KR100448560B1

KR100448560B1 - 응집지의 플록 측정 시스템

Info

Publication number: KR100448560B1
Application number: KR10-2001-0056389A
Authority: KR
Inventors: 류성호; 권봉기; 이동우
Original assignee: 뉴엔텍(주)
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2004-09-13
Also published as: KR20030023260A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 응집지의 플록형성을 감시하기 위한 장치에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

실시간으로 빠른 시간 안에 응집지의 플록이 형성되는 것을 측정할 수 있도록 한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명의 요지는 영상획득장치(20)와, 콘트롤보드(12), 제어부(10) 등으로 구성되어 운전자의 요구나 일정 주기로 응집지의 플록 상태를 측정하여 교반속도나 응집제의 투입량을 조절할 수 있도록 사용자에게 실시간으로 신속하게 알려줄 수 있는 장점이 있다.

4. 발명의 중요한 용도

응집지의 플록 측정에 이용된다.

Description

응집지의 플록 측정 시스템{FLOCCULATION MEASURING SYSTEM}

본 발명은 수돗물을 생산하는 정수 처리에 관한 것으로 특히, 약품에 의한 응집 수행 시 물속의 작은 콜로이드성 입자와 응집제의 교반에 의해 생성되는 플록의 상태를 자동감시하기 위한 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 정수장에 공급되는 원수는 시간이나 계절, 기후 등에 따라 탁도나 수온, pH, 알칼리도 등이 계속하여 변화하기 때문에 응집공정에서 투입되는 응집제는 원수의 상태에 따라서 적정한 량의 범위 내에서 투입되어야 한다. 응집제의 투입량이 과소할 경우에는 적절한 응집처리가 이루어지지 못하여 여과가 잘되지 않아 탁질이 누출되는 문제가 발생하거나 여과지속시간이 짧아져서 운전비용이 높아지게 된다. 반면에, 투입량이 과다할 경우에는 잔류 알루미늄의 농도를 증가시켜 수질문제를 야기시킬 뿐 아니라, 슬러지를 과다하게 발생시켜 전체적인 정수비용을 상승시킨다.

한편, 응집제 주입량 이외에 완속교반을 수행하는 응집지 운전상태에 따라 플록생성 특성은 매우 달라지게 된다. 교반강도가 큰 경우 큰 플록으로 성장하지 못하여 플록의 침강성이 악화되게 되며, 교반강도가 너무 낮은 경우 플록간 충돌효율이 감소하고 플록의 밀도가 작아지는 등의 문제가 발생하게 된다.

그러므로, 양호한 수질의 수돗물을 경제적으로 공급하기 위해서는 약품주입상태와 응집지의 운영상태를 항시 감시해야 한다. 혼화, 응집공정과 관련하여 사용되고 있는 기존의 감시, 제어 방법으로는 파일롯 필터(pilot filter), 제타 포텐셜미터(zeta potential meter), SCD, 자테스트(jar test) 및, 인력에 의한 플록 관찰 등이 사용되고 있다.

파일롯 필터(Pilot filter)는 원래 직접여과 처리공정에서 비교 감시 방법으로, 채수된 응집수를 지속적으로 파일롯 컬럼(pilot column)을 통과시켜 여과시키고, 여과된 물의 탁도를 측정한다. 그러나, 이 방법은 응집플록의 여과성만 파악할 수 있어 응집공정의 적정 운전여부 및 플록의 침전성과 관련한 어떠한 정보도 얻을 수 없다.

제타포텐셜(Zeta potential meter) 이란 표면에 전기를 띤 콜로이드 입자가 전기장을 움직일 때 전단면에서의 전위로 정의되며, 제타포텐셜미터(zeta potential meter)는 원수에 있는 콜로이드 입자의 음전하량과 Al⁺³, Fe⁺³과 같은 양이온 응집제의 비안정화에 대한 효과를 측정한다. 콜로이드 입자를 적절하게 침전시키기 위해서는 제타전위를 0으로 감소시켜 주어야 한다. 즉, 응집수의 제타전위를 감시하여 제타전위 값이 최저 탁도를 생산하는 것으로 알려진 ±10 mV 범위를 벗어날 경우에는 응집제 주입량을 가감하며, 최상의 응집상태인 ±3 mV가 유지되도록 한다. 그러나, 이 방법은 응집제 주입량 및 혼화효율만을 평가할 수 있는 장치로서 응집공정의 적정운영여부와 관련한 어떠한 정보도 얻을 수 없다.

