KR20000033348A - 정수장의 응집제 투여방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수장에서의 응집제 투여방법 및 그 장치에 관한 것으로, 종래에는 응집제 투입율을 자-테스트로 결정하였는 데, 시간이 많이 걸려 수질변화에 능동적으로 대처하지 못한다는 단점이 있었는데 반해, 본 발명에서는 원수의 전하요구량을 측정하고 또 관련 일반변수를 측정하여 실시간으로 응집제 투입율을 결정하여 응집제를 투입하므로 써 수질변화에 능동적으로 대처할 수 있어 항상 양질의 물을 얻을 수 있도록 해준다는 효과를 제공하며, 정수장에 적용된다.

Description

정수장의 응집제 투여방법 및 그 장치

본 발명은 응집제 투여방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 정수장 정수처리의 중요 공정인 응집제 투여에 관련된 응집제 투여방법 및 그 장치에 관한 것이다.

상활수준의 향상에 따라 먹는 물에 대한 질적 욕구는 점점 높아지고 있지만 상수원은 인구증가, 산업화, 도시화에 따라 점점 오염되고 있기 때문에 정수 처리공정에 대한 중요성이 한층 높아지고 있다. 물의 생산과정에서 가장 중요한 공정 중의 하나가 응집처리 과정이다. 응집처리를 위해서는 PAC(Poly Aluminum Chloride), 황산알루미늄(Aluminum Sulfate) 같은 응집제를 투입하여야 한다.

일반적으로 정수장에서 원수에 응집제를 투입하기 위해서는 응집제 투입률을 결정하여야 하는 데, 종래에는 일종의 모형실험인 자-테스트(jar test)에 의해 수동적으로 결정하였다.

자-테스트는 원수를 담은 6개의 비커에 약품의 농도를 다르게 투입하여 탁질의 침전상태와 여러 가지 수질인자를 측정한 후 탁도가 최소인 약품투입율을 선정하여 그 선정된 약품투입율을 최적의 약품 즉, 응집제 투입율로 결정하는 방식이다. 그러나 이러한 자-테스트에는 2시간 이상이 소요되어 수시로 변하는 수질변동에 능동적으로 대처할 수 없다는 문제점이 따른다.

본 발명의 목적은 수질변동에 따른 약품투입율을 실시간으로 결정할 수 있도록 하여 수질변동에 능동적으로 대처할 수 있도록 하므로써 항상 양질의 물을 얻을 수 있도록 해주는 응집제 투입방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 응집제 투여방법을 구현하기 위한 응집제 투여장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 응집제 투여장치를 설명하기 위한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 응집제 투여방법을 설명하기 위한 순서도,

도 3은 PCD에서의 전하요구량 측정원리를 설명하기 위한 도면,

도 4는 응집제 투입에 따른 스트리밍 포텐셜의 변화를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 응집제 투여장치 102 : 제 1측정수단

104 : 컨트롤러 106 : 제 2측정수단

108 : 디스플레이 110 : 기억장치

112 : 보조기억장치 114 : 기억수단

116 : 입력수단 118 : 경보수단

120 : 응집제 투여수단 124 : 알칼리제 투여수단

125 : 알칼리 pH제어수단 126 : 펌프

127, 128 : 용기 130 : 제 3측정수단

132 : 제 4측정수단

본 발명의 목적은 정수하기 위한 물에 응집제를 투여하기 위한 응집제투여방법에 있어서, 정수하기 위한 원수의 pH, 탁도, 온도 알칼리도, 유입량 등 원수의 상태를 나타내는 일반 변수를 측정하는 제 1측정단계, 원수의 전하요구량을 측정하는 제 2측정단계, 측정된 일반변수와 전하요구량의 값을 기초로 응집제투입량을 산출하는 응집제투입량 산출단계 및 산출단계에서 산출된 값에 따라 원수에 응집제를 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여방법에 의해 달성 가능하다.

