KR100814011B1 - Device and methode for water purification - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재래식 정수 처리 공정에서 사용되어 왔던 기존의 기계식 급속 혼화 장치 및 수평 패들 교반형 응집장치를 관내 순간 혼화 장치와 수직축 응집 장치로 개선함과 동시에, 정수처리 공정의 운영에 중요한 약품 혼화 및 응집에 상대적으로 낮은 요구 동력이 소요되게 하고, 나아가, 향상된 약품 혼화로 원수 중 콜로이드성 입자와 천연유기물질(NOM) 및 소독 부산물 전구 물질의 제거율을 향상시키며, 기존의 약품 주입과 응집 공정 평가를 개선함으로써 정수 처리의 신뢰도와 유지 관리 용이성을 향상시킬 수 있는 정수 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention improves the existing mechanical rapid mixing device and the horizontal paddle stirring type flocculating device which have been used in the conventional water purification process into the instantaneous mixing device and the vertical axis flocculating device in the pipe, and the chemical mixing and flocculation which are important for the operation of the water treatment process. Require relatively low power requirements, and further, improved chemical mixing improves the removal rate of colloidal particles, natural organic matter (NOM) and disinfection by-product precursors in raw water, and improves the evaluation of existing drug injection and flocculation processes. The present invention relates to a water purification apparatus and a method which can improve the reliability and ease of maintenance of water purification treatment.
정수처리, 응집, 혼화, 플록, pH, 유동 전류, 교반동력 Water treatment, flocculation, blending, floc, pH, flow current, stirring power
Description
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 다른 정수 처리 장치 구성을 개략적으로 표시하는 개략도이다.Fig. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of another water treatment apparatus in one embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 순간 혼화 장치를 나타내는 개략도이다.2A is a schematic diagram showing an instantaneous admixture according to an embodiment of the present invention.
도 2b는 도 2a의 분사관내의 흐름을 디플렉터와 함께 나타내는 개략도이다.FIG. 2B is a schematic diagram showing the flow in the injection pipe of FIG. 2A together with the deflector. FIG.
도 3a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 응집 약품 주입 제어 장치를 나타내는 개략도이다.Figure 3a is a schematic diagram showing a coagulation drug injection control device according to an embodiment of the present invention.
도 3b는 도 3a의 유동 전류 측정기의 구조를 확대하여 나타내는 개략도이다.3B is an enlarged schematic view of the structure of the flow current meter of FIG. 3A.
도 3c는 본 발명에 있어서 응집 약품 주입 제어를 수행하는 논리 구성을 보여주는 순서도이다.Figure 3c is a flow chart showing a logic configuration for performing coagulation drug injection control in the present invention.
도 4는 응집 약품 주입율과 유동 전류 값(SPD)(a) 및 침전수의 잔류 탁도(b)의 상관성을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the correlation between the flocculation chemical injection rate and the flow current value (SPD) (a) and the residual turbidity (b) of the precipitated water.
도 5는 평수기 원수 탁도 변화에 따른 응집 약품 주입율 자동제어성능을 평가하고자 혼화수의 pH 조정이 요구되지 않는 pH 7.5 이상, 탁도 10 NTU 내외의 원수를 대상으로 유동 전류 값에 의한 응집 약품 주입량이 자동제어 되도록 연속 운전한 경우의 결과를 나타내는 그래프이다. 5 is a coagulant injection amount by the flow current value for the raw water of pH 7.5 or more,
도 6은 강우기 원수 탁도 및 pH 변화에 따른 응집 약품 주입율 자동 제어 성능을 평가하고자 혼화수의 pH 조정이 요구되는 pH 7.5 이하, 탁도 40 NTU 내외의 원수를 대상으로 유동 전류 값에 의한 응집제 주입량이 자동제어되도록 연속운전 한 경우의 결과를 나타내는 그래프이다.6 is a coagulant injection amount by the flow current value for raw water of pH 7.5 or less, turbidity of 40 NTU or less required to adjust the pH of the mixed water to evaluate the automatic control performance of the flocculation drug injection rate according to the turbidity and pH change of the rainy season raw water This graph shows the results of continuous operation for automatic control.
도 7a는 강우기 원수 탁도 및 pH 변화에 따른 응집 약품 주입율 자동 제어 성능을 평가하고자 혼화수의 pH 조정이 요구되는 pH 7.5 이하, 탁도 35 NTU 내외의 원수를 대상으로 유동 전류 값에 의한 응집 약품 주입량이 자동제어되도록 연속 운전한 경우의 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 7a shows the amount of flocculation chemical injection by the flow current value for raw water of pH 7.5 or less,
도 7b 및 7c는 강우기 고탁도(25.9~31.9 NTU) 원수에 대하여 자 테스트를 실시한 경우 혼화수의 pH와 탁도의 관계 및 혼화수의 pH, 탁도 및 응집 약품 주입율의 관계를 각각 나타내는 그래프이다.7B and 7C are graphs showing the relationship between pH and turbidity of mixed water and the relationship between pH, turbidity, and flocculation chemical injection rates of mixed water when the self-test was performed on rainfall-high turbidity (25.9 to 31.9 NTU) raw water.
도 8a는 본 발명에서 사용되는 고효율 응집 장치의 수직축 교반 장치를 나타내는 개략도이다.8A is a schematic view showing a vertical axis stirring device of the high efficiency flocculation device used in the present invention.
도 8b는 도 8a의 교반 장치를 이용한 응집 장치 내의 처리수 흐름을 표시하는 개략도이다. FIG. 8B is a schematic diagram showing the flow of treated water in the flocculation device using the stirring device of FIG. 8A.
도 9는 본 발명의 광산란 분석 장치의 광산란 분석 개념을 나타내는 도면이다.9 is a view showing a light scattering analysis concept of the light scattering analysis device of the present invention.
도 10은 본 발명에 있어서 응집 약품 주입에 대한 RMS와 ratio의 변화를 살펴보기 위한 기초 실험 결과로서, 자 테스트(Jar test)의 응집(30rpm, 30min) 및 침전(30 min) 실험 결과 측정된 RMS와 ratio를 나타내는 그래프이다. FIG. 10 is a basic experiment result for examining changes in RMS and ratio for agglutination drug injection in the present invention. RMS measured as a result of the aggregation (30 rpm, 30 min) and precipitation (30 min) experiments of the Jar test. And graph showing ratio.
도 11은 본 발명에 있어서 광산란 분석기를 이용한 응집 공정 감시 또는 제어를 할 경우의 ratio 패턴을 나타내는 그래프이다. 11 is a graph showing a ratio pattern in the case of monitoring or controlling the aggregation process using the light scattering analyzer in the present invention.
도 12는 본 발명에 있어서, 자 테스트 시 응집 약품 주입에 따른 탁도(turbidity)와 SP(streaming potential) 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 12 is a graph showing turbidity and streaming potential (SP) change according to agglomerating drug injection during the magnetic test.
도 13은 도 12에서 사용된 자 테스트(Jar test) 실험에서 응집 침전이 진행되는 동안 RMS(a)와 ratio(b)의 변화특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 13 is a graph showing change characteristics of RMS (a) and ratio (b) during agglomeration precipitation in the Jar test experiment used in FIG. 12.
도 14는 본 발명에 있어서 순간 혼화 장치에서 SP를 이용하여 응집 약품 주입량을 제어하는 경우 교반 동력을 변화(E1, E2, E3, E4, E5)시켰을 때의 ratio를 이용한 응집 패턴을 나타내는 그래프이다.FIG. 14 is a graph showing a coagulation pattern using a ratio when the stirring power is changed (E1, E2, E3, E4, E5) when controlling the amount of coagulation drug injection using SP in the instantaneous admixture according to the present invention.
도 15는 본 발명에 있어서 원수에 수산화나트륨 (NaOH 20%)를 연속으로 주입하여 순간 혼화하고 SP 제어를 한 경우 교반 동력을 변화(E1, E2, E3, E4)시켰을 때의 ratio를 이용한 응집 패턴을 나타내는 그래프이다.15 is a coagulation pattern using the ratio when the stirring power is changed (E1, E2, E3, E4) when the mixture is instantaneously mixed with instantaneous injection of sodium hydroxide (
도 16 내지 19는 본 발명에 따른 순간 혼화 장치 및 응집 약품 주입 자동 제어와 고효율 교반 장치를 적용한 실제 정수 처리 시설의 각 단위 응집 지에서 성장된 플록을 광산란 분석기를 통하여 파악한 결과를 표시하는 그래프들이다.16 to 19 are graphs showing the results of grasping through the light scattering analyzer the flocs grown in each unit flocculation unit of the actual water treatment plant to which the instantaneous admixture, automatic flocculation chemical injection control and high efficiency stirring apparatus according to the present invention.
*주요 도면 부호의 간단한 설명** Short description of the major reference marks *
100 : 혼화 장치 101 : 원수관100: mixing apparatus 101: raw water pipe
102 : 압력수 라인 104, 134 : 밸브102:
105 : 수직관 106 : 분사관105: vertical tube 106: injection tube
107 : 디플렉터 130 : 혼화 속도 조절 장치 107: deflector 130: mixing speed adjusting device
131 : 스트레이너 132 : 가변속 펌프131: strainer 132: variable speed pump
133 : 유랑계 135 : 제어기133: the wandering system 135: controller
136 : DPT 150 : 약품 탱크136: DPT 150: chemical tank
160 : 응집 약품 주입 펌프 170 : 응집 약품 주입 제어 장치160: flocculation chemical injection pump 170: flocculation chemical injection control device
180, 260 : 경보 장치 171 : 제1 pH 측정기180, 260: alarm device 171: first pH meter
172 : 제2 pH 측정기 173 : 수산화나트륨 주입 펌프172: second pH meter 173: sodium hydroxide infusion pump
175 : 유동 전류 측정기 176 : 마이크로 프로세서175: flow current meter 176: microprocessor
200 : 응집 장치 250 : 응집 측정 및 조절 장치 200: flocculation device 250: flocculation measuring and adjusting device
300 : 침전지 400 : 여과지300: settler 400: filter paper
W : 원수, W' : 압력수, A : 응집 약품, S : 광원W: raw water, W ': pressure water, A: flocculating chemicals, S: light source
100A :유입 영역, 100B : 혼화 영역, 100C : 유출 영역100A: inflow zone, 100B: miscification zone, 100C: outflow zone
본 발명은 정수 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 재래식 정수 처리 공정에서 사용되어 왔던 기존의 기계식 급속 혼화 장치 및 수평 패들 교반형 응집장치를 관내 순간 혼화 장치와 수직축 응집 장치로 개선함과 동시에, 정수처리 공정의 운영에 중요한 약품 혼화 및 응집에 상대적으로 낮은 요구 동력이 소요되게 하고, 나아가, 향상된 약품 혼화로 원수 중 콜로이드성 입자와 천연유기물질(NOM) 및 소독 부산물 전구 물질의 제거율을 향상시키며, 기존의 약품 주입과 응 집 공정 평가를 개선함으로써 정수 처리의 신뢰도와 유지 관리 용이성을 향상시킬 수 있는 정수 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment apparatus and method, and in particular, to improve the existing mechanical rapid mixing device and horizontal paddle stirring type flocculating device used in the conventional water treatment process to the instantaneous mixing device and vertical axis coagulation device in the pipe and At the same time, relatively low demands are placed on chemical mixing and flocculation, which are important for the operation of the water treatment process. Furthermore, improved chemical mixing reduces the removal rate of colloidal particles, natural organic matter (NOM) and disinfection by-product precursors in raw water. The present invention relates to a water treatment apparatus and a method for improving the reliability and ease of maintenance of water treatment by improving the evaluation of an existing chemical injection and aggregation process.
본 발명에 있어서, "광산란 분석값(RMS)"이란 광산란 분석 장치 중 교류 필터를 통하여 걸리지는 교류 전압(VAC)의 실효치값(VRMS)를 의미한다.In the present invention, "light scattering analysis value (RMS)" means an effective value (V RMS ) of the AC voltage (V AC ) applied through the AC filter in the light scattering analyzer.
본 발명에 있어서, "광산란 분석 비율(ratio)"이란 광산란 분석 장치 중 교류 필터를 통하여 걸리지는 교류 전압(VAC)의 실효치값(VRMS)과 직류 필터를 통하여 걸러지는 직류 전압(VDC)의 비율(Ratio)을 의미한다.In the present invention, the term "light scattering analysis ratio" refers to an effective value (V RMS ) of an AC voltage (V AC ) applied through an AC filter and a DC voltage (V DC ) filtered through a DC filter. Means ratio.
하천 표류 수나 호소의 물을 원수로 하여 사용목적에 적합하도록 수질을 개선하는 정수 처리는 일반적으로 공공 수도의 경우 크게 취수, 도수, 정수, 송수, 배수 및 급수 등의 과정으로 이루어진다. Water purification treatment to improve the water quality to suit the purpose of use by using the raw water of the river drift water or appeal is generally composed of water intake, tap water, water purification, water supply, drainage and water supply.
최초 취수된 원수는 도수 과정에서 소독력을 확보하기 위하여 염소 처리되고, 이후, 유량 조절 기능을 하는 착수정을 거쳐서, 응집 약품이 주입되고 급속 교반이 이루어지는 혼화지로 유입된다. 이어서, 상기 혼화지에서 발생한 미세 플록을 침전이 용이하도록 크게 성장시키는 응집지를 거친 후, 상기 성장된 응집 플록을 침전시키는 침전지를 거친다. 다음으로, 상기 침전지에서 침전되지 않은 불순물이 걸러지는 여과지를 거친 후, 염소 소독에 의해 각종 병원성 미생물이 불활성화되는 정수지를 거치게 된다. The raw water withdrawn initially is treated with chlorine to secure disinfecting power during the tapping process, and then flows into a mixed paper where flocculating chemicals are injected and rapid stirring is carried out through an impregnating well having a flow control function. Subsequently, the fine floc generated in the blended paper is passed through a flocculating paper which greatly grows to facilitate precipitation, and then passes through a flocculating paper which precipitates the grown floc. Next, after passing through the filter paper to filter the impurities not precipitated in the sedimentation basin, and then go through a purified water in which various pathogenic microorganisms are inactivated by chlorine disinfection.