SCD(Streaming Current Detector)는 수중의 입자가 일시적으로 움직이지 못하게 되고 유체덩어리가 그 입자를 지나 흐를 때 발생하는 전류(Streaming current)를 측정함으로써 입자의 하전상태를 분석하는 장치이나 제타전위와는 달리 원수수질에 따라 가변적인 값을 가지며 단순히 약품주입량과 관련한 정보만을 제공해 준다.

응집공정을 평가하기 위한 가장 확실한 방법은 실제 정수장 침전수 및 여과수의 탁도를 지속적으로 평가하여 효율을 감시하는 것이겠지만 응집공정을 거친 후상당한 시간이 경과한 후에야 평가가 가능하기 때문에 감시, 제어를 위한 방법으로는 부적합한 문제점이 있다.

많은 정수장에서 대부분의 운전자는 자테스터(jar tester)에 의한 'eyeballing'을 응집-플록형성-침전 성능확인을 위한 표준시험법으로 사용하고 있으며, 최적의 응집제 주입량을 결정하기 위한 방법으로 매일 혹은 수질변화가 심한 하천수인 경우는 하루에 수회의 표준 자테스트(jar test)를 실시하고 있다. 또, 응집지 말단 또는 침전지의 유입부에서의 플록 크기 관찰을 통해 응집지 적정운영여부를 평가하고 있는데, 이 방법은 사람의 육안으로 판단해야 하며, 시험을 한다거나 관찰을 해서 변화를 시키는데 많은 시간이 필요한 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 실시간으로 빠른 시간 안에 응집지의 플록이 형성되는 것을 측정할 수 있는 응집지의 플록 측정 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플록 측정 시스템의 블록 구성도이다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 영상획득장치의 설치 단면도 및 조명부의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플록 측정 시스템의 동작 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 제어부 11 : 입력부

12 : 콘트롤보드 13 : 표시부

20 : 영상획득장치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 응집지에서 발생되는 플록을 측정하기 위한 시스템에 있어서, 응집지(2)의 수면으로부터 소정 깊이의 플록을 촬영할 수 있도록 원통형 촬영관(26)이 렌즈에 설치되되, 상기 촬영관(26)의 일측이 상기 수면으로부터 소정깊이까지 잠겨 설치되고, 상기 촬영관(26)의 일단에는 상기 촬영관(26)에 밀봉되어 투명한 덮개(27)가 설치된 카메라(21); 상기 덮개(27)로부터 소정거리 이격되어 설치되는 램프(23); 촬영 시에 상기 덮개(27)에 낀 이물질을 제거하기 위한 것으로 상기 덮개(27)로부터 소정거리 이격되어 설치되는 세척관(25); 상기 세척관(25)에 소정압력으로 물을 공급하는 펌프(22); 입력되는 제어신호로부터 상기 카메라(21) 및 펌프(22) 동작을 위한 동작제어신호를 변환 출력하고, 상기 카메라(21)로부터 입력되는 영상을 변환 출력하는 콘트롤보드(12); 사용자의 키 입력을 위한 입력부(11); 화면 출력을 위한 표시부(13); 및, 상기 카메라(21) 및 펌프(22) 동작을 위한 상기 제어신호를 상기 콘트롤보드(12)로 출력하며, 상기 콘트롤보드(12)로부터 입력되는 영상을 저장하고, 기 저장된 정보와의 비교에 의해 경보를 출력하는 제어부(10)를 구비하되, 상기 세척관(25)은, 원기둥 모양으로 상기 램프(23)의 전단에 설치되되, 상기 덮개(27) 측으로 다수의 세척공이 천공되어 설치되거나, 상기 램프(23)가 내삽되도록 원통형 모양을 가지되, 상기 램프(23)의 둘레에 상기 덮개(27) 측으로 다수의 세척공이 천공되어 설치됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플록 측정 시스템의 블록 구성도이고, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 영상획득장치의 설치 단면도 및 조명부의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플록 측정 시스템의 동작 흐름도이다.

일반적으로, 원수가 공급되면 혼화지(1)에서는 약품과 혼합되는 공정이 수행되며, 응집지(2)로 유입된 유입수는 플럭이 큰 플럭으로 성장하는 공정이 수행된다. 침전지(3)에서는 응집지(2)에서 성장한 플럭을 침강, 분리시키는 공정이 수행되며, 여과지(4)에서는 침전지(3)에서 침강, 분리되지 않는 미세한 플럭을 제거하는 공정이 수행된다.

