KR101042243B1 - 복합제어방식의 염소자동화시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 전염소 처리부의 혼화지, 중염소 처리부의 여과지, 후염소 처리부의 정수지에서 각각 측정된 잔류염소량과, PLC제어기에 의해 설정된 목표 잔류염소량을을 비교하고, 암모니아성 질소 및 유량에 근거한 염소 투입량을 산출하고, 그 산출된 염소 투입량만큼 자동으로 각 공정에 염소를 투입함으로써, 원수의 수질변화에 능동적으로 대응할 뿐만 아니라, 실시간으로 잔류염소의 편차가 항상 일정하게 유지되도록 제어 가능한 복합제어방식의 염소자동화시스템을 제공한다.

Description

복합제어방식의 염소자동화시스템{chlorine automatic System}
본 발명은 복합(피드백)제어방식을 이용한 염소자동화시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상수원의 원수 수질을 개선하기 위해 정수장의 잔류염소량을 측정하여 그 정수장에 포함된 유량, 수질변화에 따른 잔류 염소량을 측정하여 목표 잔류염소량과 비교 연산함으로써, 염소 투입량을 자동으로 조절하도록 제어하는 복합제어방식의 염소자동화시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 정수장에서 소독공정이라 함은 병원성 미생물 제거에 일차적인 목적이 있는 것으로, 물속의 병원성 미생물의 의한 질병을 일으키지 않을 정도까지 미생물을 제거한다는 면에서 병원균을 사멸시키는 멸균과는 차이가 있다.
이러한 소독공정은 두 가지로 구분될 수 있는데, 미생물을 일정농도 이하로 제거하는 일차소독과 급배수관망에서 미생물의 재증식을 억제하는 이차소독으로 분류할 수 있다. 이에 근거하여 국내 정수장의 염소를 투입하는 과정은 전염소 투입과 후염소 투입으로 분류될 수 있다.
따라서, 이들 두 가지 과정을 통해 정수장의 원수수질을 개선하려고 하는 지 속적인 노력이 행해져 오고 있다. 그러나, 갈수기, 해빙기, 강우시 불규칙한 원수 수질에 따른 전염소 투입률 관리가 힘들고, 특히 상류 다목적댐의 저수량 부족시 댐의 방류랑이 일정량 이하로 감소되어 원수수질이 일시적으로 3급수로 저하되는 경우도 발생하고 있을 뿐만 아니라 생활하수에 의한 NH3-N 오염 농도가 심하여 정수처리의 첫 공정이라 할 수 있는 원수 전염소 처리에 많은 어려움을 겪고 있다.
또한, 한강수계 주변의 지속적인 산업 활동과 오수유입을 통해 호수내 유기물 및 영양염류가 지속적으로 축적됨에 따라 부영양화가 심화되고 있으며, 이 부영양화된 호소수를 상수원으로 이용시 조류의 낮은 비중, 높은 음전하, 조류에 의해 기인하는 유기물질(AOM:algogenic organic matter)에 의한 응집 저해, 플럭 침강성 악화에 따른 여과지 폐색, 맛과 냄새 등 심미적 수질저하와, 소독부산물(DBPs:disinfection by products)의 생성에 따른 공중보건상의 위협을 초래한다.
일부 정수장에서 대량 조류 발생시 정수장애를 해결하기 위하여, 염소투입량을 수동으로 조절하여 투입하는 방식인 전염소 및 오존처리에 의한 전산화처리를 강화하고 있으나, 과도한 산화제의 투입은 조류 세포벽을 파괴시켜 세표내부의 유기물질인IOM(interacellular organic matter)과 조류의 독성성분이 함께 수중으로 용출되어 수중의 DOC(dissolved organic carbon)농도 증가와 염소 소독시 소독부산물질 생성을 가중시키고, 반대로, 염소의 과소 투입으로 인해 정수장에서 살균소독 작용을 규정대로 하지 못하는 등의 문제점이 있었다.
즉, 전처리염소는 유량 비례에 따른 염소 투입량을 수동으로 조절하기 때문 에, 유량에 따른 염소의 정확한 농도를 전처리 염소투입에 어려울 뿐만 아니라, 외부로부터 유입되는 원수수질의 변화에 따른 암모니아성 질소 등의 급격한 변화에 있어서도 대응하기 어려운 것은 마찬가지였다.
그리고 이러한 문제는 전처리염소를 지나 소독 공정이 이루어지는 후처리염소가 행해지는 정수지에 있어서도 여전히 발생되어 오고 있다.
