KR101365004B1 - 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정화 탱크의 혐기조 및 호기조에 DO 센서, ORP 센서, MLSS 센서, pH 센서 대신에 혐기조와 호기조의 오수를 순환 배관을 통해 순환시키는 펌프를 내장하고, DO 센서, ORP 센서, MLSS 센서, pH 센서를 포함한 센싱 유닛과 컨트롤 유닛은 정화 탱크와 이격한 근방의 실험 측정동에 마련토록 함으로써 하수종말 처리장 등과 같은 정화 시설에서 각종 계측을 담당하는 센서들의 정확한 계측과 교체 및 유지 관리의 편의를 제공하고 숙련도에 관계없이 제반 작업을 실시할 수 있도록 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템에 관한 것이다. 그리고 종래에 각 정화시설에 개별적으로 설치되어 있던 동일한 종류의 다수개의 센서를 측정동에 통합함으로써 센서의 설치개수를 줄이고, 이로 인하여 센서를 교체하는데 소요되는 유지관리비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템에 관한 것이다.

Description

수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템{TOTAL MAINTENANCE SYSTEM OF PURIFIER FACILITY}

본 발명은 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수종말 처리장 등과 같은 수처리 시설에서 각종 계측을 담당하는 센서들의 정확한 계측과 교체 및 유지 관리의 편의를 제공하고 숙련도에 관계없이 제반 작업을 실시할 수 있도록 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템에 관한 것이다. 또한, 각각의 정화조에 설치되는 동일한 종류의 여러 센서를 하나의 공간에 구비하고, 상기 센서들이 구비된 통로로 다수개의 정화조에 저장되어 있는 오폐수를 통과시켜 계측함으로써 센싱 유닛의 유지관리비를 획기적으로 절감할 수 있도록 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템에 관한 것이다.

도 3은 종래기술에 따른 수처리 시설의 계측기 설치상태를 나타내는 도면이다.

하수종말 처리장의 정화 탱크(10)는 도 3과 같이 혐기조(11)와 무산소조(12) 및 호기조(13) 등으로 이루어질 수 있으며, 혐기조(11)에는 OPR 센서(42)와 pH 센서(44)가 내장되고, 호기조(13)에는 ORP 센서(42)와 DO 센서(41)와 MLSS 센서(43)가 내장될 수 있다. 그리고 실제 수처리 시설은 도 3과 달리 상당히 많은 수의 정화조로 이루어져 있다.

전술하여 설명한, 수처리 시설에 사용되는 DO 센서(41)와 ORP 센서(42)와 MLSS 센서(43)와 pH 센서(44) 등과 같은 계측기기는 상당한 신뢰성 가질 수 있을 정도로 기술적인 발전이 이루어져 왔다.

그러나, 이러한 계측기기의 신뢰성보다 큰 문제는 현장 계측기기의 유지관리상의 어려움이라 할 수 있다.

수처리 시설의 각 정화조에 설치된 센서(41, 42, 43, 44)들은 필요한 경우에 이물질을 제거해 주어야 하고, 수명이 다한 경우에 교체해 주어야 하는 등 지속적인 관리가 필요하다. 이러한 유지관리가 병행되지 않으면, 각 계측기가 정상적으로 작동되지 않거나 측정결과를 신뢰할 수 없게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 그리고 전술하여 설명한 계측기의 교체, 계측기를 이용한 측정과 데이터수집 및 분석은 상당한 전문성을 요하는 작업이다.

그런데, 수처리 시설의 각 정화조에는 오폐수가 저장되어 있기 때문에 상기와 같이 계측기를 유지관리하기 위해서는 더러운 정화조에 들어가서 작업을 해야 하는 경우가 많다. 따라서 수처리 시설의 계측기를 유지관리하고 필요한 측정과 데이터분석을 하는 일은 힘들고 더러운 작업으로 인식되어 전문인력을 확보하기가 매우 어려운 것이 현실이다. 따라서 전문인력을 부족으로 인하여 정상적인 유지관리가 어려우며, 특히 전문인력이 부족한 지방의 경우 이러한 문제가 더욱 심각하다.

한편, 수처리 시설에 사용되는 계측기는 영구적으로 사용할 수 있는 것이 아니라 일정한 시간이 지나면 정기적으로 교체를 해주어야 하는 일종의 소모품이다. 실제로, 수처리 시설에 설치되어 있는 각 계측기는 그 종류에 따라 다소의 차이는 있지만, 짧게는 3개월에서 길게는 9개월을 주기로 교체를 해 주게 된다.

