KR100455654B1 - 부유물질 농도 분석기와 소프트웨어 센서기술을 이용한수처리시설 방류수 유기물질농도 예측시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유물질농도(Suspended Solids) 분석기와 소프트웨어 센서(Software sensor)기술을 이용한 하수처리장 및 폐수종말처리장 방류수 유기물농도 예측시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 하수처리장 방류수의 부유물질농도(Suspended Solids, SS)와 수온(Temperature)을 온라인 수질분석기(103 및 104)로 검출하고 지식기반부(304)에 저장된 자료를 이용하여 방류수의 용존 유기물질(Soluble BOD5및 CODcr) 및 총유기물질(Total BOD 및 Total COD) 농도를 컨트롤러(102)에 내장된 모델링부(301 및 302)에서 예측하고 설정된 방류수질 초과시 온라인으로 중앙제어실 또는 원격지에 수질정보를 자동으로 통보하는 시스템으로 구성되어 있다.
Description
본 발명은 부유물질농도(Suspended Solids) 분석기와 소프트웨어 센서(Software sensor)기술을 이용한 하수처리장 및 폐수종말처리장 방류수 유기물농도 예측시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 생물학적 처리공정으로 운전되는 하수처리장 및 폐수종말처리장 방류수의 부유물질농도(Suspended Solids, SS)와 수온(Temperature)을 온라인 수질분석기(103 및 104)로 검출하고 지식기반부(304)에 저장된 자료를 이용하여 방류수의 용존 유기물질(Soluble BOD5및 CODcr) 및 총유기물질(Total BOD5및 CODcr) 농도를 컨트롤러(102)에 내장된 모델링부(301 및 302)에서 예측하고 설정된 방류수질 초과시 온라인으로 중앙제어실 또는 원격지에 수질정보를 자동으로 통보하는 부유물질 농도 분석기와 소프트웨어 센서기술을 이용한 수처리시설 방류수 유기물질농도 예측 시스템에 관한 것이다.
하수처리시설은 방류 하천의 생태계 보호 및 상수원의 수질보전을 목적으로 과거 수십년동안 지속적으로 건설되어 왔다. 최근 들어 건설되고 있는 하수처리시설들은 대규모 집중식 처리방식에서 소규모 시설로 분산처리하는 방식으로 전환되는 추세에 있다.
이들 소규모 하수처리시설들은 수십에서 수백톤규모의 규모로 건설되며, 운영관리비 절감을 위하여 무인자동운전시스템으로 운영되고, 소수의 유지관리 인원이 순회점검하는 방식으로 운영되고 있다.
수처리시설의 정상적인 운영관리에 대한 평가는 방류수 수질기준 측정으로 이루어지고 있는데, 국내 하수처리장 및 폐수종말처리시설 방류수 수질측정 항목은 환경부에서 생물화학적용존산소요구량(Biological Oxygen Demand, BOD), 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 부유물질 농도(Suspended Solids, SS), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인(Total Phosphorus, TP), 대장균의 여섯가지 항목을 1일 1회 이상 측정하도록 기준을 설정하여 시행하고 있다. 통상적으로 이들 수질측정항목은 수처리시설 방류수를 채취하여 실험실에서 분석하고 있으며, 경우에 따라서는 온라인 수질분석기를 설치하여 운영하고 있는 처리시설도 있다.
하지만, 부유물질(SS) 분석기를 제외한 나머지 다섯가지 항목은 수질 분석장비가 수천만원 이상의 고가장비이며, 안정적인 측정을 위하여 지속적인 관리가 이루어져야 한다. 이러한 이유로 인하여 이들 분석기는 일부 대규모 하수처리시설을 제외하고는 아직까지 널리 보급되어 있지 못한 실정이다.
특히, 최근 급증하는 소규모 수처리시설의 경우에는 고가의 온라인 분석장비를 설치하기에는 경제적인 측면에서 불가능하며, 설치가 이루어지더라도 기기의 유지관리를 위한 유지관리인원을 배치할 수 없는 실정이다.
