KR101152875B1 - Auto control method and controller using treepoint pressure measurements - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생물여과지와 회분식 생물반응조의 운영제어방법 및 운영제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생물반응조의 압력 값을 활용하여 연산을 통해 최적의 역세시점 및 처리수 배출시점을 결정하는 방법 및 이를 효율적으로 구현하기 위한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법 및 이를 활용한 운영제어장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an operation control method and an operation control apparatus for a biofilter and a batch bioreactor, and more particularly, a method for determining an optimum backwashing point and a treatment water discharge point through calculation using a pressure value of a bioreactor. The present invention relates to an operation control method of a water treatment facility through three-point pressure measurement and an operation control device using the same.
근래 들어, 수자원의 보호 측면에서 하수 처리장의 방류수 수질 기준이 지속적으로 강화되는 추세이다.In recent years, in terms of protection of water resources, effluent quality standards in sewage treatment plants have been continuously strengthened.
이렇게 강화된 수질 기준을 준수하기 위하여 여러 가지 수처리 공정이 개발되어 적용되고 있으며, 이러한 수처리 공정 중 대표적인 공정이 생물여과 공정이다.Various water treatment processes have been developed and applied in order to comply with such enhanced water quality standards, and a representative one of such water treatment processes is a biofiltration process.
도 1은 종래 기술에 따른 지상형 생물여과지를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2, 도 3은 종래 기술에 따른 지상형 생물여과지의 운전과정을 나타내는 도면이며, 도 4는 종래 기술에 따른 지상형 생물여과지의 수두 손실을 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a terrestrial biofilter according to the prior art, Figures 2 and 3 is a view showing the operation of the terrestrial biofilter according to the prior art, Figure 4 is a terrestrial biological according to the prior art It is a figure which shows the head loss of a filter paper.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 종래 기술에 따른 지상형 생물여과지(100)는 유입수로(101)와 유출수로(106)를 포함하는 구성으로 이루어진다.As shown in the figure, the
상기 유입수로(101)는 하수가 유입되기 위한 유입관(102)과 상기 유입관(102)을 통하여 유입된 하수의 흐름을 유도하기 위한 유입위어(103) 및 상기 유입위어(103)의 양 측에 각각 구비되어 하수의 외부 유출을 방지하기 위한 유입수문(104)으로 구비된다.The
그리고, 상기 유입관(102)에는 유입되는 하수의 유동 및 유량을 제어하기 위한 유입밸브(105)가 구비된다.In addition, the
상기 유출수로(106)는 유입수로(101)를 통하여 유입된 후 정화된 물을 유출하기 위한 것으로서, 상기 유입수로(101)의 하측에 위치한다. The
여기서, 상기 유입관(102)의 일측에 여과지(107)가 구비되고, 상기 여과지(107)의 상측에 하수에 포함되는 고형물 등의 오염물을 여과하기 위한 여재(108)가 구비된다.Here, the
상기한 바와 같은 구조를 갖는 생물여과지의 생물 여과공정은, 생물학적인 처리와 물리적인 여과가 동시에 이루어지기 때문에 우수한 처리수질을 확보할 수 있으며, 특히 동절기의 저수온에서 안정적인 질산화를 달성할 수 있다는 장점을 가진다.The biological filtration process of the biological filter paper having the structure as described above, because the biological treatment and the physical filtration is performed at the same time, it is possible to secure excellent treated water quality, and in particular, it is possible to achieve stable nitrification at low water temperature in winter. Have
한편, 생물여과 공정의 경우, 여과가 지속됨에 따라 여재에 억류된 고형물의 양이 증가하면서 공극이 감소함으로써 최종적으로는 여과 손실이 증가하게 되고, 유입 수위가 증가하는 문제점이 있었다.On the other hand, in the case of the biofiltration process, as the amount of solids detained in the filter medium increases as the filtration continues, the loss of the filtration is finally increased and the inflow water level is increased.
즉, 도 2 내지 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 여과가 지속될 경우, 여재에 억류된 고형물 등의 오염물의 양이 증가하고, 이로 인해 공극이 감소함으로써 여과 손실이 증대됨과 동시에 유입 수위가 높아지는 문제점이 있었다.That is, as shown in Figures 2 to 3, if the filtration is continued, the amount of contaminants such as solids held in the filter media increases, thereby increasing the filtration loss and the inflow water level by reducing the voids There was this.
상술한 바와 같은 문제점으로 해결하기 위해서는, 일정 여과 손실이 발생할 경우, 여과를 지속할 수 없기 때문에 역세를 통하여 억류된 고형물을 제거하여 수두손실을 회복하여야 한다.In order to solve the problem as described above, if a constant filtration loss occurs, the filtration can not be continued, it is necessary to recover the head loss by removing the detained solids through backwash.
이를 위하여 생물여과의 역세시점을 결정하여야 하며, 생물여과의 역세시점은 여재의 수두손실에 의해 결정된다.For this purpose, the backwashing time of the biofiltration is determined, and the backwashing time of the biofiltration is determined by the head loss of the filter medium.
이렇게 여재의 수두손실은 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 유입관의 상부에 수위계를 설치하여 측정한다. 즉, 유입관의 상부에 위치하는 유입수로 측에 근접되는 위치에 수위계를 설치하여 여재의 수두손실을 측정함으로써 생물여재의 역세시점을 결정한다.Thus, the head loss of the media is measured by installing a water gauge on the upper part of the inlet pipe, as shown in FIG. That is, the backwashing time of the biological filter is determined by measuring the head loss of the filter medium by installing a water gauge at a position close to the inflow channel located at the top of the inlet pipe.
