KR101205776B1

KR101205776B1 - 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법 및 다단계 에스비알 수처리 장치

Info

Publication number: KR101205776B1
Application number: KR20100121149A
Authority: KR
Inventors: 조현철
Original assignee: 주식회사 조은환경
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-11-28
Also published as: KR20120060267A

Abstract

본 발명은 유량조정조로의 유입량에 따라 반응조의 처리공정 사이클 또는 처리량을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법과, 유량조정조, 제 1 반응조 및 제 2 반응조의 유량을 실시간으로 검출하고 유량조정조로 유입되는 하폐수의 유입량의 변화에 따라 자동으로 운영할 수 있는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치를 제공한다. 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법은 유량조정조(1)로 유입된 하폐수를 반응조(2)를 통해 처리하여 외부로 방류되도록 하는 에스비알 수처리 장치(10)에 적용된다. 이와 같은 에스비알 수처리 장치(10)는 하폐수가 유입되는 유량조정조(1), 유량조정조(1)로부터 하폐수를 송급받아 처리공정이 진행되는 반응조(2), 유량조정조(1)의 하폐수를 반응조(2)로 송급하기 위한 펌프(3), 반응조(2)에서 방류가능하도록 처리된 하폐수를 외부로 송급하여 방류시키기 위한 디켄터(4), 유량조정조(1)의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(5) 및 에스비알 수처리 장치(10)의 처리공정을 제어하기 위한 컨트롤러(10)를 구비하여 이루어진다.

Description

유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법 및 다단계 에스비알 수처리 장치{WATER TREATMENT METHOD WITH VARIABLE CONTROL ACCORDING TO INFLOW OF WATER AND MULTILEVEL SBR WASTEWATER TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법 및 다단계 에스비알 수처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 유량조정조로의 유입량에 따라 반응조의 처리공정 사이클 또는 처리량을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법과, 유량조정조, 제 1 반응조 및 제 2 반응조의 유량을 실시간으로 검출하고 유량조정조로 유입되는 하폐수의 유입량의 변화에 따라 자동으로 운영할 수 있는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에스비알(SBR; Sequencing Bath Reactor) 공법은 유입되는 하수, 오수 또는 폐수(이하, "하폐수"라 한다)를 저장하는 유량조정조로부터 단일의 반응조로 처리할 양만큼 유입되도록 하여 폭기, 침전 등의 처리과정을 거친 후 유출되도록 한다. 그리고, SBR 공법은 하폐수 발생이 불균일한 농ㆍ어촌의 소규모 수처리 시설에 주로 적용되었는데, 근래에는 중ㆍ대규모의 수처리 시설에도 적용하기 위한 방안으로 다양한 기술이 제안되고 있다.

이와 같은 SBR 공법과 관련하여 제안된 기술에는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0420647호 "연속 유입 회분식 오폐수 처리방법", 등록번호 제10-0520034호 "원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물,영양염류 제거방법 및 그 장치", 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0095571호 "연속유입 간헐배출식 연속회분식반응조 및 이를 통한하수처리방법" 및 등록특허공보 등록번호 제10-0865920호 "연속회분식 반응장치 및 이를 이용한 하수처리방법" 등이 있다.

한편, 물리적, 화학적 또는 생물학적인 처리방법을 적용하는 하폐수 처리시스템은 방류수질기준을 충족시키기 위해 그 처리공정에 대한 정량적인 관리가 요구되고, 처리공정에 대한 자동화가 요구된다.

이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0540764호 "반응조 연동식 유량조정조를 이용한 하수고도처리방법"은 유량조정조와 반응조를 펌프로 연결하고, 유량조정조의 수위를 측정하는 수위계 및 유량조정조의 수위와 반응조의 상태에 따라 펌프를 제어하는 제어장치를 설치하여, 반응조의 처리단계에 따라 원수공급량을 조절함으로써 처리효율을 극대화하고자 하는 기술을 제안하고 있다.

그리고, 등록특허공보 등록번호 제10-0534539호 "하폐수 처리시스템의 유량제어시스템"은 외부로부터 물이 유입되는 유입구 및 이 유입구를 개폐시키는 유입구 개폐수단이 형성된 수처리 제1구조물, 이 수처리 제1구조물에서 유출된 물이 유입되며 유입된 물이 유출되는 유출구가 형성된 수처리 제2구조물, 유출구의 하부에 형성되며 유출구에서 유출되어 자유낙하하는 물의 유량데이터를 계측하는 계측수단, 이 계측수단 및 개폐수단과 각각 전기적으로 연결되어 계측수단으로부터 유량데이터를 수신하여 유입구 개폐수단의 작동을 제어하는 제어수단을 구비하여, 하폐수 처리시스템의 상대 유량을 정확히 측정하여 유량차 발생을 최소화하며 유량이 급격히 변동할 시에도 각 구조물로 유입되는 유량을 제어하여 유량의 균등분배를 달성할 수 있는 효과를 기대하는 기술을 제안하고 있다.

