KR101602929B1 - Controol system for air blowing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 송풍 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폭기조 내의 압력과 수위를 참조하여 폭기조 내부로 투입할 에어의 량을 판단하고, 인버터의 출력 주파수를 제어하여 에어 펌프의 회전속도를 증감함으로써, 에어 펌프에서 폭기조로 유입되는 에어의 량을 증감 제어하며, 폭기조가 복수일 때, 각각의 폭기조에 공급되는 에어량을 균등화하는 송풍 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a blowing control system, and more particularly, to a blowing control system that judges an amount of air to be introduced into an aeration tank with reference to a pressure and a water level in an aeration tank, controls an output frequency of the inverter, The present invention relates to an air flow control system for controlling the amount of air flowing into an aeration tank in an air pump and controlling the amount of air to be supplied to equalize the amount of air supplied to each aeration tank when there are a plurality of aeration tanks.
오폐수 처리에 이용되는 활성슬러지법은 오폐수에 에어(Air)를 공급하여 용존산소량을 증가시키면서 미생물을 투여하여 오폐수에 포함되는 물질을 분해하는 원리를 이용한다. 오폐수에 에어를 공급하는 시설을 폭기조(aeration tank)라 하며, 폭기조에는 오픈형 폭기조와 밀폐형 폭기조가 있다. 오픈형 폭기조는 폭기조의 수면이 대기중에 노출되는 형태를 의미하며, 오폐수를 정화하는 과정에서 악취와 가스가 다량 발생하는 바, 현재는 밀폐형 폭기조의 사용이 증가 추세에 있다. The activated sludge method used for wastewater treatment uses the principle of decomposing the substances contained in the wastewater by adding air to the wastewater and increasing the amount of dissolved oxygen while administering microorganisms. The facility that supplies air to the wastewater is called an aeration tank. The aeration tank has an open aeration tank and a closed aeration tank. The open type aeration tank means that the surface of the aeration tank is exposed to the atmosphere. In the process of purifying the wastewater, a large amount of odor and gas are generated, and the use of the closed type aeration tank is increasing.
폭기조는 호기성 질화박테리아를 배양하여 오폐수를 정화하므로, 기본적으로 오폐수 처리를 위해 에어를 필요로 하고, 에어는 전기 구동하는 에어 펌프에 의해 공급되며, 에어 펌프에서 폭기조로 공급된 에어는 에어 분사기를 통해 잘게 부숴진 형태로 토출되어 에어 효율을 증가시킨다. Since the aeration tank cultivates aerobic nitrifying bacteria to purify the wastewater, it basically needs air to treat wastewater. The air is supplied by an electrically driven air pump. The air supplied from the air pump to the aeration tank is supplied through an air sprayer It is discharged in a crushed shape to increase air efficiency.
폭기조는 공급되는 에어의 량에 따라 오폐수 처리 효율이 변동되므로, 단순히 작업자의 목측에 의존하여 에어의 공급량을 정하기 곤란한 측면이 있다. 이에 대해, 등록특허 KR 10-0814523에서는 폭기조 내에 설치되는 DO 센서(용존산소량 센서)를 이용하여 폭기조 내의 용존 산소량을 획득하고, 이를 토대로 폭기조로 공급되는 에어의 량을 증감 제어하는 "하·폐수 처리장의 개선될 활성슬러지 운전방법"을 제안한 바 있다. 등록특허 KR 10-0814523는 도 1에 도시된 바와 같이, 폭기조 내에 DO 센서를 침지하고, 침지된 DO 센서를 이용하여 폭기조 내의 산소농도를 검출한 후, 적정 산소농도가 되도록 에어 펌프의 회전속도를 증감하여 폭기조내의 산소 농도를 일정하게 유지하는 것을 주 요지로 한다. Since the aeration tank varies the efficiency of the wastewater treatment depending on the amount of air to be supplied, it is difficult to simply determine the supply amount of the air depending on the operator's neck. On the other hand, in the registered patent KR 10-0814523, the amount of dissolved oxygen in the aeration tank is obtained by using a DO sensor (dissolved oxygen sensor) provided in the aeration tank, and the amount of air supplied to the aeration tank is controlled on the basis of the obtained amount. Of the present invention. The patent document KR 10-0814523 discloses a method of immersing a DO sensor in an aeration tank and detecting the oxygen concentration in the aeration tank using the immersed DO sensor and then determining the rotational speed of the air pump And the oxygen concentration in the aeration tank is kept constant.