따라서, 상기와 같은 종래의 염소투입량 조절 방식의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명은 전처리염소 처리부의 혼화지, 중간염소 처리부의 여과지, 후처리염소 처리부의 정수지에서 각각 측정된 잔류염소량을 PLC제어기에 의해 설정된 각각 염소목표치와 비교하고, 암모니아성 질소 및 유량에 근거한 염소 투입량을 산출하고, 그 산출된 염소 투입량만큼 자동으로 각 공정에 염소를 투입함으로써, 원수의 수질변화에 능동적으로 대응할 뿐만 아니라, 실시간으로 잔류염소의 투입 편차가 항상 일정하게 유지되도록 제어 가능한 복합제어방식의 염소자동화시스템을 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복합제어방식의 염소자동화시스템에 있어서, 취수탑을 포함하는 취수장과, 상기 취수장과 배관 연결되며 전염소 투입기 가 구비된 착수정과, 상기 착수정의 후단에 형성되며 제 1잔류염소 측정기가 설치된 혼화지로 이루어지되, 상기 취수장과 상기 착수정 사이에 연결되는 배관에는 유량을 측정하는 유량계 및 상기 암모니아성 질소의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정기가 설치되는 전처리염소 처리부와, 상기 전처리염소 처리부에 연결되는 여과지와, 상기 여과지와 배관 연결되며 그 후단에 정수지로 구비되는 송수관으로 이루어지고, 상기 여과지와 상기 정수지 사이의 배관에 후처리염소 투입기가 구비되며, 상기 송수관에는 제 3잔류염소 측정기가 설치되는 후처리염소 처리부와, 상기 제 1잔류염소 측정기에 의해 측정된 전처리잔류염소와 미리 설정된 전처리염소목표치를 비교 연산하여 상기 전처리염소 처리부에 투입되는 전처리염소 투입량을 제어하며, 상기 제 3잔류염소 측정기에 의해 측정된 후처리잔류염소와 미리 설정된 후처리염소목표치를 비교 연산하여, 상기 후처리염소 처리부에 투입되는 후처리염소 투입량을 제어하는 PLC제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복합제어방식의 염소자동화 시스템을 이용하여 혼화지, 여과지, 정수지에서 각각 측정된 잔류염소량과, PLC제어기에 의해 미리 설정된 염소목표치를 비교하고, 그 비교 결과에 암모니아성 질소와, 유량을 고려하여 각 처리부에 투입될 염소 투입량을 산출하고, 그 산출된 염소 투입량을 각 처리부에 일정하게 자동 투입함으로써, 원수의 수질변화에 능동적으로 대응할 뿐만 아니라, 실시간으로 염소목표치에 의해 항상 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예 1 및 2에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
도 1은 본 발명에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상수원으로부터 유입되는 원수 수질을 개선하기 위하여, 염소를 투입하는 소독 공정은 전처리 과정과 후처리 과정으로 나눌 수 있다. 따라서 본 발명의 제1실시 예에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템은 전처리염소 처리부(400), 후처리염소 처리부(500)로 구성된다.
먼저, 전처리염소 처리부(400)는 상수원으로부터 유입되는 원수를 취수하는 취수탑을 포함하는 취수장(1)과, 그 취수장(1)과 배관 연결되며 내부 저장된 원수를 소독하기 위해 염소를 투입하는 것이 가능한 전처리염소 투입기(16)를 구비한 착수정(2)과, 그 착수정(2)의 후단에 바로 형성되며 상기 착수정(2)으로부터 유입되는 원수에 전처리잔류염소가 어느 정도 포함되어 있는지를 측정하는 제 1잔류염소 측정기(13)가 설치된 혼화지(3)로 이루어진다.
또한, 취수장(1)과 착수정(2)을 연결하는 배관에는 원수의 유량을 측정하는 유량계(11)가 설치되어 있고, 또 유량에 포함된 암모니아성 질소의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정기(12)가 설치되어 있다.
그러므로 전처리염소 처리부(400)에서는 유량계(11) 및 암모니아성 질소 측정기(12)를 통해 수질 오염 농도를 측정하는 것이 가능하고, 이하 설명될 PLC제어기(10)에 의해 미리 설정된 전처리염소목표치와 제 1잔류염소 측정기(13)에 의해 측정된 전처리잔류염소를 비교하여 착수정(2)에 투입하는 전처리염소 투입량을 조절하는 것이 가능하다.