이와 같이 하폐수 처리시스템과 관련하여 유량을 측정하기 위한 종래기술은 하폐수 처리시스템의 유량조정조로 하폐수가 유입되도록 하는 유입관에 유량계(유입 유량계, 개수로 유량계)를 설치하여 유입되는 하폐수의 유량을 측정하거나, 유량조정조로부터 유출되는 유출관에 유량계(유출 유량계)를 설치하여 유출되는 하폐수의 유량을 측정하거나, 유량조정조의 수위를 측정하므로써, 전체적인 처리공정의 흐름을 제어하는 방법을 적용하고 있다. 이때, 유입되는 하폐수의 유량을 적용하는 방법은 유입관을 통과하는 유량에 따라 유량조정조로부터 반응조로 공급되는 하폐수의 양을 제어하는 방법이고, 유출되는 하폐수의 유량을 적용하는 방법은 반응조로 공급되는 하폐수의 양이 미리 지정된 만큼 공급되도록 하는 제어방법이며, 유량조정조의 수위를 적용하는 방법은 유량조정조의 수위가 설정된 수위에 도달했을 때 반응조로 정해진 양의 하폐수가 공급되도록 하는 제어방법이다.

그러나, 이와 같은 종래기술에 따른 하폐수의 유량 측정을 사용하여 각 처리공정을 제어하는 방법은 실제 현장에서 적용하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 유량조정조로 하폐수가 유입되도록 하는 유입관에 유량계를 설치하여 유량을 측정하는 방법은 유입관에 설치되는 유량계(유입 유량계, 주로 밴드식이 사용된다)의 가격이 상대적으로 고가여서 소규모의 하폐수 처리시스템으로 주로 적용되는 SBR 공법에서는 실질적인 적용이 어렵고, 선처리 단계에서 걸러지지 않는 고형물이나 이물질이 함유되기 때문에 하폐수의 유입량을 정확하게 산출하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 유량조정조에서 유출되는 유량을 적용하는 방법 및 수위를 적용하는 방법은 실질적으로 하폐수 처리시스템으로 유입되는 유입량에 근거한 제어가 이루어지지 않고, 이미 설정된 기준에 의해 처리공정이 이루어지도록 하는 방법이므로, 전체적인 하폐수 처리시스템의 처리공정을 실시간으로 정량화하여 자동으로 제어하도록 하는 방법과는 다른 것이다.

