KR101144580B1 - Apparatus and method for membrane filtration with automatic coagulating control using screaming current - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유동전류값(SCV, stream current value)을 이용하여 응집제 주입량을 결정함과 함께 막차압 상승속도(IRRsop)를 주기적으로 체크, 반영하여 유동전류값의 기준값(SOP, streaming current optimum set point)을 보정함으로써 응집제 주입량을 최적으로 설정하고 막오염을 최소화할 수 있는 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a coagulation pretreatment automatic control membrane filtration water treatment apparatus and method using a flow current, and more specifically, to determine the coagulant injection amount by using the flow current value (SCV, stream current value), IRRsop) is periodically checked and reflected to calibrate the SOP (streaming current optimum set point) to automatically set the flocculant injection amount and minimize the fouling. A water treatment apparatus and method.
최근, 상수원의 오염이 심각해짐에 따라 정수수질에 대한 관심이 높아지고 고도정수처리에 대한 요구가 증가하여 기존의 정수처리시설에 대한 보완이나 새로운 공정의 도입이 시도되고 있다. 하지만, 기존의 정수시설의 보완이나 새로운 고도 정수처리시설을 도입하기 위해서는 부지확보를 포함하여 많은 어려움이 뒤따르고 있기 때문에 안정된 수질뿐만 아니라 운전 및 유지관리가 용이한 막여과를 이용한 고도 수처리 공정이 제시되고 있다. 막여과 방법은 선택적 투과기능을 갖는 분리막(membrane)을 이용하여 원수 내의 오염물질을 분리하는 방법으로서 원수에 포함되어 있는 일정 크기 이상의 현탁 물질을 확실하게 제거할 수 있는 장점이 있다. In recent years, as the pollution of the water source becomes serious, interest in purified water quality has increased and the demand for advanced purified water treatment has increased. Therefore, supplementation of existing water treatment facilities or introduction of new processes have been attempted. However, in order to supplement existing water purification facilities or to introduce new advanced water treatment facilities, many difficulties are involved, including securing the site. Therefore, not only stable water quality but also advanced water treatment process using membrane filtration that is easy to operate and maintain is proposed. It is becoming. Membrane filtration is a method of separating contaminants in raw water using a membrane having a selective permeation function, which has the advantage of reliably removing suspended substances of a predetermined size or more contained in raw water.
이러한 막여과 공정에 있어서 응집전처리 공정은 막오염 방지를 위해 필수적이며 응집전처리 공정의 효율에 따라 막오염에 큰 영향을 미쳐 막여과 공정의 처리 성능에 직접적인 영향을 줄 수 있기 때문에 막여과 공정에 적합한 응집전처리 공정의 선정이 매우 중요하다. In this membrane filtration process, the pre-agglomeration process is essential for preventing membrane fouling, and it is suitable for membrane filtration process because it can directly affect the treatment performance of membrane filtration process due to the efficiency of the membrane pretreatment process. The selection of the coagulation pretreatment process is very important.
종래의 수처리 공정에서 응집제 주입량을 조절하고 제어하기 위해 사용하는 방법은 크게 Jar-test 방법과 탁도 비례제어 방법으로 나눌 수 있으며, 첫번째 Jar-test 방법은 주기적으로 Jar-test를 실시하여 원수 성상 변화에 따른 응집플럭 생성속도, 침전효율, 탁질 제거효율 등을 측정하고 운영자의 경험적 판단 및 경험식을 산출함으로써 응집제 주입량을 선정하는 방법이며, 두번째 탁도 비례제어 방법은 수처리 공정에 유입되는 원수의 탁도를 측정하여 탁도에 따른 응집효율 변화를 Jar-test 또는 운영자의 경험적인 판단에 따라 산출한 산술식을 통해 탁도에 비례적인 방법으로 응집제 주입량을 선정하는 방법이다. 탁도 비례제어 방법은 한국공개특허 제2005-17306호에 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 응집전처리 공정은 주로 침전공정의 침전효율 향상을 위해 응집플럭의 크기를 증대시키기 위한 목적으로 수행하였으며 안정적인 침전효율 유지를 위해 응집제 주입량이 과다하게 투입될 가능성이 높다. In the conventional water treatment process, the method used to control and control the amount of flocculant injection can be largely divided into a jar-test method and a turbidity proportional control method. The first jar-test method performs jar-test periodically to change raw water properties. The flocculant injection rate is selected by measuring the flocculation floc formation rate, sedimentation efficiency, turbidity removal efficiency, etc. and calculating the empirical judgment and empirical equation of the operator, and the second turbidity proportional control method measures the turbidity of raw water flowing into the water treatment process. Therefore, the coagulant injection amount is selected in a proportional way to the turbidity through the arithmetic equation calculated based on Jar-test or the operator's empirical judgment. Turbidity proportional control method is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2005-17306. However, such a conventional flocculation pretreatment process is mainly performed to increase the size of the flocculation floc in order to improve the precipitation efficiency of the precipitation process, and a high amount of flocculant injection is likely to be added to maintain stable precipitation efficiency.