여기서, 수위계로는 기계식, 전기식, 초음파식 수위계 등이 적용가능하나, 수위 측정 시 유입수로에서 낙차에 의해 발생하는 수위 변동에 따라 측정값에 노이즈 등의 오류가 자주 발생한다는 단점이 있었다.Here, mechanical, electrical, ultrasonic water level gauges, etc. can be applied as a water level meter, but there was a disadvantage in that an error such as noise is frequently generated in the measured value according to a level change caused by a drop in the inflow channel during the level measurement.
또한, 역세 시 역세수의 배출에 따라 여과가 진행되고 있는 여과지의 수위가 감소하게 되고, 유입수위의 측정값이 감소하게 되어 수두손실이 저감되는 등의 에러가 유발되는 등 운영상의 문제점이 있었다.In addition, there was an operational problem such that the water level of the filter paper undergoing filtration decreases with the discharge of backwash water during backwashing, and the measured value of the inflow water level decreases, causing errors such as head head loss.
한편, 근래 들어 지하 하수처리장이 증가하고 있으며, 이는 하수처리장을 지하로 건설할 경우, 건설비 및 건축비가 절감되기 때문에 유입수로가 유출수로의 하부에 위치하는 지하형 생물여과지의 적용이 증가하고 있는 추세이다.On the other hand, in recent years, underground sewage treatment plants have been increasing, which means that when the sewage treatment plant is constructed underground, construction and construction costs are reduced, so the application of underground biofilters where the inflow channel is located below the outflow channel is increasing. to be.
이러한 지하형 생물여과지는 일정 압력이 유지되는 유입수로에 유입관을 연결하여 하수가 유입되는 구조로 이루어지나, 각 생물여과지의 수두손실이 수위계를 통하여 측정할 수 없다는 문제점이 있었다.These underground biofilters consist of a structure in which sewage is introduced by connecting an inlet pipe to an inflow channel maintained at a constant pressure, but there is a problem that the head loss of each biofilter cannot be measured through a water gauge.
한편, 소규모 하수처리장의 경우, 대부분 지하에 건설되는데 소규모 하수처리장에 적합한 회분식 반응조는 유입수위의 계측을 통하여 운영을 하게 되는데 반응조 상부가 복개되어 있기 때문에 수위계를 설치하거나, 유지관리가 어려운 문제점이 있었다.
On the other hand, in the case of small sewage treatment plants, most of them are built underground, but the batch reactor suitable for the small sewage treatment plant is operated by measuring the inflow water level. .
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 생물 반응조내에서 압력 값을 측정한 후 측정된 압력 값을 수위 값으로 환산 및 연산하여 최적의 역세시점 및 배출시점을 결정함으로써 역세시점 및 배출시점을 결정하기 위한 수위계의 설치가 불가능하여 역세시점을 결정하기 어려운 지하형 생물반응조에도 적용이 가능함과 동시에 원활한 운전이 가능한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법 및 이를 활용한 운영제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made in order to solve the problems as described above, by measuring the pressure value in the biological reactor and converting and calculating the measured pressure value to the water level value backwashing time by determining the optimum backwashing time and discharge point And control method of water treatment facilities through three-point pressure measurement that can be applied to underground bioreactors, where it is difficult to determine the backwashing point because it is impossible to install water gauge to determine the discharge point It is an object to provide a control device.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 생물여과지의 3지점에 설치된 압력계에서 측정된 압력 값을 수위 값으로 환산 및 연산하여 생물여과지의 역세시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the present invention is characterized by determining the backwashing time of the biofilter by converting and calculating the pressure value measured in the pressure gauge installed at the three points of the biofilter as a level value.
그리고, 회분식 생물반응조에서 3지점에 설치된 압력계에서 측정된 압력 값을 수위 값으로 환산 및 연산하여 회분식 생물반응조의 배출시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the discharge value of the batch bioreactor may be determined by converting and calculating the pressure value measured by the pressure gauge installed at three points in the batch bioreactor.
여기서, 압력계는 여과지의 하부와, 여과지의 상측에 위치하는 여재의 하부 및 여재의 상부에 각각 위치하여 압력을 측정한다.Here, the pressure gauge is located at the lower part of the filter paper, the lower part of the filter medium located above the filter paper, and the upper part of the filter medium to measure the pressure.
이때, 역세시점 결정 시 압력을 통하여 산정된 수두손실과 기울기를 동시에 이용한다.At this time, the head loss and the slope calculated by the pressure are used simultaneously when determining the backwashing point.
한편, 역세시점을 결정하기 위한 역세시점 운영 제어장치에 있어서, 여과지 내의 압력을 측정하기 위한 압력계; 압력계에서 측정된 계측값이 제공되는 제1 자동제어부; 제1 자동제어부에 네트워크로 연결되는 제2 자동제어부; 및 제1 자동제어부에 설비제어를 위하여 연결되는 펌프/밸브; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the backwash time operation control device for determining the backwash time point, the pressure gauge for measuring the pressure in the filter paper; A first automatic control unit provided with a measured value measured by the pressure gauge; A second automatic controller connected to the first automatic controller via a network; And a pump / valve connected to the first automatic control unit for facility control. Characterized in that consisting of a configuration including a.