따라서, SBR 공법은 유입량에 따라 반응조의 처리공정 사이클(cycle) 또는 처리량을 자동으로 조절하기 위해서는 유량조정조로 유입되는 유량을 정확하게 획득할 필요가 있는데, 종래기술은 비교적 저렴한 비용으로 유량조정조의 유입량을 정확하게 획득하기 어려워 그 적용성에 비해 완전 자동화가 효과적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 종래기술에 비해 유량조정조의 유입 유량을 정확하게 안정적으로 획득하여 하폐수의 유입량에 따라 반응조의 처리공정 사이클 또는 처리량을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 새로운 형태의 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명자가 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0535379호 "디켄터 및 이를 사용한 다단계 회분식 처리시스템" 등을 통해 제안한 유량조정조로 유입된 하폐수를 제 1 반응조와 제 2 반응조를 통해 처리하여 외부로 방류되도록 하는 SBR 공법을 개선하여 저렴하면서도 정밀하게 유량조정조의 유입 유량을 획득하여 유입량이 불규칙한 경우에도 시스템의 운영을 자동으로 실현할 수 있도록 할 수 있는 새로운 형태의 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 유량조정조(1)로 유입된 하폐수가 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)를 통해 처리되어 외부로 방류되도록 하는 수처리 공법에 있어서, 수위 센서(5)를 통해 상기 유량조정조(1)의 현재 수위를 측정하고, 상기 현재 수위값을 컨트롤러(100)에서 기 저장된 전단계의 상기 유량조정조(1)의 수위와 비교하여 수위 상승값을 연산한 후, 상기 수위 상승값에 상기 유량조정조(1)의 넓이를 곱하여 상기 유량조정조(1)의 유입량을 획득하는 단계와; 상기 기 저장된 전단계의 상기 유량조정조(1)의 수위의 측정시점부터 상기 유량조정조(1)의 현재 수위를 측정하는 시점까지 펌프(3)를 통해 상기 유량조정조(1)로부터 상기 반응조(2)로 이송된 하폐수의 유출량을 획득하는 단계 및; 상기 획득된 유량조정조(1)의 유입량과 상기 획득된 하폐수의 유출량을 가산하여 순수 유입량을 획득하는 단계;를 포함하여, 상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이내인 경우에는, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)의 순차적인 흐름을 통해 하폐수의 처리가 이루어지고, 상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이상인 경우에는, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)에 각각 별도로 송급하여 하폐수의 처리가 이루어지도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법에서 상기 하폐수의 유출량을 획득하는 단계는 상기 펌프(3)의 용량에 상기 펌프(3)의 작동시간을 곱하여 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법에서 상기 유출량을 획득하는 단계는 상기 유량조정조(1)의 현재 수위 측정과 동시에 수위 센서(6)를 통해 상기 반응조(2)의 현재 수위를 측정하고, 상기 반응조(2)의 현재 수위값을 컨트롤러(100)에서 기 저장된 전단계의 상기 반응조(2)의 수위와 비교하여 수위 상승값을 연산한 후, 상기 반응조(2)의 넓이를 곱하여 상기 유출량을 획득할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법에서 상기 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)에 수용되어 처리중인 하폐수를 측정조(220)로 펌핑하고, 상기 측정조(220)내에서 슬러지의 높이를 측정한 후, 측정된 슬러지의 높이가 기 설정된 값을 만족하는 경우 디켄터(4)를 통해 상기 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)내의 하폐수를 정해진 양만큼 외부로 방류되도록 할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 유량조정조(20)로 유입된 하폐수가 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)를 통해 처리되어 외부로 방류되도록 하는 다단계 에스비알 수처리장치에 있어서, 상기 유량조정조(20)의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(22)와; 상기 유량조정조(20)의 하폐수를 상기 제 1 반응조(30)로 송급시키기 위한 제 1 펌프(24)와; 상기 유량조정조(20)의 하폐수를 상기 제 2 반응조(50)로 송급시키기 위한 제 2 펌프(26) 및; 상기 유량조정조(20)의 유입량을 계산하기 위한 유량 산출 프로그램(102)을 갖고, 상기 제 1 펌프(24)와 제 2 펌프(26)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(100)를 포함하여; 상기 컨트롤러(100)는 상기 수위 센서(22)로부터 상기 유량조정조(20)의 현재 수위값을 입력받아 상기 유량조정조(20)의 유입량과, 상기 제 1 및 제 2 펌프(24, 26)을 통해 상기 유량조정조(20)로부터 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)로 이송된 하폐수의 유출량을 획득한 후, 상기 획득된 유량조정조(20)의 유입량과 상기 획득된 하폐수의 유출량을 가산하여 순수 유입량을 획득하여, 상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이내인 경우에는, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)의 순차적인 흐름을 통해 하폐수의 처리가 이루어지고, 상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이상인 경우에는, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)에 각각 별도로 송급하여 하폐수의 처리가 이루어지도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치는 상기 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)에서 처리된 하폐수를 외부로 방류시키기 위한 방류조(60)와; 상기 제 1 반응조(30)의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(32)와; 상기 제 2 반응조(50)의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(52)와; 상기 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)에서 처리된 하폐수를 상기 방류조(60)로 송급시키기 위한 디켄터(34, 54) 및; 상기 제 1 반응조(30)에서 처리된 하폐수를 상기 제 2 반응조(50)로 송급시키기 위한 보조 디켄터(36)를 더 포함하여; 상기 컨트롤러(100)는 상기 유량조정조(20)의 현재 수위 측정과 동시에 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)의 각 수위 센서(32, 52)를 통해 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)의 현재 수위를 측정하고, 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)의 각 현재 수위값을 상기 컨트롤러(100)에서 기 저장된 전단계의 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)의 각 수위와 비교하여 수위 상승값을 연산한 후, 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)의 넓이를 곱하여 상기 유출량을 획득할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치는 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)에 각각 설치되어 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)에 각각 수용되어 처리중인 하폐수의 처리정도를 검출하기 위한 방류 판단 유니트(200)를 더 포함하되; 상기 방류 판단 유니트(200)는 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)에 각각 수용되어 처리중인 하폐수를 각각 펌핑하기 위한 펌프(210)와, 상기 펌프(210)를 통해 펌핑되는 하폐수를 수용하기 위한 투명한 측정조(220) 및, 상기 측정조(220)의 높이 방향으로 배치되도록 설치되어 상기 측정조(220)에 수용된 하폐수의 슬러지 높이를 측정하기 위한 센서(230)를 구비하여, 측정된 슬러지의 높이가 기 설정된 값을 만족하는 경우 상기 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)의 디켄터(34, 54)를 통해 상기 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)내의 하폐수가 정해진 양만큼 외부로 방류되도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법 및 다단계 에스비알 수처리 장치에 따르면, 하폐수의 유입환경의 변화에도 상대적으로 정확한 유입 유량을 획득할 수 있다. 즉, 하폐수의 종류 및 유입조건에 따라 측정도의 폭이 큰 유량계에 비해 유량조정조의 수위와 반응조로의 펌핑량을 고려한 연산을 통해 유량조정조로의 순수 유입량을 계산하여 상대적으로 저렴하면서도 더욱 안정적인 하폐수의 유입량을 산출할 수 있는 것이다. 따라서, 유량조정조로 유입되는 하폐수의 유량 변화에 따라 효과적으로 대응할 수 있고, 하폐수 처리시스템으로 유입되는 유량이 불규칙한 경우에도 시스템의 운영을 자동으로 실현할 수 있도록 한다. 특히, 오수로 인한 하폐수의 유입 유량의 변화가 큰 경우에도 유입 유량에 따른 공정의 자동 제어가 가능하도록 하므로써, 상대적으로 공사비가 적게 책정되는 소규모의 하폐수 처리시스템에 용이하게 적용할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 기술사상에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법을 설명하기 위한 도면들;
도 3은 본 발명의 기술사상에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치를 설명하기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면;
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치에서 방류 판단 유니트를 설명하기 위한 도면들이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 기술사상에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법은 유량조정조(1)로 유입된 하폐수를 반응조(2)를 통해 처리하여 외부로 방류되도록 하는 에스비알 수처리 장치(10)에 적용된다. 이와 같은 에스비알 수처리 장치(10)는 하폐수가 유입되는 유량조정조(1), 유량조정조(1)로부터 하폐수를 송급받아 처리공정이 진행되는 반응조(2), 유량조정조(1)의 하폐수를 반응조(2)로 송급하기 위한 펌프(3), 반응조(2)에서 방류가능하도록 처리된 하폐수(방류수)를 외부로 송급하여 방류시키기 위한 디켄터(4), 유량조정조(1)의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(5) 및 에스비알 수처리 장치(10)의 처리공정을 제어하기 위한 컨트롤러(10)를 구비하여 이루어진다. 그리고, 도 2에서 보는 바와 같이, 반응조(2)의 수위를 측정하여 유출량을 계산하는 경우, 반응조(2)에도 수위센서(6)가 설치된다. 그리고, 방류수의 수질을 관리하기 위한 방류 판단 유니트(200)를 설치하여 더욱 환경친화적인 시스템을 구성할 수 있을 것이다. 물론, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 반응조(2)의 변형을 통해 처리공정을 진행하도록 하는 다양한 형태의 에스비알 수처리 장치가 적용될 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법은 하폐수 발생이 불균일하거나 오수의 발생시 설계된 처리용량보다 상대적으로 커지는 경우에 대비할 필요가 있는 에스비알 수처리 장치에 유용하게 적용될 수 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법은 하폐수의 상태나 환경에 따라 측정오차가 큰 유량계보다 저렴하면서도 유지보수의 측면이 유리한 방법을 통해 유량조정조로의 유입량을 안정적으로 정확한 값을 확보할 수 있도록 함으로써, 유입량의 변화에 따른 처리공정 사이클 또는 처리량을 가변할 수 있도록 한다. 예컨대, 일일 처리량이 50톤인 에스비알 수처리 장치에 오수의 유입으로 유입량이 단시간에 증가하는 경우, 반응조에서의 체류시간을 줄이거나, 반응조에서의 처리공정(무산소, 폭기 등)의 시간을 단축시키거나, 디켄터의 방류 높이를 낮추는 등의 공정조건을 조절할 수 있는 것이다.

