KR20150122876A - Water treatment apparatus of chlorine-uv combined oxidation for removing algae-caused noxious substance, and variable control method of chlorine dosage and uv dose using the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a water treatment apparatus of chlorine-UV combined oxidation for removing algae-caused noxious substance and a method for variably controlling chlorine dosage and UV intensity using the same. The water treatment apparatus does not use an oxidizing agent such as existing ozone, hydrogen peroxide, etc. by inserting chlorine into a front end of a duct type UV reactor in a predetermined pH condition to remove noxious substances such as algae-caused off-flavor induction substances induced by the occurrence of green algae in a river, algae toxicity substances, medical substances, etc. A follow-up adsorption process such as activated carbon is not needed. In addition, the injection position and injection amount of the chlorine are selectively controlled according to the water quality property of inflow water. An operating convenience is provided by controlling a feedback along with the UV intensity and the chlorine dosage determined by value analysis according to the kind and concentration of the algae-caused noxious substance in the apparatus of chlorine-UV combined oxidation when the algae-caused noxious substance is introduced. Power consumption amounts and medicine usage amounts are reduced. The mis-injection of the medicine can be prevented in advance.

Description

조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 {WATER TREATMENT APPARATUS OF CHLORINE-UV COMBINED OXIDATION FOR REMOVING ALGAE-CAUSED NOXIOUS SUBSTANCE, AND VARIABLE CONTROL METHOD OF CHLORINE DOSAGE AND UV DOSE USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances, and a chlorine injection amount and a UV intensity control method using the chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus and a method of controlling the UV intensity of the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 & CHLORINE DOSAGE AND UV DOSE USING THE SAME}

본 발명은 염소-자외선 복합산화 수처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 상수원의 조류 번성으로 인해 정수장 유입원수 내의 조류(Algae)에 기인하는 이취미(맛냄새) 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질(Noxious Substance)을 제거하기 위하여 염소-자외선(Chlorine-UV)이 순차적으로 결합된 복합산화 수처리장치 및 이를 이용하여 유해물질의 종류와 농도에 따라 염소 주입량(Chlorine Dosage)과 자외선 강도(UV Dose)를 가변적으로 선택 및 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus, and more particularly, to a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for treating a hobby (taste) (Chlorine-UV) in order to remove toxic substances (Noxious Substance) such as chlorine and ultraviolet rays (Chlorine-UV) And a method for variably selecting and controlling the UV Dose.

일반적으로, 조류(Algae)는 육상식물을 제외한 물속에 사는 하등식물인 광합성 생물로서, 매우 다양한 분류군을 포함한다. 이러한 조류는 대형조류(Macro-algae) 및 미세조류(Micro-algae)로 구분되며, 예를 들면, 미세조류는 남조류(Blue-green Algae 또는 Cyanobacteria), 녹조류(Green Algae), 와편모조류(Dino Flagellate), 규조류(Diatoms) 등으로 구분될 수 있다.In general, algae are photosynthetic organisms, which are lower plants that live in the water, except terrestrial plants, and include a wide variety of taxa. These algae are classified into macro-algae and micro-algae. For example, microalgae include blue-green algae or cyanobacteria, green algae, Flagellate, Diatoms, and the like.

특히, 호소나 하천에 영양염류의 유입이 증가하면 부영양화(Eutrophcation)가 되고, 이후, 조류가 급속히 성장함으로써 녹조(Green tide 또는 Algae bloom)를 형성하게 된다. 이러한 조류들 중에서 가장 문제가 되고 있는 남조류는 독성과 냄새를 유발하는 대사물질을 발생함으로써 먹는물의 질에 직접적으로 영향을 미치며, 향후 기후변화로 인해 세계적으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 예를 들면, 이러한 남조류 종에는 가장 일반적으로, 아나베나(Anabaena), 아파니조메논(Aphanizomenon), 마이크로시스티스(Mcrosystis), 오실라토리아(Oscillatoria), 포르미디움(Phormidium) 등이 있으며, 이들은 마이크로시스틴(Microcystin), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin), 노둘라린(Nodularin) 등과 같은 남조류 독성을 발생시킨다.Especially, when the inflow of nutrients into a lake or a lake increases, it becomes eutrophication, and then the algae grow rapidly to form a green tide or an algae bloom. One of the most problematic of these algae is the production of metabolites that cause toxicity and odor, which directly affects the quality of the water they eat and is expected to increase globally due to future climate change. For example, these cyanobacterial species most commonly include Anabaena, Aphanizomenon, Mcrosystis, Oscillatoria, Phormidium, and the like, It causes cyanobacterial toxicity such as cystine, anatoxin-a, Saxitoxin, Cylindrospermopsin and Nodularin.

구체적으로, 이러한 남조류의 모양은 매우 다양하며, 예를 들면, 마이크로시스티스(Mcrosystis)는 구형이고, 오실라토리아(Oscillatoria)는 세포들이 머리카락처럼 연결되어 있으며, 아나베나(Anabaena)는 염주알처럼 목걸이 형태로 연결되어 있다. 이때, 모두가 조류의 형태를 유지하기 위해서 서로 연결하여 뭉치는 형태를 취하고 되는데, 특히, 마이크로시스티스(Mcrosystis)는 하나의 세포로 된 단세포 생물의 조류로서, 세포 주변이 끈적끈적한 한천질층으로 둘러싸여 있어서 조체들이 서로 뭉치는 성질을 지니고 있다. 이러한 마이크로시스티스는 약간의 비린내 외에는 심한 냄새를 발생하지 않지만, 다른 종류의 남조류들, 특히, 아나베나, 오실라토리아, 포르미디움 등은 곰팡이냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin) 및 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol)를 생성함으로써, 음용수의 수질을 떨어뜨려 많은 민원을 유발시키고 있다.Specifically, the shape of these cyanobacteria is very diverse, for example, Mcrosystis is spherical, Oscillatoria is a hair-like cell, and Anabaena is an egg It is connected in the form of a necklace. At this time, all of them are connected to each other in order to maintain the shape of algae. In particular, Mcrosystis is a single-celled algae of a single cell, surrounded by a sticky agar It has the nature of bundles. Although these microcystis do not cause a bad smell outside of a little fishy smell, other kinds of cyanobacteria, such as anabena, osilatolia, and formaldehyde, cause geosmin and soil smell that cause mold odor 2-Methylisoborneol (2-MIB), which causes the water quality of the drinking water to drop, resulting in a number of complaints.

이러한 남조류의 독소 중에서 마이크로시스틴은 아나베나(Anabena), 오실라토리아(Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon과 같은 사상성 남조류 및 마이크로시스티스(Microcystis)와 같은 군체성 남조류에 의해서 생성된다. 이러한 독성물질은 피부염증(Dermatotoxins), 세포손상(Cytotoxins), 간손상(Hepatotoxins) 및 신경시스템 손상(Neurotoxins)과 같은 심각한 건강 문제를 야기한다. 이와 같이 하천에 발생한 조류 및 독성물질은 수처리 공정운영에서도 유입스크린의 폐색, 웨어(Weir)의 오염, 플록(Floc)의 침전방해, 조류매트의 생산, EOM(Extracellular Organic Matter) 또는 조류에 의한 필터의 폐색, 응집제 요구량 증가, 염소요구량 증가, 소독부산물의 증가, pH의 변화, 이취미(맛냄새) 유발물질과 남조류 독성물질의 방출 등 여러 가지 문제를 발생시킨다.Among these toxins of cyanobacteria, microcystins are produced by marsupial cyanobacteria such as Anabena, Oscillatoria, Nostoc, Hapalosiphon, and mating cyanobacteria such as Microcystis. These toxic substances cause serious health problems such as dermatotoxins, cytotoxins, hepatotoxins and neurotoxins. Algae and toxic substances generated in the rivers can be prevented from entering into the water screen due to clogging of the inflow screen, weir contamination, floc settlement interruption, production of bird mat, EOM (Extracellular Organic Matter) , Increased clotting requirements, increased chlorine requirements, increased disinfection byproducts, changes in pH, and release of this taste (flavor) and cyanobacteria.

또한, 대표적인 이취미 물질에는 2-MIB, 지오스민(Geosmin), IBMP, IPMP, TCA 등이 있고, 조류 독성물질에는 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크로시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크로시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a (Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin) 등이 있다. 또한, 대상 의약물질로는 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine), 이부프로펜(Ibuprofen) 등이 있다.In addition, 2-MIB, Geosmin, IBMP, IPMP, and TCA are representative hobby materials. Microcystin-LR, Microcystin-RR, Microcystin-YR, Anatoxin-a, Saxitoxin, Cylindrospermopsin and the like. In addition, the target drug substances include Iopromide, Caffeine, Ibuprofen, and the like.

한편, 종래의 기술에 따른 재래식 공정의 구성에서는 혼화-응집 공정 및 침전공정은 수 ㎛의 수준의 콜로이드 입자성 물질에 응집제를 혼화-응집 공정에 첨가하여 플록(Floc)을 형성시킨 후, 침전지에서 중력 침강에 의해 플록을 제거시킨다. 또한, 모래여과 공정은 원수의 탁질 물질을 약품으로 응집시킨 후에 여과 층에 빠른 속도로 물을 통과시켜(운반 작용) 모래 여재로의 부착작용에 탁질을 제거하는 고액분리공정으로서, 이때, 자연에서의 여과상은 물이 흙의 다공층을 통과하면서 발생한다. 즉, 모래여과 공정은 비교적 대형이고 균일한 입상여과재의 내부 간극표면에 미세한 플록이 부착해 응집하는 현상이라고 할 수 있다.On the other hand, in the conventional process according to the prior art, in the mixed-coagulation process and the precipitation process, the coagulant is added to the coagulation-coagulation process to the colloidal particulate material at a level of several micrometers to form floc, Flocs are removed by gravity settling. In addition, the sand filtration process is a solid-liquid separation process for removing the contaminants in the adhering action to the sand filter media by passing the water through the filtration layer at a high speed (conveying action) after coagulating the contaminated material of the raw water with chemicals, The filtration phase occurs when water passes through the porous layer of soil. That is, the sand filtration process is a phenomenon in which fine flocs adhere to the inner gap surface of a relatively large, uniform particulate filter medium and coagulate.

이러한 재래식 공정으로는 조류-기인 이취미 유발물질과 조류 독성물질을 제거할 수 없고, 이에 따라, 오존, 오존-과산화수소, 자외선-과산화수소, 초음파 등을 이용한 고도산화처리 기술을 활용하거나, 또는 활성탄 등의 물리적 흡착기술이나 나노막 이상의 막여과 기술에 의하여 이를 제거하여야 한다.In this conventional process, the algae-origin can not remove the hobby-inducing substance and the algae toxic substance. Accordingly, it is possible to utilize the advanced oxidation treatment technique using ozone, ozone-hydrogen peroxide, ultraviolet-hydrogen peroxide, ultrasonic waves, And the membrane filtration technique of the nanofiber or more.

예를 들면, 나노막 기술의 경우, 낮은 회수율과 높은 전력소모량으로 인해서 상기 조류-기인 유해물질을 처리하기 위해서 초기 투자비와 높은 운영비가 요구되기 때문에 현실적으로 도입하기 힘들다는 문제점이 있다. 또한, 오존처리, 고도산화처리 기술 후단에는 잔류 산화제를 제거 및 잔류 유해물질 제거를 위하여 활성탄 처리를 하여야 한다.For example, in the case of the nanofiltration technology, there is a problem that it is difficult to introduce the nanofiltration technology because it requires an initial investment cost and a high operating cost to treat the harmful substances caused by the algae due to low recovery rate and high power consumption. In addition, ozone treatment and advanced oxidation treatment techniques should be followed by activated carbon treatment to remove residual oxidizing agents and remove residual harmful substances.

또한, 고도산화기술로 보편화된 오존-과산화수소 공정과 자외선-과산화수소 공정의 경우, 오존 및 자외선 강도 조절이 유입수질 특성에 따라 운영되기 보다는 일정 잔류오존 농도 제어기법 또는 일정 자외선 강도로 유지하기 때문에, 고도산화를 위한 과산화수소 투입량이 오주입되는 경우가 발생한다. 특히, 자외선-과산화수소 고도산화기술에서는 과산화수소가 흡수하는 자외선의 광량(

Figure pat00001
)이 19
Figure pat00002
로 매우 적어서 주입된 과산화수소의 20% 이상이 자외선 접촉 후에도 그대로 방출되고, 이에 따라 해당 잔류 과산화수소를 제거하기 위해서는 활성탄 공정이 필요하다는 단점이 있다.In addition, ozone and ultraviolet light intensity control is maintained by a constant residual ozone concentration control technique or constant ultraviolet intensity rather than depending on the incoming water quality, in the case of ozone-hydrogen peroxide process and ultraviolet-hydrogen peroxide process, The hydrogen peroxide input amount for oxidation may be erroneously injected. Particularly, in ultraviolet-hydrogen peroxide high-level oxidation technology, the amount of ultraviolet light absorbed by hydrogen peroxide (
Figure pat00001
) 19
Figure pat00002
, 20% or more of the injected hydrogen peroxide is released as it is after the ultraviolet ray is contacted. Therefore, there is a disadvantage that an activated carbon process is required to remove the residual hydrogen peroxide.

