Jar-test PAC — 운전 엔지니어를 위한 단계별 가이드 | 록티엔 화학

TL;DR: Jar-test는 ASTM D2035 표준 방법으로 각 수원에 최적화된 PAC 투여량을 결정합니다. 6단계: 시료 준비 → PAC 용해 → 구배 투여 → 급속 교반 200rpm/60초 → 완속 교반 40rpm/20분 → 침강 30분 → 판독. 주요 실수: stock 농도 오차, 급속 교반 시간 부족, pH 무시, 최대 플록 기준 투여량 선택. 전화 0979 891 929.

PAC용 Jar-test의 목적

Jar-test는 소규모(비커당 1L)로 응집-침강 공정을 실험실에서 모의하여 동일한 원수 시료에 대해 여러 PAC 투여량을 비교할 수 있게 합니다. Jar-test 결과는 실제 처리장의 운전 투여량을 설정하는 유일한 근거이며, 이론적 계산이나 순수한 경험으로 대체할 수 없습니다.

PAC의 경우 jar-test는 다음을 결정하는 데 도움이 됩니다:

• 최적 투여량(optimal dose) — 목표 탁도를 달성하는 최저 PAC 농도
• 전하 반전점(charge reversal) — 투여량 증가 시 탁도가 다시 상승하기 시작하는 지점
• pH 및 온도가 응집 효율에 미치는 영향

PAC Jar-test 6단계 — 표준 절차

1단계 — 준비

장비:

• 6개 비커 교반기(gang stirrer, 6개 위치) — rpm 조절 가능
• 1,000mL 유리 비커 6개(사각 비커 권장 — 실제 교반 영역을 더 정확히 모의)
• pH 측정기, 탁도계(또는 휴대용 탁도 측정기)
• 1–10mL 피펫, 분석 저울(±0.01g)
• 100mL 메스실린더, 부피 플라스크

수질 시료:

• 응조 유입구에서 원수 최소 8L 채취
• 중간 깊이에서 채취(표면 또는 바닥 금지)
• 기초 파라미터 측정 및 기록: pH, 탁도(NTU), 온도(°C), 알칼리도(mg/L CaCO₃)
• 채취 후 2시간 이내에 jar-test 수행 — 방치 시 콜로이드 특성 변화

2단계 — PAC Stock 용액 준비

PAC 1% w/v(10,000mg/L) stock 조제 공식:

PAC 분말(고형) 10.0g 칭량
≈ 800mL 증류수에 용해
완전히 용해될 때까지 교반
1,000mL로 정용

참고: PAC stock 용액은 24시간 이내에만 사용 — PAC는 용액 내에서 계속 가수분해되므로 오래된 stock은 일관되지 않은 결과를 초래합니다.

Stock으로부터 투여량 계산:

C₁V₁ = C₂V₂ 공식:

예: 1L 시료에 30mg/L 투여량 필요, stock 10,000mg/L 사용:

• V₁ = (30mg/L × 1,000mL) ÷ 10,000mg/L = stock 3.0mL

3단계 — PAC 투여(구배 투여)

6개 비커에 예상 최적 범위를 포함하는 균등 간격 투여량 설정.

PAC 30%(분말) 참고 투여표 — 일반적인 농도:

PAC 10%(Al₂O₃ ~10%, 보통 액상 또는 황색 PAC): 위 표의 투여량 × 2.5. PAC 17%(Al₂O₃ ~17%, 일반 황색 PAC): 위 표의 투여량 × 1.8. PAC 31%(Al₂O₃ ≥ 31%, 백색 인도 PAC): 표준 투여량 사용.

원칙: Al₂O₃ 함량이 낮을수록 투여량이 높아집니다. Jar-test 보고서에 항상 PAC 함량을 명확히 기재하십시오.

4단계 — 급속 교반(응집)

• 속도: 200–250 rpm(해당 G = 200–300 s⁻¹)
• 시간: 60초
• 작업: 모든 비커에 PAC stock을 동시에(30초 내) 투입하고 즉시 교반 시작

목적: PAC를 물 전체에 균일하게 분산시켜 다핵 알루미늄 종이 가수분해되고 국소 침전 전에 콜로이드 입자의 전하를 중화할 시간을 확보합니다.

저수온(< 8°C) 참고: 급속 교반을 90–100초로 연장 — 저온에서 PAC 가수분해가 느려짐.

5단계 — 완속 교반(플록 형성)

• 속도: 30–40 rpm(해당 G = 20–40 s⁻¹)
• 시간: 15–20분

목적: 미세 플록이 충돌하여 큰 플록으로 결합할 수 있는 조건을 조성합니다. 이 단계에서 교반 속도를 높이지 마십시오 — 높은 전단력이 막 형성된 플록을 파괴합니다.