따라서, 종래의 방법으로는 막여과 공정의 운영에 있어서 가장 중요한 인자인 막오염 영향을 판단하기 어렵고 막오염 및 막차압 변화에 따른 응집전처리 자동 제어를 수행하기 어렵다. 특히, 종래의 방법과 같이 침전효율을 위해 응집제를 과다하게 투입할 경우 미반응 응집제로 인해 막오염이 가중되어 막여과 장치의 운영이 어려워 질 수 있으며, 응집플럭의 성상이 여과막의 오염에 미치는 영향과 응집제 자체가 여과막의 오염에 미치는 영향을 고려하여 응집제 주입량을 자동으로 제어할 필요가 있다. Therefore, in the conventional method, it is difficult to determine the membrane fouling effect, which is the most important factor in the operation of the membrane filtration process, and it is difficult to automatically control the pre-aggregation treatment according to the membrane fouling and the membrane pressure difference. In particular, when the coagulant is excessively added for the precipitation efficiency as in the conventional method, the membrane fouling is aggravated by the unreacted coagulant, which makes it difficult to operate the membrane filtration device. It is necessary to automatically control the flocculant injection amount in consideration of the effect of the flocculant itself on the contamination of the filtration membrane.
한편, 종래의 자동 응집제어 기술을 적용할 경우에도 막오염 제어가 효과적으로 이루어지지 않아 회수율, 여과유속 등의 막여과 공정 성능을 향상시키는데 제약이 있다. On the other hand, even when the conventional automatic flocculation control technique is applied, membrane fouling control is not effectively performed, and thus there is a limitation in improving membrane filtration process performance such as recovery rate and filtration flow rate.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유동전류값(SCV, stream current value)을 이용하여 응집제 주입량을 결정함과 함께 막오염으로 인해 물리세정으로 회복되지 않은 차압상승을 의미하는 막차압 상승속도(IRRsop)를 주기적으로 체크, 반영하여 유동전류값의 기준값(SOP, streaming current optimum set point)을 보정함으로써 응집제 주입량을 최적으로 설정하고 막오염을 최소화할 수 있는 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, it is determined by the flow current value (SCV, stream current value) to determine the amount of coagulant injection and mean the differential pressure rise that is not recovered by physical cleaning due to membrane contamination By checking and reflecting the IRRsop periodically, the flow current value is corrected to correct the streaming current optimum set point (SOP) to set the coagulant injection amount optimally and to minimize the membrane contamination. It is an object of the present invention to provide a pretreatment automatic control membrane filtration water treatment apparatus and method.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치는 원수가 저류되는 원수조와, 원수와 응집제를 혼화하는 혼화응집조와, 응집제가 혼화된 원수를 대상으로 분리막을 이용하여 막여과 처리하는 막여과장치와, 응집제가 혼화된 원수의 유동전류값을 측정하는 유동전류측정기 및 유동전류값을 기준값과 비교하여 응집제 주입량을 결정함과 함께 기준값을 보정하는 응집제 주입량 제어장치를 포함하여 이루어지며, 상기 응집제 주입량 제어장치에 의한 기준값 보정은, 막여과장치의 막차압 상승속도가 설정값이 이상인 조건과 전기전도도 변화값이 일정값 이상인 조건을 만족하면 기준값이 보정되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the coagulation pretreatment type automatic membrane filtration water treatment device using the flow current according to the present invention includes a raw water tank in which raw water is stored, a mixing coagulation tank in which raw water and a coagulant are mixed, and raw water in which coagulant is mixed. Membrane filtration device for membrane filtration using a separation membrane, a flow current meter for measuring the flow current value of raw water mixed with the flocculant, and a flocculant injection amount for determining a flocculant injection amount by comparing the flow current value with a reference value. The reference value is corrected by the flocculant injection amount control device, and the reference value is corrected when the membrane differential pressure rising speed of the membrane filter device satisfies the condition that the set value is higher than the set value and the electric conductivity change value is higher than the predetermined value. It is characterized by.
상기 응집제 주입량 제어장치는, 막여과장치의 막차압 상승속도가 설정값(x) 이상이면, 기존 전기전도도 대비 현재 전기전도도의 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되거나 감소되었는지 판단하여, 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되면 기준값이 상향되도록 보정하고, 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 감소되면 기준값이 하향되도록 보정할 수 있다. The coagulant injection amount control device determines that the change rate of the electrical conductivity of the current electrical conductivity is higher or lower than a predetermined range (Δz) when the membrane differential pressure rising speed of the membrane filter is greater than or equal to the set value (x). The reference value may be corrected upward when the electric conductivity change value is increased by more than a predetermined range Δz, and may be corrected by decreasing the reference value when the electric conductivity change value is reduced by more than a predetermined range Δz.
상기 응집제 주입량 제어장치는, 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되거나 감소되었는지 판단하기 전에, 원수의 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인지 판단하여, 원수의 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인 경우 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되거나 감소되었는지 판단하는 단계를 진행할 수 있다. The flocculant injection amount control device determines whether the turbidity value of the raw water is less than or equal to the set value (y NTU) before judging whether the electric conductivity change value is increased or decreased by a predetermined range (Δz) or more, and the turbidity value of the raw water is set to the set value ( y NTU) or less, it may be determined whether the electric conductivity change value is increased or decreased by more than a predetermined range Δz.
상기 응집제 주입량 제어장치는 상기 응집제 주입펌프의 회전수 또는 스트로크를 제어하여 응집제 주입량을 제어할 수 있다. The flocculant injection amount control device may control the flocculant injection amount by controlling the rotation speed or the stroke of the flocculant injection pump.
상기 막차압 상승속도는 다음의 식에 의해 산출된다. The membrane pressure rise rate is calculated by the following equation.