또한, 자외선-과산화수소 공정에서 생성된 OH 라디칼은 과산화수소와의 반응성(

Figure pat00003
)이
Figure pat00004
로 매우 높기 때문에 상기 OH 라디칼을 생성시키기 위해 주입한 과산화수소에 의해 다시 OH 라디칼이 소멸되는 단점이 있다.In addition, the OH radicals generated in the ultraviolet-hydrogen peroxide process are reacted with hydrogen peroxide
Figure pat00003
)this
Figure pat00004
The OH radicals are extinguished by the hydrogen peroxide injected to generate the OH radicals.

한편, 전술한 과산화수소 대신에 사용할 수 있는 염소는 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있으며, OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮아서, 같은 자외선에너지를 조사했을 때 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키면서도 차아염소산(HOCl) 형태의 잔류염소에 의한 OH 라디칼의 소멸률을 약 300배 정도 줄일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해서 차아염소산(HOCl) 형태의 염소를 잔류염소로 통칭하기로 한다.On the other hand, chlorine which can be used instead of hydrogen peroxide has a higher molar absorptivity and quantum yield than hydrogen peroxide, and the reaction rate constant with the OH radical is low, so that when the same ultraviolet energy is irradiated, more OH radicals are generated than hydrogen peroxide The degree of extinction of OH radicals by residual chlorine in the form of hypochlorous acid (HOCl) can be reduced by about 300 times. Hereinafter, for convenience of explanation, chlorine in the form of hypochlorous acid (HOCl) will be collectively referred to as residual chlorine.

특히, 차아염소산(HOCl)의 경우, 정수장에서 전염소 및 후염소로 사용하고 있기 때문에 특별하게 만들어진 차아염소산(HOCl)이 자외선 반응 시스템에서 소독의 목적이 아닌 라디칼 생성을 통한 산화 목적의 약품 투입이 가능하다.In particular, since hypochlorous acid (HOCl) is used as chlorine and chlorine in a water treatment plant, the specially designed hypochlorous acid (HOCl) is not used for disinfection in UV reaction system, It is possible.

따라서 조류-기인 이취미 유발물질과 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 효과적으로 제어하기 위해서 상기 유해물질의 종류와 농도에 따른 약품주입률을 결정하는 의사결정 시스템이 도입될 필요가 있고, 또한, 제한된 부지 안에서 기존의 재래식 공정 이외의 오존처리나 활성탄 등의 추가 공정이 없어야 한다. 또한, 종래에 사용되는 있는 약품의 사용성을 개선하고, 해당 약품을 사용하더라도 약품이 오주입되지 않아야 하며, 특히, 고도산화기술을 사용하는 경우, 원수 수질 특성이 반영된 제어 기법이 필요하다.Therefore, in order to effectively control harmful substances such as algae-causative substances, algae toxic substances, and medicinal substances, a decision-making system for determining the drug injection rates according to the kind and concentration of the harmful substances needs to be introduced. , There should be no additional processes such as ozone treatment or activated carbon other than conventional conventional processes within a limited site. In addition, it is necessary to improve the usability of conventionally used medicines and to prevent the medicines from being injected even if the medicines are used. Particularly, in the case of using the advanced oxidation technique, a control technique reflecting the water quality of the raw water is needed.

종래의 기술에 따른 오존-과산화수소, 자외선-과산화수소의 고도산화 수처리장치는, OH 라디칼을 극대화시켜 수중의 유해물질을 산화 처리하는데 별도의 과산화수소를 사용하고 있다. 하지만, 미반응한 잔류 과산화수소가 발생하고, 오존 또는 과산화수소와 같은 잔류 산화제의 제거를 위하여 별도의 환원제가 필요하며, 또한, 잔류 산화제와 미제거 유해물질을 추가로 제거하기 위하여 입상 활성탄 등의 흡착 공정이 반드시 필요하기 때문에 약품 및 에너지 사용량이 증가하고, 이에 따라 생산단가를 증가시키는 원인이 되고 있다.Conventional ozone-hydrogen peroxide and ultraviolet-hydrogen peroxide advanced oxidation water treatment systems use hydrogen peroxide to oxidize harmful substances in water by maximizing OH radicals. However, unreacted residual hydrogen peroxide is generated, and a separate reducing agent is required for removing the residual oxidizing agent such as ozone or hydrogen peroxide. Further, in order to further remove the residual oxidizing agent and harmful substances that are not removed, Is required, which leads to an increase in the amount of chemicals and energy used, thereby increasing the production cost.

또한, 전술한 오존-과산화수소, 자외선-과산화수소 산화처리 기술에서는 유입하는 원수의 유해물질의 종류와 농도에 상관없이 잔류 오존 또는 잔류 과산화수소의 농도에 비례하여 산화제를 투입하고 있기 때문에 공정이 효율적으로 운영되지 못하고 있는 실정이다.Further, in the above-described ozone-hydrogen peroxide and ultraviolet-hydrogen peroxide oxidation techniques, the oxidizing agent is supplied in proportion to the concentration of residual ozone or residual hydrogen peroxide regardless of the kind and concentration of harmful substances in the incoming raw water, It is a fact that I can not.

대한민국 등록특허번호 제10-883035호(출원일: 2007년 9월 10일), 발명의 명칭: "정수장 유입원수 내 맛냄새 유발물질(2-MIB) 실시간 모니터링 장치 및 방법"Korean Patent No. 10-883035 filed on Sep. 10, 2007, entitled " 2-MIB Real-Time Monitoring Device and Method in the Inland Wastewater Treatment Plant " 대한민국 등록특허번호 제10-1253251호(출원일: 2011년 4월 14일), 발명의 명칭: "정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법"Korean Patent No. 10-1253251 filed on Apr. 14, 2011, entitled " Device and method for monitoring and controlling real-time taste odor inducing substance for water treatment " 대한민국 등록특허번호 제10-1020943호(출원일: 2009년 3월 11일), 발명의 명칭: "맛냄새 제어 의사결정 지원 시스템"Korean Patent No. 10-1020943 filed on Mar. 11, 2009, entitled "Taste Odor Control Decision Support System" 대한민국 등록특허번호 제10-581746호(출원일: 2005년 11월 10일), 발명의 명칭: "수처리장치"Korean Patent No. 10-581746 filed on November 10, 2005, entitled "Water Treatment Device" 대한민국 등록특허번호 제10-367219호(출원일: 2000년 2월 8일), 발명의 명칭: "미량유해물질을 제거하기 위한 고도정수처리장치"Korean Patent No. 10-367219 filed on Feb. 8, 2000, entitled "Advanced Water Treatment Device for Removing Trace Hazardous Substances"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 조류-기인 이취미(맛냄새) 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없는, 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a channel-type ultraviolet ray reactor (hereinafter, referred to as " channel ") for removing harmful substances such as tastes, flavorings, A chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus for eliminating algae-based harmful substances which does not require a subsequent adsorption step such as activated carbon without using an oxidizing agent such as a conventional ozone or hydrogen peroxide by injecting chlorine into the shear, And to provide a variable control method of the injection amount and ultraviolet intensity.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 제어하고, 조류-기인 유해물질이 유입될 경우, 염소와 자외선을 결합한 복합 산화반응 장치에서 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 수치해석을 통해 결정된 자외선 강도와 염소 주입량에 따라 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있는, 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling a chlorine injection position and an injection amount selectively in accordance with the water quality of the influent raw water, It is possible to provide the convenience of operation by feedback control according to the ultraviolet intensity and chlorine injection amount determined by the numerical analysis according to the type and concentration of harmful substances, to reduce the power consumption and the chemical consumption, The present invention provides a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for removing algae-caused harmful substances, and a chlorine injection amount and a method for controlling the intensity of ultraviolet light using the same.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는, 착수정, 혼화-응집지, 침전지, 모래여과 또는 막여과 및 정수지로 구성된 수처리장치에 있어서, 유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛; 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정한 결과에 따라 원수내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단하는 이취미 유발물질 유입 판단부; 상기 원수내의 조류에 기인하는 유해물질의 종류 및 농도를 입력하는 유해물질 종류 및 농도 입력부; 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드를 선택하는 운전모드 결정부; 상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 강도(조사량)를 제어하는 약품 주입량 모델 예측제어 유닛; 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 수질에 따라 상기 원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입하는 pH 조절제 투입부; 염소-자외선이 결합되어 유입원수를 처리하는 장치로서, 산화제로서 염소를 투입할지 여부 및 농도를 결정하고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 강도에 따라 유입원수를 처리하는 염소-자외선 복합 산화반응 장치; 및 처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛을 포함하여 구성된다.As a means for achieving the above-mentioned technical object, the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for removing harmful substances from algae according to the present invention is characterized in that it comprises at least one member selected from the group consisting of a settling tank, a mixed-agglomerated tank, a settling tank, A water treatment apparatus comprising: a first water quality measurement unit installed on an inflow water channel to measure water quality; A hobby-inducing material inflow determining unit for determining whether the hobby-inducing material has been introduced into the raw water according to the result measured by the first water quality measuring unit; A harmful substance type and concentration input unit for inputting the kind and concentration of a harmful substance caused by algae in the raw water; An operation mode determination unit for selecting a mode for ultraviolet oxidation or a mode for ultraviolet disinfection; A drug injection amount model predictive control unit for variably controlling a chlorine injection amount and an ultraviolet light intensity (irradiation amount) according to the quantity of the influent raw water and the concentration of the harmful substance; A pH adjuster injector for injecting a hydrogen ion exponent (pH) regulator into the raw water according to the water quality measured by the first water quality measuring unit; The apparatus for treating chlorine-ultraviolet rays combined with chlorine-ultraviolet rays to determine whether or not chlorine is to be introduced as an oxidizing agent and to process the chlorine-infused water according to a chlorine injection amount and a UV intensity, which are variably controlled through the chemical- A chlorine-ultraviolet complex oxidation reactor; And a second water quality measuring unit installed on the treated water pipe to measure the treated water quality.

여기서, 상기 제1 수질측정 유닛은 클로로필-a, 수소이온지수(pH) 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부는 상기 제1 수질측정 유닛에서 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.Here, the first water quality measuring unit may be provided with an electronic olfactory apparatus for measuring chlorophyll-a, hydrogen ion exponent (pH) and UV absorbing substance, and the hobby-inducing substance flow- According to the signal pattern, the algae-origin can grasp the inflow characteristics of the hobby-inducing substance.

여기서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는, 상기 운전모드 결정부에서 자외선 산화용 모드 선택시, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 주입량이 가변 제어되며, 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기; 및 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 상기 염소 투입기 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 관로형 자외선 반응기를 포함할 수 있다.In the chlorine-ultraviolet composite oxidation apparatus, when the mode for ultraviolet oxidation is selected by the operation mode determination unit, the injection amount is variably controlled by the chemical injection amount model predictive control unit, and the rapid injection- A chlorine introducing unit for introducing chlorine into the reactor; And a tubular ultraviolet reactor provided with variable intensity (irradiation amount) controlled by the drug injection amount model predictive control unit and installed on the inflow source water pipe at the downstream end of the chlorinator and irradiating ultraviolet rays (UV).

여기서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과 및 정수지 사이의 유입원수 관로 상에 설치되는 일정한 pH 조건을 유지하면서 후염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 한다.In the chlorine-ultraviolet composite oxidation apparatus, the post-chlorine (HOCl) is supplied while maintaining the constant pH condition provided on the inflow source water line between the sand filtration or the membrane filtration and the purified water in the state without the subsequent activated carbon adsorption process .

여기서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 혼화-응집지 전단의 유입원수 관로 상에 설치되어 일정한 pH 조건을 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 한다.Here, the chlorine-ultraviolet combined oxidation apparatus is provided with a chlorine-ultraviolet (CO) oxidation reactor without any subsequent activated carbon adsorption process, and is installed on the inflow source water line of the front end of the admixture- .

