KR101320304B1 - Automatic Backwashing Apparatus For Sand Filters By Using Flow Rate Change - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오염수를 세정수로 여과처리하기 위한 샌드 필터장치에서 사용되는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sand filter automatic backwashing apparatus using a flow rate monitoring used in a sand filter apparatus for filtering contaminated water into washing water.

본 발명은, 오염수가 탱크 내부로 유입되어 세정수로 여과되는 샌드 필터; 상기 샌드 필터의 입 출구 배관에 각각 장착된 유량 검출 부; 상기 샌드 필터에 역방향으로 세척수와 공기 방울을 공급하는 역세 부; 상기 샌드 필터의 배관과, 역세 부의 배관에 각각 장착된 다수의 자동개폐 밸브; 및 상기 유량 검출 부에 전기적으로 연결되어 유량 신호를 받고, 상기 역세 부와 자동개폐 밸브들에 동작가능하게 연결되며, 상기 유량 검출 부에서 검출된 유량 변화율 비가 설정 값에 도달하면 상기 역세 부와 자동개폐밸브들의 조작을 통하여 역세 작동을 이루도록 자동제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 유량 변화율 비는 출구유량 변화율/ 입구유량 변화율인 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치를 제공한다.The present invention, the contaminated water is introduced into the tank and the sand filter is filtered by the washing water; A flow rate detection unit mounted to each of the inlet and outlet pipes of the sand filter; A backwashing unit for supplying washing water and air bubbles to the sand filter in a reverse direction; A plurality of automatic opening / closing valves respectively mounted on the sand filter pipe and the backwash pipe; And a flow signal electrically connected to the flow rate detection unit to receive a flow rate signal, and operatively connected to the backwashing unit and the automatic switching valves, and when the ratio of the rate of change of the flow rate detected by the flow rate detecting unit reaches a set value, And a control unit for automatically controlling the backwashing operation through the operation of the on / off valves, wherein the flow rate change ratio provides an outlet filter automatic backwashing device using a flow rate monitoring that is an outlet flow rate change rate / inlet flow rate change rate.

본 발명에 의하면 역세 작동을 주기적으로 자동화함으로써 샌드 필터 운전 작업원의 작업 부하 감소를 이룰 수 있고, 조업의 안정화 및 수처리 공정에서의 획기적인 능률 향상을 이룰 수 있는 우수한 효과가 얻어지는 것이다.According to the present invention, by periodically automating the backwash operation, it is possible to achieve a reduction in the workload of the sand filter operator, and to obtain an excellent effect of achieving stabilization of the operation and a significant efficiency improvement in the water treatment process.

오염수, 세정수, 여과처리, 샌드 필터장치, 자동 역세 장치 Contaminated water, washing water, filtration, sand filter device, automatic backwashing device

Description

유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치{Automatic Backwashing Apparatus For Sand Filters By Using Flow Rate Change}Automatic Backwashing Apparatus For Sand Filters By Using Flow Rate Change}

본 발명은 산업시설에서 오염수를 세정수로 여과처리하는 샌드 필터의 역세 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 샌드 필터의 전후에서 물의 유량 변화를 검출하고, 그 입구유량과 출구유량의 기울기 변화를 이용하여 샌드 필터의 막힘 상태를 판단하며, 샌드 필터의 역세 주기를 자동화함으로써 세정수의 부족함이 없이 안정적으로 샌드 필터 설비의 운영을 이룰 수 있고, 조업의 안정화 및 수처리 공정에서의 능률 향상을 이룰 수 있는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a backwashing apparatus for a sand filter for filtering contaminated water with washing water in an industrial facility. By determining the clogging condition of the sand filter and automating the backwash cycle of the sand filter, it is possible to operate the sand filter facility stably without lack of washing water, and to stabilize the operation and improve the efficiency in the water treatment process. The present invention relates to a sand filter automatic backwashing device using flow monitoring.

일반적으로 제철소와 같은 공장 내에서는 제품생산이나 설비냉각을 위하여 냉각수를 사용한다. 이와 같이 공정에 사용하고 난 오염된 냉각수들은 집수조로 이송되어 수처리 과정을 거치게 된다. 이와 같은 수처리 과정 중 샌드 필터(Sand Filter)를 통한 이물질 제거 과정을 거치게 된다.In general, in factories such as steel mills, cooling water is used for product production and equipment cooling. The contaminated cooling water used in the process is transferred to a collection tank for water treatment. During the water treatment process, foreign substances are removed through a sand filter.

이와 같은 종래의 샌드 필터 장치는 콘크리트 박스 구조물 내에 샌드(Sand)가 채워져 있고, 그 상부에 오염된 물을 유입시킬 경우, 샌드가 필터 역할을 하면 서 물을 정수시키고, 정수된 물은 하부로 자연낙하 된다. 그러나, 일정시간 사용하게 되면 샌드 표면에 오염물이 부착되어 막히면서 필터를 통하는 유량이 급속하게 저하된다. 이 현상을 방지하기 위해 필터 하부에서 공기방울 분사(Air Bubbling)와 역세수를 통과시켜 샌드 표면에 부착된 오염물을 세척하고 세척수를 외부로 제거한다.Such a conventional sand filter device is filled with sand in the concrete box structure, and when the contaminated water flows into the upper portion of the sand, the sand acts as a filter to purify the water, the purified water is natural Falls. However, when used for a certain time, the contaminants adhere to the sand surface and become clogged, and the flow rate through the filter rapidly decreases. To prevent this phenomenon, air bubbles and backwash water are passed through the lower part of the filter to clean contaminants attached to the sand surface and to remove the washing water to the outside.

한편, 이와 같이 종래의 샌드 필터 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 샌드 필터(110)들을 통하여 오염된 물의 여과 세정과정을 실행하다가 어느 샌드 필터(110)의 막힘으로 그 내부를 통과하는 수량이 감소할 경우, 해당 샌드 필터(110)를 세척하게 된다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, the conventional sand filter device 100 performs a filtration cleaning process of contaminated water through a plurality of sand filters 110, and is blocked by any sand filter 110. When the amount of water passing through is reduced, the sand filter 110 is washed.

이와 같은 샌드 필터(110)의 세척과정은 일단 샌드 필터(110)의 내부로 공급되는 오염 수를 차단하고, 역세 펌프(120)와 송풍기(130)의 공기 기포 분사를 통하여 역방향으로 세척수를 공급하여 이루어지게 된다.The washing process of the sand filter 110 is to block the contaminated water supplied to the inside of the sand filter 110, and to supply the washing water in the reverse direction through the air bubble injection of the backwash pump 120 and the blower 130 Will be done.

일단 어느 하나의 샌드 필터(110)가 오염수의 오염물로 인하여 막히게 되면, 해당 샌드 필터(110)의 상부로 공급되는 오염된 물은 샌드 필터(110)를 통하여 하부로 배수되는 수량이 줄어들게 된다. 따라서 오염된 물의 수위(Level)가 필터 탱크(112)의 내부에서 상승하게 되고, 이와 같이 상승된 오염 수 레벨을 필터 탱크(112)의 상부에 설치된 레벨 센서(Level Sensor)(140)를 통해 검출하여 해당 샌드 필터(110)의 막힘 상태를 알게 된다. 따라서 작업자는 밸브(150) 조작을 통하여 역세 작업과 같은 샌드 필터(110)의 세척 조치를 취하는 것이다. Once one of the sand filters 110 is blocked by the contaminants of the contaminated water, the contaminated water supplied to the upper portion of the sand filter 110 is reduced the amount of water drained down through the sand filter 110. Therefore, the level of contaminated water rises in the filter tank 112, and the level of contaminated water is detected through the level sensor 140 installed on the upper part of the filter tank 112. By knowing the blocked state of the sand filter 110. Therefore, the operator takes the washing action of the sand filter 110, such as backwashing operation through the operation of the valve 150.

그러나 종래와 같은 샌드 필터 장치(100)에서 필터(110)의 막힘 상태를 알 수 있는 방법은 필터 탱크(112)의 상부에 설치된 레벨 센서(140)가 작동하여 알게 되는 것인데, 이와 같이 레벨 센서(140)를 통하여 오염수의 수위를 검출하게 되면, 이미 필터 탱크(112)의 막힘 상태는 심화된 상태이고, 필터 탱크(112) 후단의 집수조(미 도시)에 집수되는 깨끗한 세정수의 양은 크게 감소되어 생산공정에 차질을 발생시킨다. However, in the conventional sand filter apparatus 100, a method of knowing the clogging state of the filter 110 may be realized by operating the level sensor 140 installed on the upper portion of the filter tank 112. When the level of the contaminated water is detected through the filter 140, the blocked state of the filter tank 112 is already in a deep state, and the amount of clean washing water collected in the sump (not shown) at the rear end of the filter tank 112 is greatly reduced. To cause disruption to the production process.

또한 이와 같이 일단 샌드 필터(110)의 막힘이 검출되면, 역세 과정을 동작시키기 위한 설비 운전자의 작업 부하가 커지게 되고, 많은 수의 운전자가 필요하게 되어 효율적인 설비 관리가 어려운 것이었다.In addition, once the blockage of the sand filter 110 is detected in this manner, the workload of the facility driver for operating the backwashing process becomes large, and a large number of drivers are required, which makes it difficult to efficiently manage the facility.

그리고 이와 같이 샌드 필터(110)의 막힘이 검지되면 별도의 대기(stand-by)용 샌드 필터(110)로 오염수를 우회시켜 오염된 물을 세정시켜야 하므로 그에 따라서 샌드 필터 장치의 설비 규모가 커지고, 초기의 설비 투자비가 과도하게 필요한 문제점도 갖는 것이었다. When the blockage of the sand filter 110 is detected as described above, the contaminated water must be circumvented by using a separate stand-by sand filter 110 to clean the contaminated water, thereby increasing the size of the sand filter device. In other words, there was a problem that the initial capital investment cost was excessively necessary.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 제철소와 같이 샌드 필터를 사용하는 공장에서 샌드 필터를 통해 처리되는 세정수의 유량 모니터링을 이용하여 샌드 필터의 역세 주기를 자동화함으로써 운전 작업원의 감소 및 운전자 부하감소를 이룰 수 있고, 효과적인 샌드 필터 역세 작업을 수행할 수 있도록 하여 조업의 안정화 및 수처리 공정에서의 획기적인 능률 향상을 이룰 수 있는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치를 제공하는 데 있 다.The present invention is to solve the above conventional problems, the object is to automate the backwash cycle of the sand filter by using the flow rate monitoring of the washing water treated through the sand filter in the factory using the sand filter, such as steel mill The sand filter automatic backwashing device using flow monitoring can reduce the number of operators and reduce operator load, and can perform effective sand filter backwashing operation, which can stabilize the operation and dramatically improve the efficiency in water treatment process. To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 산업시설에서 오염수를 세정수로 여과처리하는 샌드 필터의 자동 역세 장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is an automatic backwashing device of a sand filter for filtering contaminated water with washing water in an industrial facility,

오염수가 탱크 내부로 유입되어 세정수로 여과되는 샌드 필터;A sand filter in which the contaminated water flows into the tank and is filtered by the washing water;

상기 샌드 필터의 입 출구 배관에 각각 장착된 유량 검출 부; A flow rate detection unit mounted to each of the inlet and outlet pipes of the sand filter;

상기 샌드 필터에 역방향으로 세척수와 공기 방울을 공급하는 역세 부;A backwashing unit for supplying washing water and air bubbles to the sand filter in a reverse direction;

상기 샌드 필터의 배관과, 역세 부의 배관에 각각 장착된 다수의 자동개폐 밸브; 및A plurality of automatic opening / closing valves respectively mounted on the sand filter pipe and the backwash pipe; And

상기 유량 검출 부에 전기적으로 연결되어 유량 신호를 받고, 상기 역세 부와 자동개폐 밸브들에 동작가능하게 연결되며, 상기 유량 검출 부에서 검출된 유량 변화율 비가 설정 값에 도달하면 상기 역세 부와 자동개폐밸브들의 조작을 통하여 역세 작동을 이루도록 자동제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 유량 변화율 비는 출구유량 변화율/ 입구유량 변화율임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치를 제공한다. Electrically connected to the flow rate detecting part to receive a flow signal, and operably connected to the backwashing part and the automatic opening / closing valves, and when the flow rate change ratio detected by the flow rate detecting part reaches a set value And a controller for automatically controlling the backwashing operation through the operation of the valves, wherein the flow rate change rate ratio is an outlet flow rate change rate / inlet flow rate change rate.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 제어부는 PLC(Programmable Logic Controller)로 이루어지고, 상기 입구유량 변화율과 출구유량 변화율은 각각 입구 배관과 출구 배관에 대하여 아래의 식 1을 통하여 PLC 프로그램에 내장되며, In addition, the present invention preferably the control unit is a PLC (Programmable Logic Controller), the inlet flow rate change rate and the outlet flow rate change rate is embedded in the PLC program through the following equation 1 for the inlet pipe and the outlet pipe, respectively,

(순간 최고 유량 - 순간 최저 유량)/(tmax -tmin) ----- 식(Ⅰ)(Instantaneous maximum flow rate-instantaneous minimum flow rate) / (tmax -tmin) ----- Formula (Ⅰ)

여기서, tmax는 상기 순간 최고 유량 검출시점, tmin는 순간 최저 유량 검출 시점임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치를 제공한다.Here, tmax provides the sand filter automatic backwashing device using the flow rate monitoring, characterized in that the instantaneous maximum flow rate detection time, tmin is the instantaneous minimum flow rate detection time.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 입구유량 변화율과 출구유량 변화율은 각각 순간 최고 유량을 나타내는 변곡점의 검출 이후에, 순간 최저 유량을 검출하는 것임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치를 제공한다.The present invention preferably provides the sand filter automatic backwashing apparatus using the flow rate monitoring, wherein the inlet flow rate change rate and the outlet flow rate change rate are respectively detected after the inflection point indicating the instantaneous peak flow rate. .

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 제어부는 상기 유량 변화율 비가 0.9 이상이면 필터 막힘 상태에 대해 "양호"를 표시하고, 0.9 내지 0.8 사이이면 "주의"를 표시하며, 0.8 내지 0.7 사이이면 "경고"를 표시하고, 0.7 이하이면 역세 공정을 시작하는 것임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치를 제공한다.In the present invention, preferably, the control unit displays "good" for the filter clogging state if the flow rate change ratio is 0.9 or more, "caution" for the range of 0.9 to 0.8, and "warning" for the range of 0.8 to 0.7. The present invention provides a sand filter automatic backwashing device using a flow rate monitor, wherein the backwashing process starts if the display is less than 0.7.

본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에 의하면, 샌드 필터를 통해 처리되는 세정수의 유량을 모니터링 하고, 샌드 필터의 입구측 및 출구 측에서의 유량 변화율을 검출한 다음, 이를 이용하여 샌드 필터의 역세 작동을 주기적으로 자동화함으로써 샌드 필터 설비의 운전 작업원의 작업 부하 감소를 이룰 수 있다. According to the sand filter automatic backwashing apparatus using the flow rate monitoring according to the present invention, the flow rate of the washing water treated through the sand filter, the rate of change of the flow rate at the inlet side and the outlet side of the sand filter, and then using the sand filter By periodically automating the backwashing operation of the sand filter plant, it is possible to reduce the workload of the operating personnel of the sand filter plant.

또한 샌드 필터의 막힘이 심화되어 세정수의 부족이 발생하기 전에 효과적인 샌드 필터 역세 작업을 수행할 수 있도록 함으로써 조업의 안정화 및 수처리 공정에서의 획기적인 능률 향상을 이룰 수 있는 우수한 효과가 얻어지는 것이다.In addition, it is possible to perform an effective sand filter backwashing operation before the blockage of the sand filter is deepened and the lack of the washing water occurs, thereby obtaining an excellent effect of achieving stabilization of the operation and a drastic improvement in the water treatment process.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 산업시설에 구비되어 오염수를 세정수로 여과처리하는 샌드 필터(110)를 자동으로 역세 처리하는 장치이다.The sand filter automatic backwashing apparatus 1 using the flow rate monitoring according to the present invention, as shown in FIG. 2, is equipped with an industrial facility to automatically backwash the sand filter 110 which filters the contaminated water with washing water. Device.

본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치(1)는 오염수가 탱크(112) 내부로 유입되어 세정수로 여과되는 샌드 필터(110)를 구비하는데, 이와 같은 샌드 필터(110)는 다수 개가 입구 배관(5)과 출구 배관(10)에 병렬로 연결되어 대용량 설비로 구축될 수 있다.The sand filter automatic backwashing apparatus 1 using the flow rate monitoring according to the present invention includes a sand filter 110 in which contaminated water flows into the tank 112 and is filtered with washing water. The dog may be connected to the inlet pipe 5 and the outlet pipe 10 in parallel to build a large capacity facility.

그리고 본 발명은 상기 샌드 필터(110)의 입 출구 배관(5)(10)에 각각 장착된 유량 검출 부(20)를 구비하는데, 이와 같은 유량 검출 부(20)는 각각 도 3에 도시된 바와 같은 유량계(22)를 구비하며, 내부의 압력 변화를 검출하여 관내의 유량을 검출하고, 그 결과 값을 전기적인 신호로 송출하는 통상적인 유량계이다. In addition, the present invention includes a flow rate detection unit 20 mounted to each of the inlet and outlet pipes 5 and 10 of the sand filter 110, and each of the flow rate detection units 20 is as shown in FIG. 3. It is a conventional flow meter which has the same flow meter 22, detects the pressure change in an inside, detects the flow volume in a pipe, and sends the result as an electrical signal.

이와 같은 유량계(22)는 상기 샌드 필터(110)의 입 출구 배관(5)(10)에 각각 장착되어 이후에 설명되는 제어부(40)에 전기적인 신호를 제공한다.These flowmeters 22 are respectively mounted to the inlet and outlet pipes 5 and 10 of the sand filter 110 to provide an electrical signal to the controller 40 described later.

또한 본 발명은 상기 샌드 필터(110)에 역방향으로 세척수와 공기 방울을 공급하는 역세 부(50)를 구비하는데, 이와 같은 역세 부(50)는 상기 샌드 필터 탱크(112)의 하부 측에 역세 수를 제공하는 역세 펌프(120)를 구비하고, 공기 방울(Air Bubble)을 공급하는 송풍기(130)를 포함한다.In addition, the present invention includes a backwashing unit 50 for supplying the washing water and air bubbles in the reverse direction to the sand filter 110, such a backwashing unit 50 may be backwashed on the lower side of the sand filter tank 112 It is provided with a backwash pump 120, and comprises a blower 130 for supplying air bubbles (Air Bubble).

이와 같은 역세 부(50)는 역세 펌프(120)로부터 공급되는 세척수와 송풍기(130)로부터 제공되는 공기 방울에 의해서 샌드 필터(110)의 표면에 부착된 오염 물질이 씻겨지게 되어 샌드 필터 탱크(112)의 상부 측에 위치된 배출관(52)을 통하여 외부로 배출처리된다.The backwashing unit 50 is washed with the water supplied from the backwash pump 120 and the air bubbles provided from the blower 130 to wash the contaminants attached to the surface of the sand filter 110 sand filter tank 112 Discharge treatment to the outside through the discharge pipe 52 is located on the upper side of the).

그리고 본 발명은 상기 샌드 필터(110)의 입 출구 배관(5)(10)과, 역세 부(50)의 배관에 각각 장착된 다수의 자동개폐 밸브(V)를 포함하는데, 이와 같은 자동개폐 밸브(V)들은 예를 들면, 전기 작동식 솔레노이드를 내장하여 원격으로 개폐가 이루어지는 전기식 액튜에이터로 이루어진다. 따라서 이와 같은 자동개폐 밸브(V)들은 이후에 설명되는 제어부(40)의 원격 조작으로 자동개폐가 이루어지는 구조이다.In addition, the present invention includes a plurality of automatic opening and closing valves (V) mounted on the inlet and outlet pipes (5) and (10) of the sand filter (110) and the pipes of the backwashing section (50), respectively. (V) consists of, for example, an electric actuator in which an electrically operated solenoid is incorporated to open and close remotely. Therefore, such automatic opening and closing valve (V) is a structure that is automatically opened and closed by the remote control of the control unit 40 described later.

그리고 본 발명은 상기 유량 검출 부(20)에 전기적으로 연결되어 유량 신호를 받고, 상기 역세 부(50)와 자동개폐 밸브(V)들에 동작가능하게 연결되어 원격으로 자동제어하는 제어부(40)를 구비하는데, 이와 같은 제어부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로 프로세서(미 도시)를 내장한 PLC(Programmable Logic Controller)(42)로 이루어지고, 내부에는 제어 프로그램을 내장하고 있다.And the present invention is electrically connected to the flow rate detection unit 20 receives a flow rate signal, the control unit 40 is operatively connected to the backwash unit 50 and the automatic opening and closing valves (V) to remotely control automatically. As shown in FIG. 3, the control unit 40 includes a programmable logic controller (PLC) 42 having a microprocessor (not shown), and a control program therein.

이와 같은 제어부(40)는 샌드 필터(110)의 설비 제어 컴퓨터(미 도시) 내부에 내장되어 일련의 정해진 프로그램 순서에 의해서 상기 역세 부(50)와 자동개폐 밸브(V)들을 동작시킨다. 또한 그 제어 과정에서 현재의 제어 상태를 외부로 출력하여 표시하는 디스플레이(45)를 구비하며, 상기 디스플레이(45)에는 운전자에게 필요한 샌드 필터(110)의 각종 정보가 외부로 출력되어 표시된다. The control unit 40 is built in the facility control computer (not shown) of the sand filter 110 to operate the backwash unit 50 and the automatic switching valve (V) by a series of predetermined program sequences. In addition, the control process includes a display 45 for outputting and displaying a current control state to the outside, and the display 45 outputs and displays various information of the sand filter 110 necessary for the driver.

상기 제어부(40)에서 유량 검출 부(20)를 통하여 얻는 유량 변화율 비(DET)는 출구유량 변화율(DET-Bn)/ 입구유량 변화율(DET-An)이다. 이와 같은 입구와 출구유량 변화율(DET-An)(DET-Bn)은 각각 상기 제어부(40)의 프로그램 내에 아래와 같은 수식(Ⅰ)으로 내장되며, 이들은 각각 샌드 필터(110)의 입구 배관(5)과 출구 배관(10)에서 검출된 것이다.The flow rate change rate ratio DET obtained through the flow rate detection unit 20 in the control unit 40 is an outlet flow rate change rate DET-Bn / inlet flow rate change rate DET-An. The inlet and outlet flow rate change rate (DET-An) (DET-Bn) are each embedded in the program of the controller 40 as shown in Equation (I) below, and these are respectively inlet pipes 5 of the sand filter 110. And at the outlet pipe 10.

(순간 최고 유량(Amax) - 순간 최저 유량(Amin))/(tmax -tmin) ----- 식(Ⅰ)(Instantaneous maximum flow rate (Amax)-instantaneous minimum flow rate (Amin)) / (tmax -tmin) ----- Equation (Ⅰ)

상기 수식(Ⅰ)에서, tmax는 상기 순간 최고 유량(TOPn = Amax) 검출시점, tmin는 순간 최저 유량(BOTn = Amin) 검출시점이다.In Equation (I), tmax is the instantaneous maximum flow rate (TOPn = Amax) detection time, tmin is the instantaneous minimum flow rate (BOTn = Amin) detection time.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치(1)는 제어부(40)가 상기 유량 검출 부(20)에서 검출된 신호에 의해서 유량 변화율을 검출하고, 이를 설정 값에 비교하여 상기 역세 부(50)와 자동개폐밸브(V)들의 조작을 통하여 역세 작동을 이루게 된다.In the sand filter automatic backwashing apparatus 1 using the flow rate monitoring according to the present invention configured as described above, the control unit 40 detects the rate of change of the flow rate by the signal detected by the flow rate detecting unit 20, and compares it with the set value. By the operation of the backwash 50 and the automatic opening and closing valve (V) to achieve a backwash operation.

본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치(1)는 먼저 작동되면, 유량 검출 부(20)를 통하여 샌드 필터(110)의 입구유량 변화율(DET-An)과 출구유량 변화율(DET-Bn)을 검출한다. 이와 같은 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 샌드 필터 탱크(112)의 입 출구 배관(5)(10)에서 먼저 일정 시간대에 걸쳐서 물의 유량과 시점을 검출하고 데이터화 한다. 즉 유량 검출의 시작과 동시에 차례차례 일정시간 별로 입구유량(An)과 출구유량(Bn)을 검출하여 데이터를 테이블로 작성한다. 그리고, 측정된 입구유량(An)과 출구유량(Bn) 각각에 대하여 시간 비율을 산출하여 입구와 출구에서 각각 순간 최고 유량(TOPn)을 찾는다. When the sand filter automatic backwashing device 1 using the flow rate monitoring according to the present invention is first operated, the inlet flow rate change rate DET-An and the outlet flow rate change rate DET- of the sand filter 110 through the flow rate detection unit 20. Bn) is detected. In this case, as shown in FIG. 4, the inlet and outlet pipes 5 and 10 of the sand filter tank 112 first detect and data flow rate and time of water over a predetermined time period. In other words, the inlet flow rate An and the outlet flow rate Bn are detected at regular intervals at the same time as the flow rate detection starts, and the data is prepared in a table. Then, a time ratio is calculated for each of the measured inlet flow rate An and the outlet flow rate Bn to find the instantaneous maximum flow rate TOPn at the inlet and the outlet, respectively.

이와 같은 경우, 순간 최고 유량(TOPn)을 검출하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이, 입구 측을 예를 들어서 설명하면 다음과 같다.In this case, as illustrated in FIG. 5 to detect the instantaneous maximum flow rate TOPn, the inlet side will be described as an example.

현재의 검출 유량(An)과 바로 전의 검출 유량(An-1)의 차이를 시간 차이(tn - tn-1)로 나누어 기울기(AIn)를 산출하고, 그 기울기가 " - " 의 기울기를 발생시키는 지점을 찾아서 최고 유량(TOPn)의 변곡점(AIN<0)을 찾은 다음, 순간 최고 유량(TOPn)을 구한다. 이와 같은 과정은 샌드 필터(110)의 출구 배관(10)에도 동일하게 적용된다. The difference between the current detection flow rate An and the previous detection flow rate An-1 is divided by the time difference tn-tn-1 to calculate the slope AIn, and the slope generates a slope of "-". Find the point to find the inflection point (AIN <0) of the highest flow rate (TOPn), and then find the instantaneous maximum flow rate (TOPn). This process is equally applied to the outlet pipe 10 of the sand filter 110.

또한 다음으로는 측정된 입구유량(An)과 출구유량(Bn) 각각에 대하여 시간 비율을 산출하여 입구와 출구에서 각각 순간 최저 유량(BOTn)을 찾는다. 이와 같은 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 입구 측에 대한 계산을 예로 들면, 순간 최저 유량(BOTn)을 검출하기 위하여 현재의 검출 유량(Ai)과 바로 전의 검출 유량(Ai-1)의 차이를 시간 차이(Ti - Ti-1)로 나누어 기울기(Ajn)를 산출한다.Next, a time ratio is calculated for each of the measured inlet flow rate An and the outlet flow rate Bn to find the instantaneous minimum flow rate BOTn at the inlet and the outlet, respectively. In this case, taking the calculation on the inlet side as shown in FIG. 6 as an example, in order to detect the instantaneous minimum flow rate BOTn, the difference between the current detection flow rate Ai and the immediately preceding detection flow rate Ai-1 is determined. The slope Ajn is calculated by dividing by the time difference Ti-Ti-1.

이때 순간 최저 유량(BOTn)이 발생되는 최저점은 시간상 순간 최고 유량(TOPn)이 얻어지는 최고점보다 항상 늦기 때문에 최고점으로부터 역시간으로 최저점을 찾아 들어간다. 이와 같은 과정을 통하여 순간 최저 유량(BOTn)을 구하며, 이와 같은 과정은 샌드 필터(110)의 입구 배관(5)과 출구 배관(10) 모두에 각각 적용된다. At this time, since the lowest point at which the instantaneous minimum flow rate BOTn is generated is always later than the highest point at which the instantaneous maximum flow rate TOPn is obtained in time, the lowest point is searched for from the highest point to the reverse time. Through this process to obtain the instantaneous minimum flow rate (BOTn), this process is applied to both the inlet pipe 5 and the outlet pipe 10 of the sand filter 110, respectively.

그리고 이와 같이 샌드 필터(110)의 입구 배관(5)과 출구 배관(10) 각각에 대하여 순간 최고 유량(TOPn)과 순간 최저 유량(BOTn)을 검출한 다음, 이를 이용하여 입구 배관(5)과 출구 배관(10) 별로 출구유량 변화율(DET-Bn)과 입구유량 변화 율(DET-An)을 구한다.As described above, the instantaneous maximum flow rate TOPn and the instantaneous minimum flow rate BOTn are detected for each of the inlet pipe 5 and the outlet pipe 10 of the sand filter 110, and then the inlet pipe 5 and The outlet flow rate change rate (DET-Bn) and the inlet flow rate change rate (DET-An) are obtained for each outlet pipe 10.

상기 출구유량 변화율(DET-Bn)과 입구유량 변화율(DET-An)은 각각 수식(Ⅰ)과 같은 것으로서, tmax는 상기 순간 최고 유량(TOPn) 검출시점이고, tmin는 순간 최저 유량(BOTn) 검출시점이다.The outlet flow rate change rate (DET-Bn) and the inlet flow rate change rate (DET-An) are the same as Equation (I), respectively, where tmax is the instantaneous peak flow rate (TOPn) detection point and tmin is the instantaneous lowest flow rate (BOTn) detection. It's time.

(순간 최고 유량(Amax) - 순간 최저 유량(Amin))/(tmax -tmin) ----- 식(Ⅰ)(Instantaneous maximum flow rate (Amax)-instantaneous minimum flow rate (Amin)) / (tmax -tmin) ----- Equation (Ⅰ)

또한 이와 같이 출구유량 변화율(DET-Bn)과 입구유량 변화율(DET-An)을 산출한 다음에는, 이를 기초로 하여 출구유량 변화율(DET-Bn)/ 입구유량 변화율(DET-An)로 정의되는 유량 변화율 비(DET)를 산출하고, 도 7에 도시된 바와 같이, 유량 변화율 비(DET)를 설정치에 비교하여 그 결과에 따라서 제어부(40)의 제어작동이 이루어진다. 이 과정에서 제어부(40)는 상기 유량 변화율 비(DET)가 설정치 0.9 이상이면 필터 막힘 상태에 대해 디스플레이(45) 상에서 "양호"를 표시하고, 0.9 내지 0.8 사이이면 "주의"를 표시하며, 0.8 내지 0.7 사이이면 "경고"를 표시하고, 0.7 이하이면 역세 공정을 시작한다.In addition, after the outlet flow rate change rate (DET-Bn) and the inlet flow rate change rate (DET-An) are calculated, the outlet flow rate change rate (DET-Bn) / inlet flow rate change rate (DET-An) is defined based on this. The flow rate change rate ratio DET is calculated, and as shown in FIG. 7, the flow rate change rate ratio DET is compared with the set value, and the control operation of the controller 40 is performed according to the result. In this process, the control unit 40 displays "good" on the display 45 for the filter clogging state when the flow rate change ratio (DET) is greater than or equal to the set value 0.9, and "caution" when it is between 0.9 and 0.8, and 0.8. Between " 0.7 " and &quot; warning &quot;, if less than 0.7, start the backwashing process.

