KR101237447B1 - 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101237447B1
KR101237447B1 KR20100061343A KR20100061343A KR101237447B1 KR 101237447 B1 KR101237447 B1 KR 101237447B1 KR 20100061343 A KR20100061343 A KR 20100061343A KR 20100061343 A KR20100061343 A KR 20100061343A KR 101237447 B1 KR101237447 B1 KR 101237447B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
amount
dissolved oxygen
flow rate
value
new
Prior art date
Application number
KR20100061343A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120000858A (ko
Inventor
김창원
최명원
문태섭
김예진
김효수
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR20100061343A priority Critical patent/KR101237447B1/ko
Priority to PCT/KR2011/004686 priority patent/WO2012002692A2/ko
Publication of KR20120000858A publication Critical patent/KR20120000858A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101237447B1 publication Critical patent/KR101237447B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/308—Biological phosphorus removal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/14—NH3-N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/15—N03-N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/22—O2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

본 발명은 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 가변하는 암모니아성 질소를 감지함에 의해 규칙기반에 기초하여 호기조의 최적의 용존산소량을 제공하고, 가변하는 질산성 질소를 감지함에 의해 규칙기반에 기초하여 호기조에서 무산소조로 내부반송 유량을 제공하고, 이러한 가변하는 내부반송 유량에 따라 외부탄소원 유량을 제어할 수 있어 효율적이며 경제적으로 하폐수 처리 공정을 제어할 수 있도록 하는 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.