그러나, 폭기조는 에어 펌프에서 공급된 에어가 폭기조의 하부에서 상부로 향할 때, 폭기조 내에서 발생하는 오폐수의 순환에 의해 오폐수에 에어를 공급하므로, However, when the air supplied from the air pump is directed upward from the lower part of the aeration tank, the aeration tank supplies air to the wastewater by circulating the wastewater generated in the aeration tank,
1) 폭기조의 오폐수 수위가 낮은 경우, 오폐수 순환에 장애가 발생하며, 이때, 오폐수가 잘 섞이지 않아 DO 농도를 신뢰하기 어렵고,1) When the water level of the aeration tank is low, obstacle occurs in the circulation of wastewater. At this time, it is difficult to trust the DO concentration because the wastewater does not mix well.
2) DO 센서의 위치에 따라 산소농도값은 차별될 수 있다.2) Depending on the position of the DO sensor, the oxygen concentration value can be discriminated.
이에 따라, 등록특허 KR 10-0814523는 고가의 DO 센서를 적용하고도 폭기조 내에 공급해야 할 에어(Air)의 적정량을 파악하지 못할 수 있다.Accordingly, even if an expensive DO sensor is applied, the patent application KR 10-0814523 can not grasp the proper amount of air to be supplied into the aeration tank.
본 발명의 목적은 장착 위치에 따른 오차발생을 우려하지 않아도 되고, 오폐수의 수위와 폭기조의 압력을 참조하여 폭기조로 공급해야할 적정 에어의 량을 판단할 수 있는 송풍 제어 시스템을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide an air flow control system which can determine an appropriate amount of air to be supplied to the aeration tank by referring to the water level of the wastewater and the pressure of the aeration tank.
또한, 본 발명의 다른 목적은 복수의 폭기조 각각의 압력값과 수위값을 참조하여 각 폭기조에 대한 공급 에어량을 산출하고, 각 폭기조에 공급되는 공급 에어량이 균등화되도록 하는 송풍 제어 시스템을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a blowing control system for calculating a supply air amount for each aeration tank with reference to pressure values and water level values of a plurality of aeration tanks and to equalize supply air amount supplied to each aeration tank.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 폭기조 내에 설치되는 압력측정센서 및 수위측정센서와 연결되며, 교류의 주파수를 가변하는 인버터 및 압력측정센서 및 수위측정센서로부터 각각 압력값과 수위값을 획득하여 폭기조 내로 공급된 공급 에어량을 산출하고, 공급 에어량을 토대로 폭기조로 공급해야 할 추가 에어량을 판단하며, 추가 에어량에 따라 인버터의 출력 주파수를 가변하여 폭기조로 에어를 공급하는 에어 펌프의 회전 속도를 가변하는 송풍 제어부에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an aeration tank in which a pressure value and a water level value are respectively obtained from an inverter, a pressure measurement sensor, and a water level sensor connected to a pressure measurement sensor and a water level measurement sensor installed in an aeration tank, The air supply amount varying the rotation speed of the air pump for varying the output frequency of the inverter according to the amount of the additional air to supply the air to the aeration tank is determined based on the amount of air supplied to the aeration tank, Is achieved by the control unit.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 복수의 폭기조 각각에 마련되는 압력측정센서 및 수위측정센서와 연결되며, 교류의 주파수를 가변하는 인버터 및 압력측정센서 및 수위측정센서로부터 각각 압력값과 수위값을 획득하여 각 폭기조 내로 공급된 공급 에어량을 산출하고, 인버터의 출력 주파수를 증감하여 각 폭기조에 에어를 공급하는 에어 펌프의 회전수를 제어함으로써, 각 폭기조에 대한 공급 에어량 균등화를 수행하는 송풍 제어 시스템에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a pressure value and a water level value from an inverter, a pressure measuring sensor, and a water level measuring sensor connected to a pressure measuring sensor and a water level measuring sensor provided in each of a plurality of aeration tanks, And controlling the number of revolutions of the air pump for supplying air to each aeration tank by increasing or decreasing the output frequency of the inverter to obtain a supply air amount equalization to each aeration tank Lt; / RTI >
