KR20190045978A - 수처리 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수처리 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 수처리 제어장치는, 유입된 방류수를 여과하는 수처리 장치의 정밀여과조에서 배출되는 여과수의 총경도, Ca경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 측정하는 제1 측정부; 라임-소다 공법에 의해 수처리하는 라임-소다 공정부; 라임-소다 공정부의 응집조에서 pH를 측정하는 제3 측정부; 제1 측정부로부터 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받아 라임-소다 공정부의 공정 위치 및 라임-소다 공정부에서 투입되는 약품 투입량을 결정하고, 약품 투입량의 과량값과 제3 측정부로부터 입력된 pH를 기반으로 라임 투입량과 소다 투입량을 조절하는 제어부; 및 제어부에서 결정된 라임-소다 공정부의 공정 위치에 따라 농축수와 여과수의 유입경로와 유출경로를 변경하는 밸브를 구동하는 밸브구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수처리 제어장치 및 그 방법{WATER TREATMENT CONTROL APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 수처리 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무방류 수처리 장치에서 공정 단계에 따라 Lime-Soda 공정을 추가하여 각 단계별 공정의 효율성을 극대화할 수 있도록 한 수처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철산업은 많은 물을 사용하는 업종 중의 하나로서, 제철폐수가 많이 발생한다. 제철폐수에는 유기물과 무기물이 많이 포함되어 있어 물리화학적처리 및 생물학적처리 등 많은 공법이 적용되고 있다.
이와 같이 제철폐수를 재이용하기 위해서는 주로 멤브레인공법이 적용되고 있다. 멤브레인 공법의 효율을 높이기 위해서는 파울링 즉 막힘현상의 제어가 중요하다. 제철폐수의 경우 유기물과 무기물이 동시에 존재하므로 이에 대한 제어가 더욱 중요하다.
특히 재이용을 넘어서 무방류까지 적용하게 될 경우 파울링에 대한 문제는 점점 더 심각하게 된다. 특히 파울링 중 많은 영향을 주는 부분이 바로 Ca, Mg 과 같은 경도 물질이다.
따라서, 경도 물질의 제거가 재이용 및 무방류기술의 요소기술이라 할 수 있으므로 경도 물질의 제거를 통해 전체 시스템의 효율을 증대시켜 전체 폐수의 회수율을 증가시킬 수 있는 제철 폐수 재이용을 위한 처리방법 및 처리 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2002-0083454호(2002.11.02. 공개, 발명의 명칭: 수처리 장치)에 개시되어 있다.
일 측면에 따른 본 발명의 목적은 무방류 수처리 장치에서 스케일을 발생시키는 Ca, Mg을 제거하기 위해 총경도, Ca 경도 및 알칼리도를 측정하여 공정 단계에 따라 Lime-Soda 공정을 추가함으로써 각 단계별 공정의 효율성을 극대화할 수 있도록 한 수처리 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 수처리 제어장치는, 유입된 방류수를 여과하는 수처리 장치의 정밀여과조에서 배출되는 여과수의 총경도, Ca경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 측정하는 제1 측정부; 라임-소다 공법에 의해 수처리하는 라임-소다 공정부; 라임-소다 공정부의 응집조에서 pH를 측정하는 제3 측정부; 제1 측정부로부터 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받아 라임-소다 공정부의 공정 위치 및 라임-소다 공정부에서 투입되는 약품 투입량을 결정하고, 약품 투입량의 과량값과 제3 측정부로부터 입력된 응집조 pH를 기반으로 라임 투입량과 소다 투입량을 조절하는 제어부; 및 제어부에서 결정된 라임-소다 공정부의 공정 위치에 따라 농축수와 여과수의 유입경로와 유출경로를 변경하는 밸브를 구동하는 밸브구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 라임-소다 공정부에 의한 공정 위치는, 정밀여과조의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조의 전단, 제1 역삼투조의 농축수를 처리하는 해수역삼투조의 전단 및 해수역삼투조의 농축수를 처리하는 막증발조의 전단 중 어느 하나의 위치인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 라임-소다 공정부에서 출력되는 여과수의 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 측정하는 제2 측정부; 및 라임-소다 공정부의 농축수에 산도조절제를 투입하기 위한 산도조절제 투입부;더 포함하고, 제어부는 제2 측정부로부터 입력된 여과수의 최종 pH값이 목표 pH 이상을 유지하도록 산도조절제 투입부를 구동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 과량값이 설정값 이상인 경우 제3 측정부로부터 입력된 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 가성소다를 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하고, 