KR101534244B1 - Power control system for aeration tank using floating type wireless sensing apparatus for off gas - Google Patents

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박주면
이동훈
배명수
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김지훈
박찬규
조은영
박승민
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(주) 에코센스
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Abstract

The present invention relates to a power control system for an aeration tank using a floating wireless apparatus for measuring byproduct gas, and more particularly, to a power control system which has an apparatus for measuring byproduct gas in order to receive information on the byproduct gas from an actual measuring point, and at the same time, receives the amount of power of a blower for providing oxygen or air provided to the aeration tank in real time in order to figure out oxygen transfer efficiency in the entire area of the aeration tank such that the amount of power usage consumed in the aeration tank can be controlled by adjusting operation of the blower. The power control system for an aeration tank of the present invention comprises: a floating wireless apparatus (1) for measuring byproduct gas which is installed at one or more measuring points in an aeration tank (500) in order to measure data related to the byproduct gas in real time and transmit the same; a blower (2) for supplying oxygen or air to a diffuser (2) installed in the aeration tank (500); a blower control unit (4) for controlling the blower (3); a wireless power measuring apparatus (5) for transmitting data of an amount of power usage measured in the blower in real time; and a monitoring PC (6) connected to the floating wireless apparatus for measuring byproduct gas, the blower control unit, and the wireless power measuring apparatus, calculating the oxygen transfer efficiency by using the data related to the byproduct gas and the data on the amount of power usage, and transmitting a blower control command to the blower control unit.

Description

부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템{Power control system for aeration tank using floating type wireless sensing apparatus for off gas} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power control system for aeration tank,

본 발명은 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템에 관한 것으로, 자세하게는 하수처리장 또는 각종 폐수처리장의 폭기조에 부상식으로 설치되어 미생물을 이용한 생물학적 처리시 발생한 부생가스를 포집 후 실시간으로 분석한 데이터를 원격지로 무선 전송하여 산기관(air diffuser) 및 송풍기를 통해 폭기조로 공급되는 산소의 산소전달효율을 측정하여 산기관 및 송풍기가 고효율로 운전되도록 전력을 제어할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an aeration tank power control system using an inferior radioactive by-product gas measuring device, and more particularly, to an aeration tank power control system which is installed in an aeration tank of a sewage treatment plant or various wastewater treatment plants, And a system for wirelessly transmitting the analyzed data to a remote location and measuring the oxygen transfer efficiency of oxygen supplied to the aeration tank through an air diffuser and a blower to control the power so as to operate the diffuser and the blower with high efficiency .

현재 우리나라의 공공 하수처리장은 3,363개(2011년 현재, 환경부 환경통계포털 참조)이며 생물학적 처리 시설 용량은 7,469,169.96m3/day이다.Currently, there are 3,363 public sewage treatment plants in Korea (as of 2011, refer to the Environmental Statistics Portal of the Ministry of Environment) and the biological treatment facility capacity is 7,469,169.96 m 3 / day.

이와 같은 하수처리장은 규모에 따라 차이가 있으나 보통 3 ~ 7개(평균 5개)의 생물학적 반응조인 폭기조가 설치되어 있다. 폭기조는 배양된 미생물이 유입된 오폐수 및 하수 중에 함유된 각종 유,무기물질을 영양원으로 서식하면서 정화처리하게 된다. 이때 미생물이 서식하기 좋은 호기성 분위기를 유지하면 오폐수 정화 처리 효율이 높아지므로 송풍기 및 산기관(air diffuser)을 통해 폭기조 내로 산소 또는 공기를 폭기 공급하도록 구성된다.These sewage treatment plants vary in size but usually have aeration tank which is 3 to 7 (average 5) biological reactors. The aeration tank cleans and treats the wastewater into which the cultured microorganisms are introduced and various kinds of oil and inorganic substances contained in the sewage as a nutrient source. In this case, when the aerobic atmosphere that the microorganisms can live in is maintained, the efficiency of the wastewater purification treatment is improved, so that oxygen or air is supplied into the aeration tank through the air blower and an air diffuser.

이와 같은 미생물을 이용한 생물학적 처리를 위해 보통 하수처리장에는 다단으로 폭기조를 구비하여 호기성 분위기하에서 미생물과 오폐수 및 하수를 순환시켜 오폐수 중의 각종 유, 무기물질을 산화, 분해, 응집, 흡착, 침전 등의 단계를 거치면서 제거하게 된다. 대표적인 생물학적 처리 방법에는 크게 활성오니법과 생물막법 및 이들을 혼용한 방법이 있다.
For the biological treatment using such microorganisms, a sewage treatment plant usually has a multi-stage aeration tank, circulating microorganisms, wastewater and sewage in an aerobic atmosphere to oxidize, decompose, coagulate, adsorb, and precipitate various kinds of oil and inorganic substances in the wastewater . Representative biological treatment methods include activated sludge method and biofilm method, and mixed methods thereof.

다만, 폭기조를 사용하는 대다수의 하수처리장은 효율적인 오폐수 처리효율에도 불구하고 엄청난 에너지를 소비한다는 단점이 있다. 그 이유는 폭기조를 호기성 분위기로 만들어 주기 위해 산소나 공기를 공급하는 산기관을 구성하는 송풍기가 지속적으로 대량의 전력을 소모하면서 운전되고 있기 때문이다. 따라서 폭기조를 가동하는데 필요한 에너지를 효율적으로 관리할 필요가 있다.However, the majority of sewage treatment plants using an aeration tank have a disadvantage in that they consume enormous amounts of energy despite efficient wastewater treatment efficiency. The reason for this is that the blower, which constitutes the air organs supplying oxygen or air, is continuously operated in a large amount of power in order to make the aeration tank into an aerobic atmosphere. Therefore, it is necessary to efficiently manage the energy required to operate the aeration tank.

보다 구체적으로 설명하면 하수 처리장은 특수한 공장 시설을 제외하고는 전기를 가장 많이 소모하는 시설로 알려져 있으며 각 처리장의 처리공정과 처리용량 그리고 유입 성상과 폭기장비의 특징에 따라 전력 소모량이 다양하게 달라진다. 국내 실정 또한 유사하겠지만 미국의 경우에 하수 처리장의 총 전력 사용량중 약 45 ∼ 75% 정도가 폭기 장비의 운영을 위하여 사용되고 있는 실정이다. More specifically, the sewage treatment plant is known to be the one that consumes the most electricity except for special factory facilities. The power consumption varies depending on the treatment process and treatment capacity of each treatment plant, the characteristics of the inflow and the aeration equipment. In Korea, about 45 ~ 75% of the total power consumption of sewage treatment plants is used for the operation of aeration equipment in the US.

그러므로 폭기조의 경제적이고 효율적인 운영방안은 바로 처리장의 유지관리 비용의 절약과 직결되는데 이것은 산소를 어떤 방법으로 얼마나 효과적으로 하수에 전달하느냐에 따르는데 산소 전달율은 산기관의 종류, 산기방식, 산기관의 설치 깊이, 산기관의 설치 배열 방법 및 그 설치 밀도 등에 따라 좌우된다. Therefore, the economical and efficient operation of the aeration tank is directly related to the reduction of the maintenance cost of the treatment plant, which depends on how effectively the oxygen is delivered to the sewage. The oxygen transmission rate depends on the type of acid ore, , The method of installing and arranging the diffuser, and the installation density thereof.

과거에는 하수의 산소전달 효율을 측정하는 방법이 소개되지 않아 일부 하수처리장에서는 폭기조 운영에 대한 기존 시설의 정확한 진단이나 경제적인 분석이 없었던 것은 물론 새로 교체될 폭기시설의 설비에 대한 산소 전달 효율에 관한 정확한 평가도 없이 기존 폭기 기계장비의 교체가 이루어짐에 따라 보다 큰 경제적 손실이 발생되고 있었다. In the past, methods for measuring the oxygen transfer efficiency of sewage were not introduced. Therefore, in some sewage treatment plants, there was no accurate diagnosis or economical analysis of existing facilities for the operation of the aeration tank, As a result of the replacement of existing aeration machine equipment without accurate evaluation, more economic losses were generated.

과거 이러한 문제점들은 국외 및 국내 하수종말처리장들이 대부분 국면하고 있는 사항으로서 처리공정 운영 및 기계 시설의 비효율적인 운영으로 인하여 막대한 전력이 소비되고 있다는 것을 각 처리장의 운영 요원들 또한 인식하고 있었지만 측정 및 진단 평가 방법이 없어 대처를 못하고 있는 실정이었다. In the past, these problems were mostly perceived by domestic and overseas sewage treatment plants, and the operation staff of each treatment plant recognized that huge power was consumed due to the inefficient operation of the treatment process operation and the mechanical facility. However, There was no way to cope because there was no way.

그러나 1960년대 말에 접어들어 이러한 문제들을 해결하기 위하여 미국의 몇몇 학자와 기술자들에 의해 하수처리장의 폭기조 운전 상태 및 폭기장비에 대한 성능 평가를 위한 측정방법인 Non-Steady State Method 및 Tracer Measurement of Oxygen Transfer Method 기술들이 개발되었지만 측정 방법이 어렵고 고가의 비용측면에서 실질적으로 그 효과를 기대하지 못했다. 1980년대 접어들어 Lloyd Ewing과 David Redmon에 의해 Offgas Analyzer 기술이 개발되어 현재는 미국 내에서 활발히 진행되고 있으나, 우리나라는 관련 연구나 기술개발이 전무한 상태이다. However, in the late 1960s, to solve these problems, some scholars and engineers in the United States developed the Non-Steady State Method and Tracer Measurement of Oxygen, which are measurement methods for performance evaluation of the aeration tank operation status and aeration equipment in sewage treatment plants. Transfer Method techniques have been developed, but they are difficult to measure and do not actually benefit from costly aspects. In the 1980s, Offgas Analyzer technology was developed by Lloyd Ewing and David Redmon and is currently being actively pursued in the United States, but there is no relevant research or technology development in Korea.

이 때문에 국내의 경우, 폭기조의 기계설비에 대한 비효율적인 운영으로 인하여 막대한 전력을 소비하는 것으로 알려져 있으며 이러한 전력손실에 대한 문제점을 처리장 운영요원들과 환경 관련 학자 및 기술자들은 인식을 하고 있지만 국내에서는 이와 관련된 전문기술 및 인력이 없어 방관만 하고 있는 실정이다.
This is why it is known that domestic power plants consume enormous power due to the inefficient operation of the aeration tank's machinery facilities. The problem of power loss is perceived by the operation staff of the treatment plant, environment related scholars and technicians, There is no specialist skill or manpower involved, so it is a problem.

현재 국내 하수처리장의 80%이상이 기존의 활성 슬러지 공정으로 운전되고 있으며 폭기조에 운전되고 있는 대다수의 장비들이 산기관 형태의 폭기장비를 사용하고 있다. 그러나 현재 운영되고 있는 산기관의 경우 과거 10여 년전 설치되어 가동되는 것들이 대부분인데 설계 당시 산기관에 대한 설계 참고 문헌 조차 없는 상태라서 국내 설계자들은 일본의 설계 지침서를 참조로 한 측면식 폭기방식(Spiral Roll)이나 기계식 방식들이 대부분들이며 또한 각 제작사별로 생산되는 산기관의 산소 전달 효율에 대한 검증도 없이 설치되어 있기 때문에 정상적인 처리효율을 기대할 수 없을 뿐만 아니라 전력 낭비가 매우 큰 것으로 알려져 있다. Currently, more than 80% of domestic sewage treatment plants are operated by existing activated sludge process, and most of the equipment operated in the aeration tank is using aeruginous aeration equipment. However, in the case of the presently operated engine, most of them are installed and operated more than 10 years ago. Since there is no design reference document for the engine at the time of designing, domestic designers can use the side aeration system Rolls and mechanical methods are most commonly used. Also, since it is installed without verification of the oxygen transfer efficiency of the acid engine produced by each manufacturer, normal processing efficiency can not be expected and power consumption is very high.