Description

하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템{A Rule-based realtime control technology for wastewater treatment process and system}
본 발명은 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 가변하는 암모니아성 질소를 감지함에 의해 규칙기반에 기초하여 호기조의 최적의 용존산소량을 제공하고, 가변하는 질산성 질소를 감지함에 의해 규칙기반에 기초하여 호기조에서 무산소조로 내부반송 유량을 제공하고, 이러한 가변하는 내부반송 유량에 따라 외부탄소원 유량을 제어할 수 있어 효율적이며 경제적으로 하폐수 처리 공정을 제어할 수 있도록 하는 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
하폐수처리 공정은 유입수의 변동에도 상시 안정적인 유출수질을 유지해야 하며 이를 위해 지난 30여년간 꾸준히 질소 및 인 제거를 위한 최적의 제어 기술들이 소개되어 왔다.
수질 항목 중 질소(N2)는 혐기조, 무산소조 및 호기조를 포함하는 생물학적 반응조 내에서 두 가지 상이한 반응에 의해 그 총량이 낮아질 수 있다. 호기 조건(호기조)에서 통칭 독립영양균에 의해 수행되는 질산화 반응을 통하여 암모니아성 질소(NH4-N)가 아질산 질소(NO2-N)를 거쳐 최종적으로 삼산화 질소(NO3-N)로 전환되며, 무산소 조건(무산소조)에서 통칭 종속영양균에 의한 탈질 반응을 통하여 삼산화 질소(NO3-N)가 아질산 질소(NO2-N)를 거쳐 최종적으로 질소(N2) 가스가 된다. 이러한 탈질 반응에는 유기탄소원이 필요한데, 일반적으로 유입 원수의 C/N비가 낮다면 외부탄소원을 무산소조에 주입하여 완전 탈질을 유도하도록 하여야 한다.
따라서 하폐수 처리공정에 있어 방류수질에 부합하는 유출수 질소(N2) 농도를 유지하기 위해서는 상기에서 언급한 두 가지 반응을 고려하여 완전 질산화 및 탈질 반응을 유도할 수 있는 제어 기술이 적용되어야 한다.
종래에 이러한 제어 기술로서 다양한 기술이 제시되고 있는 바, 그 예로 특허등록 제0428952호 "암모니아성 질소 및 질산성 질소 분석기를 이용한 질산화 탈질 자동 제어시스템", 특허등록 제0632796호 "하폐수내 유기물, 질소 및 인 동시 처리공정의 자동제어 시스템", 특허등록 제0614098호 "하폐수 고도처리 공정에서의 슬러지 감량화 및 인과 질소의 제거방법" 등이 있다.
그러나, 상기 기술들은 고정된 설정값으로 용존산소(DO)량 등에 기초하여 암모니아성 질소를 제거하거나, 이러한 고정된 설정값에 기초하여 외부탄소원을 주입함으로서 탈질 반응을 유도하도록 함에 따라 예상하지 못한 부하 변동 등에 의해 안정적인 유출수질 유지가 용이하지 않으며, 일정한 용존산소(DO)량에 기초하여 폭기량을 일정하게 유지하거나 일정한 외부탄소원을 유입함에 의해 탈질을 유도함에 따라 비경제적인 공정이 수행되는 문제가 있다.
이에 본 발명은 변동하는 용존산소(DO)량 등의 설정값을 제시함으로서 호기조의 폭기량 및 무산소조의 외부탄소량을 제어하여 효율적이며 경제적인 하폐수 처리공정이 가능한 제어방법 및 시스템을 제공하고자 함이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은, 무산소조 및 호기조를 포함하는 반응조를 이용한 하폐수 처리공정의 제어방법에 있어서,
반응조에 있어서 유출수의 암모니아성 질소(NH₄-N)량을 측정하는 단계와; 상기 단계에서 측정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량과 설정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량의 차이값을 도출하는 단계와; 상기 차이값에 기해 현재의 용존산소(DO)량 설정값으로부터 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출하는 단계와; 상기 새로운 용존산소(DO)량 설정값에 따라 상기 호기조의 용존산소(DO)량을 조절하는 단계를 포함하되,
이에 더하여 반응조의 유출수에 있어 질산성 질소(NOx-N)량을 측정하는 단계와; 측정된 질산성 질소(NOx-N)량과 설정된 질산성 질소(NOx-N)량의 차이값을 도출하는 단계와; 상기 차이값에 기해 유입유량으로부터 새로운 내부반송 유량을 도출하는 단계를 더 포함하며,