본 발명에 따르면, 폭기조 내의 수위를 고려하여 공급 에어량을 결정하며, 또한, 폭기조 내에서 장착되는 위치에 따라 오차가 크게 발생하지 않도록 하여 폭기조 내에 적정한 에어를 공급할 수 있다.According to the present invention, it is possible to determine the supply air amount in consideration of the water level in the aeration tank, and to supply the appropriate air into the aeration tank without causing a large error according to the position to be mounted in the aeration tank.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 폭기조 각각에 비접촉식으로 설치되는 압력측정센서와 수위측정센서를 통해 각 폭기조별로 공급된 공급 에어량을 판단하고, 이를 토대로 각 폭기조에 공급되는 에어량을 균등화할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to determine the amount of supply air supplied to each aeration tank through a pressure measurement sensor and a water level sensor, which are provided non-contactly with each of a plurality of aeration tanks, and to equalize the amount of air supplied to each aeration tank based on this.
도 1은 종래에 DO 센서를 이용하여 하·폐수 처리장의 활성슬러지를 제거하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 제어 시스템의 개념도를 도시한다.
도 3은 실시예에 따른 송풍 제어 시스템의 인버터 제어 방법에 대한 개념도를 도시한다.
도 4는 밀폐형의 폭기조 내부에 가설되는 배관 및 에어 분사기의 일 예에 딸느 참조도면을 도시한다.
도 5는 폭기조 내에서 발생하는 오폐수의 순환을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 딸느 송풍 제어 시스템의 개념도를 도시한다.
도 7은 에어 펌프에서 폭기조로 에어를 공급하는 다른 예에 따른 참조도면을 도시한다.
도 8은 에어 펌프에서 폭기조로 에어를 공급하는 또 다른 예에 따른 참조도면을 도시한다.1 shows a flow chart of a method for removing activated sludge in a wastewater treatment plant using a DO sensor.
2 shows a conceptual diagram of a blowing control system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows a conceptual diagram of an inverter control method of an air flow control system according to an embodiment.
Fig. 4 shows an example of the piping and the air injector installed in the aeration type aeration type enclosure and the reference to the drawing.
5 shows a conceptual diagram for explaining the circulation of wastewater generated in the aeration tank.
FIG. 6 shows a conceptual diagram of an engine blowing control system according to another embodiment of the present invention.
Fig. 7 shows a reference drawing according to another example of supplying air from the air pump to the aeration tank.
8 shows a reference drawing according to another example of supplying air from the air pump to the aeration tank.
본 명세서에서 언급되는 폭기조는 오폐수에 에어레이션을 하여 오폐수의 용존 산소량을 증가시키는 시설을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 폭기조는 "호기조" 또는 "포기조"라고도 지칭되는 것으로 이들은 상호 동일한 대상을 지칭하는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에서 언급되는 폭기조는 오폐수가 외부로 노출되지 않는 밀폐형 폭기조에 해당할 수 있다.
The aeration tank referred to in this specification may mean a facility that increases the dissolved oxygen amount of the wastewater by aerating the wastewater. The aeration tank referred to in this specification is also referred to as an " aeration tank "or" aeration tank " In addition, the aeration tank referred to in the present specification may correspond to a closed aeration tank in which wastewater is not exposed to the outside.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 제어 시스템의 개념도를 도시하고, 도 3은 실시예에 따른 송풍 제어 시스템의 인버터 제어 방법에 대한 개념도를 도시한다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a blowing control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram of a method of controlling an inverter of the blowing control system according to the embodiment.