그리고 후처리염소 처리부(500)는 전처리염소 처리부(400)의 혼화지(3)와 그 일단이 배관 연결되는 여과지(6)와, 그 후단에 송수관(9)을 구비하는 정수지(7)로 이루어진다.
또한, 여과지(6)와 정수지(7) 사이의 배관에는 후처리염소 투입기(18)가 구비되어 있고, 정수지(7)의 후단에 구비된 송수관(9)에는 제 3잔류염소 측정기(14)가 설치되어 정수지(7)로 유입되는 후처리잔류염소량과 이하 설명될 PLC제어기(10)에 의해 미리 설정된 후처리염소목표치를 비교하여 여과지(6) 집수정에 투입하는 후처리염소 투입량을 조절하는 것이 가능하다.
이와 같은 염소자동화시스템이 복합제어를 행하기 위해서는 상술한 PLC제어기(10)를 구비하여야 한다. 특히, 이 PLC제어기(10)는 각각의 처리부(400, 500)에 염소투입량을 연산하고, 그 산출된 염소투입량에 따른 제어신호(S1, S3)를 각각의 염소 투입기(16, 18)에 송출하여 염소 투입기를 기동시킴으로써, 전처리염소 및 후처리염소의 처리부(400, 500)내의 잔류염소목표치로 조정되도록 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템을 이용하여 자동으로 염소를 투입하는 동작순서에 대해 도 2를 참조하여 구체적으로 설명할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 각 공정별로 염소를 투입하는 과정을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 전처리염소 처리부(400)에 있어서, 상수원의 원수가 소독 공정내의 전처리염소 처리부에 구비된 취수탑을 거쳐 취수장(1)으로 유입되고, 이 취수장(1)의 일단으로부터 연장되는 배관을 따라 착수정(2)으로 유입되는 원수의 유입 유량을 유량계(11)를 통해 측정하고(S20), 또한 이 유입된 유량에 포함된 암모니아성 질소의 농도를 암모니아성 질소 측정기(12)를 통해 측정한다.(S21)
그 다음, 유량에 포함된 암모니아성 질소의 농도 및 잔류 염소량의 반응 비율에 따라 상수를 산출한다.(S22) 구체적으로, 하기 [반응식 1]에 의해 1분자의 암모니아성 질소를 불활성화 하는데 필요한 염소의 화학적인 소비량 반응 상수를 산출한다.
Figure 112008054624654-pat00001
[반응식 1]에서와 같이 암모니아성 질소의 농도 및 잔류 염소량의 반응 비율은 1:7.6이고, 이에 따라 상수는 8로 설정되는 것이 좋다.
또한, PLC 제어기(10)에 의해 전처리염소목표치를 미리 설정하고(S23), 전처리염소 처리부(400)의 혼화지(3)에 설치된 제 1잔류염소 측정기(13)를 이용하여 혼화지(3)에 포함된 전처리잔류염소량을 측정한다.(S24)
이 설정된 전처리염소목표치와 제 1잔류염소 측정기(13)에 의해 측정된 전처리잔류염소량을 비교하고(S25), 그 비교 결과 전처리잔류염소량이 전처리염소목표치 이하일 경우, PLC 제어기(10)로부터 송출되는 제어신호(S1)에 의해 전처리염소 투입기(16)를 동작시켜 PLC 제어기(10)에서 유량 및 암모니아성 질소의 농도를 고려하여 연산된 하기의 [수학식 1]에 따른 전처리염소투입량만큼 염소를 투입한다.(S26)
m1 = W × [(Nc × 8) + f + Vf+(Vf - Cf)]
여기서, m1:전처리염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), Nc:암모니아성 질소의 농도(mg/ℓ), f: 전염소요구량(mg/ℓ), Vf:전처리염소목표치(mg/ℓ), Cf:전처리잔류염소량(mg/ℓ)
구체적으로, 전처리염소 투입량은 유량계(11)에 의해 측정된 유량(W)과, 암모니아성 질소 농도 측정계(12)에 의해 측정된 암모니아성 질소 농도(Nc)와, 상기 [반응식 1]에 의한 1분자의 아모니아성 질소 농도를 불활성화 하기 위한 파괴점염소투입을 화학적인 소비량 반응상수(7.6≒8)와, 전처리염소목표치(Vf)와 전처리잔류염소량(Cf)의 편차를 줄이기 위해 피드백 제어 된다.
