사용 중인 염소 센서가
거짓말을 하고 있습니다 —
65일간의 증거를 확인하세요
영국 수도사업자가 멤브레인 센서 오염으로 인한 체계적인 과다 주입을 밝혀낸 방법
Wessex Water의 Compton Durville 정수장 현장 평가. 2025년 10월–2026년 2월. 가동 주기 73회 | 65일간의 연속 데이터.
주요 결과: 65일간의 막 오염물 축적
요약
Compton Durville의 운전자들은 약품 주입이 잘 제어되고 있다고 생각했습니다. Siemens Depolox는 잔류 농도가 설정값에 있다고 표시했습니다. Wessex Water가 MP5를 나란히 설치하자 실제 잔류 농도는 꾸준히 상승하고 있었으며, 주기마다 약 10%씩 증가한다는 사실이 드러났습니다.
철 침전물이 Depolox 막을 오염시켜 측정값이 점차 실제보다 낮아졌습니다. PID 시스템은 이에 대응하여 염소를 더 주입했습니다. 급격한 고장이 아니라 느리고 보이지 않는 드리프트였습니다. 평일 교정으로 일부 보정되었지만 주말에는 오염이 20% 더 빠르게 축적되었습니다.
MP5는 5개월 동안 개입이 전혀 필요하지 않았으며, 철 함량이 높은 관정수에서 실제 잔류 농도 제어가 어떠해야 하는지를 보여 주는 기준선을 제공했습니다.
현장 배경: Compton Durville WTW
Compton Durville Water Treatment Works는 영국의 깊은 시추공 설치에서 흔히 볼 수 있는 심각한 운영 제약과 수질 문제를 안고 운영됩니다.
시추공 수질
철(Fe) 농도가 높아지면 멤브레인 기반 센서에 점진적인 오염 문제가 발생합니다.
센서 이력
이전에 Kuntze와 ATi 프로브를 사용해 보았지만 둘 다 철·망간 함량이 높은 물에서 유사한 부착 오염 문제를 겪었습니다.
센서 설치
Depolox는 PID 피드백 제어를 제공합니다. MP5는 독립 모니터로만 설치되었습니다.
운전 주기
시스템은 매일 09:00–15:00에 정지하고 15:00–09:00에 가동합니다(16시간 주기).
점진적 오염의 증거
65일 및 73회 운전 주기에 걸친 일관된 데이터는 막 성능 저하와 과다 주입 증가의 체계적인 패턴을 드러냈습니다.
+10.67%
주기 시작: 0.6038 ppm → 종료: 0.6714 ppm
시간당 0.53%
지속적인 철 침전물 축적
5.3%
주기 중간의 잔류량과 설정값 비교
+13.95%
일요일(교정 없음)
+8.32%
화요일(교정 후)
요일 패턴: 보정 효과
파울링 축적은 명확한 주간 주기를 보여줍니다. 주중 교정은 오염 신호를 부분적으로 재설정하는 반면, 주말에는 중단 없는 축적을 보여줍니다.
| 요일 | 평균 증가율(%) | 참고 사항 |
|---|---|---|
| 일요일 | 13.95% | 최고 축적 |
| 월요일 | 10.82% | 주말 후 오염 |
| 화요일 | 8.32% | 교정 후 영향 |
운영자 교정의 영향
평일 누적: 운영자가 매일 교정할 때 주기당 평균 잔류 농도 상승: +0.0639 ppm.
주말 누적: 교정 개입이 없을 때 주기당 평균 잔류 농도 상승: +0.0767 ppm.
평일 순효과: 순변화는 거의 0입니다(운영자 교정이 오염에 의한 신호를 설정값으로 되돌림). 하지만 근본적인 부착 오염은 감지되지 않은 채 계속됩니다.
중요한 발견: 일일 교정조차도 누적된 오염을 따라잡을 수 없습니다. 멤브레인 분해는 점진적이며 물리적인 세척 없이는 불가피합니다.
근본 원인: 철 함량이 높은 물에서의 멤브레인 오염
고장 메커니즘은 잘 알려져 있지만, 철과 망간 함량이 높은 관정수용 막식 센서 설계에서는 충분히 해결되지 않고 있습니다.
막에 축적된 철 침전물
철(Fe)이 증가된 시추공 물은 확산 장벽을 형성하여 센서 신호를 점진적으로 저하시킵니다.
신호 저하 피드백 루프
오염으로 센서가 실제보다 낮게 측정하면 PID 시스템이 설정값에 도달하려고 주입량을 늘려 과도한 염소 주입을 유발합니다.
멤브레인 문제의 역사
기존 프로브(Kuntze, ATi)도 철/망간 함량이 높은 물에서 동일한 오염 문제가 있었습니다.
철/망간 함량이 높은 물에는 멤브레인 센서가 적합하지 않음
금속이 증가된 원수에서 미립자 및 광물 오염에 민감한 확산 막 기술.
결론
5개월간의 MP5 정확도
유지보수 불필요. 일관되고 드리프트 없는 측정값 — 대조 기준.
Depolox 파울링 진행
주기당 10.67% 낮게 측정됩니다. 철 침전물이 예측 가능한 속도로 축적되어 확산 장벽을 형성합니다.
PID 과잉 보상
제어 시스템은 설정점에 도달하기 위해 투여량을 증가시켜 5–6% 평균 염소 과다 투여를 초래합니다.
교정 제한
일일 교정은 표시된 판독값을 수정하지만 기본 멤브레인 오염을 되돌리지는 않습니다. 매 사이클마다 효과가 재개됩니다.
널리 발생하는 문제
Kuntze와 ATi 프로브는 동일한 환경에서 같은 부착 오염 양상을 보였습니다. 막식 센서의 취약성은 개별 장비만의 문제가 아닙니다.