이렇게 도출된 새로운 내부반송 유량에 기해 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량을 도출하는 단계와; 상기 단계에서 도출된 질산성 질소(NOx-N)량에 의해 무산소조로 투입될 외부탄소원 유량을 도출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서 암모니아성 질소(NH₄-N)량, 용존산소(DO)량, 질산성 질소(NOx-N)량은 각각 암모니아성 질소(NH₄-N)의 농도, 용존산소(DO)의 농도, 질산성 질소(NOx-N)의 농도를 말하는 것이다.
한편 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 시스템은 무산소조 및 호기조를 포함하는 반응조를 이용한 하폐수 제어 시스템에 있어서, 상기에서 언급한 각각의 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템은 실시 간으로 암모니아성 질소, 질산성 질소를 측정하여 유동적인 용존산소량을 산정함에 의해 폭기량의 조절 및 유입되는 외부탄소량을 조절함으로서 효율적이며 경제적인 제어가 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템은 유동적인 용존산소량 및 유입되는 외부탄소량의 자동 제어가 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 시스템의 기본 예를 나타내는 개략도.
도 2는 용존산소량의 설정값을 도출하기 위한 순서도를 나타내는 도면.
도 3은 내부반송 유량 및 외부 탄소원 유량을 도출하기 위한 순서도를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법은 도 1에 도시된 하폐수 고도처리 공정(시스템)에서 보는 바와 같이 무산소조 및 호기조를 포함하는 반응조를 이용한 하폐수 처리 공정의 제어 방법(시스템)에 관한 것으로 유입수 및 유출수를 분석할 수 있는 자동분석기를 통해 유량, 암모니아성 질소량, 질산성 질소량, 용존산소량을 측정하여 호기조의 용존산소량 설정값을 도출하고 PI제어를 통해 호기조의 용존산소량이 도출된 용존산소량 설정값에 근사하도록 폭기량을 조절하는 것이며,
호기조로부터 무산소조로 내부반송량을 도출함에 따라 무산소조 내에 존재하는 질산성 질소량을 도출하고, 이렇게 도출된 질산성 질소량에 기해 외부에서 유입되는 외부탄소량을 도출하도록 하는 것이다.
즉 본 발명의 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법(시스템)은 1) 실시간으로 호기조의 용존산소량 설정값을 도출하는 것과, 2) 용존산소량 설정값에 근접하도록 용존산소량을 제어하는 것과, 3) 무산소조의 질산성 질소량을 도출하여 외부에서 유입되는 외부탄소량을 제어하는 것을 포함하고 있는 것이다.
이하, 구체적인 실시 예를 설명한다.
우선 실시간으로 호기조의 용존산소량 설정값을 도출하기 위해서,
도면에 도시된 바는 없으나 자동분석기를 통해 반응조에 있어서 유출수의 암모니아성 질소(NH₄-N)량을 측정하는 단계를 갖는다.
그 다음으로 상기 단계에서 측정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량과 설정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량의 차이값(D1)을 도출하는 단계를 갖는다. 즉 측정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량에서 설정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량을 뺀 값을 상기 차이값(D1)으로 한다.
그 다음으로 상기 차이값(D1)에 기해 현재의 용존산소(DO)량 설정값으로부터 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출하는 단계를 갖는다. 여기서 현재의 용존산소(DO)량 설정값은 상기에서 언급한 단계들을 거치기 전에 설정된 용존산소(DO)량 설정값을 말하는 것이고, 새로운 용존산소(DO)량 설정값은 상기 단계들을 거치면서 시간의 흐름에 따른 암모니아성 질소(NH₄-N)량 등의 차이에 기해 새롭게 요구되는 용존산소(DO)량을 말한다.
또한, 본 단계인 상기 차이값(D1)에 기해 현재의 용존산소(DO)량 설정값으로부터 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출하는 단계에는 규칙기반(Rule-based)에 기해 기준값을 설정하고 상기 차이값(D1)과 기준값의 비교에 기해 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출하는 것이다.