여기서, 상기 조류-기인 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 곰팡이 냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin)을 포함하고, 상기 조류 독성물질은 마이크시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin)을 포함하며, 상기 의약물질은 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함할 수 있다.2-Methylisoborneol (2-Methylisoborneol), which causes soil odor, and gypsum, which causes a mold odor, are contained in the algae-causing harmful substance, Geosmin, and the algal toxicants include Microcystin-LR, Microcystin-RR, Microcystin-YR, Anatoxin-a, ), Saxitoxin, Cylindrospermopsin, and the medicinal substance may include Iopromide, Caffeine, and Ibuprofen.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법은, 착수정, 혼화-응집지, 침전지, 모래여과 또는 막여과 및 정수지로 구성된 수처리장치에서 염소 주입량과 자외선 강도를 제어하는 방법에 있어서, a) 유입원수에 대해 이취미 유발물질 유입 여부를 측정하여 판단하는 단계; b) 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력하는 단계; c) 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 선택하는 단계; d) 상기 자외선 산화용 모드로 선택된 경우, 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하는 단계; e) 대상 유해물질에 대한 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계; f) 염소-자외선에 의한 유해물질 제거율을 계산 및 평가하는 단계; 및 g) 목표값/평가값에 따라 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어하는 단계를 포함하되, 상기 염소 투입기는 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하고, 상기 관로형 자외선 반응기는 상기 염소 투입기 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 것을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, there is provided a chlorine injection amount and a UV intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus according to the present invention, A method for controlling a chlorine injection amount and an ultraviolet ray intensity in a water treatment apparatus composed of filtration and remediation, comprising the steps of: a) determining whether or not the hobby-inducing substance is inflowed to the influent raw water; b) inputting the kind and concentration of the harmful substance to be removed; c) selecting between a mode for ultraviolet oxidation or a mode for ultraviolet disinfection; d) introducing chlorine to the front end of the tubular ultraviolet reactor when the ultraviolet oxidation mode is selected; e) calculating a target ultraviolet radiation dose and a chlorine injection dose for the target harmful substance; f) calculating and evaluating the removal rate of harmful substances by chlorine-ultraviolet rays; And g) variably controlling the ultraviolet ray irradiation amount and the chlorine injection amount according to the target value / evaluation value, wherein the chlorine injector is equipped with a rapid-injection agitator to introduce chlorine onto the inflow source water line, and the tubular ultraviolet ray reactor And is provided on the inflow source water line at the downstream end of the chlorine introducing unit and irradiates ultraviolet rays (UV).

여기서, 상기 a) 단계에서 클로로필-a, 수소이온지수(pH), UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법.In the step a), an electronic olfactory apparatus is installed to measure chlorophyll-a, hydrogen ion exponent (pH) and UV absorbing material, and the influent characteristics of the algae- Wherein the amount of chlorine injected and the intensity of ultraviolet light are controlled by a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus.

여기서, 상기 e) 단계는, e-1) 제거대상 유해물질의 반응속도 상수 및 몰흡광계수를 결정하는 단계; e-2) UV 투과율(UVT)을 계산하는 단계; e-3) 광반응 라디칼 방해지수를 산출하여 입력하는 단계; e-4) 자외선 조사량별 염소소비 특성을 고려하여 최소 염소농도를 계산하는 단계; 및 e-5) 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step e) comprises the steps of: e-1) determining a reaction rate constant and a molar extinction coefficient of the harmful substance to be removed; e-2) calculating a UV transmittance (UVT); e-3) calculating and inputting a photoreactive radical interference index; e-4) calculating the minimum chlorine concentration in consideration of the chlorine consumption characteristic by the ultraviolet irradiation amount; And e-5) estimating a target ultraviolet irradiation amount and a chlorine injection amount.

여기서, 상기 f) 단계에서 목표값/평가값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 변경하고, 상기 목표값/평가값이 1.0보다 큰 경우 자외선 조사량 및 염소를 산출하여 소독 부산물을 평가하는 것을 특징으로 한다.If the target value / evaluation value is not greater than 1.0 in step (f), the ultraviolet ray irradiation amount is changed, and if the target value / evaluation value is greater than 1.0, ultraviolet ray irradiation amount and chlorine are calculated to evaluate the disinfection by- do.

여기서, 상기 c) 단계에서 자외선 소독용 모드 운전을 선택한 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않은 상태에서, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고, 자외선 및 염소에 의한 미생물 불활성화를 각각 계산하고, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 판단하는 것을 특징으로 한다.In the case where the ultraviolet disinfection mode operation is selected in the step c), the inactivating rate of the microorganism to be removed is input in a state in which no chlorine is inputted to the front end of the ultraviolet ray reactor, and microorganism inactivation by UV and chlorine is calculated , And determines whether the target value / current value is greater than 1.0.

여기서, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경할 수 있다.Here, if the target value / current value is not greater than 1.0, the ultraviolet ray irradiation amount can be changed.

본 발명에 따르면, 하천 녹조 발생으로 유발되는 조류-기인 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소(HOCl)를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없다. According to the present invention, chlorine (HOCl) is injected at the front end of the tubular ultraviolet ray reactor under a constant pH condition in order to remove harmful substances such as algae-originated hobby-inducing substances, alga toxic substances, medicinal substances, , There is no need for a subsequent adsorption step such as activated carbon without using an oxidizing agent such as ozone or hydrogen peroxide.

본 발명에 따르면, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 제어하고, 조류-기인 유해물질이 유입될 경우, 염소와 자외선을 결합한 복합 산화반응 장치에서 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 수치해석을 통해 결정된 자외선 강도와 염소 주입량에 따라 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to control the chlorine injection position and the injection amount selectively according to the water quality of the influent raw water and to control the kind of the harmful substances which are algae-originated in the combined oxidation reaction apparatus in which chlorine and ultraviolet rays are combined when harmful substances, And feedback control is performed according to the ultraviolet intensity and chlorine injection amount determined through numerical analysis according to the concentration, so that it is possible to provide the convenience of operation, reduce power consumption and chemical consumption, and prevent chemical misfiring in advance.

본 발명에 따르면, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 염소 분해는 순간염소 반응 구간으로 나누고, 소독지에서는 1차 반응속도로 감소하는 염소 반응모델 등을 통해 염소 분해 특성을 고려한 염소 주입 방식이기 때문에 염소 주입량에 따른 유해물질 뿐만 아니라 미생물 불활성화, 소독부산물 발생 특성을 실시간으로 정량적으로 해석할 수 있다.According to the present invention, since the chlorine decomposition is divided into the instantaneous chlorine reaction section in the chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus and the chlorine decomposition characteristic is considered by the chlorine reaction model which is decreased at the first reaction rate in the disinfected paper, It is possible to quantitatively analyze not only the harmful substances according to the injection amount but also the characteristics of microbial deactivation and disinfection byproducts in real time.

도 1은 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치의 연결구성도이다.
도 2는 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 구성도이다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 pH 변화에 따른 HOCl과

Figure pat00005
의 농도 변화를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 자외선 강도별 염소 소비특성을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 동작흐름도이다.
도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 구체적인 동작흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 나타내는 도면이다.1 is a connection diagram of a real-time monitoring device for 2-MIB, which is a taste odor inducing substance in a water source flowing into a water treatment system.
FIG. 2 is a block diagram of a real-time taste-odor inducing substance monitoring and controlling apparatus for water treatment
3 is a block diagram of a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a specific configuration diagram of a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for removing harmful substances from the algae according to the first embodiment of the present invention.
5 is a specific configuration diagram of a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing changes in HOCl
Figure pat00005
As shown in Fig.
Fig. 7 is a diagram illustrating chlorine consumption characteristics by ultraviolet intensity in an embodiment of the present invention. Fig.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a chlorine injection amount and a UV intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
9A to 9C are specific operational flowcharts of a chlorine injection amount and a UV intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.
10 is a view showing a comparison of removal rates of harmful substances as a result of applying the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing removal rates of ibuprofen according to chlorine injection amount and ultraviolet ray intensity as a result of application of a chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the term "part" or the like, as described in the specification, means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software. In the following detailed description, the names of the components are denoted by the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in terms of the same names, and are not necessarily limited to those in the following description.

먼저, 전술한 본 발명의 출원인에 의해 특허등록된 대한민국 등록특허번호 제10-883035호에는 "정수장 유입원수 내 맛냄새 유발물질(2-MIB) 실시간모니터링 장치 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허번호 제10-1253251호에는 "정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.First, the Korean Patent No. 10-883035, which is patented by the applicant of the present invention described above, discloses an invention entitled " Device and method for real-time monitoring of taste odor inducing substance (2-MIB) Korean Patent No. 10-1253251 discloses an invention entitled " A device for monitoring and controlling a real-time taste-odor inducing substance for purifying water and its method ".

구체적으로, 대한민국 등록특허번호 제10-883035호에 개시된 "정수장 유입원수 내 맛냄새 유발물질(2-MIB) 실시간모니터링 장치 및 방법"은 도 1을 참조하여 설명한다.Specifically, "a device and a method for real-time monitoring of the taste odor inducing substance (2-MIB) in the source water of the water purification plant" disclosed in Korean Patent No. 10-883035 will be described with reference to FIG.

도 1은 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치의 연결구성도이다.1 is a connection diagram of a real-time monitoring device for 2-MIB, which is a taste odor inducing substance in a water source flowing into a water treatment system.

도 1을 참조하면, 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치는, 투입 착수정(1), 유량계(3), 염소배출장치(7) 및 모니터링 장치(10)를 포함하며, 여기서, 상기 모니터링 장치(10)는, 원수에 포함된 클로로필-a를 형광측정방식을 이용하여 실시간으로 측정하는 제1 측정부(11); 원수의 pH를 실시간으로 측정하는 제2 측정부(13); 상기 제1 및 제2 측정부(11, 13)로부터 측정되는 값에 응답하여 2-MIB 농도를 계산하는 연산부(15); 계산된 2-MIB 농도를 디스플레이 하는 디스플레이부(17); 계산된 2-MIB 농도가 미리 설정된 기준값 이상인지 아닌지를 판단하는 비교부(18); 및 상기 비교부(18)의 출력에 응답하여, 계산된 2-MIB 농도가 기준값 이상이면 경보를 발생하고 맛냄새 유발물질 처리를 위한 분말활성탄 및 염소 투입시기를 제어하는 제어신호를 출력하는 알람부(19)를 포함한다.1, a real-time monitoring apparatus for 2-MIB, which is a taste odor inducing substance in a water source flowing into a water treatment system, includes a charging and discharging unit 1, a flow meter 3, a chlorine discharging unit 7, , Wherein the monitoring apparatus (10) comprises: a first measuring unit (11) for measuring chlorophyll-a contained in raw water in real time using a fluorescence measurement method; A second measuring unit 13 for measuring the pH of the raw water in real time; An operation unit 15 for calculating a 2-MIB concentration in response to a value measured from the first and second measurement units 11 and 13; A display unit 17 for displaying the calculated 2-MIB concentration; A comparing unit (18) for determining whether the calculated 2-MIB concentration is equal to or greater than a preset reference value; And an alarm unit for generating an alarm when the calculated 2-MIB concentration is equal to or greater than a reference value and outputting a control signal for controlling the powdered activated carbon and chlorine injection timing for treating the taste- (19).

전술한 정수처리시스템에 유입하는 상수원수내 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치의 경우, 맛냄새 유발물질인 2-MIB의 실시간 모니터링 장치 및 방법은 실시간으로 2-MIB 농도를 연속측정이 가능하고, 측정방법이 간단하며, 현장 적용시 정수처리시스템의 원수 및 최종처리수에 대한 맛냄새 유발 여부를 정량적으로 파악할 수 있다.In the case of a real-time monitoring device of 2-MIB, which is a taste-inducing substance in the water source flowing into the above-described water treatment system, the real-time monitoring device and method of 2-MIB, which is a taste odor inducing substance, And it is possible to quantitatively determine whether or not the taste odor is caused by the raw water and the final treated water of the water treatment system when applied in the field.

또한, 대한민국 등록특허번호 제10-1253251호에 개시된 "정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치 및 그 방법"은 도 2를 참조하여 설명한다.A "real-time taste-odor inducing substance monitoring and controlling apparatus and method for water treatment" disclosed in Korean Patent No. 10-1253251 will be described with reference to FIG.

도 2는 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 구성도이다FIG. 2 is a block diagram of a real-time taste-odor inducing substance monitoring and controlling apparatus for water treatment

도 2를 참조하면, 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치는, 정수장유입원수에 포함된 맛냄새 유발물질인 지오스민(Geosmin)과 2-MIB를 전자코 후각센서에 의해 맛냄새 유발물질을 실시간 감시하고, 라디칼 발생지수를 이용하여 고도산화처리 공정의 약품 주입량을 제어하는 장치로서, 유입원수 저장설비(21), 유입원수 배관(22), 유량계(23), 전자코 후각센서(24), 고도산화처리 제어부(25), 저압램프 자외선 처리부(26), 진공 자외선 처리부(27), 과산화수소 저장설비(28) 및 과산화수소 주입펌프(29)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a real-time taste-odor-inducing substance monitoring and control device for purifying water is characterized in that a taste odor inducing substance (Geosmin) and 2-MIB (EN) An apparatus for controlling a chemical injection amount of an advanced oxidation treatment process using a radical generation index in real time. The apparatus includes an inlet water storage facility (21), an inflow water pipe (22), a flow meter (23) 24, a high oxidation processing control section 25, a low pressure lamp ultraviolet processing section 26, a vacuum ultraviolet processing section 27, a hydrogen peroxide storage facility 28 and a hydrogen peroxide injection pump 29.