본 발명에 따른 플록 측정 시스템은 도1에 도시된 바와 같이 응집지(2)의 말단에 설치되는 영상획득장치(20)와, 영상획득장치(20)와 제어부(10) 사이에 위치하여 신호를 변환 출력하는 콘트롤보드(12), 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(10)로 구성되며, 하기에 이를 상세히 설명한다.

영상획득장치(20)는 도2a 내지 2d에 도시된 바와 같이 응집지(2)의 수면으로부터 소정 깊이의 플록을 촬영할 수 있도록 원통형 촬영관(26)이 렌즈에 설치되되, 촬영관(26)의 일측이 수면으로부터 소정깊이까지 잠겨 설치되고, 촬영관(26)의 일단에는 촬영관(26)에 밀봉되어 투명한 덮개(27)가 설치되며, 고정부재(24)에 의해 응집지(2)의 벽체에 고정 설치되는 카메라(21)와, 덮개(27)로부터 소정거리 이격되어 플록을 촬영할 때에 조명역할을 하는 램프(23)와, 촬영 시에 덮개(27)에 낀 이물질을 제거하기 위한 것으로 덮개(27)로부터 소정거리 이격되어 설치되는 세척관(25)과, 세척관(25)에 소정압력으로 물을 공급하는 펌프(22)를 포함한다.

카메라는 일반적인 CCD 카메라나, 접사카메라, 디지털 카메라가 될 수 있다.

또한, 덮개(27)는 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 촬영관(26)의 일단에 설치되되, 수면과 평행하게 설치될 수도 있고(도 2a 및 도2b 참조), 수면과 수직으로 촬영관(26)의 일단 일측에 설치되되, 일단에는 덮개(27)로부터 투사되는 영상을 렌즈로 반사하기 위한 반사경(29)이 45°로 설치될 수 있다(도2c 및 도 2d 참조).

그리고, 응집지(2)에서 발생된 플록은 쉽게 덮개(27)에 끼어 촬영을 방해하게 되는데, 본 발명에서는 이러한 덮개(27)에 낀 플록을 제거하기 위하여세척관(25)을 설치하였다. 세척관(25)은 위치에 따라 도2a 및 2b에 도시된 바와 같이 덮개(27)의 하단에 설치될 수 있고, 도2c 및 도2d에 도시된 바와 같이 덮개(27)의 위치에 따라 옆으로 설치될 수도 있다.

한편, 세척관(25)은 원기둥 모양으로 상기 램프(23)의 전단에 설치되되, 덮개(27) 측으로 다수의 세척공이 천공되어 설치되거나(도2a, 도2c 및 도2e 좌측 도면 참조), 램프(23)가 내삽되도록 원통형 모양을 가지되, 램프(23)의 둘레에 덮개(27) 측으로 다수의 세척공이 천공되어 설치된다(도2b, 도2d 및 도2e 우측 도면 참조).

펌프(22)는 수중용 혹은 일반용 소형 세척용 펌프를 사용할 수 있고, 세척수는 수처리 공정 중 응집지(2) 말단에서 처리중인 처리수를 사용하거나 혹은 별도로 제조된 세척용액을 사용할 수 있다.

콘트롤보드(12)는 제어부(10)의 제어를 받으며 입력되는 제어신호로부터 카메라(21) 및 펌프(22) 동작을 위한 동작제어신호를 변환 출력하고, 카메라(21)로부터 입력되는 영상을 변환출력한다.

입력부(11)는 사용자의 키 입력을 위한 것으로 마우스나 터치패드를 포함할 수 있다.

표시부(13)는 화면 출력을 위한 것으로 카메라(21)를 통해 촬영된 플록 영상이 표시되며, 제어부(10)의 동작에 따라 경보 메시지를 출력한다.

제어부(10)는 시스템의 전반적인 동작을 제어하며, 카메라(21) 및 펌프(22) 동작을 위한 제어신호를 콘트롤보드(12)로 출력하며, 콘트롤보드(12)로부터 입력되는 영상을 저장하고, 기 저장된 정보와의 비교에 의해 표시부(13)를 통해 경보 메시지를 출력하도록 한다.

이하 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명에 따른 플록 측정 시스템의 동작을 설명한다.

