KR200200197Y1 - 탈염소를 위한 환원제 주입장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 탈염소를 위한 환원제 주입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정수의 잔류염소농도를 자동측정하는 수단과 잔류염소농도에 따른 환원제의 주입량을 제어하는 수단과 환원제의 주입후 공정수 잔류염소농도를 확인하는 수단을 구비한 탈염소를 위한 환원제 주입장치를 고안하여 오존-생물활성탄 공정이 도입된 고도정수처리시스템에서 모래여과 후단 오존공정 전단에 적용함으로써 잔류염소에 의한 배오존처리 장치의 부식과 오존의 소비 및 생물활성탄 형성저해 방지 뿐만 아니라 염색공업에서 염색장해 방지에도 기여할 수 있는 것이다.

Description

탈염소를 위한 환원제 주입장치{A Pouring Apparatus Of Reducing Agent For Dechlorination}

본 고안은 탈염소를 위한 환원제 주입장치에 관한 것으로, 특히 오존(O₃)/생물활성탄 공정이 도입된 고도정수처리시스템에서 잔류염소를 제거하기 위한 것으로서 배오존처리 장치의 부식과 오존의 소비 및 생물 활성탄 형성저해 뿐만 아니라 염색공업에서 염색장해 방지에도 기여할 수 있는 것이다.

일반적으로 고도정수처리공정에서 전염소는, 모래여과 후단에서 잔류염소가 유출되지 않을 정도의 미량의 염소를 주입한다. 유럽, 일본, 미국 등의 외국에서 개발된 원수 → 전염소 → 응집 → 침전 → 모래여과 → 오존 → 생물활성탄 → 염소소독 → 정수의 고도정수처리시스템은 원수 중에 암모니아성 질소의 농도가 낮기 때문에 미량의 전염소를 주입하며 모래여과공정에서 잔류염소가 유출되지 않도록 운전을 실시한다. 우리나라는 재래식공정에 오존-생물활성탄을 부가하는 고도정수처리시스템이 도입되어 가동되고 있으나, 암모니아성 질소의 농도가 높아 파괴점전염소처리를 실시하고 있는 정수장(원수 → 파괴점염소 → 응집 → 침전 → 모래여과 → 오존 →(생물)활성탄 → 후염소 → 정수)에서는 잔류염소에 의한 문제가 발생하여 운전에 어려움을 겪고 있으나 대책이 전무한 상태에서 운전을 실시하고 있다. 특히 공정 중에 주입한 잔류염소에 의한 문제점은 우리나라의 정수처리시설이 주로 하류 하천수를 원수로 하는 정수장에 도입되어 있기 때문에 암모니아성 질소의 농도가 높아 염소를 과량으로 주입하기 때문이며 이때 주입된 염소가 오존(O₃)/생물활성탄 공정으로 유입됨에 따라 배오존처리 장치의 부식과 오존의 소비 및 생물활성탄 형성저해등의 심각한 문제점을 유발하고 있으며 이를 구체적으로 설명하 면 다음과 같다.

<염소이온에 의한 공식(孔食)>

수중에 존재하는 유리 잔류염소는 HOCl과 OCl^-의 형태로 pH 변화에 의존적으로 그 존재비가 달라진다. pH 7.4에서는 HOCl과 OCl^-의 존재비가 1 : 1로 존재하며, pH 7.4 미만의 pH 범위에서는 HOCl의 존재비가 높아지고 pH 7.4를 초과하는 pH 범위에서는 OCl^-의 존재비가 높아지게 된다. 이중 HOCl은 폭기에 의해 해리되지 않기 때문에 공기중으로 방출되지 않으나, OCl^-은 공기중으로 방출되는 것으로 알려져 있다. 이와같이 오존화 공기에 의한 폭기로 유리잔류염소가 방출되어 배오존가스장치에서 오존과 반응하면 다음 반응식 1과 같이 염소이온의 발생에 의한 공식(孔食, Pitting) 혹은 응력부식(應力腐蝕)이 발생하여 장치의 손상을 초래하는 문제점이 발생하고 있다.