(IRRsop : 막차압 상승속도, TMPi : 초기 막차압, TMPt : t 시간 경과 후막차압, μ : 물의 점도, μi : 초기 막차압 측정시 물의 점도, μt : t 시간에서의 물의 점도, μ25 : 25℃에서의 물의 점도)(IRRsop: membrane differential pressure increase rate, TMP i : initial membrane differential pressure, TMP t : thick film differential pressure after t time, μ: viscosity of water, μ i : viscosity of water at initial membrane pressure measurement, μ t : viscosity of water at t time, μ 25 : viscosity of water at 25 ° C.)
본 발명에 따른 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 방법은 원수가 저류되는 원수조; 원수와 응집제를 혼화하는 혼화응집조; 응집제가 혼화된 원수를 대상으로 분리막을 이용하여 막여과 처리하는 막여과장치; 응집제가 혼화된 원수의 유동전류값을 측정하는 유동전류측정기; 및 유동전류값을 기준값과 비교하여 응집제 주입량을 결정함과 함께 기준값을 보정하는 응집제 주입량 제어장치를 포함하여 이루어지는 막여과 수처리 장치를 이용한 막여과 수처리 방법에 있어서, 상기 응집제 주입량 제어장치는 상기 유동전류측정기에 의해 측정된 유동전류값을 기준값(SOP)과 비교하여 차이값에 해당하는 만큼 응집제를 주입하며, 상기 기준값(SOP)은 막차압 상승속도, 탁도값 및 전기전도도를 고려하여 보정하며, 막차압 상승속도가 설정값(x) 이상인지 판단하는 단계와, 막차압 상승속도가 설정값(x) 이상이면 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인지 판단하는 단계와, 탁도값이 설정값(y NTU) 이하이면 현재 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi) 대비하여 일정범위(Δz) 이상 상승되었는지 감소되었는지 판단하는 단계와, 현재 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi) 대비하여 일정범위(Δz) 이상 상승되었으면 기준값(SOP)을 상향 조정하고, 현재 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi) 대비하여 일정범위(Δz) 이상 감소되었으면 기준값(SOP)을 하향 조정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Agglomeration pretreatment using a flow current in accordance with the present invention automatically controlled membrane filtration water treatment method is a raw water tank in which raw water is stored; A mixing flocculation tank for mixing raw water and flocculant; Membrane filtration device for membrane filtration using a separator for the raw water mixed with the flocculant; Flow current meter for measuring the flow current value of the raw water mixed with the flocculant; And a flocculant injection amount control device for determining a flocculant injection amount by comparing the flow current value with a reference value and correcting the reference value, wherein the flocculant injection amount control device includes the flow current. The flocculant is injected as much as the difference value by comparing the flow current value measured by the measuring device with the reference value (SOP), and the reference value (SOP) is corrected in consideration of the differential pressure rise rate, turbidity value, and electrical conductivity, and the membrane. Determining whether the differential pressure rising speed is greater than or equal to the set value (x); if the differential pressure rising speed is greater than or equal to the set value (x), determining whether the turbidity value is less than or equal to the set value (y NTU); y NTU) or less, determining whether the current electric conductivity EC p has risen or decreased by a predetermined range Δz compared to the existing electric conductivity EC i , and the current electric conductivity E If C p ) has risen above a certain range (Δz) compared to the existing conductivity (EC i ), the reference value (SOP) is adjusted upward, and the current conductivity (EC p ) is a certain range (compared to the existing conductivity (EC i ). Δz) or more, the method may include adjusting the reference value SOP downward.
본 발명에 따른 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다. Apparatus and method for pre-aggregation auto-controlled membrane filtration water treatment method using flow current according to the present invention has the following effects.
유동전류값을 이용하여 응집제를 주입함에 있어서, 원수의 성상 즉, 막차압 상승속도, 탁도값, 전기전도도에 따라 유동전류값의 기준값(SOP)을 실시간으로 보정할 수 있음으로 인해 최적의 응집제 주입량을 제어할 수 있다. 이를 통해 분리막이 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 막여과 정수처리 효율을 극대화할 수 있다.
Injecting the flocculant using the flow current value, the optimal flocculant injection amount can be corrected in real time according to the properties of the raw water, that is, the film differential pressure rise rate, turbidity value, and electrical conductivity. Can be controlled. This can prevent the membrane from being contaminated and maximize the membrane filtration water treatment efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치의 구성도.
도 2는 유동전류 측정에 따른 응집제 주입 과정을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 기준값 보정 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 원수의 전기전도도 변화 시 SOP값 유지를 위한 응집제 주입량 변화 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 전기전도도 별 막투과효율 실험(Flux Test)을 통한 최적 응집농도 선정 실험결과를 나타낸 그래프.
도 6은 IRRsop, 탁도, 전기전도도 변화에 따른 SOP 변동 모식도.
도 7은 응집제어 방식별 막차압 변화결과를 비교한 그래프.1 is a block diagram of a coagulation pre-treatment automatic control membrane filtration water treatment apparatus using a flow current according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart for explaining the flocculant injection process according to the flow current measurement.
3 is a flowchart for explaining a reference value correction method.
4 is a graph showing a change in flocculant injection amount for maintaining the SOP value when the electrical conductivity of raw water changes.
5 is a graph showing the results of the experiment for selecting the optimum aggregation concentration through the flux test (Flux Test) for each electrical conductivity.
6 is a schematic diagram of SOP variation according to IRRsop, turbidity, and electrical conductivity change.
Figure 7 is a graph comparing the results of the membrane pressure difference according to the aggregation control method.