여기서, 압력계는 여과지의 하부와, 여과지의 상측에 위치하는 여재의 하부 및 여재의 상부에 각각 설치된다.Here, the pressure gauge is provided at the lower part of the filter paper, the lower part of the filter medium located above the filter paper, and the upper part of the filter medium, respectively.
이때, 제1 자동제어부는 상기 압력계의 계측값을 입력받는 자동제어장치와, 자동제어장치의 분석결과 및 제어결과를 송/수신하는 통제장치를 포함하여 구성된다.In this case, the first automatic control unit includes an automatic control device that receives the measured value of the pressure gauge, and a control device that transmits / receives an analysis result and a control result of the automatic control device.
그리고, 통제장치는 역세척 주기를 기록하는 연산모듈과, 연산모듈에서 기록된 역세척 주기를 저장하는 저장모듈과, 저장모듈에 저장된 역세척 주기를 그래픽 및 문자로 표시하는 입/출력장치 및 입출력장치가 입력받은 손실수두값에 따른 분석, 제어 결과를 전송하고, 새로운 설정값을 송신하는 통신모듈을 포함하여 구성된다.The control device includes an operation module for recording the backwash cycle, a storage module for storing the backwash cycle recorded in the operation module, an input / output device for displaying the backwash cycle stored in the storage module in graphic and text, and input / output. The device is configured to include a communication module that transmits the analysis and control results according to the input loss head value and transmits a new setting value.
한편, 통제장치는 역세척 수행 시 제1 또는 제2 자동제어반이 역세척 상태에 있는지 여부를 판단하여 제1 또는 제2 자동제어반이 역세척 상태가 아닐 경우, 제2 또는 제1 자동제어반의 역세척을 수행하거나, 제1 또는 제2 자동제어반이 역세척 상태일 경우, 대기 상태로 전환한 후 역세척이 완료될 때까지 대기한 후 해당 제어반의 역세척을 수행하도록 이루어진다.
On the other hand, the control device determines whether the first or second automatic control panel is in the backwash state when performing the backwash, and if the first or the second automatic control panel is not in the backwash state, the control unit reverses the second or the first automatic control panel. When performing the cleaning or when the first or second automatic control panel is in the backwash state, the process is performed to switch to the standby state, wait until the backwash is completed, and then perform the backwash of the control panel.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 생물여과지 내의 3지점에 설치된 압력계를 통하여 압력 값을 측정함으로써 최적의 역세시점을 결정할 수 있으며, 압력계를 통하여 측정된 압력 값을 수위 값으로 환산 및 연산함으로써 수위계의 설치가 불가능한 지하형 생물여과기에 적용가능할 뿐만 아니라, 생물여과지의 정밀하고 원할한 운전이 가능하며, 이로 인해 노이즈 등의 오류 및 에러를 제거할 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
As described above, the present invention having the configuration as described above can determine the optimum backwashing point by measuring the pressure value through a pressure gauge installed at three points in the biofilter, and the pressure value measured through the pressure gauge as a water level value. By converting and calculating, it is not only applicable to underground type biofilter where water level is impossible to install, but also enables precise and smooth operation of biofilters, which can have the effect of eliminating errors and errors such as noise. have.
도 1은 종래 기술에 따른 지상형 생물여과지를 개략적으로 나타내는 단면도,
도 2, 도 3은 종래 기술에 따른 지상형 생물여과지의 운전과정을 나타내는 도면,
도 4는 종래 기술에 따른 지상형 생물여과지의 수두 손실을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 의한 지하형 생물여과지를 개략적으로 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명에 의한 지하형 생물여과지 내의 압력계의 위치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세시점 결정방법에 따른 위치수두의 개념을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세시점 결정방법에 따른 운전시점의 위치수두와 압력수두간의 관계를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세지점 결정방법에 따른 역세시점의 위치수두와 압력수두간의 관계를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세시점 결정방법에서 역세지점 중 위치수두와 압력수두와의 관계를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 회분식 반응조에 3지점 압력계가 적용된 예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 12는 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치를 개략적으로 나타내는 구성도.1 is a cross-sectional view schematically showing a terrestrial biofilter according to the prior art,
2 and 3 is a view showing the operation of the terrestrial biofilter according to the prior art,
Figure 4 shows the head loss of terrestrial biofilters according to the prior art,
5 is a cross-sectional view schematically showing the underground biofilter according to the present invention,
6 is a view schematically showing the position of the pressure gauge in the underground biofilter according to the present invention,
7 is a view showing the concept of the head of the head according to the method of determining the backwashing point in the operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement according to the present invention,
8 is a view showing the relationship between the position head and the pressure head of the operation time in accordance with the method of determining the backwashing point in the operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement according to the present invention,
9 is a view showing the relationship between the position head and back pressure of the backwashing time according to the backwashing point determination method in the operation control method of the water treatment facility by measuring the three-point pressure according to the present invention,
10 is a view showing the relationship between the position head and the pressure head of the backwashing point in the method of determining the backwashing point in the operation control method of the water treatment facility by measuring the three-point pressure according to the present invention,