특히 하수 처리 효율 저하에 대한 문제점은 최근에 들어 심각하게 대두되고 있는 실정이다. In particular, the problem of deterioration of sewage treatment efficiency has recently become serious.

과거에는 저농도 유기물 부하량으로 인하여 국내에서 제작되는 저효율의 산기관으로도 문제없이 처리가 가능했지만 최근에 접어들어 국민들의 식생활 변화와 더불어 하수관로의 완전 분류식화로 인하여 유기물 부하농도가 증가됨에 따라 저효율의 산기관으로는 폭기조의 정상 운전이 어려워 처리효율이 저하되는 것으로 보고되고 있으며 또한 하천과 호수의 부영향화 문제가 대두됨에 따라 많은 하수처리장들이 기존의 표준 활성슬러지 공정에서 질소 및 인제거가 가능한 고도처리로 전환할 필요성을 인식하고 있는 실정이다.
In the past, it was possible to treat low-efficiency acid organs produced domestically due to the low-concentration organic matter load. However, recently, as the dietary life of the people has been changed and the organic matter load concentration has been increased due to the complete classification of the sewer line, It is reported that the treatment efficiency is decreased due to the difficulty of normal operation of the aeration tank. Also, as the problem of eutrophication of rivers and lakes is emerged, many sewage treatment plants are converted into high level treatment in the existing standard activated sludge process This is a reality.

따라서 하수처리장의 에너지 효율을 향상시키기 위해서는 폭기조 내부로 산소 또는 공기를 공급하는 산기관을 구성하는 송풍기의 댐퍼 또는 회전수 조절로 송풍기의 송풍량을 조정하여 송풍기의 최적 운전 조건 및 최적 용량을 도출해야 한다.Therefore, in order to improve the energy efficiency of the sewage treatment plant, it is necessary to adjust the blowing amount of the blower by adjusting the damper of the blower or the rotation speed of the blower constituting the air tube which supplies oxygen or air into the aeration tank, .

이를 위해서는 폭기조 내부로 공급되는 산소전달효율을 알 수 있어야 하므로 폭기조 내부에 서식하는 미생물이 생물학적으로 폐수 중의 각종 유, 무기물질을 처리시 발생하는 부생가스(Off-gas)를 검출하여 용존산소량(DO, dissolved oxygen)를 검출 후 분석하여 그 결과에 따라 송풍기의 가동시간과 출력 등을 조절하는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to know the oxygen transfer efficiency to the inside of the aeration tank, so that microorganisms in the aeration tank biologically detect the off-gas generated when treating various kinds of oil and inorganic substances in the wastewater, , and dissolved oxygen (O2), and it is necessary to control the operation time and output of the blower according to the result.

하지만 종래 부생가스 측정장치로는 폭기조에서 유출되는 부생가스에 대한 정밀한 실시간 측정이 어려워 효율적인 에너지 관리가 어렵다는 단점이 있다. However, the conventional by-product gas measuring apparatus has a disadvantage in that it is difficult to perform accurate energy management because it is difficult to perform accurate real-time measurement of by-product gas flowing out of the aeration tank.

참고로 부생가스라는 의미는 폭기장비를 이용하여 폭기조 내에 공급되는 공기중 하수속에 있는 혼합수(MLSS)의 미생물에 의해 흡수되고 남은 산소가 대기중으로 유출되는 가스량을 측정하는 것을 의미한다. 폭기장비를 대상으로 한 산소전달효율은 폭기되는 수체를 영역으로 하여 유입 및 유출가스에 의한 산소에 대한 물질수지(Gas Phase Mass Balance of Oxygen)로 계산된다. 이러한 부생가스의 정확한 측정을 위해서는 보통 대기중으로 유출되는 산소량(농도), 이산화탄소량(농도), 온도, 습도 및 대기압 정보가 필요하다.
For reference, the meaning of by-product gas means measurement of the amount of gas that is absorbed by the microorganisms of mixed water (MLSS) in the sewage in the aeration tank and the remaining oxygen is released into the atmosphere using an aeration equipment. The oxygen transfer efficiency for the aeration equipment is calculated as the gas phase mass balance of oxygen (O 2) due to the inflow and outflow, taking the aquifer into the aeration zone. Accurate measurement of such by-product gas requires information on the amount of oxygen (concentration), amount of carbon dioxide (concentration), temperature, humidity, and atmospheric pressure that normally flows into the atmosphere.

도 8은 종래 방식에 따른 부생가스 측정장치의 구성을 보인 예시도이고, 도 9는 종래 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 내 부생가스 측정시스템을 보인 예시도이다.FIG. 8 is an exemplary view showing a configuration of a by-product gas measuring apparatus according to a conventional system, and FIG. 9 is an exemplary view showing a by-product gas measuring system in an aeration tank using a conventional by-product gas measuring apparatus.

생물반응조인 폭기조 내의 부생가스를 측정하는 부생가스 측정 장치는 호기성 소화를 하고 있는 하수처리장에서 사용되는 제품으로서, 산기관(air diffuser)의 효율 및 제품 교체 주기를 평가하기 위해 활용된다.The byproduct gas measuring device for measuring the byproduct gas in the aeration tank, which is a biological reactor, is a product used in a sewage treatment plant having aerobic digestion, and is used to evaluate the efficiency of the air diffuser and the product replacement cycle.

도시된 바와 같이 종래 부생가스(off-gas) 측정장치는 폭기조에서 부생가스(off-gas)를 포집하는 포집장치와 포집된 부생가스를 호스 또는 파이프를 이용하여 진공펌프(vacuum pump)로 연결하여 부생가스를 분석장치(analyzer)에서 분석하는 형태로서 포집장치와 분석장치가 분리되어 포집장치와 분석장치가 1:1로 연결되어야 하며 이로 인해, 동시 다측점 측정이 불가능하거나 포집 및 분석장치가 동일한 숫자의 장비 운용이 필요하다. 즉, 종래의 부생가스 측정장치는 폭기조의 수면을 여러지점을 나누어 각 지점별로 이동하면서 측정하게 되는데 다지점 동시측정을 위해서는 다수의 분석장치가 별도로 추가되어야 한다. 따라서 유입구로부터 방류구까지 체류기간에 따른 이산화탄소발생량의 변화를 동시에 파악하는 데에는 많은 제약이 따른다는 구조적 단점이 있다.As shown in FIG. 1, a conventional off-gas measuring device includes a collecting device for collecting off-gas from an aeration tank and a vacuum pump for collecting the collected by-product gas using a hose or pipe As a by-product gas analyzer, it is necessary to separate the collecting device and the analyzing device so that the collecting device and the analyzing device are connected at a ratio of 1: 1. Therefore, simultaneous multi-point measurement is impossible or the collecting and analyzing device is the same Number of equipment operation is necessary. That is, the conventional by-product gas measuring apparatus measures the water surface of the aeration tank while moving the water surface of the aeration tank at various points, and a plurality of analyzers must be additionally provided for simultaneous multi-point measurement. Therefore, there is a structural disadvantage that there are many limitations in simultaneously grasping the change of the amount of carbon dioxide generated during the stay period from the inlet to the outlet.

또한, 부생가스 포집을 위한 진공펌프(vacuum pump)의 운용은 측정장비의 설치 시간 및 운용에 부담을 주기 때문에 부생가스 측정장치의 이동성이 매우 결여되어 있다는 단점이 있다.In addition, since the operation of the vacuum pump for capturing the by-product gas imposes a burden on the installation time and operation of the measurement equipment, there is a disadvantage that the mobility of the measurement device is very poor.

또한 폭기조에 공기나 산소를 공급하는 산기관의 에너지 효율을 계산하기 위해 필요한 송풍기의 소비전력을 측정하는데 있어서, 기존 부생가스 측정장치를 이용한 시스템에서는 별도의 송풍기 전력 사용량을 계측하는 전력계량기가 별도로 각 송풍기별로 설치되어 있어서 해당 측정값을 일일이 측정하여 취합해야 하는 것이어서 실시간으로 폭기조의 부생가스, 온도, 습도 및 대기압 조건과 전략량을 비교하여 산소전달효율을 측정하기 매우 어렵다는 단점이 있다.
In addition, in measuring the power consumption of the blower required to calculate the energy efficiency of the air diffuser to supply air or oxygen to the aeration tank, the power meter for measuring the power consumption of the separate blower in the system using the conventional by- It is very difficult to measure the oxygen transfer efficiency by comparing the by-produced gas, temperature, humidity, and atmospheric pressure conditions of the aeration tank with the strategy amount in real time.

한국 등록특허공보 등록번호 10-0193784(1999.02.04.)Korean Patent Registration No. 10-0193784 (Feb. 4, 1999) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0913728(2009.08.18.)Korean Patent Registration No. 10-0913728 (Aug. 18, 2009) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0913726(2009.08.18.)Korean Patent Registration No. 10-0913726 (Aug. 18, 2009)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폭기조 내에서 부상한 상태로 부생가스를 실시간 측정할 수 있고, 이동이 용이하여 폭기조 내의 다른 지점에서도 부생가스를 측정할 수 있으며, 측정된 데이터를 원격지로 무선 전송할 수 있는 부생가스 측정장치를 설치하여 실측 지점에서의 부생가스 정보를 전송받음과 동시에 폭기조에 공급되는 산소 또는 공기를 공급하는 송풍기의 전력량을 실시간 전송받아 폭기조 전체 영역에서의 산소전달효율을 파악하여 송풍기의 운전을 조절하여 폭기조에서 소비되는 전력 사용량을 제어할 수 있는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring by-product gas in an aeration tank in real time, A byproduct gas measuring device capable of wirelessly transmitting to a remote location is provided so as to receive the by-product gas information at the actual measurement point and at the same time to transmit the amount of oxygen supplied to the aeration tank or the air blower supplying the air, Which is capable of controlling the amount of power consumed in the aeration tank by controlling the operation of the blower.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 폭기조 내 하나 이상의 측정 지점에 설치되어 부생가스 관련 데이터를 실시간 측정하여 전송하는 부상식 무선 부생가스 측정장치와, 폭기조에 산소 또는 공기를 공급하는 송풍기와; 송풍기를 제어하는 송풍기 제어부와; 송풍기에서 측정된 전력량 사용량 데이터를 실시간 전송하는 무선전력측정장치와; 상기 부상식 무선 부생가스 측정장치, 송풍기제어부 및 무선전력측정장치와 연결되어 부생가스 관련 데이터와 전력사용량 데이터를 이용하여 산소전달효율을 계산 후 송풍기제어부로 송풍기 제어명령을 전달하는 모니터링PC;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템을 제공함으로써 달성된다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring atmospheric by-products, comprising: an atmospheric radio by-product gas measuring device installed at one or more measuring points in an aeration tank for real- A blower for supplying oxygen or air to the aeration tank; A blower control unit for controlling the blower; A wireless power measuring device for real-time transmission of measured power consumption data from the blower; And a monitoring PC connected to the inductive wireless by-product gas measuring device, the blower controller, and the wireless power measuring device to calculate the oxygen transfer efficiency using the by-product gas-related data and the power consumption data, and then transmit the blower control command to the blower controller The present invention is achieved by providing an aeration tank power control system using an inferior-mode wireless by-product gas measuring device.