전술한 정수처리를 위한 실시간 맛냄새 유발물질 감시제어 장치의 경우, 맛냄새 유발물질을 제거하기 위해 고도산화처리 공정을 도입하는 정수처리 공정에 있어서, 맛냄새 유발물질 조건에 따라 평상시에는 소독을 강화하고, 비상시에는 산화처리를 강화함으로써 약품이 과량 또는 소량으로 주입되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 전자코 후각센서 및 라디칼 발생지수를 이용하여 고도산화처리 운전시기를 결정함으로써 전체 시스템의 전력 소비량 및 약품 주입량을 절약할 수 있다.In the case of the above-mentioned real-time control system for the taste-odor-inducing substance for the purification of the water, in the water treatment process for introducing the high-level oxidation process to remove the taste-causing substance, In addition, it is possible to prevent the chemicals from being injected in an excessive amount or a small amount by strengthening the oxidation treatment in the event of an emergency, and furthermore, by using the electronic nose smell sensor and the radical generation index, It is possible to save drug dosing.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 설명하고, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7, The chlorine injection amount and the ultraviolet intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus according to the present invention will be described in detail.

[염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)][Chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus (100)]

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구성도이다.3 is a block diagram of a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는, 착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리장치로서, 제1 수질측정 유닛(110), 이취미 유발물질 유입 판단부(120), 유해물질 종류 및 농도 입력부(130), 운전모드 결정부(140), 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150), 제2 수질측정 유닛(160), 수소이온지수(pH) 조절제 투입부(170) 및 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus 100 for removing algae-based harmful substances according to an embodiment of the present invention includes a settling tank 210, a sedimentation tank 220, A filtration or membrane filtration 230 and a purified water 240. The water quality measuring unit 110 includes a hobby-inducing material inflow determining unit 120, a harmful substance type and concentration input unit 130, A second water quality measurement unit 160, a hydrogen ion index (pH) regulator injection unit 170, and a chlorine-ultraviolet composite oxidation reactor 180. The determination unit 140, the drug injection amount model predictive control unit 150, do.

먼저, 조류-기인 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 곰팡이 냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin)을 포함하고, 상기 조류 독성물질은 마이크시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin)을 포함하며, 상기 의약물질은 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함할 수 있다.First, the algae-causing harmful substance includes the hobby-inducing substance, the algae toxic substance and the medicinal substance. The hobby-inducing substance includes 2-Methylisoborneol (2-Methylisoborneol) causing soil odor, and Geosmin (Geosmin), and the algal toxicants include Microcystin-LR, Microcystin-RR, Microcystin-YR, Anatoxin-a, Saxitoxin and Cylindrospermopsin, and the medicinal substance may include Iopromide, Caffeine and Ibuprofen.

제1 수질측정 유닛(110)은 유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정한다. 이때, 상기 제1 수질측정 유닛(110)은 클로로필-a, 수소이온지수(pH) 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자후각장치는 전자코 후각센서일 수 있고, 정수처리를 위한 유입원수 배관에 설치되어 유입원수 내의 맛냄새 유발물질을 실시간 감지한다. 여기서, 상기 전자코 후각센서는 상기 유입원수 배관으로부터 연속적으로 채수된 시료가 휘발성 유기화합물에 특이적 화학반응을 보이는 메탈옥사이드 센서가 부착될 수 있고, 또한, 상기 연속적으로 채수된 시료는 클로로필-a와 pH가 측정 분석될 수 있다.The first water quality measurement unit 110 is installed on the inflow water pipe to measure water quality. At this time, the first water quality measurement unit 110 may be provided with an electronic smell device to measure chlorophyll-a, hydrogen ion exponent (pH) and UV absorbing material. For example, the electronic olfactory apparatus may be an electronic nose olfactory sensor, installed in an inflow water pipe for water treatment, and real-time senses a taste-causing substance in the inflow water. Here, the electronic nose smell sensor may be provided with a metal oxide sensor, in which a sample continuously collected from the influent raw water pipe exhibits a specific chemical reaction with a volatile organic compound, and the continuously sampled sample is chlorophyll-a And pH can be measured and analyzed.

이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 결과에 따라 원수내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단한다. 이때, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.The hobby-inducing material inflow determining unit 120 determines whether the hobby-inducing material has been introduced into the raw water according to the measurement result of the first water quality measuring unit 110. At this time, the hobby-inducing material inflow determining unit 120 may determine the inflow characteristics of the hunting-inducing material according to the signal pattern measured by the first water quality measuring unit 110.

유해물질 종류 및 농도 입력부(130)는 상기 원수내의 조류에 기인하는 유해물질의 종류 및 농도를 입력한다.The harmful substance type and concentration input unit 130 inputs types and concentrations of harmful substances caused by algae in the raw water.

운전모드 결정부(140)는 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 원수 수질 특성에 따라 가변적으로 선택한다.The operation mode determination unit 140 variably selects the ultraviolet oxidation mode or the ultraviolet disinfection mode according to the raw water quality characteristic.

약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)은 상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 강도(조사량)를 제어한다. 즉, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)은 자외선 강도와 염소 주입 적정량을 수치연산에 계산하여 유입원수의 수량과 유해물질의 농도에 따라 가변 제어한다.The drug injection amount model predictive control unit 150 variably controls the chlorine injection amount and ultraviolet ray intensity (irradiation amount) according to the quantity of the influent raw water and the concentration of the harmful substance. That is, the drug injection amount model predictive control unit 150 calculates the ultraviolet intensity and the chlorine injection appropriate amount by a numerical calculation, and variably controls the quantity according to the quantity of the influent water and the concentration of the harmful substance.

수소이온지수(pH) 조절제 투입부(170)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 수질에 따라 상기 원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입한다. 예를 들면, 상기 pH 조절제 투입부(170)는 상기 원수의 pH를 7.5 이하로 유지하도록 관로 상에 이산화탄소 가스 또는 황산을 투입할 수 있다.The hydrogen ion index (pH) regulator injector 170 injects the hydrogen ion index (pH) regulator into the raw water according to the water quality measured by the first water quality measuring unit 110. For example, the pH adjuster input unit 170 may inject carbon dioxide gas or sulfuric acid into the channel so that the pH of the raw water is maintained at 7.5 or less.

염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 염소-자외선이 결합되어 유입원수를 처리하는 장치로서, 산화제로서 염소를 투입할지 여부 및 농도를 결정하고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 강도에 따라 유입원수를 처리한다.The chlorine-ultraviolet complex oxidation reactor 180 is a device for treating raw water with chlorine-ultraviolet rays coupled thereto. The chlorine-ultraviolet complex oxidation reactor 180 determines whether chlorine is to be introduced as an oxidizing agent and its concentration, The incoming source water is treated according to the variable control amount of chlorine injection and ultraviolet ray intensity.

제2 수질측정 유닛(160)은 처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정한다. 구체적으로, 상기 제2 수질측정 유닛(160)은 자외선 강도 및 염소 적정 주입량 제어후 약품의 오주입을 방지와 정수지의 염소 소독능 확보 및 소독부산물질 모니터링을 위하여 상기 관로형 자외선 반응기(182) 후단에 잔류염소 농도와 pH, UV 흡광물질을 모니터링하게 된다. 다시 말하면, 상기 제2 수질측정 유닛(160)은 처리수 잔류 염소농도, pH, 수온, UV 흡수물질 등 처리수 수질을 측정하여, 정수지(240) 이후에 예상되는 지아디아 등 병원성 미생물 제거 불활성화율과 소독부산물의 농도를 계산하여 수질 안전성을 평가할 수 있다.The second water quality measurement unit 160 is installed on the process water pipe to measure the quality of the treated water. Specifically, the second water quality measuring unit 160 may include a second water quality measuring unit 160 for controlling the ultraviolet ray intensity and the chlorine titration injection amount, for preventing the misapplication of chemicals, securing the chlorine disinfecting ability of purified water, The residual chlorine concentration, the pH, and the UV absorbent are monitored. In other words, the second water quality measurement unit 160 measures the treated water quality such as the residual chlorine concentration of the treated water, the pH, the water temperature and the UV absorbed substance, and determines the inactivation rate of pathogenic microorganisms such as Giardia And the concentration of disinfection by-products can be evaluated to evaluate water quality safety.

한편, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.Meanwhile, FIG. 4 is a specific configuration diagram of a chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to the first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는, 상기 운전모드 결정부(140)에서 자외선 산화용 모드 선택시, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기(181); 및 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 관로형 자외선 반응기(182)를 포함할 수 있다.4, in the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to the first embodiment of the present invention, the chlorine- A chlorine injector 181 for injecting chlorine on the inflow source water pipe, which is equipped with a rapid injection agitator and is controlled by a variable injection amount by the drug injection amount model predictive control unit 150 when the ultraviolet oxidation mode is selected in the injection unit 140, ; And a tubular ultraviolet reactor 182 for irradiating ultraviolet rays (UV), which is installed on the inflow source water pipe at the downstream end of the chlorine injector 181, and which is controlled variable in intensity (dose) by the drug injection amount model predictive control unit 150, ).

본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는, pH 조절제 투입부가 전처리 공정에 설치되고 염소-자외선 복합 산화반응 장치가 후처리 공정에 설치되는 후처리 개념의 염소-자외선 복합산화 수처리장치로서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240) 사이의 유입원수 관로 상에 설치되는 일정한 pH 조건을 유지하면서 후염소(HOCl)를 투입한다.In the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to the first embodiment of the present invention, the pH adjuster injection unit is installed in the pretreatment process and the chlorine-ultraviolet complex oxidation reactor is installed in the post- Ultraviolet ray complex oxidation apparatus 180 may be a chlorine-ultraviolet complex oxidation apparatus for treating the sand filtration or the filtration 230 and the settlement paper 240 without the subsequent activated carbon adsorption process. The chlorine (HOCl) is introduced while maintaining the constant pH condition provided on the inflow water channel.

본 발명의 제1 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는, 혼화-응집 공정, 침전 공정, 모래여과 공정 등으로 구성된 재래식 정수처리 시스템 또는 모래여과 대신 정밀여과 또는 한외여과 분리막 공정으로 구성된 수처리장치에서, 모래여과 또는 막여과(230) 후단에 저압 자외선램프를 관로형 자외선 반응기(182)로 구성하되, 상기 자외선 반응기(182)의 전단에 급속 분사 교반기가 장착된 염소 투입기(181)를 설치한다.The chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus for removing algae-based harmful substances according to the first embodiment of the present invention may be applied to a conventional water treatment system composed of a mixing-aggregation process, a precipitation process, a sand filtration process, A low pressure ultraviolet lamp is constituted by a tubular ultraviolet reactor 182 in the downstream of the sand filtration or membrane filtration 230 in a water treatment apparatus comprising a filtration or ultrafiltration separation membrane process and a rapid injection agitator is disposed at the front end of the ultraviolet reactor 182 And the installed chlorine feeder 181 is installed.

한편, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 구체적인 구성도이다.Meanwhile, FIG. 5 is a specific configuration diagram of a chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus for removing algae-causing harmful substances according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치는 pH 조절제 투입부가 전처리 공정에 설치되고 염소-자외선 복합 산화반응 장치가 유입원수 관로 상에 설치되는 전처리 개념의 염소-자외선 복합산화 수처리장치로서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 혼화-응집지(210) 전단의 유입원수 관로 상에 설치되어 일정한 pH 조건을 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입한다.Referring to FIG. 5, in the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus for removing algae-caused harmful substances according to the second embodiment of the present invention, a pH adjusting agent input unit is installed in a pretreatment process, and a chlorine- Ultraviolet ray complex oxidation apparatus 180 is a pretreatment concept of a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus installed on a raw water pipe, wherein the chlorine- It is installed on the raw water channel and the chlorine (HOCl) is supplied while maintaining the constant pH condition.

한편, 도 3 내지 도 5의 구성을 갖는, 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 원리 및 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The principle and operation of the chlorine-ultraviolet composite oxidation-water treatment apparatus 100 for removing the harmful substances from the algae-based substances according to the embodiment of the present invention having the configurations shown in FIGS. 3 to 5 will be described in detail as follows .

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에 적용되는 유리염소가 자외선과 반응할 경우, 종래의 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있음에도 OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮기 때문에 동일한 자외선 에너지를 조사했을 때 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키면서도 잔류 염소(HOCl)에 의한 OH 라디칼의 소멸률은 매우 낮다는 특징이 있다. 그러나 이러한 유리염소는 염소로만 존재하는 것이 아니라 수중의 pH에 따라 유리염소의 pKa 값을 기준으로 HOCl과

Figure pat00006
의 분률 상태로 존재하기 때문에, 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 pH를 통해 HOCl과
Figure pat00007
의 분률을 정확히 계산하고, 이때, pH를 7.5 이하로 선택적으로 유지하며, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 수치연산에 의한 유리염소 주입량에 따라 제어하게 된다.First, when free chlorine applied to the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 for removing harmful substances from algae-based substances according to an embodiment of the present invention reacts with ultraviolet rays, a molar extinction coefficient higher than that of conventional hydrogen peroxide, (OH) radicals, the rate of extinction of OH radicals by residual chlorine (HOCl) is very low, while generating more OH radicals than hydrogen peroxide when irradiated with the same ultraviolet energy. However, this free chlorine is not only present as chlorine but also depends on the pH of the free chlorine,
Figure pat00006
The HOCl and HOCl are measured through the pH measured by the first water quality measuring unit 110,
Figure pat00007
And the pH is selectively maintained at 7.5 or less at this time, and the drug injection amount model predictive control unit 150 controls the amount of free chlorine by the numerical calculation.