본 발명은 기본적으로 원수의 유동전류값을 측정하고 이를 기준값(SOP, streaming current optimum set point)과 비교하여 그에 따라 일정량의 응집제를 주입하는 것을 특징으로 한다. 이에 더해, 본 발명은 분리막의 막차압 상승속도를 체크하고, 막차압 상승속도가 일정 수준 이상이면 응집제 주입량의 기준이 되는 기준값(SOP)을 보정함으로써 최적의 응집제 주입량을 결정하고 이를 통해 막오염이 심화되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. The present invention is basically characterized by measuring the flow current value of the raw water and comparing it with a reference value (SOP, streaming current optimum set point) to inject a certain amount of flocculant accordingly. In addition, the present invention determines the optimum flocculant injection amount by checking the membrane differential pressure increase rate of the membrane and correcting the reference value (SOP), which is a reference value of the flocculant injection amount, when the membrane differential pressure increase rate is above a certain level. It is characterized by preventing deepening.
또한, 막차압 상승속도가 일정 수준 이상인 경우, 세부적인 단계로서 원수의 전기전도도(conductivity)와 탁도(turbidity)를 측정하고 해당 전기전도도와 탁도값이 일정 조건을 만족하는지 여부를 검증하여 해당 조건을 만족하면 기준값(SOP)을 보정하는 것을 특징으로 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. In addition, when the rate of increase in the membrane pressure is more than a certain level, as a detailed step, the electrical conductivity and turbidity of the raw water are measured, and the corresponding electrical conductivity and turbidity value are verified to verify whether the conditions are satisfied. If satisfied, the reference value SOP may be corrected. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a coagulation pre-treatment automatic control membrane filtration water treatment apparatus and method using a flow current according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치는 원수조(110), 혼화응집조(120), 막여과장치(130), 유동전류측정기(140)(SCD, streaming current detector) 및 응집제 주입량 제어장치(150)를 포함하여 구성된다. Referring to Figure 1, the coagulation pre-treatment automatic control membrane filtration water treatment apparatus using a flow current according to an embodiment of the present invention is a
상기 원수조(110)는 강이나 호수로부터 취수된 원수가 저류되는 공간이며, 상기 혼화응집조(120)는 상기 원수조(110)의 원수와 응집제를 혼화시켜 원수 내의 고형물을 응집시키는 역할을 하며, 상기 막여과장치(130)는 응집제와 혼화된 원수를 분리막을 통해 여과하여 원수를 처리수와 슬러지로 분리하는 역할을 한다. The
상기 유동전류측정기(140)(SCD)는 상기 혼화응집조(120)에서 상기 막여과장치(130)로 유입되는 원수를 대상으로 유동전류를 측정하는 역할을 하며, 상기 응집제 주입량 제어장치(150)는 상기 유동전류측정기(140)(SCD)를 통해 측정된 유동전류값(SCV)을 기준값(SOP, streaming current optimum set point)과 비교하여 상기 혼화응집조(120)에 주입되는 응집제의 양을 제어함과 함께 기준값을 보정하는 역할을 한다. The flow current measuring unit 140 (SCD) serves to measure the flow current for the raw water flowing into the
본 발명은, 상술한 바와 같이 기본적으로 원수의 유동전류를 측정하고 이를 기준값(SOP)과 비교하여 그에 따라 응집제 주입량을 결정하는 것을 기반으로 하며, 이에 더해 측정된 유동전류값(SCV)의 비교값인 기준값(SOP)을 원수의 성상에 따라 실시간으로 보정하여 적용함으로써 원수의 성상에 따른 최적의 응집제 주입량을 결정할 수 있는 것을 특징으로 한다. 기준값 보정에 적용되는 원수의 성상 특성은 막차압 상승속도, 전기전도도 및 탁도값이며, 이하 유동전류 측정에 따른 응집제 주입 과정과 기준값 보정 방법에 대해서 설명하기로 한다. 유동전류 측정에 따른 응집제 주입 과정과 기준값 보정 방법은 응집제 주입량 제어장치(150)의 제어 하에 진행된다. 도 2는 유동전류 측정에 따른 응집제 주입 과정을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 기준값 보정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. The present invention is basically based on measuring the flow current of raw water as described above and comparing it with the reference value (SOP) to determine the coagulant injection amount accordingly, and in addition to the comparison value of the measured flow current value (SCV) Phosphorus reference value (SOP) is characterized in that it is possible to determine the optimal amount of flocculant injection according to the properties of the raw water by applying the correction in real time according to the properties of the raw water. The characteristics of raw water applied to the reference value correction are the film differential pressure rising speed, the electric conductivity and the turbidity value. Hereinafter, the flocculant injection process and the reference value correction method according to the flow current measurement will be described. The flocculant injection process and the reference value correction method according to the flow current measurement are performed under the control of the flocculant
유동전류 측정에 따른 응집제 주입 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 2를 참조하면, 먼저 기준값(SOP)을 설정한다(S201). 상기 기준값(SOP)은 유동전류측정기(140)(SCD)에 의해 측정되는 유동전류값과 비교되는 값으로서, 상기 기준값은 실시간으로 측정되는 막차압 상승속도, 전기전도도, 탁도값에 따라 보정되며 기준값 보정에 대해서는 후술하여 상세히 설명하기로 한다. Referring to the flocculant injection process according to the flow current measurement as follows. Referring to FIG. 2, first, a reference value SOP is set (S201). The reference value SOP is a value that is compared with a flow current value measured by the flow current meter 140 (SCD), and the reference value is corrected according to the membrane differential pressure rising speed, electrical conductivity, and turbidity value measured in real time. The correction will be described later in detail.
