KR20050102872A - 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 공정에서 스트리밍포텐셜을 이용한 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 공정에서 스트리밍포텐셜을 이용한 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시제어 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순간 혼화-막 여과 공정을 정수처리에 적용함에 있어서 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 구체적으로 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 장치에서 유입된 원수를 응집제와 순간 혼화하는 단계(a)와 상기 단계(a)를 거쳐 원수와 응집제가 혼화된 혼화수의 스트리밍 포텐셜(streaming potential)을 측정하는 단계(b) 및 상기 단계(b)를 거친 혼화수를 여과하는 막 여과 단계(c)를 포함하며, 특히 상기 단계(b)에서 측정된 스트리밍 포텐셜이 0이 되도록 원수에 투입되는 응집제량을 조절하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 막 여과 공정의 전단계인 순간 혼화 공정의 최적 응집제 투입량 결정 및 막에 최소한의 파울링이 일어나는 유입수를 공급할 수 있으며, 결과적으로 순간 혼화-막여과 공정을 정수처리에 적용시 혼화수의 스트리밍 포텐셜(streaming potential)을 측정하여 양 공정을 동시에 자동으로 제어할 수 있다.

Description

정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 공정에서 스트리밍 포텐셜을 이용한 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법 및 그 장치{Simultaneous control method and apparatus thereof for both coagulant injection and membrane process by using streaming potential in the instantaneous flash mixer-membrane process}
본 발명은 순간 혼화-막 여과 공정을 정수처리에 적용함에 있어서 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
근래, 생활수준의 향상에 따라 먹는 물에 대한 질적 욕구가 점점 높아지고 있으나, 상수원은 인구의 증가, 산업화, 도시화에 따라 점점 오염되고 있으므로 정수 처리 공정에 대한 중요성이 한층 높아지고 있다.
최근, 수 처리 공정에 있어서 막 여과 공정의 적용이 주목되고 있는데, 이러한 수 처리 공정에 막 여과 공정을 적용하는 배경에는 안심감을 줄 수 있는 물을 공급할 수 있고, 수 처리 시설의 단순화가 가장 큰 인자로 작용한다.
또한, 최근에는 혼화-응집의 방식을 인 라인 응집(in-line coagulation) 방식으로 전환함과 동시에, 침전 및 모래 여과를 고려하지 않고도 막 여과 공정을 바로 적용시키는 방식이 주목을 받고 있으며, 이 때, 주로 사용되는 막의 종류는 정밀여과 및 한외여과 막이다.
그러나, 막 여과 공정의 경우 막의 파울링(fouling)이 항상 병행되는 한계점으로, 이를 실제 공정에서 조속히 예측하고 제어할 수 있는 방안을 모색하는 것은 매우 중요한 문제이다. 특히, 순간 혼화-막 여과 공정에서는순간 혼화에 의해 응집제를 투여한 후 침전지를 거치지 않고 바로 막 여과 공정으로 처리수를 보내게 되는데, 이와 같이 응집 공정의 후단에 침전지를 거치지 않고 바로 막 여과 공정을 결합할 경우, 응집제가 투입된 유입수가 막에 의해 처리되어진다. 그러나, 이 때, 응집 공정에서의 최적 응집제 투입량과 막의 운전(막에 의한 여과공정)을 동시에 해결할 수 있는 방법은 아직 알려져 있지 않다.
일반적으로 정수장에서 원수에 응집제를 투입하기 위해서는 응집제 투입량을 결정하여야 하는데, 종래에는 응집제 적정 투입량을 일종의 모형실험인 자-테스트(jar test)에 의해서 수동적으로 결정하였다.
이 경우, 막 여과 공정이 후단에 있을 경우, 막의 파울링에 최소한의 영향을 주는 응집제 주입량이 자-테스트에 의해 결정된 주입량과 동일한지는 항상 의문시되어 왔다. 또한, 막의 막힘 현상에 대한 응집제 주입량의 영향도 그다지 뚜렷하게 알려져 있지 않다. 대체로, 다량의 응집제 주입시 막의 막힘 현상에 적은 영향을 보인다고 알려져 있지만, 순간 혼화의 경우에는 반드시 그렇지만도 않다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 기술로는 순간 혼화-막 여과 공정을 정수처리 과정에 적용함에 있어서, 응집 공정에서의 최적 응집제 투입량과 막 여과 공정에서 응집과 막의 파울링을 동시에 제어하기 어려운 점을 해결하기 위하여, 순간 혼화-막 여과 공정의 정수처리 적용에 있어서 응집제 투여 및 막 여과 공정을 동시에 제어할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 수질 변동 등에도 적합하고 합리적인 운전 방법을 개발하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 순간 혼화-막 여과 공정의 정수처리 적용에 있어서, 응집제 투여 및 막 여과 공정을 동시에 제어할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공한다.