바람직한 실시예로, 상기 부상식 무선 부생가스 측정장치는 무선송수신부를 통해 모니터링 PC용 게이트웨이와 무선 통신 방식으로 연결되고, 상기 송풍기 제어부는 송풍기용 유무선 게이트웨이와 연결되어 송풍기 운전 상태정보 및 송풍기 제어명령 데이터를 주고 받고, 상기 송풍기용 유무선 게이트웨이는 모니터링 PC용 게이트웨이와 무선 통신 방식으로 연결되고, 상기 모니터링 PC용 게이트웨이는 모니터링 PC와 연결되어 데이터를 주고 받도록 구성된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
In a preferred embodiment, the auxiliary radio-based by-product gas measuring device is connected to a gateway for monitoring PC through a wireless transmitting / receiving unit in a wireless communication manner, and the blower control unit is connected to a wired / wireless gateway for a blower to transmit blower operation status information and blower control command data Wherein the wireless wired / wireless gateway is connected to the monitoring PC gateway by a wireless communication method, and the monitoring PC gateway is connected to the monitoring PC to exchange data. Aeration Aeration Power Control System.

바람직한 실시예로, 상기 부상식 무선 부생가스 측정장치는 폭기조에 떠 있도록 부력부를 구비한 부구와; 상기 부구의 상부에 설치된 부생가스 포집케이스와; 포집케이스의 상부에 설치되고 중앙부에 다공홀이 형성된 분산부로 이루어진 분산 덮개와; 상기 분산부 상부에 설치되고 상부쪽에 하나 이상의 부생가스 배출구가 형성된 측정챔버와; 상기 측정챔버로 유입된 부생가스를 측정하는 센서부와; 상기 센서부에서 측정된 데이터를 검증 후 무선 전송하는 제어부와; 상기 측정챔버의 부생가스 배출구 상부에 설치되어 센서부 및 제어부를 보호하면서 부생가스 배출 흐름을 가이드 하는 가이드 덮개;를 포함하여 구성할 수 있다.
In a preferred embodiment, the inductive wireless by-product gas measuring device includes a buoy part having a buoyant part for floating in an aeration tank; A by-product gas collecting case installed at an upper portion of the unit; A dispersion cover formed on the upper part of the collecting case and having a dispersed part formed with a perforation hole at the center part; A measurement chamber provided at an upper portion of the dispersion unit and having one or more byproduct gas outlets formed at an upper side thereof; A sensor unit for measuring by-product gas flowing into the measurement chamber; A controller for verifying data measured by the sensor unit and wirelessly transmitting the data; And a guide cover installed on the byproduct gas outlet of the measurement chamber to guide the by-product gas discharge flow while protecting the sensor unit and the control unit.

바람직한 실시예로, 상기 부구는 하부가 막힌 외통과 내통으로 이루어진 부력부가 형성된 이중 원통관 형태로 구성되고, 외부 일지점에는 닻이 설치될 수 있다.
In a preferred embodiment, the port is constituted by a double circular tube with a buoyant portion formed of an outer cylinder and a inner cylinder with a lower portion closed, and an anchor may be installed at an outer portion.

바람직한 실시예로, 상기 부력부에는 물보다 부력이 큰 합성수지재 또는 부력이 유지될 정도의 유체가 충전되도록 구성될 수 있다.
In a preferred embodiment, the buoyant portion may be configured to be filled with a synthetic resin material having a buoyancy greater than that of water or a fluid enough to maintain buoyancy.

바람직한 실시예로, 상기 부력부에는 물보다 부력이 큰 합성수지재를 하부로부터 충전되고, 나머지 공간부에는 부구의 잠김 높이를 조절하도록 유체를 충전할 수 있다.
In a preferred embodiment, the buoyant portion may be filled with a synthetic resin material having a greater buoyancy than water, and the fluid may be filled in the remaining space portion to adjust the locking height of the buoyant portion.

바람직한 실시예로, 상기 포집케이스의 하부쪽에는 부력부의 상부 개방부를 덮는 부력부 덮개가 형성되고, 부력부 덮개의 일지점에는 유체 유입구가 형성될 수 있다.
In a preferred embodiment, a buoyant cover covering the upper opening of the buoyant portion is formed on the lower side of the collecting case, and a fluid inlet may be formed at one point of the buoyant cover.

바람직한 실시예로, 상기 분산부는 복수개의 다공홀이 배열되어 부생가스가 균일하게 분포되어 상승하도록 구성하되, 수분이 통과하기 못할 정도의 일정한 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.
In a preferred embodiment of the present invention, the dispersing unit may be configured such that a plurality of perforations are arranged so that the by-product gas is uniformly distributed and elevated, but has a certain depth to the extent that moisture can not pass through.

바람직한 실시예로, 상기 센서부는 측정챔버로 균일하게 유입된 부생가스 중의 산소농도를 측정하는 산소센서와, 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소센서와, 온도와 습도를 측정하는 온도·습도센서 및 대기압을 측정하는 압력센서를 포함하여 구성될 수 있다.
In a preferred embodiment, the sensor unit comprises an oxygen sensor for measuring the oxygen concentration in the byproduct gas uniformly introduced into the measurement chamber, a carbon dioxide sensor for measuring the carbon dioxide concentration, a temperature / humidity sensor for measuring the temperature and humidity, And a pressure sensor for detecting the pressure of the fluid.

바람직한 실시예로, 상기 제어부는 센서부에서 전송된 데이터의 오류를 검증하고 일정주기로 무선송수신부를 통해 원격지의 모니터링 PC로 전송하는 MCU와, MCU의 명령에 따라 원격지로 데이터를 전송하는 무선송수신부와, 측정된 데이터를 저장함과 동시에 원격지의 모니터링PC에서 전송된 데이터 보정 정보를 저장하고 있는 메모리부;를 포함하여 구성될 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the control unit includes an MCU for verifying an error of data transmitted from the sensor unit and transmitting the data to the monitoring PC at a remote place through a wireless transceiver unit at regular intervals, a wireless transceiver unit for transmitting data to a remote location And a memory unit for storing measured data and storing data correction information transmitted from a monitoring PC at a remote site.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 부상식 무선 부생가스 측정장치는 부생가스 측정에 소요되는 준비 및 철거 시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 원격지에서 측정된 데이터의 전산처리를 통해 정보를 쉽게 처리하고 공유할 수 있다는 장점과,The radioactive by-product gas measuring apparatus of the present invention having the above-described characteristics can dramatically shorten preparation time and demolition time required for measuring by-product gas, and can easily process information through computation of data measured at a remote site The advantage of being able to share,

또한 부상식 무선 부생가스 측정장치와 폭기조에 설치된 산기관을 통해 산소 또는 공기를 공급하는 송풍기에 소요되는 전력을 동시에 측정하여 분석함으로써 송풍기 운영에 필요한 전력에너지 사용 최적화 조건을 도출하고, 송풍기의 효율을 파악함으로써 송풍기 교체 또는 운전관리에 사용할 수 있다는 장점과,In addition, by measuring and analyzing the power required for the oxygen or air supply through the auxiliary radio-by-product gas measuring device and the aeration unit installed in the aeration tank, the conditions for optimizing the use of the power energy for operating the blower are derived, It can be used for blower replacement or operation management by grasping,

또한 부상식 무선 부생가스 측정장치를 사용함으로써 폭기조의 동시 다지점 측정을 통해 폭기조의 운전 특성 및 유입수 부하에 따른 운전조건 변경 등에 대한 정보를 확보할 수 있으며, 이에 따라 폭기조 운영 효율의 최적화에 활용할 수 있다는 장점과, In addition, by using the supplementary radio by-product gas measuring device, it is possible to obtain information on the operation characteristics of the aeration tank and the operation condition change according to the influent water load through the simultaneous multi-point measurement of the aeration tank. However,

또한 부상식 무선 부생가스 측정장치를 통해 부생가스(off gas) 분석을 통해 산기관의 산소전달효율을 파악할 수 있으며 산기관 교체시기 및 효율을 파악함으로써 폭기조가 최적상태에서 운전할 수 있도록 할 수 있다는 장점과,In addition, it is possible to understand the oxygen transfer efficiency of the diffusing gas through the analysis of the off gas (off gas) through the extraordinary radio by-product gas measuring device, and it is possible to operate the aeration tank in the optimum state by understanding the timing and efficiency of the diffusing and,

또한 부상식 무선 부생가스 측정장치를 사용함으로써 다양한 통신방식을 통해 다양한 외부 조건에 의해 간섭을 받지 않도록 현장 특성에 맞는 통신방식을 사용자가 직접 선택할 수 있어서 데이터 수신율을 확보할 수 있다는 장점과,In addition, by using the extraordinary radio by-product gas measuring device, the user can directly select a communication method suitable for the site characteristics so as not to be interfered by various external conditions through various communication methods,

또한 부상식 무선 부생가스 측정장치를 사용하여 하수처리장의 유입수 및 유출수 내 오염물질 분석자료를 함께 분석할 수 있어서 폭기조의 미생물에 의한 생물처리효율을 전체적으로 분석할 수 있어서 폭기조의 운전조건 및 처리 효율을 제고하기 위한 설비 운영을 최적화 할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
In addition, it is possible to analyze the pollutant analysis data in influent and effluent in the sewage treatment plant by using the radioactive by-product gas measuring device, so that the biological treatment efficiency by the microorganisms in the aeration tank can be analyzed as a whole, Which is a useful invention having an advantage of being able to optimize the operation of the facility for enhancing the utility of the present invention.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 하수처리장의 폭기조 전력 제어 시스템도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 부생가스 측정장치가 폭기조의 다지점에서 동시에 부생가스를 측정하는 모습을 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치를 보인 사시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치의 구조를 보인 단면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치가 폭기조에 설치된 상태를 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치에 설치된 센서부 및 제어부의 개략적인 구성을 보인 블록도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정을 통한 송풍량에 따른 산소전달율 변화 및 송풍기 최적 운전범위를 보인 그래프이고,
도 8은 종래 방식에 따른 부생가스 측정장치 구성을 보인 예시도이고,
도 9는 종래 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 내 부생가스 측정시스템을 보인 예시도이다.FIG. 1 is a system diagram of aeration tank power control system of a sewage treatment plant using an inertial radio by-product gas measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an exemplary view showing a by-product gas measuring apparatus measuring a by-product gas simultaneously at multiple points in an aeration tank according to an embodiment of the present invention,
3 is a perspective view showing a device for measuring by-product gas according to an embodiment of the present invention,
4 is a cross-sectional view showing the structure of a device for measuring by-product gas according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is an exemplary view showing a state in which a by-product gas measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is installed in an aeration tank,
6 is a block diagram showing a schematic configuration of a sensor unit and a control unit installed in the apparatus for measuring by-product gas according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a graph showing changes in oxygen transmission rate and optimum operating range of the blower according to the amount of air blown through by-product gas measurement according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 is an exemplary view showing a configuration of a device for measuring by-product gas according to a conventional system,
9 is an exemplary view showing a by-product gas measurement system in an aeration tank using a conventional by-product gas measurement apparatus.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 하수처리장의 폭기조 전력 제어 시스템도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 부생가스 측정장치가 폭기조의 다지점에서 동시에 부생가스를 측정하는 모습을 보인 예시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치를 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치의 구조를 보인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치가 폭기조에 설치된 상태를 보인 예시도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정장치에 설치된 센서부 및 제어부의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.FIG. 1 is a system for controlling the aeration tank power of a wastewater treatment plant using an inferred radio by-product gas measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a device for measuring by-product gas according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic view of an apparatus for measuring by-product gas according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view illustrating a state in which a by-product gas measurement apparatus according to an embodiment of the present invention is installed in an aeration tank, FIG. 6 is a cross- And a control unit according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명은 폭기조(500) 내 하나 이상의 측정 지점에 설치되어 부생가스 관련 데이터를 실시간 측정하여 전송하는 부상식 무선 부생가스 측정장치(1)와, 폭기조(500)에 설치된 산기관(2)으로 산소 또는 공기를 공급하는 송풍기(2)와; 송풍기(3)를 제어하는 송풍기 제어부(4)와; 송풍기에서 측정된 전력량 사용량 데이터를 실시간 전송하는 무선전력측정장치(5)와; 상기 부상식 무선 부생가스 측정장치, 송풍기제어부 및 무선전력측정장치와 연결되어 부생가스 관련 데이터와 전력사용량 데이터를 이용하여 산소전달효율을 계산 후 송풍기제어부로 송풍기 제어명령을 전달하는 모니터링PC(6);를 포함하여 구성된다.
As shown in the figure, the present invention provides an in-water type radio by-product gas measuring device 1 installed at one or more measurement points in the aeration tank 500 for measuring and transmitting by-product gas related data in real time, 2 for supplying oxygen or air; A blower control unit (4) for controlling the blower (3); A wireless power measuring device (5) for real-time transmitting power consumption data measured in the blower; A monitoring PC 6 connected to the inferior-mode wireless by-product gas measuring device, the blower controller, and the wireless power measuring device for calculating the oxygen transfer efficiency using the by-product gas-related data and the power consumption data and transmitting the blower control command to the blower controller, ; ≪ / RTI >

상기 부상식 무선 부생가스 측정장치(1)는 제어부의 무선송수신부를 통해 모니터링 PC용 게이트웨이(7)와 무선 통신 방식으로 연결되어 데이터를 송수신 하게 구성된다.The inferior-mode wireless by-product gas measuring device 1 is connected to the monitoring PC gateway 7 through a wireless transmitting / receiving unit of the control unit in a wireless communication manner to transmit and receive data.