과량값이 설정값 미만인 경우 제3 측정부로부터 입력된 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 라임을 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 수처리 제어방법은, 제어부가 방류수를 여과하는 수처리 장치의 정밀여과조에서 배출되는 여과수로부터 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계; 제어부가 Ca 경도를 기반으로 라임-소다 공정부의 공정 위치를 결정하는 단계; 제어부가 결정된 라임-소다 공정부의 공정 위치에 따라 밸브구동부를 구동시키는 단계; 제어부가 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 기반으로 라임-소다 공정부에서 투입되는 약품 투입량을 결정하여 투입하는 단계; 및 제어부가 약품 투입량의 과량값에 따라 라임-소다 공정부의 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 라임 투입량과 소다 투입량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 라임-소다 공정부에 의한 공정 위치는, 정밀여과조의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조의 전단, 제1 역삼투조의 농축수를 처리하는 해수역삼투조의 전단 및 해수역삼투조의 농축수를 처리하는 막증발조의 전단 중 어느 하나의 위치인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제어부가 라임-소다 공정부에서 출력되는 여과수의 최종 pH를 입력받는 단계; 및 제어부가 입력된 최종 pH와 목표 pH를 비교하여 산도조절제룰 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 설정 pH 이상을 유지하도록 라임 투입량과 소다 투입량을 조절하는 단계는, 제어부가 과량값이 설정값 이상인 경우 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 가성소다를 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하고, 과량값이 설정값 미만인 경우 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 라임을 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 수처리 제어장치 및 그 방법은 무방류 수처리 장치에서 스케일을 발생시키는 Ca, Mg을 제거하기 위해 총경도, Ca 경도 및 알칼리도를 측정하여 공정 단계에 따라 Lime-Soda 공정을 추가함으로써 각 단계별 공정의 효율성을 극대화할 수 있도록 한 수처리 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치를 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 라임-소다 공정부를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어장치에서 밸브구동부의 구동상태를 나타낸 테이블이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수처리 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치를 나타낸 계통도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치의 라임-소다 공정부를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치는 전처리조(100), 정밀여과조(110), 제1 역삼투조(120), 해수역삼투조(140), 막증발조(160), 증발농축조(170), 제2 역삼투조(150), 저장조(130) 및 라임-소다 공정부(180)를 포함한다.
전처리조(100)는 체철공장에서 배출되는 배출수를 전처리하여 입자성 물질 및 유기성 물질을 제거한다.
정밀여과조(110)는 전처리조(100)에서 여과된 여과수를 유입받아 정밀 여과하여 여과수를 배출한다.
정밀여과조(110)는 정밀여과 멤브레인을 포함하는, 통상적인 정밀여과장치를 제한없이 사용할 수 있다. 여기서 정밀여과 멤브레인의 기공크기는 0.01㎛ 이상의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 0.01~50㎛ 의 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 범위에서 비교적 작은 입자크기를 갖는 슬러지 또는 협잡물과, 일정의 이온성을 갖는 미세 입자들을 제거할 수 있다.
제1 역삼투조(120)는 정밀여과조(110)에서 배출된 여과수를 유입받아 역삼투 멤브레인을 통해 농축수와 여과수를 배출한다.
여기서, 제1 역삼투조(120)는 BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis) 장치를 사용할 수 있다. 제1 역삼투조(120)에 포함되는 역삼투 멤브레인은 유입되는 여과수에 포함된 염을 제거하고, 1가 이온물질의 제거가 가능하다. 여기서 역삼투 멤브레인의 기공크기는 0.0001㎛ 이상일 수 있다. 예를 들면, 0.0001㎛~50㎛일 수 있으며, 이와 같은 범위에서 염 및 이온물질 제거효과가 우수할 수 있다.
해수역삼투조(140)는 제1 역삼투조(120)에서 배출되는 농축수를 유입받아 해수역삼투 멤브레인을 통해 농축수와 여과수를 배출한다.