여기서 규칙기반(Rule-based)은 객관적인 지식에 기초하여 특정 조건에 대한 사실 또는 데이터를 제공할 수 있는 방법이다. 규칙의 형태는 IF-THEN 구문으로 나타나게 되며, IF절(조건, 전건부)에서 나타내는 특정한 조건 또는 현상에 부합되면 THEN절(동작, 후건부)에서 조건에 따른 정보를 제공한다. 규칙기반(Rule-based) 제어는 하폐수 처리공정 운전자의 경험적 지식 또는 전문가의 지식을 규칙으로 생성한 후 실측 데이터 또는 현재의 운전 조건을 생성한 규칙에 적용해봄으로써 제어 설정값을 용이하게 얻을 수 있는 기술이다.
이러한 규칙기반(Rule-based)에 기한 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출함에 있어 본 발명에서는 그 일 실시 예가 제시되는 바, 각각의 예를 항을 나누어서 설명한다.
1) 차이값(D1) < 0이면(설정값보다 측정값이 낮다면), 현재의 용존산소(DO)량 설정값을 그대로 적용한다. 즉 현재의 용존산소(DO)량 설정값이 새로운 용존산소(DO)량 설정값이 되는 것이다.
2) 0 < 차이값(D1) ≤ 2이면, 새로운 용존산소(DO)량 설정값은 현재의 용존산소(DO)량 설정값에 1 ppm을 더한 량(농도)을 그 값으로 적용한다.
3) 2 < 차이값(D) ≤ 4이면, 새로운 용존산소(DO)량 설정값은 현재의 용존산소(DO)량 설정값에 2 ppm을 더한 량(농도)을 그 값으로 적용한다.
4) 4 < 차이값(D)이면, 새로운 용존산소(DO)량 설정값은 최대 용존산소(DO)량 설정값이 된다.
여기서 상기 2)번 및 3)번의 경우, 도출된 새로운 용존산소(DO) 량 설정값은 최대 용존산소(DO)량 설정값을 초과하지 않도록 한다.
상기 예에서 기준값은 2, 4이며 이러한 기준값에 기해 부가되는 농도인 1 ,2 ppm은 본 출원인이 A₂/O 공정(Anaerobic Anoxic Aerobic)에 적합한 최적값을 도출한 상수들이며, 이러한 상수들은 공정이 변경될 때 운전자 경험적 지식을 통해 조절이 가능하다.
상기와 같이 규칙기반(Rule-based)에 기해 시간에 따라 변화하는 암모니아성 질소(NH₄-N)량에 따라 용존산소(DO)량을 도출함에 따라 효율적인 용존산소(DO)량 조절이 가능하게 되는 것이며, 이렇게 변화하는 용존산소(DO)량에 기해 폭기를 하게 됨에 따라 효율적이며 경제적인 제어가 가능하게 되는 것이다.
한편 본 발명에서는 상기와 같이 도출되는 새로운 용존산소(DO)량 설정값에 근접하도록 실제 호기조에서 폭기량을 조절하여 용존산소(DO)량을 제어하는데 이때 PI 제어가 적용되는 바, PI 제어라함은 새로운 용존산소(DO)량 설정값과 실제 호기조를 운영함에 있어 용존산소(DO)량 측정값 사이의 오차를 최소한도로 하기 위해 도입되는 것으로 그 일 예로 도 2에서는 최소 반복 시간을 10분으로 설정하여 적용된 순서도를 제시한다. 즉 10분 간격으로 호기조의 실제 용존산소(DO)량을 측정하여 새로운 용존산소(DO)량 설정값과 대비 호기조의 폭기량을 조절함으로서 폭기량이 새로운 용존산소(DO)량 설정값에 근접하도록 하는 것이다. 이렇게 폭기량을 조절함에 PI 제어를 적용함에 따라 호기조의 폭기량을 효율적으로 운영할 수 있게 되는 것이다.
한편 본 발명에서는 무산소조의 질산성 질소량을 도출하여 외부에서 유입되는 외부탄소량을 제어하는 바, 이를 위해서 우선 도 3에서 보는 바와 같이 자동분석기를 통해 유출수의 암모니아성 질소(NH₄-N)량과 질산성 질소(NOx-N)량을 측정하는 단계를 갖는다. 또한, 유입수의 암모니아성 질소(NH₄-N)량을 측정하는데 도 3에서는 30분전의 유입수에 있어 암모니아성 질소(NH₄-N)량을 불러오는 형식으로 순서도를 구성하였는 바, 이는 적용한 자동분석기가 30분 간격으로 유입수 및 유출수를 반복적으로 분석하는 일 예를 반영한 것으로 이는 자동분석기의 특성에 따라 조절될 수 있다.
그 다음으로 상기 단계에서 측정된 질산성 질소(NOx-N)량과 설정된 질산성 질소(NOx-N)량의 차이값(D2)을 도출하는 단계를 갖는다. 즉 측정된 질산성 질소(NOx-N)량에서 설정된 질산성 질소(NOx-N)량을 뺀 값을 상기 차이값(D2)으로 한다.
