• 제목/요약/키워드: Chlorination model

검색결과 26건 처리시간 0.021초

정수장 후염소 공정제어를 위한 예측모델 개발 (Prediction Models to Control Pro-chlorination in Water Treatment Plant)

  • 신강욱;이경혁
    • 상하수도학회지
    • /
    • 제22권2호
    • /
    • pp.213-218
    • /
    • 2008
  • Prediction models for post-chlorination require complicated information of reaction time, chlorine dosage considering flow rate as well as environmental conditions such as turbidity, temperature and pH. In order to operate post-chlorination process effectively, the correlations between inlet and outlet of clear well were investigated to develop prediction models of chlorine dosages in post-chlorination process. Correlations of environmental conditions including turbidity and chlorine dosage were investigated to predict residual chlorine at the outlet of clear well. A linear regression model and autoregressive model were developed to apply for the post-chlorination which take place time delay due to detention in clear well tank. The results from autoregressive model show the correlationship of 0.915~0.995. Consequently, the autoregressive model developed in this study would be applicable for real time control for post chlorination process. As a result, the autoregressive model for post chlorination which take place time delay and have multi parameters to control system would contribute to water treatment automation system by applying the process control algorithm.

도시소각로에서 Polychlorinated-dibenzofurans (PCDFs)의 생성 예측 (Prediction of Polychlorinated-dibenzofurans (PCDFs) Formation in Municipal Waste Incinerator)

  • 류재용;서정민
    • 한국대기환경학회지
    • /
    • 제22권6호
    • /
    • pp.842-850
    • /
    • 2006
  • The role of chlorination reactions in the formation of polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) in a municipal waste incinerator was assessed using a chlorination model for predicting PCDF isomer distributions. Complete distributions of PCDF congeners were obtained from a stoker-type municipal waste incinerator operated under 13 test conditions. Samples were collected from the flue gas prior to the gas cleaning system. While total PCDF yields varied by a factor of five to six, the distributions of congeners were similar. A chlorination model, dependent only on the observed distribution of monochlorinated isomers, was developed to predict the distributions of poly-chlorinated isomers formed by chlorination of dibenzofuran (DF). Agreement between predicted and measured PCDF isomer distributions was high for all homologues, supporting the hypothesis that DF chlorination can play an important role in the formation of PCDF byproducts.

일메나이트 중 철의 선택적 염화와 선광된 TiO2의 추가 염화반응에 대한 글로벌 피팅함수 (Global Fitting Functions for Kinetics of Fe-Selective Chlorination in Ilmenite and Successive Chlorination of Beneficiated TiO2)

  • 정동규;원용선;김용하;정은진;송덕용
    • 한국재료학회지
    • /
    • 제29권7호
    • /
    • pp.412-424
    • /
    • 2019
  • Global fitting functions for Fe-selective chlorination in ilmenite($FeTiO_2$) and successive chlorination of beneficiated $TiO_2$ are proposed and validated based on a comparison with experimental data collected from the literature. The Fe-selective chlorination reaction is expressed by the unreacted shrinking core model, which covers the diffusion-controlling step of chlorinated Fe gas that escapes through porous materials of beneficiated $TiO_2$ formed by Fe-selective chlorination, and the chemical reaction-controlling step of the surface reaction of unreacted solid ilmenite. The fitting function is applied for both chemical controlling steps of the unreacted shrinking core model. The validation shows that our fitting function is quite effective to fit with experimental data by minimum and maximum values of determination coefficients of $R^2$ as low as 0.9698 and 0.9988, respectively, for operating parameters such as temperature, $Cl_2$ pressure, carbon ratio and particle size that change comprehensively. The global fitting functions proposed in this study are expressed simply as exponential functions of chlorination rate(X) vs. time(t), and each of them are validated by a single equation for various reaction conditions. There is therefore a certain practical merit for the optimal process design and performance analysis for field engineers of chlorination reactions of ilmenite and $TiO_2$.

일메나이트광의 유동층 염화반응에 대한 수치적 예측 (Numerical Prediction for Fluidized Bed Chlorination Reaction of Ilmenite Ore)