도3의 300 단계에서 제어부(10)는 콘트롤보드(12)로 덮개 세척을 위한 펌프(22)의 제어신호를 출력한다. 콘트롤보드(12)는 입력된 제어신호를 변환하여 펌프(22) 동작제어신호를 출력하여 펌프(22)를 동작시킨다. 그러면 세척수가 일정압력으로 뿜어져 나와 촬영관(26)의 일단에 설치된 덮개(27)를 세척한다. 세척이 완료된 후에 일정시간이 경과되면 제어부(10)는 콘트롤보드(12)로 플록의 영상을 촬영하기 위한 카메라(21) 및 램프(23)의 제어신호를 출력한다. 콘트롤보드(12)는 입력된 제어신호를 변환하여 카메라(21) 동작제어신호를 출력하여 램프(23) 및 카메라(21)를 동작시킨다.

이때, 카메라는 덮개(27)로 투사되는 영상을 촬영하여 콘트롤보드(12)로 출력하고, 콘트롤보드(12)는 입력되는 영상을 제어부(10)로 전송한다.

영상이 입력되면 제어부(10)는 310 단계로 진행하여 플럭 영상을 처리하게 된다. 이때, 처리되는 플럭 영상의 변환 및 재구성이 이루워지며, 카메라의 왜곡도 보정, 플럭의 크기 측정을 위한 배율 조정 등이 이루어진다.

320 단계에서 제어부(10)는 310 단계에 의해 처리된 영상으로부터 각각의 플럭 크기를 측정한다.

330 단계에서 제어부(10)는 측정된 플럭의 크기로부터 일정 크기 이상이 되는 플럭을 계수하여 플럭 상태에 따른 감지값을 산정한다.

340 단계에서 제어부(10)는 원수의 상태에 따른 플록상태 설정값을 데이터베이스로부터 읽어온다. 이때, 원수의 상태는 원수의 온도, pH, 알칼리도, 탁도 등이 고려된다.

원수의 상태에 따라 설정값이 도출되면 350 단계로 진행하여 감지값이 설정값보다 작은지 판단한다. 설정값보다 적으면 360 단계로 진행하여 경보 메시지를 표시부(13)를 통해 출력하고, 해당 문제 해결을 위한 데이터를 출력한다. 예를 들어 응집제의 추가 투입을 요구하거나 교반속도의 완화를 요구하는 메시지를 출력한다. 350 단계에서 감지값이 설정값보다 크면 370 단계로 진행한다.

상기와 같이 본 발명은 영상획득장치(20)와, 콘트롤보드(12), 제어부(10) 등으로 구성되어 운전자의 요구나 일정 주기로 응집지의 플록 상태를 측정하여 교반속도나 응집제의 투입량을 조절할 수 있도록 사용자에게 실시간으로 신속하게 알려줄 수 있다.

Claims

삭제
응집지에서 발생되는 플록을 측정하기 위한 시스템에 있어서,

응집지(2)의 수면으로부터 소정 깊이의 플록을 촬영할 수 있도록 원통형 촬영관(26)이 렌즈에 설치되되, 상기 촬영관(26)의 일측이 상기 수면으로부터 소정깊이까지 잠겨 설치되고, 상기 촬영관(26)의 일단에는 상기 촬영관(26)에 밀봉되어 투명한 덮개(27)가 설치된 카메라(21);

상기 덮개(27)로부터 소정거리 이격되어 설치되는 램프(23);

촬영 시에 상기 덮개(27)에 낀 이물질을 제거하기 위한 것으로 상기 덮개(27)로부터 소정거리 이격되어 설치되는 세척관(25);

상기 세척관(25)에 소정압력으로 물을 공급하는 펌프(22);

입력되는 제어신호로부터 상기 카메라(21) 및 펌프(22) 동작을 위한 동작제어신호를 변환 출력하고, 상기 카메라(21)로부터 입력되는 영상을 변환출력하는 콘트롤보드(12);

사용자의 키 입력을 위한 입력부(11);

화면 출력을 위한 표시부(13); 및,

상기 카메라(21) 및 펌프(22) 동작을 위한 상기 제어신호를 상기 콘트롤보드(12)로 출력하며, 상기 콘트롤보드(12)로부터 입력되는 영상을 저장하고, 기 저장된 정보와의 비교에 의해 경보를 출력하는 제어부(10)를 구비하되,

상기 세척관(25)은,

원기둥 모양으로 상기 램프(23)의 전단에 설치되되, 상기 덮개(27) 측으로 다수의 세척공이 천공되어 설치되거나,

상기 램프(23)가 내삽되도록 원통형 모양을 가지되, 상기 램프(23)의 둘레에 상기 덮개(27) 측으로 다수의 세척공이 천공되어 설치됨을 특징으로 하는 응집지의 플록 측정 시스템.
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