이와 같은 정수 과정에서 특히 혼화 및 응집 단계는 응집 약품 주입, 급속 혼화 및 응집 과정으로 이루어지며, 응집 약품의 주입 제어와 혼화 및 응집 효율에 의하여 전반적인 효율이 결정된다.In this water purification process, in particular, the mixing and coagulation step is composed of a coagulation drug injection, rapid mixing and coagulation process, the overall efficiency is determined by the injection control of the coagulation drug and the mixing and coagulation efficiency.
상기 응집 약품 주입 제어와 관련하여, 기존에는 일종의 모형 실험 장치라 할 수 있는 자 테스트(jar test)에 의하여 응집 약품의 주입 비율이 수동으로 결정되었다.In relation to the flocculation drug injection control, the injection ratio of the flocculation drug was manually determined by a jar test, which is a kind of model experiment apparatus.
그러나, 이러한 수동 방식은 실험자의 지식 수준과 숙련도에 따라 다른 결과가 얻어진다는 점과, 실험에 시간이 많이 소요되는 점 및 시시각각으로 변하는 수질변화에 실시간 대응이 불가능하다는 큰 문제점이 있었다.However, this manual method has a big problem that different results are obtained according to the knowledge level and proficiency of the experimenter, that the experiment takes a lot of time and that it is impossible to respond in real time to changes in water quality.
이에 따라 종래에 응집 약품의 최적 주입시의 혼화수의 유동 전류 값을 미리 설정하고, 상기 설정된 유동 전류 값에 도달하도록 응집 약품 주입 펌프의 구동을 제어하는 피드백 제어 기술이 사용된 바 있다. Accordingly, a feedback control technique has been conventionally used to preset the flow current value of the mixed water at the optimum injection of the flocculating chemical and to control the driving of the flocculating chemical infusion pump to reach the set flow current value.
그러나, 이러한 피드백 제어 기술은 강우기의 고탁도 상수 원수의 pH 값이 감소하는 경우 유동 전류 값이 증가하게 되므로 응집제 주입량이 실제 필요한 응집제 요구량보다 적게 주입된다는 문제가 있었다. However, this feedback control technique has a problem that the amount of flocculant injected is less than the required amount of flocculant required since the flow current value increases when the pH value of the high turbidity constant raw water of the rainfall falls.
위와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 혼화수의 pH 값을 비례제어기(PID)에 입력하고 이를 응집 약품 주입 펌프의 회전수에 반영함으로써 pH 값이 저하되는 강우기에도 응집 약품 주입 비율을 자동으로 제어하는 기술이 알려진 바 있다. In order to solve the above problems, by inputting the pH value of the mixed water into the proportional controller (PID) and reflecting it to the rotation speed of the coagulation drug injection pump technology to automatically control the coagulation drug injection rate even in the rainy season when the pH value is lowered This is known.
그러나, 이러한 기술은 정수 과정 중 응집 약품만을 주입하더라도 혼화수의 pH 값이 충분히 높은 상수원에 제한적으로 적용된다는 문제점이 있다.However, this technique has a problem in that even if only the flocculating agent is injected during the purification process, the pH value of the mixed water is limited to a sufficiently high water source.
즉, 상기 기술은 평수기와 강우기와 같이 상수 원수 수질이 뚜렷이 구분되는 경우나 장마철 강우시 상수 원수의 순간 탁도가 200 NTU 이상 증가하여 알칼리도가 감소함에 따라 혼화수의 pH 값이 심지어 5.0 이하로 저하되는 경우 등에는 적용될 수 없었다. That is, in the above technique, when the raw water quality of water is clearly distinguished, such as water and rainfall, or when rainy season rainfall, the instantaneous turbidity of the raw water increases by more than 200 NTU, and as the alkalinity decreases, the pH value of the mixed water decreases even below 5.0. The case could not be applied.
따라서, 응집 약품 주입을 실시간으로 자동 제어하되, 평수기나 강수기와 같이 원수가 수질 변화되는 경우에도 탁도 유발 물질과 천연 유기 물질을 효율적으로 제거하여 균일한 처리 수질을 얻을 수 있고, 응집 약품의 과다 주입을 방지할 수 있으며, 슬러지 발생 량 및 잔류알루미늄 최소화가 가능하고, 정수 처리 공정의 안정성을 높이고 비용을 절감할 수 있는 응집 약품 주입 제어 장치 내지 방법이 요구된다.Therefore, while controlling the injection of flocculating chemicals in real time, even in the case of raw water changes such as water softeners and precipitation machines, it is possible to efficiently remove turbidity-inducing substances and natural organic substances, thereby obtaining a uniform treated water quality, and overinjecting flocculating chemicals. It is possible to prevent, to minimize the amount of sludge generated and residual aluminum, and to increase the stability of the water treatment process and reduce the cost of the flocculation chemical injection control apparatus or method is required.
한편, 정수 처리 시스템에 있어서, 자동제어형 운전시스템의 적정 운전 여부를 감시하는 모니터링 시스템이 없다면 시스템의 오작동을 확인할 수 없게 되어 처리 수질의 악화가 발생할 수 있다. On the other hand, in the water treatment system, if there is no monitoring system for monitoring the proper operation of the automatic control type operation system, malfunction of the system can not be confirmed, which may cause deterioration of the treated water quality.
이와 같은 수질 악화 발생의 가능성을 차단하고자, 현재, 입자계수기(particle counter), 파일럿필터(pilot filter), 형상분석기(image analyzer) 등 몇몇 장비를 이용한 응집 공정 감시 제어 기법이 연구되고 있다. In order to block the possibility of such deterioration of water quality, a coagulation process monitoring and control technique using some equipment such as a particle counter, a pilot filter, and an image analyzer has been studied.
그러나, 상기 입자계수기를 이용한 분석 방법의 경우, 응집 플록이 센서를 통과하면서 파괴된다는 문제점이 존재한다. 그뿐만 아니라, 대부분의 입자계수기의 검출 영역이 최대 수백 ㎛ 이하이므로, 일반적으로 응집 공정에서 다량 생성되는 1~4mm 범위의 대형 플록의 형성 상태는 전혀 감시할 수 없다는 한계가 있다. However, in the case of the analysis method using the particle counter, there is a problem that the flocculation floc is broken while passing through the sensor. In addition, since the detection area of most particle counters is at most several hundred micrometers or less, there is a limit in that the formation state of a large floe in the range of 1 to 4 mm, which is largely generated in the flocculation process, cannot be monitored at all.
상기 형상분석기를 이용하는 분석 방법의 경우에도 유동 시료에 대해서는 정확한 측정이 곤란하다는 단점이 있으며, 연속 측정된 자료를 어떻게 지표화할 것인 지의 문제점도 존재한다.Even in the analysis method using the shape analyzer, there is a disadvantage in that accurate measurement is difficult for the flow sample, and there is a problem in how to continuously measure the measured data.
상기 파일롯 필터를 이용하는 분석 방법의 경우 고탁도 원수 조건에서는 적용이 곤란한 것으로 알려져 있으며, 그 원리상 여과성 플록과 침전성 플록의 구분이 불가능하여 응집 약품 과다 주입 및 응집 불량에 의한 플록의 침강성 감시에는 부적절하다. In the case of the analytical method using the pilot filter, it is known that it is difficult to apply in high turbidity raw water conditions, and in principle, it is impossible to distinguish between the filterable floc and the precipitated floc, which is inappropriate for monitoring floc sedimentation due to excessive injection of flocculant and poor flocculation. Do.
이와 같이 종래의 응집 공정 감시 방법은 응집 플록에 대한 부분적인 특성만을 파악할 수 있을 뿐이었으며, 나아가, 응집 플록의 크기, 밀도, 강도 등 실제 운영조건에서 필요한 특성에 대한 감시와 이를 바탕으로 응집시 얼마만큼의 동력이 필요한 것인지에 대한 조절이 수행되지 못하였다.As such, the conventional flocculation process monitoring method can only grasp the partial characteristics of the flocculation floc, and furthermore, the flocculation flocculum is monitored for the characteristics required in actual operating conditions such as the size, density, and strength of the flocculation floc. No adjustment was made as to how much power was needed.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 기존의 정수 처리에 있어서의 응집 약품 주입을 개선하고, 나아가 응집 공정 평가를 개선하고 이를 응집 동력의 조절에 반영함으로써 정수 처리의 신뢰도와 유지관리 용이성을 더욱 향상시킬 수 있는 정수 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to improve the coagulation drug injection in the existing water treatment treatment, further improve the coagulation process evaluation and adjust the coagulation power thereof The present invention provides a purified water treatment apparatus and method which can further improve the reliability and ease of maintenance of purified water treatment.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 정수 처리 장치는, 착수정으로부터 원수가 유입되고 응집 약품이 주입되며 상기 응집 약품과 유입 원수의 순간 혼화가 수행되는 순간 혼화 장치; 상기 순간 혼화 장치에 응집 약품을 주입하고 그 주입을 제어하는 응집 약품 주입 및 제어 장치; 상기 혼화 장치로부터 혼화수가 유입되고 교반 장치의 교반에 의하여 상기 혼화수에서 응집이 수행되는 응집 장치; 및 상기 응집 장치 내의 응집 상태를 측정하고 응집 과정을 조절하는 응집 측정 및 조절 장치;를 포함하는 정수 처리 장치이고, 상기 응집 측정 및 조절 장치는 광산란 분석에 의하여 응집 플록의 성장 상태를 측정하여 광산란 분석 값(RMS) 또는 광산란 분석 비율(ratio)의 변화 경향을 평가하는 광산란 분석 장치; 및 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 하강 또는 일정 상태로 유지되는 경향에 있는 경우 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상승하는 경향에 있도록 상기 교반 장치의 교반 동력을 조절하는 교반 동력 조절 장치;로 구성되는 것을 특징으로 한다.Water purification apparatus of the present invention for solving the problems as described above, instantaneous mixing device is the raw water is introduced from the impingement well, the flocculating chemical is injected and the instantaneous mixing of the flocculating chemical and the incoming raw water is performed; A flocculating drug injecting and controlling device for injecting a flocculating drug into the instantaneous admixture and controlling the injection thereof; A flocculating device in which mixed water flows from the blending device and agglomeration is performed in the mixed water by stirring the stirring device; And a coagulation measurement and regulating device for measuring the coagulation state in the coagulation apparatus and controlling the coagulation process, wherein the coagulation measurement and regulating device measures the growth state of the flocculation floc by light scattering analysis. A light scattering analysis device for evaluating a change tendency of a value RMS or a light scattering analysis ratio; And the light scattering analysis value RMS or the light scattering analysis ratio when the light scattering analysis value RMS or the light scattering analysis ratio tends to fall or remain constant. Characterized in that consisting of; stirring power control device for adjusting the stirring power of the stirring device.
상기 순간 혼화 장치는 상기 원수 또는 압력수 중 어느 하나 또는 둘의 유량을 측정하고, 그 측정된 값에 대응하여, 상기 원수의 흐름으로부터 유출되고 가압되어 다시 상기 원수로 유입되며 상기 응집 약품과 함께 분사되는 압력수의 유량을 조절함으로써, 상기 순간 혼화 강도를 조절하는 조절 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.The instantaneous admixture measures the flow rate of either or both of the raw water or the pressurized water, and in response to the measured value, is discharged from the flow of raw water and pressurized again into the raw water and sprayed with the flocculating chemicals. It is preferable to further include an adjusting device for adjusting the instantaneous mixing strength by adjusting the flow rate of the pressure water.
상기 순간 혼화 장치는, 원수관; 상기 원수관의 일 측으로부터 유출된 후 다시 상기 원수관으로 유입되는 압력수 라인; 상기 압력수 라인에 연결되고 상기 원수관 내에 수직으로 설치되는 수직관; 상기 수직관에 연결되고 압력수가 흐르며 상기 압력수의 흐름과 섞이지 않도록 응집 약품이 흐르고 말단에는 디플렉터가 구비되는 압력수 및 응집 약품 분사관; 상기 압력수 라인에 설치되는 유량계; 상기 압력수 라인에 설치되는 가변속 펌프; 및 상기 유량계와 상기 가변속 펌프에 각각 연 결되고 상기 압력수 라인의 압력수 유량에 대응하여 상기 가변속 펌프의 펌핑 속도를 제어함으로써 상기 분사관의 분사 속도를 조절하는 제어기;로 구성되는 것이 바람직하다.The instantaneous mixing device, the raw water pipe; A pressure water line flowing out of one side of the raw water pipe and then flowing back into the raw water pipe; A vertical pipe connected to the pressure water line and vertically installed in the raw water pipe; A pressure water and agglomeration chemical injection pipe connected to the vertical pipe, in which pressure water flows and agglomeration chemicals flow so as not to mix with the pressure water, and a deflector is provided at an end thereof; A flow meter installed in the pressure water line; A variable speed pump installed in the pressure water line; And a controller connected to the flowmeter and the variable speed pump, respectively, and controlling the pumping speed of the variable speed pump in response to the pressure water flow rate of the pressure water line.
상기 응집 약품 주입 및 제어 장치는, 상기 원수에 응집 약품을 주입하는 응집 약품 주입 장치; 상기 혼화수의 유동 전류를 측정하는 유동 전류 측정 장치; 및 상기 측정된 유동 전류 값에 대응하여 상기 유동 전류 값이 설정된 값을 가지거나 설정된 범위에 있도록 상기 응집 약품 주입을 조절하는 응집 약품 주입 제어 장치;로 구성되는 것이 바람직하다.The flocculation drug injection and control device, flocculation drug injection device for injecting flocculation drug into the raw water; A flow current measuring device for measuring a flow current of the mixed water; And a coagulation drug injection control device for controlling the coagulation drug injection so that the flow current value has a set value or is in a set range corresponding to the measured flow current value.
