합잔류염소농도를 디지털값으로 변환시키고 일정한 유리잔류염소농도 혹은 결합잔류염소농도로 유지되도록 제어하게 된다.

즉, 본 발명은 염소처리한 원수가 혼화응집지(20)를 지나 침전지(30)의 유출구를 통과하는 지점에서 유리잔류염소농도가 일정한 농도를 지닐 수 있도록 제어용 컴퓨터(200)가 전염소투입기(8)의 염소투입량을 제어하도록 구성된다.

본 발명의 염소농도측정방법은 원수가 유리잔류염소농도 혹은 결합잔류염소농도에 따라서 발색정도가 다르다는 점에 착안한 것이며, 이들 원리는 일정한 밝기의 광원을 이용하여 피측정액체에 투과시키면 염소의 농도에 따라서 빛의 투과량에 차이가 발생하게 되며, 이러한 현상은 일정한 대역폭의 파장대에서 염소농도와 빛의 투과율이 선형적인 관계를 나타내고 있음이 실험적으로 밝혀졌다.

본 발명은 이와 같은 원리를 이용하여 도 1의 염소농도 측정기(100)의 회로에서 빛의 투과율을 전압 또는 전류값으로 환산하여준다, 전압 또는 전류값으로 환산된 값은 이미 구성되어 있는 전류 혹은 전압값과 염소농도와의 상관관계를 나타내는 함수식에 의해서 자동으로 염소농도값으로 변환되어 제어용 컴퓨터(200)의 모니터화면에 표시된다.

측정된 염소농도값이 목표로 하는 값보다 많거나 작으면 제어용 컴퓨터(200)에서 차아염소산나트륨(1)의 양을 피드백 제어함으로써 일정한 염소농도가 유지되도록 한다.

또한, 피드백 제어되기 이전의 차아염소산나트륨(1)의 농도값은 전염소투입기(8)로 데이터가 전송되어 전염소주입율값이 되어 전염소투입기(8)를 제어함으로써 원수의 수질이 변해도 이에 적응되어 침전지 유출측의 농도는 목표로 하는 값을 지속적으로 유지할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 인위적인 작업이 필요없이 원수의 수질에 따라서 염소의 농도를 검지하고 일정한 온도를 유지할 수 있도록 구성함으로써 수질에 적합한 최소량의 염소투입을 통하여 경제성을 향상시킬 수 있고, 번거로운 염소요구량 시험을 하지 않고도 오히려 수질에 따라서 능동적으로 실시간 염소량을 제어할 수 있음과 동시에 과량의 염소투입을 방지하여 관로의 수명을 연장할 수 있음은 물론 과량 염소투입에 따른 THM등 소독 부산물 생성을 최소화시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 일정한 양의 차아염소산나트륨을 첨가한 혼합액체에 일정한 비율로 발색용 시약을 첨가한 원수를 샘플홀더에 담고, 여기에 빛을 발산시켜 검출기에 의하여 원수의 빛 투과율을 검지하며, 검지된 빛 투과율을 염소농도 측정기에서 디지털값으로 정량화하여 염소농도를 측정하고, 측정된 염소농도를 제어용 컴퓨터에서 기준값과 비교하여 정수장의 전염소투입기를 제어함으로써 원수에 투입되는 염소량을 자동으로 조절함을 특징으로 하는 정수장의 염소요구량 자동결정방법.
2. 원수에 일정한 양의 차아염소산나트륨(1)을 첨가한 혼합액체에 일정한 비율로 발색용 시약(3)을 첨가하여 증류수혼합조(4)에서 혼합하고 이를 샘플홀더(5)로 공급한 후, 발색된 상태별로 광원(6)을 적용하여 상기 샘플 홀더(5)에 빛을 발산시키고, 상기 광원(6)과 반대쪽에 설치된 검출기(7)에 의하여 샘플 홀더(5)에 담긴 혼합액체의 빛 투과율을 검지하고 이 투과율을 디지털값으로 정량화하여 염소농도로 표시하는 염소농도 측정기(100);

   상기 염소농도 측정기(100)에서 측정된 염소농도를 기준값과 비교하고 원수에 투입하는 염소량을 조절할 수 있도록 전염소투입기(8)를 제어하는 제어용 컴퓨터(200)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정수장의 염소요구량 자동결정장치.