pH 변화는 어떤 화학종이 존재하는지, 오염물질이 어떻게 거동하는지, 처리 반응이 얼마나 쉽게 진행되는지를 바꾸므로 수처리 약품의 투입량에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어 같은 응집제 투입량이라도 pH에 따라 치밀한 플록이 형성될 수도 있고 약한 플록이 형성될 수도 있습니다. 염소는 측정된 유리 잔류량이 같더라도 소독 성능은 달라질 수 있습니다.

pH만으로 적정 투입량을 결정할 수는 없습니다. 알칼리도, 온도, 오염물질 농도, 혼합 및 접촉 시간도 결과에 영향을 줍니다. 따라서 유용한 조정은 반응 지점에서 측정한 pH를 처리 목표 및 공정에서 배출되는 물의 수질과 연계해야 합니다.

pH는 투입 약품의 화학적 거동을 바꿉니다

많은 처리 약품은 오염물질에 작용하기 전에 물과 반응합니다. 알루미늄 및 철계 응집제는 pH가 변함에 따라 다양한 용존종과 고체종을 형성합니다. 이러한 종은 전하와 용해도가 서로 다르므로 입자를 불안정화하고 침전 가능한 플록을 형성하는 능력도 달라집니다. 한 pH에서 설정한 응집제 투입량을 다른 pH에 그대로 적용할 수는 없습니다.

pH는 물에 이미 존재하는 물질의 표면 전하와 용해도에도 영향을 줍니다. 부유 입자, 용존 유기물 및 용존 금속은 모두 같은 방식으로 반응하지 않습니다. 일부 처리 공정은 입자를 응집시켜야 하지만, 다른 공정은 용존 오염물질을 고체로 만들어 분리해야 합니다. 한 가지 처리 목표에 적합한 pH가 다른 목표에도 반드시 적합한 것은 아닙니다.

산 및 알칼리 투입의 경우, 이 관계를 특히 쉽게 잘못 해석할 수 있습니다. pH는 수소 이온 활성을 나타낼 뿐, 목표에 도달하는 데 필요한 산이나 염기의 총량을 나타내지 않습니다. 초기 pH가 같은 물이라도 완충 능력이 다르면 필요한 투입량은 크게 달라질 수 있습니다.

응집: 약품 투입 중 반응 pH가 변할 수 있습니다

알루미늄염이나 철염이 가수분해될 때 알칼리도를 소모하고 pH를 낮출 수 있습니다. 완충 능력이 낮은 물에서는 응집제를 더 투입하면 선택한 제품의 유효 범위를 벗어나도록 반응 pH가 변할 수 있습니다. 그 결과 작은 플록, 침전 불량 또는 여과수 탁도 증가 등 약품 투입량이 부족한 것처럼 보일 수 있습니다. 응집제를 더 투입하면 문제를 바로잡기보다 pH 변화를 더 크게 만들 수 있습니다.

반대 상황도 발생합니다. pH가 높으면 금속계 응집제가 더 용해되기 쉬운 형태로 남거나 다시 바뀌어, 포집에 필요한 수산화물 고체 플록의 형성이 줄어들 수 있습니다. 적용 가능한 pH 범위는 응집제 조성, 수질 및 제거 목표에 따라 달라지므로 모든 경우에 적용되는 단일 설정값은 적절하지 않습니다.

유입 pH와 응집제 투입 및 급속 혼합 후 pH를 모두 측정하십시오. 또한 시간에 따른 알칼리도를 동일한 기준(일반적으로 탄산칼슘 기준)으로 측정하십시오. 투입 후 pH가 낮아지고 잔류 알칼리도도 낮다면 응집제 투입량을 늘리기 전에 pH 제어를 검토해야 합니다.

자 테스트로 pH 영향과 투입량 영향을 분리하십시오

유용한 자 테스트에서는 pH와 응집제 투입량을 모두 기록 없이 바꾸는 대신, 통제된 방식으로 조건을 조합해 변경합니다. 대표성 있는 원수를 사용하고 현장에서 계획한 약품 투입 순서를 적용하여 여러 pH 조건과 두 가지 이상의 투입량을 시험하십시오. 가능하면 무처리 시료도 포함하십시오.