상기 응집 약품 주입 및 제어 장치는, 상기 원수의 pH를 측정하는 제1 pH 측정기; 상기 혼화수의 pH를 측정하는 제2 pH 측정기; 및 상기 제1 pH 측정기의 pH 값과 상기 제2 pH 측정기의 pH 값이 각각 설정된 범위 내에 있거나 설정된 값을 가지도록 원수에 알칼리 보조제를 주입하는 알칼리 보조제 주입기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The flocculation drug injection and control device, the first pH meter for measuring the pH of the raw water; A second pH meter for measuring pH of the mixed water; And an alkali adjuvant injector for injecting an alkali adjuvant into the raw water such that the pH value of the first pH meter and the pH value of the second pH meter are each within a set range or have a set value.
상기 응집 약품 주입 및 제어 장치는, 상기 원수의 pH를 측정하는 제1 pH 측정기; 상기 혼화수의 pH를 측정하는 제2 pH 측정기; 상기 원수에 알칼리 보조제를 주입하는 알칼리 보조제 주입기; 상기 원수에 응집 약품을 주입하는 응집 약품 주입기; 상기 혼화수의 유동 전류를 측정하는 유동 전류 측정기; 상기 제1 pH 측정기, 상기 제2 pH 측정기, 상기 유동 전류 측정기, 상기 응집 약품 주입기 및 상기 알칼리 보조제 주입기에 각각 유선 또는 무선으로 연결되며, 상기 측정된 유동 전류 값에 실시간으로 대응하여 상기 유동 전류 값이 설정된 범위 내에 있거나 설정 한 값을 가지도록 상기 응집 약품 주입을 조절하고, 상기 측정된 원수의 pH 값 및 혼화수의 pH 값에 실시간으로 대응하여 상기 원수의 pH 값 및 혼화수의 pH 값이 각각 설정된 범위 내에 있거나 설정된 값을 가지도록 상기 알칼리 보조제의 주입을 제어하는 마이크로 프로세서;를 포함하는 것이 바람직하다.The flocculation drug injection and control device, the first pH meter for measuring the pH of the raw water; A second pH meter for measuring pH of the mixed water; An alkali adjuvant injector for injecting an alkali adjuvant into the raw water; A flocculating chemical injector for injecting flocculating chemical into the raw water; A flow current meter for measuring the flow current of the mixed water; A wired or wireless connection to the first pH meter, the second pH meter, the flow current meter, the flocculating drug injector, and the alkali adjuvant injector, respectively, in real time corresponding to the measured flow current value. Adjust the flocculation drug injection to be within the set range or to have a set value, and the pH value of the raw water and the pH value of the mixed water are respectively corresponding to the measured pH value of the raw water and the pH value of the mixed water in real time. It is preferable to include; a microprocessor for controlling the injection of the alkali adjuvant to be within a set range or to have a set value.
상기 마이크로 프로세서는, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0인 경우에 상기 응집 약품 주입을 기존과 같이 계속하고, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0보다 작은 경우 상기 응집 약품 주입을 증가시키며, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0보다 큰 경우 응집 약품 주입을 감소시키는 것이 바람직하다.The microprocessor continues the flocculation drug injection as before when the absolute value or relative reference value of the measured flow current value is zero, and when the absolute value or relative reference value of the measured flow current value is less than zero. It is desirable to increase the flocculation drug injection and to reduce flocculation drug injection if the absolute or relative reference value of the measured flow current value is greater than zero.
상기 마이크로 프로세서는, 상기 원수의 pH 값이 8.0 보다 작도록 하고, 상기 혼화수의 pH 값이 6.5 이상의 범위 내에 있도록 상기 알칼리 보조제의 주입을 제어하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 원수의 pH 값은 7.5 보다 작도록 하는 것이 더욱 바람직하다.The microprocessor preferably controls the injection of the alkali adjuvant such that the pH value of the raw water is less than 8.0 and the pH value of the mixed water is within a range of 6.5 or more. At this time, the pH value of the raw water is more preferably less than 7.5.
상기 알칼리 보조제는 수산화 나트륨인 것이 바람직하다.Preferably, the alkali adjuvant is sodium hydroxide.
상기 응집 장치의 교반 장치는, 구동기; 상기 구동기에 연결되는 수직 구동축; 상기 수직 구동축에 연결되고 상부에서 하부에 이르도록 점차 확대되는 직경을 나타내는 나팔관 형상을 가지며, 상기 나팔관 상에 나선상의 전달 깃이 방사상으로 배치된 임펠러;로 구성되는 것이 바람직하다.The agitation device of the flocculation device includes a driver; A vertical drive shaft connected to the driver; It is preferably configured to have a fallopian tube shape that is connected to the vertical drive shaft and gradually expands from the top to the bottom, and an impeller in which a spiral transmission feather is disposed radially on the fallopian tube.
상기 응집 장치는 복수 개의 단위 응집지로 연속하여 구성되는 것이고, 상기 응집 측정 및 조절 장치는, 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비 율(ratio)이 상기 단위 응집지에서 또는 상기 단위 응집지들에 걸쳐서 일정 상태로 유지되는 유지 경향에 있는 경우, 상기 단위 응집지들에 걸쳐서 교반 동력이 일정하였다면, 상기 유지 경향을 보이는 해당 단위 응집지 또는 해당 단위 응집지들에서의 교반 동력을 낮추고, 또는, 상기 단위 응집지들에 걸쳐서 교반 동력이 감소되어 왔다면, 상기 유지 경향을 보이는 해당 단위 응집지 또는 해당 단위 응집지들에서의 교반 동력을 높이는 것이 바람직하다.The agglomeration apparatus is composed of a plurality of unit agglomeration paper continuously, the agglomeration measuring and regulating device, the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) is in the unit agglomeration paper or the unit agglomeration paper If the stirring power is constant over the unit flocculation papers, if the stirring power is constant over the unit flocculation papers, the stirring power at the unit flocculation paper or the unit flocculation papers showing the holding tendency is lowered, or the unit If the agitation power has been reduced across the flocculation papers, it is desirable to increase the agitation power at the unit agglomeration paper or the agglomeration papers showing the holding tendency.
상기 응집 측정 및 조절 장치는 응집 과정 조절 시 침전 탁도 측정 결과를 반영하도록 응집 장치로부터 처리된 침전수의 침전 탁도를 측정하는 침전 탁도 측정 장치에 연결되는 것이 바람직하다.The flocculation measurement and control device is preferably connected to the precipitation turbidity measurement device for measuring the precipitation turbidity of the treated sedimentation water from the flocculation device to reflect the precipitation turbidity measurement results when the flocculation process is adjusted.
상기 응집 장치는 복수 개의 단위 응집지로 연속하여 구성되는 것이고, 상기 응집 측정 및 조절 장치는, 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상기 단위 응집지에서 또는 상기 단위 응집지들에 걸쳐서 하강하는 하강 경향에 있고, 상기 단위 응집지들에 걸쳐서 교반 동력이 감소되어 온 경우, 상기 침전 탁도 측정 장치로부터 입력받은 침전 탁도를 낮출 필요가 있는 경우 상기 하강 경향을 보이는 해당 단위 응집지 또는 해당 단위 응집지들에서의 교반 동력을 낮추고, 또는 상기 침전 탁도를 낮출 필요가 없다면 상기 하강 경향을 보이는 해당 단위 응집지 또는 해당 단위 응집지들에서의 교반 동력을 높이는 것이 바람직하다.The agglomeration apparatus is composed of a plurality of unit agglomeration paper continuously, wherein the agglomeration measuring and regulating device, the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) in the unit agglomeration paper or the unit agglomeration paper The unit agglomeration paper or the unit showing the tendency to fall if the tendency to descend over, and the agitation power has been reduced across the unit flocculation papers, it is necessary to lower the precipitation turbidity input from the precipitation turbidity measuring device. If it is not necessary to lower the stirring power in the flocculating papers or lower the precipitation turbidity, it is desirable to increase the stirring power in the unit flocculating paper or the unit flocculating papers showing the downward tendency.
상기 침전 탁도는 1 내지 1.5 NTU 사이에서 선택되는 하나의 수치 이하인 경우 침전 탁도를 낮출 필요가 없다고 판단하고 상기 수치보다 높은 경우 침전 탁도를 낮출 필요가 있다고 판단하는 것이 바람직하다. When the precipitation turbidity is less than one value selected between 1 and 1.5 NTU, it is preferable to determine that it is not necessary to lower the precipitation turbidity, and when higher than the value, it is preferable to determine that it is necessary to lower the precipitation turbidity.
상기 정수 처리 장치는 플록 성장이 양호하도록 상기 응집 약품 주입량을 조절한 상태에서 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)의 변화 경향을 평가하는 것이 바람직하고, 상기 응집 약품 주입과 알칼리 보조제 투입을 병행하면서 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)의 변화 경향을 평가하는 것이 더욱 바람직하다.It is preferable that the water treatment apparatus evaluates the change tendency of the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) in a state in which the flocculation chemical injection amount is adjusted so that floc growth is good, and the flocculation chemical injection and alkali It is more preferable to evaluate the tendency of the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) in parallel with the addition of the adjuvant.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 정수 처리 방법은, 착수정으로부터 원수를 유입하고 응집 약품을 주입하며 상기 응집 약품과 유입 원수의 순간 혼화를 수행하는 순간 혼화 단계(S1); 상기 응집 약품의 주입을 제어하는 응집 약품 주입 제어 단계(S2); 혼화수에 교반을 통하여 응집을 수행하는 응집 단계(S3); 및 상기 응집 상태를 측정하고 측정된 결과에 대응하여 응집 과정을 조절하되, 광산란 분석에 의하여 응집 플록의 성장 상태를 측정하고, 광산란 분석 값(RMS) 또는 광산란 분석 비율(ratio)의 변화 경향을 평가하며, 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 하강 또는 일정 상태로 유지되는 경향에 있는 경우 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상승하는 경향에 있도록 상기 응집시의 교반 동력을 조절하는 응집 측정 및 조절 단계(S4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The purified water treatment method of the present invention for solving the problems as described above, the instantaneous mixing step (S1) for introducing the raw water from the impingement well, injecting the flocculating chemicals and performing instantaneous mixing of the flocculating chemicals and the incoming raw water; Aggregate drug injection control step (S2) for controlling the injection of the flocculation drug; An agglomeration step (S3) for carrying out agglomeration through mixed water; And measuring the aggregation state and controlling the aggregation process in response to the measured result, measuring the growth state of the flocculation floc by light scattering analysis, and evaluating the tendency of the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio. If the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) tends to fall or remain constant, so that the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) tends to increase It characterized in that it comprises a; a coagulation measurement and adjustment step (S4) for adjusting the stirring power during the coagulation.
상기 S1 단계에서는 원수 또는 압력수 중 어느 하나 또는 둘의 유량을 측정하고, 그 측정된 값에 대응하여, 상기 원수의 흐름으로부터 유출되고 가압되어 다시 상기 원수로 유입되며 상기 응집 약품과 함께 분사되는 압력수의 유량을 조절함으로써, 상기 순간 혼화 강도를 조절하는 것이 바람직하다.In the step S1, the flow rate of any one or two of the raw water or the pressure water is measured, and in response to the measured value, the pressure is discharged from the flow of the raw water and pressurized to flow back into the raw water and sprayed with the flocculating chemicals. By adjusting the flow rate of water, it is preferable to adjust the said instantaneous mixing intensity.
상기 S2 단계에서는 혼화수의 유동 전류를 측정하고 측정된 유동 전류 값에 대응하여 상기 유동 전류 값이 설정된 값을 가지거나 설정된 범위에 있도록 상기 응집 약품 주입을 제어하는 것이 바람직하다.In the step S2, it is preferable to measure the flow current of the mixed water and control the flocculation chemical injection so that the flow current value has a set value or is in a set range in response to the measured flow current value.
상기 S2 단계에서는 원수의 pH 값을 측정하고, 혼화수의 pH 값을 측정하며, 상기 원수의 pH 값과 상기 혼화수의 pH 값이 각각 설정된 범위 내에 있거나 설정된 값을 가지도록 알칼리 보조제를 주입하는 과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.In step S2, the pH value of the raw water is measured, the pH value of the mixed water is measured, and the pH of the raw water and the pH value of the mixed water are each injected with an alkali adjuvant to be within or within the set range. It is preferable to further include.
상기 S2 단계는, 원수의 pH 값을 측정하고, 혼화수의 pH 값을 측정하며, 상기 측정된 pH 값들에 실시간으로 대응하여 상기 원수의 pH 값과 상기 혼화수의 pH 값이 각각 설정된 범위 내에 있거나 설정된 값을 가지도록 원수에 알칼리 보조제를 주입하는 단계(S2-1); 및 혼화수의 유동 전류를 측정하고, 상기 측정된 유동 전류 값에 실시간으로 대응하여 상기 유동 전류 값이 설정된 범위 내에 있거나 설정 값을 가지도록 상기 응집 약품을 주입하는 응집 약품 주입하는 단계(S2-2);를 포함하는 것이 바람직하다.In step S2, the pH value of the raw water is measured, the pH value of the mixed water is measured, and the pH value of the raw water and the pH value of the mixed water are respectively within a set range in response to the measured pH values in real time. Injecting an alkali adjuvant into raw water to have a set value (S2-1); And measuring the flow current of the mixed water and injecting the flocculating agent injecting the flocculating drug such that the flow current value is within a set range or has a set value in real time corresponding to the measured flow current value (S2-2). It is preferable to include;
상기 S2-1 단계에서는 상기 원수의 pH 값이 8.0 보다 작도록 하고, 상기 혼화수의 pH 값은 6.5 이상의 범위 내에 있도록 알칼리 보조제의 주입을 제어하는 것이 바람직하고, 이때, 상기 원수의 pH 값은 7.5 보다 작도록 하는 것이 더욱 바람직하다.In step S2-1, the pH value of the raw water is less than 8.0, and the pH value of the mixed water is controlled to be controlled so that the alkali adjuvant is within the range of 6.5 or more, wherein the pH value of the raw water is 7.5 It is more desirable to make it smaller.