그 다음으로 상기 차이값(D2)에 기해 유입유량(Qinf)을 기초로 새로운 내부반송 유량(QINRAS)을 도출하는 단계를 갖는다. 이하 용어 중 현재의 내부반송 유량은 상기에서 언급한 단계들을 거치기 전에 설정된 내부반송 유량을 말하는 것이고, 새로운 내부반송 유량(QINRAS)은 상기 단계들을 거치면서 시간의 흐름에 따른 질산성 질소(NOx-N)량 등의 차이에 기해 새롭게 요구되는 내부반송 유량(QINRAS)을 말한다. 또한 내부잔송 유량(QINRAS)이란 호기조에서 무산소조로 반송되는 유량을 말한다.
또한, 본 단계인 상기 차이값(D2)에 기해 유입유량(Qinf)을 기초로 새로운 내부반송 유량(QINRAS)을 도출하는 단계에는 규칙기반(Rule-based)에 기해 기준값을 설정하고 상기 차이값(D2)과 기준값의 비교에 기해 새로운 내부반송 유량(QINRAS)을 도출하는 것이다.
이러한 규칙기반(Rule-based)에 기한 새로운 내부반송 유량(QINRAS)을 도출함에 있어 본 발명에서는 그 일 실시 예가 제시되는 바, 각각의 예를 항을 나누어서 설명한다.
1) 차이값(D2) < 0이면(설정값보다 측정값이 낮다면), 새로운 내부반송 유량(QINRAS)은 현재의 내부반송 유량(QINRAS)이 되는 것이다.
2) 0 < 차이값(D2) ≤ 2이면, 새로운 내부반송 유량(QINRAS)은 유입유량(Qinf)의 2.5배가 적용된다.
3) 2 < 차이값(D2) ≤ 4이면, 새로운 내부반송 유량(QINRAS)은 유입유량(Qinf)의3배가 적용된다.
4) 4 < 차이값(D2)이면, 새로운 내부반송 유량(QINRAS)은 유입유량(Qinf)의 4배가 적용된다.
상기 예에 있어서도 그 기준값은 2, 4이며 이러한 기준값에 기해 부가되는 2.5, 3, 4배는 본 출원인이 A₂/O 공정(Anaerobic Anoxic Aerobic)에 적합한 최적값을 도출한 상수들이며, 이러한 상수들은 공정이 변경될 때 운전자 경험적 지식을 통해 조절이 가능하다.
이 경우도 규칙기반(Rule-based)에 기해 시간에 따라 변화하는 질산성 질소(NOx-N)량에 따라 호기조에서 무산소조로 유입되는 내부반송 유량(QINRAS)을 도출함에 따라 효율적인 내부반송 유량(QINRAS) 조절이 가능하게 되는 것이다.
그 다음으로 상기와 같이 도출되는 내부반송 유량(QINRAS)에 기해 무산소조의 질산성 질소(NOx-N)량을 도출하여 외부에서 유입되는 외부탄소원 유량을 제어하는 단계를 갖게 되는 바,
본 단계에서는 새로운 내부반송 유량(QINRAS)에 기해 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량을 먼저 도출하게 되는 바, 이러한 질산성 질소(NOx-N)량(NOx-NIN-ANOX)은 이하에서 도시된 연산식 1에 의해 계산이 된다.
<연산식 1>
Figure 112010041559111-pat00001
상기 연산식 1은 상기에서 도출된 새로운 내부반송 유량(QINRAS)에 의해 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량을 도출하는 것이다. 즉 상기에서 측정한 유입수의 암모니아성 질소(NH₄-N)량(NH4INF)과 유출수의 암모니아성 질소(NH₄-N)량(NH4EFF) 차이에 계수(α)를 곱하여 이를 호기조 내 질산성 질소(NOx-N)량으로 가정하고, 침전조 내의 반응을 고려하여 유출수의 질산성 질소(NOx-N)량(NOxEFF)에 계수(β)를 곱하여 이들을 합한 것을 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량(NOx-NIN - ANOX)으로 가정하는 것이다. 여기서 유입수에 포함된 질산성 질소(NOx-N)량은 상대적으로 낮기 때문에 이를 0으로 고려하여 상기 연산식 1이 도출된 것이다. 상기 α, β 계수는 장기 운전 및 운전자의 경험적 지식을 기반으로 도출 가능한 것이다. 상기 식에서 QRAS는 유출유량을 말하는 것이다.
그 다음으로 상기와 같은 연산식 1에 기해 도출된 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량(NOx-NIN - ANOX)에 기해 외부탄소원 유량(QEX)을 하기 연산식 2에 기해 도출된다.
<연산식 2>
Figure 112010041559111-pat00002
상기 연산식 2는 외부탄소원을 에탄올로 적용할 경우에 탈질 반응식을 미생물 화학양론에 근거하여 도출하였다. 최종적으로 외부탄소원 유량(QEX)은 에탄올의 COD 환산 농도(CETHANOL)와 부하(L)를 통해 도출되는 것이다.
한편 상기 부하(L)는 상기에서 도출된 질산성 질소(NOx-N)량(NOx-NIN - ANOX)에 일정 계수를 곱하여 도출되는 것으로 이하의 연산식 3에 의해 도출된다.
<연산식 3>
Figure 112010041559111-pat00003