그런데, 수처리 시설에 구비되어 있는 계측기를 교체하기 위해서는 더러운 정화조에 직접 들어가서 작업을 하여야 할 뿐만 아니라, 교체작업을 위해서는 정화조의 가동을 일시적으로 정지하여야 하기 때문에 상당히 번거로울 뿐만 아니라 오폐수의 처리효율도 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다. 또한, 계측기를 교체하는 작업은 비교적 전문적인 지식을 요하는데, 전문인력을 확보하기 어려운 현실을 고려할 때 정상적인 유지관리를 더욱 어렵게 한다. 더 나아가, 계측기는 상당히 고가이기 때문에 다수의 수조에 설치된 계측기를 일정한 주기로 교체하는 것은 유지관리비용을 증가시키는 원인이 되고 있다.

따라서, 각 정화조에 설치되는 계측기를 작업자가 상기 정화조에 직접 들어가서 교체하거나 유지관리하지 않고, 각 정화조의 오폐수를 한 곳의 계측기기에서 측정할 수 있다면, 수처리 시설의 계측기를 보다 효율적으로 관리할 수 있을 뿐만 아니라 전문인력을 확보하기가 용이하고 유지관리비가 절감되어 매우 유용할 것이다.

특허출원 제10-2001-0077979호 일본공개특허 특개2004-209439 특허출원 제10-2007-0031263호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 하수종말 처리장 등과 같은 수처리 시설에서 각종 계측을 담당하는 센서들의 정확한 계측과 교체 및 유지 관리의 편의를 제공하고 숙련도에 관계없이 제반 작업을 실시할 수 있도록 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 수처리 시설의 계측기가 지속적인 유지 관리가 이루어지도록 함으로써 정확하고 신뢰도 높은 데이터를 제공할 수 있도록 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 전문인력들이 더럽고 힘든 작업에 관여하지 않도록 하고, 센서의 교체주기는 동일하지만 교체되는 센서의 개수를 획기적으로 줄여주기 때문에 전문인력의 확보를 용이하게 하고 유지비용을 절감할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 적어도 하나 이상의 혐기조와, 무산소조와, 호기조가 격자 형상으로 내부에 구획된 하수종말 처리장의 정화 탱크; 상기 혐기조와 상기 호기조에 각각 내장되어 항상 가동을 지속하는 수중 펌프; 상기 혐기조 및 상기 호기조에 내장된 수중 펌프로부터 각각 배출되고 상기 혐기조 및 상기 호기조로 각각 리턴하는 오수가 순환하는 복수의 순환 배관; 상기 순환 배관과 연결되어 항상 가동을 지속하며, 상기 순환 배관 내부를 순환하는 오수의 DO(Dissolved Oxgen), ORP(Oxidation-Reduction Potential), MLSS(Mixed Liquer Suspended Solid), pH를 각각 측정하는 DO센서, ORP 센서, MLSS 센서, pH 센서를 포함하는 센싱 유닛; 상기 센싱 유닛과 상기 펌프와 전기적으로 연결되고, 상기 펌프와 상기 센싱 유닛의 각 부품의 정상 작동 여부와 각종 측정값 및 교체 주기를 파악하고 알리는 컨트롤 유닛; 및 상기 센싱 유닛과 상기 컨트롤 유닛을 수용하고, 상기 정화 탱크의 부근에 건설된 실험 측정동;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 센싱 유닛은, 상기 정화 탱크의 상기 혐기조 및 상기 호기조와 연결된 상기 순환 배관 각각에 구비되고, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 유량감지센서와, 상기 순환 배관 각각에 구비되고, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 전자 밸브와, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 장착되고, 상기 전자 밸브를 통하여 상기 순환 배관 각각으로부터 분기되는 바이패스 배관과 연결되며, 내부 공간을 형성하는 샘플링 계측조를 포함하며, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서는 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서와 연결되고, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서의 정상 작동 여부를 실시간으로 파악하는 계측기기 컨트롤러와, 상기 유량감지센서와 연결되고, 상기 순환 배관 내부를 흐르는 오수의 유량을 상기 유량감지센서가 인식 불능인지 여부를 실시간으로 파악하며, 상기 전자 밸브와 연결되고, 상기 전자 밸브의 개폐 동작을 조작하는 메인 컨트롤러와, 상기 계측기기 컨트롤러 및 상기 메인 컨트롤러와 연결되고, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서의 교체 시기 및 DO, ORP, MLSS, pH의 측정 일자 및 측정 주기를 설정하며, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 측정한 DO, ORP, MLSS, pH값을 화면에 출력하고, 상기 유량감지센서의 정상 작동 여부를 화면에 출력하며, 상기 유량감지센서의 교체 시기를 알려주는 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 센싱 유닛은, 상기 샘플링 계측조를 관통하며, 상수(上水)가 흐르는 세척수 배관과, 상기 샘플링 계측조에 구비되고, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되며, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서와 대향되는 위치에 배치되어 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서의 표면에 산 용액을 분무하는 산 분무 노즐과, 상기 샘플링 계측조와 연결되고, 상기 산 분무 노즐을 통하여 분사된 산 용액과, 상기 세척수 배관을 통하여 세척이 완료된 물이 일시 수용되는 버퍼 탱크를 더 포함하며, 상기 산 용액과 상기 세척이 완료된 물은 상기 호기조로 리턴되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 