하지만, 유기물과 조류유입을 감안한 전염소요구량(f)은 전염투입지점인 착수정(2)에서 전처리잔류염소 측정지점인 혼화지(3) 까지 20±10분 체류시간이 소요 된 관계로 전처리염소목표치(Vf)와 전처리잔류염소량(Cf)의 반응편차가 발생하나, 이를 줄이기 위해 전염소요구량(f)을 설정치를 추가하여 혼화지(3)에서 전처리잔류염소량이 복합제어 된다.
반대로, 전처리잔류염소량이 전처리염소목표치 보다 이상일 경우, 제어신호(S11)에 의해 상기 전처리염소 투입기(16)를 정지시켜 전처리염소 투입을 차단한다.(S27)
다음으로, 후처리염소 처리부(500)에 있어서, PLC제어기(10)에 의해 후처리염소목표 치를 미리 설정하고(S33), 후처리염소 처리부(500)의 후단에 구비된 송수관(9)에 설치된 제 3잔류염소 측정기(14)를 이용하여 정수지(7)에 포함된 후처리잔류염소량을 측정한다(S34).
이 설정된 후처리염소목표치와 제 3잔류염소 측정기(14)에 의해 측정된 후처리잔류염소량을 비교하고(S35), 그 비교 결과 후처리잔류염소량이 후처리염소목표치 보다 이하일 경우, PLC 제어기(10)로부터 송출되는 제어신호(S3)에 의해 후처리염소 투입기(18)를 동작시켜 PLC 제어기(10)에서 유량을 고려하여 연산된 하기의 [수학식 2]에 따른 후처리염소 투입량만큼 염소를 투입한다.(S36)
m3 = W*[f +Vb +(Vb - Cb)]
여기서, m3:후처리염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), f:후염소 요구량(mg/ℓ), Vb:후처리염소목표치(mg/ℓ), Cb:후처리잔류염소량(mg/ℓ)
상기 후처리염소목표치(Vb)은 송수관(90)의 목표치이다. 본 발명에서는 상기 후처리염소목표치(Vb)를 0.90±0.10mg/ℓ로 설정하였다.
반대로, 후처리잔류염소량이 후처리염소목표치 보다 이상일 경우, 제어신호(S3)에 의해 상기 후처리염소 투입기(18)를 정지시켜 후처리염소 투입을 차단한다.(S37)
실시 예2
도 3은 본 발명의 실시 예2에 따른 중간염소 처리부가 복합제어방식의 염소자동화시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예1에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템을 이용한 소독 공정 내에 구비된 전처리염소 처리부(600)와, 후처리염소 처리부(800) 사이에 중간염소 처리부를 더 배치하므로, 염소투입에 따른 소독부산물 저감과 불활성화를 이루는 것이다.
여기서, 도 1에 도시된 전처리염소 처리부(400)와 후처리염소 처리부(500)에 대한 구성은 도 3에 도시된 전처리염소 처리부(600)와 후처리염소 처리부(800)의 구성과 일반적으로 동일하지만, 그 부호가 상이하므로 이하에서 다시 설명될 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상수원으로부터 유입되는 원수 수질을 개선하기 위하여, 염소를 투입하는 소독 공정은 전처리염소 처리부(600), 중간염소 처리부(700), 후처리염소 처리부(800)로 나눌 수 있다.
먼저, 전처리염소 처리부(600)는 상수원으로부터 유입되는 원수를 취수하는 취수탑을 포함하는 취수장(19)과, 그 취수장(19)과 배관 연결되며 내부 저장된 원수를 소독하기 위해 염소를 투입하는 것이 가능한 전처리염소 투입기(160)를 구비한 착수정(20)과, 그 착수정(20)의 후단에 바로 형성되며 상기 착수정으로부터 유입되는 원수에 잔류염소가 어느 정도 포함되어 있는지를 측정하는 제 1잔류염소 측정기가 설치된 혼화지(30)로 이루어진다.
또한, 취수장(19)과 착수정(20)을 연결하는 배관상에는 원수의 유량을 측정하는 유량계(110)가 설치되어 있고, 또 유량에 포함된 암모니아성 질소의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정기(120)가 설치되어 있다.
그러므로 전처리염소 처리부(600)에서는 유량계(110) 및 암모니아성 질소 측정기(120)를 통해 수질 오염 농도를 측정하는 것이 가능하고, 이하 설명될 PLC제어기(100)에 의해 미리 설정된 전처리염소목표치와 제 1잔류염소 측정기에 의해 측정된 유량에 포함되어 있는 전처리잔류염소량을 비교하여 착수정(20)에 투입하는 전처리염소 투입량을 조절하는 것이 가능하다.