OCl^-+ O₃→ Cl^-+ 2O₂

(HOCl + O₃→ H⁺+ Cl^-+ 2O₂)

<생물활성탄의 형성저해>

잔류염소는 입상활성탄에 번식하는 미생물의 성장을 저해하여 생물활성탄의 형성을 저해하는 것으로 알려졌다. 일본 동경도 까네마치정수장의 운전결과에 따르 면 소량의 결합(잔류)염소일지라도 생물활성탄의 처리효과를 감소시키는 악영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 전염소가 주입되는 시점부터 생물활성탄에 의한 암모니아성 질소의 제거율이 극히 저조한 것으로 나타났다. 따라서 입상활성탄의 생물활성탄 형성을 촉진하고 정수처리 효율을 유지·상승시키기 위해서는 잔류염소의 유입을 배제하는 것을 원칙으로 하고 있으나 현재 사용하고 있는 고도정수처리시스템은 활성탄이 잔류염소와 반응함에 따라 표면이 산화되어 흡착능이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안자들은, 파괴점염소처리를 실시하고 있는 기존의 재래식 정수장에서 고도정수처리시설을 도입할 경우에 잔류하는 염소를 제거하기 위한 환원제 주입장치의 개발에 노력을 기울인 결과 본 고안을 완성하게 되었다

본 고안은 오존(O₃)/생물활성탄 공정이 도입된 고도정수처리시스템에 잔류염소에 의한 배오존처리 장치의 부식과 오존의 소비 및 생물활성탄 형성저해 등의 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 잔류염소의 양을 자동적으로 측정하고 컴퓨터를 사용하여 제어함으로써 환원제를 적정량 투입하는 환원제 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 염색공업 용수중의 잔류염소를 제거하여 변색등의 원인제거가 가능한 환원제 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 의한 탈염소를 위한 환원제 주입장치의 모식도,

도 2는 본 고안에 의한 탈염소를 위한 환원제 주입장치의 제어시스템의 컴퓨터 화면을 나타낸 것이고,

도 3은 고도정수처리시스템내에서 탈염소공정에 환원제 주입장치가 적용된 예를 나타낸 것이다.

<도면의 주요부분의 대한 부호의 설명>

1 : 공정수저장조 2 : 공정수공급라인

3 : 공정수 유입유량계 4 : 자동잔류염소측정기

5 : 환원제용액 저장조 6 : 컴퓨터

7 : 환원제용액 공급펌프 8 : 환원제용액 제어밸브

9 : 자동잔류염소측정기 10 : 탈염소 공정수저장조

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 공정수를 집수·저장할 수 있는 공정수저장조(1)와, 상기 공정수저장조에 연결되는 공정수공급라인(2)과, 상기 공정수공급라인상에 설치되어 공정수의 유량을 측정할 수 있는 유량계(3)와, 공정수에 포함된 잔류염소농도를 측정하기 위한 자동잔류염소측정기(4)와, 환원제를 포함하는 용액을 저장할 수 있는 환원제용액 저장조(5)와, 공정수에 포함된 잔류염소의 농도에 따라 환원제를 자동적으로 주입하도록 제어하는 컴퓨터(6)와, 상기 환원제용액 저장조에 연결되는 환원제공급펌프(7)과, 상기 환원제공급라인상에 설치되어 상기 컴퓨터에 의해 제어되어 환원제 용액의 주입량을 조절하는 환원제용액 제어밸브(8)와, 환원제 주입후 잔류염소의 농도를 측정하기 위한 자동잔류염소측정기(9) 및 염소가 제거된 공정수를 집수·저장할 수 있는 탈염소 공정수 저장조(10)로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예를 고도정수처리시스템에서 탈염소공정에 적용하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1은 본 고안에 의한 환원제 주입장치의 모식도를 도시한 것이며 도 2는 본 고안에 따른 환원제 주입장치에 의해 탈염소가 이루어지는 과정이 컴퓨터 화면상에 수치가 표시되는 것을 알아보기 쉽도록 나타낸 확대도이다.

본 고안에 의한 장치에 의하여 탈염소가 이루어지는 과정을 설명하면, 도면에 도시된 바와 같이 잔류염소를 포함하고 있는 공정수는 공정수저장조(1)에 집수 ·저장된 다음 자유낙하방식으로 투입되어 공정수공급라인(2)을 따라 유량을 측정할 수 있는 유량계(3)를 지나 자동잔류염소측정기(4)에 이르게 된다. 이때 센서가 부착된 자동잔류염소측정기에 의해 자동적으로 잔류염소의 농도가 측정되고 그 측정치는 컴퓨터상의 화면(21)에 표시가 된다.