상기 송풍기 제어부는 송풍기용 유무선 게이트웨이(8)와 ethernet 등으로 연결되어 송풍기 운전 상태정보 및 송풍기 제어명령 데이터를 주고 받는다.The blower control unit is connected to the blower wired / wireless gateway 8 through an ethernet or the like to exchange blower operation state information and blower control command data.

상기 송풍기용 유무선 게이트웨이(8)는 모니터링 PC용 게이트웨이(7)와 무선 통신 방식으로 연결되어 데이터를 송수신하게 구성 된다.The wired / wireless gateway 8 for the blower is connected to the monitoring PC gateway 7 via a wireless communication method to transmit and receive data.

상기 모니터링 PC용 게이트웨이는 모니터링 PC와 ethernet 등으로 연결되어 데이터를 주고 받도록 구성된다.
The monitoring PC gateway is configured to be connected to a monitoring PC via an ethernet or the like to exchange data.

상기 부상식 무선 부생가스 측정장치를 하수처리장의 폭기조 영역을 분할하여 복수개의 부생가스 측정 장치를 부상시켜 놓는다. 이때 닻을 이용하여 부상식 무선 부생가스 측정장치의 이동범위가 설정된 측정 범위를 벗어나지 못하도록 한다. 폭기조는 송풍기로부터 고압의 산소 또는 공기가 송풍기로부터 산소 또는 공기를 배출하는 산기관을 통해 폭기 상태로 배출되어 폭기조 내로 유입된 오폐수가 순환 요동치고 있어서 닻에 의한 위치 고정력이 필요하다.The auxiliary radio-by-product gas measuring device is divided into aeration zone of a sewage treatment plant and a plurality of by-product gas measuring devices are floated. At this time, the moving range of the supplementary radio by-product gas measuring device should not exceed the set measurement range by using an anchor. In the aeration tank, high pressure oxygen or air is discharged from the blower through an air diffuser which discharges oxygen or air from the blower, and the wastewater flowing into the aeration tank circulates and needs an anchor to fix the position.

이동 위치가 단속된 부생가스 측정장치는 설치된 지점에서의 부생가스 및 온도, 습도 및 대기 압력조건을 5 ~ 10초 간격으로 제어부의 무선송수신부를 이용하여 전송하도록 구성된다.The by-product gas measuring device in which the moving position is interrupted is configured to transmit by-product gas and temperature, humidity, and atmospheric pressure conditions at the installed point by using the wireless transceiver of the control unit at intervals of 5 to 10 seconds.

하나 이상의 개별지점에 설치된 부상식 무선 부생가스 측정장치에서 전송된 데이터 들 즉, 유출된 산소량(농도), 이산화탄소량(농도), 온도, 습도 및 대기압력 정보는 원격지의 모니터링 PC용 게이트웨이를 통해 모니터링용 PC에 전송되어 저장 및 처리된다.(Oxygen concentration), carbon dioxide concentration (concentration), temperature, humidity and atmospheric pressure information transmitted from the extraordinary radio by-product gas measuring apparatus installed at one or more individual points are monitored through the gateway for the monitoring PC at the remote site And stored and processed.

모니터링용 PC는 취합된 개별 데이터들을 종합적으로 처리하여 송풍기를 통해 폭기조로 공급한 산소량(농도)과 미생물이 생물학적 반응시 사용하고 남은 즉, 폭기조로부터 유출되어 부상식 무선 부생가스 측정장치에서 측정된 실시간 산소량(농도) 정보, 이산화탄소 정보, 온도 정보, 습도 정보 및 대기압 정보를 바탕으로 산소전달효율을 분석 처리하고, 동시에 모니터링용 PC는 송풍기와 연결된 무선전력측정장치를 통해 실시간 송풍기의 전력량을 모니터링하면서 산소전달효율이 적으면 송풍량을 늘리는 제어명령을 전송하고 산소전달효율이 충분하면 송풍량을 줄이는 제어명령을 모니터링 PC용 게이트웨이를 통해 원격지의 송풍기용 유무선 게이트웨이로 전송하여 이와 연결된 송풍기 제어부를 통해 송풍기 운전을 제어하도록 한다.The monitoring PC comprehensively processes the collected data and collects the oxygen amount (concentration) supplied to the aeration tank through the blower, and the remaining time that the microorganism is used in the biological reaction, that is, Analyzing the oxygen transfer efficiency based on the oxygen amount (concentration) information, the carbon dioxide information, the temperature information, the humidity information, and the atmospheric pressure information. At the same time, the monitoring PC monitors the electric power of the real time blower through the wireless power measuring device connected to the blower, If the transmission efficiency is low, a control command for increasing the blowing amount is transmitted, and if the oxygen transmission efficiency is sufficient, a control command is transmitted to the wired / wireless gateway for the blower through the monitoring PC gateway to control the blower operation through the blower control unit connected thereto .

상기 송풍기의 전력 사용량의 측정시 사용되는 무선전력측정장치는 본 출원인중 하나인 ㈜ 에코센스에서 개발한 3상 CT형 전력계일 수 있다. 이는 무정전 방식의 계측기로 기존 폭기조에 설치된 송풍기에 무정전 방식으로 설치할수 있다. 또한 신설 폭기조의 송풍기일 경우는 일반적인 무선전력장치를 사용할 수 있다.The wireless power measurement device used for measuring the power consumption of the blower may be a three-phase CT type power meter developed by Ecosense Co., Ltd., one of the present applicants. This is an uninterruptible instrument and can be installed in a non-current-controlled manner in a blower installed in a conventional aeration tank. In the case of a blower of a new aeration tank, a general wireless power device can be used.

무선전력측정장치에서 측정된 송풍기 사용 전력량은 무선통신방식으로 모니터링 PC에 전송되며, 부생가스(off-gas의) 산소 및 이산화탄소 농도를 이용하여 산소전달효율을 분석하게 된다. The power consumption of the blower measured by the wireless power measuring device is transmitted to the monitoring PC through the wireless communication method, and the oxygen transmission efficiency is analyzed using the oxygen and the carbon dioxide concentration of the by-product gas (off-gas).

상기 모니터링용 PC에 입력되는 정보는 부상식 무선 부생가스 측정장치로부터 측정 지점별 산소 및 이산화탄소 농도, 온도, 습도 정보이고, 송풍기를 통한 정보는 송풍기 소요전력, 댐퍼 개구면적, 유입수 및 유출수 농도(BOD), 처리 유량 등이다.The information input to the monitoring PC is oxygen and carbon dioxide concentration, temperature, and humidity information for each measuring point from the supplementary wireless by-product gas measuring device. Information through the blower is related to the power required for the blower, the damper opening area, ), Process flow rate, and the like.

이러한 정보를 처리한 모니터링용 PC가 출력하는 데이터는 송풍기 유량, 송풍 부하량, 측정 지점 및 시간별 (평균) 산소전달효율 등이다. 이와 같은 출력 데이터는 산기관의 산기 효율 및 교환주기, 슬러지 발생량 등을 제공할 수 있다.
The data output by the monitoring PC that processed this information are the blower flow rate, the blowing load, the measuring point and the time (average) oxygen transfer efficiency. Such output data can provide the efficiency of the acid plant, the exchange cycle, and the amount of sludge generated.

도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 부상식 무선 부생가스 측정장치(1)는 폐수가 유입된 폭기조에 부상된 상태를 유지하도록 하부에는 부구(100)가 형성된다. 부구(100)의 형태는 중앙부가 빈 이중 원통관 형태를 이룬다. 둘레 쪽에 형성된 외통(101)과 내통(102)이 이루는 부력부(103)는 하부가 막혀 연결된 구조로 이루어져 부력이 물보다 큰 스티로폼 등의 합성수지재를 충전하거나 물과 같은 유체만을 채워 구성할 수 있다. 이때 부력부(103)에 유체를 채울 때는 모두 유체로 채울 경우에는 부력이 저하되므로 부력이 유지할 정도만 채워야 한다.As shown in FIGS. 3 to 6, the sub-type wireless by-product gas measuring device 1 according to the present invention is formed with a sub-port 100 at a lower portion thereof to maintain a floating state in the aeration tank into which wastewater flows. The shape of the cigarette 100 is in the form of a hollow double circular tube having a central portion. The buoyant portion 103 formed by the outer tube 101 and the inner tube 102 formed on the circumferential side may be constructed by filling a synthetic resin material such as styrofoam having a buoyancy greater than that of water or filling only a fluid such as water, . At this time, when the fluid is filled with the fluid in the buoyancy part (103), when the fluid is filled with the fluid, the buoyancy is decreased,

이처럼 스티로폼과 같은 합성수지재를 부력부(103)에 충전하게 되면 고정 부력을 가지게 되고, 물과 같은 유체를 합성수지재와 함께 주입하게 되면 폭기조 내 폐수 속에 잠기는 부구(100)의 깊이를 필요한 깊이만큼 조절할 수 있게 된다. When a synthetic resin material such as styrofoam is filled in the buoyant portion 103, the buoyant portion 103 has a fixed buoyancy. When a fluid such as water is injected together with the synthetic resin, the depth of the buoyant portion 100 immersed in the wastewater in the aeration tank is adjusted to a required depth .

또 다른 방법으로는 부력부(103)의 하부는 스티로폼과 같은 합성수지재로 충전하고 그 상부쪽 공간부에는 필요량 만큼의 물과 같은 유체를 충전하게 구성할 수도 있다. Alternatively, the lower portion of the buoyancy portion 103 may be filled with a synthetic resin material such as styrofoam, and the upper space portion may be filled with a necessary amount of fluid such as water.

상기 스티로폼과 같은 합성수지재나 물 등의 같은 유체가 채워지지 않는 내통의 내측 공간 즉, 중앙부의 빈 공간으로는 부생가스가 유출되는 공간이다.
The inner space of the inner cylinder, which is not filled with a fluid such as synthetic resin such as styrofoam, or water, is a space through which the by-product gas flows out into the hollow space at the center.