다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법은 먼저, 수위 센서(5)를 통해 유량조정조(1)의 현재 수위를 측정하고, 현재 수위값을 컨트롤러(100)에서 기 저장된 전단계의 유량조정조(1)의 수위와 비교하여 상승값을 연산한 후, 수위 상승값에 유량조정조(1)의 넓이를 곱하여 유량조정조(1)의 유입량을 획득한다. 예컨대, PLC(Programable Logic Controller)에 의해 실시간 계측되어진 1분 전의 수위와 현재의 수위를 비교하여 "1분간 수위 상승분"(A)을 산출하고 "유량조정조의 넓이"(B)를 곱하면 유량조정조(1) "수위 센서(5)에 의한 분간 유입량"(C)을 산출할 수 있다.

다음, 기 저장된 전단계의 유량조정조(1)의 수위의 측정시점부터 유량조정조(1)의 현재 수위를 측정하는 시점까지 펌프(3)를 통해 유량조정조(1)로부터 반응조(2)로 이송된 하폐수의 유출량을 획득하고, 상기 획득된 유량조정조(1)의 유입량과 상기 획득된 유출량을 가산하여 순수 유입량을 획득하게 된다. 이때, 하폐수의 유출량은 펌프(3)의 용량에 펌프(3)의 작동시간을 곱하여 이루어지거나, 유량조정조(1)의 현재 수위 측정과 동시에 수위 센서(6)를 통해 반응조(2)의 현재 수위를 측정하고 반응조(2)의 현재 수위값을 컨트롤러(100)에서 기 저장된 전단계의 반응조(2)의 수위와 비교하여 수위 상승값을 연산한 후, 반응조(2)의 넓이를 곱하여 유출량을 획득할 수 있다. 즉, 첫번째 방법은 펌프(3)에 의해 유량조정조(1)로부터 반응조(2)로 유입되는 하폐수의 "유출량"을 1분단위로 환산하여 "수위 센서(5)에 의한 분간 유입량"(C)에 보정하여 주면 유량조정조(1)의 "실제 분간 유입량"(D)이 산출된다. 그리고, 두번째 방법은, 도 2에서 보는 바와 같이, 펌프(3)에 의해 유량조정조(1)로부터 반응조(2)로 유출되는 "유출량"을 PLC에 의해 실시간 계측되어진 반응조(2)의 수위 센서(6)의 수위 신호를 1분전의 수위와 현재의 수위를 비교하여 "1분간 수위 상승분"(A')을 산출하고 "반응조(2)의 넓이"(B')를 곱하면 "수위 센서(6)에 의한 분간 유출량"(C')을 산출할 수 있고, 유량조정조(1)의 "분간 유입량"(C)에 "분간 유출량"(C')을 보정하면 유량조정조(1)의 "실제 분간 유입량"(D)이 산출된다.