상기 S2-2 단계에서는 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0인 경우에 상기 응집 약품 주입을 기존과 같이 계속하고, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0보다 작은 경우 상기 응집 약품 주입을 증가 시키며, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0보다 큰 경우 응집 약품 주입을 감소시키는 것이 바람직하다.In step S2-2, when the absolute value or relative reference value of the measured flow current value is 0, the flocculation drug injection is continued as before, and the absolute value or relative reference value of the measured flow current value is smaller than 0. In the case of increasing the flocculation chemical injection, it is desirable to reduce the flocculation chemical injection when the absolute value or relative reference value of the measured flow current value is greater than zero.
상기 S2 단계는, 상기 원수의 pH 값이 7.5 보다 작은 경우 알칼리 보조제의 주입을 기존과 같이 계속하고 상기 원수의 pH 값이 상기 원수의 pH 값이 7.5 이상인 경우 알칼리 보조제의 주입을 감소시키는 단계(S2-1a); 상기 S2-1a 단계 이후, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0인 경우에 응집 약품 주입을 기존과 같이 계속하고, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0보다 작은 경우 응집 약품 주입을 증가시키고, 상기 측정된 유동 전류 값의 절대값 또는 상대 기준값이 0보다 큰 경우 응집 약품 주입을 감소시키는 단계(S2-2); 및 상기 S2-2 단계 이후, 상기 혼화수의 pH 값이 6.5 미만인 경우 알칼리 보조제의 주입을 증가시키고 상기 혼화수의 pH 값이 6.5 이상인 경우 알칼리 보조제의 주입을 기존과 같이 계속하는 단계(S2-1b);로 구성되는 것이 바람직하다.Wherein the step S2, if the pH value of the raw water is less than 7.5 continues the injection of the alkali adjuvant as before, and if the pH value of the raw water is less than 7.5 the pH value of the raw water to reduce the injection of the alkali adjuvant (S2 -1a); After the step S2-1a, when the absolute value or the relative reference value of the measured flow current value is 0, the flocculation drug injection is continued as before, and the absolute value or the relative reference value of the measured flow current value is smaller than 0. Increasing the flocculation drug injection in the case of reducing the flocculation drug injection when the absolute value or the relative reference value of the measured flow current value is greater than zero (S2-2); And after the step S2-2, if the pH value of the mixed water is less than 6.5 to increase the injection of the alkali adjuvant, and if the pH value of the mixed water is 6.5 or more to continue the injection of the alkali adjuvant as before (S2-1b It is preferable to consist of;
상기 정수 처리 방법에서는 상기 알칼리 보조제가 수산화 나트륨인 것이 바람직하다.In the above water treatment method, the alkali adjuvant is preferably sodium hydroxide.
상기 정수 처리 방법에서는 상기 응집 단계가 복수 개의 단위 응집 공정을 거쳐 연속으로 수행되는 것이고, 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상기 단위 응집 공정에서 또는 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 일정 상태로 유지되는 유지 경향에 있는 경우, 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 교반 동력이 일정하였다면, 상기 유지 경향을 보이는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서의 교반 동력을 낮추고, 또는, 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 교반 동력이 감소되어 왔다면, 상기 유지 경향을 보이는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서의 교반 동력을 높이는 것이 바람직하다.In the purified water treatment method, the aggregation step is performed continuously through a plurality of unit aggregation processes, and the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) is applied to the unit aggregation process or to the unit aggregation processes. If the stirring power is constant over the unit agglomeration processes, the stirring power in the unit agglomeration process or the unit agglomeration processes showing the holding tendency is lowered, or If the stirring power has been reduced over the unit agglomeration processes, it is desirable to increase the agitation power in the unit agglomeration process or the unit agglomeration processes that exhibit the retention tendency.
상기 정수 처리 방법에서는 상기 응집 단계가 복수 개의 단위 응집 공정을 거쳐 연속으로 수행되는 것이고, 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상기 단위 응집 공정에서 또는 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 하강하는 하강 경향에 있고, 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 교반 동력이 감소 되어 온 경우, 응집 공정을 거쳐 처리된 침전수의 침전 탁도를 낮출 필요가 있다면 상기 하강 경향을 보이는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서의 교반 동력을 낮추고, 또는 응집 공정을 거쳐 처리된 침전수의 침전 탁도를 낮출 필요가 없다면 상기 하강 경향을 보이는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서의 교반 동력을 높이는 것이 바람직하다.In the purified water treatment method, the aggregation step is performed continuously through a plurality of unit aggregation processes, and the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) is applied to the unit aggregation process or to the unit aggregation processes. If there is a tendency to fall over and the agitation power has been reduced over the unit flocculation processes, the unit flocculation process or the corresponding unit tends to fall, if it is necessary to lower the precipitation turbidity of the treated sediment through the flocculation process. If it is not necessary to lower the agitation power in the unit flocculation processes, or to lower the precipitation turbidity of the sediment treated in the unit flocculation process, it may be necessary to increase the agitation power in the unit flocculation process or the unit agglomeration processes showing the downward tendency. desirable.
상기 침전 탁도는 1 내지 1.5 NTU 사이에서 선택되는 하나의 수치 이하인 경우 침전 탁도를 낮출 필요가 없다고 판단하고 상기 수치보다 높은 경우 침전 탁도를 낮출 필요가 있다고 판단하는 것이 바람직하다. When the precipitation turbidity is less than one value selected between 1 and 1.5 NTU, it is preferable to determine that it is not necessary to lower the precipitation turbidity, and when higher than the value, it is preferable to determine that it is necessary to lower the precipitation turbidity.
상기 정수 처리 방법에서는 플록 성장이 양호하도록 상기 응집 약품 주입량을 조절한 상태에서 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)의 변화 경향을 평가하는 것이 바람직하고, 상기 응집 약품 주입과 알칼리 보조제 투입을 병행하면서 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)의 변화 경향을 평가하는 것이 더욱 바람직하다.In the purified water treatment method, it is preferable to evaluate the tendency of the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) in a state in which the flocculation chemical injection amount is adjusted so that floc growth is good, and the flocculation chemical injection and alkali It is more preferable to evaluate the tendency of the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) in parallel with the addition of the adjuvant.
이하, 본 발명에 따른 정수 처리 장치 및 방법을 실시예를 통하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 단지 하기 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이며, 또한 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 변형이 가능하다.Hereinafter, an apparatus and a method for treating water purifying according to the present invention will be described in detail through examples. However, the present invention is not limited to the following specific examples, only the following examples are intended to facilitate the implementation of the invention to those skilled in the art while at the same time making the disclosure of the present invention complete, and also Various modifications are possible within the scope of the appended claims.
본 발명에서는 기존의 정수장 처리 장치 내지 방법에 의하는 경우 정수 처리장에서 응집 공정이 적절하게 운전되고 있는지를 파악하기 매우 어려우며 이에 따라 응집 공정이 적절히 제어될 수도 없었던 점을 고려하여, 기존에 광산란 분석 장치(PDA)에 의한 광학 모니터링(optical monitoring) 기술이 단지 응집 약품 주입량 결정에 사용된 것과는 다르게 이를 응집지의 교반 동력(G) 제어에 이용함으로써 응집 상태를 효과적으로 측정하고 조절하여 응집 과정의 효율을 크게 상승시키도록 한다.In the present invention, it is very difficult to determine whether the flocculation process is properly operated in the purified water treatment plant in the case of the conventional water treatment plant treatment method or method, and accordingly, the light scattering analyzer has been previously considered in view of the fact that the flocculation process could not be properly controlled. Unlike the optical monitoring technique (PDA), which is only used to determine the flocculation chemical dosage, it is used to control the agitation power (G) of the flocculation paper, which effectively measures and adjusts the flocculation state, thereby greatly increasing the efficiency of the flocculation process. Let's do it.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 다른 정수 처리 장치 구성을 개략적으로 표시하는 개략도이다.Fig. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of another water treatment apparatus in one embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시에에 따른 장치는, 착수정으로부터 원수(W)가 유입되고 응집 약품이 주입되며 상기 응집 약품과 유입 원수의 순간 혼화가 수행되는 순간 혼화 장치(100), 상기 순간 혼화 장치(100)에 연결되어 원수의 유량에 대응하여 상기 응집 약품의 분사 속도를 조절함으로써 상기 순간 혼화 속도를 조절하는 혼화 속도 조절 장치(130), 상기 순간 혼화 장치(100)에 응집 약품을 주입하기 위한 약품 탱크(150)와 응집 약품 주입 펌프(160), 상기 펌프(150)를 제어하는 응집 약품 주입 제어 장치(170), 상기 순간 혼화 장치(100)에 연결되어 상기 순간 혼화 장치로(100)부터 혼화수가 유입되고 교반에 의하여 응집이 수행되는 응집 장치(200), 상기 응집 장치 내의 응집 상태를 측정하고 조절하는 응집 측정 및 조절 장치(250)를 포함한다. 그리고, 통상적으로 상기 응집 장치(200)에는 침전지(300)가 연결되고, 상기 침전지(300)에는 여과지(400)가 연결된다. 나아가, 상기 응집 약품 주입 제어 장치(170)나 응집 측정 및 조절 장치(250)는 그 제어나 조절 상태에 이상이 있는 경우 경보를 알리는 경보 장치(180, 260)에 각각 연결된다. 또한, 상기 응집 측정 및 조절 장치(250)에는 하기하는 바와 같이 응집 장치로부터 응집 공정을 거친 후의 처리수의 침전 탁도에 관한 정보를 입력받도록 침전 탁도 측정 장치(도시하지 않음)가 더 연결될 수 있다.As shown in FIG. 1, the apparatus according to one embodiment of the present invention includes an instantaneous mixing device in which raw water W is introduced from an impingement well, coagulated chemical is injected, and instantaneous mixing of the coagulated chemical and inflowing raw water is performed. 100), the mixing
상기 순간 혼화 속도 조절 장치(130)를 포함하는 상기 혼화 장치(100)는 구체적으로 다음과 같은 구성을 가지는 것이 바람직하다.Specifically, the
도 2a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 순간 혼화 장치를 나타내는 개략도이다.2A is a schematic diagram showing an instantaneous admixture according to an embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 순간 혼화 장치(100)는 원수관(101)의 일 측으로부터 압력수 라인(102)이 밸브(104)를 지나 유출된 후 다시 상기 원수관(101)으로 유입된다. 상기 압력수 라인(102)에는 이물질 등을 걸러내는 스트레이너(131)가 연결되고, 이어서 가변속 펌프(132)가 연결되며, 밸브(134) 이후에 유량계(133)가 연결된다. 한편, 상기 가변속 펌프(132)와 유량계(133)에는 각각 제어기(135)가 연결된다. 나아가, 상기 스트레이너(131) 주위로 상기 제어기(135)에 연결된 DPT(136)가 설치될 수도 있다. 계속되는 운전 중 상기 스트레이너(131)에서 막힘 현상이 발 생하게 되면 스트레이너(131)의 전후로 압력 차이가 발생하게 된다. 상기 DPT(136)는 상기 스트레이너(131) 전 후단에서 압력 신호를 받아 운전 초기와 운전 중의 압력의 차이를 측정함으로써 스트레이너의 막힘 여부를 점검하게 된다. As shown in FIG. 2A, the
상기 압력수 라인(102)은, 상기 원수관(101) 내에 수직으로 설치되고 응집 약품 펌프(160)로부터의 응집 약품이 주입되는 수직관(105)에 밸브(104)를 통하여 연결되며, 상기 수직관(105)의 말단에는 관내 분산을 극대화하는 디플렉터(deflector)(107)가 구비되는 응집 약품 및 압력수의 분사관(106)이 설치된다. The
도 2b는 도 2a의 분사관내의 흐름을 디플렉터와 함께 나타내는 개략도이다.FIG. 2B is a schematic diagram showing the flow in the injection pipe of FIG. 2A together with the deflector. FIG.
도 2b에 도시된 바와 같이, 분사관(106) 내에는 응집 약품(A)이 압력수(W')와 섞이지 않도록 별도로 흐르며 각각의 흐름들은 디플렉터(107)에서 충돌하게 되면서 분사되고, 이에 따라 원수와 응집 약품의 순간적인 혼화가 이루어진다. 한편, 상기 디플렉터(107)의 크기, 모양, 노즐과의 거리, 압력수의 분출 방법 등의 인자는 분산 효율에 영향을 주므로 그 효율이 높아지도록 상기 인자를 조절하도록 한다.As shown in FIG. 2B, in the
이와 같이 응집 약품과 착수정으로부터의 원수의 순간 혼화를 수행한다(S1). 본 발명에서는 특히 상기와 같이 원수(및/또는 원수로부터 유출시킨 압력수)의 유량을 분석하고 이에 대응하여 분사를 조절하는 것과 같이 순간 혼화 강도를 조절하도록 하며, 이와 같은 구성에 의하면 응집 약품의 석출이나 고탁도 압력수의 사용으로 인한 분사 장치의 막힘 현상을 피할 수 있다. 나아가, 1초 이내의 시간에 완전 혼화가 가능하게 되어서 높은 효율의 순간 혼화를 달성할 수 있게 된다.In this way, instantaneous mixing of the flocculating chemicals and the raw water from the landing well is performed (S1). In the present invention, in particular, to analyze the flow rate of the raw water (and / or pressure water flowing out of the raw water) as described above and to adjust the instantaneous mixing strength, such as to control the injection in response to this, according to this configuration, precipitation of the flocculating chemicals However, clogging of the injection device due to the use of high turbidity pressure water can be avoided. Furthermore, complete mixing is possible within a time of 1 second, thereby achieving instantaneous mixing of high efficiency.