20분 동안 관찰 및 기록:

• 최초 플록 출현 시간(몇 분 후)
• 단계 종료 시 플록 크기(mm) — 육안 추정
• 플록 밀도(희박/중간/조밀)

6단계 — 침강 및 판독

• 교반 완전 정지
• 30분간 정치 침강
• 비커 이동 또는 진동 금지

침강 후 기록(샘플 표):

최적 투여량 선택 방법:

• 최적 투여량은 탁도가 가장 낮은 비커 — 플록이 가장 큰 비커가 아님
• 최저 및 다음 단계 투여량이 유사한 탁도를 보이면 약품비 절감을 위해 더 낮은 투여량 선택
• 전하 반전점(탁도의 급격한 증가)은 최대 투여량 한계를 결정 — 실제 운전에서는 이 지점보다 10–15% 낮은 투여량 사용

Jar-test에서 실제 운전을 위한 PAC 투여량 계산

Jar-test에서 계량 펌프로의 전환 공식:

펌프 투여량(L/h) = [Jar-test 투여량(mg/L) × 처리 유량(m³/h) × 1,000] ÷ [PAC 용액 농도(mg/L)]

예: Jar-test 최적 투여량 35mg/L PAC, 처리장 200m³/h, 액상 PAC 10%(~100,000mg/L) 사용:

• 펌프 투여량 = (35 × 200 × 1,000) ÷ 100,000 = 70L/h

실험실과 실제 현장의 차이(비이상적 혼합, 유입 수질 변동)에 대해 5–10%의 안전 계수를 추가하십시오.

PAC Jar-test에서 흔히 발생하는 4가지 실수

실수 1 — Stock PAC 농도 오류 또는 24시간 초과 stock 사용

1% stock이 정확히 조제되지 않으면 전체 테스트 범위의 투여량이 왜곡됩니다. 24시간 초과 PAC stock은 추가 가수분해되어 유효 농도가 감소 — jar-test 결과를 재현할 수 없습니다.

해결책: ±0.01g 정밀 칭량. 각 jar-test 배치마다 새 stock 조제. stock 농도를 실험 기록지에 명확히 기재.

실수 2 — 급속 교반 시간 또는 속도 부족

30초 미만 또는 150rpm 미만의 급속 교반은 PAC가 충분히 분산되지 않아 국소 고농도 영역이 생성 — 플록이 불균일하게 형성되어 2–3배 더 작고 침강이 느림.

해결책: 항상 200–250rpm에서 60초 이상 급속 교반 유지. 타코미터로 정기적으로 실제 rpm 확인.

실수 3 — Jar-test 전 pH 미측정 및 미조정

앞서 설명한 바와 같이 PAC는 pH > 8.5에서 효과를 완전히 상실합니다. jar-test 실행 전 pH를 7.0–7.5로 조정하지 않으면 모든 투여량 범위에서 유사한 높은 탁도가 나타나 “PAC 품질 불량”이라는 잘못된 결론을 초래합니다.

해결책: 기준 pH와 조정 후 pH를 항상 기록. pH > 8.0인 물의 경우, 동일한 PAC 투여량으로 다양한 pH 값(pH 6.5/7.0/7.5/8.0)에서 추가 jar-test 시리즈를 실행해야 함.

실수 4 — 최저 탁도 대신 최대 플록 기준 투여량 선택

가장 큰 플록은 일반적으로 전하 반전 영역에서 나타납니다 — 플록은 크고 빠르게 침강하지만 미세 입자가 재안정화되어 침강 후 물은 여전히 탁합니다. 이는 신입 엔지니어의 흔한 실수입니다.

해결책: 육안 평가 대신 항상 탁도계(NTU)로 측정. 탁도계 확인 후에만 최적 투여량을 선택하십시오.

자주 묻는 질문

PAC Jar-test가 황산알루미늄 Jar-test와 어떻게 다릅니까?

PAC는 황산알루미늄보다 3–5배 강력하므로 더 좁은 투여량 구배(5–10mg/L, 황산알루미늄은 10–20mg/L)가 필요합니다. PAC는 pH에 덜 민감하므로 황산알루미늄과 같은 알칼리도 보정이 필요하지 않습니다.

Jar-test는 얼마나 자주 다시 수행해야 합니까?

최소 계절당 1회(연 4회). 수원이 변경된 직후(폭우, 홍수, 이상 방류 후).

분말 PAC와 액상 PAC에 대해 별도의 Jar-test가 필요합니까?

네. 액상 PAC는 일반적으로 분말 PAC(≥ 30%)와 다른 Al₂O₃ 농도(10–17%)를 가집니다. 항상 COA에 명시된 실제 Al₂O₃ 함량을 기준으로 투여량을 계산하십시오.

PAC Jar-test에 PAM(응집 보조제)이 필요합니까?

필수는 아닙니다. 먼저 순수 PAC jar-test를 실행하여 최적 응집 투여량을 찾은 후, 침강 속도 향상이 필요한 경우 PAC + PAM 시리즈를 실행하여 병용 최적화를 수행하십시오.

실제 응집조에서 채취한 시료는 원수와 다릅니다 — 영향이 있습니까?

응집조 유입수(raw water)를 채취하십시오. 혼합조 이후의 물은 평가해야 할 실제 수원을 대표하지 않습니다.

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본 기사는 록티엔 케미컬의 기술 시리즈입니다 — 대규모 산업 화학 물질 공급업체, 직수입, 3개 지역 6개 창고, 전국 산업단지 배송. 모든 기술 데이터는 Al₂O₃ 함량 ≥ 30%의 PAC(로트별 COA 기준)를 기반으로 합니다. QC: 판깜투이 (QC 품질관리팀장) & 보티느호아 (수처리 기술연구원).