그리고, 이와 같이 얻어진 "실제 분간 유입량"(D)에 60분을 곱하면 "시간당 순시유량"(E)이 산출되고, 시간당 순시유량(E)을 적분하면 유입량의 적산값(F)이 획득된다.

본 발명은 이와 같이 획득된 순수 유입량(E와 F)을 기준으로 처리공정 사이클 또는 처리량을 자동으로 조정한다. 특히, 획득된 유입량의 적산값(F)은 시간, 일, 주일 등으로 각각 분석되고, 분석된 유입량을 기준으로 처리공정 사이클 또는 처리량을 자동으로 조정하여 최선의 방류 수질을 확보할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법은 공정의 가변제어시 방류수의 수질을 더욱 안정적으로 유지하기 위해 방류 판단 유니트(200)를 구비할 수 있다.

이와 같은 방류 판단 유니트(200)는 반응조(2)에 수용되어 처리중인 하폐수를 측정조(220)로 펌핑하고, 측정조(220)내에서 슬러지의 높이를 측정한 후, 측정된 슬러지의 높이가 기 설정된 값을 만족하는 경우 디켄터(4)를 통해 반응조(2)내의 하폐수를 정해진 양만큼 외부로 방류되도록 하여, 방류수의 수질을 관리할 수 있도록 한다. 그리고, 이와 같은 방류 판단 유니트(200)는 반응조(2)의 하폐수를 측정조(220)로 펌핑하기 위한 펌프(210)와, 측정조(220)에 수용된 하폐수의 슬러지 높이를 측정하기 위한 센서(230)를 구비하여 이루어진다.

도 3은 본 발명의 기술사상에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치(10)는 유량조정조(20)로 유입된 하폐수가 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)를 통해 처리되어 외부로 방류되도록 하는 다단계 에스비알 수처리장치를 개선하여 이루어진다. 이와 같은 에스비알 수처리 장치(10)는 유량조정조(20)의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(22), 유량조정조(20)의 하폐수를 제 1 반응조(30)로 송급시키기 위한 제 1 펌프(24), 유량조정조(20)의 하폐수를 제 2 반응조(50)로 송급시키기 위한 제 2 펌프(26) 및, 유량조정조(20)의 유입량을 계산하기 위한 유량 산출 프로그램(102)을 갖고 제 1 펌프(24)와 제 2 펌프(26)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(100)를 구비하여 이루어진다.

이때, 본 발명에 따른 에스비알 수처리 장치(10)는 전체 시스템을 자동으로 운영하기 위한 컨트롤러(100)를 갖는데, 이 컨트롤러(100)에는 유량조정조(20)로 유입되는 하폐수의 유입량을 산출하기 위한 유량 산출 프로그램(102)과 전체적으로 하폐수를 처리하기 위한 처리 공정 DB(104)가 탑재된다. 물론, 이와 같은 컨트롤러(100)는 미리 프로그램이 가능하도록 제공되므로써, 이 분야에서 이미 자동 제어용으로 널리 사용되고 있는 PLC 및 컴퓨터 등이 적용될 수 있을 것이다.

본 발명의 컨트롤러(100)에 탑재되는 유량 산출 프로그램(102)은 유량조정조(20)의 높이에 따른 단위 면적(㎡)에 대한 정보를 가지고 있고, 이 단위 면적에 대한 정보를 기준으로 수위 센서(22)로부터 입력되는 수위(높이, m)를 변수로 입력하여 수위 측정시점의 유량(m³/min)을 계산하게 된다.

또한, 본 발명의 컨트롤러(100)에 탑재되는 처리 공정 DB(104)는 상술한 유량 산출 프로그램(102)을 통해 획득된 유량조정조(20)의 유입량을 기준으로 하폐수의 처리를 어떤 방식으로 진행할지에 대하여 판단하는 정보로 이루어져, 각 방식에 따라 컨트롤러(100)에서 제어명령을 내릴 수 있도록 한다. 예컨대, 컨트롤러(100)는 획득된 유입량을 처리 공정 DB(104)의 정보와 비교하여 공정의 진행방향을 결정하게 된다. 즉, 본 발명은 유입량이 설계된 처리시간에 대한 유량의 허용 범위 이하인 경우, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50) 중 어느 하나를 통해 하폐수의 처리가 이루어지도록 한다. 그리고, 유입량이 설계된 처리시간에 대한 유량의 허용 범위내인 경우, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)의 순차적인 흐름을 통해 하폐수의 처리가 이루어지도록 한다. 그리고, 유입량이 설계된 처리시간에 대한 유량의 허용 범위 이상인 경우, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)에 각각 별도로 송급하여 하폐수의 처리가 이루어지도록 한다.