세척수 배관의 유로를 개폐하는 세척수 밸브와 연결되어 상기 세척수 밸브의 개폐 조작을 하며, 상기 산 분무 노즐과 연결되어 상기 산 분무 노즐의 산 용액 분무를 조작하는 메인 컨트롤러와, 상기 메인 컨트롤러와 연결되고, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서 표면에 묻은 유기물을 세척하기 위해 상기 세척수 밸브를 통하여 투입되는 세척수의 투입 일자와 투입 주기 및 투입 시간을 설정하고 입력하며, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서 표면에 묻은 무기물을 제거하기 위하여 분무되는 상기 산 용액의 분무 일자와 분무 주기 및 분무 시간을 설정하고 입력하는 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 버퍼 탱크에는 상기 호기조로 상기 산 용액과 상기 세척이 완료된 물을 리턴시키며, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결된 유체 모터가 내장되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 유체 모터와 연결되고, 상기 버퍼 탱크에 내장된 수위 센서가 버퍼 탱크의 수위를 감지하면 상기 유체 모터를 가동시켜 상기 호기조로 상기 산 용액과 상기 세척이 완료된 물을 리턴시키도록 하는 메인 컨트롤러와, 상기 메인 컨트롤러와 연결되고, 상기 메인 컨트롤러와 연결된 수위 센서가 감지한 상기 버퍼 탱크의 수위를 실시간으로 화면에 출력하며, 상기 유체 모터의 가동 시간을 알려주고, 상기 유체 모터의 동작 명령을 입력하는 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 센싱 유닛은, 상기 샘플링 계측조와 연결되고, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 측정 가능한 DO, ORP, MLSS, pH 각각의 하한값과 상한값에 해당하는 표준 용액을 상기 샘플링 계측조로 흘려 넣는 표준 용액 배관과, 상기 표준 용액 배관 상에 장착되어 유로를 개폐하며, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 개폐 밸브를 더 포함하며, 상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 상기 샘플링 계측조로 유입된 오수와 상기 표준 용액을 상기 컨트롤 유닛이 비교 분석하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 개폐 밸브와 연결되고, 상기 개폐 밸브의 개폐 조작을 하며, 상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 상기 샘플링 계측조로 유입된 오수의 DO, ORP, MLSS, pH 값이 상기 표준 용액의 투입 후 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 측정한 DO, ORP, MLSS, pH 각각의 하한값과 상한값 사이의 범위 내인지 비교 분석하는 메인 컨트롤러와, 상기 메인 컨트롤러와 연결되고, 상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 상기 샘플링 계측조로 유입된 오수의 DO, ORP, MLSS, pH 값이 상기 표준 용액의 투입 후 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 측정한 DO, ORP, MLSS, pH 각각의 하한값과 상한값 사이의 범위 밖이면, 알람 표시가 화면에 출력되도록 하는 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서 각각과 전기적으로 연결되어 지속적인 가동을 제어하고, 상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 유입되는 오수의 DO, ORP, MLSS, pH를 측정하는 계측기기 컨트롤러와, 상기 펌프와 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서와 전기적으로 연결되어 정상 작동 여부를 실시간으로 확인하고, 상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 유입되는 오수의 DO, ORP, MLSS, pH가 상기 센싱 유닛에 투입되는 표준 용액 각각의 DO, ORP, MLSS, pH의 하한값 및 상한값 범위를 벗어나면 관리자에게 알려주는 자가진단 모드를 실시하는 메인 컨트롤러와, 상기 계측기기 컨트롤러 및 상기 메인 컨트롤러에 입력된 설정값과 프로그래밍에 따라 상기 표준 용액의 투입 일자와 투입 주기 및 DO, ORP, MLSS, pH의 측정 일자와 측정 주기를 설정하고 입력 가능한 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수처리 시설의 계측기 통합관리 시스템은 정화 탱크의 혐기조 및 호기조에 DO 센서, ORP 센서, MLSS 센서, pH 센서 대신에 혐기조와 호기조의 오수를 순환 배관을 통해 순환시키는 펌프를 내장하고, DO 센서, ORP 센서, MLSS 센서, pH 센서를 포함한 센싱 유닛과 컨트롤 유닛은 정화 탱크와 이격한 근방의 실험 측정동에 마련토록 함으로써 정확한 계측과 교체 및 유지 관리의 편의를 제공할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 대당 가격이 높은 고가인 DO 센서, ORP 센서, MLSS 센서, pH 센서를 복수로 내장한 기존의 정화 탱크가 주기적으로 각 센서들을 교체함에 따른 비용 발생분을 대폭 절감할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 컨트롤 유닛은 관리자가 직관적인 파악이 가능하도록 하는키오스크 타입의 터치 스크린과 같은 휴먼인터페이스를 채용함으로써, 각종 센서의 측정 주기 및 측정 시간 등을 메인 컨트롤러에서 입력된 설정 값에 따르기만 하면 알아서 제반 작업을 수행할 수 있게 되므로, 숙련도에 관계없이 펌프나 각종 센서 및 부품들의 정확한 교체 시기를 파악하고 대처할 수 있게 될 것이다.

따라서, 본 발명은 DO, MLSS, ORP, pH 등과 같은 시간대별 각종 계측값을 측정하여 데이터 베이스화하고 이를 가공하여 일월년도별 추이를 파악하고 및 유입수에 따른 변화 및 공기공급을 통한 반응조의 용존산소 농도 등 각종 데이터의 가공을 통한 분석을 통해 보다 효율적인 공정 운영자료로 활용할 수 있는 등 필드 타입의 계측기기가 가지는 원래 설치 목적과 취지에 부합하는 지속적인 유지 관리가 가능함은 물론, 정확하고 신뢰도 높은 데이터를 지속적으로 제공할 수 있게 될 것이다.

또한, 본 발명은 전문인력이 계측기의 유지 보수 관리에 따른 번거롭고 혐오스러우며 힘든 제반 작업을 최소화하고, 컨트롤 유닛과 센싱 유닛을 정화 탱크와 떨어진 부근의 쾌적한 실험 측정동에 마련함으로써, 전문 인력을 용이하게 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 측정동에서 대부분의 작업이 가능하기 때문에 소규모 인력으로도 유지관리가 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템 중 주요부인 센싱 유닛과 컨트롤 유닛의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 3은 종래의 하수종말 처리장에서 정화 탱크의 구조를 나타낸 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템 중 주요부인 센싱 유닛과 컨트롤 유닛의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 정화 탱크(100)에 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404) 대신 펌프(200)를 내장하고 펌프(200)로써 정화 탱크(100)의 오수를 지속적으로 순환시키면서 센싱 유닛(400)이 지속적으로 오수의 각종 지표를 측정하고, 이러한 측정 및 일체의 제어를 컨트롤 유닛(500)이 실시하는 구조임을 파악할 수 있다.

하수종말 처리장과 같은 수처리 시설의 정화 탱크(100)는 적어도 하나 이상의 혐기조(101)와, 무산소조(102)와, 호기조(103)가 격자 형상으로 내부에 구획된 것이다.

통상, 하수종말 처리장에서 오수는 유입수조(이하 미도시)로부터 혐기조(101)와 무산소조(102)와 호기조(103)를 거쳐 침전조(이하 미도시)를 통해 정화되고 최종 방류되는 것이다.

펌프(200)는 혐기조(101)와 호기조(103)에 각각 내장되어 항상 가동을 지속하는 것이다.

여기서, 펌프(200)는 휴지기가 없이 지속적으로 가동시켜야 한다.

이것은, 펌프(200)에 휴지기를 두고 가동 정지 상태가 되면, 후술할 순환 배관(301, 302, 303, 304) 내의 DO 또는 pH가 변화한다든가, 동절기엔 순환 배관(301, 302, 303, 304) 내의 오수가 동결되어 동파되는 등의 문제가 발생하기 때문이다. 그리고 혐기조(101)와 호기조(103)에 설치되어 있는 펌프(200)는 고장이 발생하더라도 후술하여 설명할 계측기기와는 달리 단순작업자가 용이하게 교체하거나 수리할 수 있기 때문에, 전문인력이 오폐수가 저장되어 있는 정화조에 직접 들어가서 작업을 할 필요가 없게 하는 이점이 있다.

순환 배관(301, 302, 303, 304)은 혐기조(101) 및 호기조(103)에 내장된 펌프(200)로부터 각각 배출되어 센싱 유닛(400)이 설치되어 있는 곳을 지나서 다시 원래의 혐기조(101) 및 호기조(103)로 리턴하는 오수가 순환하는 복수의 배관이다. 순환 배관(301, 302, 303, 304)을 흐르는 오수는 후술하여 설명할 센싱 유닛(400)이 측정을 하는지 여부와 무관하게 항상 일정한 유량을 유지하면서 순환하게 된다.

여기서, 순환 배관(301, 302, 303, 304)의 직경은 후술할 센싱 유닛(400)에 의하여 샘플링하고 측정하는 정도이면 되므로, 그다지 클 필요가 없으며, 이에 따라 펌프(200) 또한 용량이 큰 것일 필요는 없으므로, 불필요한 동력 소모를 최소화할 수 있다.

센싱 유닛(400)은 순환 배관(301, 302, 303, 304)과 연결되어 상기 순환 배관(301, 302, 303, 304) 내부를 순환하는 오수의 DO(Dissolved Oxgen), ORP(Oxidation-Reduction Potential), MLSS(Mixed Liquer Suspended Solid), pH를 각각 측정하는 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)를 포함하는 것이다. 센싱 유닛(400)은 순환 배관(301, 302, 303, 304)을 흐르는 오수를 일정한 순서로 유입시켜 각 순환 배관(301, 302, 303, 304)의 오수를 주기적으로 측정하게 된다. 센싱 유닛(400)에 구비되어 있는 각종 센서는 일정한 시간이 지나면 주기적으로 교체를 해 주어야 한다. 즉, 본 발명에서와 같이 하나의 모듈로 구성된 센싱 유닛(400)으로 다수개의 공급원으로부터 공급되는 오수를 측정하든, 각 정화조에 개별적으로 센싱 유닛을 설치하든 교체 주기는 거의 동일하다. 따라서 본 발명과 같이 센싱 유닛(400)을 하나의 공간에 모듈화하고, 상기 센싱 유닛(400)을 이용하여 다수개의 공급원으로부터 공급되는 오수를 측정하더라도 센싱 유닛(400)에 구비된 각종 센서의 교체주기는 동일하므로, 결국 센서의 교체비용을 1/저장탱크의 개수 만큼 절감할 수 있는 것이다.

컨트롤 유닛(500)은 센싱 유닛(400)과 펌프(200)와 전기적으로 연결되고, 펌프(200)와 센싱 유닛(400)의 각 부품의 정상 작동 여부와 각종 측정값 및 교체 주기를 파악하고 알리는 것이다.

실험 측정동(600)은 센싱 유닛(400)과 컨트롤 유닛(500)을 수용하고, 정화 탱크(100)의 부근에 건설된 건축 구조물로, 기존의 정화 탱크(10, 이하 도 3 참조)에 내장된 각 센서(41, 42, 43, 44, 이하 도 3 참조)의 교체 및 점검을 위한 번거롭고 혐오스러우며 힘든 작업을 수행할 필요없이 실험실 또는 연구실과 같은 쾌적한 환경에서 측정 및 연구 등 제반 작업을 수행할 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

센싱 유닛(400)은 전술한 바와 같이 DO, ORP, MSS, pH 등과 같은 각종 지표를 측정하는 작업을 수행하기 위한 것으로, 크게는 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)와 함께, 유량감지센서(411, 412, 413, 414)와, 전자 밸브(421, 422, 423, 424)와, 샘플링 계측조(430)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

유량감지센서(411, 412, 413, 414)는 정화 탱크(100)의 혐기조(101) 및 호기조(103)와 연결된 순환 배관(301, 302, 303, 304) 각각에 구비되고, 컨트롤 유닛(500)과 전기적으로 연결되는 것이다.

전자 밸브(421, 422, 423, 424)는 순환 배관(301, 302, 303, 304) 각각에 구비되고, 컨트롤 유닛(500)과 전기적으로 연결되는 것이다.

샘플링 계측조(430)는 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)가 장착되고, 전자 밸브(421, 422, 423, 424)를 통하여 순환 배관(301, 302, 303, 304) 각각으로 부터 분기되는 바이패스 배관과 연결되며, 내부 공간을 형성하는 것이다.

여기서, DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)는 컨트롤 유닛(500)과 전기적으로 연결된다.

센싱 유닛(400)은 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404) 각각의 표면에 묻은 유기물 또는 무기물을 세척하고 제거하기 위하여 세척수 배관(440)과, 산 분무 노즐(450)과, 버퍼 탱크(460)를 더 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있다.

세척수 배관(440)은 샘플링 계측조(430)를 관통하며, 상수(上水)가 흐르는 배관이다. 세척수 배관(440)은 센싱 유닛(400) 또는 상기 센싱 유닛(400)의 내부에 구비되어 있는 각종 센서를 세척하는데 사용된다.

산 분무 노즐(450)은 샘플링 계측조(430)에 구비되고, 컨트롤 유닛(500)과 전기적으로 연결되며, DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)와 대향되는 위치에 배치되어 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)의 표면에 산 용액을 분무하는 것이다. 상기 센서(401, 402, 403, 404)들은 전술하여 설명한 세축수 배관(440)을 통하여 공급되는 상수를 이용하여 주기적으로 또는 선택적으로 세척을 할 수 있는데, 장기적으로 사용하다 보면 세척수만으로는 씻겨지지 않는 찢은 때가 쌓일 수 있다. 이러한 경우에는 산 분무 노즐(450)을 이용하여 센싱 유닛(400) 또는 각종 센서에 부착된 찢은 때는 때어내고 세척수를 이용하여 세척할 수 있다.

버퍼 탱크(460)는 샘플링 계측조(430)와 연결되고, 산 분무 노즐(450)을 통하여 분사된 산 용액과, 세척수 배관(440)을 통하여 세척이 완료된 물이 일시 수용되는 것이다.

여기서, 산 용액과 세척이 완료된 물은 호기조(103)로 리턴되는 것이 바람직하다.

이때, 버퍼 탱크(460)에는 호기조(103)로 산 용액과 세척이 완료된 물을 리턴시키며, 컨트롤 유닛(500)과 전기적으로 연결된 유체 모터(462)가 내장되도록 한다.

또한, 센싱 유닛(400)은 DO, ORP, MSS, pH 등과 같은 각종 지표를 정확하게 측정하고 시간별, 일별, 월별, 연도별 추이를 파악할 수 있도록 표준 용액 배관(470)과, 개폐 밸브(472)를 더 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

표준 용액 배관(470)은 샘플링 계측조(430)와 연결되고, DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)가 측정 가능한 DO, ORP, MLSS, pH 각각의 하한값과 상한값에 해당하는 표준 용액을 샘플링 계측조(430)로 흘려 넣는 배관이다.

개폐 밸브(472)는 표준 용액 배관(470) 상에 장착되어 유로를 개폐하며, 컨트롤 유닛(500)과 전기적으로 연결되는 것이다.

여기서, 혐기조(101) 및 호기조(103)로부터 샘플링 계측조(430)로 유입된 오수와 표준 용액을 컨트롤 유닛(500)이 비교 분석하게 된다.

한편, 컨트롤 유닛(500)은 전술한 바와 같이 펌프(200)와 센싱 유닛(400)의 각 부품의 정상 작동 여부와 각종 측정값 및 교체 주기 등을 파악하고 알리기 위한 것으로, 계측기기 컨트롤러(510)와 메인 컨트롤러(520)와 디스플레이 패널(530)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

계측기기 컨트롤러(510)는 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404) 각각과 전기적으로 연결되어 지속적인 가동을 제어하고, 혐기조(101) 및 호기조(103)로부터 유입되는 오수의 DO, ORP, MLSS, pH를 측정하는 것이다.

계측기기 컨트롤러(510)는 더욱 구체적으로 살펴보면, DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)와 연결되고, DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)의 정상 작동 여부를 실시간으로 파악하게 된다.

메인 컨트롤러(520)는 펌프(200)와 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)와 전기적으로 연결되어 정상 작동 여부를 실시간으로 확인하고, 혐기조(101) 및 호기조(103)로부터 유입되는 오수의 DO, ORP, MLSS, pH가 센싱 유닛(400)에 투입되는 표준 용액 각각의 DO, ORP, MLSS, pH의 하한값 및 상한값 범위를 벗어나면 관리자에게 알려주는 자가진단 모드를 실시하는 것이다.

메인 컨트롤러(520)는 더욱 구체적으로 살펴보면, 유량감지센서(411, 412, 413, 414)와 연결되고, 순환 배관(301, 302, 303, 304) 내부를 흐르는 오수의 유량을 유량감지센서(411, 412, 413, 414)가 인식 불능인지 여부를 실시간으로 파악하며, 전자 밸브(421, 422, 423, 424)와 연결되고, 전자 밸브(421, 422, 423, 424)의 개폐 동작을 조작하게 된다.

메인 컨트롤러(520)는 또한, 세척수 배관(440)의 유로를 개폐하는 세척수 밸브(442)와 연결되어 세척수 밸브(442)의 개폐 조작을 하며, 산 분무 노즐(450)과 연결되어 산 분무 노즐(450)의 산 용액 분무를 조작하게 된다.

메인 컨트롤러(520)는 유체 모터(462)와 연결되고, 버퍼 탱크(460)에 내장된 수위 센서가 버퍼 탱크(460)의 수위를 감지하면 유체 모터를 가동시켜 호기조(103)로 산 용액과 세척이 완료된 물을 리턴시키도록 하는 작업도 수행하게 된다.