해수역삼투조(140)는 통상적으로 사용되는 해수역삼투 장치를 포함할 수 있다. 해수역삼투조(140)는 유입되는 농축수로부터 이온성 물질을 분리하는 목적으로 구비되며, 예를 들면, SWRO(Sea Water Reverse Osmosis) 장치를 사용할 수 있다. 해수역삼투조(140)는 해수역삼투 멤브레인을 포함할 수 있다. 여기서 해수역삼투 멤브레인의 기공크기는 0.0001~30㎛일 수 있으며, 이와 같은 범위에서 염 및 이온물질 제거효과가 우수할 수 있다.
막증발조(160)는 해수역삼투조(140)에서 배출되는 농축수를 유입받아 열원(200)으로 가열시켜 증기를 멤브레인으로 투과시켜 오염물질을 제거 및 분리한다.
또한, 멤브레인의 기공 크기는 0.01~50㎛일 수 있으며, 이와 같은 범위의 기공이 형성된 멤브레인을 적용시, 멤브레인의 투과 플럭스(flux) 특성이 우수하며, 여과효율이 우수할 수 있다.
증발농축조(170)는 막증발조(160)에서 배출되는 농축수를 유입받아 열원(200)으로 가열하여 고형 슬러리를 제조하여 여과수를 배출한다.
제2 역삼투조(150)는 해수역삼투조(140)에서 배출되는 여과수와 막증발조(160)에서 배출되는 여과수와 증발녹축조(170)에서 배출되는 여과수 및 저장조(130)에 저장된 재이용수를 유입받아 역삼투 멤브레인을 통해 농축수를 제1 역삼투조로 배출하고, 여과수를 저장조로 배출한다.
여기서, 제2 역삼투조(150)는 BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis) 장치를 사용할 수 있다. 제2 역삼투조(150)에 포함되는 역삼투 멤브레인은 유입되는 여과수에 포함된 염을 제거하고, 1가 이온물질의 제거가 가능하다. 여기서 역삼투 멤브레인의 기공크기는 0.0001㎛ 이상일 수 있다. 예를 들면, 0.0001㎛~30㎛일 수 있으며, 이와 같은 범위에서 염 및 이온물질 제거효과가 우수할 수 있다.
저장조(130)는 제1 역삼투조(120)에서 배출되는 여과수와 제2 역삼투조(150)에서 배출되는 여과수를 유입받아 염소이온농도가 설정값 이상인 경우 제2 역삼투조(150)로 유입시키고 설정값 미만인 경우 재이용수로 배출한다.
라임-소다 공정부(180)는 Ca 경도에 따라 제1 역삼투조(120) 전단에서 정밀여과조(110)에서 배출되는 여과수나, 해수역삼투조(140) 전단에서 제1 역삼투조(120)에서 배출되는 농축수나, 막증발조(160) 전단에서 해수역삼투조(140)에서 배출되는 농축수를 유입받아 도 2에 도시된 바와 같이 2단의 응집조(181, 182)에 라임(Ca(OH)2)과 소다(Na2Co3, NaOH)를 투입하여 응집시킨 후 침전조(183)에서 침전시켜 Ca, Mg을 제거하여 여과수를 분기 위치로 배출한다.
여기서 응집조 pH 조절을 위해 라임 과량값이 설정값 미만에서는 라임을 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하고, 라임 과량값이 설정값 이상인 경우에는 가성소다(NaOH)를 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절한다.
또한 라임-소다 공정부(180)는 응집조(181, 182)의 교반기는 100RPM 이상, 내부 교반강도는 400[sec-1]이상, GT 값은 50,000이상 되도록 구성되는 것이 바람직하며, 침전조(183)는 월류율이 10~15㎥/㎡-day를 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어장치에서 밸브구동부의 구동상태를 나타낸 테이블이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어장치는, 제1 측정부(210), 제3 측정부(230), 라임-소다 공정부(180), 제어부(300) 및 밸브구동부(310)를 포함할 뿐만 아니라 제2 측정부(220), 산도조절제 투입부(190)를 포함한다.
제1 측정부(210)는 도 1에 도시된 수처리 장치에서와 같이 유입된 방류수를 여과하는 정밀여과조(110)에서 배출되는 여과수의 총경도, Ca경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 측정하여 제어부(300)에 제공함으로써 라임-소다 공정의 적용 위치를 결정하고, 라임 및 소다의 초기 투입량을 결정할 수 있도록 한다.