장비가 허용하는 범위에서 급속 혼합, 플록 형성 및 침전을 최대한 재현하십시오. 초기 조정이 유지되지 않을 수 있으므로 약품 투입 후와 침전 후 모두 pH를 기록하십시오. 침전수 또는 여과수의 탁도, 플록 크기 및 침전 거동을 비교하고, 해당되는 경우 잔류 알루미늄 또는 철과 유기물 제거율도 확인하십시오. 처리수 수질이나 잔류 금속이 허용 기준을 벗어난다면 플록이 보기 좋다는 것만으로는 충분한 근거가 되지 않습니다.

pH 보정이 필요하다면 산이나 알칼리의 투입 지점도 시험하십시오. 농축된 조정 약품을 응집제 흐름에 직접 넣으면 최종 벌크 pH로는 확인할 수 없는 국부적인 극단 pH가 발생할 수 있습니다. 설정값뿐 아니라 혼합과 희석도 결과에 영향을 줍니다.

소독: 잔류량만으로 결과를 판단할 수 없습니다

물속의 유리 염소는 주로 차아염소산과 차아염소산 이온의 형태로 존재합니다. pH가 높아지면 차아염소산 이온의 비율이 커지고, pH가 낮아지면 차아염소산의 비율이 커집니다. 일반적으로 차아염소산이 더 효과적인 소독 형태이므로, 유리 염소 잔류량과 접촉 시간이 같더라도 pH에 따라 미생물 불활성화 효과가 달라질 수 있습니다.

그렇다고 pH가 높아질 때마다 염소 투입량을 늘려야 한다는 고정된 규칙이 있는 것은 아닙니다. 먼저 소독제 잔류량과 최초 투입량을 구분해야 합니다. 암모니아, 유기물 및 기타 반응성 물질에 대한 염소 요구량이 투입량의 일부를 소모하므로, 필요한 접촉 시간 동안 잔류 염소가 확보되어야 합니다. 온도, 대상 미생물 및 해당 처리 요건도 중요합니다.

확립된 공정에서는 소독 접촉조의 pH, 유리 염소 및 필요한 경우 총 염소, 접촉 시간과 온도를 비교하십시오. pH 변화와 잔류량 변화가 동시에 나타나면 약품 공급, 원수 또는 염소 요구량에도 변화가 있었는지 조사하십시오. 현장별로 검증된 소독 기준을 따르십시오. 잔류량 측정값만으로 필요한 처리가 달성되었다고 판단할 수는 없습니다.

측정 방법도 중요합니다. 충분히 혼합되기 전에 채취한 시료나 통제되지 않은 지연 후 분석한 시료는 오해를 부르는 결과를 낼 수 있습니다. 투입량 변화를 평가할 때는 승인된 시험 방법과 시료 취급 절차를 일관되게 사용하십시오.

침전과 pH 조정은 서로 다른 투입량 곡선을 따릅니다

금속 제거는 목표 최종 pH와 필요한 알칼리 투입량이 별개의 문제인 이유를 잘 보여줍니다. pH를 높이면 수산화물 침전을 촉진하여 특정 용존 금속의 용해도를 낮출 수 있습니다. 이렇게 생성된 고체는 정수 또는 여과가 가능할 만큼 큰 입자로 형성되어야 합니다. pH가 너무 낮으면 용존 금속이 통과할 수 있고, pH가 지나치게 높으면 일부 양쪽성 금속의 용해도가 다시 높아질 수 있습니다.

착화제와 기타 용존 성분은 벌크 pH가 적절해 보여도 금속을 용액에 잔류시킬 수 있습니다. 처리 후 금속 농도가 높아진 것처럼 보이는 경우, 부유 고형물이 필터를 통과했거나 용존 금속과 총 금속 시료 간 차이가 원인일 수도 있습니다. 동일한 조건끼리 비교하고, 결과를 침전 실패로 해석하기 전에 시료 채취 및 여과 방법을 확인하십시오.

알칼리 요구량은 목표 종말점뿐 아니라 존재하는 산과 완충 물질에 따라 달라집니다. 대표성 있는 시료를 사용해 적정 또는 실험실 규모의 투입량 곡선을 작성하십시오. 측정한 양을 조금씩 넣고 충분히 혼합한 다음 안정된 pH를 기록합니다. 이 곡선은 목표 지점 부근에서 소량의 추가 투입으로 pH가 크게 변하는지 보여줍니다. 또한 pH가 상승하기 시작하기 전에 상당량의 시약이 필요한 물도 확인할 수 있습니다.