이러한 문제로 인하여 소규모 처리시설의 경우에는 유지관리 인원이 정기적으로 순회점검하면서 방류수를 채취하여 실험실에서 분석하는 방법을 통하여 운영관리하고 있으나 인건비 및 차량유지비 등의 운영관리비가 크게 소요되며, 유입부하의 증가 또는 기기이상 등으로 인한 방류수질 악화시 미처리된 하수가 방류하천으로 배출되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존에 제품화되어 있는 BOD 및 COD 장비에 비하여 매우 저렴한 부유물질농도(SS) 분석기(103) 및 온도센서(104)만으로 생물학적 처리시설로 운영되고 있는 하수처리장 및 폐수종말처리장 방류수의 BOD 및 COD 농도를 모델링 기법 및 소프트웨어 센서 기술을 이용하여 원격지에 온라인으로 전송하는 부유물질 농도 분석기와 소프트웨어 센서기술을 이용한 수처리시설 방류수 유기물질농도 예측시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 방류수조의 부유물질농도(Suspended Solids, SS) 및 수온을 온라인 수질계측기를 이용하여 실시간으로 측정, 분석하고, 각종 동역학 계수(Kinetic Coefficient)를 데이터 베이스에 저장된 지식기반시스템 자료를 이용하여 보정한 후, 방류수의 생물화학적산소요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD) 및 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD)을 모델링 한다. 또한, 측정된 결과 및 보정결과는 데이터 베이스에 피트백(Feed-back)되어 저장되고, 방류수질 초과시 경보신호를 중앙제어실 및 인터넷을 이용하여 원격지에 전송한다.
이러한 시스템의 구성에는 수질계측기 정보를 온라인으로 입력받아 실시간으로 보정하고 연산 및 메모리에 저장하는 기능을 수행하는 계측신호처리부가 컨트롤러에 구성된다.
또한, 방류수의 BOD 및 COD를 예측하는 모델링부, 제어 및 알람신호 전송을 위한 출력부, 자료저장을 위한 데이터 베이스 및 지식기반부, 사용자 정의 설정이 포함된 사용자 정의부, 알람신호 발생을 위한 알람신호 분석부 및 원격지에 운영자료 분석을 위한 통신부가 컨트롤러에 포함된다.
이러한 시스템은 단일 하드웨어 형태로 컨트롤러에 구성되어 운영될 수 있도록 하며, 정전시에도 내장된 전원으로 일정기간 동안 자체운영이 가능토록 구성된다.
도 1은 본 발명에 따른 수처리시설 방류수 유기물질농도 예측시스템의 실시 블록 계통도.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어 시스템 컨트롤러의 기기 구성 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 자동제어 로직 구성 블록도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 생물학적 반응조 101 : 방류수조
102 : 컨트롤러 103 : SS Meter
104 : 온도센서 105 : PC / MMI
106 : 인터넷 200 : 중앙처리장치
201 : 그래픽 처리보드 202 : 디스플레이부
203 : 통신부-RS232/485 204 : 통신부-Ethernet
205 : 키보드 206 : 저장부
207 : 전원부 208 : 프린터 출력부
209 : 신호 입력부 210 : 신호 출력부
300 : 계측신호 처리부 301 : Soluble BOD 및 COD 모델링부
302 : Total BOD 및 COD 모델링부 303 : 알람 및 제어신호 출력부
304 : 데이터베이스 및 지식기반부 305 : 사용자 정의부
306 : 측정결과 보정부 307 : 알람신호 분석부
308 : 통신부
이하, 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 블록 계통도로서 도시된 바와 같이 생물학적 반응조(100), 방류수조(101), 컨트롤러(102), SS meter와 온도센서로 구성된 온라인 수질계측기(103 및 104), 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)/MMI(Man Machine Interface)(105) 및 각종 펌프, 밸브류를 포함하여 이루어져 있다.