구체적으로, 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 장치에서 유입된 원수를 응집제와 순간 혼화하는 단계(a);
상기 단계(a)를 거쳐 원수와 응집제가 혼화된 혼화수의 스트리밍 포텐셜(streaming potential)을 측정하는 단계(b) 및;
상기 단계(b)를 거친 혼화수를 여과하는 막 여과 단계(c)를 포함하며,
상기 단계(a)에서 유입된 원수에 응집제를 혼화시킬 때, 상기 단계(b)에서 측정된 스트리밍 포텐셜에 따라 원수에 투입되는 응집제량을 조절하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법을 제공한다.
상기 유입된 원수를 응집제와 순간 혼화하는 단계(a)에 있어서, 응집제로는 폴리염화알루미늄(Poly aluminium chloride; PAC), 황산알루미늄(Aluminium Sulfate; Alum), 라임(Lime) 또는 염화제이철(Ferric Chloride) 과 같은 각종 응집제를 모두 사용할 수 있다.
한편, 응집제의 종류에 따라 스트리밍 포텐셜이 0이 되는 최적 주입량은 달라질 수 있다.
또한, 상기 혼화수의 스트리밍 포텐셜을 측정하는 단계(b)에서 측정된 스트리밍 포텐셜 값이 0 이 되도록 응집제를 소량씩 투입하는 것을 특징으로 한다.
혼화수의 스트리밍 포텐셜을 응집제 투입 후의 혼화수, 즉, 막 여과 공정으로의 공급수에서 측정하였을 때 그 측정값이 0 지점에 가까운 응집제 투입량일수록, 막의 투과량 저감 효과가 낮다.
따라서, 스트리밍 포텐셜이 0 지점에 가까울 때의 응집제 주입량이 순간 혼화-막 여과 장치에서의 최적 응집제 주입량이 된다.
또한, 순간 혼화-막 여과 공정에 있어서 혼화수의 스트리밍 포텐셜에 의해 얻어진 최적 응집제 주입량은, 후단의 막 여과 공정에 있어서도 막의 파울링에 최소한의 영향을 주는 지점이 된다.
따라서, 수질의 변동이 있다 하여도 유입수의 스트리밍 포텐셜이 0 이 되도록 응집제를 자동적으로 투입한다면, 순간 혼화-막 여과 공정에서 응집제 투여 및 막 여과 공정을 동시에 제어하는 것이 가능하다.
상기 막 여과 단계(c)에서 막으로는 정밀여과 막 또는 한외여과 막을 사용할 수 있다.
상기와 같이 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어가 가능한 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 장치는 하기 도 1과 같이 유입된 원수를 응집제와 혼화하는 순간 혼화 장치(24), 응집제와 혼화된 혼화수에 대한 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(17) 및 혼화수를 여과하는 막 여과 장치(26)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 응집제의 주입량이 순간 혼화 장치(24)와 막 여과 장치(26) 사이에 있는 혼화수에 대한 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(17)에 의해 조절됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 순간 혼화-막 여과 장치에 있어서, 응집제의 주입량은 스트리밍 포텐셜이 0이 되는 것을 기준으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 권리범위가 하기 도면으로 한정되는 것은 아니다.
이 때, 도 1은 순간 혼화-막 여과 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 순간 혼화-막 여과 공정에서 응집제 주입량에 따른 막의 투과량 비의 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 또한, 도 3은 혼화수의 스트리밍 포텐셜(streaming potential)과 막 여과 저항과의 관계로부터 최소한의 파울링이 일어나는 지점을 설명하기 위한 그래프이며, 도 4는 스트리밍 포텐셜에 의한 자동제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에는 순간 혼화-막 여과 장치가 도시되어 있으며, 상기 장치를 이용한 순간 혼화-막 여과 공정에서 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어가 가능한 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 장치는 하기 도 1과 같이 유입된 원수를 응집제와 혼화하는 순간 혼화 장치(24), 응집제와 혼화된 혼화수에 대한 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(17) 및 혼화수를 여과하는 막 여과 장치(26)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 응집제의 주입량이 순간 혼화 장치(24)와 막 여과 장치(26) 사이에 있는 혼화수에 대한 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(17)에 의해 조절됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 순간 혼화 장치(24)와 스트리밍 포텐셜 검출기(17)의 위치는 순간 혼화 장치(24) 후단의 원수관내에 스트리밍 포텐셜 검출기(17)를 설치함으로써, 혼화수의 스트리밍 포텐셜을 측정할 수도 있다.