또한, pH 7.5 이상의 조건에서 유리염소는

Figure pat00008
로 존재하게 되는데, 이러한
Figure pat00009
의 경우, 몰흡광계수는 과산화수소에 비해 2.5배 더 크지만, 양자수득률이 적어 라디칼 생성률이 과산화수소에 비해 낮을 뿐만 아니라 생성된 OH 라디칼과 반응해 소멸시키는 속도도 빠르기 때문에 과산화수소와 비교해 효율적인 라디칼 생성을 할 수 없게 된다.In addition, under the condition of pH 7.5 or higher,
Figure pat00008
As shown in FIG.
Figure pat00009
, The molar extinction coefficient is 2.5 times larger than that of hydrogen peroxide. However, since the rate of radical generation is lower than that of hydrogen peroxide due to the lower quantum yield, the rate of radical elimination by reacting with the generated OH radical is also faster. Can not.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 자외선-유리염소 공정은 pH 7.5 이상의 조건에서는 대상물질을 제거하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 효율이 저하될 수 있기 때문에, 원수 수질을 측정할 때 pH를 모니터링하고, 또한, 상기 pH를 7.5 이하로 유지하거나, 또는 자외선 강도를 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 조절하여 pH 7.5 이상의 원수 수질에서도 유해물질이 처리되도록 한다.Therefore, in the ultraviolet-free chlorine process according to the embodiment of the present invention, the efficiency of the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 for removing a target substance under the condition of pH 7.5 or higher may be lowered, The pH is maintained at 7.5 or less, or the ultraviolet ray intensity is adjusted in the drug injection amount model predictive control unit 150 so that harmful substances are treated even at the raw water quality of pH 7.5 or higher.

또한, 유리염소 주입량은 후단의 소독능 확보를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 제2 수질측정 유닛(160)에서 원수 수온, 잔류염소 농도, pH, UV 흡수물질을 모니터링함으로써, 일정 수준의 소독능을 확보하도록 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 소독부산물질 이하의 적정 염소 주입량이 산출된다.In order to secure the disinfecting ability of the downstream end, the free chlorine injection amount is set such that the raw water temperature, the residual chlorine concentration, the pH, the UV, and the like are measured in the second water quality measurement unit 160 of the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. By monitoring the absorbent material, a proper chlorine injection amount below the disinfectant by-product is calculated in the drug injection amount model predictive control unit 150 so as to secure a certain level of disinfecting ability.

또한, 자외선 강도와 유입수질 특성에 따라 상기 관로형 자외선 반응기(182) 내부에서 상당한 염소의 감소가 발생하기 때문에 염소분해 특성을 고려한 염소 주입량이 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 산출 및 제어된다. 이때, 상기 염소분해 특성은 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180) 반응 영역 및 후속 공정에 따른 소독지 반응 영역의 2단계로 구분할 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에서 염소분해는 순간 염소반응 구간으로 나누고, 소독지에서는 1차 반응속도로 감소하는 염소 반응모델을 통하여 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서 염소 주입량을 산출할 수 있다.Since a considerable decrease in chlorine occurs in the tubular ultraviolet reactor 182 depending on the ultraviolet intensity and the characteristics of the inflow water quality, the chlorine injection amount considering the chlorine decomposition characteristic is calculated and controlled in the drug injection amount model predictive control unit 150 do. At this time, the chlorine decomposition characteristic can be divided into a reaction zone of a chlorine-ultraviolet complex oxidation reactor 180 and a reaction zone of a disinfection reaction zone according to a subsequent process. In the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus The amount of chlorine injection can be calculated in the chemical injection quantity model predictive control unit 150 through a chlorine reaction model in which the chlorine decomposition is divided into the instantaneous chlorine reaction zone in the reaction chamber 100 and the first reaction rate is reduced in the disinfection zone.

그리고 자외선 강도는 조류-기인 유해물질과 OH 라디칼의 이차 반응속도와 유해물질별 몰흡광계수, 광분해수율과 UV 흡광물질 및 알칼리도 등의 OH 라디칼 방해인자의 농도가 고려된 모델을 통해서 자외선 강도가 수치연산되어 가변 제어될 수 있다.The ultraviolet intensity was measured by a model in which the secondary reaction rate of harmful substances and OH radicals, the molar extinction coefficient of each harmful substance, the photodecomposition yield, and the concentration of OH radical inhibitors such as UV absorber and alkalinity were considered, And can be calculated and controlled variably.

구체적으로, 본 발명의 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이, 고효율의 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용하여 유입 원수의 유해물질의 종류와 농도, 및 정수지 소독능 및 소독부산물의 발생 특성에 따라 자외선 강도와 염소 주입량을 가변 제어하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는 상수원 조류 번성으로 인하여 정수장 유입원수에서 조류로 기인하는 2-MIB 및 지오스민(Geosmin) 등 이취미 유발물질, 마이크로시스틴 등과 같이 조류 독성물질, 카페인, 이부프로펜 등 의약물질을 처리하기 위하여 염소-자외선이 순차적으로 결합된 복합산화 수처리장치, 및 상기 수처리장치에서 유해물질의 종류와 농도에 따라 자외선 강도와 염소 주입량을 가변적으로 선택 및 제어하는 방법에 관한 것이다.3, a chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus of high efficiency and a method of treating the same are provided, in which the kind and concentration of harmful substances in the influent raw water, the disinfection ability of purified water, And a method of variably controlling the ultraviolet intensity and the chlorine injection amount according to the characteristics. That is, the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can be applied to a 2-MIB and a geosmin, , And the like, and a chlorine-ultraviolet ray to sequentially treat medicinal substances such as algae toxic substances, caffeine, and ibuprofen, as shown in FIG. 1 and the like. In the water treatment apparatus, ultraviolet ray intensity and chlorine injection amount are varied And a method for selecting and controlling the same.

이때, 대표적인 이취미 물질에는 2-MIB, 지오스민(Geosmin), IBMP, IPMP, TCA 등이 있고, 조류 독성물질에는 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크로시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크로시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a (Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin) 등이 있다. 또한, 대상 의약물질로는 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine), 이부프로펜(Ibuprofen) 등이 있다.In this case, 2-MIB, Geosmin, IBMP, IPMP and TCA are representative hobby materials. Microcystin-LR, Microcystin-RR, Microcystin-YR, Anatoxin-a, Saxitoxin, Cylindrospermopsin and the like. In addition, the target drug substances include Iopromide, Caffeine, Ibuprofen, and the like.

종래의 기술에 따른 오존처리, 오존-과산화수소 처리, 자외선-과산화수소 처리 등의 고도산화기술과 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 특징은 후속 공정으로 활성탄 공정이 필요 없다는 것과 염소 소독제를 산화제로 사용하는 것이다. 구체적으로, 염소는 과산화수소보다 높은 몰흡광계수와 양자수득률을 가지고 있으면서도 OH 라디칼과의 반응속도상수가 낮다는 장점이 있고, 예를 들면, 동일한 자외선 에너지를 조사했을 때 과산화수소보다 더 많은 OH 라디칼을 생성시키면서도 잔류 염소(HOCl)에 의한 OH 라디칼의 소멸률이 매우 낮기 때문에 원수 수질에 따라 과산화수소보다 낮은 전력소모량으로 수처리장치를 운영할 수 있게 한다. 또한, 부가적으로 잔류된 잔류염소의 경우, 미생물 불활성을 위한 소독제로서, 연속된 반응으로 활용될 수 있고, 자외선에서 추가 미생물 불활성화가 이루어졌기 때문에 염소 사용량을 추가로 절감할 수 있다.Compared with conventional oxidation techniques such as ozone treatment, ozone-hydrogen peroxide treatment, ultraviolet-hydrogen peroxide treatment, etc., the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is characterized in that, The process is not necessary and chlorine disinfectant is used as oxidizer. Specifically, chlorine has a higher molar absorptivity and a higher quantum yield than hydrogen peroxide, but also has a lower rate constant reaction with OH radicals. For example, when irradiated with the same ultraviolet energy, chlorine generates more OH radicals than hydrogen peroxide (OH) radicals due to residual chlorine (HOCl) is very low. Therefore, the water treatment apparatus can be operated at a power consumption lower than hydrogen peroxide according to the water quality of the raw water. Further, in the case of residual residual chlorine, an additional disinfectant for microbial inactivation can be utilized as a continuous reaction, and further chlorine consumption can be saved since additional microbial deactivation is performed in ultraviolet light.

구체적으로, 기존의 자외선-과산화수소 공정의 경우, 과산화수소가 흡수하는 자외선의 광량(

Figure pat00010
)이 19
Figure pat00011
로 매우 적기 때문에 주입된 과산화수소의 30% 이상이 자외선 접촉 후에도 미반응 물질로 방출될 수 있고, 해당 잔류 과산화수소를 제거하기 위해서는 활성탄 공정 등의 후속 공정이 필요한 단점이 있다. 또한, 자외선-과산화수소 공정에서 생성된 OH 라디칼은 과산화수소와의 반응성(
Figure pat00012
)이
Figure pat00013
로 매우 높기 때문에 상기 OH 라디칼을 생성시키려고 주입한 과산화수소에 의해 다시 OH 라디칼이 소멸되는 단점이 있다.Specifically, in the case of a conventional ultraviolet-hydrogen peroxide process, the amount of ultraviolet light absorbed by hydrogen peroxide
Figure pat00010
) 19
Figure pat00011
, More than 30% of the injected hydrogen peroxide can be released as unreacted material even after the ultraviolet ray is contacted, and a subsequent process such as an activated carbon process is required to remove the residual hydrogen peroxide. In addition, the OH radicals generated in the ultraviolet-hydrogen peroxide process are reacted with hydrogen peroxide
Figure pat00012
)this
Figure pat00013
The OH radicals disappear again due to the hydrogen peroxide injected to generate the OH radicals.

이에 반해서 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는 다음의 수학식 1 내지 수학식 3으로 나타낸 화학반응에 의해 OH 라디칼을 생성하게 된다.On the other hand, the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention generates OH radicals by the chemical reactions represented by the following equations (1) to (3).

Figure pat00014
Figure pat00014

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
Figure pat00016

이때, 상기 HOCl 및

Figure pat00017
의 자외선 에너지 흡수율은 기존의 과산화수소보다 약 2.5∼3.0배 높기 때문에 몰흡광계수 및 양자수득률이 높게 되고, 많은 OH 라디칼을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)는 조류-기인 맛냄새물질과 조류 독성물질을 제거할 수 있다.At this time, the HOCl and
Figure pat00017
The ultraviolet energy absorption rate of hydrogen peroxide is about 2.5 to 3.0 times higher than that of hydrogen peroxide, so that the molar absorptivity and the quantum yield are high and many OH radicals can be generated. Accordingly, the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can remove algae-based taste odor substances and algae toxic substances.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 수질측정 유닛(110)은 원수의 클로로필-a, pH, UV 흡수물질, 전자후각장치를 구성된 수질감시부로서, 클로로필-a와 pH, 전자후각장치를 이취미 유발물질을 측정하고, 또한, UV 흡수물질은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 유해물질 제거율을 평가하거나 또는 염소 주입량을 산출하기 위한 반응 모델(후술할 수학식 7 참조)에서 OH 라디칼 생성 방해인자로 UV 투과율을 실시간 측정하기 위하여 다음의 수학식 4를 이용하여 계산하고, 수중에서 HOCl과

Figure pat00018
로 분해되는 화학종에서 HOCl과
Figure pat00019
이 반응에 관여하는 농도를 측정하기 위하여 다음의 수학식 5를 이용하여 계산할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the first water quality measuring unit 110 is a water quality monitoring unit constituted of raw water of chlorophyll-a, pH, UV absorbing substance, and electronic smell apparatus. The chlorophyll- The UV absorbing material is used to evaluate the harmful substance removal rate of the chlorine-ultraviolet composite oxidizing water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, or to calculate a reaction model (hereinafter referred to as " 7) to calculate the UV transmittance in real time as an OH radical generation inhibiting factor, using the following equation (4)
Figure pat00018
In HOCl < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00019
In order to measure the concentration involved in this reaction, the following equation (5) can be used.

Figure pat00020
Figure pat00020

로 주어지고, 여기서, Absorbance는 UV 흡광도 값(254nm 파장)을 나타낸다., Where Absorbance represents the UV absorbance value (254 nm wavelength).

Figure pat00021
Figure pat00021

로 주어지고, 여기서, Chlorine은 Chlorine 농도(M)를 나타내고, pKa는 해리상수를 나타내며, 이때, pKa = 7.5로 주어질 수 있다., Where Chlorine represents the Chlorine concentration (M) and pKa represents the dissociation constant, where pKa = 7.5.