상기 각각의 처리설비 및 구성은 설치되는 장소의 수질 및 유량조건에 따라 단일 시설물로, 또는 다수개의 시설물로 구성할 수도 있는 것으로서, 상기 온라인 수질분석기(103 및 104) 즉, 센서부는 유입하수의 수질 및 수량에 따라 가변되는 수처리시설 방류수중의 부유물질 농도 및 수온을 실시간으로 분석하고 온라인으로 컨트롤러(102)에 4∼20mA의 전기신호 등으로 전송한다.
상기 컨트롤러부(102)는 온라인 수질분석기(103 및 104)에서 전송되는 신호를 입력받아 노이즈를 필터링(Noise Filtering)하고, 방류수중의 Soluble BOD, Soluble COD, Total BOD 및 Total COD를 모델링 기법으로 예측하여 설정된 방류수 수질과 비교한 후 경보신호 및 운영자료를 처리장내 운영관리용 PC(105) 및 원격지에 인터넷망(106)을 통하여 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 컨트롤러부(102)에는 상기 측정 및 운영자료를 내장된 저장장치에 기록하는 저장장치가 포함된다.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어 시스템 컨트롤러의 기기 구성 블록도로서 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(200)는 통신, 연산 및 자료저장 등 자동제어를 위한 각종 처리를 담당하며, 온라인 수질분석기(103 및 104)로부터 입력받은 신호를 농도 값으로 실시간으로 변환하고 자동보정하는 트랜스미터(Transmitter) 기능을 수행한다.
그래픽 처리보드(201)는 자료의 입력 및 문자 및 그림정보 등으로 결과 출력을 위한 신호처리를, 디스플레이부(202)는 문자 및 그림정보를 운전자가 확인 할 수 있도록 CRT 또는 LCD에 표시를, 통신부-RS232/485(203)는 자동제어 기기와 타 기기 간의 통신을 위한 기능과 상기 중앙처리장치(201)에서 상위 시스템으로의 운전정보를 제공을, 통신부-Ethernet(204)은 인터넷으로 원격지에 운영자료 및 알람정보를 전송하는 기능을, 키보드(205)는 운전자가 자동제어기기의 운전조건을 변경하고 결과의 출력 등 기기의 수동제어를 포함한 각종 정보를 입력하는 기능을 담당한다.
저장부(206)는 온라인 수질측정결과, 분석결과 및 관련정보들을 저장하는 기능을, 전원부(207)는 자동제어 기기의 전원을 공급하고 정전시 일정시간 동안 작동할 수 있는 축전지 기능을, 프린터 출력부(208)는 분석결과 및 기기작동과 관련된 정보를 프린터로 출력하기 위한 신호를 처리하는 기능을, 신호 입력부(209)는 수질분석기(103 및 104)로부터 발생하는 아날로그(Analog) 신호를 온라인으로 입력받아 디지털 신호로 처리하는 기능을, 신호 출력부(210)는 분석된 제어신호를 PLC(Programmable Logic Controller) 및 RTU(Remote Terminal Unit)로 제어신호를 출력하는 기능을 각각 담당한다.
상기와 같은 기능이 포함되는 컨트롤러는 회로부, 키보드, 디스플레이부 및 각종 기기류가 단일 시스템에 통합된 형태로 구성된다.
도 3은 본 발명에 따른 자동제어로직 구성 블록도로서, 도시된 바와 같이, 계측신호 처리부(300)는 수질분석기(103 및 104)로부터 입력받은 전기신호를 수질농도 값으로 변환하고 노이즈 억제를 위하여 통계학적 기법을 이용한 필터링 기능을, Soluble BOD 및 COD 모델링부(301)는 데이터 베이스 및 지식기반부(304)에 저장된 각종 동역학계수(Kinetic Coefficient)와 실시간으로 측정된 수온정보를 이용하여 생물학적 처리수내의 용존성 유기물질(Soluble BOD 및 Soluble COD)을 예측한다.
즉, 상기와 같은 모델링을 위하여 다음과 같은 환경공학 이론을 적용한다. 다음의 식에 적용되는 각종 동역학 계수는 측정된 수온에 따라 실시간으로 보정되어 모델링 된다.