상기 순간 혼화-막 여과 장치는 응집제의 주입량이 스트리밍 포텐셜이 0이 되는 것을 기준으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 장치에서 사용하는 응집제로는 PAC(Poly aluminium chloride; PAC), 황산알루미늄(Aluminum Sulfate; Alum), 라임(Lime), 염화제이철(Ferric Chloride)과 같은 각종 응집제를 모두 사용할 수 있다.
상기 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(17)로는 스트리밍 포텐셜 시스템(streaming potential system) SPD100 및 SPT1000(Sentrol Systems, Inc.), 그 외의 SPD 기종도 사용가능하며, 굳이 어느 한 기종에 국한하지 않고 사용할 수 있다.
상기 막 여과 장치(26)의 막으로는 정밀여과 막 또는 한외여과 막을 사용할 수 있다. 또한, 상기 막의 공칭공경(Nominal pore size)은 0.01 내지 0.1 ㎛ 범위의 막임을 특징으로 한다.
또한, 상기 장치에 의한 정수 처리 공정은 순간 혼화 장치에 들어오는 원수가 착수정(1)으로부터 착수정 펌프(2)에 의해 고가 수조(3)로 이동한 후, 수두 차이에 의해서 발생한 유량에 의해서 순간 혼화 장치(24)로 유입된다. 이 때, 유입수의 탁도는 온 라인 탁도계(5)로 실시간 모니터링 할 수 있으며, 유입수의 유량은 순간 혼화 장치의 전단에서 설치한 원수 유입관에서의 유량계(8)로 계측하고 원수 유입유량 조절변(7)으로 조절할 수 있다. 유입된 원수는 순간 혼화기(13)에 의해서 응집제 저장소(15)와의 혼화가 인 라인(in-line) 방식으로 이루어지며, 그 혼화수를 바로 막 여과 장치(26)로 보낸다. 이 때, 유입수와 응집제의 혼화 원리는 유입수의 유속보다 10 배 이상 보충수 유속을 부과하게 되면, 응집제가 보충수의 유속에 의해서 유입수와 혼화가 이루어진다. 또한, 보충수의 유속은 별도의 보충수 관에서의 유량계(10)로 측정하며 보충수 펌프(9)에 의해 조절된다. 한편, 응집제의 주입량은 순간 혼화 장치(24)와 막 여과 장치(26) 사이에 혼화수에 대한 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(17)에 의해 조절되며, 스트리밍 포텐셜이 0이 될 때까지 응집제가 투여된다. 이어, 막 여과 장치에 의한 여과 방식은 데드-앤드(dead-end) 방식으로, 유입되는 혼화수의 압력은 막여과 유입수 공급관에서의 압력계(19)에 의해서 측정하며, 유량은 막 여과 유입수의 유량 조절변(20)과 막 여과 유입수의 공급 펌프(21)를 사용하여 조정 할 수 있다.
도 2는 순간 혼화-막 여과 장치에서 응집제 투입량에 따른 여과 막 투과량 비의 변화(저감 효과)를 나타낸 그래프로 하기 실시예 1에서 보다 상세히 설명한다.
이 때, 하기 실시예 1의 실험에 사용한 여과 막은 정밀 여과 막으로, 응집제를 주입하지 않은 경우와 응집제를 주입한 경우로 나누어 여과막의 투과량 비의 저감 효과를 측정하여, 투과량 비는 하기 수학식 1과 같이 막의 초기 투과량(J0)에 대한 시간이 지남에 따라 줄어드는 막의 투과량(J)의 비로 환산하여 나타낸다.
(상기 수학식에서, J= 각 시간에서의 막의 시간당 투과량, J0= 초기 운전 압력에서의 증류수에 대한 막의 시간당 투과량)
도 2에서 보면, 막의 투과량이 늦게 떨어지는 응집제 주입량이 막의 막힘이 낮음을 알 수 있다.
도 3은 응집제 주입량별로 혼화수의 스트리밍 포텐셜과 막 여과 저항비와의 상관관계를 설명하기 위한 그래프로 하기 실시예 2에서 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예 2에서 막 여과 저항은 하기 수학식 2로부터 계산한다.
