요약) Optimum Coagulation of Water Treatment Plant using On-line Floc Monitoring System

정수장 응집제주입 최적화를 휘한 플럭 모니터링

서론

-국내 정수 처리 공정 과정: 혼화, 응집, 침전, 여과 및 소독 공정 

-플럭 형성 --> 혼화, 응집 은 침전 효율에 영향을 미친다

-침전성이 좋은 (알갱이가 큰) 플럭 형성 --> 원수 특성에 맞는 응집제 선정, 적정량 주입, 등등의 응집제 주입 방식 최적화 필요

-지금까지는 쟈테스트로 진행 --> 하지만 실제 현장의 상황을 반영하지 못한다는 연구 결과가 있음

 

**자테스트: 응집 실험

-원수의 특징에 최적인 응집제, 응집 보조제의 첨가량, ph값을 정할 때 실행한다.

-처리될 배수에 가장 적당한 응집제의 종류, 첨가량, 첨가조건 등을 테스트하는 응집시험. 

-배수 처리시설일 때는 동절의 수온이 10℃ 이하로 되면 floc의 형성이 곤란하여 하절에 행한 자-테스트의 결과를 동절에도 유효하다고 판단하는 것은 잘못이다. 동절에는 다시 jar-test를 해야한다.
[네이버 지식백과] 자-테스트 [jar-test] (광물자원용어사전, 2010. 12., 한국광물자원공사)

연구 목적: 응집플럭성장측정장치(iPDA)를 가지고 실험실과 현장에 적용하여 응집조건에 따른 플럭형성의 특성을 평가 하여 최적 운전조건을 도출하는 것

 

운전조건??

 

연구방법

응집플럭성장측정장치(iPDA, intelligent Particle Dispersion Analyser, EcoNovel Company)

- 응집반응 시 플럭의 성장 과정을 모니터링할 수 있는 실험장치, 투과죄는 빛의 양을 전류로 바꾼다

DC(steady component)

-현탁액 평균 탁도 --> 변화X

AC(fluctuatuing component)

-현탁액 내의 입자수가 --> 국부적으로 변화 --> 변화 O

RMS

-DC, AC로 유도되었다 --> DC의 평균을 적용한 AC 

RATIO 

-RMS/DC

==> RMS, RATIO: 입자 크기에 민감하게 반응 ==> 플럭 크기값(FSI, Floc Size Index)으로 사용(입자의 응결 정도를 나타낸다)

FSI(FLoc Size Index)

-응집 조건변화에 따른 플럭의 특성을 모니터링

 

실험

-원수의 탁도: 5.0NTU

-수온: 15

-ph: 7.4

-원수 1L에 250 rpm에서 30초간 급속교반을 한 후 45 rpm에서 15분간 완속교반을 실시

-FSI는 10초 간격으로 저장

-RMS gain 값은 0으로 고정

-장치 의 filter 기능을 적용

-원수 상태의 FSI를 연속적으로 측정하다가 150초에서 급속교반상태에서 응집 제(coagulant)를 주입하여, PAC(poly aluminium chloride, 17%, 염기도 45~50%), PACS(poly aluminium chloride silicate, 17%, 염기도 45~50%), PAHCS(poly aluminum hydroxide chloride sulfate, 10.5%, 염기도 70%)응집제에 대해 각각의 주입농도가 플럭성장에 미치는 영향을 비교

**실험에서는 PAC(poly aluminium chloride, 17%, 염기도 45~50%)응집제를 기준으로한다

**반송 정수장은 PACS응집제를 사용

 

 

시료

-응집 1단 샘플: 유속은 50~60 ml/min, 수탁도는 7~15 NTU , 수탁도는 7~15 NTU , pH는 7~9

-응집제: PAC(poly aluminium chloride, 17%, 염기도 45~50%) ==> 탁도값에 비례하여 주입

 

결과 및 고찰

응집제 주입량이 플럭성장에 미치는 영향

-PAC응집제 주입량을 10, 12, 14, 16 ppm간격으로 주입

 

전제적인 플럭사이즈 변화 경향

-150초에서 급속교반을 시키면서 응집제를 주입한 직후부터 형성된 플럭이 감지

-200초: 증가되는 경향이 두드러진다

-380초 이후(200초의 180초 후) 완속교반시: 일정 크기에서 서ㅇ장하지 않고 머물고 있다 ==> 정상상태(steady state)

-600초 이후 플럭 크기가 감소: 큰 플럭이 침전(가라앉았다)

 

응집제 주입률에 따른 플럭 성장의 변화(200초~300초기울기(ΔS=ΔFSI/ΔT))

-10ppm: 0.33

-12ppm: 1.66

-14ppm: 2.66 --> 응집속도가 가장 빠르다

-16ppm: 2.33 --> 중간에 FSI가 감소되는 부분이 있음 ==> 전하역전 현상(charge reversing), 금속수산화 침전물을 형성하여 입자에 대한 흡착력이 감소되었기 때문

==> 14ppm이 16ppm보다 응집 속도가 빠르다, PAC응집제 최적 주입량 == 14ppm

 

응집제 주입량이 변화하는 과정에서 플록 사이즈 변화

 

PAC 주입량의 변화

-24 -> 22ppm: FSI가 0.43~0.45 ==> 적정주입구간

-22 -> 20ppm: FSI 증가 ==> 최적주입구간

-20 -> 18ppm: FSI 급격하게 감소 ==> 과소주입구간

 

ㄱㄹ

응집제의 주입량이 많다고 무조건 응집이 잘 된다, 최적의 주입량이다 라고 할 수 없음

 

++

 

낙동강 원수에 PAC와 PACS 응집제를 각각 14 ppm, PAHCS 응집제를 23 ppm 주입

 

낙동강 원수 응집제에 따른 침전 속도: PAC(dF1), PACS(dF2),PACHS(dF3)의 dF값은 각각 2.02, 2.03, 2.01 ==> 세 응집제의 침전속도 는 유사할 것으로 추측 

논문 PAC를 사용해서 응집제 주입량 변화에 따른 플록 사이즈 변화 봤는데 낙동강 은 세 응집제 다 비슷하다고 하니 참고할만할수도 아닐수도 모름