도 3a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 응집 약품 주입 제어 장치를 나타내는 개략도이다.Figure 3a is a schematic diagram showing a coagulation drug injection control device according to an embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 원수(W)는 유입 영역(100A), 혼화 영역(100B) 및 유출 영역(100C)을 지나는데(물론, 유출 영역에서는 혼화수로서 유출되는 것이다), 상기 유입 영역(100A)에는 원수의 pH를 측정하는 제1 pH 측정기(171)(측정된 pH값은 도 3c의 pHP에 대응) 연결되고, 상기 유출 영역(100B)에는 혼화수의 pH를 측정하는 제2 pH 측정기(172)(측정된 pH값은 도 3c의 pHS에 대응)가 연결되며, 상기 제1 pH 측정기(171) 및 제2 pH 측정기(172)로부터 측정된 pH 값은 유선 또는 무선으로 마이크로 프로세서(176)에 입력된다. As shown in FIG. 3A, the raw water W passes through the
한편, 상기 유입 영역(100A)에는 또한 알칼리 보조제인 수산화 나트륨 주입 펌프(173)(도 3c의 PN에 대응)가 연결되고 응집 약품 주입 펌프(160)(도 3c의 PC에 대응)가 연결되며, 상기 유출 영역(100B)에는 유동 전류 측정기(175)(측정된 값은 도 3c의 SPD에 대응)가 연결된다. 그리고, 상기 수산화 나트륨 주입 펌프(173), 상기 응집 약품 주입 펌프(160) 및 유동 전류 측정기(175)도 역시 유선 또는 무선으로 상기 마이크로 프로세서(176)에 각각 연결된다. On the other hand, a sodium hydroxide infusion pump 173 (corresponding to P N in FIG. 3C), which is also an alkali adjuvant, is connected to the
상기 마이크로 프로세서(176)는 실시간으로 측정되는 원수의 pH 값, 혼화수의 pH 값, 유동 전류 값을 기초로 이에 실시간으로 대응하여 상기 수산화 나트륨 주입 펌프(173)와 상기 응집 약품 주입 펌프(160)의 회전수를 제어한다. 이와 대하여는 도 3c에서 더욱 상술한다.The
한편, 도 3b는 도 3a의 유동 전류 측정기의 구조를 확대하여 나타내는 개략도이다.3B is an enlarged schematic view of the structure of the flow current meter of FIG. 3A.
도 3b에 도시된 바와 같이, 유동 전류 측정기(175)에는 입구(175-1) 및 출구(175-2)가 서로 대향 되는 위치에 형성된 프로브(175-4)가 구비된다. 상기 프로브(175-4)의 내부에는 피스톤(175-3)이 구비되는데, 상기 피스톤(175-3)은 상하 왕복 운동하면서 프로브(175-4) 내에 유입된 시료를 강하게 유동시켜 수류 전단력에 의해 시료 내의 하전 입자와 결합한 반대이온을 분리시켜 유동전류가 발생하도록 한다. 한편, 상기 프로브(175-4)의 내 벽면에는 상기 피스톤(175-3)의 왕복 운동에 의하여 발생한 유동 전류를 감지하여 연산 장치(175-6)로 출력하는 두 개의 전극(175-5)이 구비된다. 상기 연산 장치(175-6)는 도 3a에 도시된 바와 같은 마이크로 프로세서(176)로 유선 또는 무선으로 연결된다. As shown in FIG. 3B, the flow
참고로, 상기 유동 전류 측정 원리를 상술하면, 일반적으로 하천 표류 수 중에 탁도를 유발하는 물질은 음전하를 가지고 투입되는 응집제는 양전하를 가지는데, 상기 탁도 유발 물질은 그 입자 주위에 양전하를 가지는 반대 이온을 끌어당겨 이온층을 형성하게 된다. 상기 이온층은 고정 층과 확산 층으로 구분되며(전기적 이중 층 이론)에 상기 확산 층으로부터의 입자 분리에 의한 전하 유동으로 유동 전하 또는 유동 전류를 측정할 있게 된다. 따라서, 상기 유동 전류가 절대치 또는 상대 기준치보다 높으면 응집 약품이 과다 투입된 것이고 그보다 낮으면 응집 약품이 부족한 것으로 판단할 수 있다.For reference, when the flow current measuring principle is described in detail, generally, a substance causing turbidity in stream drift water has a negative charge, and a flocculant injected with a negative charge has a positive charge, and the turbidity causing substance has a positive charge around the particle. To form an ion layer. The ion layer is divided into a fixed layer and a diffusion layer (electrical double layer theory), thereby allowing the measurement of the flow charge or the flow current by charge flow by particle separation from the diffusion layer. Therefore, when the flow current is higher than the absolute value or the relative reference value, the coagulant drug is excessively input, and when the flow current is lower than that, it may be determined that the coagulant drug is insufficient.
구체적으로, 응집 약품 주입 제어(S2) 과정을 설명하면 다음과 같다. Specifically, the aggregation drug injection control (S2) process will be described below.
도 3c는 본 발명에 있어서 응집 약품 주입 제어를 수행하는 논리 구성의 예를 보여주는 순서도이다.3C is a flow chart showing an example of a logic configuration for performing coagulation drug injection control in the present invention.
도 3c에 도시된 바와 같이, 먼저, 응집 약품 주입 펌프(Pc) 및 수산화나트륨 주입 펌프(PN)의 회전수의 시작 값을 입력하고, 원수의 pH(pHP)와 혼화수의 pH(pHS) 및 유동 전류 값(SPD)을 각각 판독한다. 판독된 원수 pH(pHP) 값이 7.5보다 작은 경우 수산화나트륨 주입펌프(PN)의 회전수를 유지하면서 다음 단계로 넘어가고, 만약 상기 pHP 값이 7.5 이상인 경우는 수산화나트륨 주입펌프(PN)의 회전수를 감소시켜 수산화나트륨 주입량을 감소시킴으로써 상기 pHP 값이 7.5 보다 작도록 조절한다. 한편, 유동 전류 측정기로부터의 절대치 또는 상대기준치로서 나타내어지는 유동 전류 값(SPD)이 0이면 응집 약품 주입 펌프(PC)의 회전수를 그대로 유지하고 다음 단계로 넘어간다. 상기 유동 전류 값(SPD)이 0보다 작은 경우는 응집 약품 주입 펌프(PC)의 회전수를 증가시켜 응집 약품 주입량을 증가시키고, 만약 상기 유동 전류 값(SPD)이 0 보다 큰 경우는 응집 약품 주입펌프(PC)의 회전수를 감소시켜 응집 약품 주입량을 감소시킨다. 이어서, 혼화수의 pH(pHS) 값이 6.5보다 작은 경우 수산화나트륨 주입펌프(PN)의 회전수를 증가시키고 만약 상기 pHS 값이 6.5 이상인 경우는 수산화나트륨 주입펌프(PN)의 회전수를 유지하면서 마지막 단계로 넘어간다. 마지막 단계에서 제어 시스템이 정상적으로 작동 중인 경우 "ON(켜짐)" 신호가 나타나면서 다시 처음의 판독 단계로 넘어간다. As shown in FIG. 3C, first, the starting values of the rotation speeds of the flocculation chemical injection pump P c and the sodium hydroxide injection pump P N are input, and the pH of raw water (pH P ) and the pH of mixed water ( pH S ) and flow current value (SPD) are read respectively. If the raw water pH (pH P ) value is less than 7.5, the flow proceeds to the next step while maintaining the rotational speed of the sodium hydroxide injection pump (P N ), and if the pH P value is more than 7.5, the sodium hydroxide injection pump (P The pH P value is adjusted to be less than 7.5 by reducing the number of revolutions of N ) to reduce the sodium hydroxide infusion. On the other hand, if the flow current value SPD expressed as an absolute value or a relative reference value from the flow current meter is 0, the rotation speed of the coagulation chemical injection pump P C is maintained as it is and the process proceeds to the next step. When the flow current value SPD is less than zero, the rotation speed of the flocculation chemical injection pump P C is increased to increase the flocculation chemical injection amount, and when the flow current value SPD is larger than 0, the flocculation chemical The injection speed of the injection pump (P C ) is reduced to reduce the amount of coagulant injection. Subsequently, when the pH (pH S ) value of the mixed water is smaller than 6.5, the rotation speed of the sodium hydroxide injection pump (P N ) is increased, and if the pH S value is 6.5 or more, the rotation of the sodium hydroxide injection pump (P N ) is performed. Keep the numbers and go to the last step. At the last stage, if the control system is operating normally, the "ON" signal is displayed and the process goes back to the first reading stage.
상기 혼화수의 pH가 6.5 미만일 때 침전수의 잔류 탁도가 증가하여 탁도 제거효율이 감소하는 것으로 조사되었으며, 이때에는 응집 약품 주입율을 증가시키더라도 혼화수의 pH가 더욱 감소하기 때문에 침전수 잔류 탁도를 양호하게 유지할 수 없다.When the pH of the mixed water was less than 6.5, the turbidity removal efficiency was decreased by increasing the residual turbidity of the precipitated water. At this time, the residual turbidity of the precipitated water was further reduced because the pH of the mixed water was further decreased even when the flocculation chemical injection rate was increased. Cannot be kept good.
한편, 상기한 바와 같이, 도 3c에서는 예컨대, 원수의 pH 값을 7.5를 기준으로 설정하였는데, 이값은 반드시 7.5에 국한되지 않으며 8.0 까지 확장될 수 있다. Meanwhile, as described above, in FIG. 3C, for example, the pH value of the raw water is set based on 7.5, which is not necessarily limited to 7.5 and may be extended to 8.0.
상술하면, 혼화수의 pH를 고정하더라도 응집 약품 주입과 알칼리 보조제의 주입이 연동 되는 특성으로 인하여 응집 약품 주입에 따른 혼화수 pH 저하와 저하된 pH를 상승시키기 위한 알칼리 보조제인 수산화나트륨의 추가 주입 문제(이는 자동 제어 논리에 있어서 일종의 논리적 충돌 내지 오류라고 할 수 있다)가 발생한다. 이를 해소하기 위하여 원수 pH의 상한값을 설정해 주어야 한다.Specifically, even if the pH of the mixed water is fixed, the addition of the coagulated drug injection and the addition of the alkali adjuvant causes a problem of additional injection of sodium hydroxide, which is an alkali adjuvant for increasing the pH and the lowered pH of the mixed water due to the coagulation drug injection. (This is a kind of logical conflict or error in automatic control logic). In order to solve this problem, the upper limit of raw water pH should be set.
즉, 알칼리 보조제의 주입 시 pH는 상승하게 되며 이 경우 SPD는 저하하게 되고, SPD의 저하에 따라서 응집 약품 주입이 수행되면 응집 약품의 pH가 대략 4 정도이므로 pH를 저하시켜 알칼리 보조제의 주입이 추가로 유도되는 논리적 충돌 내지 오류가 발생한다. 이를 방지하고자 원수의 pH가 일정한 값 미만으로 설정되도록 하여야 하며, 상기 일정한 값은 7.5에서 최대 8.0 사이에서 선택되도록 하면 혼화수의 pH를 상기한 바와 같이 6.5 이상으로 제어할 수 있게 된다.That is, the pH of the alkali adjuvant is increased, and in this case, the SPD is lowered. When the flocculation drug is injected according to the decrease of the SPD, the pH of the flocculating drug is about 4, so the pH is lowered so that the injection of the alkali adjuvant is added. Logical conflicts leading to errors occur. In order to prevent this, the pH of the raw water should be set to be less than a constant value. If the constant value is selected between 7.5 and 8.0, the pH of the mixed water can be controlled to 6.5 or more as described above.
구체적으로, 본 발명에 따른 파일럿 장치를 설치하고 하기 [표 1]과 같은 원 수를 취수하여 상술한 바와 같은 응집 약품 주입 및 제어 과정을 평가한 결과는 다음과 같다. 여기서, 취수된 원수의 pH 조절을 위한 알칼리 보조제인 수산화나트륨은 시중에서 판매되고 있는 특급 시약을 증류수에 녹여 사용하였고, 응집 약품으로는 알루미늄 염 계인 폴리염화알루미늄(Poly Aluminum Chloride, 이하 "PACl"라 함)을 사용하였다. 취수된 원수의 처리용량은 1,000 m3/일로 하였고 원수와 혼화수의 목표 pH를 각각 7.5 미만과 6.5 이상으로 설정한 후 상기 원수 및 혼화수의 pH 값이 모두 설정치를 벗어나는 경우 수산화나트륨 주입 펌프의 회전수를 조절하였다.Specifically, the result of evaluating the flocculation drug injection and control process as described above by installing the pilot device according to the present invention and taking the raw water as shown in the following [Table 1]. Here, sodium hydroxide, an alkali adjuvant for pH control of the raw water withdrawn, was used by dissolving a commercially available special reagent in distilled water, and as the flocculant, poly aluminum chloride (hereinafter referred to as "PACl") ) Was used. The treatment capacity of the intake of raw water was 1,000 m 3 / day and the target pH of the raw water and the mixed water was set to less than 7.5 and 6.5 or more, respectively. The rotation speed was adjusted.
한편, 표 1은 상기 원수의 특성을 나타내는 것이다.In addition, Table 1 shows the characteristic of the said raw water.
우선, 도 4는 응집 약품(도 4에서는 응집제로 표현함) 주입율과 유동 전류 값(SPD)의 상관성(a) 및 침전수의 잔류 탁도와의 상관성(b)을 나타내는 그래프이다.First, FIG. 4 is a graph showing the correlation (a) between the injection rate of the flocculant (expressed as flocculant in FIG. 4) and the flow current value (SPD) and the residual turbidity of the precipitated water (b).
도 4로부터 알 있듯이, 원수 탁도 17.9~21.4 NTU인 경우 응집 약품 투입량을 10 ppm씩 증가시켰을 때 각각의 응집 약품 주입량에 대한 유동 전류 측정치가 선형적으로 증가함을 알 수 있었다. 응집 약품 투입 농도가 30 ppm과 35 ppm사이에서는 유동 전류 값이 0을 지시하므로, 이값이 최적 응집 약품 투입량이 된다. 한편, 잔류 탁도의 경우 응집 약품 주입량 증가에 따라서 감소하는 경향을 보였다.As can be seen from Figure 4, in the case of raw water turbidity 17.9 ~ 21.4 NTU it was found that the flow current measurement for each flocculation chemical injection increases linearly when the flocculation chemical input is increased by 10 ppm. Since the flow current value indicates 0 between 30 ppm and 35 ppm of the flocculating chemical input concentration, this value is the optimum flocculating chemical dosage. On the other hand, the residual turbidity tended to decrease with the increase in the amount of flocculation drug.