제3 측정부(230)는 라임-소다 공정부(180)의 응집조(181, 182)에서 pH를 측정하여 제어부(300)에 제공함으로써 라임 과량값에 따라 산도 조절을 위해 라임(Ca(OH)2) 및 가성소다(NaOH)의 투입량을 조절할 수 있도록 한다.
라임-소다 공정부(180)는 Ca 경도에 따라 정밀여과조(110)의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조(120)의 전단, 제1 역삼투조(120)의 농축수를 처리하는 해수역삼투조(140)의 전단 및 해수역삼투조(140)의 농축수를 처리하는 막증발조(160)의 전단 중 어느 하나의 위치에서 라임-소다 공법에 의해 수처리하여 Ca, Mg를 제거한다.
제어부(300)는 제1 측정부(210)로부터 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받아 라임-소다 공정부(180)의 공정 위치 및 라임-소다 공정부에서 투입되는 약품 투입량을 결정하고, 약품 투입량의 과량값과 제3 측정부(230)로부터 입력된 pH를 기반으로 라임 투입량과 소다 투입량을 조절한다.
여기서 라임-소다 공정부(180)의 공정 위치는 제1 측정부(210)로부터 입력된 Ca경도에 따라 정밀여과조(110)의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조(120)의 전단, 제1 역삼투조(120)의 농축수를 처리하는 해수역삼투조(140)의 전단 및 해수역삼투조(140)의 농축수를 처리하는 막증발조(160)의 전단 중 어느 하나의 위치일 수 있다.
예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 Ca 경도가 높은 경우에는 제1 역삼투조(120) 전단에서 정밀여과조의 여과수를 처리하도록, 제1 밸브(11)를 열고 제2 밸브(12)를 닫아 정밀여과조(110)의 여과수가 라임-소다 공정부(180)로 유입되도록 하고 제7 밸브(17)를 열어 라임-소다 공정부(180)에서 배출되는 여과수가 제1 역삼투조(120)로 다시 유입되도록 한다.
또한, Ca 경도가 낮은 경우에는 막증발조(160)의 전단에서 해수역삼투조(140)의 농축수를 처리하도록, 제5 밸브(15)를 열고 제6 밸브(16)를 닫아 해수역삼투조(140)의 농축수가 라임-소다 공정부(180)로 유입되도록 하고 제9 밸브(19)를 열어 라임-소다 공정부(180)에서 배출되는 여과수가 막증발조(160)로 다시 유입되도록 한다.
밸브구동부(310)는 제어부(300)에서 결정된 라임-소다 공정부(180)의 공정 위치에 따라 농축수와 여과수의 유입경로와 유출경로를 변경하는 제1 밸브 내지 제11 밸브(11 ~ 21)를 구동한다.
여기서 제1 밸브(11)는 정밀여과조(110)의 여과수를 라임-소다 공정부(180)로 유입시키거나 차단하고, 제2 밸브(12)는 정밀여과조(110)의 여과수를 제1 역삼투조(120)로 유입시키거나 차단한다. 이때 제1 밸브(11)와 제2 밸브(12)는 교호적으로 작동된다.
제3 밸브(13)는 제1 역삼투조(120)의 농축수를 라임-소다 공정부(180)로 유입시키거나 차단하고, 제4 밸브(14)는 제1 역삼투조(120)의 농축수를 해수역삼투조(140)로 유입시키거나 차단한다. 이때 제3 밸브(13)와 제4 밸브(14)는 교호적으로 작동된다.
제5 밸브(15)는 해수역삼투조(140)의 농축수를 라임-소다 공정부(180)로 유입시키거나 차단하고, 제6 밸브(16)는 해수역삼투조(140)의 농축수를 막증발조(160)로 유입시키거나 차단한다. 이때 제5 밸브(15)와 제6 밸브(16)는 교호적으로 작동된다.
제7 밸브(17)는 라임-소다 공정부(180)의 여과수를 제1 역삼투조(120)로 유입시키고, 제8 밸브(18)는 라임-소다 공정부(180)의 여과수를 해수역삼투조(140)로 유입시키고, 제9 밸브(19)는 라임-소다 공정부(180)의 여과수를 막증발조(160)로 유입시킨다.