Jv= △P/μ·Rt
(상기 수학식에서, Jv= 막을 투과하는 용액의 투과량, △P= 운전 압력, μ= 용액의 점도, Rt= t 시간에서의 여과 저항 임, 또한, 실험을 통하여 t 시간에서의 Jv, △P로부터 여과 저항을 얻을 수 있음)
이 때, 막의 여과 저항비가 낮을수록, 막의 막힘 현상이 낮다고 볼 수 있다. 도 3에서 보면, 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0에 가까울수록 여과저항의 비가 다른 주입량의 경우에 비해서 낮은 것을 알 수 있다.
또한, 순간 혼화 장치에서 응집제가 주입된 후의 스트리밍 포텐셜을 측정하였을 경우, 순간 혼화 장치에 의한 최적 응집제 주입량도 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0 에 가까운 지점이였다.
따라서, 순간 혼화-막여과 공정의 경우, 유입되는 원수의 성상에 상관없이 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0 이 되도록 제어한다면, 최적 응집제 주입량으로 주입하면서 막의 파울링에 최소한 영향을 주는 공급수를 공급할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 스트리밍 포텐셜에 의한 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시제어는 도 4의 스트리밍 포텐셜에 의한 자동제어 장치에 의해 자동으로 제어할 수 있다. 이 때, 상기 자동제어 장치는 순간 혼화 장치(1), 응집제 저장소(2), 응집제 펌프(3), 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(4), DAQ(data acquisition) 보드가 내장된 컴퓨터(5)로 구성될 수 있으며, 원수와 응집제가 혼화된 상태인 혼화수의 전하측정을 위해 순간 혼화 장치 후단부의 샘플 튜브 라인(sample tube line)은 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(4)와 연결되며, 응집제를 주입하는 응집제 펌프(3)는 DAQ 보드(5)에 연결된다. 또한, 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(4) 출력치와 응집제 펌프(3)의 입력치를 이용하여 피드 백(feed back) 제어 장치가 최종적으로 구성될 수 있도록 두 장치의 출력값(output)인 DC 전압을 DAQ 보드인 NI-DAQ(PCMCIA 6023E)(5)에 연결시켜 놓는다. 한편, 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(4)의 송신기(transmitter)에 의해 측정된 전압(voltage) 값과 무차원 변수로 전환된 디스플레이 값을 시각적으로 모니터링 할 수 있도록 랩뷰(Labview)라는 프로그래밍 도구를 이용하여 표시할 수 있다. 또한, 스트리밍 포텐셜에 의한 자동제어를 위해서 스트리밍 포텐셜 값이 0이 되는 목표치와 피드 백(feed back)된 제어량과의 차인 제어편차(tolerence)에 기초하여 주입되는 응집제 펌프(3)의 조작량이 결정된다. 따라서, 편차가 작아지게 되면 조작량도 작아지고, 편차가 크게 되면 그것에 대응하여 응집제 주입 펌프(3)의 조작량도 적합하게 움직일 수 있도록 코딩을 한다.
상기에서 언급한 스트리밍 포텐셜(Streaming potential)은 전기삼투의 역현상이며 유동 전위라고도 한다. 예를 들면, 유리의 모세관 안에 물을 넣으면 유리와 물의 접촉면에 일종의 전기 2중층이 생겨, 유리는 음으로, 물은 양으로 하전하는데, 여기에 수압(水壓)을 가하여 물을 밀어내면, 유리에 밀착해 있는 부분의 물은 움직이지 않더라도 내부의 물은 움직이므로 양전하를 운반하게 된다. 이 때 발생하는 에너지의 차이를 스트리밍 포텐셜이라고 한다.