이와 같은 방법이 적용되는 본 발명에 따른 에스비알 수처리 장치(10)는 수위 센서(22), 제 1 펌프(24), 제 2 펌프(26) 및 컨트롤러(100)를 구비하여, 유량조정조(20)로 유입된 하폐수를 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)를 통해 처리하여 외부로 방류되도록 한다. 이때, 수위 센서(22)는 유량조정조(20)의 수위를 측정한다. 그리고, 제 1 펌프(24)는 유량조정조(20)의 하폐수를 제 1 반응조(30)로 송급시키고, 제 2 펌프(26)는 유량조정조(20)의 하폐수를 제 2 반응조(30)로 송급시킨다. 그리고, 컨트롤러(100)는 유량조정조(20)의 유량을 계산하기 위한 유량 산출 프로그램(102)을 갖고, 제 1 펌프(24)와 제 2 펌프(26)의 작동을 제어한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 4 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 에스비알 수처리 장치의 종류에 따른 구성 및 적용 공정방법, 하폐수의 유입유출을 위해 설치되는 펌프 등의 이송설비 및 그의 작용, 에스비알 수처리 장치의 자동제어를 위해 구성되는 컨트롤러(컴퓨터) 등의 제어장치의 구성 및 작용, 컨트롤러에서 이루어지는 연산처리과정 등 통상 본 발명에 적용되는 수처리 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치를 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치에서 방류 판단 유니트를 설명하기 위한 도면들이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에스비알 수처리 장치(10)는 스크린조(12), 유량조정조(20), 제 1 반응조(30), 제 2 반응조(40), 방류조(60), 슬러지조(80), 컨트롤러(100)를 구비하여 유량조정조(20)로 유입된 하폐수를 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)를 통해 처리하여 외부로 방류되도록 한다.

이때, 본 실시예에서 방류조(60)는 여과조(62)와 배수조(64)가 순차적으로 접속되도록 하고, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(40)에서 처리된 하폐수가 여과조(62)로 송급되어 자연 침전된 후, 그 상등수가 배수조(64)를 통해 외부로 배출되도록 하므로써, 방류 수질을 더욱 높일 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에스비알 수처리 장치(10)는 도 3에서 보는 바와 같이, 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)에 각각 설치되어 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)에 각각 수용되어 처리중인 하폐수의 처리정도를 검출하기 위한 방류 판단 유니트(200)가 구비되도록 할 수 있다. 즉, 별도의 방류조(60)의 구성은 추가적인 설비와 설치면적이 소요되는 문제점이 있는 바, 방류 판단 유니트(200)의 구성을 통해 이와 같은 문제점을 해소하면서 방류수의 수질을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것이다. 이 경우 방류 판단 유니트(200)는, 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이, 펌프(210), 측정조(220) 및 센서(230)로 이루어져 측정된 슬러지의 높이가 기 설정된 값을 만족하는 경우 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)의 디켄터(34, 54)를 통해 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)내의 하폐수가 정해진 양만큼 외부로 방류되도록 한다. 이때, 펌프(210)는 제 1 및 제 2 반응조(30, 50)에 각각 수용되어 처리중인 하폐수를 각각 펌핑한다. 측정조(220)는 투명하게 형성되어 펌프(210)를 통해 펌핑되는 하폐수를 수용한다. 그리고, 센서(230)는 측정조(220)의 높이 방향으로 배치되도록 설치되어 측정조(220)에 수용된 하폐수의 슬러지 높이를 측정하는데, 이와 같은 센서(230)는 투명한 측정조(220)의 전후 또는 좌우 방향에서 서로 대응되도록 조합된 광센서가 높이 방향으로 배치되는 발광부(232)와 수광부(234)로 이루어짐으로써, 슬러지에 의해 빛이 차단되어 침강되는 슬러지의 높이를 검출하게 된다.

본 실시예에 따른 다단계 에스비알 수처리장치(10)에서 유량조정조(20), 제 1 반응조(30), 제 2 반응조(40), 방류조(60) 및 슬러지조(80)에는 통상의 SBR 장치와 동일하게 외부에 설치되는 블로워(15)를 통해 공기가 공급되는 산기장치(14)가 설치되고, 제 1 반응조(30), 제 2 반응조(40) 및 여과조(62)에는 슬러지조(80)로 슬러지가 송급되도록 장치(16)가 설치되며, 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(40)에는 교반장치(18)가 설치되고, 슬러지조(80)에는 슬러지를 유량조정조(20)로 재송급하도록 하는 장치(19)가 설치된다.