제10 밸브(20)는 해수역삼투조(140)의 여과수를 제1 역삼투조(120)로 유입시켜 재순환시키고, 제11 밸브(21)는 해수역삼투조(140)의 여과수를 제2 역삼투조(150)로 유입시켜 배출한다. 이때 제10 밸브(20)와 제11 밸브(21)는 교호적으로 작동된다.
제2 측정부(220)는 라임-소다 공정부(180)에서 출력되는 여과수의 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 측정하여 제어부(300)에 제공함으로써 여과수의 최종 pH값을 유지할 수 있도록 할 뿐만 아니라 공정 효율을 평가할 수 있도록 한다.
산도조절제 투입부(190)는 라임-소다 공정부(180)의 농축수에 황산이나 염산 등의 산도조절제를 투입하여 산도를 조절할 수 있도록 한다.
따라서 제어부(300)는 제2 측정부(220)로부터 입력된 여과수의 최종 pH값이 목표 pH를 유지할 수 있도록 최종 pH값이 목표 pH 이상인 경우 산도를 유지하도록 산도조절제 투입부(190)를 구동시켜 목표 산도를 유지할 수 있도록 한다.
또한, 제어부(300)는 라임 과량값이 설정값 이상인 경우 제3 측정부(230)로부터 입력된 응집조 pH가 설정 pH 미만인 경우 설정 pH 이상을 유지하도록 가성소다(NaOH)를 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하고, 라임 과량값이 설정값 미만인 경우 제3 측정부(230)로부터 입력된 응집조 pH 가 설정 pH 미만인 경우 설정 pH 이상을 유지하도록 라임(Ca(OH)2)을 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절한다.
본 실시예에서 제2 측정부(220)와 제3 측정부(230)는 라임-소다 공정부(180)의 응집조(181, 182)에 체류하는 시간 보다 짧은 시간에 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 응집조(181, 182)에서의 체류시간이 5분인 경우 1분에 한 번씩 측정하는 것이 바람직하며, 이 측정간격은 유입수의 농도 변화에 따라 유동적으로 변경할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 수처리 제어장치에 따르면, 무방류 수처리 장치에서 스케일을 발생시키는 Ca, Mg을 제거하기 위해 총경도, Ca 경도 및 알칼리도를 측정하여 공정 단계에 따라 Lime-Soda 공정을 추가함으로써 각 단계별 공정의 효율성을 극대화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 제어방법에서는 먼저, 제어부(300)가 방류수를 여과하는 정밀여과조(110)에서 배출되는 여과수로부터 1차 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받는다(S10).
S10 단계에서 입력된 Ca 경도를 기반으로 제어부(300)는 라임-소다 공정부(180)의 공정 위치를 결정한다(S12).
여기서 라임-소다 공정부(180)의 공정 위치는 정밀여과조(110)의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조(120)의 전단, 제1 역삼투조(120)의 농축수를 처리하는 해수역삼투조(140)의 전단 및 해수역삼투조(140)의 농축수를 처리하는 막증발조(160)의 전단 중 어느 하나에 위치할 수 있다.
예를 들어, Ca 경도가 낮은 경우에는 해수역삼투조(140)의 농축수를 처리하는 막증발조(160)의 전단에 위치하도록 결정하고, Ca 경도가 높은 경우에는 정밀여과조(110)의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조(120)의 전단에 위치하도록 결정할 수 있다.
본 실시예에서는 라임-소다 공정부(180)를 통해 Ca, Mg를 제거함으로써 막증발조(160)나 증발농축조(170)에서 열원(200)에 의해 고온이 적용되는 멤브레인과 열교환기에 발생되는 스케일 문제를 해소시키기 위한 것으로, 라임-소다 공정부(180)는 막증발조(160)의 전단에서 Ca 경도에 따라 제거효율을 높일 수 있는 위치에 적용하는 것이 바람직하다.
S12 단계에서 라임-소다 공정부(180)의 공정 위치가 결정되면, 제어부(300)는 결정된 라임-소다 공정부(180)의 공정 위치에 따라 밸브구동부(310)를 구동시켜 여과수나 농축수가 라임-소다 공정부(180)를 거쳐 순한되도록 함으로써 추가적으로 Ca, Mg이 제거될 수 있도록 한다(S14).