비록 상기에서 본 발명은 도시된 도면을 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 고안의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 본 발명자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허등록청구범위에 속하는 것은 당연한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 순간 혼화-막여과 장치에서 응집제 투입량에 따른 막 투과량비의 변화 측정
도 1의 순간 혼화-막여과 장치에서 응집제 투입량에 따른 막 투과량비의 변화를 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
이 때, 원수는 한강으로부터 모았으며, 평균 탁도는 약 4NTU였고, 용존 유기 화합물(dissolved organic compounds)은 약 2.0 mg/ℓ였다. 응집제로는 PAC(polyaluminiumchloride, 17 % Al2O3 비중 1.3)를 사용하였으며, 응집제(15)는 순간 혼화기(13)에 인 라인 방식으로 주입되었으며, 이 때 응집이 끊임없이 발생하였다. 순간 혼화기에서 응집제 첨가 후 바로 막 여과 공정으로 이어졌다. 이때 정밀여과를 위해 친수성 폴리에틸렌 막(Hydrophilic polyethylene membrane)을 사용하였으며, 이 때 평균 정밀 여과 막의 공칭공경은 0.1 μm 였다. 막 모듈(membrane module)은 C10T 테스트 셀이였고, 표면적은 60 cm2였다. 막 여과 실험은 급수에 다른 농도의 응집제를 투여하면서 데드-앤드 모드(dead-end mode)로 수행되었다. 이 때 응집제는 응집제를 주입하지 않은 경우와 응집제를 4, 5, 6, 10 ppm을 주입한 경우로 나누어 실험하였다. 단, 막의 초기 투과량은 0.01 MPa의 운전 압력으로 1.5 m3/m2/일(day)로 하였으며, 총 실험 시간은 50 분으로 하였다. 투과량 비는 상기 수학식 1의 막의 초기 투과량(J0)에 대한 시간이 지남에 따라 줄어드는 막의 투과량(J)의 비로 환산하여 나타내었다.
그 결과, 도 2에서 알 수 있는 것처럼, 응집제를 주입하지 않은 경우와 응집제를 4, 5, 6, 10 ppm을 주입한 경우, 막 투과량 비의 저감 효과는 현저한 차이를 보였다. 즉, 응집제를 주입하지 않은 경우는 투과량의 저감 효과가 응집제를 주입한 경우들과 비교하여 아주 빠른 속도로 줄어들었다. 응집제를 주입한 경우에서도 응집제 5 ppm을 주입한 경우가 막의 투과량의 저감이 늦은 것을 알 수 있었다. 하지만, 응집제 10 ppm을 주입한 경우는 막의 투과량이 응집제 5 ppm을 주입한 경우에 비해 빨리 줄어드는 것을 보였다. 그 결과 본 장치에 있어서의, 막의 투과량이 늦게 떨어지는 응집제 주입량이 막의 막힘이 낮은 것을 알 수 있다. 이 때, 응집제 5 ppm의 주입은, 막의 유입수, 즉 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0에 가까운 지점임을 발견하였다.
실시예 2. 혼화수의 스트리밍 포텐셜과 막여과 저항비와의 관계 측정
혼화수의 스트리밍 포텐셜과 막여과 저항비와의 관계를 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다. 이 때, 정밀여과막의 막 여과 저항은 상기 실시예 1과 같이 다른 농도의 응집제를 첨가하면서 관찰되었다. 이 때 막 여과 저항은 상기 수학식 2로부터 계산하였으며, 시간에 따른 막 여과 저항의 변화를 도 3에 나타내었다.
그 결과, 도 3에서 알 수 있는 것처럼, 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0에 가까울수록 여과저항의 비가 다른 주입량의 경우에 비해서 낮은 것을 알 수 있었다. 일반적으로, 막의 여과 저항비가 낮을수록, 막의 막힘 현상이 낮다고 볼 수 있다.
이는 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0에 가까울수록, 응집제와 원수 중에 존재하는 유기물로 이루어지는 플록(flock)의 전기적인 하전이 0에 가까우며, 그 안정도는 불안정하여, 엉김 현상(aggregation)이 일어나기 쉬운 조건이 되고, 이로 인해, 막의 막힘 현상의 주요 물질인 크기가 작은 콜로이드(colloid) 성분을 더욱 많이 응집시킬 수 있기 때문에 막의 파울링이 일어나는 최소지점이 되기 때문이다.
또한, 순간 혼화 장치에서 응집제가 주입된 후의 스트리밍 포텐셜을 측정하였을 경우, 순간 혼화 장치에 의한 최적 응집제 주입량도 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0 에 가까운 지점이였다.