  • 정동규;정은진;이미선;김진영;송덕용
    • 청정기술
    • /
    • 제25권2호
    • /
    • pp.107-113
    • /
    • 2019
  • 2단 유동층 염화로에서 일메나이트광의 선택염화반응과 이산화티탄의 탄소염화반응의 염화도를 예측하기 위해서 shrinking core 모델과 유출률 및 입자파손을 고려한 수치 모델을 개발하였다. 입자분포를 고려하여 입자별 물질 수지와 염화반응을 반영할 수 있는 유동층 염화 반응 해석이 가능하다. 유동층 염화로의 실험값과 비교하여 약 6% 오차율의 정확성을 보였다. 입자 크기에 따라서는 입자 크기가 작을수록 염화도의 변화가 더 크게 나타났으며 염화도 1의 값에 도달하는 반응시간 차이가 약 100 min 정도로 나타났다. 온도의 변화($800{\sim}1000^{\circ}C$)에 대한 염화도의 변화는 염화도 0.9에 도달하는 반응시간이 약 10 min 차이로 크게 나타나지 않았다. 1단계 선택염화공정에서 일메나이트광의 질량감소율은 180 min 경과 시에 이론값인 0.4735 값에 근접하고, Fe 성분의 염화도는 $FeCl_2$ 또는 $FeCl_3$로 변환되어 180 min 경과 시에는 거의 1의 값을 보인다. 2단계 탄소염화공정에서 $TiO_2$의 염화도는 180 min 경과 시 0.98에 근접하고, 질량분율은 0.02에 도달하여 $TiCl_4$로 변환되는 것으로 나타났다. 1단계 선택염화공정에서 $TiO_2$는 180 min 경과 시에 98%까지 생성되었다가 연속적인 2단계 탄소염화공정에서 추가로 90 min 경과 시(총 경과 시간 270 min)에 99% $TiCl_4$로 전환되는 것으로 나타나고, 질량감소율도 99% 이상 감소하였다.

SiC의 염소화에 의한 다공성 탄소 입자 제조 (Preparation of Porous Carbon by Chlorination of SiC)

  • 박회경;박균영;강태원;장희동
    • 한국입자에어로졸학회지
    • /
    • 제8권4호
    • /
    • pp.173-180
    • /
    • 2012
  • SiC particles, 8.3 ${\mu}m$ in volume average diameter, were chlorinated in an alumina tubular reactor, 2.4 cm in diameter and 32 cm in length, with reactor temperature varied from 100 to $1200^{\circ}C$. The flow rate of the gas admitted to the reactor was held constant at 300 cc/min, the mole fraction of chlorine in the gas at 0.1 and the reaction time at 4 h. The chlorination was negligibly small up to the temperature of $500^{\circ}C$. Thereafter, the degree of chlorination increased remarkably with increasing temperature until $900^{\circ}C$. As the temperature was increased further from 900 to $1200^{\circ}C$, the increments in chlorination degree were rather small. At $1200^{\circ}C$, the chlorination has nearly been completed. The surface area of the residual carbon varied with chlorination temperature in a manner similar to that with the variation of chlorination degree with temperature. The surface area at $1200^{\circ}C$ was 912 $m^{2}/g$. A simple model was developed to predict the conversion of a SiC under various conditions. A Langmuir-Hinshelwood type rate law with two rate constants was employed in the model. Assuming that the two rate constants, $k_{1}$ and $k_{2}$, can be expressed as $A_{1e}^{-E_{1}/RT}$ and $A_{2e}^{-E_{2}/RT}$, the four parameters, $A_{1}$, $E_{1}$, $A_{2}$, and $E_{2}$ were determined to be 32.0 m/min, 103,071 J/mol, 2.24 $m^{3}/mol$ and 39,526 J/mol, respectively, through regression to best fit experimental data.

다목적 최적화기법을 활용한 상수도 공급계통 잔류염소농도 최적운영 모델 개발 (Development of optimization model for booster chlorination in water supply system using multi-objective optimization method)

  • 김기범;서지원;형진석;김태현;최태호;구자용
    • 상하수도학회지
    • /
    • 제34권5호
    • /
    • pp.311-321
    • /
    • 2020
  • In this study, a model to optimize residual chlorine concentrations in a water supply system was developed using a multi-objective genetic algorithm. Moreover, to quantify the effects of optimized residual chlorine concentration management and to consider customer service requirements, this study developed indices to quantify the spatial and temporal distributions of residual chlorine concentration. Based on the results, the most economical operational method to manage booster chlorination was derived, which would supply water that satisfies the service level required by consumers, as well as the cost-effectiveness and operation requirements relevant to the service providers. A simulation model was then created based on an actual water supply system (i.e., the Multi-regional Water Supply W in Korea). Simulated optimizations were successful, evidencing that it is possible to meet the residual chlorine concentration demanded by consumers at a low cost.

정수장 전염소 공정 제어를 위한 침전지 잔류 염소 농도 예측모델 개발 (Prediction Models of Residual Chlorine in Sediment Basin to Control Pre-chlorination in Water Treatment Plant)

  • 이경혁;김주환;임재림;채선하
    • 상하수도학회지
    • /
    • 제21권5호
    • /
    • pp.601-607
    • /
    • 2007
  • In order to maintain constant residual chlorine in sedimentation basin, It is necessary to develop real time prediction model of residual chlorine considering water treatment plant data such as water qualities, weather, and plant operation conditions. Based on the operation data acquired from K water treatment plant, prediction models of residual chlorine in sediment basin were accomplished. The input parameters applied in the models were water temperature, turbidity, pH, conductivity, flow rate, alkalinity and pre-chlorination dosage. The multiple regression models were established with linear and non-linear model with 5,448 data set. The corelation coefficient (R) for the linear and non-linear model were 0.39 and 0.374, respectively. It shows low correlation coefficient, that is, these multiple regression models can not represent the residual chlorine with the input parameters which varies independently with time changes related to weather condition. Artificial neural network models are applied with three different conditions. Input parameters are consisted of water quality data observed in water treatment process based on the structure of auto-regressive model type, considering a time lag. The artificial neural network models have better ability to predict residual chlorine at sediment basin than conventional linear and nonlinear multi-regression models. The determination coefficients of each model in verification process were shown as 0.742, 0.754, and 0.869, respectively. Consequently, comparing the results of each model, neural network can simulate the residual chlorine in sedimentation basin better than mathematical regression models in terms of prediction performance. This results are expected to contribute into automation control of water treatment processes.

염소 소독시 DON이 유기성 클로라민 생성에 미치는 영향 (Influence of Dissolved Organic Nitrogen on Organic Chloramine Formation during Chlorination)

  • 이원태
    • 대한환경공학회지
    • /
    • 제33권7호
    • /
    • pp.481-484
    • /
    • 2011
  • 염소 소독시 유기성 클로라민 생성에 대한 대부분의 연구가 모델 화합물질(예, 아미노산)을 사용한 연구결과로, 실제 자연상태에서 발생된 용존유기질소(DON)에 의한 유기성 클로라민 생성에 적용할 수 없다. 본 연구는 지표수에서 추출된 16개 천연유기물질(NOM)을 사용하여 염소 소독시 DON이 유기성 클로라민 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 크게 염소 주입량과 반응시간, 그리고 DON 분자량이 유기성 클로라민 생성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 염소 주입량을 변화시킨 시험결과, 소비된 염소량 1 mg당 0.25 mg이 유기성 클로라민으로 전환되었다. DON은 염소와 반응하여 10분 이내에 빠르게 유기성 클로라민을 생성하였고, 그 후 계속해서 분해(가수분해, 산화)되었다. 반응시간 10분과 24시간의 유기성 클로라민 평균값은 각각 0.78과 $0.16mg-Cl_2/mg-DON$이었다. NOM의 DOC/DON 비율이 낮을수록, 즉 NOM내 DON의 함량비가 높을수록 유기성 클로라민 생성율이 높았다. 10,000 Da 분획시험 결과, DON의 분자량은 유기성 클로라민의 생성에 큰 영향을 미치지 않았다.

PVC에 의한 일메나이트 광석 중 선택염화에 의한 Fe의 제거 (Removal of Iron from Ilmenite through Selective Chlorination Using PVC)

  • 손용익;링리에;손호상
    • 자원리싸이클링
    • /
    • 제25권3호
    • /
    • pp.74-81
    • /
    • 2016
  • 고정층 반응기에서 PVC를 염화제로 사용하여 일메나이트 광석 중 철을 선택적으로 제거하기 위한 염화반응에 대하여 조사하였다. 철의 제거율에 미치는 PVC첨가량과 반응온도의 영향에 대하여 조사하였다. 철의 제거율은 PVC 첨가량과 온도가 증가할수록 상승하였다. PVC에서 생성된 HCl가스와 반응한 후의 시편 표면에는 많은 기공이 관찰되었다. 이러한 기공에 의해서 일메나이트 입자의 중앙부분에 있는 철과 반응할 수 있었던 것으로 생각된다. 선택적 염화반응을 속도론적 모델에 의해 조사한 결과 입자 계면에서의 화학반응에 의해서 율속되는 것으로 생각된다. PVC를 사용한 일메나이트의 선택적 염화반응에서 활성화 에너지는 20.47 kJ/mol로 계산되었다.

최적 염소 소독 모형의 개발 및 파라미터 연구 (Development of Optimal Chlorination Model and Parameter Studies)

  • 김준현;안수영;박민우
    • 환경영향평가
    • /
    • 제29권6호
    • /
    • pp.403-413
    • /
    • 2020
  • 최적의 염소 소독 전략을 구축하기 위해 8개의 연립 준선형 편미분방정식으로 구성된 수학적 모형이 제안되었다. 다차원 수치 프로그램을 개발하기 위해 상류 가중 유한요소법을 사용하였다. 프로그램은 세 가지 유형의 반응기에서 측정된 농도에 대해 검증되었다. 16개의 실험 결과에 대해 경계 조건 및 반응 속도를 보정하여 측정된 값을 재생시켰다. 모델링 결과로부터 8개의 반응 속도계수가 추정되었다. 반응 속도계수는 pH 및 온도로 표현되었다. 반응 속도계수를 추정하기 위해 수치 오차의 제곱의 합을 최소화하는 자동 최적 알고리즘의 프로그램을 개발하고 모형에 결합하였다. 최종 사용지에서 염소 및 오염물의 농도를 최소화하기 위해서는 정수장의 염소소독공정으로부터 최종 사용지까지의 수질 변화를 모형에 의해 예측하고 이를 기반으로 유입수 수질에 따라 염소소독공정을 운영하는 실시간 예측 제어 시스템이 필요하다. 본 모형을 이용하여 정수장에 이러한 시스템을 구축할 수 있을 것이다.