기준값(SOP)이 설정된 상태에서, 응집제 주입량을 결정한다. 최초 응집제 주입시에는 임의의 일정량의 응집제를 결정하고, 해당 응집제의 양을 혼화응집조(120)에 주입한다(S202)(S203). 응집제의 주입은 응집제 주입펌프(160)를 통해 이루어지며, 응집제 주입량의 결정은 응집제 주입량 제어장치(150)에 의해 진행된다. With the reference value SOP set, the flocculant injection amount is determined. At the time of initial coagulant injection, an arbitrary amount of coagulant is determined, and the amount of the coagulant is injected into the mixing flocculation tank 120 (S202) (S203). Injection of the coagulant is made through the
최초 일정량의 응집제가 혼화응집조(120)에 주입된 후, 혼화응집조(120)에서 막여과 장치로 공급되는 원수를 대상으로 유전전류측정기(SCD)를 이용하여 유동전류를 측정한다(S204). 이어, 측정된 유동전류값과 기준값(SOP)을 비교하여 일치 여부를 판단한다(S205). After the first predetermined amount of flocculant is injected into the mixing
유동전류값과 기준값의 비교 결과, 두 값이 일치하면 기존에 주입하던 응집제 주입량을 그대로 유지하고(S206), 두 값이 상이하면 응집제 주입량 결정 단계(S202)로 환원되며 두 값의 차이에 해당하는 만큼의 응집제가 주입되도록 결정된다. 예를 들어, 기준값이 -50인데 측정된 유동전류값(SCV)이 -1000이면 상기 유동전류값이 -50이 될 때까지 상기 응집제 주입펌프(160)로 하여금 상기 혼화응집조(120)에 응집제를 투입하도록 한다. 이 때, 유동전류값(SCV)과 기준값(SOP)의 비교 및 응집제 주입량의 결정은 상기 응집제 주입량 제어장치(150)에 의해 진행되며, 응집제 주입펌프(160)의 회전수 또는 스크로크 제어를 통해 응집제 주입량을 제어할 수 있다. As a result of the comparison between the flow current value and the reference value, if the two values coincide with each other, the injected amount of the coagulant injected is maintained as it is (S206), and if the two values are different, the coagulant injection amount is reduced to the determination step (S202). As much flocculant is determined to be injected. For example, if the reference value is -50 and the measured flow current value (SCV) is -1000, the
다음으로, 기준값 보정 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 2에 있어서, 유동전류값과 기준값을 비교하고 그에 따라 응집제 추가 주입 여부 및 응집제 주입량의 결정이 진행되는데, 원수의 성상이 항상 일정하지 않기 때문에 원수의 성상과 무관하게 일정한 기준값을 적용하게 되면 응집제를 과다 또는 과소 투입하거나 막여과 장치의 분리막을 오염시킬 우려가 있다. 이를 방지하기 위해, 본 발명은 원수의 성상에 따라 기준값을 보정하여 적용하는 것이다. Next, a reference value correction method will be described. In FIG. 2, the flow current value and the reference value are compared, and accordingly, the addition of the coagulant is injected and the amount of coagulant is injected. Since the properties of the raw water are not always constant, when a constant reference value is applied regardless of the properties of the raw water, the coagulant is used. Too much or too little may cause contamination of the membrane of the membrane filtration device. In order to prevent this, the present invention is applied by correcting the reference value according to the properties of the raw water.
기준값을 보정하는 과정은 도 3과 같은 순서로 진행된다. 구체적으로, 먼저 비가역적 막차압 상승속도(IRRsop)를 측정한다. 막차압이란 막여과 장치의 입력단과 배출단 사이의 압력차를 말하며, 비가역적 막차압 상승속도는 초기 막차압과 일정시간 경과 후 막차압 사이의 상승속도를 일컬으며, 세부적으로 아래의 식 1을 통해 산출된다.
The process of correcting the reference value is performed in the same order as in FIG. 3. Specifically, first, the irreversible membrane pressure rise rate (IRRsop) is measured. Membrane pressure difference refers to the pressure difference between the input end and the discharge end of the membrane filtration device, and the irreversible rise rate of the pressure difference refers to the rate of increase between the initial pressure difference and the pressure difference after a certain period of time. Is calculated through.
<식 1><
IRRsop : 비가역적 막차압 상승속도(이하, 막차압 상승속도라 함)IRRsop: irreversible rate of increase in pressure (hereinafter referred to as rate of increase in pressure)
TMPi : 초기 막차압TMP i : Initial membrane pressure
TMPt : t 시간 경과 후막차압TMP t : T time-lapse thick film differential pressure
μ : 물의 점도μ: viscosity of water
μi : 초기 막차압 측정시 물의 점도μ i : Viscosity of water at initial membrane pressure measurement
μt : t 시간에서의 물의 점도μ t : viscosity of water at time t
μ25 : 25℃에서의 물의 점도
μ 25 : viscosity of water at 25 ° C
막차압 상승속도가 설정값(x) 이상이면(S301), 원수의 탁도값(turbidity)이 설정값(y NTU)을 초과하는지 여부를 판단한다(S302). 갑작스런 탁도값의 상승은 강우에 기인한 경우가 많기 때문에 본 발명에서는 탁도값이 설정값(y NTU) 이상으로 상승한 경우, 강우에 기인한 것으로 판단하여 기준값이 변동되지 않도록 한다. 반면, 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인 경우, 다음 단계로 원수의 전기전도도(conductivity)에 변화가 있는지 여부를 판단한다(S303). 측정된 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi)보다 일정범위(Δz) 이상이거나 이하인 경우 원수의 성상이 변화되었다고 판단하여 기준값(SOP)을 보정한다. 일 예로, 측정된 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi)보다 일정범위(Δz) 이상이면 원수 내의 이온 및 오염물이 증가하였음을 의미하며 그에 따라, 응집제가 추가 투입되도록 기준값을 상승시킨다(SOPn+1=SOPn+n)(S304). 반면, 측정된 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi)보다 일정범위(Δz) 이하이면(S311) 원수 내의 이온 및 오염물이 감소하였음을 의미하며 응집제 주입량이 감소되도록 기준값을 하향 조정한다(SOPn+1=SOPn-n)(S312). 도 3에 있어서, 측정된 전기전도도(ECp)가 초기 전기전도도(ECi)보다 일정범위(Δz) 이상 또는 이하인 경우 기준값을 임의의 값 n 또는 -n 만큼 조정하게 되며, 막차압 상승속도, 탁도값, 전기전도도의 기준이 되는 값(n)(x)(y NTU)(z) 역시 선택적으로 적용할 수 있다. If the last pressure difference rising speed is equal to or higher than the set value x (S301), it is determined whether or not the turbidity value of the raw water exceeds the set value y NTU (S302). Since the sudden increase in turbidity value is often caused by rainfall, in the present invention, when the turbidity value rises above the set value (y NTU), it is determined that it is caused by rainfall so that the reference value does not change. On the other hand, if the turbidity value is less than the set value (y NTU), it is determined whether there is a change in the conductivity of the raw water (S303). If the measured electrical conductivity EC p is above or below a predetermined range Δz above the existing electrical conductivity EC i , the reference value SOP is corrected by determining that the properties of the raw water have changed. For example, if the measured electrical conductivity (EC p ) is greater than a predetermined range (Δz) than the existing electrical conductivity (EC i ), it means that ions and contaminants in the raw water have increased, and accordingly, the reference value is increased to further add a flocculant. (SOP n + 1 = SOP n + n) (S304). On the other hand, if the measured electrical conductivity (EC p ) is less than a certain range (Δz) than the existing electrical conductivity (EC i ) (S311), it means that the ions and contaminants in the raw water are reduced and the reference value is adjusted downward to reduce the amount of coagulant injection. (SOP n + 1 = SOP n -n) (S312). In FIG. 3, when the measured electric conductivity EC p is greater than or equal to a predetermined range Δz or less than the initial electric conductivity EC i , the reference value is adjusted by an arbitrary value n or −n. The turbidity value and the value (n) (x) (y NTU) (z), which are the standards of conductivity, may also be selectively applied.
한편, 도 3의 기준값 보정 방법에 있어서, 전기전도도의 변화 여부 판단 전에 탁도값이 설정값 이상인지 여부를 먼저 판단하는 단계가 있으나, 탁도값에 대한 판단 단계는 생략하고 진행할 수도 있다. On the other hand, in the reference value correction method of Figure 3, there is a step of first determining whether the turbidity value is greater than or equal to the set value before determining whether the electrical conductivity changes, but the determination step for the turbidity value may be omitted.
이상, 도 2 및 도 3을 참조하여 유동전류 측정에 따른 응집제 주입 과정과 기준값 보정 방법을 설명하였는데, 상술한 바와 같이 유동전류 측정에 따른 응집제 주입 과정과 기준값 보정 방법은 응집제 주입량 제어장치(150)에 의해 제어된다. 따라서, 상기 응집제 주입량 제어장치(150)는 유동전류값에 따른 응집제 주입량 제어 기능과 기준값 보정 기능을 수행한다. The coagulant injection process and the reference value correction method according to the flow current measurement described above with reference to FIGS. 2 and 3, as described above, the coagulant injection process and the reference value correction method are the coagulant injection
유동전류값에 따른 응집제 주입량 제어 기능에 대하여, 응집제 주입량 제어장치(150)는 유동전류측정기(140)(SCD)에 의해 측정된 유동전류값(SCV)이 입력되면 측정된 유동전류값과 기준값(SOP)을 비교하여 두 값이 일치하면 설정된 응집제 주입량을 유지하고 두 값이 일치하지 않으면 두 값의 차이에 해당되는 만큼의 응집제가 추가 투입되도록 응집제 주입 펌프를 제어하며, 응집제 주입 펌프는 회전수 또는 스크로크 제어를 통해 구현할 수 있다. With respect to the flocculant injection amount control function according to the flow current value, the flocculant injection
또한, 기준값 보정 기능에 대하여, 상기 응집제 주입량 제어장치(150)는 막차압 상승속도, 원수의 탁도값, 원수의 전기전도도 정보를 실시간으로 입력받아 막차압 상승속도가 설정값(x) 이상이면 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인지 판단하고, 탁도값이 설정값(y NTU) 이하이면 전기전도도의 변화값을 판단하여, 전기전도도의 변화값이 일정범위(Δz) 이상이거나 이하인 경우 기준값을 상승시키거나 감소시켜 응집제 주입량이 증가시키거나 줄어들도록 하는 역할을 한다. In addition, with respect to the reference value correction function, the flocculant injection
한편, 도 4는 전기전도도, 응집제 주입량, 유동전류값의 상관관계를 나타낸 것으로서, 일정한 SOP값을 유지하는 조건에서 대상수의 전기전도도가 증가할 경우 응집제 주입농도는 감소되는 실험결과이다. 하지만 도 5에서 나타난 전기전도도별 막투과효율 실험결과에서는 전기전도도가 증가할 경우 실제 최적 응집농도는 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 전기전도도 증가 시 SOP값을 증가시켜 응집제 농도가 증가되고, 전기전도도 감소시에는 SOP값을 감소시켜 응집농도를 감소시키는 방향으로 진행하는 것이 적정한 것으로 나타나 본 발명에서 제시한 기준값(SOP) 보정방법의 타당함을 증명하였다. On the other hand, Figure 4 shows the correlation between the electrical conductivity, the flocculant injection amount, the flow current value, the coagulant injection concentration is reduced when the electrical conductivity of the target water increases under the condition of maintaining a constant SOP value. However, in the membrane permeability efficiency test results shown in FIG. 5, when the electrical conductivity increases, the actual optimum cohesive concentration increases. Therefore, when the electrical conductivity increases, the concentration of coagulant is increased by increasing the SOP value, and when the electrical conductivity is decreased, it is appropriate to proceed in the direction of decreasing the coagulation concentration by decreasing the SOP value. The validity of this proved.