이는 유리염소는 HOCl로만 존재하는 것이 아니라 수중의 pH에 따라 유리염소의 pKa 값 7.5를 기준으로 HOCl과

Figure pat00022
의 분률 상태로 존재하는데, pH 7.5 이상의 조건에서 유리염소는
Figure pat00023
로 존재하게 되는데,
Figure pat00024
의 경우, 몰흡광계수는 과산화수소에 비해 2.5배 더 크지만, 양자수득률이 적어 라디칼 생성률이 과산화수소에 비해 낮기 때문에 HOCl과
Figure pat00025
의 분률은 전술한 수학식 5를 이용하여 계산해야 하고, 실제 반응에 관여한 염소 농도를 계산하여 조류-기인 유해물질의 처리능을 계산한다.This is because not only the free chlorine is present as HOCl but also the free chlorine,
Figure pat00022
, And free chlorine at pH 7.5 and above
Figure pat00023
As a result,
Figure pat00024
, The molar extinction coefficient is 2.5 times larger than that of hydrogen peroxide, but since the rate of radical formation is lower than that of hydrogen peroxide due to the lower quantum yield,
Figure pat00025
Is calculated using Equation (5), and the chlorine concentration involved in the actual reaction is calculated to calculate the ability to treat the algae-causing harmful substances.

또한, 원수의 수질중 알칼리도, 용존된 유기물의 농도 및 구조 특성 등이 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에서 OH 라디칼 생성을 방해하는 인자, 즉 원수에서 특성화 지수를 정량화하여 이를 수치연산을 수행하는 모델예측모델에 입력하는데, 이때, 사용하는 화학물질은 Rhodamin B 물질을 이용하며, 이는 본 발명의 출원인이 등록한 특허 KR10-883035호에 기재된 바와 같다.In the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100, the alkalinity of the raw water, the concentration and the structural characteristic of the dissolved organic matter, etc. are quantified by quantifying the factor that interferes with the generation of OH radical, that is, the characterization index in the raw water. In this case, the chemical substance to be used is Rhodamin B substance, which is as described in Patent KR10-883035 registered by the applicant of the present invention.

또한, 유입수 pH가 8 이상으로 증가할 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 혼화-응집 공정의 유입관로 상에 이산화탄소 가스 또는 황산을 이용하여 pH를 조절할 수 있다. 본 발명의 실시예로서, 이취미 유발물질인 2-MIB 및 지오스민(Geosmin)의 유입 판단여부는 본 발명의 출원인이 등록한 특허 KR10-883035호 및 KR10-1253251호에 기재된 바와 같다.Also, when the influent water pH is increased to 8 or more, the pH can be controlled by using carbon dioxide gas or sulfuric acid on the inflow channel of the agglomeration-agglomeration process as shown in FIG. 4 and FIG. As an embodiment of the present invention, determination of the influx of 2-MIB and Geosmin, which are the hobby-inducing substances, is described in the patent applications KR10-883035 and KR10-1253251 registered by the applicant of the present invention.

여기서, 클로로필-a와 pH 변화값을 통계 모델에 의한 이취미 유발물질 유입여부 판단을 실시하여 이취미 유발물질의 농도가 10ng/L 이상이고, 전자후각장치에 의한 직접 냄새가 감시될 경우, 자외선 강도를 산화용 운전모드로 전환하고, 관로형 자외선 반응기(182)의 유입 관로 상에 염소를 투입한다. 만일, 이취미 유발물질이 유입되지 않은 경우, 자외선 강도(조사량)를 소독용 수준으로 조절하고, 관로형 자외선 반응기(182)의 유입 관로 상에 염소를 투입하지 않는다. 또한, 기타 조류 독성물질 및 의약물질은 운전자가 직접 분석하여 그 종류와 농도를 입력할 수 있다. 전술한 바와 같이 자외선은 크게 자외선 산화용 모드와 자외선 소독용 모드로 선택적으로 운영할 수 있으며, 상기 자외선 산화용 모드로 전환할 때 염소가 투입된다.Here, if the concentration of the hobby-inducing substance is 10 ng / L or more and the direct smell by the electronic olfactory apparatus is monitored by the statistical model of the chlorophyll-a and the pH change value, The intensity is switched to the oxidation operation mode, and chlorine is introduced onto the inflow channel of the tubular ultraviolet reactor 182. If the hobby-inducing substance is not introduced, the ultraviolet intensity (irradiation amount) is adjusted to a level for disinfection, and chlorine is not injected onto the inflow channel of the tubular ultraviolet reactor 182. In addition, other avian toxic substances and medicinal substances can be directly analyzed by the driver and the type and concentration can be inputted. As described above, ultraviolet rays can be selectively operated in a mode for ultraviolet oxidation and a mode for ultraviolet disinfection, and chlorine is introduced when the mode is switched to the ultraviolet oxidation mode.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에서 pH 변화에 따른 HOCl과

Figure pat00026
의 농도 변화를 예시하는 도면이다.Meanwhile, FIG. 6 is a graph showing the relationship between HOCl
Figure pat00026
As shown in Fig.

본 발명의 실시예에서, 조류-기인 이취미 유발물질과 조류 독성물질, 의약물질의 종류와 농도에 따라 자외선 강도와 염소 주입량을 계산하는 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 자외선 강도별 감소되는 최소한의 염소농도를 고려한다. 이때, 자외선 강도별 염소 소비특성에 관한 실험 모델식은 다음의 수학식 6과 같이 주어질 수 있다.In the embodiment of the present invention, in the medicine injection amount model predictive control unit 150 for calculating the ultraviolet light intensity and the chlorine injection amount in accordance with the kind and concentration of the algae-derived hobby-inducing substance, algae toxic substance, As shown, the minimum chlorine concentration reduced by ultraviolet intensity is considered. At this time, the experimental model equation for the chlorine consumption characteristic according to the ultraviolet ray intensity can be given by the following Equation (6).

Figure pat00027
Figure pat00027

여기서,

Figure pat00028
은 염소 제거율을 나타내고,
Figure pat00029
는 자외선 강도(조사량)를 나타낸다.here,
Figure pat00028
Represents the chlorine removal rate,
Figure pat00029
Indicates the ultraviolet intensity (irradiation amount).

본 발명의 실시예에서, 원수내 유해물질의 종류에 따른 염소-자외선 복합 산화공정의 자외선 조사량과 염소 주입량을 가변 제어하기 위해서 다음의 수학식 7 및 수학식 8을 이용하여 자외선 조사량과 염소 주입량을 산출하고, 이를 제어한다.In the embodiment of the present invention, in order to variably control the ultraviolet irradiation amount and the chlorine injection amount in the chlorine-ultraviolet ray complex oxidation process depending on the kinds of harmful substances in the raw water, the ultraviolet irradiation amount and the chlorine injection amount are calculated using the following equations (7) and And controls it.

구체적으로, 운전자가 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)에서 판단되어 상기 유해물질 종류 및 농도 입력부(130)에서 입력한 종류 및 농도에 따른 목표 제거율을 만족하는데 필요한 염소 주입량을 다음의 수학식 7을 이용하여 산출 및 제어하고, 또한, 자외선 강도는 다음의 수학식 8을 이용하여 산출 및 제어한다.Specifically, when the driver determines the amount of chlorine injection required to satisfy the target removal rate according to the type and concentration of the harmful substances input by the hobby-inducing material inflow determining unit 120 and input from the concentration input unit 130, 7, and the ultraviolet intensity is calculated and controlled using the following equation (8).

이때, 대상 원수의 수질 특성인자는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 인자(라디칼 소모인자, 자외선 흡광도, pH)를 입력하고, 제거 대상 오염물질의 종류가 결정되면, 별도의 데이터베이스(도시되지 않음)에서 OH 라디칼과의 이차반응속도상수, 몰흡광계수, 양자수득률이 자동으로 입력되어 자외선 조사량 및 염소 주입량이 산출될 수 있다. 여기서 수학식 7 및 수학식 8은 각각 다음과 같이 주어질 수 있다.At this time, the water quality characteristic factor of the target raw water is input as a factor (radical consumption factor, ultraviolet absorbance, pH) measured by the first water quality measurement unit 110, and when the type of the contaminant to be removed is determined, The secondary reaction rate constant with the OH radical, the molar extinction coefficient, and the quantum yield are automatically inputted in the step (1) and the ultraviolet irradiation amount and the chlorine injection amount can be calculated. Equation (7) and Equation (8) can be given as follows.

Figure pat00030
Figure pat00030

여기서,

Figure pat00031
는 염소 주입량(단위는 mg/L),
Figure pat00032
는 자외선 조사량(단위는
Figure pat00033
),
Figure pat00034
는 removal of target compound(단위는 %),
Figure pat00035
는 UV 흡수물질(파장 254nm),
Figure pat00036
는 UV 투과율,
Figure pat00037
은 몰흡광계수(단위는
Figure pat00038
),
Figure pat00039
은 광분해수율(단위는 mol/einstein),
Figure pat00040
는 제거 대상물질의 이차분해속도 상수(단위는
Figure pat00041
),
Figure pat00042
는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 pH, 및
Figure pat00043
는 OH 라디칼 방해지수(단위는 sec-1)를 각각 나타낸다.here,
Figure pat00031
Is the chlorine dose (unit: mg / L),
Figure pat00032
Is the ultraviolet dose
Figure pat00033
),
Figure pat00034
Removal of target compound (%),
Figure pat00035
(Wavelength 254 nm), a UV absorbing material
Figure pat00036
UV transmittance,
Figure pat00037
Is the molar extinction coefficient
Figure pat00038
),
Figure pat00039
(Unit: mol / einstein),
Figure pat00040
Is the rate constant of secondary decomposition of the substance to be removed
Figure pat00041
),
Figure pat00042
Is the pH measured by the first water quality measurement unit (110), and
Figure pat00043
Represents the OH radical scavenging index (unit: sec -1 ), respectively.

Figure pat00044
Figure pat00044

여기서,

Figure pat00045
는 자외선 조사량(단위는
Figure pat00046
),
Figure pat00047
는 염소 주입량(단위는 mg/L),
Figure pat00048
는 removal of target compound(단위는 %),
Figure pat00049
는 UV 흡수물질(파장 254nm),
Figure pat00050
는 UV 투과율,
Figure pat00051
은 몰흡광계수(단위는
Figure pat00052
),
Figure pat00053
은 광분해수율(단위는 mol/einstein),
Figure pat00054
는 제거 대상물질의 이차분해속도 상수(단위는
Figure pat00055
),
Figure pat00056
는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 pH, 및
Figure pat00057
는 OH 라디칼 방해지수(단위는 sec-1)를 각각 나타낸다.here,
Figure pat00045
Is the ultraviolet dose
Figure pat00046
),
Figure pat00047
Is the chlorine dose (unit: mg / L),
Figure pat00048
Removal of target compound (%),
Figure pat00049
(Wavelength 254 nm), a UV absorbing material
Figure pat00050
UV transmittance,
Figure pat00051
Is the molar extinction coefficient
Figure pat00052
),
Figure pat00053
(Unit: mol / einstein),
Figure pat00054
Is the rate constant of secondary decomposition of the substance to be removed
Figure pat00055
),
Figure pat00056
Is the pH measured by the first water quality measurement unit (110), and
Figure pat00057
Represents the OH radical scavenging index (unit: sec -1 ), respectively.

한편, 도 7은 본 발명의 실시예에서 자외선 강도별 염소 소비특성을 예시하는 도면이다.7 is a diagram illustrating chlorine consumption characteristics according to ultraviolet light intensity in an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)에서, 염소 주입량은, 도 7에 도시된 자외선 강도별 염소 소비특성을 반영하여 염소 주입량이 최소농도 이상 주입되도록 다음의 수학식 9를 이용하고, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치(100)의 처리수의 잔류 농도, pH, 온도, UV 흡수물질 값을 제2 수질측정 유닛(160)을 측정하여 후속 공정인 정수지(240)에서의 발생 가능한 최대 농도인 80㎍/L을 초과하지 않는 염소 주입량으로 제어되도록 소독부산물 기준의 염소 주입량의 적정 여부를 판단한다. 수학식 9는 다음과 같이 주어질 수 있다.In the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, the chlorine injection amount is calculated by the following equation (9) so that the chlorine injection amount is injected at the minimum concentration or more, The pH, the temperature and the UV absorbing substance value of the treated water of the chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention are measured to measure the second water quality measuring unit 160, It is determined whether the chlorine injection amount based on the disinfection byproduct is proper so as to be controlled to a chlorine injection amount that does not exceed 80 [micro] g / L, which is the maximum possible concentration in the cleaning solution 240. Equation (9) can be given as follows.

Figure pat00058
Figure pat00058

여기서, TTHM은 THMs 생성 농도(단위는 ㎍/L)를 나타내고, UV는 UV254 흡광도(단위는

Figure pat00059
)를 나타내며,
Figure pat00060
는 염소주입농도를 나타내며, t는 정수지 접촉 시간(단위는 시간)을 나타내고, T는 수온(단위는 ℃)을 나타낸다.Here, TTHM represents the concentration of THMs (unit: 占 퐂 / L), UV represents UV254 absorbance
Figure pat00059
),
Figure pat00060
Represents the chlorine injection concentration, t represents the contact time (unit is time) of the integral paper, and T represents the water temperature (unit: 占 폚).