도 2와 도 3을 함께 참조하면 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 산소농도를 측정하거나, 오폐수에 침지되지 않는 한 쌍의 센서(131, 132)와 연결되며, 연결된 센서(131, 132)에서 측정되는 센서값에 따라 폭기조(11, 12)로 공급된 공급 에어량을 산출하고, 현재의 정화 단계에서 이론적으로 요구되는(또는 실무상 요구되는) 기준 에어량과 공급 에어량의 차를 추가 에어량으로서 산출할 수 있다. 추가 에어량은 폭기조(11, 12)에 투입되어야 할 에어(Air)의 량을 의미할 수 있다. 여기서, 기준 에어량은 폭기조(11, 12)의 크기와 처리대상(축산 분뇨, 공업 용수, 생활하수 및 기타)과 처리량에 따라 정해지는 것으로서, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)의 설계 단계 또는 시운전 단계에서 정해질 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3, the air
송풍 제어 시스템(100)은 기준 에어량과 공급 에어량의 차인 추가 에어량을 산출한 후, 에어 펌프(111, 112)의 회전수와 공급 에어량에 대해 정의되는 에어 테이블을 참조하여 에어 펌프(111, 112)의 회전수를 결정하고, 결정된 회전수가 되도록 에어 펌프(111, 112)와 연결되는 인버터(121, 122)에 제어신호(ctrl)를 제공할 수 있다. 인버터(121, 122)는 교류의 주파수를 가변하는 장치로서, AC -> DC -> AC의 순서로 전력 변환을 수행하며, AC -> DC로 변환 후, DC를 스위칭하여 원하는 주파수의 교류를 생성할 수 있다. The air
인버터(121, 122)는 에어 펌프(111, 112)에 공급되는 교류의 주파수를 0 내지 n의 범위로 가변함으로써, 교류의 정방향 펄스에 의해 회전하는 에어 펌프(111, 112)의 회전수를 가변할 수 있다. 바람직하게는, 인버터(121, 122)에서 출력되는 교류의 주파수는 0 내지 120일 수 있으며, 교류의 주파수 범위는 0 내지 70, 0 내지 200과 같이 다양한 범위를 가질 수 있다. 다만 한정하지는 않는다.The
에어 펌프(111, 112)는 교류의 주파수, 즉 펄스 주기에 맞추어 구동축이 회전하는 교류 모터일 수 있으며, 인버터(121, 122)에서 공급되는 교류의 주파수에 따라 회전 속도가 가변될 수 있다. 만일, 에어 펌프(111, 112)로 공급되는 교류의 주파수가 60hz일 때, 100 RPM 으로 에어 펌프(111, 112)가 회전한다고 가정하면, 교류의 주파수가 120일 때는 200 RPM로 회전할 수 있다. 반대로, 에어 펌프(111, 112)로 공급되는 교류의 주파수가 30hz일 경우에는 60hz일 때의 절반, 즉 50 RPM으로 에어 펌프(111, 112)의 회전 속도가 낮아질 수 있다. The
전술한 바와 같이, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 에어 펌프(111, 112)의 회전수에 따라 폭기조(11, 12)로 공급되는 에어의 량을 정의하는 에어 테이블을 구비한다. 또한, 에어 테이블은 압력측정센서(131)와 수위측정센서(132)에 따라 폭기조(11, 12)로 공급해야할 에어의 량이 정의될 수 있다. As described above, the air
압력측정센서(131)에서 측정되는 압력이 미리 설정된 기준값을 상회하는 경우, 폭기조(11, 12) 내에는 충분한 에어가 공급된 것으로 볼 수 있으며, 반대의 경우, 폭기조(11, 12) 내에 충분한 에어가 공급되지 않은 상태, 즉 에어 부족 상태인 것으로 판단할 수 있다. Sufficient air is supplied into the
또한, 수위측정센서(132)에 의해 측정되는 수위값이 기준 수위에 미치지 못하는 경우, 압력측정센서(131)에서 측정된 압력값과 상관없이 에어 펌프(111, 112)에서 폭기조(11, 12)로 공급되는 에어의 량을 증가시킬 필요가 있다. 즉, 에어 테이블은 두 가지 변수에 따라 에어량이 정의되는 데이터 테이블에 해당한다.When the water level measured by the
즉, 에어 테이블은 "압력값 - 수위값 - 에어량"으로 정의되는 것이며, 아래의 각 호에 따라 에어량이 증감될 수 있다.That is, the air table is defined as "pressure value - water level value - air amount", and the amount of air can be increased or decreased according to each of the following numbers.