다시, 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에스비알 수처리 장치(10)는 유량조정조(20)에 제 1 펌프(24)와 제 2 펌프(26)가 설치된다. 이때, 제 1 펌프(24)는 유량조정조(20)의 하폐수를 제 1 반응조(30)로 송급시키고, 제 2 펌프(26)는 유량조정조(20)의 하폐수를 제 2 반응조(30)로 송급시킨다. 물론, 이와 같은 제 1 펌프(24)와 제 2 펌프(26)는 컨트롤러(100)의 제어에 의해 자동제어되고, 이 제 1 펌프(24)와 제 2 펌프(26)를 통해 송급되는 하폐수는 송급라인상에 설치되는 각종 밸브에 의해 그 흐름이 조정될 수 있는 것이다.

또한, 본 실시예에 따른 에스비알 수처리 장치(10)에서 유량조정조(20), 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)에는 각 조(20, 30, 50)의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(22, 32, 52)가 설치된다. 이때, 본 실시예에서 수위 센서(22, 32, 52)는 초음파 센서와 같이 각 조(20, 30, 50)의 수위 표면의 높이를 측정하는 비접촉식 레벨 센서를 적용하므로써, 특히 유량조정조(20)의 유입 유량을 비교적 저렴하게 구성되는 장치를 통해 측정가능하도록 하고, 이로부터 측정된 유량조정조의 유입량을 사용하여 에스비알 수처리 장치를 자동으로 제어할 수 있도록 한다.

또한, 본 실시예에 따른 에스비알 수처리 장치(10)에서 제 1 반응조(30) 및 제 2 반응조(50)에는 각 조에서 처리된 하폐수를 방류조(60)의 여과조(62)로 송급시키기 위한 디켄터(34, 54)가 설치되고, 특히, 제 1 반응조(30)에는 제 1 반응조(30)에서 처리된 하폐수를 제 2 반응조(50)로 송급시키기 위한 보조 디켄터(36)가 설치된다. 이와 같은 디켄터(34, 54) 및 보조 디켄터(36)는 본 발명자가 선출원{등록번호 제10-0535379호 "디켄터 및 이를 사용한 다단계 회분식 처리시스템"}을 통해 제안한 바 있는 디켄터를 적용하여 용이하게 구성할 수 있는 것이므로, 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에스비알 수처리 장치(10)에서 컨트롤러(100)는 유량조정조(20)의 유량을 계산하기 위한 유량 산출 프로그램(102)과, 이 유량 산출 프로그램(102)을 통해 획득된 유량조정조(20)의 유입량을 기준으로 하폐수의 처리를 어떤 방식으로 진행할지에 대하여 판단하는 정보로 이루어지는 처리 공정 DB(104)를 구비하여, 획득된 유량조정조(20)의 유입량에 따라 정해지는 각 방식에 따라 제어명령을 내릴 수 있도록 한다.

이때, 본 실시예에서 유입 유량이 설계된 처리시간에 대한 유량의 허용 범위 이하인 경우, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50) 중 수위가 낮은 조로 하폐수의 송급이 이루어지도록 하고, 유입 유량이 설계된 처리시간에 대한 유량의 허용 범위 이상인 경우, 제 1 반응조(30)와 제 2 반응조(50)에서 상등수가 바로 방류조(60)의 여과조(62)로 송급되도록 한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법 및 다단계 에스비알 수처리 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1, 20 : 유량조정조 2 : 반응조
3, 210 : 펌프 4 : 디켄터
5, 6, 22, 32, 52 : 수위 센서
10 : (다단계) 에스비알 수처리 장치
24 : 제 1 펌프 26 : 제 2 펌프
30 : 제 1 반응조 34, 54 : 디켄터
36 : 보조 디켄터 50 : 제 2 반응조
60 : 방류조 100 : 컨트롤러
102 : 유량 산출 프로그램 200 : 방류 판단 유니트
220 : 측정조 230 : 센서