그리고 중간염소 처리부(700)는 전처리염소 처리부에 투입된 염소량이 부족할 경우, 추가로 염소량을 투입하는 보조적인 수단으로서, 전처리염소 처리부(600)에 연결되는 응집지(40)와, 이 응집지(40)의 후단에 형성되는 침전지(50)와, 상기 침전지(50)와 배관 연결되는 여과지(60)로 이루어진다.
또한, 침전지(50)와 여과지(60)의 사이의 배관에는 중간염소 투입기(170)가 구비되어 있고, 여과지(60) 집수정에는 제 2잔류염소 측정기가 설치되어 있어, 여 과지(60)로 유입되는 유량에 포함된 중간잔류염소와 이하 설명될 PLC제어기(100)에 의해 미리 설정된 후처리염소목표치를 비교하여 여과지(60)에 집수정 투입하는 중간염소 투입량을 조절하는 것이 가능하다.
또, 중간염소 처리부(700)내에서 좀더 정확한 잔류염소량을 측정하기 위해서는 침전지(50)에 추가로 잔류염소 측정기(300)를 설치하는 것이 바람직하다.
하지만, 이러한 중간염소 처리부(700)는 앞에서 언급한 바와 같이 재 산화처리 소독 공정으로서 생략 가능하다.
마지막으로, 후처리염소 처리부(800)는 중간염소 처리부(700)에 포함된 여과지(60)와,이 여과지(60)와 배관 연결되며 그 후단에 정수지(70)와 송수관으로 이루어진다.
또한, 여과지(60)와 정수지(70) 사이의 배관에는 후처리염소 투입기(180)가 구비되어 있고, 정수지(70)의 후단에 구비된 송수관(90)에는 제 3잔류염소 측정기(140)가 설치되어 정수지(70)로 유입되는 유량에 포함된 후처리잔류염소량과 이하 설명될 PLC제어기(100)에 의해 미리 설정된 후처리염소목표치를 비교하여 여과지(60)에 집수정에 투입하는 후처리염소 투입량을 조절하는 것이 가능하다.
여기서, 만약 중간염소 처리부(700)가 생략될 경우, 후처리염소 처리부(800)는 전처리염소 처리부(600)의 말단과 직접 연결되어 소독 공정이 행해진다.
이러한 염소자동화시스템이 복합제어를 행하기 위해서는 상술한 PLC제어기(100)를 구비하여야 한다. 특히, 이 PLC제어기(100)는 각각의 처리부(600,700, 800)에 투입되는 잔류 염소량을 연산하고, 그 산출된 잔류 염소량에 따른 제어신 호(S11, S112, S13)를 각각의 염소 투입기(160, 170, 180)에 송출하여 염소 투입기를 기동시킴으로써, 각각의 처리부(600,700, 800)내의 잔류염소량이 목표 잔류염소량으로 조정되도록 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템을 이용하여 자동으로 염소를 투입하는 동작순서에 대해 도 4를 참조하여 구체적으로 설명할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예2에 따른 전처리염소, 중간염소 및 후처리염소 공정에 염소를 투입하는 과정을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 전처리염소 처리부(600)에 있어서, 상수원의 원수가 소독 공정내의 전처리염소 처리부에 구비된 취수탑을 거쳐 취수장(19)으로 유입되고, 이 취수장(19)의 일단으로부터 연장되는 배관을 따라 착수정(20)으로 유입되는 원수의 유입 유량을 유량계(110)를 통해 측정하고(S200), 또한 이 유입된 유량에 포함된 암모니아성 질소의 농도를 암모니아성 질소 측정기(120)를 통해 측정한다.(S210)
그 다음, 유량에 포함된 암모니아성 질소의 농도 및 잔류 염소량의 반응 비율에 따라 적절한 상수를 산출한다.(S220) 여기서는 암모니아성 질소의 농도 및 잔류 염소량의 반응 비율은 1:7.6이고, 이에 따라 상수는 8로 설정되는 것이 좋다.