위 원수에 필요에 따라 알칼리제를 투입하는 알칼리제 투입단계와 혼화, 응집, 침전과정을 거친 물의 일반 변수를 측정하는 제 3측정단계와 침전과정을 거친 물의 전하요구량을 측정하는 제 4측정단계와 제 3, 제 4측정단계에서의 측정치가 기준치를 벗어나는 것이 있는가를 판단하는 비교단계와 비교결과 기준치를 벗어나는 것이 있는 경보신호를 발하는 경보단계를 더 포함하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적은 정수하기 위한 원수에 응집제를 투여하기 위한 응집제 투여장치에 있어서, 원수의 일반적 상태를 나타내는 pH, 탁도, 온도, 유량 등 일반 변수를 각각 측정하기 위한 제 1측정수단, 원수의 전하요구량을 측정하기 위한 제 2측정수단, 일반 변수와 전하요구량 등 필요한 사항을 시각적으로 나타내기 위한 디스플레이, 일반 변수와 전하요구량 등 필요한 사항을 기억하기 위한 기억수단, 원수에 응집제를 투여할 수 있도록 해주는 응집제 투여수단 및 제 1측정수단과 제 2측정수단에서 측정된 값에 따라 응집제의 투여량을 산출하고 디스플레이와 응집제 투여수단의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여장치에 의해 달성 가능하다.

위 컨트롤러의 제어에 따라 필요시 원수에 알칼리제를 투여하기 위한 알칼리제 투여수단, 정수과정을 거친 물의 pH, 탁도, 알카리도를 측정하기 위한 제 3측정수단, 정수과정을 거친 물의 전하요구량을 측정하기 위한 제 4측정수단 및 제 3, 제 4측정수단의 측정치 중 기준치를 벗어나는 것이 있으면 필요에 따라 경보신호를 발하기 위한 경보수단을 더 포함하는 구성으로 하는 것이 더욱 좋다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 응집제 투여장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 응집제 투여방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1에는 본 발명에 따른 응집제 투여장치(100)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 응집제 투여장치(100)는 제 1측정수단(102)을 구비하고 있다. 이 제 1측정수단(102)은 착수정(90)에 있는 원수의 pH, 알칼리도, 탁도, 온도 등 수질의 정도를 나타내는 것과 원수의 공급 유량, 즉 응집제의 투입율 결정에 필요한 일반 변수를 각각 측정하기 위한 것이다. 이러한 제 1측정수단(102)은 컨트롤러(104)에 연결되어 있고, 이 컨트롤러(104)에는 제 2측정수단(106)이 연결되어 있다. 이 제 2측정수단(106)은 응집에 가장 큰 변수로 작용하는 원수의 전하요구량(charge demand)을 측정하기 위한 것으로, PCD(particle charge detector)를 이용하면 된다. 이 PCD를 이용한 전하요구량의 측정에 관련하여서는 뒤에서 더 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 응집제 투여장치(100)는 디스플레이(108)를 구비하고 있다. 이 디스플레이(108)는 컨트롤러(104)에 연결되어 있으며, 일반 변수와 전하요구량 등 필요한 사항을 시각적으로 나타내므로 써 장치조작자가 필요한 사항을 쉽게 파악할 수 있도록 해주기 위한 것이다. 일측으로는 기억장치(110), 보조기억장치(112) 등으로 이루어진 기억수단(114)과 필요한 사항을 입력하기 위한 입력수단(116), 경보수단(118)이 설치되어 있다. 기억수단(114)은 일반 변수와 전하요구량 등 필요한 사항을 기억하기 위한 것이고, 경보수단(118)은 필요시 경보신호를 발하기 위한 것이다.

컨트롤러(104)의 타측으로는 응집제 투여수단(120), 알칼리제 투여수단(124)이 각각 더 연결되어 있다. 응집제 투여수단(120)은 컨트롤러(104)의 제어에 따라 원수에 응집제를 투여할 수 있도록 하기 위한 것이고, 알칼리제 투여수단(124)은 컨트롤러(104)의 제어에 따라 작동되는 알칼리 pH제어수단(125)과 펌프(126)로 이루어진 것으로, 원수에 알칼리제를 투여할 수 있도록 하기 위한 것이다. 미설명 부호 127과 128은 응집제와 알칼리제를 수용하고 있는 용기를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 응집제 투여장치(100)는 정수과정을 거친 물의 pH, 탁도, 알카리도를 측정하기 위한 제 3측정수단(130)과 정수과정을 거친 물의 전하요구량을 측정하기 위한 제 4측정수단(132)을 더 구비하고 있다. 물론, 제 4측정수단(132)으로는 앞에서 언급한 바와 같이 PCD를 이용하면 된다.

여기서 컨트롤러(104)는 제 1측정수단(102)에서 측정된 원수의 pH, 탁도, 알칼리도, 온도, 유량의 측정값과 제 2측정수단(106)에서 측정된 전하요구량의 측정값에 따라 응집제의 투여량을 산출하고 또 디스플레이(108)와 응집제 투여수단(120)과 기타 필요한 부분의 동작을 제어하는 역할을 한다.

도 1과 도 2를 참조하여 응집제 투여과정을 설명하면 다음과 같다.

즉, 제 1측정수단(102)은 착수정의 원수에 대한 pH, 탁도, 온도 등과 유량을 측정하고(단계 1), 제 2측정수단(106)은 원수의 전하요구량을 측정하여 컨트롤러(104)로 인가한다. 이와 동시에 가능하면 측정된 값들은 보조기억장치(112)에 저장해두고 또 관리자가 진행상황을 쉽게 파악할 수 있도록 디스플레이(108)에 측정값들을 나타낸다(단계 2). 그런 다음 컨트롤러(104)는 소정의 프로그램에 의해 앞에서 측정된 값에 따라 계산하여 응집제 투입율을 산출한다(단계 3). 응집제 투입율이 산출되면 펌프 등으로 이루어진 응집제 투입수단(120)을 가동시켜 응집제를 투입하고(단계 4), 또 필요한 경우에는 알칼리제 투입수단(124)을 가동시켜 알칼리제를 투입하여 알칼리도를 조정한다(단계 5).

응집제를 투입한 후 응집제가 원수에 균일하게 섞이도록 혼화조(92)에서 혼화하여(단계 6), 일정 시간 경과시켜 응집·침전조(94)에서 응집, 침전의 과정이 진행되도록 한다(단계 7). 이와 같은 과정을 거친 후에 제 3측정수단(130)은 정수과정을 거친 물의 pH, 탁도, 알칼리도 등을 측정하고(단계 8), 또 제 4측정수단(132)은 정수과정을 거친 물의 전하요구량을 측정한다(단계 9). 이후 제 3측정수단(130)과 제 4측정수단(132)에서 측정된 측정값이 기준치를 벗어나는 것이 있는가를 판단하고(단계 10), 기준치를 벗어나는 것이 있으면 경보수단(118)에서 경보신호를 발생시킨 다음 단계 3으로 피드백 한다(단계 11). 물론, 경우에 따라서는 디스플레이(108)에 경보신호를 나타낼 수도 있다.

도 3은 PCD에서의 전하요구량 측정원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 응집제 투입에 따른 스트리밍 포텐셜의 변화를 나타낸 그래프이다.

PCD에서는 일정량의 샘플(물)을 취하여 샘플속에 존재하는 불순물의 전하를 측정하고, 내부의 자동적정장치를 이용하여 샘플의 전하가 0이 될 때까지 응집제(20)를 소량씩 투입한다. 도 3에 나타낸 바와 같이 응집제(20)를 물속의 하전입자(22)에 투입함에 따라 샘플의 전하는 0에 가까워지고 응집제(20)에 의해 물속의 하전입자(22)들이 응집되어 응집체(24)를 형성한다. 전하가 0이 될 때까지 투여한 응집제의 양(㎖)이 샘플로 취한 물속의 불순물을 응집시키는데 필요한 양이다. 즉, 샘플로 취한 물의 양과 원수의 전체량을 알면 응집제의 투입량을 결정할 수 있게 된다. 이러한 PCD에서의 전하요구량 측정방법은 스트리밍 포텐셜(streaming potential) 원리에 기초하고 있다. 스트리밍 포텐셜원리에 대해서는 뒤에서 더 상세히 설명한다. 즉, PCD는 셀(cell)에 일정량의 샘플을 넣은 후 피스톤의 상하운동에 의한 용액흐름을 발생시켜서 유발된 스트리밍 포텐셜을 측정한다. 여기에 자동적정장치(샘플이 띠는 전하와 반대되는 전하를 띠는 시약을 투입)를 연결하여 도 4의 샘플의 전하가 0이 되는점(전하중화점)까지 응집제를 투입한다. 물론, PCD는 응집제를 투입하면서 전위변화를 계속 반복 측정한다. 이와 같은 과정으로 샘플의 전하를 완전히 중화시키기 위한 지점까지의 반대전하 요구량을 측정할 수 있으며, 응집제의 과량 투입염려가 없게된다.