또한, S14 단계에서 밸브구동부(310)를 구동시켜 라임-소다 공정부(180)로 여과수나 농축수가 순환되도록 조정한 후 정밀여과조(110)의 여과수로부터 1차 측정한 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 기반으로 라임-소다 공정부(180)에서 투입될 약품 투입량을 결정하고 투입한다(S16).
여기서 투입되는 라임(Ca(OH)2)과 소다(Na2CO3)의 량은 적을 경우 Ca, Mg의 제거효율이 감소하고, 많을 경우 오히려 스케일 물질이 증가할 수 있어 1차 측정한 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 기반으로 정확하게 결정하여 투입한다.
S16 단계에서 라임과 소다를 투입하여 Ca, Mg을 제거할 때 Ca 제거할 때 최소 pH는 9.5이고, Mg 제거할 때 최소 pH는 10.8이므로 라임 과량값을 1.25 meq/L로 결정하여 투입할 수 있다. 그러나 응집조 pH를 설정 pH인 10.8 이상으로 유지시키기 위해 라임의 과량값을 1.5 meq/L 이상으로 조정할 경우에는 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 NaOH를 투입하여 응집조 pH를 유지할 수 있다.
즉, 제어부(300)가 라임(Ca(OH)2) 과량값이 설정값 이상인지 비교한다(S18).
S18 단계에서 라임 과량값이 설정값 미만인 경우, 제어부(300)는 제3 측정부(230)로부터 응집조 pH를 입력받아 응집조 pH와 설정 pH를 비교한다(S20).
S20 단계에서 응집조 pH가 설정 pH 미만인 경우, 제어부(300)는 라임-소다 공정부(180)에서 라임 과량값을 0.05 meq/L 씩 설정시간 간격으로 순차적으로 증가시킨다(S22). 여기서 설정시간은 응집조 pH의 측정간격에 따라 변경될 수 있다.
S20 단계에서 응집조 pH가 설정 pH 이상인 경우, 제어부(300)는 약품 투입량을 유지한다(S28).
한편 S18 단계에서 라임 과량값이 설정값 이상인 경우, 제어부(300)는 가성소다(NaOH)를 0.1 meq/L 씩 설정시간 간격으로 순차적으로 증가시킨다(S24).
S24 단계에서 가성소다를 투입한 후 제어부(300)는 응집조 pH를 입력받아 응집조 pH와 설정 pH를 비교한다(S26).
S26 단계에서 응집조 pH가 설정 pH 미만인 경우, 제어부(300)는 S24 단계로 리턴되어 가성소다(NaOH)를 0.1 meq/L 씩 설정시간 간격으로 순차적으로 증가시킨다.
반면에, S26 단계에서 응집조 pH가 설정 pH 이상인 경우, 제어부(300)는 약품 투입량을 유지한다(S28).
이와 같이 라임-소다 공정부(180)를 통해 Ca, Mg을 제거한 후 제어부(300)는 라임-소다 공정부(180)의 여과수로부터 측정한 2차 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받는다(S30).
S30 단계에서 입력된 2차 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받아 제어부(300)는 공정효율을 평가할 뿐만 아니라 여과수의 최종 pH와 목표 pH를 비교한다(S32).
S32 단계에서 최종 pH가 목표 pH 미만인 경우, 제어부(300)는 위의 상태를 유지하여 수처리를 수행하고, 최종 pH가 목표 pH 이상인 경우, 제어부(300)는 산도조절제 투입부(190)를 작동시켜 산도조절제인 황산이나 염산을 투입하여 산도를 조절하여 수처리를 수행한다(S34).