아울러, 메인 컨트롤러(520)는 개폐 밸브(472)와 연결되고, 개폐 밸브(472)의 개폐 조작을 하며, 혐기조(101) 및 호기조(103)로부터 샘플링 계측조(430)로 유입된 오수의 DO, ORP, MLSS, pH 값이 표준 용액의 투입 후 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)가 측정한 DO, ORP, MLSS, pH 각각의 하한값과 상한값 사이의 범위 내인지 비교 분석하는 작업 또한 수행하게 된다.

한편, 디스플레이 패널(530)은 계측기기 컨트롤러(510) 및 메인 컨트롤러(520)에 입력된 설정 값과 프로그래밍에 따라 표준 용액의 투입 일자와 투입 주기 및 DO, ORP, MLSS, pH의 측정 일자와 측정 주기를 설정하고 입력 가능한 것으로, 키오스크 타입의 터치 패널 등과 같은 휴먼인터페이스 타입의 것으로, 직관적이면서도 숙련도에 관계없이 사용하기 편리한 것이라 할 수 있다.

디스플레이 패널(530)은 더욱 구체적으로 살펴보면, 계측기기 컨트롤러(510) 및 메인 컨트롤러(520)와 연결되고, DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)의 교체 시기 및 DO, ORP, MLSS, pH의 측정 일자 및 측정 주기를 설정하게 된다.

그리고, 디스플레이 패널(530)은 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)가 측정한 DO, ORP, MLSS, pH값을 화면에 출력하고, 유량감지센서(411, 412, 413, 414)의 정상 작동 여부를 화면에 출력하며, 유량감지센서(411, 412, 413, 414)의 교체 시기를 알려주기도 한다.

그리고, 디스플레이 패널(530)은 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404) 표면에 묻은 유기물을 세척하기 위해 세척수 밸브(442)를 통하여 투입되는 세척수의 투입 일자와 투입 주기 및 투입 시간을 설정하고 입력하는 작업을 수행할 수도 있다.

여기서, 디스플레이 패널(530)에서는 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404) 표면에 묻은 무기물을 제거하기 위하여 분무되는 산 용액의 분무 일자와 분무 주기 및 분무 시간을 설정하고 입력하는 작업도 수행할 수 있음은 물론이다.

그리고, 디스플레이 패널(530)은 메인 컨트롤러(520)와 연결된 수위 센서(이하 미도시)가 감지한 버퍼 탱크(460)의 수위를 실시간으로 화면에 출력하며, 유체 모터(462)의 가동 시간을 알려주고, 유체 모터(462)의 동작 명령을 입력할 수도 있을 것이다.

또한, 디스플레이 패널(530)은 메인 컨트롤러(520)와 연결되고, 혐기조(101) 및 호기조(103)로부터 샘플링 계측조(430)로 유입된 오수의 DO, ORP, MLSS, pH 값이 표준 용액의 투입 후 DO센서(401), ORP 센서(402), MLSS 센서(403), pH 센서(404)가 측정한 DO, ORP, MLSS, pH 각각의 하한값과 상한값 사이의 범위 밖이면, 알람 표시가 화면에 출력되도록 하여 관리자의 즉각적인 대처를 도울 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 하수종말 처리장 등과 같은 정화 시설에서 각종 계측을 담당하는 센서들의 정확한 계측과 교체 및 유지 관리의 편의를 제공하고 숙련도에 관계없이 제반 작업을 실시할 수 있도록 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...정화 탱크
101...혐기조
102...무산소조
103...호기조
200...펌프
301, 302, 303, 304...순환 배관
400...센싱 유닛
401...DO 센서
402...ORP 센서
403...MLSS 센서
404...pH 센서
411, 412, 413, 414...유량감지센서
421, 422, 423, 424...전자 밸브
430...샘플링 계측조
440...세척수 배관
442...세척수 밸브
450...산 분무 노즐
460...버퍼 탱크
462...유체 모터
470...표준 용액 배관
472...개폐 밸브
500...컨트롤 유닛
510...계측기기 컨트롤러
520...메인 컨트롤러
530...디스플레이 패널
600...실험 측정동

Claims (7)