11 is a view schematically showing an example in which a three-point pressure gauge is applied to a batch reactor in an operation control method of a water treatment facility using three-point pressure measurement according to the present invention;
12 is a block diagram schematically illustrating an operation control apparatus utilizing the operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement according to the present invention.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 지하형 생물여과지를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 지하형 생물여과지 내의 압력계의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세시점 결정방법에 따른 위치수두의 개념을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세시점 결정방법에 따른 운전시점의 위치수두와 압력수두간의 관계를 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세지점 결정방법에 따른 역세시점의 위치수두와 압력수두간의 관계를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 역세시점 결정방법에서 역세지점 중 위치수두와 압력수두와의 관계를 나타내는 도면이며, 도 11은 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법에서 회분식 반응조에 3지점 압력계가 적용된 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
5 is a cross-sectional view schematically showing the underground biofilter according to the present invention, Figure 6 is a view schematically showing the position of the pressure gauge in the underground biofilter according to the present invention, Figure 7 is a three-point pressure according to the present invention 8 is a view showing the concept of the position head according to the backwashing point determination method in the operation control method of the water treatment facility through the measurement, Figure 8 is a method for determining the backwashing point in the operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement according to the present invention FIG. 9 is a view showing a relationship between a position head and a pressure head at an operation point according to the present invention, and FIG. 9 is a position head and a pressure head of a backwash point according to a backwash point determination method in an operation control method of a water treatment facility using a three-point pressure measurement according to the present invention. FIG. 10 is a backwashing method in an operation control method of a water treatment facility through three-point pressure measurement according to the present invention. FIG. 11 is a view showing a relationship between a position head and a pressure head among backwashing points in a point determination method, and FIG. 11 illustrates an example in which a three-point pressure gauge is applied to a batch reactor in an operation control method of a water treatment facility using three-point pressure measurement according to the present invention. It is a figure which shows schematically.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법은, 수위계의 설치 및 이를 통하여 수위를 측정할 수 없는 지하형 생물여과지(20)의 여과지(27) 하부와 상기 여과지(27)의 상측에 설치되는 여재(28)의 하부 및 상기 여재(28)의 상부에 압력계(10a, 10b, 10c)를 설치한 후 각 지점을 압력을 측정하여 생물여과지(20)의 역세시점을 결정한다.As shown in the figure, the operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement according to the present invention, the installation of the water gauge and the
즉, 유입관(22)을 통하여 하수가 유입되고, 상기 유입관(22)을 통하여 유입되는 하수가 유동하기 위한 유입수로(21)와 상기 유입수로(21)를 통하여 유입된 후 여과지(27)의 여재(28)를 통하여 정화된 물을 유출하기 위한 유출수로(26)를 포함하는 구성의 지하형 생물여과지(20)에서 상기 유입수로(21)의 일측에 구비되어 하수를 여과시키는 여과지(27)의 하부에 압력계(10a)를 설치하고, 상기 여과지(27)의 상측에 위치하는 여재(28)의 하부에 압력계(10b)를 설치하며, 상기 여재(28)의 상부에 압력계(10c)를 설치하는 등 3개의 압력계(10)를 각각 설치한 후 각 지점에 설치되는 압력계(10a, 10b, 10c)의 압력을 측정하여 생물여과지(20)의 역세시점을 결정한다.That is, the sewage is introduced through the
상기한 바와 같이, 상기 지하형 생물여과지(20)의 여과지(27) 하부 및 여재(28)의 상, 하부에 압력계(10a, 10b, 10c)를 각각 설치한 후 상기 여과지(27)의 하부에서 여재(28)의 하부까지 높이를 Hb로 나타내고, 상기 여재(28)의 하부에서 여재(28)의 상부까지 높이를 Hm로 나타내며, 상기 여재(28)의 상부에서 유출수위까지 높이를 Hw로 나타내고, 상기 유출수위에서 유입수위까지의 높이를 △H로 나타낸다.As described above, after installing the pressure gauge (10a, 10b, 10c) on the upper and lower portions of the
여기서, 상기 지하형 생물여과지(20)의 위치에 따른 위치수두에서 수두손실이 발생하지 않을 경우(△H=0)의 위치수두 및 압력수두의 분포는 도 8 및 도 9에 도시하고 있는 바와 같다.Here, the distribution of the position head and the pressure head when the head loss does not occur in the position head according to the position of the
이때, 위치수두를 HT로 나타내고, 압력수두를 PT로 나타내면, 위치수두와 압력수두는 다음과 같은 관계가 성립된다.(단, 수위 1m = 압력 0.1kgf/cm2)
At this time, when the position head is represented by H T and the pressure head is represented by P T , the following relationship is established between the position head and the pressure head (where the water level 1m = pressure 0.1kgf / cm 2 ).
HT = HW + Hm + Hb H T = H W + H m + H b
PT = PW + Pm + Pb P T = P W + P m + P b
HT = PT
H T = P T
이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 직선의 기울기()는 위치수두와 압력수두의 변화가 같기 때문에 1을 나타낸다.At this time, as shown in Figure 8, the slope of the straight line (
그리고, 상기 여재(28)의 하부에서 여재(28)의 상부까지의 높이값인 Hm은 설계 시 결정되는 여재(28)의 투입량과 여과지의 면적을 고려하면 쉽게 구할 수 있으며, 상기 여재(28)의 하부에서 여재(28)의 상부까지의 압력 값인 Pm은 여재(28) 하부의 압력 값(P2)에서 여재(28) 상부의 압력 값(P3)의 차이로 구할 수 있다.And, the height value H m from the bottom of the
여기서, 수두손실이 없을 경우(△H=0), 압력계(10)의 값은 수압과 동일한 상태를 유지하기 때문에 Hm=Pm이 성립되어 기울기가 1이 된다.Here, when there is no head loss (ΔH = 0), since the value of the
이때, 압력계(10)의 위치수두(HT)와 압력수두(PT)와의 상관관계는 다음과 같다.