도 4에 도시된 실시예-1은 고형물 체류시간(Solid Retention Time, SRT)과 수온에 따른 방류수중의 용존(Soluble) BOD 농도 변화를 나타내고 있다.
여기서,Se: 방류수의 용존 BOD 농도, mg/L
b: 유기물 제거에 따른 내생호흡계수, 1/days
Y: 종속영양미생물의 성장계수, gVSS/gBOD5
k: 최대 유기물 이용율, 1/days
Ks: 반속도 상수, mg/L
방류수의 용존(Soluble) BOD 농도는 각종 동역학계수 및 운전조건에 의하여 결정되어지며, 이러한 계수는 실험 및 현장조건에 따라 적절하게 보정되어 진다. 데이터 베이스 및 지식기반부(304)에는 모델링을 위한 기본 정보가 입력되어 있으며, 운전이 진행되면서 축적된 정보가 자동으로 저장되고 보정되어진다. 또한, 사용자 설정에 의하여 각종 설정치들을 현장조건에 따라 가변할 수 있도록 프로그램이 구성된다.
또한, 도 5에 도시된 실시예-2와 같이, 방류수중의 용존(Soluble) COD는 다음 식과 같이 방류수중의 용존 BOD에 유입수중의 생물학적 분해불가능한 용존 COD 농도의 합으로 표현된다.
SCe = Se + NBDSCODin
여기서,SCe: 방류수중의 용존(Soluble) COD 농도, mg/L
Se: 방류수중의 미처리된 용존(Soluble) COD, mg/L
NBDSCODin: 유입수중 생물학적 분해불가능한(Non-biodegradable) 용존 COD 농도, mg/L
유입수중의 생물학적 분해불가능한(Non-biodegradable) 용존 COD 농도는 각종 하폐수에 따라 그 값이 상이하게 나타나며, 이에 대한 정보는 지식기반부(304)에 저장되어 적용 하수처리공정 및 원수의 특성에 따라 보정되어 적용된다.
일반적으로 방류수중의 생물학적 분해불가능한 용존 COD 농도는 원수의 특성에 따라 상이하나 통상적으로 10∼30mg/L 정도인 것으로 알려져 있으며, 이는 방류수의 용존 COD를 분석함으로써 측정이 가능하며, 현장 적용시 기기 보정을 위한 값으로 사용자가 설정하고 운전이 진행됨에 따라 자동으로 보정되어진다. 또한, 방류수중의 미처리된 용존 COD는 방류수중의 용존 BOD 농도값을 이용하여 환산 후 적용된다.
Soluble BOD 및 COD 모델링부(302)는 Soluble BOD 및 COD 모델링부(301)에서 예측된 결과와 SS meter(103)에서 분석된 부유물질 농도 측정값을 이용하여 방류수중의 총 BOD 및 총 COD 값을 다음과 같이 연산하는 기능을 수행한다.
여기서,TotalBOD: 방류수중 총 유기물농도(BOD), mg/L
BOD bySS : 방류수중 부유물질(SS)로 인한 BOD 농도, mg/L
Se: 방류수의 용존 BOD 농도, mg/L
Ma/Mv: 활성슬러지 반응조의 활성미생물 농도와 휘발성 부유고형미생물 농도의 비율
SSe: 방류수중의 부유물질 농도, mg/L
SSBCratio: 부유물질중에 포함된 유기물질 농도 환산계수
식에 표시된 바와 같이 방류수중 부유물질로 인한 BOD 농도는 방류수중의 부유물질 농도와 활성슬러지의 특성을 나타내는 동역학 계수를 적용하여 예측한다.
식에 나타난 동역학 계수중 활성슬러지 반응조의 활성미생물 농도(Active Biomass Concentration)와 휘발성 부유고형미생물 농도(Volatile Mixed Liquor Suspended Solids)의 비율을 나타내는Ma/Mv는 하수처리공정 및 운영조건에 따라 가변적으로 변하며, 컨트롤러에 내장된 중앙처리장치(200)에서 다양한 조건에 따라 연산 통하여 보정되고 연산되어진다(도 6의 실시예-3 참조).
방류수중 부유물질로 인한 COD 농도는 다음 식에서 보는 바와 같이 방류수중의 부유물질 농도와 활성슬러지 반응조의 미생물 특성을 나타내는Ma/Mt값에 의하여 예측되고 보정된다.
여기서,TotalCOD: 방류수중 총 유기물농도(COD), mg/L
COD bySS : 방류수중 부유물질(SS)로 인한 COD 농도, mg/L
Ma/Mt: 활성슬러지 반응조의 활성미생물 농도와 총부유고형미생물 농도의 비율
SSe: 방류수중의 부유물질 농도, mg/L
Ma/Mt값은 활성슬러지 공정 운전조건에 따라 그 값이 가변적으로 변하며, 컨트롤러에 내장된 중앙처리장치(200)에서 다양한 조건에 따라 연산 통하여 보정되고 연산되어진다(도 7의 실시예-4 참조).
제어신호 출력부(303)에서는 분석된 제어신호를 PLC(Programmable Logic Controller) 및 Personal Computer/MMI(Man Machine Interface)로 신호를 변환하여 전달하는 기능을, 데이터 베이스 및 지식기반부(304)에서는 측정, 분석 및 출력된 결과를 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 제어로직을 통하여 새로운 신호 입력 또는 운영조건 변화시 보다 효율적인 운전제어를 수행하기 위한 정보로 활용하기 위한 기능을 각각 포함한다.
사용자 정의부(305)는 수질 모델링을 위한 기본설정 및 운전자가 수처리시설 상태에 따라 설정치를 변화 할 수 있도록 제어하는 값을 입력받는 기능을, 측정결과 보정부(306)에서는 연산된 각종 모델링 결과 및 수질계측결과를 보정하기 위한 제어로직을, 알람신호 분석부(307)는 방류수질 농도가 기 설정된 기준을 초과하는경우 경보신호 발생 및 기기제어를 위한 신호출력을, 통신부(308)에서는 인터넷으로 알람신호 및 측정결과를 원격지에 전송하기 위한 통신기능을 수행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 방류수조의 생물화학적 산소요구량(BOD) 및 화학적 산소요구량(COD)을 소프트웨어 기술, 부유물질농도 분석기 및 온도센서만으로 실시간 분석-모니터링하므로 수천만원 이상인 BOD 및 COD 분석장비 설치비를 절감할 수 있으며, 이들 장비의 유지관리에 필요한 약품비, 전력비 및 유지관리 인건비에 대한 비용을 절감 할 수 있다.
또한, 수처리시설 운영관리 측면에서는 하수처리시설 방류수를 실시간으로 원격지에서 감시할 수 있으므로 유입부하의 증가 또는 기기이상으로 인한 수질사고 발생시 신속하게 대응할 수 있어 방류수계의 수질보전과 행정처분에 따른 비용손실을 최소화 할 수 있으며, 수처리시설 운영관리인원을 최소화하여 보다 경제적이고 효율적으로 시설을 운영관리 할 수 있도록 도움을 준다.
또한, 자동제어 시스템과 연계하여 사용하는 경우 방류수질 초과시 약품주입 시스템 또는 여과 시스템을 자동으로 작동시켜 별도의 관리인원 없이 처리시설을 정상적으로 운영할 수 있는 완전무인운전시스템으로 사용이 가능하다.
본 발명이 가져다 주는 또다른 효과는 실험실 분석시 발생하는 화학물질 등으로 인한 2차 오염물질 발생량을 줄이고, 온라인으로 다량의 처리장 운영자료를 확보함으로써 시설운영관리 및 진단시 보다 많은 정보를 운영자에게 제공하고 이를 체계적으로 관리할 수 있는 기반을 제공하는 효과도 기대할 수 있다.