또한 부구(100)의 외통 일지점에는 부구(100)의 위치를 고정하기 위해 닻(104)을 설치하여 폭기조 바닥에 고정시켜 부구(100)의 위치를 단속하게 구성한다. 이와 같이 구성하면 부구(100)의 위치가 측정 지점 내에서 위치하게 되어 폭기조 내 측정하고자 하는 분할된 영역의 부생가스를 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
In addition, an anchor 104 is fixed to the bottom of the aerator to fix the position of the buoy 100 on the outer tube of the buoy 100 so that the position of the buoy 100 is interrupted. With this configuration, the position of the inlet 100 is located within the measuring point, and the by-product gas in the divided area to be measured in the aeration tank can be reliably measured.

부구(100)의 상부에는 원통관 형태의 부생가스 포집케이스(110)가 설치되어 원통관 내부 공간으로는 유출된 부생가스를 포집함과 동시에 하부쪽에 형성된 부력부덮개(111)는 부력부(103)의 상부 개방부를 덮도록 도록 구성된다.A byproduct gas collecting case 110 in the form of a circular tube is installed in the upper part of the unit 100 to capture the byproduct gas flowing out into the inner space of the circular tube and the buoyant lid 111 formed on the lower side is connected to the buoyant part 103 Of the upper opening portion.

또한 부력부 덮개의 일지점에는 유체 유입구(112)가 형성되어 부력부 내부로 필요에 따라 유체를 주입할 수 있게 된다. 부구와 부력부 덮개의 결합은 서로간을 관통하는 스터드 볼트 또는 볼트 등의 체결 기구를 이용하여 부구(100) 내부에 충전된 합성수지재를 관통하거나 부구 하부를 관통하여 일체로 결합시킨다. In addition, a fluid inlet 112 is formed at one point of the buoyant cover so that the fluid can be injected into the buoyant portion as needed. The coupling between the buoy and the buoyant cover may be through a synthetic resin material filled in the buoy port 100 using a fastening mechanism, such as a stud bolt or a bolt, passing through each other or through the bottom of the buoy.

이와 같이 부구(100)와 일체화된 부생가스 포집케이스(110) 내측으로는 하부 부구(100)의 내측을 통해 올라온 폐수에서 유출된 부생가스가 포집되는 챔버 역할을 하게 된다. 또한 포집케이스의 높이 때문에 폐수가 상부로 튀어도 센서부에 직접 접촉하지 않게 되고, 포집케이스의 직경 크기는 측정된 산소, 이산화탄소, 온도, 습도 및 대기압 데이터의 측정 범위를 산정시 기준 데이터로 사용될 수도 있다.
As described above, the by-product gas collecting case 110 integrated with the unit 100 serves as a chamber for collecting the by-product gas flowing out from the wastewater which has been introduced through the inside of the lower unit 100. Also, due to the height of the collecting case, the wastewater does not come into direct contact with the sensor part even when the waste water spouts upward, and the size of the collecting case can be used as reference data when measuring the measured ranges of oxygen, carbon dioxide, temperature, humidity and atmospheric pressure data have.

또한 부생가스 포집케이스(110)의 상부에는 분산 덮개(120)가 설치되어 부생가스의 유출을 방지하면서 일정하게 가스가 분포되어 상부로 유출되도록 구성된다. 이를 위해 분산덮개의 중앙부 영역에는 균일하게 배열된 복수개의 다공홀이 형성된 분산부(121)가 형성된다. 이 분산부(121)는 하부에서 상승하는 가스가 일정하게 분포되어 상부로 통과되도록 한다. 분산부(121)는 일정한 두께를 가지도록 하여 다공홀을 통해 수분이 통과되지 못하도록 일정한 높이를 가지면 더욱 바람직하다. 예를 들어 0.1mm 보다는 10mm일 때가 좋고, 10mm 보다는 20mm일 때가 더욱 좋다. 하지만 너무 깊이가 크게 되면 더 이상의 효과가 없기 때문에 현장의 여건에 맞게 두께를 설정하면 된다. 이와 같이 일정 크기 이상의 깊이를 가지는 분산부(121)의 다공홀은 접촉식 센서를 이용하여 산소 및 이산화탄소 측정시 감지를 방해할 수 있는 수분 및 기타 유해가스가 다공홀을 지나면서 접촉하거나 높이 때문에 대부분 제거하게 된다.In addition, a dispersing lid 120 is installed on the upper part of the by-product gas collecting case 110 to distribute the gas uniformly while preventing the by-product gas from flowing out. To this end, a dispersion part 121 having a plurality of uniformly arranged perforation holes is formed in a central region of the dispersion cover. The dispersing unit 121 distributes the gas rising from the lower part uniformly and passes the gas upward. It is further preferable that the dispersing unit 121 has a constant thickness so that moisture can not pass through the porous holes. For example, 10mm is better than 0.1mm, and 20mm is better than 10mm. However, if the depth is too large, there is no effect, so you can set the thickness to suit the conditions of the site. Since the moisture and other noxious gas which may interfere with the detection during the measurement of oxygen and carbon dioxide contact or rise through the porous holes using the contact type sensor, .

또한 분산부(121)의 직경 크기는 상부에 장치될 센서부의 설치 크기를 고려하여 형성하면 된다. 센서부의 측정 영역이 크면 크게 하고, 영역이 작으면 측정의 신뢰성을 위해 작게 하는 것이 바람직하다.
Also, the diameter of the dispersion unit 121 may be formed in consideration of the size of the sensor unit to be installed on the upper part. It is preferable to increase the measurement area of the sensor part when the measurement area is large, and to reduce the measurement area for the reliability of the measurement if the area is small.

상기 분산덮개의 중앙부에 형성된 분산부(121) 상부쪽으로는 일정하게 분포되어 상승하는 부생가스를 측정하는 측정챔버(130)가 설치된다. 측정챔버(130)는 원통관 형태로 내경은 최소한 상기 분산부(121)의 직경과 동일 또는 약간 크게 형성한다.A measuring chamber 130 for measuring by-product gas, which is uniformly distributed and ascends, is provided above the dispersion unit 121 formed at the center of the dispersion cover. The measurement chamber 130 has a circular tube shape and has an inner diameter at least equal to or slightly larger than the diameter of the dispersion portion 121.

측정챔버(130)로 유입된 부생가스는 측정챔버(130) 상부에 설치된 센서부와 접촉하게 된다.The by-product gas flowing into the measurement chamber 130 comes into contact with the sensor unit installed on the measurement chamber 130.

또한 측정챔버(130) 상부는 측정의 신뢰를 위해 부생가스가 오래 머무르지 않고 배출되도록 복수개의 부생가스 배출구(131)를 가지게 형성한다. 이 부생가스 배출구(131)는 측정챔버(130)의 일지점에서 상부쪽 방향으로 절개한 홈으로 측정챔버(130)의 상부 둘레는 따라 복수개가 형성된다.In addition, the upper portion of the measurement chamber 130 has a plurality of by-product gas outlets 131 so that the by-product gas does not stay in the chamber for a long time. The by-product gas outlet 131 is a groove cut from one point to the upper side of the measurement chamber 130, and a plurality of grooves are formed along the upper circumference of the measurement chamber 130.

상기 부생가스 배출구(131)는 PCB 형태로 구성한 센서부가 설치되는 지지 공간이기도 하다. 지지는 지지용 브라켓을 이용하여 볼트 체결이나 끼움 방식으로 고정하면 된다.
The by-product gas outlet 131 is a support space in which a sensor unit configured in a PCB shape is installed. The support can be fixed by bolting or fitting using the support bracket.

상기 측정챔버(130)의 상부쪽에는 산소센서(141), 이산화탄소센서(142), 온도·습도센서(143) 및 압력센서(144)가 PCB(printed circuit board) 상에 설치된 센서부(140)가 형성된다. 물론 개별적으로 구성하여 설치할 수도 있으나 부생가스와 접촉시 수직방향으로 측정하는 것이 바람직하기 때문에 PCB로 구성하여 측정챔버(130)의 부생가스 배출구(131)에 위치정도에 설치하는 것이 바람직하다.
A sensor unit 140 installed on a printed circuit board (PCB) is connected to the upper part of the measurement chamber 130. An oxygen sensor 141, a carbon dioxide sensor 142, a temperature / humidity sensor 143, . However, since it is preferable to measure the gas in the vertical direction when it comes into contact with the by-product gas, it is preferable that the gasket is formed in the PCB and installed in the by-product gas outlet 131 of the measurement chamber 130.

상기 센서부(130)는 산소센서(131), 이산화탄소센서(132), 온도·습도센서(133) 및 압력센서(134)에서 측정된 데이터를 처리하고 원격지로 무선 전송하는 제어부(150)와 커넥터로 연결되도록 구성된다. 도시된 한 실시예에서는 한정된 공간에 맞추기 위해 절곡되게 연결되어 구성되었지만 데이터만 전송받을 수 있다면 제어부의 설치 위치는 어디에 설치해도 상관없다. 또한 센서부와 제어부를 하나의 통합 PCB 보드로 구성해도 된다.The sensor unit 130 includes a controller 150 for processing data measured by the oxygen sensor 131, the carbon dioxide sensor 132, the temperature / humidity sensor 133 and the pressure sensor 134 and wirelessly transmitting the measured data to a remote location, Respectively. In the embodiment shown in the figure, the control unit may be installed at any position if the data can only be transmitted though it is bent and connected to fit a limited space. Also, the sensor unit and the control unit may be constituted by one integrated PCB board.

또한 미도시 되었지만 센서부(140)와 제어부(150)에 전원을 공급하는 전원공급부가 일 지점에 설치된다. 이와 같은 전원공급부는 일상적인 배터리로 구성하면 되고, 그 위치는 폭기조와 일정간격으로 이격된 상부 지점의 분산덮개에 설치하거나 측정챔버(130)의 둘레 일지점에 고정 설치해도 된다. 다만 안전을 위해 방수 케이스 내에 설치하면 바람직하다.
A power supply unit for supplying power to the sensor unit 140 and the control unit 150 is installed at one point. The power supply unit may be a conventional battery. The power supply unit may be installed in a dispersion cover at an upper point spaced apart from the aeration tank by a predetermined distance, or may be fixed at a circumferential point of the measurement chamber 130. However, it is preferable to install it in a waterproof case for safety.

상기 센서부 상부쪽으로는 부생가스 배출을 돕고 센서부 또는 제어부 상부로 빗물 등이 떨어지는 것을 방지하기 위해 반원구 또는 가스의 흐름을 하향되게 가이드 할 수 있는 형상의 부생가스 배출용 가이드 덮개(160)를 설치한다. 가이드 덮개는 상기 부생가스 배출구(131)가 형성된 측정챔버(130)의 상부와 결합시키면 된다. 결합방법은 가이드 덮개의 재질에 따라 용접, 볼트 체결 또는 접착제 접착방식과 같은 다양한 체결 방법을 선택하면 된다.A guide cover 160 for discharging the by-product gas or a gas which can guide the flow of the gas downward is provided in the upper part of the sensor part in order to assist the discharge of the by-product gas and prevent rainwater or the like from dropping to the upper part of the sensor part or the control part. Install it. The guide cover may be coupled with the upper part of the measurement chamber 130 where the by-product gas outlet 131 is formed. Depending on the material of the guide cover, various joining methods such as welding, bolting or adhesive bonding may be selected.

따라서 측정이 끝난 부생가스는 상기 측정챔버(130)의 상부쪽에 하나 이상 형성된 부생가스 배출구(131)로 배출된 후 가이드 덮개(160)를 따라 가이드되면서 배출되게 된다.
Thus, the measured by-product gas is discharged to the by-product gas outlet 131 formed at the upper side of the measurement chamber 130 and then guided along the guide cover 160 to be discharged.