따라서, 순간 혼화-막여과 공정의 경우, 유입되는 원수의 성상에 상관없이 혼화수의 스트리밍 포텐셜이 0 이 되도록 제어한다면, 최적 응집제 주입량으로 주입하면서 막의 파울링에 최소한 영향을 주는 공급수를 공급할 수 있음을 알 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 순간 혼화-막여과 공정에서 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법 및 그 장치는 혼화수의 스트리밍 포텐셜을 측정함으로써, 그 측정값이 0에 가깝도록 응집제를 주입함으로써 순간 혼화 장치에 의한 최적 응집제 주입량을 투여함과 동시에 막의 파울링에 최소한의 영향을 미치는 혼화수, 즉, 막의 공급수를 투여함으로써, 순간 혼화-막 여과 공정에서 응집제 투여 및 막 여과 공정을 동시에 제어할 수 있으며, 스트리밍 포텐셜을 이용하여 일체형 응집, 막 여과 처리 시설에 대한 자동 운전이 용이하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 순간 혼화-막여과 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 순간 혼화-막여과 장치에서 응집제 투입량에 따른 막 투과량비의 변화를 설명하기 위한 그래프이며,
도 3은 혼화수의 스트리밍 포텐셜(streaming potential)과 막여과 저항과의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 스트리밍 포텐셜에 의한 자동제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
도면 1
1: 착수정 2: 착수정 펌프
3: 고가 수조 4: 원수의 유입관
5: 탁도계 6: 탁도계 유입관
7: 원수 유입유량 조절변 8: 원수 유입관에서의 유량계
9: 보충수 펌프 10: 보충수관에서의 유량계
11: 보충수관 12: 응집제 주입관
13: 순간혼화기 14: 응집제 주입 펌프
15: 응집제(PAC)저장조 16: 혼화수의 SPD로 공급 펌프
17: 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)
18: 막 여과 공정으로 혼화수 공급관
19: 막 여과 유입수의 공급관에서의 압력계
20: 막 여과 유입수의 유량 조절변 21: 막 여과 유입수의 공급 펌프
22: 막 여과 모듈 23: 막 여과수 저장탱크
24: 순간혼화 장치 25: 스트리밍 포텐셜 측정단계
26: 막여과 장치
도면 2
J: 각 시간에 있어서의 유입수의 막에 의한 투과량
J0: 동일한 실험조건에서의 증류수의 막에 의한 투과량
도면 3
Rt: t 시간에 있어서 공급수에 의한 막 여과 저항
Rt=45, Rt=30, Rt=20, Rt=10 및 Rt=0: 각각 실험시간 45, 30, 20, 10, 0 분에서의 공급수에 의한 막 여과 저항
스트리밍 포텐셜: 스트리밍 포텐셜의 수치
도면 4
1: 순간 혼화 장치 2: 응집제 저장소
3: 응집제 펌프 4: 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)
5: DAQ(data acquisition) 보드가 내장된 컴퓨터

Claims (5)

  1. 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 장치에서 유입된 원수를 응집제와 순간 혼화하는 단계(a);
    상기 단계(a)를 거쳐 원수가 응집제와 혼화된 혼화수의 스트리밍 포텐셜(streaming potential)을 측정하는 단계(b) 및;
    상기 단계(b)를 거친 혼화수를 여과하는 막 여과 단계(c)를 포함하며,
    상기 단계(a)에서 유입된 원수에 응집제를 혼화시킬 때, 상기 단계(b)에서 측정된 스트리밍 포텐셜에 따라 원수에 투입되는 응집제량을 조절하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 혼화수의 스트리밍 포텐셜을 측정하는 단계(b)에서 측정된 스트리밍 포텐셜 값이 0 이 되도록 응집제를 투입하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 막 여과 단계(c)에서 막으로는 정밀여과 막 또는 한외여과 막을 사용하는 것을 특징으로 하는 응집제 투여 및 막 여과 공정의 동시 제어 방법.
  4. 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 장치가 유입된 원수를 응집제와 혼화하는 순간 혼화 장치(24), 응집제와 혼화된 혼화수에 대한 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(17) 및 혼화수를 여과하는 막 여과 장치(26)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 응집제의 주입량이 순간 혼화 장치(24)와 막 여과 장치(26) 사이에 있는 혼화수에 대한 스트리밍 포텐셜을 측정하는 스트리밍 포텐셜 검출기(SPD)(17)에 의해 조절됨을 특징으로 하는 정수처리를 위한 순간 혼화-막 여과 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 응집제의 주입량은 스트리밍 포텐셜이 0이 되는 것을 기준으로 조절되는 것을 특징으로 하는 순간 혼화-막 여과 장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100775644B1 (ko) * 2006-05-18 2007-11-13 한국과학기술연구원 정수 슬러지의 농축탈수 방법 및 그 장치
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KR101133664B1 (ko) * 2009-12-16 2012-04-12 한국건설기술연구원 분리막을 이용한 수처리 시스템에서 유전자 알고리즘/프로그래밍을 이용한 막오염지수 예측모델 기반 완화 세정 방법 및 시스템
KR102077268B1 (ko) 2019-03-26 2020-02-17 해성엔지니어링 주식회사 액상소독제 및 응집제의 급속혼합장치

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