Claims

유량조정조로 유입된 하폐수가 제 1 반응조 및 제 2 반응조를 통해 처리되어 외부로 방류되도록 하는 수처리 공법에 있어서,
수위 센서를 통해 상기 유량조정조의 현재 수위를 측정하고, 상기 현재 수위값을 컨트롤러에서 기 저장된 전단계의 상기 유량조정조의 수위와 비교하여 수위 상승값을 연산한 후, 상기 수위 상승값에 상기 유량조정조의 넓이를 곱하여 상기 유량조정조의 유입량을 획득하는 단계;
상기 기 저장된 전단계의 상기 유량조정조의 수위의 측정시점부터 상기 유량조정조의 현재 수위를 측정하는 시점까지 펌프를 통해 상기 유량조정조로부터 상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조로 이송된 하폐수의 유출량을 획득하는 단계; 및
상기 획득된 유량조정조의 유입량과 상기 획득된 하폐수의 유출량을 가산하여 순수 유입량을 획득하는 단계;를 포함하여,
상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이내인 경우에는, 제 1 반응조와 제 2 반응조의 순차적인 흐름을 통해 하폐수의 처리가 이루어지고,
상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이상인 경우에는, 제 1 반응조와 제 2 반응조에 각각 별도로 송급하여 하폐수의 처리가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법.
제 1 항에 있어서,
상기 하폐수의 유출량을 획득하는 단계는 상기 펌프의 용량에 상기 펌프의 작동시간을 곱하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법.
제 1 항에 있어서,
상기 유출량을 획득하는 단계는 상기 유량조정조의 현재 수위 측정과 동시에 수위 센서를 통해 상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조의 현재 수위를 측정하고, 상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조의 현재 수위값을 컨트롤러에서 기 저장된 전단계의 상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조의 수위와 비교하여 수위 상승값을 연산한 후, 상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조의 넓이를 각각 곱하여 상기 유출량을 획득하는 것을 특징으로 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조에 수용되어 처리중인 하폐수를 측정조로 펌핑하고, 상기 측정조내에서 슬러지의 높이를 측정한 후, 측정된 슬러지의 높이가 기 설정된 값을 만족하는 경우 디켄터를 통해 상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조 내의 하폐수를 정해진 양만큼 외부로 방류되도록 하는 것을 특징으로 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 수처리 공법.
유량조정조로 유입된 하폐수가 제 1 반응조와 제 2 반응조를 통해 처리되어 외부로 방류되도록 하는 다단계 에스비알 수처리장치에 있어서,
상기 유량조정조의 수위를 측정하기 위한 수위 센서;
상기 유량조정조의 하폐수를 상기 제 1 반응조로 송급시키기 위한 제 1 펌프;
상기 유량조정조의 하폐수를 상기 제 2 반응조로 송급시키기 위한 제 2 펌프 및;
상기 유량조정조의 유입량을 계산하기 위한 유량 산출 프로그램을 갖고, 상기 제 1 펌프와 제 2 펌프의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러;를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 수위 센서로부터 상기 유량조정조의 현재 수위값을 입력받아 상기 유량조정조의 유입량과, 상기 제 1 및 제 2 펌프을 통해 상기 유량조정조로부터 상기 제 1 및 제 2 반응조로 이송된 하폐수의 유출량을 획득한 후, 상기 획득된 유량조정조의 유입량과 상기 획득된 하폐수의 유출량을 가산하여 순수 유입량을 획득하여,
상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이내인 경우에는, 제 1 반응조와 제 2 반응조의 순차적인 흐름을 통해 하폐수의 처리가 이루어지고,
상기 획득된 순수 유입량이 유량의 허용 범위 이상인 경우에는, 제 1 반응조와 제 2 반응조에 각각 별도로 송급하여 하폐수의 처리가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 반응조와 제 2 반응조에서 처리된 하폐수를 외부로 방류시키기 위한 방류조와;
상기 제 1 반응조의 수위를 측정하기 위한 수위 센서와;
상기 제 2 반응조의 수위를 측정하기 위한 수위 센서와;
상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조에서 처리된 하폐수를 상기 방류조로 송급시키기 위한 디켄터 및;
상기 제 1 반응조에서 처리된 하폐수를 상기 제 2 반응조로 송급시키기 위한 보조 디켄터를 더 포함하여;
상기 컨트롤러는 상기 유량조정조의 현재 수위 측정과 동시에 상기 제 1 및 제 2 반응조의 각 수위 센서를 통해 상기 제 1 및 제 2 반응조의 현재 수위를 측정하고, 상기 제 1 및 제 2 반응조의 각 현재 수위값을 상기 컨트롤러에서 기 저장된 전단계의 상기 제 1 및 제 2 반응조의 각 수위와 비교하여 수위 상승값을 연산한 후, 상기 제 1 및 제 2 반응조의 넓이를 곱하여 상기 유출량을 획득하는 것을 특징으로 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 반응조에 각각 설치되어 상기 제 1 및 제 2 반응조에 각각 수용되어 처리중인 하폐수의 처리정도를 검출하기 위한 방류 판단 유니트를 더 포함하되;
상기 방류 판단 유니트는 상기 제 1 및 제 2 반응조에 각각 수용되어 처리중인 하폐수를 각각 펌핑하기 위한 펌프와,
상기 펌프를 통해 펌핑되는 하폐수를 수용하기 위한 투명한 측정조 및,
상기 측정조의 높이 방향으로 배치되도록 설치되어 상기 측정조에 수용된 하폐수의 슬러지 높이를 측정하기 위한 센서를 구비하여, 측정된 슬러지의 높이가 기 설정된 값을 만족하는 경우 상기 제 1 반응조 및 제 2 반응조의 디켄터를 통해 상기 제 1 및 제 2 반응조내의 하폐수가 정해진 양만큼 외부로 방류되도록 하는 것을 특징으로 하는 유입 유량에 따른 가변제어가 이루어지도록 하는 다단계 에스비알 수처리 장치.