상기와 같이 구성된 본 발명의 한 실시예에 따른 부상식 무선 부생가스 측정장치는 폭기조 내에 부상된 상태를 유지하고 폭기조 바닥에 내려진 닻에 의해 그 위치가 단속된 상태에서 송풍기에서 공급된 산소가 미생물에 호기 조건을 제공하여 원활한 미생물이 폐수를 정화 처리하면서 센서부를 구성하는 산소센서, 이산화탄소센서, 온습도센서, 압력센서가 폭기조 내 미생물에 의해 흡수되고 남은 산소 및 미생물이 호흡하고 배출한 이산화탄소 그리고 측정지점의 온습도와 대기압을 측정한 다음 제어부로 전송하면 제어부의 MCU(micro controller unit)가 무선송수신부를 통해 원격지로 전송하게 된다. 원격지라 함은 전송된 데이터를 처리할 수 있도록 무선 송수신부 및 모니터링용 PC를 말한다.
The apparatus for measuring the radio-frequency by-product gas according to an embodiment of the present invention configured as described above is configured to maintain the floating state in the aeration tank and to control the oxygen supplied from the blower to the microorganism The microorganisms are absorbed by the microorganisms in the aeration tank and the oxygen, carbon dioxide, and carbon dioxide released from the aeration tank and the measurement point After the temperature, humidity, and atmospheric pressure are measured and transmitted to the controller, the micro controller unit (MCU) of the controller is transmitted to the remote site through the wireless transceiver. Remote control refers to the wireless transceiver and monitoring PC to process the transmitted data.

본 발명에 따른 센서부(140)는 PCB 보드상에 장치된 산소센서(131), 이산화탄소센서(132), 온도·습도센서(133) 및 압력센서(134)로 구성되어 설치 지점에서 실시간 계측하여 계측된 정보를 제어부의 MCU로 전송하도록 회로 구성된다. 계측된 데이터는 제어부의 제어에 의해 5초에서 10초 주기로 원격지로 전송된다.The sensor unit 140 according to the present invention includes an oxygen sensor 131, a carbon dioxide sensor 132, a temperature / humidity sensor 133, and a pressure sensor 134 mounted on a PCB board, And transmits the measured information to the MCU of the control unit. The measured data is transmitted to the remote site at intervals of 5 to 10 seconds under the control of the control unit.

또한 센서부와 연결된 제어부(150)는 센서부에서 전송된 데이터의 오류를 검증하고 일정주기로 무선송수신부를 통해 원격지의 모니터링 PC로 전송하는 MCU(151)와, MCU의 명령에 따라 원격지로 데이터를 전송하는 무선송수신부(152)와, 측정된 데이터를 저장함과 동시에 원격지의 모니터링PC에서 전송된 데이터 보정 정보를 저장하고 있는 메모리부(153)로 구성된다. 또한 미도시 되었지만 배터리 전원과 연결되는 전원단자부와 전류를 안정적으로 정류하는 정류부 및 MCU에 주기 시간을 제공하는 시계 등이 PCB상에서 회로 연결되어 구성된다.In addition, the control unit 150 connected to the sensor unit includes an MCU 151 for verifying an error of data transmitted from the sensor unit and transmitting the data to the monitoring PC via a wireless transceiver unit at regular intervals, And a memory unit 153 storing the measured data and the data correction information transmitted from the monitoring PC of the remote site. In addition, a power terminal portion connected to the battery power, a rectifying portion for stably rectifying the current, and a clock for providing a cycle time to the MCU, which are not shown yet, are connected in circuit on the PCB.

제어부의 가장 중요한 것은 센서부(140)에서 측정된 데이터를 직접 무선 송수신부를 통해 직접 원격지로 전송하지 않고 일단 MCU(151)에서 취합 후 시계에서 제공하는 시간에 맞추어 일정 주기별로 전송하게 구성된다. 전송주기는 센서부에서 전송된 데이터를 검증 후 5초에서 10초 주기로 전송하면 된다. 물론 주기는 설정에 따라 변경될 수 있다.The most important part of the control unit is that the data measured by the sensor unit 140 is not directly transmitted to the remote site directly through the wireless transceiver unit, but is once transmitted from the MCU 151 according to the time provided by the clock. The transmission period can be determined by transmitting the data transmitted from the sensor unit every 5 to 10 seconds after the verification. Of course, the cycle can be changed according to the setting.

측정된 데이터는 MCU에서 센서부에서 측정된 부생가스 중의 산소량(농도), 이산화탄소량(농도)과 측정 지점의 온도와 습도 그리고 압력 데이터의 신뢰성을 검증 및 높인 후 전송하게 된다. 즉, 센서부를 구성하는 각 센서의 선형성 및 정확성의 향상을 위하여 제어부의 MCU 내장 프로그램에서 취합하여 처리 후 무선 송수신모듈을 통해 전송하게 된다. 통신방식은 무선방식이면 통상의 어떤 방식을 사용해도 된다. 즉, 원격지의 거리에 따라 다양한 통신방식을 사용하면 된다. 이와 같은 통신방식의 예로는 RF, 블루투스, 지그비, CDMA, Wi-Fi, Wibro 등이다.The measured data is transmitted to the MCU after verifying and increasing the oxygen amount (concentration), carbon dioxide amount (concentration) and temperature, humidity and pressure data in the byproduct gas measured by the sensor part. That is, in order to improve the linearity and accuracy of each sensor constituting the sensor unit, it is collected in the MCU built-in program of the control unit and transmitted through the wireless transmission / reception module after processing. Any communication method may be used as long as it is a wireless communication method. That is, various communication methods may be used depending on the distance of the remote site. Examples of such communication schemes include RF, Bluetooth, ZigBee, CDMA, Wi-Fi, and Wibro.

MCU는 센서의 정밀도를 높이기 위해 보정(Calibration) 작업을 하는데 보정작업은 다음과 같은 순서로 이루어진다. The MCU performs a calibration operation to increase the accuracy of the sensor. The calibration operation is performed in the following order.

1. 부상식 무선 부생가스 측정장치의 제어부에서 센서부의 산소(O2)센서, 이산화탄소(CO2)센서, 온습도센서 및 압력 센서가 측정한 데이터를 수집하는 단계1. Collecting data measured by oxygen (O 2 ) sensor, carbon dioxide (CO 2 ) sensor, temperature and humidity sensor and pressure sensor of the sensor part in the control part of the extraordinary radio by-product gas measuring device

2. 부상식 무선 부생가스 측정장치의 제어부에서 무선송수신부를 통해 원격지의 모니터링 PC용 게이트웨이로 센서부의 데이터를 송신하는 단계2. Transmitting data from the sensor unit to the monitoring PC gateway at the remote site through the wireless transceiver unit in the control unit of the secondary radio-by-

3. 모니터링 PC용 게이트웨이를 통해 원격지의 무선송수신부로부터 센서부의 데이터를 입력받은 모니터링용 PC가 보정 프로그램을 통해 전송된 데이터의 오류를 확인하는 단계3. Monitoring PC receiving the data of the sensor part from the wireless transmitting / receiving part of the remote PC through the gateway for monitoring PC, checking the error of the data transmitted through the calibration program

4. 모니터링용 PC가 전송된 보정 프로그램에서 오류를 확인 후 전송된 데이터의 오차가 클 경우 보정(Calibration) 데이터를 생성하여 모니터링 PC용 게이트웨이를 통해 전송하는 단계와4. If the PC for monitoring receives an error in the transmitted calibration program and generates errors in the transmitted data, generates calibration data and transmits the calibration data through the gateway for monitoring PC

5. 부상식 무선 부생가스 측정장치의 제어부 MCU가 무선송수신부를 통해 보정 데이터를 수신하는 단계와;5. The method of claim 1, wherein the control unit MCU of the supplemental radio by-product gas measuring device receives correction data through the wireless transceiver unit;

6. 제어부의 MCU가 보정(Calibration) 데이터를 비휘발성 메모리인 FRAM(ferroelectrics random access memory)에 저장하여 센서부로부터 측정 데이터가 수신되면 이 보정값을 이용하여 보정하는 단계로 이루어진다. 6. The MCU of the control unit stores the calibration data in ferroelectrics random access memory (FRAM), which is a non-volatile memory, and corrects the measurement data using the correction value when the measurement data is received from the sensor unit.

상기 FRAM 말고 기타 비휘발성 메모리인 플래시 메모리나 기타 메모리 장치여도 상관없다. 다만 제어부의 무게를 너무 증가시키지만 않으면 된다.The FRAM may be a flash memory or other memory device other than the non-volatile memory. However, it is necessary to increase the weight of the control part too much.

이후부터는 센서부에서 측정 후 전송된 데이터를 새로 저장된 보정값을 이용하여 계산한 후 신뢰성 있는 데이터를 모니터링용 PC로 전송하게 된다.
After that, the sensor unit calculates the data transmitted after the measurement using the newly stored calibration value, and transmits the reliable data to the monitoring PC.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 부생가스 측정을 통한 송풍량에 따른 산소전달율 변화 및 송풍기 최적 운전범위를 보인 그래프로 본 발명의 시스템을 이용하여 산소전달효율을 실시간 반영하게 되면 항시 정속으로 운전하고 있는 송풍기의 전력량을 조절하여 과도한 에너지가 소비되는 것을 방지할 수 있게 된다.
FIG. 7 is a graph showing changes in oxygen transmission rate and optimum operating range of the blower according to the amount of blowing air according to an embodiment of the present invention. When the oxygen delivery efficiency is reflected in real time using the system of the present invention, It is possible to prevent the excessive energy from being consumed by adjusting the amount of power of the blower.

이하 상기 부생가스 측정장치와 모니터링용 PC 및 송풍기 제어부를 통한 송풍기 제어를 설명하면 다음과 같은 순서로 이루어진다.Hereinafter, the control of the blower through the by-product gas measuring device, the monitoring PC, and the blower controller will be described in the following order.

1. 하나 이상의 부상식 무선 부생가스 측정장치의 제어부가 센서부로부터 측정된 데이터를 수집하는 단계와;1. A method of measuring radio-frequency by-product gas, comprising the steps of: collecting measured data from a sensor unit;

2. 제어부의 MCU에서 센서부로부터 입력된 측정값에 오류가 없으면 무선송수신부를 통해 모니터링용 PC기와 연결된 모니터링 PC용 게이트웨이로 데이터를 전송하는 단계와;2. If there is no error in the measured value inputted from the sensor unit in the MCU of the control unit, data is transmitted to the monitoring PC gateway connected to the monitoring PC through the wireless transmitting / receiving unit;

3. 모니터링용 PC에서 전송된 데이터를 취합하여 산소전달효율을 계산하는 단계와;3. collecting the data transmitted from the monitoring PC to calculate the oxygen transfer efficiency;

4. 모니터링용 PC에서 송풍기의 전력량을 측정하는 무선전력측정장치를 통해 전송된 송풍기의 실시간 전력사용량 데이터를 연산하여 산소전달효율에 따른 송풍기 가동시간을 계산하여 송풍기 가동 관련한 제어 명령을 모니터링 PC용 게이트웨이를 통해 송풍기용 유무선 게이트웨이로 전송하는 단계와;4. Monitor real-time power consumption data of blower transmitted through wireless power measuring device which measures power of blower in monitoring PC to monitor control commands related to blower operation by calculating blower operation time according to oxygen delivery efficiency. To a wired / wireless gateway for an air blower;

5. 송풍기용 유무선 게이트웨이로부터 모니터링용 PC의 제어 명령 데이터를 전달받은 송풍기 제어부가 송풍기의 운전을 제어하는 단계로 구성된다.
5. The blower control unit receives the control command data of the monitoring PC from the wired / wireless gateway for blower, and controls the operation of the blower.

이하에서는 모니터링용 PC에서 행해지는 부상식 무선 부생가스 측정장치에서 측정된 실시간 산소량 정보, 이산화탄소 정보, 온도 정보, 습도 정보 및 대기압 정보를 바탕으로 산소전달효율을 분석처리하는 방법을 살펴본다.Hereinafter, a method of analyzing the oxygen transfer efficiency based on the real-time oxygen amount information, the carbon dioxide information, the temperature information, the humidity information, and the atmospheric pressure information measured by the inferior-mode wireless by-product gas measuring device performed in the monitoring PC will be described.