즉 이렇게 도출되는 외부탄소원 유량(QEX)은 시간의 흐름에 따라 유동하는 내부반송 유량(QINRAS) 및 이에 따른 무산소조의 질산성 질소(NOx-N)량(NOx-NIN - ANOX)량을 고려하여 도출되는 것으로 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량의 변동을 감지하여 이를 기초로 외부탄소원의 주입을 조절할 수 있게 되는 것에 의해 외부탄소원의 과소사용에 의한 탈질의 미비 및 외부탄소원의 과다사용에 의한 비경제적인 면을 해소할 수 있게 되는 것이다.

Claims (13)

  1. 반응조에 있어서 유출수의 암모니아성 질소(NH₄-N)량을 측정하는 단계와;
    측정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량과 설정된 암모니아성 질소(NH₄-N)량의 차이값을 도출하는 단계와;
    상기 차이값에 기해 현재의 용존산소(DO)량 설정값으로부터 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출하되, 상기 차이값이 0보다 작은 경우 새로운 용존산소(DO)량 설정값은 현재의 용존산소(DO)량 설정값인 단계와;
    상기 새로운 용존산소(DO)량 설정값에 따라 반응조에 있어 호기조의 용존산소(DO)량을 조절하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차이값에 기해 현재의 용존산소(DO)량 설정값으로부터 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출하는 단계에는 상기 차이값이 0보다 크거나 기준값보다 작은 경우 새로운 용존산소(DO)량 설정값은 현재의 용존산소(DO)량 설정값보다 크고 최대 용존산소(DO)량 설정값보다 작은 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차이값에 기해 현재의 용존산소(DO)량 설정값으로부터 새로운 용존산소(DO)량 설정값을 도출하는 단계에는 상기 차이값이 기준값보다 큰 경우 새로운 용존산소(DO)량 설정값은 최대 용존산소(DO)량 설정값인 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 새로운 용존산소(DO)량 설정값에 따라 호기조의 용존산소(DO)량을 조절하는 단계에는 일정시간 간격으로 호기조의 용존산소(DO)량을 측정하여 상기 새로운 용존 산소(DO)량과 비교에 의해 폭기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    반응조의 유출수에 있어 질산성 질소(NOx-N)량을 측정하는 단계와;
    측정된 질산성 질소(NOx-N)량과 설정된 질산성 질소(NOx-N)량의 차이값을 도출하는 단계와;
    상기 차이값에 기해 유입유량에 기해 새로운 내부반송 유량을 도출하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 차이값에 기해 유입유량에 기해 새로운 내부반송 유량을 도출하는 단계에는 상기 차이값이 0보다 작은 경우 새로운 내부반송 유량은 현재의 내부반송 유량인 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 차이값에 기해 유입유량에 기해 새로운 내부반송 유량을 도출하는 단계에는 상기 차이값이 0보다 크고 기준값보다 작은 경우 새로운 내부반송 유량은 유입유량보다 큰 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    새로운 내부반송 유량에 기해 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량을 도출하는 단계와;
    상기 단계에서 도출된 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량에 의해 무산소조로 투입될 외부 탄소원 유량을 도출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    새로운 반송유량에 기해 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량을 도출하는 단계에는,
    Figure 112010041559111-pat00004

    에 기해 무산소조에 존재하는 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량을 도출하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 단계에서 도출된 무산소조에 존재하는 질산성 질소(NOx-N)량에 의해 무산소조로 투입될 외부 탄소원 유량을 도출하는 단계에는,
    Figure 112010041559111-pat00005

    에 기해 무산소조로 투입될 외부 탄소원 유량을 도출하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 L은,
    Figure 112010041559111-pat00006

    에 기해 도출하는 것을 특징으로 하는 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어방법.
  13. 삭제
KR20100061343A 2010-06-28 2010-06-28 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템 KR101237447B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100061343A KR101237447B1 (ko) 2010-06-28 2010-06-28 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템
PCT/KR2011/004686 WO2012002692A2 (ko) 2010-06-28 2011-06-27 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100061343A KR101237447B1 (ko) 2010-06-28 2010-06-28 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120000858A KR20120000858A (ko) 2012-01-04
KR101237447B1 true KR101237447B1 (ko) 2013-02-26

