In this study, we evaluate the corrosion indexes (CI) such as Langelier Index (LI), Larson ratio (LR), Ryznar saturation index (RSI), Aggressiveness index (AI) of water quality for raw water, treated water and water in distribution reservoir at major eight drinking water treatment plants (DWTPs) in Korea. By analyzing secondary contamination of tap water, the variation of secondary contaminants was investigated with regard to pipe materials, aging and corrosion index (CI). In addition, we suggested an appropriate CI applicable water quality and the management plan for CI monitoriing. All CI showed corrosive water quality, and they did not change significantly in the distribution network. However, Copper (Cu), iron (Fe) and zinc (Zn) concentrations as secondary contaminants increased through the distribution network. Among CI, LI was most sensitive to changes in raw water quality and drinking water treatment. Also, it has high correlations with other indexes such as RSI, AI. Therefore, LI is considered as an appropriate CI to the domestic water quality. Based on these result, we propose LI as a drinking water quality standard to control the pipe corrosion from DWTPs.
To investigate corrosivity characteristics of raw water in Korea, Langelier index (LI) of 30 multi-regional water treatment plants (WTPs) were evaluated. Annual average values of LI at 30 WTPs were all negative, which means raw water in Korea is very corrosive. LI results for 4 major rivers showed that raw water from Han and Nakdong had relatively high values compared to those of Sumjin and Keum. On the other hand, LI values of raw water from the tributaries of four major rivers were relatively low presumably due to geological characteristics, and in some cases the values were less than -4.0 which means increase of LI is urgently needed to minimize red water problem. Based on the correlation results among LI and water quality parameters, pH, water temperature, calcium concentration were confirmed as major components for LI. Therefore, pH and calcium concentration control is an effective method for the improvement of LI in water treatment processes.
To investigate corrosivity characteristics of tap water in Korea, Langelier index (LI) of 30 multi-regional water treatment plants (WTPs) were evaluated. Weekly LI values of 30 WTPs were all negative, which means tap water in Korea might be very corrosive. Maximum LI decrease through water treatment processes was 0.95 under no additional corrosion control process. Based on the correlation results between LI and tap water qualities, pH and calcium concentration were confirmed as major parameters for LI control. Addition of calcium hydroxide with $CO_{2}$ or calcium hydroxide or sodium hydroxide can be chosen based on water quality. Continuous monitoring of LI and related parameters is recommended in water distribution system.
Replacement of old water distribution pipes for protecting water quality induced by pipe corrosion requires enormous budget. Even after the replacement, however, corrosion can occur again at any times and, therefore, inhibitive measure of the corrosion will be not only economical but needed to diminish the consumers' distrust on tap water quality. In 2008, National Environmental Research Institute did a survey on 8 major drinking water source and proposed to establish the Langelier Saturation Index(LI) as a corrosion index in Drinking Water Quality Criteria. Among the water industries of Korea, K-Water is the only one that set up the level of pH over 7.0 and LI above -1.5 on yearly average basis. However, no systematic regulation including LI to inhibit the corrosive tendency has been established yet. In this paper, LI values out of 31 drinking water treatment plants were analyzed and two-stage control of LI value as a measure of corrosive tendency of water is proposed. Primarily, water treatment facilities may operate the system at a target LI value below -1.5. Following the investigation on the effect caused by adjusting the LI value on water quality and corrosiveness, it will be desirable to improve LI value below -1.0 in the long run. In addition to the LI, supplemental use of Larson's modified ratio (LMR) which incorporates hydraulic detention time will be necessary. Several methods to prove the inhibitive effect of improving the LI value on water quality have been also suggested.
Applicability of corrosion inhibitor was evaluated using pilot scale water distribution pipe simulator. Calcium hydroxide was used as corrosion inhibitor and the corrosion indices of the water were investigated. Corrosion indices, Langelier saturation index (LI) increased by 0.8 and calcium carbonate precipitation potential (CCPP) increased by 9.8 mg/L. This indicated that corrosivity of water decreased by corrosion inhibitor and the effects lasted for 18 days. Optimum calcium hydroxide dose was found to be 3~5 mg/L for corrosion inhibition. We suggest that monitoring of CCPP as well as LI need to be conducted to control corrosivity of water.
As a countermeasure for reduction of corrosion in the delivery and distribution pipes used for tap water, materials for the pipelines in-houses and the effect of water quality on corrosivity of water pipelines were investigated in the distribution system of Han river. As the corrosion index at 6 water purification facilities of Han river, average Langelier Saturation Index (LI) of raw and finished water were -1.0 and -1.4 respectively and average Larson Index (LR) were 9.5 and 9.9, respectively. And also corrosion potential showed corrosivity in finished water (-431~-462 mV) as well as raw water (-426~-447 mV). This results indicate that tap water quality of han river have corrosivity. To understand the corrosivity effect in pipe material used for premise distribution system, water quality of stagnant tap water and tap water were analyzed and the differences between them were calculated. The difference concentration of iron, copper and zinc were $12.9{\mu}g/L$, $31.0{\mu}g/L$ and $45.0{\mu}g/L$ respectively in galvanized steel pipe for use more than 15 years and showed highest concentration. As a result, the control to corrosivity in the water pipelines, corrosivity control treatment in the water purification system can be applied. In advance it is necessary to monitor corrosivity of water quality using corrosive index because corrosivity may differ from the seasonal and regional characteristics and water chemicals dosage. For the future the guideline for corrosion index have to be established.
The main purpose of this study was to investigate the red water reducing effects of phosphate based inhibitor when it was applied to water distribution system. The effects of pH, alkalinity, calcium concentration in the reduction of the red water also studied. The most finished water in Korea showed relatively high corrosiveness and was required to introduce some types of corrosion reducing methods such as addition of alkalinity. The precipitation of $CaCO_3$ by addition of $Ca(OH)_2$ formed porous film on the surface of the carbon steel pipes and was displaced easily from the surface of the pipes; on the other hand, addition of zinc phosphate (ZOP) formed reliable film on the surface and reduced iron release and color. Although the main function of ZOP was to suppress the release of Pb and Cu, it also reduced iron concentration released from water distribution pipes.
A method to improve internal corrosion control efficiency by adding lime and carbon dioxide, which, in turn increases the Langelier Index (LI) for filtered water at a conventional drinking water treatment plant (WTP) was investigated. The SJ WTP (Q=100,000 $m^{3}$/d) has been operating an internal corrosion control system since 2006. The system has achieved stable operation through technical development and trial and error over a period of several years. As a result of the operation, the LI of treated water has increased up to 29% by adjusting pH of filtered water to 7.8 with the addition of lime and carbon dioxide. Coupon tests in the distribution system indicated that the corrosion rate has been delayed by 24% when the internal corrosion method was implemented. The increase of LI by lime and carbon dioxide has been proven to be a practical method for controlling corrosion.
Corrosion inhibitors including calcium hydroxide have been used to prevent corrosion in the pipes for tap water supply. The corrosion index (i.e., Langelier Index) differs by area and water quality. The corrosion indices of the areas studied differed by more than 2.0. The 'homogenized' calcium hydroxide was added to the treated water at the K water treatment plant, in order to increase the value of the corrosion index and the concentration of calcium. As the result, the concentration of calcium was increased while the turbidity and pH changed little. The corrosion rate of the tap water with the 'homogenized' calcium hydroxide could be slowed down pretty much. The results suggested that the technology of 'homogenization' of calcium hydroxide can applied to tap water and desalinated water to prevent corrosion in water pipes even in corrosive pipes.
최근 고품질의 수돗물에 대한 소비자의 요구가 상승함에 따라 상수도 배급수관의 내부 부식에 의한 수질악화 및 부식제어 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 노후 관 교체 사업을 대신하여 수질 관리를 위한 부식 제어 수단을 강구하지 않고서는 근본적인 문제 해결이 이루어질 수 없는 실정이다. 본 연구에서는 수질안정화 약품 주입에 의한 상수도관 내부 부식제어 효율을 평가하기 위해 Pilot Plant 실험을 실시하였으며, 부식성제어 효율은 물의 부식성을 나타내는 LSI(Langelier Saturation Index)값에 의해 평가되었다. 실험결과, Pilot Plant에 의해 제조된 반응수는 수질안정화 약품인 액상소석회($Ca(OH)_2$, liquid lime)의 주입으로 부식성이 개선되어 철 용출이 억제되는 효과가 확인되었다. 강관과 동관을 절단하여 제작한 시편의 부식도 측정을 통해 각각 35.4, 44.5%의 부식제어 효과가 있음을 확인하였고 수질안정화 약품이 주입된 Sample관이 더 두터운 부식 생성물 층을 갖고 있는 것으로 밝혀졌으며, 결과적으로 수질안정화 약품을 투입한 배관이 부식 방지 측면에서 안정한 수질을 갖고 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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