이와 같은 역세 공정에서는 필터 막힘이 이루어진 해당 샌드 필터(110)에 대해 오염수의 유입이 차단되고, 역세 펌프(120)와 송풍기(130)가 작동되어 샌드 필터 탱크(112)의 내부에 역방향의 세척수와 공기 방울을 분사하게 됨으로써 필터에 부착된 오염물을 제거하여 필터를 세척한다. 그리고 다음으로 역세 펌프(120)와 송풍기(130)의 작동을 중단시키고, 샌드 필터 탱크(112) 내의 샌드의 안정화를 위하여 일정시간 대기한 다음, 다시 오염수 유입 배관(5)의 밸브(V)를 개방하여 오염수의 필터링 작업을 실행하고 세정수를 생산한다. 그리고 이와 같은 역세 작동을 주 기적으로 실행한다.In such a backwashing process, inflow of contaminated water is blocked for the corresponding sand filter 110 in which the filter is clogged, and the backwashing pump 120 and the blower 130 are operated to reverse the washing water in the sand filter tank 112. And by spraying the air bubbles to remove the contaminants attached to the filter to wash the filter. Next, the operation of the backwash pump 120 and the blower 130 is stopped, and a predetermined time is waited for stabilization of the sand in the sand filter tank 112, and then again the valve V of the contaminated water inlet pipe 5. Open the filter to run contaminated water and produce rinse water. And this backwashing operation is performed periodically.

이와 같이 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치(1)는 유량 검출 부(20)를 통하여 상기 샌드 필터(110)를 통해 처리되는 세정수의 유량을 모니터링 하고, 샌드 필터(110)의 입구측 및 출구 측에서의 유량 변화율을 검출한 다음, 이를 이용하여 샌드 필터(110)의 역세 작동을 주기적으로 자동화함으로써 무인 자동운전으로 샌드 필터(110) 설비의 역세 작동을 이룰 수 있다.As described above, the sand filter automatic backwashing apparatus 1 using the flow rate monitoring according to the present invention monitors the flow rate of the washing water treated through the sand filter 110 through the flow rate detection unit 20, and the sand filter 110. After detecting the rate of change of the flow rate at the inlet side and the outlet side of the, the backwashing operation of the sand filter 110 can be periodically automated using this to achieve the backwashing operation of the sand filter 110 facility by unmanned automatic operation.

따라서 운전 작업원의 작업 부하 감소를 이룰 수 있고, 주기적으로 역세 작동을 이룸으로써 샌드 필터(110)의 막힘이 심화되어 세정수의 부족이 발생하기 전에 효과적인 샌드 필터(110) 역세 작업을 수행할 수 있도록 함으로써 조업의 안정화 및 수처리 공정에서의 획기적인 능률 향상을 이룰 수 있는 것이다.Therefore, the workload of the operator can be reduced, and the backwashing operation is performed periodically to deepen the blockage of the sand filter 110 so that the effective sand filter 110 backwashing operation can be performed before the shortage of the washing water occurs. By doing so, it is possible to achieve stabilization of operation and a drastic improvement in water treatment process.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such specific structures. Those skilled in the art will be able to variously modify or change the embodiments of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Nevertheless, it will be apparent that all such modifications or design modifications to such simple embodiments will clearly fall within the scope of the present invention.

도 1은 종래의 기술에 따른 산세 필터 장치를 도시한 설비 구성도;1 is a block diagram illustrating a pickling filter device according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치를 도시한 설비 구성도;Figure 2 is a block diagram showing the installation of the sand filter automatic backwashing device using the flow rate monitoring according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에 구비된 유량 검출 부와 제어부를 도시한 구성도;3 is a block diagram showing a flow rate detection unit and a control unit provided in the sand filter automatic backwashing apparatus using the flow rate monitoring according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에서 입구 유량과 출구 유량을 산출하는 과정을 도시한 플로우 챠트;4 is a flowchart illustrating a process of calculating an inlet flow rate and an outlet flow rate in the sand filter automatic backwashing apparatus using the flow rate monitoring according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에서 순간 최고 유량을 산출하는 과정을 도시한 플로우 챠트;5 is a flowchart illustrating a process of calculating the instantaneous maximum flow rate in the sand filter automatic backwashing apparatus using the flow rate monitoring according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에서 순간 최저 유량을 산출하는 과정을 도시한 플로우 챠트;6 is a flow chart illustrating a process of calculating the instantaneous minimum flow rate in the sand filter automatic backwashing apparatus using the flow rate monitoring according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치에서 유량 변화율 비를 설정치에 비교하여 외부로 출력하고, 역세 작동을 이루는 과정을 도시한 플로우 챠트이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of outputting the outside rate by comparing the flow rate change rate ratio with a set value in the sand filter automatic backwashing apparatus using the flow rate monitoring according to the present invention and performing the backwashing operation.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

1.... 본 발명에 따른 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치1 .... Sand filter automatic backwashing device using flow monitoring according to the present invention

5.... 입구 배관 10.... 출구 배관5 .... inlet piping 10 .... outlet piping

20... 유량 검출 부 22.... 유량계20 ... flow detection part 22 .... flow meter

40... 제어부 42... PLC(Programmable Logic Controller)40 ... Control Unit 42 ... Programmable Logic Controller

45... 디스플레이 50.... 역세 부45 ... display 50 ....