한편, 정수처리공정에서 탈염소를 위한 환원제로는 설파이트(Sulfite)계열의 아황산수소나트륨(SBS, NaHSO₃), 티오황산나트륨 5수화물(Na₂S₂O₃·5H₂O), 아황산나트륨(Na₂SO₃) 및 아황산가스(SO₂) 등의 약품이 사용되고 있으나 수도시설에서 약품취급상의 안정성 등을 고려하여 아황산나트륨(Na₂SO₃)을 사용하였다.

환원제로 사용되는 아황산나트륨은 5%의 용액으로 제조하여 환원제용액 저장조(5)에 저장한 다음 공정수의 잔류염소 농도의 측정값의 2.5배가 되도록 컴퓨터(6)에 의해 제어가 된 상태에서 환원제 공급펌프(7)를 따라 환원제용액 제어밸브(8)에 의해 환원제 용액의 주입량이 조절되며 이때 주입농도가 컴퓨터 화면(22)에 표시된다.

환원제가 투입된 다음 최종공정수의 잔류염소 농도를 센서가 부착된자동잔류염소측정기(9)로 측정하여 0.05 ㎎/ℓ이하가 되는지를 컴퓨터 화면(23)에 표시하게 하여 확인한 다음 환원제 주입의 정도를 파악하고 투입량을 조절할 수 있게 한다. 또한 환원제 투입량에 따라 잔류염소의 농도가 변하는 추이를 알아보기 쉽도록 컴퓨터 화면(24)에 그래프로 나타내었다.

마지막으로 이와같이 잔류염소가 제거된 탈염소수는 탈염소 공정수 저장조(10)로 보내지게 된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 구성에 따른 탈염소를 위한 환원제 주입장치는 도 3에 도시된 바와 같이 오존-생물활성탄 공정이 도입된 고도정수처리시스템내의 모래여과 후단 오존공정 전단에 탈염소공정에 적용할 수 있는 장치로 사용함으로써 배오존 장치의 부식과 오존의 소비 및 생물활성탄의 형성장해를 방지하는데 사용할 수 있다.

또한 염료공업에서 용수중에 유리잔류염소를 함유하고 있는 경우에는 NH₂기를 가진 분산염료는 산화작용에 의하여 NO₂기로 변화되므로 변색의 원인이 되고 양이온 염료 염색시에도 유리잔류염소는 변색의 원인이 되는 것으로 알려져 있으므로 본 고안에 의한 환원제 주입장치를 적용하게 되면 무염소수를 공업용수로 공급받지 못하는 산업시설에서는 자체 개발한 지하수를 사용하지 않고 수도수를 탈염소처리하여 사용함으로써 고농도의 경도성분에 등에 의한 변색이 되는 장해를 방지할 수 있어 경비를 절감할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의한 탈염소를 위한 환원제 주입장치는 잔류염소를 자동측정하여 측정값에 따라 환원제를 주입할 수 있으므로 우리나라와 같이 겨울철에 하천수에 고농도의 암모니아성질소가 형성되어 많은 양의 염소를 주입하여 이를 제거해야 할 경우에는 잔류염소가 고도정수처리시스템내의 오존-생물활성 탄 공정에 유입되는 것을 방지할 수 있어 배오존장치의 부식과 오존의 소비 및 생물활성탄의 형성저해를 막을 수 있다.

또한 염색공업에서는 수도수에 포함된 잔류염소를 제거함으로써 변색이 되는 원인을 제거할 수 있는데 효과적이다.

Claims (1)

1. 공정수를 집수·저장할 수 있는 공정수저장조(1)와, 상기 공정수저장조에 연결되는 공정수공급라인(2)과, 상기 공정수공급라인상에 설치되어 공정수의 유량을 측정할 수 있는 유량계(3)와, 공정수에 포함된 잔류염소농도를 측정하기 위한 자동잔류염소측정기(4)와, 환원제를 포함하는 용액을 저장할 수 있는 환원제용액 저장조(5)와, 공정수에 포함된 잔류염소의 농도에 따라 환원제를 자동적으로 주입하도록 제어하는 컴퓨터(6)와, 상기 환원제용액 저장조에 연결되는 환원제 공급펌프 (7)와, 상기 환원제 공급라인상에 설치되어 상기 컴퓨터에 의해 제어되어 환원제 용액의 주입량을 조절하는 환원제용액 제어밸브(8)와, 환원제 주입후 잔류염소의 농도를 측정하기 위한 자동잔류염소측정기(9) 및 염소가 제거된 공정수를 집수·저장할 수 있는 탈염소 공정수저장조(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 탈염소를 위한 환원제 주입장치.