한편, 도 5는 평수기 원수 탁도 변화에 따른 응집 약품 주입율의 자동 제어("자동 제어"란 상기한 바처럼 유동 전류 측정에 대응하여 즉 유동 전류 측정값을 기초로 응집 약품 주입을 논리 연산에 따라서 자동 제어하는 것을 의미한다) 성능을 평가하고자 혼화수의 pH 조절이 요구되지 않는 pH 7.5 이상, 탁도 10 NTU 내외의 원수를 대상으로 pH 조절 없이 유동 전류 값에 의한 응집 약품 주입량이 자동 제어 되도록 연속 운전한 경우의 결과를 나타내는 그래프이다. On the other hand, Figure 5 shows the automatic control of the flocculation drug injection rate according to the raw water turbidity change ("automatic control" as described above corresponding to the flow current measurement, that is, the coagulation drug injection based on the flow current measurement value in the logical operation Therefore, it means automatic control.) Continuously so that the amount of coagulated chemical injection is controlled automatically by the flow current value without pH adjustment for raw water with pH 7.5 or higher and turbidity of 10 NTU that does not require pH adjustment of mixed water to evaluate the performance. It is a graph showing the result when driving.
도 5로부터 알 수 있듯이, 응집 약품 주입펌프의 회전수(pump, %)는 원수 탁도와 매우 밀접하게 반응하여 유동 전류 값의 설정치 0을 유지하였다. 동시에 혼화수를 채취하여 쟈-테스트를 실시하여 응집 침전을 거친 후 잔류 탁도를 측정한 결과, 안정적으로 약 1.0 NTU 이하의 침전수를 생산해내는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from Figure 5, the pump (pump,%) of the flocculation chemical injection pump reacted very closely with raw water turbidity to maintain the set value of the flow
한편, 도 6은 강우기 원수 탁도 및 pH 변화에 따른 응집 약품 주입율 자동 제어 성능을 평가하고자 혼화수의 pH 조절이 요구되는 pH 7.5 미만, 탁도 40 NTU 내외의 원수를 대상으로 pH 조절 없이 유동 전류 값에 의한 응집 약품 주입량이 자동 제어되도록 연속 운전한 경우의 결과를 나타내는 그래프이다.On the other hand, Figure 6 is a flow current value without pH adjustment for raw water of less than pH 7.5,
원수 pH는 7.0 정도로 유지되었으나, 혼화수의 pH는 최소 5.0까지 감소하는 경향을 나타내었으며, 혼화수를 채취하여 응집 및 침전 후 채취된 시료수의 잔류탁도를 조사한 결과 2~4 NTU 범위로써 탁도 제거효율이 매우 낮았다. Although the pH of raw water was maintained at about 7.0, the pH of the mixed water showed a tendency to decrease to at least 5.0, and the turbidity was removed in the range of 2 to 4 NTU as a result of examining the residual turbidity of the sample water collected after agglomeration and precipitation by mixing the mixed water. The efficiency was very low.
이와 같이 강우기의 경우 평수기의 경우와 달리 급격한 pH 감소 경향을 나타내는 이유는 강우시 탁도 증가에 따른 응집 약품 주입량이 증가하게 되는데 이때 주입한 응집 약품은 혼화수의 pH를 낮추게 되고, 특히 알칼리도가 충분하지 않은 강우기에 혼화수의 pH 감소폭이 크게 증가하기 때문이다.Thus, in case of rainfall, the reason why the pH tends to decrease sharply is different from that in the case of the normal season. The amount of flocculation chemicals is increased due to the increase of turbidity during rainfall, and the injected flocculation chemicals lower the pH of the mixed water, and the alkalinity is sufficient. This is because the decrease in pH of the mixed water during the rainy season does not increase significantly.
도 6에서는 또한 알칼리 보조제인 수산화 나트륨을 첨가한 직후 혼화수의 pH와 응집 약품 주입 펌프의 회전수(pump, %)가 동시에 상승하며, 이때 유동 전류 값이 감소하는 것을 보여준다. 이는 유동 전류 값에 의한 응집 약품 주입율 자동 제어시 혼화수의 pH가 매우 중요한 인자이며 나아가 혼화수의 pH 조절을 위한 알칼리 보조제의 투입이 매우 중요하다는 것을 의미한다. 6 also shows that immediately after the addition of the alkali adjuvant sodium hydroxide, the pH of the mixed water and the revolution (pump,%) of the coagulant injection pump rise simultaneously, with the flow current value decreasing. This means that the pH of the mixed water is a very important factor in the automatic control of the flocculation chemical injection rate by the flow current value, and furthermore, the addition of an alkali adjuvant for adjusting the pH of the mixed water is very important.
한편, 도 7a는 강우기 원수 탁도 및 pH 변화에 따른 응집 약품 주입율 자동 제어 성능을 평가하고자 혼화수의 pH 조절이 요구되는 pH 7.5 미만, 탁도 35 NTU 내외의 원수를 대상으로 pH 조절을 수행하며 유동 전류 값에 의한 응집 약품 주입량이 자동 제어되도록 연속 운전한 경우의 결과를 나타내는 그래프이다.On the other hand, Figure 7a is a pH adjustment for the raw water of less than pH 7.5, turbidity of 35 NTU, the pH of the mixed water is required to evaluate the automatic control performance of the flocculation drug injection rate according to the turbidity and pH change of the rainy season raw water turbidity and pH flow It is a graph which shows the result at the time of continuous operation so that the amount of flocculation chemical injection by an electric current value may be automatically controlled.
하절기 장마기간 동안 고탁도가 유입되는 특성의 우리나라의 지표 상수 원수의 특성상 강우 기간 동안 알칼리 보충을 위해서 수산화나트륨을 주입하여 적정 응집 pH 범위로 혼화수의 pH를 조절해야 하는 것을 알 수 있다. 특히, 도 7로부터 수산화나트륨을 첨가하여 혼화수의 pH를 6.5 이상으로 자동 조절("자동 조절"이란 pH 측정에 대응하여 수산화나트륨의 펌프의 회전수를 논리 연산 장치에 따라 자동으로 조절하는 것을 의미한다)하는 경우 유동 전류 값에 의한 응집 약품 주입량 자동 제어에 미치는 영향을 알 수 있는데, 혼화수의 pH를 조절하기 전에는 응집 침전 후 침전수의 잔류 탁도가 도 6의 경우와 같이 2.0 NTU 이상으로 조사되었지만, 수산화나트륨을 첨가하여 자동 제어한 경우 상기 응집 침전 후 침전수의 잔류 탁도는 1.0 NTU 이하의 매우 양호한 수질을 확보하였다. Due to the characteristics of the surface water in Korea, which has high turbidity during the summer rainy season, it can be seen that the pH of the mixed water should be adjusted to an appropriate cohesive pH range by injecting sodium hydroxide for alkali supplementation during the rainfall period. In particular, the pH of the mixed water is automatically adjusted to 6.5 or more by adding sodium hydroxide from FIG. 7 ("automatic adjustment" means automatically adjusting the rotational speed of the pump of sodium hydroxide in accordance with the logical operation device in response to the pH measurement). In this case, the effect of the flow current value on the automatic control of flocculation chemical injection amount can be seen. Before adjusting the pH of the mixed water, the residual turbidity of the precipitated water after coagulation precipitation is investigated to 2.0 NTU or more as shown in FIG. However, when it was automatically controlled by the addition of sodium hydroxide, the residual turbidity of the precipitated water after the flocculation precipitation ensured a very good water quality of 1.0 NTU or less.
한편, 도 7b 및 7c는 강우기 고탁도(25.9~31.9 NTU) 원수에 대하여 쟈 테스트를 실시한 경우 혼화수의 pH와 탁도의 관계 및 혼화수의 pH, 탁도 및 응집 약품 주입율의 관계를 각각 나타내는 그래프이다(응집제 주입율은 20ppm).7B and 7C are graphs showing the relationship between pH and turbidity of mixed water and the relationship between pH, turbidity, and flocculation chemical injection rate of mixed water, respectively, when JA test was performed on rainfall-high turbidity (25.9 to 31.9 NTU) raw water. (Coagulant injection rate is 20 ppm).
도 7b 및 7c에 도시된 바와 같이, 혼화수의 pH가 6.5 미만일 때 침전수의 잔류 탁도가 증가하여 탁도 제거효율이 감소하는 것으로 조사되었으며, 이때에는 응집 약품 주입율을 증가시키더라도 혼화수의 pH가 더욱 감소하기 때문에 침전수 잔류 탁도를 1.0 NTU 이하로 매우 양호하게 유지할 수 없었다. 따라서 최적 응집을 위한 혼화수의 pH 범위로 6.5 이상으로 설정하되, 한편, 응집 약품 주입에 따른 혼화수 pH 저하와 저하된 pH를 상승시키기 위한 수산화나트륨 주입 사이에 발생할 수 있는 논리적 오류를 해소하기 위해서 상한값으로 응집 약품 주입 전 원수의 pH를 일정한 값 미만으로 유지하되, 상기 일정한 값은 7.5에서 최대 8.0 사이에서 선택되도록 설정한다.As shown in Figures 7b and 7c, when the pH of the mixed water is less than 6.5, the residual turbidity of the precipitated water was increased to reduce the turbidity removal efficiency, and at this time, the pH of the mixed water is increased even though the flocculation chemical injection rate is increased. The sediment residual turbidity could not be maintained very well below 1.0 NTU because of further decreases. Therefore, the pH range of the mixed water for optimal flocculation is set to 6.5 or more, on the other hand, in order to solve the logical error that may occur between the lowering of the mixed water pH caused by the flocculation chemical injection and the injection of sodium hydroxide to raise the lowered pH. While maintaining the pH of the raw water before the flocculation drug injection to the upper limit, the constant value is set to be selected between 7.5 and up to 8.0.
이상에서 설명한 바와 같이, 수산화나트륨 주입 펌프의 회전수를 제어하여 응집을 위한 최적 pH로 조절하는 방법은 계절별 수질 변화가 극심한 지표수 원을 이용한 정수 처리 공정에 특히 적합하다. 즉, 상기 방법에 의하면 평수기와 강우기가 뚜렷이 구분되는 정수장에서 초래되는 강우기 원수 탁도 급상승과 pH 저하에 따른 침전 수질 저하와 응집제 과다 주입을 방지할 수 있으며, 나아가, 종래 정수처리설비를 교체하거나 개조함이 없이 단순히 부가하여 사용할 수 있어서 경제적이고 효과적이다.As described above, the method of controlling the rotational speed of the sodium hydroxide infusion pump to adjust to the optimum pH for aggregation is particularly suitable for the water treatment process using the surface water source is severe seasonal changes in water quality. That is, according to the above method, it is possible to prevent the precipitation water degradation and the excessive injection of flocculant due to the increase in precipitation turbidity of the raw water turbidity and the pH decrease caused by the water purification plant in which the plain water and the rainfall are clearly distinguished. It is economical and effective because it can be simply added without use.
도 8a는 본 발명에서 사용되는 고효율 응집 장치의 수직축 교반 장치를 나타내는 개략도이고, 도 8b는 상기 교반 장치를 이용한 응집 장치 내의 처리수 흐름을 표시하는 개략도이다. FIG. 8A is a schematic view showing a vertical axis stirring device of the high efficiency flocculation device used in the present invention, and FIG. 8B is a schematic view showing the flow of treated water in the flocculation device using the stirring device.
도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 응집 장치(200)의 교반 장치는 구동기(203)에 연결되는 수직 구동축(201)과, 상기 수직 구동축(201)에 연결되고 상부에서 하부에 이르도록 점차 확대되는 직경을 가지는 나팔관 형상의 표면상에 나선상의 전달 깃이 방사상으로 예컨대 돌출하여 형성된 임펠러(202)로 구성된다. 이와 같은 임펠러(202)에 의하면 난류 생성이 없어서 응집 과정 중 플록의 파괴가 없으며 플록의 침강을 효과적으로 배제할 수 있는 흐름(204)을 형성할 수 있다. 또한, 교반 에너지를 응집지 내에 고르게 전달하여 사구역을 최소화할 수 있는 등 낮은 동력 비용으로 효율적인 교반 조건을 제공할 수 있어서 매우 경제적이다. As shown in FIGS. 8A and 8B, the stirring device of the
한편, 상기 응집 측정 및 조절 장치(250)는 응집 플록의 성장 상태를 측정하여 광산란 분석 값(RMS) 또는 광산란 분석 비율(ratio)의 변화 경향을 평가하는 광산란 분석 장치 및 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 하강 또는 일정 상태로 유지되는 경향에 있는 경우 상승하는 경향에 있도록 상기 교반 장치의 교반 동력을 조절하는 교반 동력 조절 장치로 구성된다.On the other hand, the aggregation measurement and
구체적으로, 응집 공정 중 플록 생성은 매우 중요한데, 플록이 침강, 즉, 가라앉을 경우 응집의 효율성이 떨어지며, 플록의 파괴가 발생할 경우 침전 또는 여과 시 부하를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 플록의 침강과 파괴 를 제어하는 등과 같이 플록의 생성을 통제하고 조절하고자 광산란 분석 장치와 교반 동력 조절을 수행한다.Specifically, floc formation during the flocculation process is very important, in which flocculation, ie, sinking, decreases the efficiency of flocculation, and in the event of flocculation, the load may increase during precipitation or filtration. Therefore, in the present invention, the light scattering analysis device and the stirring power control are performed to control and regulate the generation of flocs, such as controlling the flocculation and destruction of the flocs.