송풍기에서 공급되는 공기 중에서 폭기조로 유입되는 가스와 폭기조에서 대기중으로 배출되는 가스에 포함된 상대적인 산소분율(Fraction of Oxygen)을 측정하여 폭기조 내에 설치된 산기관에 대한 산소전달효율(OTE)을 측정하는 방법은 부상식 무선 부생가스 측정장치의 하부에 형성된 부구(100)의 상부로 구성된 부생가스 포집 케이스로 유입된 부생가스가 분산 덮개의 다공홀이 형성된 분산부(121)를 통해 일정하게 분포되어 산소센서, 이산화탄소센서, 온도·습도센서 및 압력센서 측정챔버(130)로 유입되면 측정챔버(130) 상부에 설치된 센서부를 구성하는 센서를 통해 일정량의 부생가스가 접촉하면서 부생가스 중의 산소, 이산화탄소량, 온도, 습도 및 대기압 정보를 제어부의 무선송수신부를 통해 전송하면 모니터링용 PC는 해당 정보를 이용하여 부성가스 배출량과 배출가스 내의 산소 분율을 측정하게 된다. 부생가스는 폭기조 내에 공급되는 공기중 하수 속에 있는 혼합수(MLSS)의 미생물에 의해 흡수되고 남은 산소가 대기중으로 유출되는 가스량이다.A method of measuring the oxygen transfer efficiency (OTE) of an air diffuser installed in an aeration tank by measuring the fraction of oxygen contained in the gas supplied to the aeration tank and the gas discharged to the atmosphere in the air supplied from the blower The byproduct gas flowing into the by-product gas collecting case constituted by the upper part of the unit 100 formed at the lower part of the extra-ordinary radio by-product gas measuring device is uniformly distributed through the dispersing part 121 formed with the porous holes of the dispersing lid, The carbon dioxide sensor, the temperature / humidity sensor, and the pressure sensor measurement chamber 130, when a certain amount of by-product gas contacts through the sensor constituting the sensor unit installed on the measurement chamber 130, the amount of oxygen, , Humidity and atmospheric pressure information are transmitted through the wireless transmitting / receiving unit of the control unit, the monitoring PC uses the information to generate the negative gas Is the fraction of oxygen in the emissions with the exhaust gas measurement. The byproduct gas is the amount of gas that is absorbed by the microorganisms in the mixed water (MLSS) in the sewage in the aeration tank and the remaining oxygen flows out into the atmosphere.

산소전달효율은 폭기되는 수체를 영역으로 하여 유입 및 유출가스에 의한 산소에 대한 물질수지(Gas Phase Mass Balance of Oxygen)로 계산되는 것으로 유출가스량과 유입되는 가스 중 산소의 몰분율을 측정하면 산소전달 계수(KLaf)를 추정할 수 있으며 이 계수를 근거로 하여 산소전달 효율을 분율로 표기하기 위하여 몰비 개념을 도입시켜 산소전달효율(OTE)을 산정하게 된다.
The oxygen transfer efficiency is calculated by the gas phase mass balance of oxygen (O2) of the oxygen by the inflow and outflow, assuming that the aeration zone is an augmented area. When the amount of outflow gas and the mole fraction of oxygen in the inflowing gas are measured, (KLaf) can be estimated. Based on this coefficient, the oxygen transfer efficiency (OTE) is calculated by introducing the concept of mole ratio to express the oxygen transfer efficiency as a fraction.

이하에서는 본 발명의 시스템을 이용한 산소전달율 측정 및 에너지 효율 분석 방법을 살펴본다.Hereinafter, oxygen transmission rate measurement and energy efficiency analysis method using the system of the present invention will be described.

산소전달율을 측정하기 위해서는 폭기조에 산소나 공기를 주입하는 산기관에 주입되는 공기의 양 즉, 송풍기의 운전 데이터를 활용한다. In order to measure the oxygen transmission rate, the amount of air injected into the aeration tube for injecting oxygen or air into the aeration tank, that is, the operation data of the blower, is utilized.

산소전달효율의 측정방법은 크게 청수에서의 테스트(clean water test)와 현장조건 하에서의 테스트(process water test)로 나눌 수 있다. 청수에서의 테스트는 미국토목학회(ASCE)에서 개발된 공인된 시험 방법으로 청수를 사용하여 표준조건 하에서 포기장치의 성능을 테스트하기 위해서 개발되었다. 이 공인된 시험방법을 통해 도출된 결과는 산기관 제조업자들이 산기관 장치의 성능에 대한 정보를 구매자에게 제공하고 설계자들에게는 산기관을 선택하는데 있어서 기초자료로서 사용될 수 있다. 폭기조에 폭기를 위한 산기관 장치가 설치되면, 원래 계획했던 바에 맞게 운전되고 있는지 테스트를 해야 한다. 몇 가지 보편적이거나 진보적인 방법들이 폭기조를 운전하는 동안 산기관 장치를 테스트하는데 사용가능 하다. 이러한 모든 방법은 호흡계 테스트(respiring-system test)라고도 불린다.
The method of measuring the oxygen transfer efficiency can be roughly divided into a clean water test and a process water test. The test at Chungsu was developed by the American Society of Civil Engineers (ASCE) to test the performance of an aeration device under standard conditions using clean water as an approved test method. The results derived from this approved test method can be used as a basis for the agency engineers to provide buyers with information on the performance of the aerodrome system and to select the agency for the designers. When an aeration unit is installed in the aeration tank for aeration, it should be tested to see if it is operating as planned. Several common or progressive methods can be used to test the aeration system during operation of the aeration tank. All of these methods are also called respiring-system tests.

참고로 아래 수식들을 이용하여 본 발명 모니터링 PC에서 표준산소전달율과 주입한 단위 전력당 산소전달율을 이용하여 표준 포기효율(SAE)을 산정하게 된다. 아래 수식들은 모니터링 PC에 저장된 프로그램을 통해 데이터가 입력되면 계산되도록 프로그래밍되어 있다.
For reference, the standard abandonment efficiency (SAE) is calculated using the standard oxygen delivery rate and the oxygen delivery rate per injected unit power in the monitoring PC of the present invention using the following formulas. The following formulas are programmed to be calculated when data is input via the program stored in the monitoring PC.

SAE = SOTR/power input SAE = SOTR / power input

여기서, SAE는 일반적으로 kg/kW-hr(lb/hp-hr)로 표시한다. 따라서 산소전달율 측정을 위해서는 송풍기의 전력 사용량을 근거로 하며 송풍기의 전력사용량을 개별적으로 측정하도록 한다. Here, SAE is generally expressed in kg / kW-hr (lb / hp-hr). Therefore, to measure the oxygen transmission rate, the power consumption of the blower should be measured separately based on the power consumption of the blower.

이때 사용되는 송풍기의 전력 사용량의 측정은 ㈜에코센스에서 개발한 3상 CT형 전력계를 사용하면 바람직하다. 측정된 전력은 무선통신방식으로 PC에 전송되며, 부생가스(off-gas)의 산소 및 이산화탄소 농도를 이용하여 산소전달효율을 분석하도록 한다.
It is preferable to use a three-phase CT type power meter developed by Ecodesense Co., Ltd. to measure the power consumption of the blower used at this time. The measured power is transmitted to the PC in a wireless communication manner, and the oxygen transfer efficiency is analyzed using oxygen and carbon dioxide concentrations of the off-gas.

-부생가스(Offgas) 분석 자료에 의한 산소전달효율 수식- Oxygen transfer efficiency formula by off-gas (Offgas) analysis data

현장 측정자료 기록지는 측정 처리장 명, 측정한 산기관 장비명, 산기관 설치 수심, 현장 기압, C*∞, β, 하수의 MLSS농도, 총 용존 고형물량과 적용되어진 공기율 등이 정의되어져야만 한다. 또한 안정한 상태를 나타내는 다음과 같은 매개변수는 분석되어진 각 부생가스 측정장치의 위치에 대하여 공급되어져야만 한다. The field measurement data recording paper should define the name of the measurement plant, the name of the measuring instrument, the depth of field installation, the atmospheric pressure, C * ∞, β, the MLSS concentration of the sewage, the total dissolved solid volume and the applied air rate . In addition, the following parameters indicating a stable condition must be supplied for the location of each by-product gas measurement device being analyzed.

즉, 측정시간 및 위치, 부생가스에 대한 이산화탄소의 몰분율, 분석회로 내에 있는 부생가스와 대기공기의 절대습도, 부생가스와 대기 공기에 대한 산소센서로부터의 출력값. 하수의 온도와 농도, 용존산소변화(C*∞ - C), 사용된 유량율, 부생가스 유량율을 측정하기 위하여 사용된 출력값. 부생가스 유출율, OTEf, SOTE와 SOTEsp20같은 매개 변수들은 측정이 일어나는 부생가스 측정장치 각 위치에 대하여 계산된다.
That is, the measurement time and position, the mole fraction of carbon dioxide to the by-product gas, the absolute humidity of the by-product gas and the atmospheric air in the analysis circuit, and the output value from the oxygen sensor to the by- Output value used to measure the temperature and concentration of sewage, dissolved oxygen change (C * ∞ - C), flow rate used, and by - product gas flow rate. Parameters such as byproduct gas outflow, OTEf, SOTE and SOTEsp20 are calculated for each position of the by-product gas measurement device where the measurement takes place.

OTE, OTEsp20, 그리고 SOTEpw 값들은 다음과 같이 계산될 수 있으며 MRi 와 MRe의 식은 다음과 같다.The values of OTE, OTEsp20, and SOTEpw can be calculated as follows, and the formulas of MRi and MRe are as follows.

Figure 112014070872610-pat00001
Figure 112014070872610-pat00001

Figure 112014070872610-pat00002

Figure 112014070872610-pat00002

대기공기(Yi)과 부생가스(Offgas)(Ye) 속의 산소 몰 분율 값은 다음과 같은 식을 사용하여 결정될 수 있다.
The mole fraction of oxygen in the atmospheric air (Yi) and the by-product gas (Offgas) (Ye) can be determined using the following equation.

Figure 112014070872610-pat00003
Figure 112014070872610-pat00003

그리고 And

Figure 112014070872610-pat00004
Figure 112014070872610-pat00004

여기서 이산화탄소와 수분이 제거되기 때문에 Yv값은 0으로 계산됨으로서 Yi값은 0.2095가 된다. 이것은 예제 속에서 건조 대기공기(DAA)의 측정값인 1002 mv에 해당된다.Since the carbon dioxide and moisture are removed here, the Yv value is calculated as 0, and the Yi value is 0.2095. This corresponds to a measurement of dry ambient air (DAA) of 1002 mv in the example.

Figure 112014070872610-pat00005
Figure 112014070872610-pat00005

Ye = 0.1934 (Offgas 속의 산소몰 분율값)
Ye = 0.1934 (mole fraction of oxygen in Offgas)

- 유입되는 대기공기와 부생가스(Off gas) 공기에 대한 산소의 몰 비율은 다음과 같은 계산될 수 있다.- The molar ratio of oxygen to the incoming atmospheric air and the off gas air can be calculated as follows:

Figure 112014070872610-pat00006
Figure 112014070872610-pat00006

MRi = 0.2650
MRI = 0.2650

- 이산화 탄소와 수분에 대한 몰분율은 그것을 제거하고 나서야 0이 된다.- The mole fraction for carbon dioxide and moisture must be zero after removing it.

Figure 112014070872610-pat00007
Figure 112014070872610-pat00007

MRe = 0.2398
MRe = 0.2398

- OTEf는 다음과 같은 계산된다.- OTEf is calculated as follows.

