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.
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.
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.
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.
탄산칼슘 포화지수(LI: Langelier Index)는 탄산칼슘의 포화정도로서 수돗물의 부식성을 나타내며 수도관 부식방지를 위해 미국, 유럽, 일본 등은 수도법에 의해 관리되고 있지만 국내는 아직 도입되지 않았다. 본 연구는 LI의 국내 도입 타당성을 검토하기 위해 LI인자(5개항목: 수온, pH, 총알칼리도, 칼슘이온, 전기전도도)들을 측정하고 LI값을 산출하였다. 수온은 연간 $2.0{\sim}26^{\circ}C$, 연평균 $23.9^{\circ}C$로 나타났다. 총알칼리도는 30 mg/L (as $CaCO_3$)로 나타났으며, 총알칼리도를 $HCO_3{^-}$ 농도 값으로 대체가능성을 검토한 결과 농도 차가 거의 없는 것으로 나타났다. LI값은 2.0~-0.5로 나타나 부식성을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 수돗물 부식성을 감소시키기 위해 정수장에서 $Ca(OH)_2$, $CaCO_3$, NaOH, $NaHCO_3$ 등을 투입할 필요가 있는 것으로 나타났다.
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 corrosion problems in water distribution system are reduced by decreasing the agressivity of drinking water which is evaluated by marble test and saturation indices(LSI or CCPP etc.). Marble test is a reliable method to determine the actual saturation condition of treated water. This study was done to determined the aggressivity of tap water and the effectiveness of $Ca(OH)_2$ and NaOH dosage for corrosion control. The drinking water in Seoul were evaluated by marble test and Langelier Index(LSI) and Calcium Carbonate Precipitation Potential(CCPP). The results indicated that the drinking water in Seoul were undersaturated as Calcium Carbonate($CaCO_3$). The LSI and CCPP of the water treated with $Ca(OH)_2$ were higher than that of water treated with NaOH. Therefore, to increase the Alkalinity and Calcium Hardness for corrosion control in water distribution system, $Ca(OH)_2$ is more effective than NaOH.
The tap water is generally known to be corrosive in the pH range at 6.5 ~ 7.5. And the degree of corrosion varies depending on the types of raw water such as river surface water or lake water of the dam. Although several corrosion index represents the corrosivity of tap water, the typical corrosion indexes such as Langelier saturation index (LI) and calcium carbonate precipitation potential (CCPP) were calculated to monitoring the corrosive water quality about raw and tap water in water distribution system. To control the corrosive water quality, the correlation between corrosion index and water quality factors were examined. In this study, corrosion index (LI, CCPP) and the pH was found to be most highly correlated.
Copper tubes are widely used in the distribution systems of drinking water throughout the world because of their excellent corrosion resistance, high thermal conductivity, and ease of fabrication. However, corrosion problems from copper tubes as blue water phenomenon and leakage have been reported appreciably. The effect of pH on the corrosion behavior of copper tube for tap water was investigated by electrochemical voltammetric techniques in synthetic tap water. And the copper corrosion cases were discussed from the viewpoint of factors affecting the corrosion rate such as pH, alkalinity, LSI(Langelier Saturation Index), and concentration of bicarbonate and dissolved carbon dioxide.
Concern about green water problem has surfaced as a serious issue in Korea. In order to solve this problem, it is necessary to research inhibition of green water and corrosion control of copper pipe in water service. This paper discovered that moderate corrosion inhibitors can solve the green water problem and copper corrosion in water service by adding the optimal concentration of corrosion inhibitors based on regulation. Firstly, in the case of phosphate based corrosion inhibitors, as dosage of the corrosion inhibitor increases from 1 mg/L to 5 mg/L, the relative effect of corrosion inhibitor declines rapidly. Secondly, except for 1 mg/L dosage of silicate based inhibitor, relative effects of the inhibitor displays a positive number depending on inhibitor concentration. The most significant result is that the amount of copper release shows a downward trend, whereas the phosphate based inhibitor accelerates copper ion release as the inhibitor dosage increases. Thirdly, as the dosage of mixed inhibitors increases to 10 mg/L, the copper release change shows a similar trend of phosphate based inhibitor. Lastly, according to the Langelier saturation index (LI), silicate based inhibitors have the most non corrosive value. Larson ratio (LR) indicates that phosphate based inhibitors are the least corrosive. Korea water index (KWI) represents that silicate based inhibitors are most effective in controlling copper pipe corrosion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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