100.... 종래의 샌드 필터 장치 110.... 샌드 필터100 .... The conventional sand filter device 110 .... Sand filter

112.... 필터 탱크 120.... 역세 펌프112 .... filter tank 120 .... backwash pump

130.... 송풍기 140.... 레벨 센서(Level Sensor)130 .... Blower 140 .... Level Sensor

150.... 밸브 V.... 자동개폐 밸브150 ... valve V ... automatic opening / closing valve

Claims (4)

산업시설에서 오염수를 세정수로 여과처리하는 샌드 필터의 자동 역세 장치에 있어서,In an automatic backwashing device of a sand filter for filtering contaminated water with washing water in an industrial facility, 오염수가 탱크 내부로 유입되어 세정수로 여과되는 다수 개의 샌드 필터;A plurality of sand filters in which the contaminated water flows into the tank and is filtered by the washing water; 상기 샌드 필터의 입 출구 배관에 각각 장착된 유량 검출 부; A flow rate detection unit mounted to each of the inlet and outlet pipes of the sand filter; 상기 입 출구 배관과는 별개로 구비되고, 상기 다수 개의 샌드 필터 하부 측으로 직접 연결되는 배관에 역세 펌프와 송풍기가 연결되며, 상기 다수 개의 샌드 필터 상부 측으로 배출관이 직접 연결되어, 상기 역세 펌프와 송풍기를 통하여 공급되는 세척수와 공기 방울이 상기 샌드 필터에서 오염수가 흐르는 방향의 역방향인 상기 샌드 필터 하부 측으로 공급되어 상부 측 방향으로 배출되도록 하는 역세 부;It is provided separately from the inlet and outlet pipe, the backwash pump and the blower is connected to the pipe directly connected to the lower side of the sand filter, the discharge pipe is directly connected to the plurality of sand filter upper side, the backwash pump and the blower A backwashing unit for supplying the washing water and the air bubbles supplied through the sand filter to the lower side of the sand filter in a direction opposite to the direction in which the contaminated water flows from the sand filter and discharged toward the upper side; 상기 샌드 필터의 배관과, 역세 부의 배관에 각각 장착된 다수의 자동개폐 밸브; 및A plurality of automatic opening / closing valves respectively mounted on the sand filter pipe and the backwash pipe; And 상기 입 출구 배관에 각각 장착된 유량 검출 부에 전기적으로 연결되어 유량 신호를 받고, 상기 역세 부와 자동개폐 밸브들에 동작가능하게 연결되며, 각각의 샌드 필터에 해당되는 상기 유량 검출 부에서 검출된 유량 변화율 비가 설정 값에 도달하면 해당 샌드 필터에 연결되는 상기 역세 부와 자동개폐밸브들의 조작을 통하여 샌드 필터 중 선택되는 샌드 필터에 대해서 역세 작동을 이루도록 자동제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 유량 변화율 비는 출구유량 변화율/ 입구유량 변화율임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치. Electrically connected to a flow rate detection unit mounted on the inlet and outlet pipes, respectively, to receive a flow rate signal, and to be operably connected to the backwashing unit and the automatic switching valves, and detected by the flow rate detection unit corresponding to each sand filter. And a control unit configured to automatically perform backwashing operation on the sand filter selected from the sand filter by operating the backwash unit and the automatic opening / closing valves connected to the corresponding sand filter when the rate of change in the flow rate reaches a set value. The ratio is the outlet flow rate change rate / inlet flow rate change rate, sand filter automatic backwashing device using a flow rate monitoring. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 PLC(Programmable Logic Controller)로 이루어지고, 상기 입구유량 변화율과 출구유량 변화율은 각각 입구 배관과 출구 배관에 대하여 아래의 식 1을 통하여 PLC 프로그램에 내장되며, According to claim 1, wherein the control unit is a PLC (Programmable Logic Controller), the inlet flow rate change rate and the outlet flow rate change rate is embedded in the PLC program through the following equation 1 for the inlet pipe and the outlet pipe, respectively, (순간 최고 유량 - 순간 최저 유량)/(tmax -tmin) ----- 식(Ⅰ)(Instantaneous maximum flow rate-instantaneous minimum flow rate) / (tmax -tmin) ----- Formula (Ⅰ) 여기서, tmax는 상기 순간 최고 유량 검출시점, tmin는 순간 최저 유량 검출시점임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치.Wherein tmax is the instantaneous maximum flow rate detection time, tmin is the instantaneous minimum flow rate detection time, sand filter automatic backwashing device using a flow rate monitoring. 제2항에 있어서, 상기 입구유량 변화율과 출구유량 변화율은 각각 순간 최고 유량을 나타내는 변곡점의 검출 이후에, 순간 최저 유량을 검출하는 것임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치.The sand filter automatic backwashing apparatus according to claim 2, wherein the inlet flow rate change rate and the outlet flow rate change rate are respectively detected after the inflection point indicating the instantaneous highest flow rate is detected. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 유량 변화율 비가 0.9 이상이면 필터 막힘 상태에 대해 "양호"를 표시하고, 0.9 내지 0.8 사이이면 "주의"를 표시하며, 0.8 내지 0.7 사이이면 "경고"를 표시하고, 0.7 이하이면 역세 공정을 시작하는 것임을 특징으로 하는 유량 모니터링을 이용한 샌드 필터 자동 역세 장치.According to claim 1, wherein the control unit displays "good" for the filter clogging state if the flow rate change ratio is greater than 0.9, "caution" if between 0.9 and 0.8, "warning" if between 0.8 and 0.7. And, if less than 0.7, sand filter automatic backwashing device using the flow monitoring, characterized in that to start the backwashing process.
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