KR20020007469A - Ｃｔ제어를 이용한 오존공정과 고도산화공정의자동제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수처리 기술에 관한 것으로, 특히 오존공정과 고도산화공정(AOP : Advanced Oxidation Process)에서 잔류오존값에 의한 CT(산화능)제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치 및 제어방법에 관한 것이며, 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 핵심적인 운전인자인 오존 및 과산화수소(H2O2)의 자동제어가 가능한 수처리 시스템에 관한 것이다. 즉, 오존공정과 고도산화공정(AOP)에서 잔류오존 및 유입되는 유입유량을 실시간으로 분석하여 설정된 CT값을 항상 만족하도록 오존발생장치 및 과산화수소 주입량을 제어함으로써, 최적화된 고도정수처리의 제어를 실현할 수 있게 된다. 따라서, 수질 및 수량의 변화에 대응하여 수처리가 가능하게 되므로, 처리수질의 안정성이 확보되며, 자동제어시스템으로의 연계가 가능할 뿐만 아니라, 기도입된 후오존공정에 쉽게 적용시킬 수 있고, 오존 및 과산화수소 주입량을 정확히 산정하여 항상 적정한 농도를 유지할 수 있으므로 오존발생설비의 에너지 소비 및 과산화수소 주입설비의 운영을 최적화할 수 있는 것이다.

Description

ＣＴ제어를 이용한 오존공정과 고도산화공정의 자동제어장치 및 방법 {Auto control apparatus of ozone process and AOP(Advanced Oxidation Process) using CT control and method thereof}
본 발명은 수처리 기술에 관한 것으로, 특히 유입수의 유입유량 및 잔류오존농도에 의한 CT(Concentration Contact Time : 오존의 산화능을 나타내는 값)값으로부터 오존공정 및 고도산화공정(AOP : Advanced Oxidation Process)의 핵심적인 운전인자인 오존 및 과산화수소의 주입농도를 자동적으로 제어하는 CT제어를 이용한 오존공정과 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치 및 방법에 관한 것이다.
오존(O3)으로 원수를 정수하는 기술인 오존처리법은 산화력이 강한 오존으로 물 속의 불순물을 제거하는 정수법으로 이는 산화력에 기인되는 오존의 특성인 살균·탈취·탈색·유,무기물과의 반응성을 이용하는 것이며, 기존의 염소처리법에 비해 정수력이 월등히 뛰어나다.
또한, 오존은 공정설치 및 운용과 산화력 면에서 염소 등과 같은 다른 산화제에 비해 다양한 장점 등을 가지고 있을 뿐만 아니라, 특히 철, 망간 등 일부 중금속도 제거하며 페놀이나 난분해성 물질과 같은 오염물질의 제거에 우수한 효과가 있고, 수중의 유기물질들에 대한 제거효과도 탁월한 것으로 알려져 있으며, 무엇보다도 염소살균시 생길 수 있는 발암물질인 트리할로메탄(THM)을 만들지 않는다는 장점과 염소에서와 같은 독특한 냄새가 없어서 물맛도 좋다.
따라서, 오존의 산화력을 이용하는 정수기술이 많이 연구되고 있는데 일반적으로 오존의 산화력을 이용하는 정수기술은 오존을 단독으로 활용하는 오존공정과, 오존처리시 산화력에 영향을 주는 OH 라디칼을 보다 많이 생성시키기 위하여 오존과 동시에 과산화수소(H2O2)를 주입하여 산화력을 향상시킨 고도산화공정(AOP)이 대표적으로 널리 활용되고 있으며, 고도산화공정(AOP)에서 OH 라디칼을 보다 많이 생성시키기 위한 조절인자로 pH조정, 자외선(U.V.)조사 등을 이용하기도 한다.
이 중에서 오존공정은 전체 정수처리 시스템 중에서 설치되는 위치에 따라 크게 전오존공정과 후오존공정으로 구분되고 있으며, 고도산화공정(AOP)은 전세계적으로 연구가 진행되어 현재 실용화단계에 있는 정수기술이다.
전오존공정의 경우, 응집·침전효율의 향상과 철·망간의 제거, 조류 제거, 맛·냄새유발물질의 제거 및 색도 제거 등을 도입목적으로 하고 있으며, 후오존공정은 미량유기오염물질의 제거와 난분해성 유기물질의 생분해도 증대, 발암물질인 트리할로메탄전구물질(THMFP) 제거 및 병원성미생물의 소독 등을 목적으로 도입하고 있다.
일반적으로 오존제어방식은 파일럿(Pilot) 실험으로부터 얻어진 결과를 토대로 유입유량에 비례하는 일정농도의 오존을 주입하는 수량비례제어방식과 유출수의 잔류오존농도를 일정하게 유지하는 잔류오존제어방식이 이용되고 있으며, 오존주입량은 오존발생장치의 오존발생농도 및 오존화공기의 풍량으로 조절하고 있다.
한편, 후오존공정에서는 유입수질의 변화에 따른 오존주입농도의 실시간 제어가 이루어지지 않고 있으며, 오존처리시의 효율 및 운전성 평가가 어렵기 때문에 처리효율성에 대한 검증이 불충분한 실정이다. 또한, 후오존공정의 후속공정인 생물활성탄(BAC, Biological Activated Carbon)공정에 미치는 영향이 불명확하여 현장 종사자가 적정 주입농도의 설정에 대해서 많은 어려움을 호소하고 있으며, 오존의 과다 주입으로 인해 발생하는 산화부산물질의 제어방안이 확립되어 있지 않다. 또한, 유입유량의 일변화가 반영되고 있지 않아서 유입유량 대 오존주입량의 비가 과다하게 변화하고 있으며, 이로 인한 오존의 과다주입 가능성과 후속공정인 생물활성탄공정에 대한 악영향, 그리고 산화부산물질의 과다생성 가능성도 매우 높은 것으로 나타났다.
그래서, 오존공정과 고도산화공정(AOP)에서 자동제어시스템의 구축을 위해서는 제어인자의 선정이 매우 중요하며, 현장적용을 위해서는 많은 시간과 노력이 필요하다.
수량비례제어방식은 운전의 간편성으로 인하여 일반적으로 보급된 제어방식으로서, 현장에서 제어가 간편하다는 이점이 있으나 최적의 제어를 위해서는 장기간의 파일럿 실험을 수행해야 하므로 시간적·경제적 손실이 많이 발생하며, 유입유량에 비례하여 일정량의 오존을 주입하기 때문에 수질변동에 대한 대처가 매우 어려운 단점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 유입유량의 변동이 제어시스템에 반영되어야 하며, 자동제어시스템의 구축을 위해서는 수질을 자동으로 분석하는 실시간 수질분석장치의 도입과 이들 결과로부터 도출된 데이터를 데이터베이스화하여 제어할 수 있는 전문가시스템의 도입이 요구되었는데, 이와 같이 유입유량의 변동을 반영하고, 수질자동분석장치 및 전문가시스템을 도입하여 수량비례제어방식을 최적화한다고 하더라도 이를 위해서는 파일럿 실험을 통한 데이터의 수집이 필수적으로 요구되고, 수질자동분석장치에 의해서 분석되는 원수의 수질특성을 제어시스템에 반영하는 데에는 한계가 있으므로 최적의 운전효과를 기대하기 곤란하였다.
뿐만 아니라, 기존의 잔류오존 제어방식은 수량비례 제어방식이 원수의 수질변화와 유량변화에 대한 대응이 어렵다는 단점을 보완하기 위하여 개발되었으나 이 제어방식 역시 유입유량의 변화가 반영되지 않고 있어서 하루 사이에도 유입유량 변화가 큰 경우에 정확한 오존의 주입량을 제어할 수 없다는 문제점이 있었다.
특히, 후오존공정 및 고도산화공정(AOP)은 미량유기오염물질의 산화에 가장 큰 목적이 있으므로 오염물질에 대한 충분한 산화조건을 만족시키기 위해서는 오존의 산화능에 대한 제어방식의 도입이 필요한데 종래에 있어서는 오존의 산화능 제어를 구현할 수 없다는 문제점이 있었다.
여기에서 오존의 산화능은 CT(C : Concentration of disinfectant(mg/L), T : Contact Time)라고 하며, 오존/AOP 접촉설비에서의 원수 체류시간에 따른 잔류오존농도를 적분한 값으로 얻어지며, 잔류오존제어방식에서는 잔류오존농도값과 원수 체류시간을 곱한 값으로 얻어진다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 우선 유입유량의 변화와 이에 따른 수처리 시스템의 오존공정과 고도산화공정(AOP)에서 오존/AOP접촉설비 내의 CT값의 변화가 수처리 제어시스템에 반영되어야 하고, 상기 오존/AOP접촉설비 내의 각각의 접촉단(chamber)에 대한 CT값을 설정하여 제어할 수 있어야 함에도 불구하고 지금까지도 상기와 같은 문제점들이 해결되지 못하고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 오존공정과 고도산화공정(AOP)에서 오존 또는 오존과 과산화수소를 원수에 투입하는 오존/AOP접촉설비 내의 CT값의 변화를 수처리 제어시스템에 반영할 수 있으며, 오존/AOP접촉설비 내의 각각의 접촉단에 대한 CT값을 설정하여 제어하여, 수질 및 수량의 변화에 실시간으로 대응하고, 처리수질의 안전성을 확보하며, 자동제어시스템으로의 연계가 가능하기 위하여 잔류오존측정장치의 실시간 분석을 제어하고, 상기 잔류오존측정장치의 분석결과를 이용하여 정확한 CT제어가 가능한 오존공정과 고도산화공정(AOP)의 CT제어를 위한 자동제어장치 및 방법을 제공하고자 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 CT제어를 이용한 오존공정과 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치를 나타낸 구성도이고,
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CT제어를 이용한 오존공정과 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치를 나타낸 구성도이고,
도 3 은 본 발명에 따른 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어방법에 대한 흐름도이고,
도 4 는 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 CT제어를 위한 다단 오존주입시 각 접촉단별 오존소비특성의 일 예를 나타낸 도표이고,
도 5 는 본 발명 및 기타 제어기법별 용존유기탄소(DOC)의 제거효율 비교의 일 예를 나타낸 도표이고,
도 6 은 본 발명에 의한 제어방법과 기타 제어방법에 의한 UV254의 제거효율을 비교한 것을 나타내는 도표이고,
도 7 은 본 발명에 의한 제어방법과 기타 제어방법에 의한 KMnO4소비물질의제거효율을 비교한 것을 나타내는 도표이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 원수유입부 2 : 오존/AOP 접촉설비
3 : 접촉단 4 : 유입유량 측정장치
5 : 잔류오존측정장치 6 : 과산화수소 저장탱크
7 : 과산화수소 주입펌프 8 : 오존발생장치
9 : 발생오존모니터 10 : CT 컨트롤 유닛
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수처리 시스템에 있어서,
원수유입부의 유도에 의해 유입되는 원수에 오존 또는 오존과 과산화수소를 공급하여 반응하도록 다수의 접촉단으로 나뉘어진 오존/AOP접촉설비와; 상기 원수유입부의 일측에 형성한 유입유량측정장치와; 원수의 잔류오존농도를 측정하도록 오존/AOP접촉설비의 일측에 설치한 잔류오존측정장치와; 과산화수소 저장탱크에 저장되어 있는 과산화수소를 상기 오존/AOP접촉설비에 공급하는 과산화수소 주입펌프와; 오존을 발생하여 상기 오존/AOP접촉설비에 공급하는 오존발생장치와; 상기 오존/AOP접촉설비에 공급되는 오존의 농도를 측정하도록 상기 오존발생장치에 연결하여 설치하는 발생오존모니터와; 유입유량측정장치, 잔류오존측정장치, 과산화수소 주입펌프, 오존발생장치 및 발생오존모니터와 연결되어 각각의 측정값에 따라 오존과 과산화수소의 공급량을 제어하는 CT콘트롤 유닛을 포함하여 이루어진 오존공정과 고도산화공정(AOP)의 CT제어를 위한 자동제어장치를 제공한다.
상기 잔류오존측정장치는 단일한 단에 설치하거나 각각의 접촉단별로 설치할 수도 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원수유입부로 유입되는 원수의 유입유량을 측정하는 단계와; 오존/AOP접촉설비를 통과하는 원수의 잔류오존농도를 측정하는 단계와; 측정된 잔류오존농도에 의해 CT값을 산출하는 단계와; 설정되어 있는 CT값과 측정된 잔류오존농도에 의한 CT값을 비교하여 그 편차가 소정 비율미만인가를 판단하는 단계와; CT값의 편차가 소정비율미만이면, 유입유량을 고려하여 오존 및 과산화수소의 주입량을 결정하는 단계와; 결정된 오존 및 과산화수소의 주입량에 따라 오존발생장치와 과산화수소 주입 펌프를 조절하는 단계와; 오존 및 과산화수소를 주입하는 단계들로 이루어지는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어방법을 제공한다.
설정되어 있는 CT값과 측정된 잔류오존농도에 의한 CT값의 편차가 소정비율이상이면, 측정된 유입유량과 잔류오존농도에 의해 설정된 CT값을 얻기 위한 오존 및 과산화수소 주입량을 데이터베이스에 요청하여 오존 및 과산화수소의 주입량을 결정하는 것이 바람직하다.
설정되어 있는 CT값과 측정된 잔류오존농도에 의한 CT값의 편차의 소정비율은 10%인 것이 바람직하다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 수처리 시스템의 오존공정 및 고도산화공정(AOP)으로 유입되는 유입수의 유량과 잔류오존농도를 실시간으로 측정하여 오존과 과산화수소의 적정주입농도를 산출하고 오존발생장치와 과산화수소 공급펌프를 제어하여 적정량을 자동주입하게 되므로 처리되는 수질을 일정하게 제어하게 되므로 원수의 유입량과 수질의 변화에도 실시간으로 대응할 수 있어서 안전하고 신뢰성이 향상되는 수처리를 하게 되는 것이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부한 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예로서만 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 장치 및 방법은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 한 다른 실시예에도유사하게 적용할 수 있다.
첨부된 도 1 은 본 발명의 CT제어를 이용한 오존공정과 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치에 대한 제일실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 이하 이를 참고하여 구체적인 구성을 살펴본다.
원수유입부(1)의 유도에 의해 유입되는 원수에 오존 또는 오존과 과산화수소를 공급하여 반응하도록 다수의 격벽(2a)에 의해 다수의 접촉단(3)으로 나뉘어진 오존/AOP접촉설비(2)와;
상기 원수유입부(1)의 일측에 형성한 유입유량측정장치(4)와;
원수의 잔류오존농도를 측정하기위해서 오존/AOP접촉설비(2)에 연결되도록 설치한 잔류오존측정장치(5)와;
과산화수소저장탱크(6)에 저장되어 있는 과산화수소를 상기 오존/AOP접촉설비(2)에 공급하는 과산화수소 주입펌프(7)와;
오존을 발생하여 상기 오존/AOP접촉설비에 공급하는 오존발생장치(8)와;
오존/AOP접촉설비(2)에 공급되는 오존의 농도를 측정하도록 설치하는 발생오존모니터(9)와;
유입유량측정기(4), 잔류오존측정장치(5), 과산화수소 주입펌프(7), 오존발생장치(8) 및 발생오존모니터(9)와 연결되어 각각의 측정값에 따라 오존과 과산화수소의 공급량을 제어하는 CT콘트롤 유닛(10)을 포함하여 이루어진다.
오존발생장치(8)는 오존/AOP접촉설비(2)의 접촉단(3) 마다 별도로 오존을 공급하도록 형성한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
다수의 격벽(2a)에 의해 다수의 접촉단(3)으로 나뉘어진 오존/AOP접촉설비(2)에서는 원수유입부(1)의 유도에 의해 유입되는 원수에 오존과 과산화수소를 공급하여 원수를 처리하게 되며, 유입유량측정장치(4)는 유입되는 원수의 유량을 측정하여 CT콘트롤 유닛(10)으로 측정결과를 전송하게 된다.
또한, 오존/AOP접촉설비(2)에 연결되도록 설치한 잔류오존측정장치(5)에서는 오존/AOP접촉설비(2)를 통과하는 원수의 잔류오존농도를 측정하고, CT콘트롤 유닛(10)으로 측정결과를 전송하게 된다.
CT콘트롤 유닛(10)에서는 유입유량측정기(4)와 잔류오존측정장치(5)에서 전송된 측정값을 이용하여 CT값을 산출하고, 운전자에 의해 설정된 CT값과 비교하여 오존 및 과산화수소의 주입농도를 결정하게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 수처리시스템에서 원수는 원수유입부(1)를 통해 유도되어 오존/AOP접촉설비(2)로 공급되고, 원수유입부(1)에는 유입유량측정장치(4)가 설치되어 있어서 유입되는 원수의 유량을 측정하게 되고 측정된 유량은 CT콘트롤 유닛(10)으로 전송되고, 오존/AOP접촉설비(2)에 설치되어 있는 잔류오존측정장치(5)에서 측정된 잔류오존의 농도도 CT콘트롤 유닛(10)으로 전송되어 잔류오존농도의 값에 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 체류시간을 곱하여 CT값을 산출하게된다.
이와 같은 CT값은 하기의 수학식 1과 같이 간편화된 함수로 축약할 수 있다.
CT(mg/L·min) = ∑(Cn×Tn)
Cn(mg/L) : 오존/AOP 접촉설비 n단의 잔류오존농도
Tn(min) : 오존/AOP 접촉설비 n단의 체류시간
따라서, 상기 수학식 1로 산출된 CT값이 운전자가 설정한 CT값에 수렴하도록 잔류오존측정장치(5)의 설정값을 가변 제어한다. 즉, 예를 들어 운전자가 설정한 CT값이 2.0mg/L·min일 때, 오존/AOP접촉설비(2)의 체류시간이 10분이라면 이때 CT콘트롤 유닛(10)은 오존/AOP접촉설비(2)의 잔류오존측정장치(5)에서 측정되는 처리수의 잔류오존농도가 0.2mg/L가 되도록 오존 또는 오존과 과산화수소의 주입량을 자동제어하게 되며, 원수의 유입유량이 감소되어 오존/AOP접촉설비(2)의 체류시간이 20분으로 늘어나게 되면 잔류오존측정장치(5)에서 측정되는 처리수의 잔류오존농도는 0.1mg/L가 되도록 오존 또는 오존과 과산화수소의 주입량을 자동제어하게 된다. 이처럼 본 발명은 유입유량의 변화에 따른 체류시간의 변동을 고려하여 실시간으로 잔류오존농도의 설정값을 변화시킴으로써 최적의 CT제어가 가능하도록 하였다.
즉, 운전자가 설정한 CT값을 만족하도록 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 오존주입농도를 설정하여 하기의 수학식 2에 따라 오존주입량을 결정하고, 수학식 3에 따라 오존발생농도를 제어한다.
오존주입량(mg/min) = 유입유량(L/min) × 오존주입농도(mg/L)
유입유량(L/min) : 유입유량측정장치의 실시간 측정값
오존주입농도(mg/L) : 설정 CT값 만족하는 주입농도
오존주입량(mg/min) = 오존주입풍량(L/min) × 오존발생농도(mg/L)
따라서, 상기 수학식에 의해 결정된 따라 오존주입량에 따라 오존발생장치(8)를 CT콘트롤 유닛(10)에서 제어하여 오존발생농도를 제어하고, 과산화수소 주입펌프(7)를 제어하여 자동주입하게 된다.
도 2는 본 발명의 CT제어를 이용한 오존공정과 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치에 대한 제이실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 이하 이를 참고하여 구체적인 구성을 살펴본다.
전체적인 구성은 제일실시예와 동일하다. 그러나, 상기 잔류오존측정장치(5)가 오존/AOP접촉설비(2)의 접촉단(3)별로 각각 설치되어 있다.
오존발생장치(8)는 오존/AOP접촉설비(2)의 접촉단(3) 마다 별도로 오존을 공급하도록 형성한다. 즉, 제일실시예에서는 1대의 잔류오존측정장치(5)에 의해서 개략적인 CT제어를 구현하였으나, 잔류오존측정장치(5)가 접촉단(3)별로 설치되어 있게되면, 각각의 접촉단(3)별로 CT값을 설정하고 각각의 접촉단(3)별로 오존발생장치(8)에서 발생하는 오존의 공급을 제어하여 각각의 접촉단(3)별도 CT값을 정밀하게 제어할 수 있게 되는데 이와 같은 구성이 제일실시예보다 바람직하다.
즉, 후오존공정과 고도산화공정(AOP)은 미량유기오염물질의 산화에 가장 큰 목적이 있으므로 오염물질에 대한 충분한 산화조건을 만족시키기 위해서는 CT제어방식의 도입이 필요하다. CT제어방식은 잔류오존농도만으로 제어하는 기존의 제어기법과는 달리 잔류오존농도로부터 구해진 접촉지 내의 CT값을 기준으로 제어하는 방식이다. 즉, 기존의 잔류오존 제어방식은 잔류오존농도를 설정하고 이 값을 유지하도록 운전하는 방식이었음에 반해, 본 발명에서 제시하는 CT제어방식은 잔류오존농도를 측정하여 접촉지 내의 CT값을 산정하고, 이 값에 의해 제어되기 때문에 잔류오존의 설정농도가 설정된 CT값을 만족하도록 수질 및 수량의 변화에 따라 변하게 된다.
CT제어방식은 기존의 제어방식에 비하여 원수의 수질변화에 능동적이며 실시간으로 대응이 가능하고, 처리수의 안전성 및 안정성을 도모할 수 있고, 자동제어시스템의 구축시 쉽게 연계할 수 있으며, 기도입된 후오존공정에 쉽게 적용시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 수질에 따라 요구되는 오존 및 과산화수소 주입량을 정확히 산정하여 항상 적정한 농도를 유지할 수 있으므로 오존발생설비의 에너지 소비 및 과산화수소 주입설비의 운영을 최적화할 수 있다.
따라서, 도3에 의해서 본 발명에 따른 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수처리시스템으로 유입되고 원수유입부(1)의 유도를 따라 오존/AOP접촉설비(2)로 유입되는 원수의 유입유량을 유입유량측정장치(4)를 통해 측정하게 되고(S10), 오존/AOP접촉설비(2)를 통과하는 원수의 잔류오존농도를 잔류오존측정장치(5)로 측정하게 된다(S20).
잔류오존측정장치(5)에서 측정된 잔류오존농도와 유입유량측정장치(4)에 의해 측정된 유입유량에 의해 CT콘트롤 유닛(10)에서 CT값을 산출하게 된다(S30).
수처리시스템의 운전자에 의해 설정되어 있는 CT값과 측정된 잔류오존농도에 의한 CT값을 비교하여 그 편차가 소정 비율미만인가를 판단(S40)하여 CT값의 편차가 소정비율미만이면, 유입유량을 고려하여 오존 및 과산화수소의 주입량을 결정(S50)하게 된다.
설정되어 있는 CT값과 측정된 잔류오존농도에 의한 CT값의 편차의 소정비율은 10%인 것이 바람직하다.
그러나, 설정되어 있는 CT값과 측정된 잔류오존농도에 의한 CT값의 편차가 10% 이상이면, 측정된 유입유량에 따라 결정되는 오존/AOP접촉설비(2)의 체류시간에 대해서 설정된 CT값을 얻기 위한 잔류오존측정장치(5)의 잔류오존농도값이 새롭게 설정되고, 새롭게 설정된 잔류오존농도값을 만족시키기 위해서 오존 및 과산화수소 주입량을 CT콘트롤 유닛(10)에 저장된 데이터베이스에 요청(S60)하여 오존 및 과산화수소의 주입량을 결정하게 된다.
오존과 과산화수소의 주입량이 결정되면 결정된 주입량에 따라 오존발생장치(8)와 과산화수소 주입펌프(7)를 조절(S70)하게 된다.
이후 오존 및 과산화수소를 주입(S80)하게 된다.
첨부된 도 4는 3단으로 구성된 오존공정에서 각 접촉단별 잔류오존농도 거동의 일 예를 나타내고 있다. 한강수계의 원수에 대해서 2단계, 3단계 오존주입량은 각각 0.49, 0.75mg/L로 고정시키고, 1단계 주입량을 0.22, 0.51, 0.80mg/L로 변화시켰을 때의 각 접촉단별 잔류오존의 농도를 보여주고 있다. 이러한 결과는 각 접촉단별로 잔류오존농도 변화가 극심하고, 잔류오존농도의 변화는 주입농도에 따라 결정되기 때문에 각 단별로 잔류오존농도를 측정하고 CT값을 산출하여 제어하는 시스템이 개발되어야 함을 보여주고 있다.
첨부된 도 5, 도 6 및 도 7은 제어기법별 처리효율을 비교하기 위하여 수량비례 제어방식과 기존의 잔류오존 제어방식 및 본 발명에서 개발한 CT제어방식을 적용하여 오염물질 지표인자에 대한 후오존공정과 고도산화공정(AOP) 및 생물활성탄공정의 처리효율의 일 예를 보여주고 있다. 오염물질 지표인자의 대상항목으로는 미량유기오염물질의 지표인자인 DOC(용존유기탄소)와 KMnO4소비물질 및 난분해성 유기물질의 지표인자인 UV254를 선정하였다. 각 제어방식별 운전조건으로 접촉시간은 현장에서 많이 적용되고 있는 10분으로 하였으며, 수량비례 제어방식은 오존주입농도 1.0mg/L, 기존의 잔류오존 제어방식은 잔류오존농도 0.05mg/L, CT 제어방식은 CT값 1.10mg/L·min의 조건에서 실험을 수행하였다. 본 실험에 사용된 대상원수는 한강수계 원수를 사용하였으며, 처리결과의 신뢰도를 높이기 위하여 동일한 오존/AOP접촉설비를 이용하여 실험하였다. 각 제어기법별로 선정된 오존주입량은 본 원수에 대해서 각 제어기법별로 우수한 처리효율을 나타낸 운전결과를 바탕으로선정하였다. DOC의 경우 후오존공정에서 각 제어기법별로 서로 비슷한 제거효율을 나타냈으며, 후속공정인 생물활성탄공정에서 CT제어기법이 다른 제어기법에 비해서 10% 정도 높은 제거효율을 나타내었다. 또한, UV254의 경우 후오존공정에서는 CT제어기법의 처리효율이 약간 우수한 것으로 나타났으며, 후속공정인 생물활성탄공정에서 CT제어기법이 다른 제어기법에 비해서 10∼15% 이상 높은 제거효율을 나타내었다. KMnO4소비물질의 경우에는 후오존공정에서 CT제어기법이 다른 제어기법에 비해서 10∼20% 이상 높은 제거효율을 나타내었고, 후속공정인 생물활성탄공정에서도 10∼20% 이상 높은 제거효율을 나타내었다. 상기의 결과를 분석해보면 CT제어기법이 수량비례 제어방식이나 기존의 잔류오존 제어기법에 비해서 높은 제거효율을 나타내고 있었으며, 후오존공정에서의 처리효율보다는 후속공정인 생물활성탄공정에서의 처리효율이 더 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, CT제어기법은 최적의 오존을 주입하여 미량 오염물질의 제거효과가 우수하며, 후속공정인 생물활성탄공정에도 순영향을 미치는 것으로 판단된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변환 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 오존공정 및 고도산화공정(AOP)에서 잔류오존 및 유입유량으로부터 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 적정 CT값을 만족시키는 오존 및 과산화수소의 주입농도를 산출하여 실시간으로 제어할 수 있으며, 이러한 자동제어장치를 오존공정 및 고도산화공정(AOP) 시스템에 적용하여 최적화된 고도정수처리의 제어를 실현할 수 있게 되는 이점이 있다.
따라서, 수질 및 수량의 변화에 대응하여 수처리가 가능하게 되므로, 처리수질의 안정성이 확보되며, 자동제어시스템으로의 연계가 가능할 뿐만 아니라, 기도입된 후오존공정에 쉽게 적용시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 수질에 따라 요구되는 오존 및 과산화수소 주입량을 정확히 산정하여 항상 적정한 농도를 유지할 수 있으므로 오존발생설비의 에너지 소비와 과산화수소 주입설비의 운영을 최적화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 수처리 시스템에 있어서,
    원수유입부(1)의 유도에 의해 유입되는 원수에 오존 또는 오존과 과산화수소를 공급하여 반응하도록 한 오존/AOP접촉설비(2)와;
    원수유입부(1)의 일측에 형성한 유입유량측정장치(4)와;
    원수의 잔류오존농도를 측정하기 위해서 오존/AOP접촉설비(2)에 연결되도록 설치한 잔류오존측정장치(5)와;
    오존/AOP접촉설비(2)에 오존을 공급하는 오존발생장치(8)와;
    유입유량측정장치(4), 잔류오존측정장치(5) 및 오존발생장치(8)와 연결되어 각각의 측정값에 따라 오존의 공급량을 제어하는 CT콘트롤 유닛(10)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 오존/AOP접촉설비(2)는 다수의 격벽(2a)에 의해 다수의 접촉단(3)으로 나뉘어지며, 상기 오존발생장치(8)는 오존/AOP접촉설비(2)의 접촉단(3)마다 별도로 오존을 공급하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오존/AOP접촉설비(2)에 과산화수소를 공급하기 위하여
    과산화수소 저장탱크(6)에 저장되어 있는 과산화수소를 오존/AOP접촉설비(2)에 공급하는 과산화수소 주입펌프(7) 설치하되,
    과산화수소 주입펌프(7)는 CT콘트롤 유닛(10)의 제어에 따라 오존/AOP접촉설비(2)에 공급되는 오존의 공급량에 따라 과산화수소의 주입량을 소정비율로 제어하는 것을 특징으로 하는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어장치.
  4. 원수유입부(1)로 유입되는 원수의 유입유량을 측정하는 단계(S10)와;
    오존/AOP접촉설비(2)를 통과하는 원수의 잔류오존농도를 측정하는 단계(S20)와;
    측정된 유입유량과 잔류오존농도에 의해 CT값을 산출하는 단계(S30)와;
    설정되어 있는 CT값과 측정된 유입유량과 잔류오존농도에 의해 산출한 CT값을 비교하여 그 편차가 소정 비율미만인가를 판단하는 단계(S40)와;
    CT값의 편차가 소정비율미만이면, 유입유량을 고려하여 오존 또는 오존과 과산화수소의 주입량을 결정하는 단계(S50)와;
    결정된 오존 또는 오존과 과산화수소의 주입량에 따라 오존발생장치와 과산화수소 주입 펌프를 조절하는 단계(S70)와;
    오존 또는 오존과 과산화수소를 주입하는 단계(S80)들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    설정되어 있는 CT값과 측정된 유입유량과 잔류오존농도에 의해 산출한 CT값의 편차가 소정비율이상이면, 설정된 CT값을 얻기 위한 오존 또는 오존과 과산화수소의 주입량을 데이터베이스에 요청하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 오존/AOP접촉설비(2)가 다수의 격벽(2a)에 의해 다수의 접촉단(3)으로 나뉘어지게 된 경우, CT값을 각각의 접촉단(3)에 대해서 별도로 설정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어방법.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 설정되어 있는 CT값과 측정된 유입유량과 잔류오존농도에 의해 산출한 CT값의 편차의 소정비율은 10%인 것을 특징으로 하는 CT제어를 이용한 오존공정 및 고도산화공정(AOP)의 자동제어방법.
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