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 하천 녹조 발생으로 유발되는 조류-기인 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등의 유해물질을 제거하기 위하여 일정한 pH 조건에서 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입함으로써, 기존의 오존이나 과산화수소 등의 산화제를 사용하지 않고, 활성탄과 같은 후속 흡착공정이 필요 없게 된다.As a result, according to the embodiment of the present invention, in order to remove harmful substances such as tidal substances, tidal toxic substances, medicinal substances and the like caused by the occurrence of the river green tide, chlorine is added to the front end of the channel- The subsequent adsorption step such as activated carbon is not required without using an oxidizing agent such as the conventional ozone or hydrogen peroxide.

[염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법][Chlorine injection amount and ultraviolet intensity variable control method]

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 동작흐름도이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a chlorine injection amount and a UV intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

전술한 도 3 내지 도 5, 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법은, 먼저, 대상 원수에 대해 이취미 유발물질 유입을 측정 및 판단한다(S110). 이때, 클로로필-a, 수소이온지수(pH), UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악할 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 5 and 8, the chlorine injection amount and the ultraviolet intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention are as follows. First, The substance inflow is measured and determined (S110). At this time, an electronic olfactory apparatus is installed to measure chlorophyll-a, hydrogen ion exponent (pH), and UV absorbing material, and the influx characteristic of the tidal-inducing material can be grasped according to the measured signal pattern.

다음으로, 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력한다(S120).Next, the types and concentrations of the harmful substances to be removed are input (S120).

다음으로, 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 어느 하나를 선택한다(S130).Next, either the ultraviolet oxidation mode or the ultraviolet disinfection mode is selected (S130).

다음으로, 자외선 산화용 모드인 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입한다(S140). 이때, 염소 투입기(181)는 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하고, 관로형 자외선 반응기(182)는 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하게 된다.Next, in the ultraviolet oxidation mode, chlorine is introduced into the front end of the UV reactor (S140). At this time, the chlorine injector 181 is equipped with a rapid-injection agitator to inject chlorine on the inflow source water line, and the tubular ultraviolet ray reactor 182 is installed on the inflow source water line at the downstream end of the chlorine injector 181, ).

다음으로, 대상 유해물질에 대한 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정한다(S150).Next, the target ultraviolet ray irradiation amount and chlorine injection amount for the target harmful substance are calculated (S150).

다음으로, 염소-자외선의 유해물질 제거율을 계산 및 평가한다(S160).Next, the harmful substance removal rate of chlorine-ultraviolet rays is calculated and evaluated (S160).

다음으로, 목표값/평가값에 따라 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어한다(S170).Next, the ultraviolet irradiation amount and the chlorine injection amount are variably controlled in accordance with the target value / evaluation value (S170).

보다 구체적으로, 도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법의 구체적인 동작흐름도로서, 염소-자외선 복합산화 수처리장치의 전처리 공정, 자외선 강도 및 유리염소 주입량을 유입 수질의 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 가변 제어하는 운전모드를 결정하는 의사결정모델 트리를 나타내는 도면이다.9A to 9C are specific operational flowcharts of a chlorine injection amount and a UV intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, A decision tree for determining the operation mode in which the process, the ultraviolet ray intensity, and the free chlorine injection amount are variably controlled in accordance with the kind and concentration of the harmful substances which are algae of the influent water quality.

도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법은, 먼저, 대상 원수를 채수하고(S201), 다음으로, 전자후각장치를 사용하여 이취미 유발물질 유입을 측정 및 판단한다(S202).9A to 9C, the chlorine injection amount and the ultraviolet intensity variable control method using the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention are as follows. First, target raw water is collected (S201) The ingestion of this hobby-inducing substance is measured and determined using a smell device (S202).

다음으로, 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력한다(S203).Next, the types and concentrations of the harmful substances to be removed are inputted (S203).

다음으로, 자외선산화용 모드 또는 자외선소독용 모드 중에서 운전모드를 선택한다(S204).Next, the operation mode is selected from the ultraviolet oxidation mode or the ultraviolet disinfection mode (S204).

다음으로, 자외선 산화용 모드 운전인 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입한다(S205).Next, in the case of the mode operation for ultraviolet oxidation, chlorine is introduced into the front end of the ultraviolet ray reactor (S205).

다음으로, 제거대상 유해물질의 반응속도 상수 및 몰흡광계수를 결정하고(S206), 다음으로, 전술한 수학식 4를 참조하여, UV 투과율(UVT)을 계산하며(S207), 다음으로, 전술한 수학식 5를 참조하여, 광반응 라디칼 방해지수 산출 및 입력한다(S208).Next, the reaction rate constant and the molar extinction coefficient of the harmful substance to be removed are determined (S206). Next, the UV transmittance (UVT) is calculated (S207) with reference to the above-mentioned formula (4) Referring to Equation (5), the photoreactive radical interference index is calculated and input (S208).

다음으로, 전술한 수학식 6을 참조하여, 자외선 조사량별 염소소비특성을 고려하여 최소 염소농도를 계산하고(S209), 다음으로, 전술한 수학식 7을 참조하여, 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정한다(S210).Next, referring to Equation (6), the minimum chlorine concentration is calculated in consideration of chlorine consumption characteristics for each ultraviolet irradiation amount (S209). Next, referring to Equation (7), the target ultraviolet ray irradiation amount and chlorine injection amount (S210).

다음으로, 염소-자외선의 유해물질 제거율 계산 및 평가한다(S211).Next, the harmful substance removal rate of chlorine-ultraviolet rays is calculated and evaluated (S211).

다음으로, 목표값/평가값이 1.0보다 큰지 비교하고(S212), 다음으로, 목표값/평가값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 변경한다(S213).Next, whether the target value / evaluation value is greater than 1.0 is compared (S212). Next, if the target value / evaluation value is not larger than 1.0, the ultraviolet ray irradiation amount is changed (S213).

다음으로, 자외선 조사량 및 염소를 산출하고(S214), 다음으로, 소독 부산물을 평가한다(S215).Next, the ultraviolet ray irradiation amount and chlorine are calculated (S214), and then the disinfection by-products are evaluated (S215).

한편, 전술한 S204 단계에서 선택한 운전모드가 자외선 소독용 모드 운전인 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않고 자외선 소독용 모드로 운전한다(S216).If the operation mode selected in step S204 is the ultraviolet disinfection mode operation, operation is performed in the ultraviolet disinfection mode without introducing chlorine in the front end of the ultraviolet ray reactor (S216).

다음으로, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고(S217), 다음으로, 자외선에 의한 미생물 불활성화를 계산하고(S218), 또한, 염소에 의한 미생물 불활성화를 계산한다(S219).Next, microbial inactivation by ultraviolet rays is calculated (S218), and further microorganism inactivation by chlorine is calculated (S219).

다음으로, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 비교하고(S220), 다음으로, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경한다(S221).Next, it is determined whether the target value / current value is greater than 1.0 (S220). Next, if the target value / current value is not greater than 1.0, the ultraviolet dose is changed (S221).

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 유해물질별 제거율을 비교한 것을 나타내는 도면으로서, 자외선 단독처리, 자외선-과산화수소 등에 대하여 조류-기인 이취미 유발물질인 지오스민(Geosmin), 대표적 조류 독성물질인 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 대표적 의약물질인 이부프로펜(Ibuprofen)및 이오프로마이드(Iopromide) 등의 제거 대상물질에 대한 처리 효율을 비교한 것을 나타낸다.FIG. 10 is a graph showing a comparison of removal rates of harmful substances as a result of application of the chlorine-ultraviolet composite oxidation water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention. In the case of ultraviolet alone treatment, ultraviolet-hydrogen peroxide, etc., We compared the treatment efficiencies of the substances to be removed such as Geosmin, Microcystin-LR (representative algae toxic substance), Ibuprofen and Iopromide (representative drugs) .

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치, 및 기존의 자외선 단독 또는 자외선-과산화수소 수처리장치에서 이취미(맛냄새) 유발물질과 미량의 유기오염물질에 대하여 처리 효율을 비교하였다. 기존의 자외선 단독 수처리장치 또는 자외선-과산화수소 수처리장치, 및 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치에 대하여 조류-기인 이취미 유발물질인 지오스민(Geosmin)과 대표적 조류 독성물질인 마이크로시스틴-LR(Microcystin-LR), 대표적 의약물질인 이부프로펜(Ibuprofen) 및 이오프로마이드(Iopromide) 등의 제거 대상물질에 대하여 일정 자외선 강도에서 과산화수소와 염소 주입농도를 2 mg/L 주입하였을 경우, 각각의 제거율을 비교하였다. 상기 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 동일한 효율의 제거 효율을 확보하는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 10, in the chlorine-ultraviolet composite oxidizing water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention and the conventional ultraviolet alone or ultraviolet-hydrogen peroxide water treatment apparatus, the tastes (taste odor) The treatment efficiency was compared. The present invention relates to a chlorine-ultraviolet composite oxidizing water treatment apparatus and a method of treating the same, wherein the algae-induced hobby-inducing substance Geosmin and a representative alga toxic substance When injecting 2 mg / L of hydrogen peroxide and chlorine at a constant ultraviolet light intensity for the substances to be removed such as cystine-LR (ibuprofen) and iopromide (iopromide), representative drugs, Were compared. As can be seen from the above results, it was confirmed that the same efficiency of removal efficiency was secured in the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus.

한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 적용한 결과로서 염소 주입량 및 자외선 강도에 따른 이부프로펜(Ibuprofen)의 제거율을 나타내는 도면으로서, 대표적 의약물질 중 하나인 이부프로펜(Ibuprofen)에 대하여 염소 주입량 변화에 따른 제거 효율을 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a graph showing removal rates of ibuprofen according to chlorine injection amount and ultraviolet intensity as a result of application of a chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, ibuprofen ) Showing the removal efficiency according to the change of the chlorine injection amount.

도 11에 도시된 바와 같이, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 대표적 의약물질이면서, 국내 수계에 빈번히 검출되고 있는 이부프로펜(Ibuprofen: IBF)을 이용한 제거 실험을 평가하였다. 이때, 실험에 사용한 자외선램프는 저압 254nm 단독 파장 램프를 이용했으며, 시험 조건은 증류수에 IBF를 초기농도 1μM 주입하였고, 유리염소의 초기농도는 0, 2, 5㎎/L로 주입하였다. 본 발명의 실시예에 따른 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 2㎎/L의 미량의 산화제 주입만으로도 제거 효율을 급격히 증가시킬 수 있는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 11, the removal experiment using Ibuprofen (IBF), which is a representative drug substance in the chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus, and which is frequently detected in the domestic water system, was evaluated. At this time, the ultraviolet lamp used in the experiment was a low-pressure 254 nm single wavelength lamp. Test conditions were 1 μM of IBF in distilled water and 0, 2 and 5 mg / L of free chlorine. It was confirmed that the removal efficiency can be rapidly increased even if only a small amount of 2 mg / L oxidant is injected in the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 유입원수의 수질특성에 따라 선택적으로 염소 주입위치 및 주입량을 제어하고, 조류-기인 유해물질이 유입될 경우, 염소와 자외선을 결합한 복합 산화반응 장치에서 조류-기인 유해물질의 종류와 농도에 따라 수치해석을 통해 결정된 자외선 강도와 염소 주입량에 따라 피드백 제어함으로써 운전 편의성을 제공하고, 전력소모량 및 약품사용량을 절감시키고, 약품 오주입을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 염소-자외선 복합산화 수처리장치에서 염소 분해는 순간염소 반응 구간으로 나누고, 소독지에서는 1차 반응속도로 감소하는 염소 반응모델 등을 통해 염소 분해 특성을 고려한 염소 주입 방식이기 때문에 염소 주입량에 따른 유해물질 뿐만 아니라 미생물 불활성화, 소독부산물 발생 특성을 실시간으로 정량적으로 해석할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, it is possible to selectively control the chlorine injection position and the injection amount according to the water quality of the influent raw water, and to control the amount of chlorine- It is possible to provide the convenience of operation by controlling the feedback according to the intensity of ultraviolet rays and the amount of chlorine injected determined by the numerical analysis according to the type and concentration of the harmful substances, to reduce power consumption and chemicals usage, and to prevent chemical misfiring in advance. Further, according to the embodiment of the present invention, the chlorine decomposition is divided into the instantaneous chlorine reaction section in the chlorine-ultraviolet complex oxidizing water treatment apparatus and the chlorine reaction model in which the chlorine decomposition characteristic is considered Because of the injection method, it is possible to quantitatively analyze in real time the characteristics of microbial deactivation and disinfection byproducts as well as harmful substances according to the amount of chlorine injection.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 염소-자외선 복합산화 수처리장치
110: 제1 수질측정 유닛
120: 이취미 유발물질 유입 판단부
130: 유해물질 종류 및 농도 입력부
140: 운전모드 결정부
150: 약품 주입량 모델 예측제어 유닛
160: 제2 수질측정 유닛
170: 수소이온지수(pH) 조절제 투입부
180: 염소-자외선 복합 산화반응 장치
181: 염소 투입기
182: 관로형 자외선 반응기
190: 응집제 주입부
210: 혼화-응집지
220: 침전지
230: 모래여과 또는 막여과
240: 정수지
100: Chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment device
110: first water quality measuring unit
120: This hobby-inducing substance inflow determination unit
130: Hazardous substance type and concentration input unit
140: Operation mode determining section
150: drug injection amount model predictive control unit
160: second water quality measuring unit
170: Hydrogen ion index (pH)
180: Chlorine-ultraviolet composite oxidation reactor
181: Chlorine dispenser
182: Duct type ultraviolet ray reactor
190: coagulant injection unit
210: Admixture - Agglomeration
220: Settling basin
230: sand filtration or membrane filtration
240: Fixed spot

Claims (10)

착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리장치에 있어서,
유입원수 관로 상에 설치되어 수질을 측정하는 제1 수질측정 유닛(110);
상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정한 결과에 따라 원수내에 이취미 유발물질이 유입되었는지 판단하는 이취미 유발물질 유입 판단부(120);
상기 원수내의 조류에 기인하는 유해물질의 종류 및 농도를 입력하는 유해물질 종류 및 농도 입력부(130);
자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드를 선택하는 운전모드 결정부(140);
상기 유입원수의 수량과 상기 유해물질의 농도에 따라 가변적으로 염소 주입량 및 자외선 강도(조사량)를 제어하는 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150);
상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 수질에 따라 상기 원수에 수소이온지수(pH) 조절제를 투입하는 수소이온지수(pH) 조절제 투입부(170);
염소-자외선이 결합되어 유입원수를 처리하는 장치로서, 산화제로서 염소를 투입할지 여부 및 농도를 결정하고, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)을 통해 가변 제어되는 염소 주입량 및 자외선 강도에 따라 유입원수를 처리하는 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180); 및
처리수 관로 상에 설치되어 처리수 수질을 측정하는 제2 수질측정 유닛(160)
을 포함하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치.
The water treatment apparatus according to the present invention comprises a settling tank, a mixing tank 210, a settling tank 220, a sand filtration or membrane filtration tank 230, and a settlement sheet 240,
A first water quality measurement unit 110 installed on the inflow water channel to measure water quality;
The hobby-inducing material inflow determining unit 120 determines whether the hobby-inducing material has been introduced into the raw water according to the result of the measurement by the first water quality measuring unit 110.
A harmful substance type and concentration input unit 130 for inputting the kind and concentration of harmful substances caused by algae in the raw water;
An operation mode determination unit (140) for selecting a mode for ultraviolet oxidation or a mode for ultraviolet disinfection;
A drug injection amount model predictive control unit (150) for variably controlling a chlorine injection amount and an ultraviolet ray intensity (irradiation amount) according to the quantity of the influent raw water and the concentration of the harmful substance;
A hydrogen ion index (pH) regulator injector 170 for injecting a hydrogen ion exponent (pH) regulator into the raw water according to the water quality measured by the first water quality measuring unit 110;
A device for treating chlorine-ultraviolet rays to treat inflow water, comprising: determining whether or not chlorine is to be introduced as an oxidizing agent and determining a concentration of the chlorine-ultraviolet ray based on a chlorine injection quantity and a UV intensity, which are variably controlled through the chemical- A chlorine-ultraviolet composite oxidation apparatus 180 for treating raw water; And
A second water quality measuring unit 160 installed on the treated water pipe for measuring the treated water quality,
Ultraviolet ray complex oxidation water treatment apparatus for removing algae-derived harmful substances,
제1항에 있어서,
상기 제1 수질측정 유닛(110)은 클로로필-a, 수소이온지수(pH) 및 UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 이취미 유발물질 유입 판단부(120)는 상기 제1 수질측정 유닛(110)에서 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치.
The method according to claim 1,
The first water quality measuring unit 110 is provided with an electronic olfactory apparatus for measuring chlorophyll-a, hydrogen ion exponent (pH) and UV absorbing substance, Wherein the algae-origin ascertains the inflow characteristics of the hobby-inducing material according to the signal pattern measured by the measuring unit (110).
제1항에 있어서, 상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는,
상기 운전모드 결정부(140)에서 자외선 산화용 모드 선택시, 상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 주입량이 가변 제어되며, 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하는 염소 투입기(181); 및
상기 약품 주입량 모델 예측제어 유닛(150)에 의해 강도(조사량)가 가변 제어되며, 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 관로형 자외선 반응기(182)
를 포함하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치.
The chlorine-ultraviolet composite oxidation apparatus (180) according to claim 1, wherein the chlorine-
When the mode for ultraviolet oxidation is selected by the operation mode determination unit 140, the injection amount is variably controlled by the drug injection amount model predictive control unit 150, and a chlorine An injector 181; And
A tubular ultraviolet reactor 182 for controlling intensity (irradiation amount) by the drug injection amount model predictive control unit 150 and installed on the inflow source water pipe at the downstream end of the chlorinator 181 to emit ultraviolet (UV)
Ultraviolet ray complex oxidation water treatment apparatus for removing algae-derived harmful substances,
제3항에 있어서,
상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240) 사이의 유입원수 관로 상에 설치되는 일정한 pH 조건을 유지하면서 후염소(HOCl)를 투입하며,
상기 염소-자외선 복합 산화반응 장치(180)는 후속 활성탄 흡착공정을 두지 않은 상태에서 상기 혼화-응집지(210) 전단의 유입원수 관로 상에 설치되어 일정한 pH 조건을 유지하면서 전염소(HOCl)를 투입하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치.
The method of claim 3,
The chlorine-ultraviolet complex oxidation reactor 180 is maintained at a constant pH condition provided on the inflow source water line between the sand filtration or the membrane filtration 230 and the purified water 240 without the subsequent activated carbon adsorption process After adding chlorine (HOCl)
The chlorine-ultraviolet composite oxidation apparatus 180 is installed on the inflow source pipe at the upstream side of the agglomerate-agglomerate 210 in a state where the subsequent activated carbon adsorption process is not carried out, and the chlorine- Ultraviolet ray complex oxidation water treatment apparatus for removing harmful substances from algae.
제1항에 있어서,
상기 조류-기인 유해물질은 이취미 유발물질, 조류 독성물질 및 의약물질을 포함하되, 상기 이취미 유발물질은 흙냄새를 유발하는 2-MIB(2-Methylisoborneol) 및 곰팡이 냄새를 유발하는 지오스민(Geosmin)을 포함하고, 상기 조류 독성물질은 마이크시스틴-LR(Microcystin-LR), 마이크시스틴-RR(Microcystin-RR), 마이크시스틴-YR(Microcystin-YR), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin), 실린드로스퍼몹신(Cylindrospermopsin)을 포함하며, 상기 의약물질은 이오프로마이드(Iopromide), 카페인(Caffeine) 및 이부프로펜(Ibuprofen)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치.
The method according to claim 1,
2-Methylisoborneol (2-Methylisoborneol), which causes soil odor, and Geosmin (2-Methylisoborneol), which causes mold odor, are contained in the algae- Geosmin), and the avirulent toxic substances include Microcystin-LR, Microcystin-RR, Microcystin-YR, Anatoxin-a, Characterized in that the medicinal substance comprises at least one selected from the group consisting of Iopromide, Caffeine and Ibuprofen, wherein the medicinal substance is selected from the group consisting of Saxitoxin, Cylindrospermopsin, Ultraviolet ray complex oxidation water treatment apparatus for removing ultraviolet rays.
착수정, 혼화-응집지(210), 침전지(220), 모래여과 또는 막여과(230) 및 정수지(240)로 구성된 수처리장치에서 염소 주입량과 자외선 강도를 제어하는 방법에 있어서,
a) 유입원수에 대해 이취미 유발물질 유입 여부를 측정하여 판단하는 단계;
b) 제거대상 유해물질 종류 및 농도를 입력하는 단계;
c) 자외선 산화용 모드 또는 자외선 소독용 모드 중에서 선택하는 단계;
d) 상기 자외선 산화용 모드로 선택된 경우, 관로형 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하는 단계;
e) 대상 유해물질에 대한 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계;
f) 염소-자외선에 의한 유해물질 제거율을 계산 및 평가하는 단계; 및
g) 목표값/평가값에 따라 자외선 조사량 및 염소 주입량을 가변 제어하는 단계를 포함하되,
상기 염소 투입기(181)는 급속분사 교반기가 장착되어 유입원수 관로 상에 염소를 투입하고, 상기 관로형 자외선 반응기(182)는 상기 염소 투입기(181) 후단의 유입원수 관로 상에 설치되어 자외선(UV)을 조사하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법.
A method for controlling the amount of chlorine injection and the intensity of ultraviolet light in a water treatment apparatus comprising a settling tank, a mixing tank (210), a settling tank (220), sand filtration or membrane filtration (230)
a) measuring the presence or absence of the introduction of the hobby-inducing substance into the influent water;
b) inputting the kind and concentration of the harmful substance to be removed;
c) selecting between a mode for ultraviolet oxidation or a mode for ultraviolet disinfection;
d) introducing chlorine to the front end of the tubular ultraviolet reactor when the ultraviolet oxidation mode is selected;
e) calculating a target ultraviolet radiation dose and a chlorine injection dose for the target harmful substance;
f) calculating and evaluating the removal rate of harmful substances by chlorine-ultraviolet rays; And
g) variably controlling the ultraviolet irradiation amount and the chlorine injection amount according to the target value / evaluation value,
The chlorine injector 181 is equipped with a rapid injection agitator for introducing chlorine onto the inflow source water line, and the tubular ultraviolet reactor 182 is installed on the inflow source water line at the downstream end of the chlorine injector 181, The method of controlling variable amount of chlorine and intensity of ultraviolet light using the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus.
제6항에 있어서,
상기 a) 단계에서 클로로필-a, 수소이온지수(pH), UV 흡수물질을 측정하도록 전자후각장치가 설치되고, 상기 측정된 신호 패턴에 따라 조류-기인 이취미 유발물질의 유입 특성을 파악하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법.
The method according to claim 6,
In the step (a), an electronic olfactory apparatus is installed to measure chlorophyll-a, hydrogen ion exponent (pH) and UV absorbing material, and the influent characteristic of the tidal- A method for controlling the amount of chlorine and controlling the intensity of ultraviolet light using a chlorine - ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus.
제6항에 있어서, 상기 e) 단계는,
e-1) 제거대상 유해물질의 반응속도 상수 및 몰흡광계수를 결정하는 단계;
e-2) UV 투과율(UVT)을 계산하는 단계;
e-3) 광반응 라디칼 방해지수를 산출하여 입력하는 단계;
e-4) 자외선 조사량별 염소소비 특성을 고려하여 최소 염소농도를 계산하는 단계; 및
e-5) 목표 자외선 조사량 및 염소 주입량을 산정하는 단계
를 포함하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법.
7. The method of claim 6, wherein step (e)
e-1) determining a reaction rate constant and a molar extinction coefficient of the harmful substance to be removed;
e-2) calculating a UV transmittance (UVT);
e-3) calculating and inputting a photoreactive radical interference index;
e-4) calculating the minimum chlorine concentration in consideration of the chlorine consumption characteristic by the ultraviolet irradiation amount; And
e-5) Estimation of the target ultraviolet irradiation amount and chlorine injection amount
And a method for controlling the intensity of ultraviolet light using the chlorine-ultraviolet complex oxidation water treatment apparatus.
제6항에 있어서,
상기 f) 단계에서 목표값/평가값이 1.0보다 크지 않은 경우 자외선 조사량을 변경하고, 상기 목표값/평가값이 1.0보다 큰 경우 자외선 조사량 및 염소를 산출하여 소독 부산물을 평가하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법.
The method according to claim 6,
Evaluating the disinfection byproduct by changing the ultraviolet irradiation amount when the target value / evaluation value is not greater than 1.0 in the step f) and calculating the ultraviolet irradiation amount and chlorine when the target value / evaluation value is larger than 1.0, - Variable Chlorine Injection Amount and Ultraviolet Intensity Control Using Ultraviolet Complex Oxidation Water Treatment System.
제6항에 있어서,
상기 c) 단계에서 자외선 소독용 모드 운전을 선택한 경우, 자외선 반응기 전단에 염소를 투입하지 않은 상태에서, 제거대상 미생물 요구 불활성화율을 입력하고, 자외선 및 염소에 의한 미생물 불활성화를 각각 계산하고, 목표값/현재값이 1.0보다 큰지 판단하며, 상기 목표값/현재값이 1.0보다 크지 않은 경우, 자외선 조사량을 변경하는 것을 특징으로 하는 염소-자외선 복합산화 수처리장치를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법.
The method according to claim 6,
When the ultraviolet disinfection mode operation is selected in the step c), the inactivation rate of the microorganism to be removed is input in the state where chlorine is not added to the front end of the ultraviolet ray reactor, microbial inactivation by ultraviolet light and chlorine is respectively calculated, Wherein the control unit determines whether the value / current value is greater than 1.0, and changes the ultraviolet ray irradiation amount when the target value / current value is not greater than 1.0. The chlorine injection amount and the ultraviolet intensity variable control method using the chlorine- .
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