Claims (3)
- 하수 및 폐수를 생물학적으로 처리하는 시스템에 있어서,실시간으로 가변되는 반응조(100) 방류수조(101)의 부유물질 농도 및 온도를 측정하는 수질 분석기(103 및 104)와;상기 수질 분석기(103 및 104)에서 전송되는 신호를 입력받아 방류수중의 용존 생물화학적산소요구량, 용존 화학적산소요구량, 총생물화학적산소요구량 및 총화학적산소요구량을 모델링에 필요한 각종 동역학적 계수와 비교, 판단하여 예측하고 제어신호, 경보신호 및 운영자료를 처리장내 운영관리용 PC(105) 및 원격지에 인터넷망(106)을 통하여 전송하는 컨트롤러(102)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 부유물질 농도 분석기와 소프트웨어 센서기술을 이용한 수처리시설 방류수 유기물질농도 예측시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러(102)는통신, 연산 및 자료저장 등 자동제어를 위한 각종 처리를 담당하며, 온라인 수질분석기(103 및 104)로부터 입력받은 신호를 농도 값으로 실시간으로 변환하고 자동보정하는 트랜스미터 기능을 수행하는 중앙처리장치(200);자료의 입력 및 문자 및 그림정보 등으로 결과 출력을 위한 신호처리를 수행하는 그래픽 처리보드(201);문자 및 그림정보를 운전자가 확인 할 수 있도록 CRT 또는 LCD에 표시하는디스플레이부(202);자동제어 기기와 타 기기 간의 통신을 위한 기능과 상기 중앙처리장치(201)에서 상위 시스템으로의 운전정보를 제공하는 통신부-RS232/485(203);인터넷으로 원격지에 운영자료 및 알람정보를 전송하는 통신부-Ethernet(204);운전자가 자동제어기기의 운전조건을 변경하고 결과의 출력 등 기기의 수동제어를 포함한 각종 정보를 입력하는 키보드(205);온라인 수질측정결과, 분석결과 및 관련정보들을 저장하는 저장부(206);자동제어 기기의 전원을 공급하고 정전시 일정시간 동안 작동할 수 있는 축전지 기능을 수행하는 전원부(207);분석결과 및 기기작동과 관련된 정보를 프린터로 출력하기 위한 신호를 처리하는 프린터 출력부(208);수질분석기(103 및 104)로부터 발생하는 아날로그 신호를 온라인으로 입력받아 디지털 신호로 처리하는 신호 입력부(209);분석된 제어신호를 PLC 및 RTU로 제어신호를 출력하는 신호 출력부(210)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 부유물질 농도 분석기와 소프트웨어 센서기술을 이용한 수처리시설 방류수 유기물질농도 예측시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러(102)는수질분석기(103 및 104)의 부유물질농도 및 수온의 전기신호를 농도 및 수온값으로 실시간 변환하고 자동보정하여 주는 트랜스미터 기능 및 노이즈 억제를 위하여 통계학적 기법을 이용한 필터링 기능을 수행하는 계측신호 처리부(300);모델링을 위한 기본 정보가 입력되어 있으며, 운전이 진행되면서 축적된 정보가 자동으로 저장되고 보정되어지며, 사용자 설정에 의하여 각종 설정치들을 현장조건에 따라 가변할 수 있도록 프로그램이 구성되고, 측정, 분석 및 출력된 결과를 뉴로-퍼지 제어로직을 통하여 새로운 신호 입력 또는 운영조건 변화시 보다 효율적인 운전제어를 수행하기 위한 정보로 활용하는 데이터 베이스 및 지식기반부(304);데이터 베이스 및 지식기반부(304)에 저장된 각종 동역학계수와 실시간으로 측정된 수온정보를 이용하여 생물학적 처리수내의 용존성 유기물질을 예측하는 Soluble BOD 및 COD 모델링부(301);분석된 제어신호를 PLC 및 퍼스널 컴퓨터/MMI로 신호를 변환하여 전달하는 제어신호 출력부(303);수질 모델링을 위한 기본설정 및 운전자가 수처리시설 상태에 따라 설정치를 변화 할 수 있도록 제어하는 값을 입력받는 사용자 정의부(305);연산된 각종 모델링 결과 및 수질계측결과를 보정하기 위한 제어로직을 포함하는 측정결과 보정부(306);방류수질 농도가 기 설정된 기준을 초과하는 경우 경보신호 발생 및 기기제어를 위한 신호를 출력하는 알람신호 분석부(307);인터넷으로 알람신호 및 측정결과를 원격지에 전송하기 위한 통신기능을 수행하는 통신부(308)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 부유물질 농도 분석기와 소프트웨어 센서기술을 이용한 수처리시설 방류수 유기물질농도 예측시스템.