그리고 도 6은 각 조건 별(막차압상승속도, 전기전도도, 탁도, 기준값) SOP가 변경되는 과정을 도 3의 로직에 따라 나타낸 모식도이다. 도 6에서 Case 1의 경우 IRRsop값과 탁도값이 SOP변동 기준에 만족하였지만 전기전도도 변화폭이 일정범위 이하여서 SOP값은 변동이 없었으며, Case 2의 경우 IRRsop값과 탁도가 SOP변동 기준에 만족하였고, 동시에 전기전도도 변화폭이 일정범위 이상 증가하여 SOP값은 증가하였다. 반면 Case 3에서는 IRRsop값과 탁도가 SOP변동 기준에 만족하였고, 동시에 전기전도도 변화폭이 일정범위 이상 감소하여 SOP값은 감소되었다. Case 4는 Case 1과 동일하며, Case 5의 경우 IRRsop값과 전기전도도값이 SOP변동 기준값 이상 변동하였지만, 탁도가 기준값 보다 높게 나타나 SOP 변동기준값은 변동되지 않음이 나타나 있다.6 is a schematic diagram illustrating a process of changing the SOP for each condition (membrane pressure increase rate, electrical conductivity, turbidity, reference value) according to the logic of FIG. 3. In FIG. 6, in
도 7은 종래의 Jar-test 방법, 탁도 비례제어 방법과 본 발명에 따른 방법을 각각 막여과 공정에 적용한 후 막차압의 변화를 측정한 결과로서, 종래의 Jar-test 방법과 탁도 비례제어 방법의 경우 일정 시간 경과 후 막차압이 급격하게 상승함에 반해, 본 발명에 따른 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 방법을 적용한 경우(도 6의 '자동제어' 참조), 막차압이 일정하게 유지됨을 알 수 있어, 막여과 장치를 안정적으로 운용할 수 있음을 확인할 수 있다.
7 is a result of measuring the change in membrane pressure after applying the conventional Jar-test method, the turbidity proportional control method and the method according to the present invention to the membrane filtration process, respectively. In this case, the membrane differential pressure rapidly increases after a certain time, whereas when the coagulation pretreatment auto-controlled membrane filtration water treatment method using the flow current according to the present invention is applied (see 'automatic control' in FIG. 6), the membrane differential pressure is kept constant. It can be seen that the membrane filtration device can be stably operated.
110 : 원수조 120 : 혼화응집조
130 : 막여과 장치 140 : 유동전류측정기
150 : 응집제 주입량 제어장치 160 : 응집제 주입펌프110: raw water tank 120: mixed flocculation tank
130
150: flocculant injection amount control device 160: flocculant injection pump
Claims (7)
원수와 응집제를 혼화하는 혼화응집조;
응집제가 혼화된 원수를 대상으로 분리막을 이용하여 막여과 처리하는 막여과장치;
응집제가 혼화된 원수의 유동전류값을 측정하는 유동전류측정기; 및
유동전류값을 기준값과 비교하여 응집제 주입량을 결정함과 함께 기준값을 보정하는 응집제 주입량 제어장치를 포함하여 이루어지며,
상기 응집제 주입량 제어장치에 의한 기준값 보정은, 막여과장치의 막차압 상승속도가 설정값이 이상인 조건과 전기전도도 변화값이 일정값 이상인 조건을 만족하면 기준값이 보정되며,
상기 응집제 주입량 제어장치는,
막여과장치의 막차압 상승속도가 설정값(x) 이상이면, 기존 전기전도도 대비 현재 전기전도도의 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되거나 감소되었는지 판단하여,
전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되면 기준값이 상향되도록 보정하고, 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 감소되면 기준값이 하향되도록 보정하며,
상기 응집제 주입량 제어장치는,
전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되거나 감소되었는지 판단하기 전에,
원수의 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인지 판단하여, 원수의 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인 경우 전기전도도 변화값이 일정범위(Δz) 이상 상승되거나 감소되었는지 판단하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 장치.
A raw water tank in which raw water is stored;
A mixing flocculation tank for mixing raw water and flocculant;
Membrane filtration device for membrane filtration using a separator for the raw water mixed with the flocculant;
Flow current meter for measuring the flow current value of the raw water mixed with the flocculant; And
It includes a flocculant injection amount control device to determine the flocculant injection amount by comparing the flow current value with the reference value and to correct the reference value,
The reference value correction by the flocculant injection amount control device is corrected when the membrane differential pressure rise rate of the membrane filter device satisfies a condition that the set value is higher than the set value and the electric conductivity change value is higher than the predetermined value.
The flocculant injection amount control device,
If the membrane differential pressure increase speed of the membrane filter device is greater than or equal to the set value (x), it is determined whether the electric conductivity change value of the current electric conductivity compared to the existing electric conductivity is increased or decreased by a predetermined range (Δz).
If the change in conductivity changes above a certain range (Δz), the reference value is corrected upward.If the change in conductivity changes over a certain range (Δz), the reference value is corrected downward.
The flocculant injection amount control device,
Before judging whether the change in conductivity has increased or decreased by a certain range (Δz),
Determining whether the turbidity value of the raw water is less than or equal to the set value (y NTU). Coagulation pretreatment automatic control type membrane filtration water treatment device using a flow current.
The flocculant injection pump is further provided, and the flocculant injection amount control device controls the flocculant injection amount by controlling the rotation speed or the stroke of the flocculant injection pump. Membrane filtration water treatment device.
(IRRsop : 막차압 상승속도, TMPi : 초기 막차압, TMPt : t 시간 경과 후막차압, μ : 물의 점도, μi : 초기 막차압 측정시 물의 점도, μt : t 시간에서의 물의 점도, μ25 : 25℃에서의 물의 점도)
2. The membrane coagulation water treatment device according to claim 1, wherein the membrane differential pressure rising speed is calculated by the following equation.
(IRRsop: membrane differential pressure increase rate, TMP i : initial membrane differential pressure, TMP t : thick film differential pressure after t time, μ: viscosity of water, μ i : viscosity of water at initial membrane pressure measurement, μ t : viscosity of water at t time, μ 25 : viscosity of water at 25 ° C.)
원수와 응집제를 혼화하는 혼화응집조; 응집제가 혼화된 원수를 대상으로 분리막을 이용하여 막여과 처리하는 막여과장치; 응집제가 혼화된 원수의 유동전류값을 측정하는 유동전류측정기; 및 유동전류값을 기준값과 비교하여 응집제 주입량을 결정함과 함께 기준값을 보정하는 응집제 주입량 제어장치를 포함하여 이루어지는 막여과 수처리 장치를 이용한 막여과 수처리 방법에 있어서,
상기 응집제 주입량 제어장치는 상기 유동전류측정기에 의해 측정된 유동전류값을 기준값(SOP)과 비교하여 차이값에 해당하는 만큼 응집제를 주입하며,
상기 기준값(SOP)은 막차압 상승속도, 탁도값 및 전기전도도를 고려하여 보정하며,
막차압 상승속도가 설정값(x) 이상인지 판단하는 단계;
막차압 상승속도가 설정값(x) 이상이면 탁도값이 설정값(y NTU) 이하인지 판단하는 단계;
탁도값이 설정값(y NTU) 이하이면 현재 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi) 대비하여 일정범위(Δz) 이상 상승되었는지 감소되었는지 판단하는 단계;
현재 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi) 대비하여 일정범위(Δz) 이상 상승되었으면 기준값(SOP)을 상향 조정하고, 현재 전기전도도(ECp)가 기존 전기전도도(ECi) 대비하여 일정범위(Δz) 이상 감소되었으면 기준값(SOP)을 하향 조정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유동전류를 이용한 응집전처리 자동제어형 막여과 수처리 방법.
A raw water tank in which raw water is stored;
A mixing flocculation tank for mixing raw water and flocculant; Membrane filtration device for membrane filtration using a separator for the raw water mixed with the flocculant; Flow current meter for measuring the flow current value of the raw water mixed with the flocculant; In the membrane filtration water treatment method using a membrane filtration water treatment device comprising a flocculant injection amount control device for correcting the reference value while determining a flocculant injection amount by comparing the flow current value with the reference value,
The flocculant injection amount control device injects the flocculant as much as the difference value by comparing the flow current value measured by the flow current meter with the reference value (SOP),
The reference value (SOP) is corrected in consideration of the pressure difference rising speed, turbidity value and electrical conductivity,
Determining whether the pressure difference rising speed is equal to or greater than a set value (x);
Determining whether or not the turbidity value is less than or equal to the set value y NTU when the rate of increase in the pressure difference is greater than or equal to the set value x;
Determining whether the current conductivity EC p rises or exceeds a predetermined range Δz relative to the existing conductivity EC i when the turbidity value is less than or equal to the set value y NTU;
If the current conductivity (EC p ) has risen above a certain range (Δz) compared to the existing conductivity (EC i ), the reference value (SOP) is adjusted upward, and the current conductivity (EC p ) is compared with the existing conductivity (EC i ). If the predetermined range (Δz) is reduced by more than the step of adjusting the reference value (SOP), characterized in that it comprises a step of the pre-coagulation automatic control type membrane filtration water treatment method using a flow current.
(IRRsop : 막차압 상승속도, TMPi : 초기 막차압, TMPt : t 시간 경과 후막차압, μ : 물의 점도, μi : 초기 막차압 측정시 물의 점도, μt : t 시간에서의 물의 점도, μ25 : 25℃에서의 물의 점도)7. The method according to claim 6, wherein the membrane differential pressure rising speed is calculated by the following equation.
(IRRsop: membrane differential pressure increase rate, TMP i : initial membrane differential pressure, TMP t : thick film differential pressure after t time, μ: viscosity of water, μ i : viscosity of water at initial membrane pressure measurement, μ t : viscosity of water at t time, μ 25 : viscosity of water at 25 ° C.)
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