상기 광산란 분석 장치는 교류 필터를 통하여 걸러지는 교류 전압(VAC)의 실효치값(VRMS)이나, 이 실효치 값과 직류 필터를 통하여 걸러지는 직류 전압(VDC)의 비율(Ratio)을 통하여 응집 플록 성장 상태를 표시하게 된다.The light scattering analyzer aggregates through the effective value (V RMS ) of the AC voltage (V AC ) filtered through the AC filter or the ratio (Ratio) of the effective value and the DC voltage (V DC ) filtered through the DC filter. The floc growth status will be displayed.
도 9는 본 발명의 광산란 분석 장치의 광산란 분석 개념을 나타내는 도면이다.9 is a view showing a light scattering analysis concept of the light scattering analysis device of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이, 광산란 분석 장치 내의 응집 플럭 순환관(253)을 통하여 광원(S)으로부터 빛이 통과하는 것을 나타낸다. 상기 플럭 순환관(253)을 통과한 빛은 플럭 입자의 불규칙한 변동을 나타내는 파형 및 빛의 세기를 나타내는 파형의 두 가지 파형을 나타내며, 이 두 가지 파형은 교류 전압(VAC) 및 직류 전압(VDC)의 두 가지 전기적 신호로 각각 변환된다. 그리고, 상기 교류 전압(VAC)의 실효치인 VRMS(이하, "RMS"라고 한다)와 직류 전압(VDC)에 대한 그 비율(ratio)[이하, "ratio"라고 한다; 아래에서 보는 바와 같이, 상기 비율은 응집 플록 생성의 지표가 되며, 이러한 의미에서 상기 비율을 FI(Flocculation Index)로 표시할 수 있다]은 다음과 같이 계산된다.As shown in FIG. 9, it indicates that light passes from the light source S through the agglomeration
상기 [수학식 1] 및 [수학식2]에서, V는 측정된 교류 전압, A는 빛의 유효 단면 면적, L은 플럭 순환관 단면 직경, n은 입자수 농도, C는 입자 분산 단면, Ni는 사이즈 클래스 i의 입자수 농도, Ci는 사이즈 클래스 i의 입자 분산 단면이다.In [Equations 1] and [Equation 2], V is the measured AC voltage, A is the effective cross-sectional area of the light, L is the diameter of the cross-circulation pipe flow, n is the particle number concentration, C is the particle dispersion cross-section, Ni Is the particle number concentration of size class i, and Ci is the particle dispersion cross section of size class i.
한편, 도 10은 응집 약품 주입에 대한 RMS와 ratio의 변화를 살펴보기 위한 기초 실험 결과로서, 자 테스트(Jar test)의 응집(30rpm, 30min) 및 침전(30 min) 실험 결과 측정된 RMS와 ratio를 나타내는 그래프이다. On the other hand, Figure 10 is a basic experiment to examine the change in the RMS and ratio for the coagulation drug injection, RMS and ratio measured as a result of the aggregation (30rpm, 30min) and precipitation (30 min) experiment of the Jar test A graph representing.
도 10에서 알 수 있듯이, 응집이 시작되기 전인 혼화수의 경우 RMS나 ratio는 일정하게 유지되다가 응집이 시작됨과 동시에 급격하게 상승하는 것을 알 수 있다. 한편, 응집이 진행되는 동안 RMS나 특히 ratio는 급격히 상승한 후 약간씩 감소하는 특성을 보여주고 있다. 이러한 결과는 응집 초기에 플록이 생성되지만 응집 시간 경과에 따라 플록이 성장하기보다는 오히려 깨어지는 것을 의미한다. 즉, 물속에서 플록은 응집 공정을 통하여 충돌과 파괴를 반복하게 되는 데 플록 흡착에 의한 성장(aggregation) 공정이 우세할 경우에는 RMS나 ratio는 계속 상승하게 되지만, 파괴(breakup) 공정이 우세하게 될 경우에는 RMS나 ratio는 감소하게 된다. 이는 과도하게 투입된 교반 동력에 의하여 성장된 플록이 파괴될 경우 RMS나 ratio가 감소하며 침전효율이 매우 낮아지게 됨을 의미한다. As can be seen in Figure 10, in the case of mixed water before the start of the aggregation can be seen that the RMS or ratio is kept constant while rising rapidly at the same time as the aggregation begins. On the other hand, during aggregation, the RMS or especially the ratio increases rapidly and then decreases slightly. This means that flocs are produced early in the flocculation but break up rather than grow over time. In other words, in floc, floc repeats collision and destruction through flocculation process. If flocculation growth is predominant, RMS or ratio continues to rise, but breakup is predominant. In this case, the RMS or ratio decreases. This means that if the floc grown by excessively charged stirring power is destroyed, the RMS or ratio decreases and the precipitation efficiency becomes very low.
도 11은 광산란 분석기를 이용한 응집 공정 감시 또는 제어를 할 경우의 ratio 패턴을 나타내는 그래프이며, 이러한 패턴을 분석하는 것에 의하여 응집 과정에서의 교반 동력을 제어할 수 있다. 11 is a graph showing a ratio pattern in the case of monitoring or controlling a flocculation process using a light scattering analyzer, and by analyzing such a pattern, stirring power in the flocculation process can be controlled.
상술하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 정수 공정에서 혼화수를 응집할 경우 플록이 성장하는 패턴은 일반적으로 4가지 정도(I, II, III, IV)로 표현될 수 있다. In detail, as illustrated in FIG. 11, when flocculated water is agglomerated in the water purification process, flocs may be generally expressed in four degrees (I, II, III, and IV).
먼저, I, II 패턴의 경우 플록이 침전을 하게 되는 시점까지 점차 성장하는 것을 의미하며, 따라서, 이 경우에 응집 공정에서 소요되는 에너지(G) 값은 적절한 것으로 평가할 수 있다.First, in the case of the I and II patterns, it means that the floc grows gradually up to the point of precipitation, and thus, in this case, the energy (G) value required for the flocculation process can be evaluated as appropriate.
반면, III, IV의 경우에는 응집 공정 초기 플록이 급격히 증가하지만, 성장된 플록은 성장과 파괴가 평행상태에 있거나(III의 경우), 더 이상 성장되지 못하고 플록이 파괴된다(IV의 경우). 이와 같은 패턴이 나타내는 것은 응집 공정에서 투입되는 교반 동력(G, velocity gradient)이 적절하지 못하다는 것을 반영하는 것이다.On the other hand, in the case of III and IV, the flocs of the initial flocculation process increase rapidly, but the grown flocs are in parallel with the growth and destruction (in the case of III), or they are no longer grown and the flocs are destroyed (in the case of IV). This pattern indicates that the stirring gradient (G, velocity gradient) applied in the coagulation process is not appropriate.
요컨대, 광산란 분석에 의하여 측정된 ratio 패턴은 상승하거나, 상승하다가 일정하거나, 상승하거나 하강하게 되는데, 이때, 교반 동력을 조절하는 것에 의하여 상승하는 패턴을 유지하도록 할 수 있고, 이에 따라, 양호한 침전을 달성할 수 있는 것이다. 이와 같이, 광산란 분석에 의하여 응집 공정을 실시간으로 평가하고 이를 기초로 투입 교반 동력의 정도를 실시간으로 조절하여 응집 공정을 제어할 수 있다.In short, the ratio pattern measured by the light scattering analysis rises, rises, and becomes constant, rises, or falls, whereby it is possible to maintain the rising pattern by adjusting the stirring power, thereby achieving good precipitation. It can be achieved. As such, the aggregation process may be evaluated in real time by light scattering analysis, and the aggregation process may be controlled by controlling the degree of the input stirring power in real time.
한편, 응집 공정에서 플록 생성에 영향을 미치는 인자로는 교반 동력 이외에 응집 약품 주입량, 원수의 pH, 수온 등의 물리화학적 특성들이 있으므로, 이를 변화시키는 경우에 교반 동력이 어떻게 조절될 것인지를 살펴보면 다음과 같다. On the other hand, the factors affecting floc formation in the flocculation process include physicochemical characteristics such as agitation power, pH of raw water, and water temperature in addition to the agitation power. same.
응집 약품 주입량에 따른 플록 생성 특성을 평가하기에 앞서서 우선, 상기 순간 혼화 장치를 거친 후 자 테스트(Jar test) 응집 침전 실험을 통한 RMS 및 ratio의 변화특성을 알아보았다.Prior to evaluating the floc formation characteristics according to the flocculant injection amount, first, the change characteristics of RMS and ratio through the Jar test flocculation precipitation experiment after the instantaneous admixture were examined.
도 12는 자 테스트에 있어서 응집 약품(PAC 사용) 주입에 따른 탁도(turbidity)와 SP(streaming potential) 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 12 is a graph showing turbidity and streaming potential (SP) change according to agglutination agent (using PAC) in the ruler test.
도 12에서 알 수 있듯이, 응집 약품 주입량이 증가함에 따라 혼화수의 SP는 증가한다. 한편, 이때, 각각의 혼화수를 채수하여 자 테스트(Jar test)를 이용하여 응집 침전 실험을 수행한 결과 응집 약품 주입량이 6 mg/L 정도일 때 탁도 제거율이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다.As can be seen in Figure 12, the SP of the mixed water increases as the amount of flocculation chemical injection increases. On the other hand, at this time, as a result of performing a coagulation precipitation experiment using the Jar test by taking each mixed water, it was found that the turbidity removal rate was greatly increased when the coagulation drug injection amount was about 6 mg / L.
도 13은 도 12에서 사용된 자 테스트(Jar test) 실험에서 응집 침전이 진행되는 동안 RMS(a)와 ratio(b)의 변화특성을 나타내는 그래프이다. FIG. 13 is a graph showing change characteristics of RMS (a) and ratio (b) during agglomeration precipitation in the Jar test experiment used in FIG. 12.
도 13에서 알 수 있듯이, 응집 약품 주입량이 증가함에 따라 도 12의 탁도나 SP와 마찬가지로 동시에 RMS와 ratio의 특성도 변화하는 것을 알 수 있다. 여기서도, RMS와 ratio의 증가는 플록의 성장을 의미한다. 이와 같이 정수 처리시 응집 약품 주입량의 변화 시 응집 시간 경과에 따라 플록 성장 변화 패턴은 변화하므로 광산란 분석 결과(RMS, ratio)를 통한 교반 동력 제어 시 이러한 점을 고려하여야 한다.As can be seen in Figure 13, it can be seen that the characteristics of the RMS and ratio changes at the same time as the turbidity or SP of Figure 12 as the amount of flocculation drug injection increases. Again, increasing RMS and ratio means floc growth. As the floc growth change pattern changes as the flocculation time changes during the treatment of the flocculating chemicals, it is necessary to take this into consideration when controlling the stirring power through the light scattering analysis (RMS, ratio).
즉, 도 13에 의하면, 응집 약품 주입량이 가장 많은 조건(18.0 mg/L)에서는 플록 형성은 빠르게 되고 있지만 성장된 플록은 응집 공정을 거치면서 RMS와 ratio가 모두 줄어드는 것을 알 수 있었다. 이는 플록이 파괴되고 있음을 의미하며 또한 응집 공정을 위해 사용되고 있는 교반 에너지가 상대적으로 과량의 응집 약품 주입조건에서 과도하게 사용되고 있음을 나타낸다.That is, according to FIG. 13, floc formation was accelerated under the condition of the highest amount of flocculant injection amount (18.0 mg / L), but the grown flocs decreased in both RMS and ratio during the flocculation process. This means that the floc is breaking down and that the stirring energy used for the flocculation process is excessively used under relatively excessive flocculation chemical injection conditions.
한편, 응집 약품 주입량이 12.5 mg/L 인 경우에는 응집시간 경과에 따라 플록이 양호하게 성장하고 있음을 알 수 있으며, 침전과정이 시작됨과 동시에 빠르게 침전하고 있음을 알 수 있다. On the other hand, when the flocculant injection amount is 12.5 mg / L it can be seen that the floc is growing well as the flocculation time has elapsed, and it can be seen that the precipitation is rapidly settling at the same time as the precipitation process starts.
이와 같이 광산란 분석을 통하여 교반 동력을 조절하는 경우에 플록의 성장이 양호하도록 응집 약품 주입량을 선택한 후 이때의 광산란 분석 결과(RMS, ratio)를 기초로 교반 동력을 조절하는 것이 바람직하다.When the stirring power is adjusted through the light scattering analysis as described above, it is preferable to adjust the stirring power based on the light scattering analysis result (RMS, ratio) after selecting the flocculant injection amount so that the floc growth is good.
도 14는 순간 혼화 장치에서 SP 만을 이용하여 응집 약품 주입량을 제어하는 경우 교반 동력을 변화시켰을 때의 응집 패턴(ratio 패턴)을 나타낸 것으로서, 특히, 국내에서 장마철 초기 고탁도 유입시, 일시적으로 응집 약품 주입량이 증가하는 경우 또는 알카리도 부족으로 인하여 pH가 급격히 감소하는 경우에 교반 동력을 E1, E2, E3, E4 및 E5로 변화면서 플록 생성 패턴을 나타낸 것이다.FIG. 14 illustrates a coagulation pattern (ratio pattern) when the stirring power is changed in the case of controlling the coagulation drug injection amount using only SP in the instantaneous admixture. When the injection amount is increased or when the pH decreases rapidly due to lack of alkalinity, the floc formation pattern is shown by changing the stirring power to E1, E2, E3, E4 and E5.
표 2는 상기 각 실험(E1, E2, E3, E4 및 E5)의 조건을 나타내는 것이다.Table 2 shows the conditions of the above experiments (E1, E2, E3, E4 and E5).
도 14에 도시된 바와 같은 플록 생성 패턴은 순간 혼화에 의한 응집 약품 주입이 실패한 것을 보여주는데, 응집 공정에서 응집 패턴이 교반 동력(또는 rpm) 변화에 거의 무관한 것을 확인할 수 있다. The floc formation pattern as shown in FIG. 14 shows that the flocculation chemical injection failed due to instantaneous mixing, and it can be seen that the flocculation pattern is almost independent of the stirring power (or rpm) change in the flocculation process.
