소개

많은 미국 도시들은 환경보호청의 ≪ 안전음용수법 ≫ 중의 제반 법규를 준수하기 위해 노력하는 동시에 갈수록 도시수처리장의 운영원가를 낮추는데 중시를 돌리고있다.오늘날 많은 수처리 공장 (예: 콜로라도 주 엥겔우드 시 수처리 공장) 은 총 유기탄소 (TOC) 모니터링 기술을 사용하여 수처리 공정을 최적화함으로써 고품질의 식수를 생산하는 동시에 수처리 공정의 비용을 크게 절감합니다.

문제

미국 환경보호청의'소독제 및 소독 부산물 규칙(D/DBPR)'은 주로 수원에 천연적으로 존재하는 유기물(TOC)과 수처리장에서 사용하는 소독 공정 재료 간의 상호 반응에서 비롯된 식수 중 유해 부산물의 함량을 제한하기 위한 것이다.이 규칙은 소독 부산물 [DBP, 예를 들어 트리할로메탄(THM)과 할로겐에틸산(HAA5)]의 농도 제한치뿐만 아니라 TOC 제거율도 규정하고 있다.많은 수처리 공장은 혼합제로 TOC를 제거하는 전통적인 또는 직접적인 여과 처리 공정을 사용합니다.미국 환경보호청은 전통적인 수처리 방법으로 DBP 생성을 제한하고 TOC(DBP 전구체라고도 함) 제거율을 높이는 공정을'강화 혼합'이라는 용어로 정의하고 있다.

수처리장은 흔히'강화 혼합'과 TOC 제거율을 높이는 것이 운영 원가를 높이는 것과 같다고 생각한다.그러나 수처리장이 본 공장의 수중의 TOC 상황과 각종 공정 매개변수 변화가 TOC에 미치는 영향을 진정으로 이해할 수 있다면 운영 원가는 오르지 않고 오히려 떨어질 것이다.TOC를 모니터링하여 수처리 공정을 최적화하면 수처리 비용을 크게 줄일 수 있다는 사실이 증명되었다.비록"강화 혼합"공법을 최적화하는 것은 만반의 대책이 없지만, TOC 제거율에 영향을 주는 공정 매개변수를 일상적으로 모니터링하면 매우 가치 있는 정보를 얻을 수 있다.수질파동이 빈번한 경우에도 수처리장은 과량이나 부족량의 혼합제를 투여할 염려가 없이 TOC 제거율에 대한 법규의 요구를 충족시킬 수 있다.

혼합 과정에서 TOC 제거율은 혼합제 종류, 혼합제 투하량, 물의 pH 값을 포함한 여러 공정 매개변수에 따라 달라집니다.전반적으로 TOC 제거 효율은 혼합제 투여량이 증가함에 따라 높아졌다.그러나 혼합제마다 TOC 제거 효과가 다르며, 특히 pH 값이 다른 경우에는 더욱 그렇다.대부분의 혼합제 투여량에는 임계값이 있습니다.임계값을 초과한 후에도 혼합제를 계속 투여하면 TOC 제거율이 더 높아지기는커녕 오히려 더 많은 폐기물이 발생한다.이는 물 속의 TOC 함량을 더 낮추지 않고 혼합제의 소비량과 폐기물 처리 비용을 증가시킨다.따라서 수처리 공장의 경우 다양한 공정 매개변수 변화가 TOC 제거율에 미치는 영향을 충분히 이해하는 것이 중요합니다.

솔루션

수처리 과정에서 모든 매개변수 간의 구체적인 연관성을 파악하기는 어렵지만, TOC 분석기는 수처리장이 최적화 공정의 베일을 벗길 수 있도록 도와준다.공정 최적화 연구의 한 단계는 보통 비커시험이다. 즉 수처리장에서 소량의 물샘플을 추출하여 여러 실험실 비커에 넣은 다음 각각 다른 화학시약을 넣는다.비커 시험은 TOC 기기의 흡입 샘플 검사와 탁도 검사를 결합하여 각종 혼합제와 그 응용 효과를 효과적으로 비교할 수 있다.기존에는 탁도 제거 효과를 판단하기 위해 눈대중용 비커 실험을 통해 입자 간 접착 상태를 관찰했다.그러나 탁도를 제거하는 좋은 혼합 조건이 항상 TOC를 제거하는 혼합 조건과 일치하지 않기 때문에 수처리 공장은 TOC와 탁도를 동시에 모니터링해야합니다.

비커 시험을 통해 하나의 혼합제 또는 몇 가지 혼합제의 혼합물을 선정한 후에는 연속적인 TOC 모니터링이 필요하다.수처리장의 원수 상황 (pH값, 알칼리도, 유기물 성분 포함) 이 빈번하게 변화할 수 있기 때문에 온라인식 TOC 모니터링은 공정 과정을 빈번하게 관찰하는 효과적인 방법이 된다.온라인형 TOC 분석기는 물이 들어오고 나오는 TOC를 연속적으로 측정해 수처리장이 물이 공장 내에 머무는 시간에 따라 실제 TOC 제거율을 산출할 수 있도록 했다.수처리장은 필요한 경우 혼합제 투여량, pH 값, 기타 매개변수를 조정하여 TOC 제거율을 더욱 높일 수 있다.수처리 공장이 TOC를 검사하기 위해 타사 실험실에만 의존한다면 검사 결과는 항상 너무 늦게 와서 현재의 공정 매개변수를 최적화하는 데 사용할 수 없습니다.

현장에 TOC 분석기를 갖춘 수처리장은 본 공장의 수질 요구와 경제성 준칙에 따라 공정을 가장 최적화할 수 있는 혼합제 용량과 기타 조작 파라미터를 선택하는 등 유리한 결정을 내릴 수 있다.TOC 제거율이 식수 기준에 도달하면 수처리장은 혼합제 비용을 절감하는 동시에 폐기물 발생량과 처리 비용을 줄이기 위해 혼합제 용량을 줄이는 것을 시도할 수 있다.엥겔우드시 수처리장이 바로 이렇게 했다.

더 많은 내용은 첨부 자료 참조~