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 수처리 제어방법에 따르면, 무방류 수처리 장치에서 스케일을 발생시키는 Ca, Mg을 제거하기 위해 총경도, Ca 경도 및 알칼리도를 측정하여 공정 단계에 따라 Lime-Soda 공정을 추가함으로써 각 단계별 공정의 효율성을 극대화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
11 ~ 21 : 제1 밸브 내지 제11 밸브
100 : 전처리조 110 : 정밀여과조
120 : 제1 역삼투조 130 : 저장조
140 : 해수역삼투조 150 : 제2 역삼투조
160 : 막증발조 170 : 증발농축조
180 : 라임-소다 공정부 181, 182 : 응집조
183 : 침전조 190 : 산조조절제 투입부
200 : 열원 210 : 제1 측정부
220 : 제2 측정부 230 : 제3 측정부
300 : 제어부 310 : 밸브구동부

Claims (8)

  1. 유입된 방류수를 여과하는 수처리 장치의 정밀여과조에서 배출되는 여과수의 총경도, Ca경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 측정하는 제1 측정부;
    라임-소다 공법에 의해 수처리하는 라임-소다 공정부;
    상기 라임-소다 공정부의 응집조에서 pH를 측정하는 제3 측정부;
    상기 제1 측정부로부터 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받아 상기 라임-소다 공정부의 공정 위치 및 상기 라임-소다 공정부에서 투입되는 약품 투입량을 결정하고, 상기 약품 투입량의 과량값과 상기 제3 측정부로부터 입력된 응집조 pH를 기반으로 라임 투입량과 소다 투입량을 조절하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 결정된 상기 라임-소다 공정부의 공정 위치에 따라 농축수와 여과수의 유입경로와 유출경로를 변경하는 밸브를 구동하는 밸브구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 라임-소다 공정부에 의한 공정 위치는, 상기 정밀여과조의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조의 전단, 상기 제1 역삼투조의 농축수를 처리하는 해수역삼투조의 전단 및 상기 해수역삼투조의 농축수를 처리하는 막증발조의 전단 중 어느 하나의 위치인 것을 특징으로 하는 수처리 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 라임-소다 공정부에서 출력되는 여과수의 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 측정하는 제2 측정부; 및
    상기 라임-소다 공정부의 농축수에 산도조절제를 투입하기 위한 산도조절제 투입부;더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2 측정부로부터 입력된 여과수의 최종 pH값이 목표 pH 이상을 유지하도록 상기 산도조절제 투입부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 수처리 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 과량값이 설정값 이상인 경우 상기 제3 측정부로부터 입력된 상기 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 가성소다를 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하고, 상기 과량값이 상기 설정값 미만인 경우 상기 제3 측정부로부터 입력된 상기 응집조 pH가 상기 설정 pH 이상을 유지하도록 라임을 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하는 것을 특징으로 하는 수처리 제어장치.
  5. 제어부가 방류수를 여과하는 수처리 장치의 정밀여과조에서 배출되는 여과수로부터 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계;
    상기 제어부가 Ca 경도를 기반으로 라임-소다 공정부의 공정 위치를 결정하는 단계;
    상기 제어부가 결정된 상기 라임-소다 공정부의 공정 위치에 따라 밸브구동부를 구동시키는 단계;
    상기 제어부가 총경도, Ca 경도, 알칼리도와 pH 중 어느 하나 이상을 기반으로 상기 라임-소다 공정부에서 투입되는 약품 투입량을 결정하여 투입하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 약품 투입량의 과량값에 따라 상기 라임-소다 공정부의 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 라임 투입량과 소다 투입량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 라임-소다 공정부에 의한 공정 위치는, 상기 정밀여과조의 여과수를 처리하는 제1 역삼투조의 전단, 상기 제1 역삼투조의 농축수를 처리하는 해수역삼투조의 전단 및 상기 해수역삼투조의 농축수를 처리하는 막증발조의 전단 중 어느 하나의 위치인 것을 특징으로 하는 수처리 제어방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제어부가 상기 라임-소다 공정부에서 출력되는 여과수의 최종 pH를 입력받는 단계; 및
    상기 제어부가 입력된 상기 최종 pH와 목표 pH를 비교하여 산도조절제룰 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 제어방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 설정 pH 이상을 유지하도록 라임 투입량과 소다 투입량을 조절하는 단계는, 상기 제어부가 상기 과량값이 설정값 이상인 경우 응집조 pH가 설정 pH 이상을 유지하도록 가성소다를 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하고, 상기 과량값이 상기 설정값 미만인 경우 상기 응집조 pH가 상기 설정 pH 이상을 유지하도록 라임을 설정시간 간격으로 설정된 양을 순차적으로 증가시켜 조절하는 것을 특징으로 하는 수처리 제어방법.
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