도 14에서 알 수 있듯이, SP 만을 이용하여 응집 약품 주입량을 제어하는 경우에 주의할 점은 SP는 그 절대값 자체가 pH에 따라 변화하는 특성이 있다는 것이다. 따라서 SP를 이용하여 자동 제어를 할 경우 상수 원수의 pH는 응집 약품 주입량에 절대적인 영향을 미치게 된다. 국내 정수장 원수의 경우 장마철에는 일시적으로 고탁도가 유입되는데, 이때 과량의 응집 약품이 필요하게 된다. 따라서 알카리도가 충분하지 않을 경우에는 pH 감소가 두드러지며 SP 절대값은 중성 pH의 값보다 다소 낮게 평가되는 경향이 있다. 이러한 경우 응집은 잘 이루어지지 않게 되며, 비 콜로이드이면서 큰 입자만 침강하고, 콜로이드성 입자는 거의 침전이 안 되어 침전 상등수의 탁도를 높이는 경향이 있다. 따라서 이러한 경우에는 원수에 알칼리 보조제(예컨대, 수산화 나트륨)를 첨가함으로써 응집제 주입량이 과소평가되는 것을 막을 수 있다. As can be seen in Figure 14, the case of controlling the amount of flocculation drug injection using only the SP is that the absolute value of the SP itself has a characteristic that changes with the pH. Therefore, in case of automatic control using SP, the pH of the constant raw water has an absolute effect on the amount of injected flocculating chemicals. In the case of domestic water purification plant, high turbidity flows temporarily during the rainy season, at which time an excessive amount of coagulant is required. Therefore, when the alkalinity is not sufficient, the pH decrease is noticeable, and the absolute value of SP tends to be evaluated to be somewhat lower than the value of neutral pH. In this case, agglomeration is not well achieved, and only non-colloidal and large particles are precipitated, and colloidal particles hardly precipitate, which tends to increase turbidity of the precipitated supernatant. In such a case, therefore, an alkali coagulant (for example, sodium hydroxide) can be added to the raw water to prevent the underestimate of flocculant injection amount.
도 15는 원수에 수산화나트륨(NaOH 20%)을 연속으로 주입하여 순간 혼화하고 SP 제어를 한 경우 교반 동력을 변화(E1, E2, E3, E4)하면서 응집 패턴(ratio 패턴)을 나타낸 것이다. 여기서, 수산화나트륨 주입량이 중요한데, 순간 혼화 후 pH를 대략 6.5~6.8 정도로 유지되도록 주입하였다. Figure 15 shows a coagulation pattern (ratio pattern) while varying the stirring power (E1, E2, E3, E4) when the mixture was instantaneously mixed with instantaneous injection of sodium hydroxide (
표 3은 상기 각 실험(E1, E2, E3 및 E4) 조건을 나타내는 것이다.Table 3 shows the conditions of each experiment (E1, E2, E3 and E4).
도 15에 도시된 바와 같이, 도 14의 경우와는 다르게 교반 동력에 따라서 플록 형성 패턴이 달라지는 것을 알 수 있으며, 응집 시간 경과에 따라 플록 생성 및 침전 패턴이 뚜렷하게 구분됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 15, unlike in the case of FIG. 14, it can be seen that the floc formation pattern is changed according to the stirring power, and the floc formation and precipitation patterns are clearly distinguished according to the aggregation time.
이와 같이, 본 발명에서는 응집 약품 주입 시 SP에 의하여 응집 약품을 제어하는 것에 더하여 특히 수산화나트륨과 같은 알칼리 보조제를 사용하여 알카리도를 일정하게 유지하는 경우 특히 교반 동력을 조절하는데 적절한 플록 형성 패턴을 얻을 수 있음을 알 수 있다.As such, in the present invention, in addition to controlling the flocculating agent by the SP during injecting the flocculating agent, a floc formation pattern suitable for controlling agitation power can be obtained, in particular, in the case of maintaining a constant degree of alkalinity using an alkali adjuvant such as sodium hydroxide. It can be seen that.
한편, 실제 공정에서는 연속으로 운전되는 공정이기 때문에 플록이 성장하는 패턴을 파악하기가 상대적으로 어렵지만 각 단위 응집 공정(예컨대, 1지, 2지, 3지)에서는 안정된 상태에서 플록 특성을 파악할 수 있고, 이와 같이 복수 개의 단위 응집 공정을 거쳐 연속 공정이 수행되는 경우에는 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상기 단위 응집 공정에서 또는 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 일정하거나 하강하는 경향에 있는지를 평가하고 그 경우에 일정하거나 하강하는 경향이 파악되는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서 교반 동력을 조절하도록 한다.On the other hand, it is relatively difficult to determine the pattern of floc growth because it is a continuous operation in the actual process, but in each unit coagulation process (for example, 1, 2, and 3 papers), the floc characteristics can be identified in a stable state. When the continuous process is performed through a plurality of unit aggregation processes as described above, the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) is constant or lowered in the unit aggregation process or over the unit aggregation processes. Evaluate if there is a tendency and adjust the agitation power in the unit agglomeration process or unit agglomeration processes where a constant or descending trend is identified.
도 16 내지 19는 본 발명에 따른 장치가 적용된 실제 정수 처리 시설의 각 단위 응집지에서 성장된 플록을 광산란 분석기를 통하여 파악한 결과이다. 16 to 19 show the results of the floc grown in each unit flocculation unit of the actual water treatment plant to which the apparatus according to the present invention is collected through a light scattering analyzer.
응집 단계가 복수 개의 단위 응집 공정들을 거쳐 연속 공정으로 수행됨에 있어서, 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상기 단위 응집 공정에서 또는 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 일정 상태로 유지되는 경향(이하, 편의를 위하여 "유지 경향"이라고 한다)에 있다면(도 16 참조), 교반 동력을 조절을 수행하여 상기 유지 경향을 상승하는 경향으로 유도하도록 한다.Wherein the coagulation step is carried out in a continuous process via a plurality of unit coagulation processes, the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio remains constant in the unit coagulation process or over the unit coagulation processes If there is a tendency to hereinafter (hereinafter referred to as " maintenance tendency " for convenience) (see FIG. 16), the stirring power is adjusted to drive the retention tendency to a tendency to rise.
도 16을 살펴보면, 교반 동력이 50s-1, 50s-1, 50s-1과 같이 단위 응집 공정들에 걸쳐서 일정하게 유지되어 온 것을 알 수 있는데, 통상 교반 동력을 감소시키는 점을 고려할 때 이와 같이 교반 동력이 일정하게 유지되어 온 상태에서 상기 유지 경향으로 평가된다면 이는 교반 동력이 지나치게 과하게 투입되어 플록이 파괴되는 것을 의미하므로 상기 유지 경향이 파악되는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서 교반 동력을 낮추어야 한다.Looking at Figure 16, it can be seen that the stirring power has been kept constant throughout the unit agglomeration processes, such as 50s -1 , 50s -1 , 50s -1 , which is generally considered in view of reducing the stirring power If the power is kept constant and is evaluated as the holding tendency, it means that the stirring power is excessively input and the floc is destroyed, so that the stirring power is not increased in the unit flocculation process or the unit flocculation processes in which the holding tendency is known. Should be lowered.
그러나, 만일 도 16과 같이 유지 경향을 보이지만 도 16과 달리 교반 동력이 단위 응집 공정들에 걸쳐서 점차 하강하여 온 경우(예컨대, 50s-1, 20s-1, 5s-1)라면 교반 동력이 적어서 플록이 형성되지 못하고 침강하는 것을 의미하므로 상기 유지 경향이 파악되는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서 교반 동력을 높여주어야 한다.However, if the agitation tendency is maintained as in FIG. 16, but unlike FIG. 16, the agitation power has gradually dropped over the unit flocculation processes (eg, 50s -1 , 20s -1 , 5s -1 ), the agitation power is small and floc. Since this means that it is not formed and settles, the stirring power must be increased in the unit aggregation process or the unit aggregation processes in which the retention tendency is identified.
한편, 응집 단계가 복수 개의 단위 응집 공정들을 거쳐 연속 공정으로 수행됨에 있어서, 상기 광산란 분석 값(RMS) 또는 상기 광산란 분석 비율(ratio)이 상기 단위 응집 공정에서 또는 상기 단위 응집 공정들에 걸쳐서 하강하는 경향(이하, 편의를 위하여 "하강 경향"이라고 한다)에 있다면(도 17 및 18 참조), 교반 동력을 조절을 수행하여 상기 하강 경향을 상승하는 경향으로 유도하도록 한다. On the other hand, when the aggregation step is performed in a continuous process through a plurality of unit aggregation processes, the light scattering analysis value (RMS) or the light scattering analysis ratio (ratio) is lowered in the unit aggregation process or across the unit aggregation processes If there is a trend (hereinafter referred to as "downward trend" for convenience) (see Figures 17 and 18), the agitation power is adjusted to drive the downtrend to an upward trend.
도 17을 살펴보면, 두 번째 단위 응집 공정, 즉, 응집 2지부터 하강 경향을 보이고, 도 18을 살펴보면, 세 번째 단위 응집 공정, 즉, 응집 3지부터 하강 경향을 보인다. Referring to FIG. 17, the second unit agglomeration process, that is, the tendency to descend from the
이와 같이 하강 경향을 보이는 해당 단위 응집 공정들(도 17에서 응집 2지 및 3지) 또는 해당 단위 응집 공정(도 18에서 응집 3지)에서는 상기 하강 경향이 상승 경향이 되도록 교반 동력이 조절되어야 한다.In such unit aggregation processes (
여기서도, 물론 교반 동력이 단위 공정들에 걸쳐서 일정하게 유지되어 왔다면 교반 동력을 낮추어 줄 필요가 있다.Here too, it is of course necessary to lower the stirring power if the stirring power has been kept constant throughout the unit processes.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 통상의 경우에는 교반 동력이 점차 낮추어지며, 이때, 침전 수질을 함께 파악하는 것이 교반 동력 조절을 통하여 상기 하강 경향을 상승 경향으로 유도하는데 보다 유리하다.However, as described above, in general, the stirring power is gradually lowered. At this time, it is more advantageous to grasp the quality of the precipitated water together to induce the downward tendency to the upward trend through controlling the stirring power.
즉, 교반 동력이 단위 응집 공정들에 걸쳐서 낮추어져 왔는데, 만일 하강 경향이 파악된 경우, 교반 동력을 무조건 높일 것이 아니며, 응집 공정을 거쳐 처리된 침전수의 침전 수질을 고려한다. 즉, 침전 탁도가 커서 낮출 필요가 있다면(침전 수질이 양호하지 않은 경우) 이는 교반 동력이 커서 플록이 깨지는 것을 의미하므로 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서 교반 동력을 낮추어 준다. 그러나, 침전 탁도를 낮출 필요가 없다면(침전 수질이 양호한 경우) 이는 교반 동력이 작아서 플록이 침강하는 것으로 생각할 수 있으므로 이 경우에는 해당 단위 응집 공정 또는 해당 단위 응집 공정들에서 교반 동력을 높여 준다. That is, the stirring power has been lowered over the unit flocculation processes, and if the tendency to fall is found, the stirring power is not unconditionally increased, but the precipitation water quality of the precipitated water treated through the flocculation process is considered. In other words, if the precipitation turbidity needs to be lowered (if the precipitation quality is not good), this means that the stirring power is large and the floc is broken, thereby lowering the stirring power in the unit flocculation process or the unit flocculation processes. However, if there is no need to lower the precipitation turbidity (if the settling water quality is good), then the stirring power is small and the floc can be thought of as settling, which in this case increases the stirring power in the unit flocculation process or in the unit flocculation processes.
상기 침전 탁도를 낮출 필요가 있는지의 여부 판단을 위하여 1 NTU 내지 1.5 NTU 사이에서 정해지는 수치 이하인 경우 침전 탁도를 낮출 필요가 없다고 판단하고 상기 수치보다 큰 경우 침전 탁도를 낮출 필요가 있다고 판단하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 통상 1 NTU의 이하의 경우가 침전 수질이 양호하다고 평가되지만 실제 공정의 경우 침전 탁도가 1.5 NTU 까지 이르는 경우에도 교반 동력 조절과의 관계에서 침전 수질이 양호한 것으로 평가되는 경우가 있기 때문이다. In order to determine whether it is necessary to lower the precipitation turbidity, it is preferable to determine that it is not necessary to lower the precipitation turbidity when the value is determined between 1 NTU and 1.5 NTU. Do. This is because, in the case of 1 NTU or less, it is generally evaluated that the settling water quality is good, but in the actual process, even if the settling turbidity reaches 1.5 NTU, the settling water quality may be evaluated as good in relation to the stirring power control.
도 19는 교반 동력을 조절하여 플록의 성장이 양호한 결과를 보여주는 하나의 예이다.19 is an example showing good results of floc growth by adjusting the stirring power.
본 발명에 의하면, 재래식 정수 처리 공정에서 사용되어 왔던 기존의 기계식 급속 혼화 장치 및 수평 패들 교반형 응집장치를 관내 순간 혼화 장치와 수직축 응집 장치로 개선함과 동시에, 정수처리 공정의 운영에 중요한 약품 혼화 및 응집에 상대적으로 낮은 요구 동력이 소요되게 하고, 나아가, 향상된 약품 혼화로 원수 중 콜로이드성 입자와 천연유기물질(NOM) 및 소독 부산물 전구 물질의 제거율을 향상시키며, 기존의 약품 주입과 응집 공정 평가를 개선함으로써 정수 처리의 신뢰도와 유지 관리 용이성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the existing mechanical rapid mixing device and the horizontal paddle stirring type flocculating device which have been used in the conventional water purification process have been improved to the instantaneous mixing device and the vertical axis flocculating device in the pipe, and the chemical mixing which is important for the operation of the water treatment process And require relatively low power requirements for flocculation, and further, improved chemical admixture to improve removal rates of colloidal particles, natural organic matter (NOM) and disinfection by-product precursors in raw water, and to evaluate existing drug injection and flocculation processes. By improving, the reliability of water treatment and the ease of maintenance can be improved.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
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