Figure 112014070872610-pat00008
Figure 112014070872610-pat00008

Figure 112014070872610-pat00009
= 0.0951 (9.5%)
Figure 112014070872610-pat00009
= 0.0951 (9.5%)

- OTEsp는 다음과 같은 식에 의해 산출되어진다.- OTEsp is calculated by the following equation.

Figure 112014070872610-pat00010
Figure 112014070872610-pat00010

Figure 112014070872610-pat00011
Figure 112014070872610-pat00011

OTEsp20 = 0.01203 (1.20%)
OTEsp20 = 0.01203 (1.20%)

- 최종적으로 SOTEpw는 다음과 같은 식을 사용하여 계산된다.- Finally, SOTEpw is calculated using the following equation.

SOTEpw = OTEsp20 × C*∞20 × β SOTEpw = OTEsp20 x C *? 20 x?

SOTEpw = 0.01203 × 10.50 × 0.99SOTEpw = 0.01203 x 10.50 x 0.99

SOTEpw = 0.1250 (12.50%)
SOTEpw = 0.1250 (12.50%)

상기 산정 수치로부터 OTEf, SOTE와 SOTEsp20의 가중 평균치는 다음과 같은 식을 이용하여 측정된 운전조건과 각 기계장비에 대하여 계산된다.
The weighted average values of OTEf, SOTE and SOTEsp20 from the above calculated values are calculated for the operating conditions and for each machine tool, measured using the following equation.

Figure 112014070872610-pat00012
Figure 112014070872610-pat00012

여기서 OTEf = 현장조건과 하수의 온도하에서 소수분율로서의 산소전달효율이고, OTEsp20 = 20℃ 1기압의 표준상태하에서 mg/l당 산소전달효율이고, SOTEpw = 표준상태하에서 용존산소농도가 0mg/l인 하수에서의 산소전달효율(SOTEpw = OTEsp20 × C*∞20 × β )이고, 부생가스 플럭스율(Offgas Flux Rate) = 부생가스(Offgas) 유량 측정기에 의해 측정되어진 것으로 포집 면적당 Offgas 방출율이고, OTE = 포집된 부생가스(Offgas)유출율을 근거로 한 OTE의 가중 평균치이다.Where OTEf = oxygen transfer efficiency as fractional fraction under field conditions and sewage temperature, OTEsp20 = oxygen transfer efficiency per mg / l under standard conditions of 1 at 20 ° C and SOTEpw = 0 mg / l Offgas Flux Rate = Offgas Flux Rate as measured by offgas flowmeter, where Offset is the discharge rate per area, and OTE = (OTE = 20 × C * ∞ 20 × β) It is the weighted average of OTE based on the captured off-gas off-gas rate.

SOTEpw의 가중 평균치는 본 발명 시스템의 부생가스 산소전달효율을 평가하기 위하여 사용된다.
The weighted average of SOTEpw is used to evaluate the by-product oxygen transfer efficiency of the system of the present invention.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

(1) : 부상식 무선 부생가스 측정장치 (2) : 산기관
(3) : 송풍기 (4) : 송풍기 제어부
(5) : 무선전력측정장치 (6) : 모니터링 PC
(7) : 모니터링 PC용 게이트웨이 (8) : 송풍기용 유무선 게이트웨이
(100) : 부구 (101) : 외통
(102) : 내통 (103) : 부력부
(104) : 닻 (110) : 포집케이스
(111) : 부력부 덮개 (112) : 유체 유입구
(120) : 분산 덮개 (121) : 분산부
(130) : 측정챔버 (131) : 부생가스 배출구
(140) : 센서부 (141) : 산소센서
(142) : 이산화탄소센서 (143) : 온도·습도센서
(144) : 압력센서 (150) : 제어부
(151) : MCU (152) : 무선송수신부
(153) : 메모리부 (160) : 가이드 덮개
(500) : 폭기조 (1): Inertial radio by-product gas measuring device (2)
(3): blower (4): blower controller
(5): Wireless power measurement device (6): Monitoring PC
(7): Gateway for monitoring PC (8): Wired / wireless gateway for blower
(100): a bore (101): a bore
(102): inner tube (103): buoyancy part
(104): anchor (110): collecting case
(111): buoyant cover (112): fluid inlet
(120): Dispersion lid (121): Dispersion section
(130): Measurement chamber (131): By-product gas outlet
(140): sensor part (141): oxygen sensor
(142): carbon dioxide sensor (143): temperature / humidity sensor
(144): pressure sensor (150): control unit
(151): MCU (152): Wireless transmission /
(153): Memory part (160): Guide cover
(500): aeration tank

Claims (10)

폭기조 내 하나 이상의 측정 지점에 설치되어 부생가스 중의 산소 및 이산화탄소 농도 데이터와 온도, 습도 및 대기압 데이터를 실시간 측정하여 전송하는 부상식 무선 부생가스 측정장치와; 폭기조에 산소 또는 공기를 공급하는 송풍기와; 송풍기를 제어하는 송풍기 제어부와; 송풍기에서 측정된 전력량 사용량 데이터를 실시간 전송하는 무선전력측정장치와; 상기 부상식 무선 부생가스 측정장치, 송풍기제어부 및 무선전력측정장치와 연결되어 부생가스 관련 데이터와 전력사용량 데이터를 이용하여 산소전달효율을 계산 후 송풍기제어부로 송풍기 제어명령을 전달하는 모니터링PC;를 포함하여 구성하되,
상기 부상식 무선 부생가스 측정장치는, 폭기조에 떠 있도록 부력부를 구비한 부구와; 상기 부구의 상부에 설치된 부생가스 포집케이스와; 포집케이스의 상부에 설치되고 중앙부에 다공홀이 형성된 분산부로 이루어진 분산 덮개와; 상기 분산부 상부에 설치되고 상부쪽에 하나 이상의 부생가스 배출구가 형성된 측정챔버와; 상기 측정챔버로 유입된 부생가스를 측정하는 센서부와; 상기 센서부에서 측정된 데이터를 검증 후 무선 전송하는 제어부와; 상기 측정챔버의 부생가스 배출구 상부에 설치되어 센서부 및 제어부를 보호하면서 부생가스 배출 흐름을 가이드 하는 가이드 덮개;를 포함하여 구성되고,
상기 포집케이스의 하부쪽에는 부력부의 상부 개방부를 덮는 부력부 덮개가 형성되고, 부력부 덮개의 일지점에는 유체 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
An aeration tank in one or more measurement points are provided in by-product gas of oxygen and carbon dioxide concentration and temperature data, humidity, and the atmospheric pressure data measured in real time by common sense unit for transmitting radio-product gas measuring device; A blower for supplying oxygen or air to the aeration tank; A blower control unit for controlling the blower; A wireless power measuring device for real-time transmission of measured power consumption data from the blower; And a monitoring PC connected to the inductive wireless by-product gas measuring device, the blower controller, and the wireless power measuring device to calculate the oxygen transfer efficiency using the by-product gas-related data and the power consumption data, and then transmit the blower control command to the blower controller Respectively,
The inductive wireless by-product gas measuring apparatus includes a buoy part having a buoyant part for floating in an aeration tank; A by-product gas collecting case installed at an upper portion of the unit; A dispersion cover formed on the upper part of the collecting case and having a dispersed part formed with a perforation hole at the center part; A measurement chamber provided at an upper portion of the dispersion unit and having one or more byproduct gas outlets formed at an upper side thereof; A sensor unit for measuring by-product gas flowing into the measurement chamber; A controller for verifying data measured by the sensor unit and wirelessly transmitting the data; And a guide cover installed on the by-product gas outlet of the measurement chamber to guide the by-product gas discharge flow while protecting the sensor unit and the control unit,
A buoyant cover covering the upper opening of the buoyant portion is formed at a lower side of the collecting case and a fluid inlet is formed at one point of the buoyant cover.
청구항 1에 있어서,
상기 부상식 무선 부생가스 측정장치는 무선송수신부를 통해 모니터링 PC용 게이트웨이와 무선 통신 방식으로 연결되고, 상기 송풍기 제어부는 송풍기용 유무선 게이트웨이와 연결되어 송풍기 운전 상태정보 및 송풍기 제어명령 데이터를 주고 받고, 상기 송풍기용 유무선 게이트웨이는 모니터링 PC용 게이트웨이와 무선 통신 방식으로 연결되고, 상기 모니터링 PC용 게이트웨이는 모니터링 PC와 연결되어 데이터를 주고 받도록 구성된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
The method according to claim 1,
The auxiliary radio-based by-product gas measuring device is connected to a monitoring PC gateway through a radio transmission / reception unit in a wireless communication manner. The blower control unit is connected to a wired / wireless gateway for a blower to exchange blower operation status information and blower control command data, Wherein the wired / wireless gateway for the blower is connected to the monitoring PC gateway by a wireless communication method, and the monitoring PC gateway is connected to the monitoring PC to exchange data. .
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 부구는 하부가 막힌 외통과 내통으로 이루어진 부력부가 형성된 이중 원통관 형태로 구성되고, 외부 일지점에는 닻이 설치된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the anchor is formed in the shape of a double circular tube having a buoyancy portion formed of an outer cylinder and an inner cylinder with a lower portion closed and an anchor is installed at an outer portion of the aeration unit.
청구항 1에 있어서,
상기 부력부에는 물보다 부력이 큰 합성수지재 또는 부력이 유지될 정도의 유체가 충전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the buoyant portion is configured to be filled with a synthetic resin material having a buoyancy greater than that of water or a fluid enough to maintain buoyancy.
청구항 1에 있어서,
상기 부력부에는 물보다 부력이 큰 합성수지재를 하부로부터 충전되고, 나머지 공간부에는 부구의 잠김 높이를 조절하도록 유체를 충전한 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the buoyant portion is filled with synthetic resin having a greater buoyancy than water and the fluid is filled in the remaining space portion to adjust the height of the buoy.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 분산부는 복수개의 다공홀이 배열되어 부생가스가 균일하게 분포되어 상승하도록 구성하되, 수분이 통과하기 못할 정도의 일정한 깊이를 가지도록 형성한 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the dispersing unit is configured such that a plurality of porous holes are arranged so that by-product gases are distributed uniformly and are raised so as to have a certain depth to prevent moisture from passing therethrough. Power control system.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부는 측정챔버로 균일하게 유입된 부생가스 중의 산소농도를 측정하는 산소센서와, 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소센서와, 온도와 습도를 측정하는 온도·습도센서 및 대기압을 측정하는 압력센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
The method according to claim 1,
The sensor unit includes an oxygen sensor for measuring the oxygen concentration in the byproduct gas uniformly introduced into the measurement chamber, a carbon dioxide sensor for measuring the carbon dioxide concentration, a temperature / humidity sensor for measuring temperature and humidity, and a pressure sensor for measuring the atmospheric pressure Wherein the aeration tank power control system uses an inferior-mode wireless by-product gas measurement device.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 센서부에서 전송된 데이터의 오류를 검증하고 일정주기로 무선송수신부를 통해 원격지의 모니터링 PC로 전송하는 MCU와, MCU의 명령에 따라 원격지로 데이터를 전송하는 무선송수신부와, 측정된 데이터를 저장함과 동시에 원격지의 모니터링PC에서 전송된 데이터 보정 정보를 저장하고 있는 메모리부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부상식 무선 부생가스 측정장치를 이용한 폭기조 전력 제어시스템.
The method according to claim 1,
The control unit includes an MCU for verifying an error of the data transmitted from the sensor unit and transmitting the error to the monitoring PC at a remote location through a wireless transceiver at regular intervals, a wireless transceiver for transmitting data to a remote location in response to an instruction from the MCU, And a memory unit for storing the data correction information transmitted from the monitoring PC of the remote site at the same time as storing the calibration data of the aeration tank power control system.
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