Family

ID=45402537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20100061343A KR101237447B1 (ko) 2010-06-28 2010-06-28 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101237447B1 (ko)
WO (1) WO2012002692A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101293581B1 (ko) 2013-05-28 2013-08-13 (주)티에스케이워터 미생물의 호흡률 분석을 통한 하수처리공정의 송풍량 및 에너지 절감을 위한 제어방법
KR101997846B1 (ko) 2018-10-08 2019-07-08 웅진코웨이엔텍 주식회사 멤브레인 컨텍터를 이용한 암모니아 제거 시스템 및 제어 방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102052163B1 (ko) * 2017-02-13 2020-01-09 바이오메카 주식회사 하폐수 처리 장치 및 방법
KR101871931B1 (ko) * 2017-04-26 2018-08-02 현대엔지니어링 주식회사 하폐수처리 설비의 통합 질소제어 시스템의 운전방법
KR102200986B1 (ko) * 2018-04-30 2021-01-11 서울특별시 하수 처리 장치
KR102029976B1 (ko) * 2019-03-15 2019-11-26 (주)서인지엔티 절전 및 피크감축 수요반응 대응형 자동운전시스템을 이용하는 하폐수 처리시설의 절전 및 피크감축 수요반응 대응형 자동운전제어방법
KR102226795B1 (ko) * 2019-08-19 2021-03-12 주식회사 에스비이앤이 폐수 처리시스템 및 그 제어방법
CN113149218B (zh) * 2021-05-17 2022-06-10 浙江大学 强化市政污水sbr处理效果的剩余污泥厌氧发酵液投加方法
KR102618913B1 (ko) * 2022-12-22 2024-01-02 주식회사 프로솔 인공습지를 이용한 오폐수처리시스템 및 이를 이용한 오폐수처리방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01242198A (ja) * 1988-03-25 1989-09-27 Toshiba Corp ステップ硝化脱窒プロセス制御装置
KR20030041585A (ko) * 2001-11-20 2003-05-27 에드널리지 코리아 주식회사 하폐수의 질소산화물의 제거방법 및 장치
KR20030048638A (ko) * 2001-12-12 2003-06-25 주식회사 에코아이티이십일 암모니아성 질소 및 질산성 질소 분석기를 이용한 질산화탈질 자동제어 시스템
KR100627874B1 (ko) * 2005-06-21 2006-09-25 (주)상원이티씨 하수 고도처리 제어 시스템 및 그 처리방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01242198A (ja) * 1988-03-25 1989-09-27 Toshiba Corp ステップ硝化脱窒プロセス制御装置
KR20030041585A (ko) * 2001-11-20 2003-05-27 에드널리지 코리아 주식회사 하폐수의 질소산화물의 제거방법 및 장치
KR20030048638A (ko) * 2001-12-12 2003-06-25 주식회사 에코아이티이십일 암모니아성 질소 및 질산성 질소 분석기를 이용한 질산화탈질 자동제어 시스템
KR100627874B1 (ko) * 2005-06-21 2006-09-25 (주)상원이티씨 하수 고도처리 제어 시스템 및 그 처리방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101293581B1 (ko) 2013-05-28 2013-08-13 (주)티에스케이워터 미생물의 호흡률 분석을 통한 하수처리공정의 송풍량 및 에너지 절감을 위한 제어방법
KR101997846B1 (ko) 2018-10-08 2019-07-08 웅진코웨이엔텍 주식회사 멤브레인 컨텍터를 이용한 암모니아 제거 시스템 및 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012002692A9 (ko) 2012-05-03
WO2012002692A2 (ko) 2012-01-05
KR20120000858A (ko) 2012-01-04
WO2012002692A3 (ko) 2012-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101237447B1 (ko) 하폐수 처리 공정의 규칙기반 실시간 제어 방법 및 시스템
CA2620824C (en) Denitrification process and system
Rieger et al. Improving nutrient removal while reducing energy use at three Swiss WWTPs using advanced control
US8956540B2 (en) Process and apparatus for controlling aeration during nitrification and denitrification of water
JP3961835B2 (ja) 下水処理場水質制御装置
US7407584B2 (en) Regulating air velocity continuously injected into biological water treatment reactor
Zaborowska et al. Strategies for mitigating nitrous oxide production and decreasing the carbon footprint of a full-scale combined nitrogen and phosphorus removal activated sludge system
JP4334317B2 (ja) 下水処理システム
Elawwad Optimized biological nitrogen removal of high-strength ammonium wastewater by activated sludge modeling
JP2012200705A (ja) 窒素含有排水の処理方法及び装置
Rieger et al. Myths about ammonia feedforward aeration control
KR20180104413A (ko) 하모니서치 알고리즘을 이용한 활성슬러지 공정의 산소공급량 제어 시스템
JP4008694B2 (ja) 下水処理場水質制御装置
KR101108031B1 (ko) 사전 예측 제어 기반 하·폐수 처리 시스템 및 하·폐수 처리 방법
Flores-Alsina et al. Modelling the impacts of operational conditions on the performance of a full-scale membrane aerated biofilm reactor
Fiter et al. Enhancing biological nitrogen removal in a small wastewater treatment plant by regulating the air supply
Moussa et al. Model-based evaluation of nitrogen removal in a tannery wastewater treatment plant
Gokcay et al. Modeling of a large-scale wastewater treatment plant for efficient operation
Wett et al. Feedforward aeration control of a Biocos wastewater treatment plant
JP4453287B2 (ja) 下水処理方法および下水処理制御システムと、下水処理場の改造方法
KR101962566B1 (ko) 연속회분식 반응조를 활용한 저 에너지 혐기성 암모늄 산화 시스템 및 이 시스템을 위한 선행 스케줄링 방법
US20230202889A1 (en) Systems and methods for controlling nitrous oxide production in wastewater treatment facilities
CN117819702B (zh) 一种污水处理过程中模块组合式营养物补给控制方法
Lee et al. Use of activate sludge model No. 3 and Bio-P module for simulating five-stage step-feed enhanced biological phosphorous removal process
Tran Wastewater Treatment for Nitrogen Removal by Rotating Aeration Process with Model Predictive Control

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160203

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee