정수처리공정에서 여과지 역세척 최적제어

Abstract

최근 시민의 삶의 질 향상과 함께 맑은 물 수요에 대한 기대감이 높아지고 있다. 이에 따라 국내 환경도 표준 정수처리공정에서 고도 정수처리공정으로 빠르게 변화하고 있다. 그러나 표준 정수처리공정뿐만 아니라 고도 정수처리공정에서 빠질 수 없는 것이 바로 여과(Filtration) 공정이다. 이처럼 정수처리공정에서 가장 핵심적인 역할을 수행하는 공정이기 때문에 최적의 역세척이 이루어지지 않으면 탁도 문제는 물론 맛, 냄새의 요인물질로 작용하여 안전하고 깨끗한 물을 공급할 수 없게 될 뿐만 아니라 역세척시 필요한 부대설비(역세척 펌프 및 공기 브로워) 운전 빈도 증가로 에너지 효율이 낮아지게 된다[1]. 따라서 본 논문은 여과지 역세척시 계절별 또는 수질변화에 따라 운전자(Operator)가 HMI 화면에서 최적화된 스텝(또는 모드) 선택만으로 여과지 자동운전이 이루어질 수 있도록 최적제어방안을 제시하고자 하였다. 본 연구의 실험을 위해서 현재 운영중인 정수장 한 곳을 선정한 후, 선정된 정수장의 여과지 시설현황과 운전패턴을 장기간 분석하였다. 분석된 결과를 바탕으로 해서 역세척 최적제어를 위한 로직을 스텝(Step)화 하고 이를 몇 개의 구룹(Group)으로 나눈 다음 여과지 현장 제어장치(PLC)에 업-로드하여 실험하여 수질, 에너지 효율 등의 지표를 비교, 평가하고자 하였다. 실험 결과, 역세척 주밸브 On/Off 제어보다 개도(PI-Control) 스텝제어 방식이 탁질 제거 효율뿐만 아니라 여재 유출도 적게 발생하여 기존 On/Off 제어방식에서 나타났던 많은 문제점들을 상당부분 해결할 수 있었다. 또한, 역세척 타임차트(Backwashing Time Chart)에 기반한 밸브(또는 역세척 펌프속도) 스텝제어 방식은 역세척 효율 증대뿐만 아니라 부속설비 운전 빈도에 따른 에너지 절감 효과도 기대할 수 있다. 스텝제어 방식의 적용을 위해 초기 로직을 작성할 때에는 각 정수장의 위치, 취수원의 계절적 탁도 변화, 수온, 역세척 방식 및 부속설비 등을 함께 고려하여 이에 능동적으로 대처할 수 있는 몇 개의 스텝을 작성한 후 예비 시운전, 가능하다면 계절별 시운전을 통해 가장 최적화된 스텝을 선정하여 적용한다면 최적화된 여과지 역세척 자동화를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.