At this time, the correlation between the position head H T and the pressure head P T of the pressure gauge 10 is as follows.
HW + Hm + Hb = P1 = PT H W + H m + H b = P 1 = P T
HW + Hm = P2 H W + H m = P 2
HW = P3
H W = P 3
한편, 여과가 지속될 경우, 유입수 내의 고형물과 여재 표면에 성장한 미생물의 증가로 인하여 여재(28) 수두손실이 발생하게 되어 유입수두가 증가하게 되며, 이때의 압력분포는 도 9에 도시하고 있는 바와 같이, 여재(28) 내의 수두손실이 증가하여 직선의 기울기()가 로 변화하게 된다.On the other hand, if the filtration is continued, the head loss occurs in the
이때, 위치수두(HT)와 압력수두(PT)와의 상관관계는 다음과 같다.
At this time, the correlation between the position head H T and the pressure head P T is as follows.
△H + HW + Hm + Hb = P1 △ H + H W + H m + H b = P 1
△H + HW + Hm = P2 ΔH + H W + H m = P 2
HW = P3
H W = P 3
여기서, 압력계(10)의 측정값이 정확한지를 검증할 수 있는데 다음식에서와 같이 여과지(27) 하부의 압력 값(P1)과 여재(28) 하부의 압력 값(P2)의 차이값이 설계 시 두 압력계(10b, 10c)의 위치수두(HT)의 차이와 같아야 한다.Here, it is possible to verify whether the measured value of the
P1 - P2 = Pb = Hb
P 1 -P 2 = P b = H b
만약, 값의 차이가 발생할 경우, 압력계(10)가 이상이 있음을 의미하는 것으로 점검이 필요하다.
If a difference in value occurs, it is necessary to check that the
이때, 수두손실에 따른 압력은 다음 식을 이용하여 계산이 가능하다.
At this time, the pressure according to head loss can be calculated using the following equation.
P2 - P3 = Pm + △P = Hm + △H
P 2 -P 3 = P m + ΔP = H m + ΔH
상기 여재(28)의 하부에서 여재(28)의 상부까지의 높이인 Hm은 설계 시 결정된 값이므로 현재 지하형 생물여과지(20)의 여재(28)에서 발생하는 수두손실값(△H)의 정확한 산정이 가능하여 수위계를 설치할 수 없는 지하형 생물여과지(20)의 수두손실을 정확히 알 수 있기 때문에 정밀한 운전이 가능하다. 역세시점은 설계 시 설계 조건에 따라 값이 정해지며, 운영 시 수두손실 값이 정해진 값과 같아지면 역세를 수행하게 된다.H m, which is the height from the bottom of the
또한, 단순한 수위예측을 통한 제어와 함께 여재(28) 내의 수위 값으로 활용되는 수두손실 및 수두손실에 따른 기울기값을 통하여 제어가 가능하다. 즉, 여재(28)의 수두손실이 발생하지 않으면 직선의 기울기는 1을 나타내게 되며, 수두손실이 발생하면 기울기가 증가하게 되고, 설계 시 정해진 기울기값과 같아지게 되면 역세를 수행해야 한다.In addition, it is possible to control through the head value and the slope value according to the head loss that is utilized as the water level value in the
설계 시 유입수 조건에 따라 여재(28)의 깊이 Hm 및 적정 수두손실 △H가 적정 범위에서 선정된다. 다양한 조건에서의 설계가 가능하나, 현장 여건 및 운영상의 이유로 일반적으로 적용되는 수두손실에 따른 역세시점의 기울기는 [표 1]과 같은 값을 가지게 된다.In design, the depth H m and the appropriate head loss ΔH of the
역세는 운영 시 압력 측정을 통하여 구해진 기울기의 값이 설계 시 [표 1]에 따라 정해진 값과 같아지거나, 크게 되는 시점에서 수행된다.
Backwashing is performed when the value of the slope obtained from the pressure measurement during operation becomes equal to or larger than the value determined according to [Table 1] during design.
상기 압력계(10)를 통하여 산정된 수두손실값(△H)과 [표 1]의 기울기를 활용하여 2중 제어가 가능하고, 이로 인해 안전성과 정밀성을 증대시킬 수 있다.Dual control is possible by utilizing the head loss value ΔH calculated through the
또한, 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 역세 시 역세수의 배출에 따른 처리 수위의 변동(h)이 발생할 경우나, 단순히 수두손실을 측정할 경우, 일시적으로 측정값이 변하게 되지만, 기울기값()은 변화하지 않기 때문에 단순 수위측정을 통한 제어방식에서 발생하는 노이즈 등의 오류가 발생하지 않아 정밀하고 안정적인 제어를 할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 10, when the change (h) of the processing level due to the discharge of backwash water occurs during backwashing or when simply measuring head loss, the measured value temporarily changes, but the slope value ( ) Does not change, so errors such as noise generated in the control method through simple water level measurement do not occur, enabling precise and stable control.
상기한 바와 같이, 제어방식으로 운영되는 수처리시설은 원활한 운영을 위하여 2개 이상의 생물여과지를 갖도록 건설되어 운영되므로 각 지별로 자동 운영 제어장치를 연계하여 운영하여야 한다.As described above, since the water treatment facility operated in a controlled manner is constructed and operated to have two or more biological filters for smooth operation, it must be operated in conjunction with an automatic operation control device for each site.
한편, 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이, 3지점 압력측정을 통한 제어방법을 회분식 반응조에 적용하여 배출수위를 결정할 경우, 시간에 따른 수위를 제어하여 공정을 운영하게 되는데 이때에도 3지점 수위를 압력으로 측정하여 정배출수위, 최대배출수위, 비상수위를 제어할 수 있다.
On the other hand, as shown in Figure 11, when applying the control method through the three-point pressure measurement to the batch reactor to determine the discharge level, the process is operated by controlling the water level according to the time, even in this case the three-point water level to the pressure By measuring, the static discharge level, maximum discharge level, and emergency level can be controlled.
도 12는 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.12 is a configuration diagram schematically illustrating an operation control apparatus using an operation control method of a water treatment facility by measuring the three-point pressure according to the present invention.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치(1)는 압력계(10)와 제1 자동제어반(30)과 제2 자동제어반(50) 및 펌프/밸브(70)를 포함하는 구성으로 이루어진다.As shown in the figure, the
상기 압력계(10)는 지하형 생물여과지(20) 내의 압력을 측정하기 위한 것으로서, 여과지(27)의 하부와 상기 여과지(27)의 상측에 위치하는 여재(28)의 하부 및 상기 여재(28)의 상부에 각각 설치되는 3개의 압력계(10a, 10b, 10c)로 이루어진다.The
상기 제1 자동제어반(30)은 상기 압력계(10)에서 측정된 후 입력되는 계측값을 연산 및 제어하기 위한 것으로서, 상기 압력계(10)의 계측값이 입력되는 자동제어장치(31)와 상기 자동제어장치(31)에 분석결과 및 제어결과를 상호 송/수신하는 통제장치(33)를 포함하여 구성된다.The first
여기서, 상기 통제장치(33)는 각 지별 제1 및 제2 자동제어반(30, 50)의 상태를 감시하고 역세척 주기를 제어하기 위한 것으로서, 역세척 주기를 기록하는 연산모듈(35)과 상기 연산모듈(35)에서 기록된 역세척 주기를 저장하는 저장모듈(37) 및 상기 저장모듈(37)에 저장된 역세척 주기를 그래픽 및 문자로 표시하는 입/출력장치(38)를 포함한다.Here, the
그리고, 상기 입/출력장치(38)로 입력된 손실수두값에 따른 분석 결과 및 제어 결과를 자동제어장치(31)로 전송하고, 상기 자동제어장치(31)로부터 새로운 설정값을 송신받는 통신모듈(39)을 더 포함한다.The communication module transmits the analysis result and the control result according to the loss head value input to the input /
이렇게 상기 입/출력장치(38)는 역세척 주기의 결정을 위한 손실수두값을 입력받고, 통신모듈(39)을 통하여 입력된 손실수두값을 자동제어장치(31)로 전송하고, 상기 자동제어장치(31)는 전송된 손실수두값에 따른 새로운 설정값을 적용한다.In this way, the input /
한편, 상기 제2 자동제어반(50)은 상기 제1 자동제어반(30)에 네트워크로 연결된다. 즉, 상기 제2 자동제어반(50)은 상기 제1 자동제어반(30)의 통신모듈(39)에 네트워크로 연결된다.On the other hand, the second
그리고, 상기 펌프/밸브(70)는 상기 제1 자동제어반(30)에 연결되어 상기 제1 자동제어반(30)에 제어된다.
The pump /
이하, 본 발명에 의한 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치(1)의 동작과정을 설명한다.Hereinafter, an operation process of the
먼저, 제1 자동제어반(30)이 수두손실에 따른 역세척 수행 시 제2 자동제어반(50)은 대기상태로 대기한다.First, when the first
그리고, 상기 지하형 생물여과지(20) 내의 3지점에 설치되는 압력계(10a, 0b, 10c)에서 압력을 측정하고, 측정된 계측값을 제1 자동제어반(30)의 자동제어장치(31)로 전송한다.Then, the pressure is measured by
이때, 상기 각 압력계(10a, 10b, 10c)에서 자동제어장치(31)로 전송되는 전류신호는 4~20mA로 이루어진다.At this time, the current signal transmitted from the pressure gauge (10a, 10b, 10c) to the
이렇게 상기 지하형 생물여과지(20) 내의 3지점에서 계측된 계측값이 자동제어장치(31)로 전송될 경우, 상기 자동제어장치(31)는 계측값을 통신모듈(39)을 통하여 통제장치(33)로 전송하고, 상기 통신모듈(39)로 전송된 계측값을 연산모듈(35)이 연산한 후 이에 따른 역세척 주기를 저장모듈(37)에 저장한다.When the measured values measured at three points in the
여기서, 상기 입/출력장치(38)는 역세척 주기의 결정을 위한 손실수두값을 입력받고, 통신모듈(39)을 통하여 입력된 손실수두값을 자동제어장치(31)로 전송하고, 상기 자동제어장치(31)는 전송된 손실수두값에 따른 새로운 설정값을 적용한다.Here, the input /
이때, 상기 통제장치(33)에서 연산한 결과, 역세척을 수행하여야 한다고 판단하면, 상기 통제장치(33)는 통신모듈(39)을 통하여 자동제어장치(31)에 분석 결과 및 제어결과를 전송함과 동시에 역세척 수행 명령을 전송한다.At this time, when it is determined that the backwash is to be performed as a result of the calculation by the
그리고, 상기 자동제어장치(31)가 통제장치(33)로부터의 역세척 수행 명령을 펌프/밸브(70)로 실시간 전송하고, 제어결과를 다시 입력받고, 입력받은 제어결과를 다시 통신모듈(39)을 통하여 통제장치(33)로 전송하며, 상기 통제장치(33)로 입력된 제어결과가 저장모듈(37)에 저장된다.In addition, the
여기서, 상기 통제장치(33)는 2개 이상의 자동제어반(30, 50)의 역세척 주기를 중복없이 통제하기 위하여 각 자동제어반(30, 50)의 상태 정보가 네트워크로 실시간 수집되고, 상기 연산모듈(35)을 통하여 각 자동제어반(30, 50)의 상태 정보, 계측값 등을 연산하고 ,이를 통하여 역세척 여부를 결정한다.Here, the
이때, 상기 통제장치(33)를 통하여 제1 자동제어반(30)의 역세척 수행 여부가 결정되면, 제2 자동제어반(50)이 역세척 상태에 있는지를 판단하고, 상기 제2 자동제어반(50)이 역세척 상태가 아닐 경우, 제1 자동제어반(30)의 역세척을 수행한다.At this time, if it is determined whether the first
상기 통제장치(33)를 통하여 제2 자동제어반(50)의 역세척 수행 여부가 결정되면, 제1 자동제어반(30)이 역세척 상태에 있는지를 판단하고, 상기 제1 자동제어반(30)이 역세척 상태가 아닐 경우, 제2 자동제어반(50)의 역세척을 수행한다.When it is determined whether the second
만약, 상기 통제장치(33)를 통하여 역세척 수행여부가 결정된 후 제1 또는 제2 자동제어반(30, 50)이 역세척 상태에 있는지 판단하여 상기 제1 또는 제2 자동제어반(30, 50)이 역세척 상태일 경우, 대기상태로 전환하여 역세척이 완료될 때까지 대기한 후 해당 제어반(50, 30)의 역세척을 수행한다.If it is determined whether the backwashing is performed through the
즉, n개의 여과지가 있을 경우, n개의 제어반이 있게 되며, 모든 제어반의 상태를 통제장치(33)로 확인하여 2지 이상의 여과지(27)가 동시에 역세가 진행되지 않게 제어한다.That is, when there are n filter papers, there are n control panels, and the state of all the control panels is confirmed by the
상기한 바와 같은 구조 및 동작에 의하여 유입되는 폐수가 중단없이 연속적으로 처리가능해진다.The wastewater introduced by the structure and operation as described above can be treated continuously without interruption.
여기서, 상기 연산모듈(35)은 역세척 주기를 기록하고, 기록된 역세척 주기는 입/출력장치(38)의 그래픽 디스플레이을 통하여 그 결과를 표시한다.Here, the
또한, 상기 연산모듈(35)에 기록된 역세척 주기 관련 데이터는 상기 저장모듈(37)에 기록 및 저장되고, 사용자 또는 작업자의 요청 시 다시 입/출력장치(38)를 통하여 그래픽 및 문자로 표시한다.In addition, the backwash cycle related data recorded in the
한편, 상기 저장모듈(37)은 [표 1]에서와 같이 다양한 운전조건에 따른 기울기값을 저장하고 있으며, 사용자 또는 작업자가 입/출력장치(38)를 이용하여 운영조건에 적합한 기울기값을 현장에서 설정할 수 있다.
On the other hand, the
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described in connection with particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. Anyone can easily know.
1 : 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치,
10, 10a, 10b, 10c : 압력계, 20 : 지하형 생물여과지,
21 : 유입수로, 22 : 유입관,
25 : 유입밸브, 26 : 유출수로,
26 : 유출수로, 27 : 여과지,
28 : 여재, 30 : 제1 자동제어반,
31 : 자동제어장치, 33 : 통제장치,
35 : 연산모듈, 37 : 저장모듈,
38 : 입/출력장치, 39 : 통신모듈,
50 : 제2 자동제어반, 70 : 펌프/밸브.1: Operation control device using operation control method of water treatment facility by measuring pressure of 3 points,
10, 10a, 10b, 10c: pressure gauge, 20: underground biofilter,
21: inflow channel, 22: inflow pipe,
25: inlet valve, 26: effluent passage,
26: runoff, 27: filter paper,
28: filter medium, 30: the first automatic control panel,
31: automatic control device, 33: control device,
35: operation module, 37: storage module,
38: input / output device, 39: communication module,
50: second automatic control panel, 70: pump / valve.
Claims (9)
상기 여과지의 하부와, 상기 여과지의 상측에 위치하는 여재의 하부 및 상기 여재 상부의 3지점에 압력계를 설치하되, 설치된 압력계에서 측정된 압력 값을 수위 값으로 환산 및 연산하여 생물여과지의 역세시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법.
An inflow passage having inflow pipe for inflow of sewage, an inflow weir for inducing the flow of sewage introduced through the inflow pipe, and an inflow gate for preventing outflow of sewage, respectively, provided on both sides of the inflow weir; ; An inlet valve for controlling the flow and flow rate of sewage flowing into the inlet pipe; An outflow channel for flowing out purified water after flowing through the inflow channel; And a filter paper provided at one side of the inlet pipe and having a filter medium for filtering contaminants. In the operation control method of the biological filter comprising a configuration,
A pressure gauge is installed at the lower part of the filter paper, the lower part of the filter medium located above the filter paper, and at three points of the upper part of the filter medium, and the pressure value measured by the installed pressure gauge is converted into a water level value to calculate the backwashing time of the biofilter. Operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement, characterized in that determining.
상기 역세시점 결정은 여과지 내의 3지점에 설치된 압력계의 압력 값을 통하여 산정된 수두손실(P2 - P3 = Pm + △P = Hm + △H)과 기울기()를 동시에 이용하는 것을 특징으로 하는 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법.
The method of claim 1,
The backwash time determination is based on the head loss (P 2 -P 3 = P m + ΔP = H m + ΔH) and slope (calculated from the pressure value of the pressure gauge installed at three points in the filter paper). Operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement, characterized in that at the same time using.
상기 여과지 내의 압력을 측정하기 위하여 여과지의 하부와, 상기 여과지의 상측에 위치하는 여재의 하부 및 상기 여재 상부의 3지점에 각각 설치되는 압력계;
상기 압력계에서 측정된 계측값이 제공되는 제1 자동제어부;
상기 제1 자동제어부에 네트워크로 연결되는 제2 자동제어부; 및
상기 제1 자동제어부에 설비제어를 위하여 연결되는 펌프/밸브;
를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치.
An inflow passage having inflow pipe for inflow of sewage, an inflow weir for inducing the flow of sewage introduced through the inflow pipe, and an inflow gate for preventing outflow of sewage, respectively, provided on both sides of the inflow weir; ; An inlet valve for controlling the flow and flow rate of sewage flowing into the inlet pipe; An outflow channel for flowing out purified water after flowing through the inflow channel; And a filter paper provided at one side of the inlet pipe and having a filter medium for filtering contaminants. In the operation control device of the water treatment facility for determining the backwashing point is configured to include,
A pressure gauge installed at a lower portion of the filter paper, at a lower portion of the filter medium located above the filter paper, and at three points of the upper filter medium to measure the pressure in the filter paper;
A first automatic control unit provided with a measured value measured by the pressure gauge;
A second automatic controller connected to a network by the first automatic controller; And
A pump / valve connected to the first automatic control unit for facility control;
Operation control device utilizing the operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement, characterized in that consisting of a configuration comprising a.
상기 제1 자동제어부는 상기 압력계의 계측값을 입력받는 자동제어장치와, 상기 자동제어장치의 분석결과 및 제어결과를 송/수신하는 통제장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치.
The method of claim 5,
The first automatic control unit comprises a three-point pressure measurement, characterized in that it comprises an automatic control device for receiving the measurement value of the pressure gauge, and a control device for transmitting and receiving the analysis results and control results of the automatic control device Operation control device using operation control method of water treatment facility.
상기 통제장치는 역세척 주기를 기록하는 연산모듈과, 상기 연산모듈에서 기록된 역세척 주기를 저장하는 저장모듈과, 상기 저장모듈에 저장된 역세척 주기를 그래픽 및 문자로 표시하는 입/출력장치 및 상기 입/출력장치가 입력받은 손실수두값에 따른 분석, 제어 결과를 전송하고, 새로운 설정값을 송신하는 통신모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치.
The method of claim 7, wherein
The control device includes an operation module for recording a backwash cycle, a storage module for storing the backwash cycle recorded in the operation module, an input / output device for displaying the backwash cycle stored in the storage module in graphic and text, and Operation control method of the water treatment facility through the three-point pressure measurement, characterized in that the input / output device comprises a communication module for transmitting the analysis, control results according to the input head loss value, and transmits a new set value Operation control device utilizing the.
상기 통제장치는 역세척 수행 시 제1 또는 제2 자동제어반이 역세척 상태에 있는지 여부를 판단하여 상기 제1 또는 제2 자동제어반이 역세척 상태가 아닐 경우, 제2 또는 제1 자동제어반의 역세척을 수행하거나, 상기 제1 또는 제2 자동제어반이 역세척 상태일 경우, 대기 상태로 전환하고, 역세척이 완료될 때까지 대기한 후 해당 제어반의 역세척을 수행하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 3지점 압력측정을 통한 수처리시설의 운영제어방법을 활용한 운영제어장치.
The method of claim 8,
The control apparatus determines whether the first or second automatic control panel is in the backwash state when performing the backwash, and when the first or second automatic control panel is not in the backwash state, the control device reverses the second or the first automatic control panel. When the first or second automatic control panel is washed in the backwash state, the process is performed to switch to the standby state, wait until the backwash is completed, and then perform the backwash of the corresponding control panel. Operation control device using operation control method of water treatment facility by measuring point pressure.
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