고농도 폐수는 균질하지 않을 수 있으므로, 한 시료로 얻은 곡선은 출발점일 뿐 지속적으로 적용할 수 있는 약품 공급 처방은 아닙니다. 자동 제어에는 대표성 있는 측정 지점, 충분한 혼합 및 이전 투입의 영향을 확인할 수 있는 체류 시간이 필요합니다. 제어기가 지나치게 빠르게 반응하거나 프로브가 주입 지점에 너무 가까우면 탱크 pH를 안정화하지 못한 채 산과 알칼리가 번갈아 투입될 수 있습니다.

pH 변화의 원인이 중요합니다

pH 변화는 유입수, 앞 단계의 처리 공정 또는 약품 공급 자체에서 비롯될 수 있습니다. 이산화탄소 교환, 알칼리도 변화, 혼합, 생물학적 활성 및 산업 폐수 유입은 모두 측정 pH와 처리 요구량의 관계를 바꿀 수 있습니다. 알칼리도 저하로 인한 변화에는 공급 펌프 고장과는 다른 대응이 필요합니다.

pH는 같지만 알칼리도가 다른 두 시료를 생각해 보십시오. 시작 측정값은 같지만 알칼리도가 낮은 시료는 동일한 양의 응집제를 투입한 뒤 pH가 더 크게 떨어질 수 있습니다. 반대로 알칼리도가 높은 시료는 같은 응집 pH에 도달하는 데 더 많은 산이 필요할 수 있습니다. 어느 결과도 pH만으로는 신뢰성 있게 예측할 수 없습니다.

온도도 차이를 만듭니다. 온도는 반응 속도, 플록 형성 및 pH 측정에 영향을 줍니다. 냉수는 측정 pH가 확립된 범위 안에 있더라도 플록 성장이 느릴 수 있습니다. 혼합과 침전 시간을 검토하지 않고 응집제를 늘리면 실제 제약 요인을 가릴 수 있습니다.

처리 시약과 오염물질을 구분하십시오

산업용 수류에서 접하는 모든 화학물질이 처리 첨가제인 것은 아닙니다.테트라클로로에틸렌 CAS#127-18-4은 드라이클리닝 및 금속 탈지와 같은 용도에 사용되는 산업용 용제입니다. 폐수에 존재한다면 pH 조정이나 응집을 위해 투입하는 시약이 아니라, 특성을 파악하고 관리해야 할 오염물질입니다.

pH 변화만으로 용제 제거 여부를 신뢰성 있게 판단할 수는 없습니다. 시료 채취, 분석 및 제거 공정의 선택은 오염물질의 특성과 현장 조건에 적합해야 합니다. 휘발성 화합물은 시료 채취 및 처리 과정에서 적절한 취급도 필요합니다.

pH 이탈을 근거 있는 투입량 변경으로 연결하십시오

먼저 변화가 발생한 공정 결과를 확인하십시오. 예를 들어 침전수 탁도, 여과수 수질, 소독제 잔류량 또는 용존 금속 농도를 확인합니다. pH 측정값이 해당 반응이 일어나는 지점을 대표하는지도 확인하십시오. 잘 혼합된 흐름에서 교정된 프로브로 측정한 값이 주입 배관 바로 옆에서 얻은 값보다 유용합니다.

약품 공급량을 실제 수량 및 제품 농도와 대조해 검토하십시오. 유량이 변하거나 공급 배관이 막히거나 용액을 다른 농도로 조제하면 펌프 설정값이 일정해도 실제 투입량은 달라질 수 있습니다. 기록에 사용된 단위도 확인하십시오. 제품 기준으로 표시한 투입량과 유효 성분 기준으로 표시한 투입량은 서로 바꿔 사용할 수 없습니다.

측정 및 공급 시스템에 문제가 없다면 소폭의 통제된 변경이나 실험실 시험을 통해 반응 방향을 확인하십시오. 하류 결과를 판단하기 전에 물이 공정을 통과할 충분한 시간을 두십시오. 이후 변화를 같은 기준으로 비교할 수 있도록 초기 조건, 조정 내용, 반응 pH 및 결과를 기록하십시오.

공정이 방류수, 음용수 또는 설비의 한계에 근접하면 무제한으로 조정하지 말고 현장의 운영 절차를 따르십시오. pH 조정으로 소독 효과 저하, 잔류 금속 과다 또는 최종 pH 불안정과 같은 하류 문제가 발생하지 않았는지 확인하십시오.