앞에서 언급한 스트리밍 포텐셜은 흐름전위 또는 유동전위라 부르는 것으로, 액체가 고체 벽에 대하여 운동함으로써 나타나는 전위차를 말하며, 전기삼투의 역현상이라고 볼 수 있다. 이를테면, 유리 모세관 내에 물을 넣으면 유리와 물의 접촉면에 전기2중층(electric double layer)과 같은 것이 생겨, 유리는 음으로, 물은 양으로 하전되는데, 수압을 걸어서 이 물을 유출시키면 유리에 밀착하고 있는 부분의 물은 움직이지 않아도 내부의 물이 움직이므로 양전하를 운반하는 셈이 된다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 응집제 투입방법 및 그 장치를 이용하는 경우 정수장에서 수질이 급격히 변하는 경우 그에 대응하여 응집제의 투입량을 실시간으로 변경하여 투입할 수 있게되어 양질의 물을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 침전 후공정 물의 전하요구량 등을 측정하여 필요시에 경보신호를 발생하고 또 피드백하므로 써 혼화, 응집, 침전공정이 정상적으로 이루어질 수 있도록 해준다. 그 외에 정수장의 핵심공정인 응집제 투입, 혼화, 응집, 침전공정의 자동화를 용이하게 실시할 수 있도록 해준다는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 정수하기 위한 원수에 응집제를 투여하기 위한 응집제 투여장치에 있어서,

   상기 원수의 일반적 상태를 나타내는 pH, 탁도, 온도, 유량 등 일반 변수를 각각 측정하기 위한 제 1측정수단;

   상기 원수의 전하요구량을 측정하기 위한 제 2측정수단;

   상기 일반 변수와 전하요구량 등 필요한 사항을 시각적으로 나타내기 위한 디스플레이;

   상기 일반 변수와 전하요구량 등 필요한 사항을 기억하기 위한 기억수단;

   상기 원수에 응집제를 투여할 수 있도록 해주는 응집제 투여수단; 및

   상기 제 1측정수단과 제 2측정수단에서 측정된 값에 따라 상기 응집제의 투여량을 산출하고 상기 디스플레이와 응집제 투여수단의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 필요시 상기 원수에 알칼리제를 투여하기 위한 알칼리제 투여수단, 정수과정을 거친 물의 pH, 탁도, 알카리도를 측정하기 위한 제 3측정수단, 정수과정을 거친 물의 전하요구량을 측정하기 위한 제 4측정수단 및 상기 제 3, 제 4측정수단의 측정치 중 기준치를 벗어나는 것이 있으면 필요에 따라 경보신호를 발하기 위한 경보수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여장치.
3. 정수하기 위한 물에 응집제를 투여하기 위한 응집제투여방법에 있어서,

   정수하기 위한 원수의 pH, 탁도, 온도 알칼리도, 유입량 등 상기 원수의 상태를 나타내는 일반 변수를 측정하는 제 1측정단계;

   상기 원수의 전하요구량을 측정하는 제 2측정단계;

   상기 측정된 일반변수와 전하요구량의 값을 기초로 응집제투입량을 산출하는 응집제투입량 산출단계; 및

   상기 산출단계에서 산출된 값에 따라 상기 원수에 응집제를 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 원수에 필요에 따라 알칼리제를 투입하는 알칼리제 투입단계와 혼화, 응집, 침전과정을 거친 물의 일반 변수를 측정하는 제 3측정단계와 침전과정을 거친 물의 전하요구량을 측정하는 제 4측정단계와 제 3, 제 4측정단계에서의 측정치가 기준치를 벗어나는 것이 있는가를 판단하는 비교단계와 상기 비교결과 기준치를 벗어나는 것이 있는 경보신호를 발하는 경보단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여방법.