KR101135596B1 - 응집제 주입량 자동 조절 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

응집 처리된 원수를 막 투과시킨 막 투과수의 탁도를 측정함으로써, 탁도 수치를 기준으로 응집 처리 시 응집제의 주입량을 자동 조절하여 최적의 양으로 응집제를 주입하는 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 일실시예에 따른 방법 및 장치를 응집 공정이 필요한 수처리 공정에 적용 가능하며, 급격한 원수 특성의 변화에 따른 최적의 응집제 주입량을 실시간으로 자동 조절함으로써 시스템의 성능을 향상시키고 경제성을 향상시킬 수 있다.
응집, 수처리, 탁도, 막 투과

Description

응집제 주입량 자동 조절 방법 및 장치{Method and apparatus for automatic control of injection of coagulation agent}
본 발명은 수처리 공정에서 응집 처리 시 실시간으로 응집 상태를 파악하여 최적의 양으로 응집제를 주입하기 위한 응집제 주입량의 자동 조절 방법 및 장치에 관한 것이다.
응집 공정은 원수 중에 포함된 음전하를 띤 콜로이드 입자 및 유기물, 무기물, 입자성 물질, 미생물 등을 크게 만들기 위하여 응집제를 주입하고 응집제에 콜로이드를 결합시키는 공정이다. 응집은 1μm - 1nm 크기의 부유 입자(SS, Suspended Solid)를 제거하는 공정으로서, 일반적인 수처리 공정에서 매우 중요한 공정이다. 응집 처리 결과에 따라 후공정들의 처리 효율이 크게 영향을 받게 된다. 응집 공정은 coagulation과 flocculation으로 구분될 수 있는데, coagulation은 응집제와 음전하를 띤 콜로이드가 결합하는 과정이고, flocculation은 상기 결합된 입자들이 재차 결합하여 후반의 침전 또는 여과 공정에서 효율적으로 제거될 수 있을 정도로 큰 입자로 형성되는 과정이다.
응집제를 최적량으로 주입하는 것은 응집처리에서 가장 중요한 사항이다. 수 처리 공정에서 응집제가 최적 주입량보다 적게 투입되는 경우 입자의 표면전하의 중화가 모두 일어나지 않아 음전하를 띤 입자들의 분산 상태가 유지되므로 부유입자의 제거가 효과적으로 이루어지지 않으며, 응집제가 최적 주입량보다 과다 투입되는 경우 응집된 입자 및 응집제가 양전하를 띠게 되어 재분산되므로 응집 효과가 감소하게 된다.
일반적으로 자 테스트(Jar test)를 통하여 최적 응집제 주입량을 결정하며 운전 조건이 달라질 때마다 자 테스트를 실시하여 최적 응집제 주입량을 도출해 왔다. 그러나, 이러한 자 테스트로는 원수 특성의 수시 변동에 대응하여 실시간으로 응집제의 양을 조절할 수 없다. 그 결과, 일반적으로 수처리 공정에서 응집 공정은 응집 상태에 대한 모니터링없이 후공정으로 이어지고 있는 실정이다.
본 발명은 최적의 응집제 주입량을 실시간으로 평가, 조절하기 위한 지표를 도출하기 위하여, 원수의 소정의 양을 막 투과시켜 막 투과수의 탁도를 측정하였다. 따라서, 본 발명은 응집 처리된 원수를 막 투과시킨 막 투과수의 탁도를 측정함으로써, 탁도 수치를 기준으로 응집 처리 시 응집제의 주입량을 실시간으로 자동 조절하여 최적의 양으로 응집제를 주입할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 원수에 응집제를 주입하여 응집 처리하는 단계; 상기 응집 처리된 원수의 소정의 양을 막 투과시키는 단계; 상기 막 투과된 막 투과수의 탁도를 측정하는 단계; 및 상기 탁도 수치를 기준으로 상기 응집제의 주입량을 조절하는 단계를 포함하는 응집제 주입량 자동 조절 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 응집 처리부; 상기 응집 처리부로부터 소정의 양의 원수를 공급받는 응집 상태 평가부; 상기 응집 상태 평가부로부터 출력된 수치를 이용하여 응집 처리부에 주입하는 응집제 주입량을 조절하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 조절된 응집제의 양을 응집 처리부에 주입하는 응집제 주입부를 포함하며, 상기 응집 상태 평가부는 막 및 탁도계를 포함하고, 공급된 원수를 막 투과시켜 막 투과수의 탁도를 측정하여 출력하는 것을 특징으로 하는 응집제 주입량 자동 조절 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 응집제 주입량 자동 조절 방법 및 장치를 응집 공정이 필요한 수처리 공정에 적용하여, 급격한 원수 특성의 변화에 따른 최적의 응집제 주입량을 실시간으로 자동 조절할 수 있다. 이로써, 응집 효율을 증가시킬 수 있고, 원수 내 부유 미세 입자를 감소시킴으로써 후반의 여과 공정의 흐름(flux)이 증가되고 여과 펌프의 전력 소모를 최소화할 수 있으며, 여과막의 오염(fouling)을 방지할 수 있게 되어, 전체적인 시스템의 성능이 향상되고 경제성이 향상된다. 또한, 이온 농도가 높아서 스트리밍 포텐셜 디텍터(SPD)를 이용할 수 없는 해수의 응집에서도 적용이 가능하여 해수의 담수화 공정에서 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 응집제 주입량 자동 조절 방법은 원수에 응집제를 주입하여 응집 처리하는 단계; 상기 응집 처리된 원수의 소정의 양을 막(membrane) 투과시키는 단계; 상기 막 투과된 막 투과수의 탁도를 측정하는 단계; 및 상기 탁도 수치를 기준으로 상기 응집제의 주입량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 응집제 주입량 자동 조절 방법에 의하여 최적의 양의 응집제로 응집 처리된 원수는 후공정으로 운반될 수 있다. 상기 응집 처리될 원수는 전(前)공정으로부터 공급될 수 있다.
상기 응집 처리된 원수의 소정의 양을 막 투과시키고, 상기 막 투과된 막 투과수의 탁도를 측정함으로써 응집 상태를 평가할 수 있다. 상기 탁도 수치가 기준 수치를 초과하면 응집 상태가 좋지 않은 것으로 평가하여 응집제의 주입량을 증가시킬 수 있다. 응집제가 최적 주입량보다 적게 주입되는 경우 원수 중 입자의 표면전하의 중화가 모두 일어나지 않아 음전하를 띤 입자들의 분산 상태가 유지되므로 부유입자의 응집이 효과적으로 이루어지지 않기 때문이다. 탁도 수치가 기준 수치 미만이면 응집 상태가 충분히 좋은 것으로 평가하여 응집제의 추가적 주입을 중지할 수 있다. 응집제가 최적 주입량보다 과다 주입되는 경우 응집된 입자 및 응집제가 양전하를 띠게 되어 재분산되므로 응집 효과가 감소하기 때문이다.
본 발명의 일실시예에 따른 응집제 주입량 자동 조절 방법은, 응집 처리부; 상기 응집 처리부로부터 소정의 양의 원수를 공급받는 응집 상태 평가부; 상기 응집 상태 평가부로부터 출력된 수치를 이용하여 응집 처리부에 주입하는 응집제 주입량을 조절하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 조절된 응집제의 양을 응집 처리부에 주입하는 응집제 주입부를 포함하며, 상기 응집 상태 평가부는 막 및 탁도계를 포함하고, 공급된 원수를 막 투과시켜 막 투과수의 탁도를 측정하여 출력하는 본 발명의 일실시예에 따른 응집제 주입량 자동 조절 장치에 의하여 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응집제 주입량 자동 조절 장치의 구성도이다. 전공정(110), 응집 처리부(120), 응집 상태 평가부(130), 제어부(140), 응집제 주입부(150) 및 후공정(160)의 조합으로 이루어질 수 있고, 상기 응집 상태 평가부는 막(131) 및 탁도계(132)로 이루어질 수 있다.
전공정(110)은 수처리 공정 중 응집 공정 전의 공정을 가리키며, 원수를 응 집 처리부로 보낸다.
응집 처리부(120)는 전공정(110)으로부터 원수를 공급받아, 원수 내에 포함되어 있는 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등을 응집하여 원수로부터 쉽게 제거될 수 있도록 1차적 처리를 한다. 응집 처리는 1단 또는 다단의 응집조 내에서 주입된 응집제와 혼화되어 수행되거나 순간혼화장치(in-line mixer)를 이용하여 수행될 수 있다.
응집제 외에 황산 및 폴리머가 주입될 수 있다. 황산은 응집 효과에 영향을 미치는 pH를 조절하기 위한 것이고, 폴리머는 flocculation을 위한 응집보조제로 사용될 수 있다. 응집제로는 Fe, Al 염이 주로 사용되며, 황산알루미늄(Al2(SO4)3.18H20, Alum), 황산제1철(FeSO4.7H2O), 황산제2철(Fe2(SO4)3), 염화제2철(FeCl3.6H2O), 폴리염화알루미늄(PAC), 암모늄명반(Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24H2O), 알루민산나트륨(NaAlO2) 등이 사용될 수 있다.
응집 상태 평가부는 막(131) 및 탁도계(132)로 이루어질 수 있고, 응집 처리부로부터 소정의 양의 원수를 받을 수 있는 배관, 막을 지지할 수 있는 지지대, 탁도 측정 후 막 투과수를 후공정으로 보내는 배관을 포함할 수 있다. 또한, 막의 교체를 위한 막 자동 교체 장치를 포함할 수 있다. 막은 일회용 또는 다회용 막을 사용할 수 있다. 막(131)은 막 세공 크기 이상의 입자를 걸러주는 역할을 수행하며, 원수 특성에 따라 적절한 흐름을 유지할 수 있도록 막의 형태, 재질 (하전 여부, 소수성 여부 등), 막 세공의 크기를 다르게 적용할 수 있다.
상기 응집 상태 평가부는 응집 처리부로부터 응집 처리된 원수의 소정의 양을 공급받아 막을 투과시키고 막 투과수를 일정 시간 보관하면서, 탁도계를 이용하여 막 투과수의 탁도를 측정하는 역할을 수행한다. 탁도 측정은 막 투과수를 탁도계로 보내거나 보관된 막 투과수에 탁도계 센서를 연결하여 수행될 수 있다. 탁도계(132)는 실시간으로 탁도를 측정할 수 있는 장비를 이용할 수 있다.
제어부(140)는 응집 상태 평가부로부터 탁도 수치를 받아 응집제 주입부(150)를 제어하는 역할을 수행한다. 상기 탁도 수치가 기준 수치를 초과하면 응집 상태가 좋지 않은 것으로 평가하여 응집제의 주입량을 증가시킬 수 있고, 탁도 수치가 기준 수치 미만이면 응집 상태가 충분히 좋은 것으로 평가하여 응집제의 추가적 주입을 중지할 수 있다. 제어부는 응집 상태 평가부 내 탁도계 또는 응집제 주입부에 포함될 수 있다. 탁도와 최적의 응집제 주입량의 관계는 실험값에 따라 설정될 수 있다.
응집제 주입부(150)는 상기 제어부의 제어 하에서 응집제를 응집 처리부에 주입하는 역할을 수행하고, 응집제 저장조에 연결될 수 있다. 응집제 주입부는 측정된 탁도 수치와 기준 수치의 차이에 해당하는 응집제 양을 연속적으로 주입할 수도 있고 펌프형식으로 불연속으로 주입할 수도 있다.
후공정(160)은 응집 처리 된 원수를 받아 이뤄지는 수처리 공정의 후반 공정을 가리킴, 침전, 여과, UV 처리, 오존 처리 등의 수처리 공정일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응집제 주입량 자동 조절 장치의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
110 : 전공정 120 : 응집 처리부
130 : 응집 상태 평가부 131 : 막(membrane)
132 : 탁도계 140 : 제어부
150 : 응집제 주입부 160 : 후공정

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 원수를 응집제와 혼화하여 응집 처리하는 응집 처리부;
    막 및 탁도계를 포함하여 구성되며, 상기 응집 처리부에 의해 응집 처리된 원수의 탁도를 측정하는 응집 상태 평가부;
    상기 응집 상태 평가부로부터 출력된 탁도 수치를 이용하여 상기 응집 처리부에 주입하는 응집제 주입량을 조절하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 조절된 응집제의 양을 상기 응집 처리부에 주입하는 응집제 주입부를 포함하며,
    상기 응집 상태 평가부는,
    상기 응집 처리부에 의해 응집 처리된 원수를 공급받아 상기 막에 투과시키고, 상기 막을 투과한 막 투과수를 대상으로 상기 탁도계를 이용하여 탁도를 측정하며, 측정된 탁도 수치를 상기 제어부에 전달되며,
    상기 탁도 수치가 기준 수치를 초과하면 응집제의 주입량을 증가시키고, 탁도 수치가 기준 수치 미만이면 응집제의 추가적 주입을 중지하며,
    상기 응집 상태 평가부는 응집 처리부로부터 소정의 양의 원수를 공급받는 배관, 및 탁도 측정 후 막 투과수를 후공정으로 보내는 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 주입량 자동 조절 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 응집 상태 평가부는 막 자동 교체 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 주입량 자동 조절 장치.
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