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|---|---|
| KR (1) | KR100455654B1 (ko) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100728299B1 (ko) | 2005-07-12 | 2007-06-13 | 한국농촌공사 | 염해 예보 및 물관리 장치와 염해 예보 및 물관리 방법 |
| KR100997526B1 (ko) * | 2008-03-11 | 2010-12-03 | 정병길 | 하수처리장의 자동 제어시스템 |
| KR101025337B1 (ko) | 2010-09-03 | 2011-03-29 | (주)모어엠 | 동적-물질수지분석모델 모듈기반의 연속유입식 하수처리장 실시간 방류수질 예측시스템 |
| KR101306939B1 (ko) * | 2011-11-25 | 2013-09-10 | 주식회사 시노펙스 | 여과 막 세정장치 및 세정방법 |
| KR101344992B1 (ko) * | 2012-04-24 | 2013-12-24 | (주)엠큐빅 | 자동 보정 기능이 있는 총질소 소프트웨어 센서 콘트롤러 및 이를 이용한 총질소 모니터링 시스템 |
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| KR102022351B1 (ko) * | 2019-05-03 | 2019-09-19 | 주식회사 대아이엔지 | 부유물질량 측정을 통한 bod 예측 장치 |
| KR102022349B1 (ko) * | 2019-05-03 | 2019-11-05 | 주식회사 대아이엔지 | 부유물질량 측정을 통한 bod 예측 시스템 |
| KR102079637B1 (ko) * | 2019-08-14 | 2020-02-21 | 주식회사 대아이엔지 | 중력식 부유물 여과 시스템 |
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Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030095881A (ko) * | 2002-06-15 | 2003-12-24 | 삼성정밀화학 주식회사 | Ｃｏｄ 예측제어를 통한 ｅｃｈ 공정 폐수처리 최적화방법 |
| KR100483584B1 (ko) * | 2002-09-11 | 2005-04-19 | 한국바이오시스템(주) | 수질의 실시간 비오디 측정용 부표형 센서 |
| KR100490197B1 (ko) * | 2002-10-14 | 2005-05-17 | 삼성정밀화학 주식회사 | 질소제거공정의 대체 외부기질로 폐자원을 이용하기 위한폐자원 평가방법 |
| KR100511225B1 (ko) * | 2004-08-24 | 2005-08-31 | 주식회사 드림바이오스 | 수중 침지형 연속식 미생물 활성도 및 용존산소 다목적측정기 |
| KR100643175B1 (ko) * | 2006-05-17 | 2006-11-10 | 대윤계기산업 주식회사 | 온라인 부유물질 농도 측정센서장치 |
| KR100885997B1 (ko) * | 2008-07-22 | 2009-02-26 | (주)한국스카다 | 인출형 수질 원격감시시스템 |
| WO2011154900A2 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Hach Company | Server monitoring of flow and sampling apparatus and/or logger |
| WO2011154899A2 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Hach Company | Predictive and internet-based sampler control |
| KR102066426B1 (ko) * | 2019-05-28 | 2020-01-17 | 주식회사 대아이엔지 | 용량 가변형 전처리 여과 장치를 구비하는 여과 시스템 |
| KR102066424B1 (ko) * | 2019-05-28 | 2020-01-16 | 주식회사 대아이엔지 | 용량 가변형 전처리 여과 장치 |
| CN113087030B (zh) * | 2021-03-02 | 2022-08-02 | 天津大学 | 一种水资源双循环反馈控制系统及方法 |
| TW202306911A (zh) * | 2021-05-13 | 2023-02-16 | 日商奧璐佳瑙股份有限公司 | 運轉指標之計算方法及計算裝置、排水處理方法以及排水處理裝置 |
| CN117706055A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 天津创业环保集团股份有限公司 | 用于市政污水有机物全组分特性分析的一体化方法和装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57135089A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Control system for excess sludge amount in active sludge process |
| JPS5834090A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-28 | Nissin Electric Co Ltd | 下水処理用水質制御法およびその装置 |
| KR200263024Y1 (ko) * | 2001-10-18 | 2002-01-31 | 십자성마을회 주식회사 | 부유물농도측정장치 |
| KR20020032787A (ko) * | 2000-10-27 | 2002-05-04 | 유창환, 황호재 | 원격 수처리 시스템 |
-
2002
- 2002-02-04 KR KR10-2002-0006234A patent/KR100455654B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57135089A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Control system for excess sludge amount in active sludge process |
| JPS5834090A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-28 | Nissin Electric Co Ltd | 下水処理用水質制御法およびその装置 |
| KR20020032787A (ko) * | 2000-10-27 | 2002-05-04 | 유창환, 황호재 | 원격 수처리 시스템 |
| KR200263024Y1 (ko) * | 2001-10-18 | 2002-01-31 | 십자성마을회 주식회사 | 부유물농도측정장치 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100728299B1 (ko) | 2005-07-12 | 2007-06-13 | 한국농촌공사 | 염해 예보 및 물관리 장치와 염해 예보 및 물관리 방법 |
| KR100997526B1 (ko) * | 2008-03-11 | 2010-12-03 | 정병길 | 하수처리장의 자동 제어시스템 |
| KR101025337B1 (ko) | 2010-09-03 | 2011-03-29 | (주)모어엠 | 동적-물질수지분석모델 모듈기반의 연속유입식 하수처리장 실시간 방류수질 예측시스템 |
| KR101306939B1 (ko) * | 2011-11-25 | 2013-09-10 | 주식회사 시노펙스 | 여과 막 세정장치 및 세정방법 |
| KR101344992B1 (ko) * | 2012-04-24 | 2013-12-24 | (주)엠큐빅 | 자동 보정 기능이 있는 총질소 소프트웨어 센서 콘트롤러 및 이를 이용한 총질소 모니터링 시스템 |
| KR101345059B1 (ko) * | 2012-04-24 | 2013-12-26 | (주)엠큐빅 | 자동 보정 기능이 있는 총인 소프트웨어 센서 콘트롤러 및 이를 이용한 총인 모니터링 시스템 |
| KR102022351B1 (ko) * | 2019-05-03 | 2019-09-19 | 주식회사 대아이엔지 | 부유물질량 측정을 통한 bod 예측 장치 |
| KR102022349B1 (ko) * | 2019-05-03 | 2019-11-05 | 주식회사 대아이엔지 | 부유물질량 측정을 통한 bod 예측 시스템 |
| KR102079637B1 (ko) * | 2019-08-14 | 2020-02-21 | 주식회사 대아이엔지 | 중력식 부유물 여과 시스템 |
| KR102079632B1 (ko) * | 2019-08-14 | 2020-02-21 | 주식회사 대아이엔지 | 오염원 모니터링이 가능한 와류형 여과 시스템 |
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| KR102091032B1 (ko) * | 2019-08-14 | 2020-03-19 | 주식회사 대아이엔지 | 중력식 부유물 여과 장치 |
| KR102090598B1 (ko) * | 2019-08-14 | 2020-03-19 | 주식회사 대아이엔지 | 역세척 효율이 향상되는 섬유여과형 오염 저감 장치를 포함하는 수처리 시스템 |
| KR102093424B1 (ko) * | 2019-08-14 | 2020-03-26 | 주식회사 대아이엔지 | 오염원 모니터링이 가능한 와류형 여과 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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