또한, PLC 제어기(100)에 의해 전처리염소목표치를 미리 설정하고(S230), 전처리염소 처리부(600)의 혼화지(30)에 설치된 제 1잔류염소 측정기(130)를 이용하여 혼화지(30)에 포함된 전처리잔류염소량을 측정한다.(S240)
이 설정된 전처리염소목표치와 제 1잔류염소 측정기에 의해 측정된 전처리잔 류염소량을 비교하고(S50), 그 비교 결과 전처리잔류염소량이 전처리염소목표치 보다 이하일 경우, PLC 제어기(100)로부터 송출되는 제어신호(S1)에 의해 전처리염소 투입기(160)를 동작시켜 PLC 제어기(100)에서 유량 및 암모니아성 질소의 농도를 고려하여 연산된 상기의 [수학식 1]에 따른 전처리염소 투입량만큼 염소를 투입한다.(S260)
m1 = W × [(Nc × 8) + f +Vf + (Vf - Cf)] … [수학식 1]
여기서, m1:전처리염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), Nc:암모니아성 질소의 농도(mg/ℓ), f: 전염소요구량(mg/ℓ), Vf:전처리염소목표치(mg/ℓ), Cf:전처리잔류염소량(mg/ℓ)
구체적으로, 전처리염소 투입량은 유량계(11)에 의해 측정된 유량(W)과, 암모니아성 질소 농도 측정계(12)에 의해 측정된 암모니아성 질소 농도(Nc)와, 상기 [반응식 1]에 의한 1분자의 아모니아성 질소 농도를 불활성화 하기 위한 파괴점염소투입을 화학적인 소비량 반응상수(7.6≒8)와, 전처리염소목표치(Vf)와 전처리잔류염소량(Cf)의 편차를 줄이기 위해 피드백 제어 된다.
하지만, 유기물과 조류유입을 감안한 전염소요구량(f)은 전염투입지점인 착수정(20)에서 전처리잔류염소 측정지점인 혼화지(30) 까지 20±10분 체류시간이 소요된 관계로 전처리염소목표치(Vf)와 전처리잔류염소량(Cf)의 반응편차가 발생하나, 이을 줄이기 위해 전염소요구량(f)을 설정치를 추가하여 혼화지(30)에서 전처리잔류염소량이 복합제어 되어, 응집지(40)의 잔류염소량을 0.30±010mg/ℓ, 침전 지(50)의 잔류염소량을 0.20±0.10mg/ℓ로 유지하기 위한 염소량이다.
반대로, 전처리잔류염소량이 전처리염소목표치 보다 이상일 경우, 제어신호(S1)에 의해 상기 전처리염소 투입기(160)를 정지시켜 전염소 투입을 차단한다.(S270)
다음으로, 중간염소 처리부(700)에 있어서, PLC제어기(100)에 의해 중간염소목표치를 미리 설정하고(S280), 중간염소 처리부(700)의 여과지 집수정에 설치된 제 2잔류염소 측정기(150)를 이용하여 여과지(50)에 포함된 중간잔류염소량을 측정한다(S290).
이 설정된 중간염소목표치와 제 2잔류염소 측정기에 의해 측정된 중간잔류염소량을 비교하고(S300), 그 비교 결과 중간잔류염소량이 중간염소목표치 보다 이하일 경우, PLC 제어기(100)로부터 송출되는 제어신호(S12)에 의해 중간염소 투입기(170)를 동작시켜 PLC 제어기(100)에서 유량을 고려하여 연산된 하기의 [수학식 3]에 따른 중간염소 투입량만큼 염소를 투입한다.(S310)
m2 = W × [f +Vm+ (Vm - Cm)]
여기서, m2:중간염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), f:중염소 요구량(mg/L), Vm:중간염소목표치(mg/L), Cm:중간잔류염소량(mg/L)
구체적으로, 중간염소 투입량(m2)은 유량(W)과, 유기물 및 조류유입 등을 감안한 중염소요구량(f)과, 중간염소목표치(Vm)과 중간잔류염소량(Cm)의 차이값에 의 해 결정된다. 목표치(Vm)는 여과지(60) 집수정의 잔류염소량이다. 본 발명에서는 상기 목표치는 0.40±10mg/L로 설정하였다.
반대로, 중간잔류염소량이 중간염소목표치 보다 이상일 경우, 제어신호(S2)에 의해 상기 중간염소 투입기(170)를 정지시켜 염소 투입을 차단한다.(S320)
마지막으로, 후처리염소 처리부(800)에 있어서, PLC제어기(100)에 의해 후처리염소목표치를 미리 설정하고(S330), 후처염소 처리부(800)의 후단에 구비된 송수관에 설치된 제 3잔류염소 측정기(140)를 이용하여 정수지(70)에 포함된 후처리염소 잔류염소량을 측정한다(S340).
이 설정된 후처리염소목표치와 제 3잔류염소 측정기에 의해 측정된 후처리잔류염소량을 비교하고(S350), 그 비교 결과 후처리잔류염소량이 후처리염소목표치 보다 이하일 경우, PLC 제어기(100)로부터 송출되는 제어신호(S13)에 의해 후처리염소 투입기(180)를 동작시켜 PLC 제어기(100)에서 유량을 고려하여 상기 [수학식 4]에 따른 후염소 투입량만큼 염소를 투입한다.(S360)
m3 = W × [(Vb - Cm) + (Vb - Cb)]
여기서, m3:후염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), Vb:후처리염소목표치(mg/ℓ),
Cm:중간잔류염소, Cb:후처리염소 잔류염소량(mg/ℓ)
상기 후처리염소목표치(Vb)는 송수관(90)의 목표 염소량이다. 본 발명에서는 상기 후처리염소목표치(Vb)를 0.90±0.10mg/ℓ로 설정하였다.
반대로, 후처리잔류염소량이 후처리염소목표치 보다 이상일 경우, 제어신호(S3)에 의해 상기 후처리염소 투입기(180)를 정지시켜 염소 투입을 차단한다.(S370)
따라서 이러한 과정을 통해, 전처리염소 처리부로 유입되는 원수의 수질변화에 능동적으로 실시간 자동제어가 가능하게 되어, 이하 도 5의 그래프에서 나타낸 바와 같이 염소량의 실질적인 낭비를 줄이는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템에 의해 측정된 잔류염소를 비교한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 2005년에는 염소투입 조정횟수 예를 들면 최대 34회에서 최소 3회 등의 조정회수 편차가 불규칙하여 주입하는 염소량의 조절이 쉽지 않아 염소를 낭비하였지만, 본 발명에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템을 이용하여 소독 공정 설비로 염소를 투입한 2006년의 경우, 염소투입이 목표값에 의해 투입됨으로 조정횟수가 거의 일정하여 인적 및 물적 손실을 줄이는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 염소자동화시스템은 소독공정뿐만 아니라, 염소를 투입하는 다양한 공정에서도 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예1에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예1에 따른 전처리염소 및 후처리염소 공정에 염소를 투입하는 과정을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 실시 예2에 따른 중간염소 처리부가 부가된 복합제어방식의 염소자동화시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예2에 따른 전처리염소, 중간염소 및 후처리염소 공정에 염소를 투입하는 과정을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 실시 예2에 따른 복합제어방식의 염소자동화시스템에 의해 측정된 잔류염소를 비교한 그래프이다.
*도면 부호에 대한 설명
1, 19. 취수장 2, 20. 착수정
3, 30. 혼화지 40. 응집지
50. 침전지 6, 60. 여과지
7, 70. 정수지 9, 90. 송수관
10, 100. PLC제어기 11, 110. 유량계
12, 120. 암모니아성 질소 측정계 13, 130. 제 1잔류염소 측정기
14, 140. 제 3잔류염소 측정기 150. 제 2잔류염소 측정기
16, 160. 전염소 투입기 18, 180. 후염소 투입기
170. 중염소 투입기 400, 600. 전염소 처리부
800. 후염소 처리부 700. 중염소 처리부

Claims (9)

  1. 복합제어방식을 이용하여 염소 투입량을 자동으로 조절하여 투입하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템에 있어서,
    취수탑을 포함하는 취수장과, 상기 취수장과 배관 연결되며 전염소 투입기가 구비된 착수정과, 상기 착수정의 후단에 형성되며 제 1잔류염소 측정기가 설치된 혼화지로 이루어지되, 상기 취수장과 상기 착수정 사이에 연결되는 배관상에는 유량을 측정하는 유량계 및 상기 암모니아성 질소의 농도를 측정하는 암모니아성 질소 측정기가 설치되는 전염소 처리부와,
    상기 전염소 처리부에 연결되는 여과지와, 상기 여과지와 배관 연결되며 그 후단에 송수관을 구비하는 정수지로 이루어지고, 상기 여과지와 상기 정수지 사이의 배관에 후염소 투입기가 구비되며, 상기 송수관에는 제 3잔류염소 측정기가 설치되는 후염소 처리부와,
    상기 제 1잔류염소 측정기에 의해 측정된 전염소 잔류염소량과 미리 설정된 전염소의 목표 잔류염소량을 비교 연산하여 상기 전염소 처리부에 투입되는 전염소 투입량을 제어하며, 상기 제 3잔류염소 측정기에 의해 측정된 후염소 잔류염소량과 미리 설정된 후염소의 목표 잔류염소량을 비교 연산하여, 상기 후염소 처리부에 투입되는 후염소 투입량을 제어하는 PLC제어기를 포함하고,
    상기 전염소 처리부와 배관 연결되는 응집지와, 상기 응집지의 후단에 형성된 침전지와, 상기 침전지와 배관 연결되는 상기 여과지로 이루어지되, 상기 침전지와 상기 여과지 사이에 중염소 투입기가 구비되며, 상기 여과지에는 제 2잔류염소 측정기가 설치되는 중염소 처리부를 더 포함하되,
    상기 PLC제어기는 상기 제 2잔류염소 측정기에 의해 측정된 중염소 잔류염소량과 미리 설정된 중염소의 목표 잔류염소량을 비교 연산하여, 상기 중염소 처리부에 투입되는 중염소 투입량을 제어하는 것을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전염소 투입량이 하기 [수학식 5]에 의해 계산됨을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
    m1 = W × [(Nc × 8) + f +Vf + (Vf - Cf)]
    여기서, m1:전처리염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), Nc:암모니아성 질소의 농도(mg/L), f: 전염소요구량(mg/L), Vf:전처리염소목표치(mg/L), Cf:전처리잔류염소량(mg/L)
  3. 제2항에 있어서,
    상기 후염소 투입량이 하기 [수학식6]에 의해 계산됨을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
    m3 = W×[f +Vb +(Vb - Cb)]
    여기서, m3:후처리염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), f:후염소 요구량(mg/ℓ), Vb:후처리염소목표치(mg/ℓ), Cb:후처리잔류염소량(mg/ℓ)
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중염소 투입량이 하기 [수학식 7]에 의해 계산됨을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
    m2 = W ×［ f +Vm+ (Vm - Cm)]
    여기서, m2:중염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), f:중염소 요구량(mg/L), Vm:중간염소목표치(mg/L), Cm:중간잔류염소량(mg/L)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 후염소 투입량이 하기 [수학식 8]에 의해 계산됨을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
    m3 = W × [(Vb - Cm) + (Vb - Cb)]
    여기서, m3:후염소 투입량(kg/h), W:유량(㎥/h), Vb:후처리염소목표치(mg/L), Cm:중간잔류염소(mg/L), Cb:후처리염소 잔류염소량(mg/L)
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전염소 잔류염소량과 상기 전염소의 목표 잔류염소량을 비교한 결과, 상기 전염소 잔류염소량이 상기 전염소의 목표 잔류염소량보다 이하일 경우, 상기 PLC 제어기로부터 송출되는 제어신호에 의해 상기 전염소 투입기를 동작시켜 상기 전염소 투입량에 따라 염소를 투입하고, 상기 전염소 잔류염소량이 상기 전염소의 목표 잔류염소량보다 이상일 경우, 상기 제어신호에 의해 상기 전염소 투입기를 정지시켜 염소 투입을 차단하는 것을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 후염소 잔류염소량과 상기 후염소의 목표 잔류염소량을 비교한 결과, 상기 후염소 잔류염소량이 상기 후염소의 목표 잔류염소량보다 이하일 경우, 상기 PLC 제어기로부터 송출되는 제어신호에 의해 상기 후염소 투입기를 동작시켜 상기 후염소 투입량에 따라 염소를 투입하고, 상기 후염소 잔류 염소량이 상기 후염소의 목표 잔류염소량보다 이상일 경우, 상기 제어신호에 의해 상기 후염소 투입기를 정지시켜 염소 투입을 차단하는 것을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 중염소 잔류염소량과 상기 중염소의 목표 잔류염소량을 비교한 결과, 상기 중염소 잔류염소량이 상기 중염소의 목표 잔류염소량보다 이하일 경우, 상기 PLC 제어기로부터 송출되는 제어신호에 의해 상기 중염소 투입기를 동작시켜 상기 중염소 투입량에 따라 상기 염소를 투입하고, 상기 중염소 잔류염소량이 상기 중염소의 목표 잔류염소량보다 이상일 경우, 상기 제어신호에 의해 상기 중염소 투입기를 정지시켜 염소 투입을 차단하는 것을 특징으로 하는 복합제어방식의 염소투입자동화시스템.
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