1. 적어도 하나 이상의 혐기조와, 무산소조와, 호기조가 격자 형상으로 내부에 구획된 하수종말 처리장의 정화 탱크;
   상기 혐기조와 상기 호기조에 각각 내장되어 항상 가동을 지속하는 수중 펌프;
   상기 혐기조 및 상기 호기조에 내장된 수중 펌프로부터 각각 배출되고 상기 혐기조 및 상기 호기조로 각각 리턴하는 오수가 순환하는 복수의 순환 배관;
   상기 순환 배관과 연결되어 항상 가동을 지속하며, 상기 순환 배관 내부를 순환하는 오수의 DO(Dissolved Oxgen), ORP(Oxidation-Reduction Potential), MLSS(Mixed Liquer Suspended Solid), pH를 각각 측정하는 DO센서, ORP 센서, MLSS 센서, pH 센서를 포함하는 센싱 유닛;
   상기 센싱 유닛과 상기 펌프와 전기적으로 연결되고, 상기 펌프와 상기 센싱 유닛의 각 부품의 정상 작동 여부와 각종 측정값 및 교체 주기를 파악하고 알리는 컨트롤 유닛; 및
   상기 센싱 유닛과 상기 컨트롤 유닛을 수용하고, 상기 정화 탱크의 부근에 건설된 실험 측정동;을 포함하며,
   상기 센싱 유닛은,
   상기 정화 탱크의 상기 혐기조 및 상기 호기조와 연결된 상기 순환 배관 각각에 구비되고, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 유량감지센서와,
   상기 순환 배관 각각에 구비되고, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 전자 밸브와,
   상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 장착되고, 상기 전자 밸브를 통하여 상기 순환 배관 각각으로부터 분기되는 바이패스 배관과 연결되며, 내부 공간을 형성하는 샘플링 계측조를 포함하며,
   상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서는 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱 유닛은,
   상기 샘플링 계측조를 관통하며, 상수(上水)가 흐르는 세척수 배관과,
   상기 샘플링 계측조에 구비되고, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되며, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서와 대향되는 위치에 배치되어 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서의 표면에 산 용액을 분무하는 산 분무 노즐과,
   상기 샘플링 계측조와 연결되고, 상기 산 분무 노즐을 통하여 분사된 산 용액과, 상기 세척수 배관을 통하여 세척이 완료된 물이 일시 수용되는 버퍼 탱크를 더 포함하며,
   상기 산 용액과 상기 세척이 완료된 물은 상기 호기조로 리턴되는 것을 특징으로 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 버퍼 탱크에는 상기 호기조로 상기 산 용액과 상기 세척이 완료된 물을 리턴시키며, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결된 유체 모터가 내장되는 것을 특징으로 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱 유닛은,
   상기 샘플링 계측조와 연결되고, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 측정 가능한 DO, ORP, MLSS, pH 각각의 하한값과 상한값에 해당하는 표준 용액을 상기 샘플링 계측조로 흘려 넣는 표준 용액 배관과,
   상기 표준 용액 배관 상에 장착되어 유로를 개폐하며, 상기 컨트롤 유닛과 전기적으로 연결되는 개폐 밸브를 더 포함하며,
   상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 상기 샘플링 계측조로 유입된 오수와 상기 표준 용액을 상기 컨트롤 유닛이 비교 분석하는 것을 특징으로 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤 유닛은,
   상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서 각각과 전기적으로 연결되어 지속적인 가동을 제어하고, 상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 유입되는 오수의 DO, ORP, MLSS, pH를 측정하는 계측기기 컨트롤러와,
   상기 펌프와 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서와 전기적으로 연결되어 정상 작동 여부를 실시간으로 확인하고, 상기 혐기조 및 상기 호기조로부터 유입되는 오수의 DO, ORP, MLSS, pH가 상기 센싱 유닛에 투입되는 표준 용액 각각의 DO, ORP, MLSS, pH의 하한값 및 상한값 범위를 벗어나면 관리자에게 알려주는 자가진단 모드를 실시하는 메인 컨트롤러와,
   상기 계측기기 컨트롤러 및 상기 메인 컨트롤러에 입력된 설정값과 프로그래밍에 따라 상기 표준 용액의 투입 일자와 투입 주기 및 DO, ORP, MLSS, pH의 측정 일자와 측정 주기를 설정하고 입력 가능한 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤 유닛은,
   상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서와 연결되고, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서의 정상 작동 여부를 실시간으로 파악하는 계측기기 컨트롤러와,
   상기 유량감지센서와 연결되고, 상기 순환 배관 내부를 흐르는 오수의 유량을 상기 유량감지센서가 인식 불능인지 여부를 실시간으로 파악하며, 상기 전자 밸브와 연결되고, 상기 전자 밸브의 개폐 동작을 조작하는 메인 컨트롤러와,
   상기 계측기기 컨트롤러 및 상기 메인 컨트롤러와 연결되고, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서의 교체 시기 및 DO, ORP, MLSS, pH의 측정 일자 및 측정 주기를 설정하며, 상기 DO센서, 상기 ORP 센서, 상기 MLSS 센서, 상기 pH 센서가 측정한 DO, ORP, MLSS, pH값을 화면에 출력하고, 상기 유량감지센서의 정상 작동 여부를 화면에 출력하며, 상기 유량감지센서의 교체 시기를 알려주는 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 시설의 계측기 통합 관리 시스템.
   

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