1) 압력값이 낮고, 수위량이 기준 수위에 해당하는 경우 : 에어 펌프(111, 112)의 회전 속도를 증가시켜서 에어 펌프(111, 112)에서 폭기조(11, 12)로 공급되는 에어의 량을 증가시킨다.1) When the pressure value is low and the water level corresponds to the reference water level: the rotation speed of the
2) 압력값이 높고 수위량이 기준 수위에 해당하는 경우 : 에어 펌프(111, 112)의 회전 속도를 감소시켜, 에어 펌프(111, 112)에서 폭기조(11, 12)로 공급되는 에어의 량을 감소시킨다.2) When the pressure value is high and the water level corresponds to the reference water level: The rotational speed of the
3) 수위량이 기준 수위에 미치지 못하는 경우 : 기준 수위와 폭기조(11, 12) 내의 현재 수위의 편차에 비례하여 에어 펌프(111, 112)의 회전 속도를 증가시킬 수 있다. 만일, 기준 수위와 폭기조(11, 12)의 편차가 작은 경우, 에어 펌프(111, 112)의 회전 속도는 소폭 증가하고, 반대의 경우 대폭 증가할 수 있다.3) When the water level does not reach the reference water level: The rotational speed of the
여기서, 압력측정센서(131)는 밀폐형인 폭기조(11, 12)의 상부에 위치하며, 오폐수에 침지되지 않도록 설치되어, 폭기조(11, 12) 내부의 압력을 측정할 수 있다. 에어 펌프(111, 112)에 의해 폭기조(11, 12)로 공급된 에어의 량에 따라 폭기조(11, 12) 내부의 압력은 증가한다. 이에 따라, 폭기조(11, 12) 내부에 배치되는 압력측정센서(131)는 오폐수와 직접 접촉하지 않고, 다만, 폭기조(11, 12) 내부에 기 공급된 에어의 량을, 압력값과 에어의 량의 관계로 판단하는데 이용될 수 있다.Here, the
수위측정센서(132)는 초음파 검출방식에 따라, 폭기조(11, 12) 내부의 수위를 측정하고 측정값을 송풍 제어 시스템(100)에 제공할 수 있다. 폭기조(11, 12) 내부에 충진되는 오폐수는 폭기조(11, 12) 내에서의 수위가 낮을 경우 순환을 이루지 못할 수 있다. 폭기조(11, 12) 내부에 배치되는 에어 분사기(미도시)에서 에어가 분사될 때, 분사된 에어에 의해 폭기조(11, 12) 하부에서 상부를 향해 오폐수가 순환을 이루면서 공기가 혼합될 수 있다. 그러나, 폭기조(11, 12) 내부의 수위가 적정 수위에 미치지 못하는 경우, 이러한 순환이 제한되어 포긱조(11, 12) 내부에서 오폐수의 순환이 발생하지 못할 수 있다. 이는 도 4와 도 5를 함께 참조하여 설명하도록 한다.The water
도 4는 밀폐형의 폭기조 내부에 가설되는 배관 및 에어 분사기의 일 예에 딸느 참조도면을 도시한다.Fig. 4 shows an example of the piping and the air injector installed in the aeration type aeration type enclosure and the reference to the drawing.
도 4를 참조하면, 폭기조(11, 12) 내부에는 에어 공급관(51)이 연장되어 배치되고, 에어 공급관(51)에서 공급되는 에어는 분배관(51a)을 통해 각 브랜치(51c, 51d, 51e 및 51f)에 공급될 수 있다. 각 브랜치(51c, 내지 51f)에는 참조부호 51g에 도시된 형태의 에어 분사기가 복수 개 배치될 수 있으며, 각 에어 분사기(예컨대 참조부호 51g)에서 잘개 부서진 에어(Air)가 폭기조(11, 12)의 하부에서 상부를 향해 에어를 토출할 수 있다. 토출되는 에어는 도 5에 도시된 것과 같이, 에어 분사기(51g)에서 분사된 후, 수면(W1, W2)을 향하는데, 에어(Air)가 수면(W1, W2)을 향해 부상하면서, 주변의 오폐수를 에어 토출영역(S1, S2)으로 유인하고, 유인된 오폐수는 이후, 수면(W1)에서 전개될 수 있다. 도 5의 (a)는 적정 수위일 때를 예시한 것으로서, 에어 분사기(51g)에서 오폐수가 d02, d04 방향에서 유인되고, d01 방향 및 d03 방향으로 전개하는 것을 도시하고 있다.4, an
이처럼, 폭기조(11, 12) 내의 오폐수 수위가 적정 범위(기준 수위(REF) 이상)일 때는 오폐수가 영역(S1)을 중심으로 순환하여 오폐수에 에어가 적절히 용해될 수 있고, 오폐수의 순환에 의해 오폐수의 용존 산소량은 균일할 수 있다.As described above, when the water level in the
반면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 폭기조(11, 12)내의 수위가 기준 수위(REF)보다 낮은 경우 폭기조(11, 12)의 수면(W2)이 낮아짐에 따라, 에어 분사기(51g)에서 토출되는 에어가 폭기조(11, 12) 내에서 적절한 순환을 이루지 못할 수 있다. 도 5의 (b)에서 에어 분사기(51g)에서 에어가 토출될 때, d06 방향 및 d08 방향에서 오폐수가 유인되더라도, d05 및 d07 방향으로 오폐수가 전개되지 못하는 일 예를 도시한다. 이 경우, 폭기조(11, 12) 내에서, 오폐수가 순환을 이루지 못하며, 오폐수가 폭기조(11, 12) 내에서 순환을 이루지 못함에 따라, 폭기조(11, 12) 내에 수납되는 오폐수의 용존 산소량은 전적으로 에어 분사기(51g)에서 분사되는 에어의 량에 따라 결정됨을 의미한다.5 (b), when the water level in the
만일, 초음파 방식의 수위측정센서(132)의 측정 결과 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 수면(W2)이 기준 수위(REF)에 미치지 못하는 경우, 에어 펌프(111, 112)에서 토출되는 에어의 량을 대폭 증가시킬 필요가 있다.If the measurement result of the
이를 위해, 송풍 제어 시스템(100)은 인버터(121, 122)에 제어신호(ctrl)을 제공하여 인버터(121, 122)에서 출력되는 교류 주파수를 대폭 증가시킬 수 있으며(예컨대 70hz 내지 80hz), 에어 펌프(111, 112)에서 토출되는 에어의 량이 증가하여 폭기조(11, 12) 내에 대량의 에어를 공급할 수 있다. 이때, 밀폐형인 폭기조(11, 12)에 설치되는 압력측정센서(131)의 압력값이 대폭 상승할 수 있으나, 수위가 기준 수위(REF)에 미치지 못하는 것으로 판단되는 경우, 송풍 제어 시스템(100)은 압력측정센서(131)의 측정값을 무시하고, 폭기조(11, 12)에 대해 대량의 폭기를 실시할 수 있다.To this end, the
한편, 압력측정센서(131)과 수위측정센서(132)는 각 폭기조(11 또는 12) 마다 마련될 수 있다. 도 2에서, 폭기조(11)에는 압력측정센서(131)와 수위측정센서(132)가 한 쌍 배치되고, 폭기조(12)에도 압력측정센서(133)와 수위측정센서(134)가 한 쌍 배치되는 것을 볼 수 있다. 이는 다수의 폭기조가 직렬 또는 병렬로 연결되어 오폐수의 처리량을 늘림에 따라, 오폐수 처리 시스템에 포함되는 폭기조(11, 12)의 수가 증대함에 따른다. 도 2에서는 압력측정센서(131, 132)와 수위측정센서(133, 134)가 각각 하나의 폭기조(11 또는 12)마다 마련되는 것을 예시하고 있으나, 폭기조의 수에 따라 압력측정센서(131, 132)와 수위측정센서(133, 134)는 각 폭기조마다 배치될 수 있다. 또한, 폭기조가 둘 이상일 때, 각 폭기조별로 배치되는 압력측정센서와 수위측정센서의 측정값에 따라 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 각 폭기조별로 에어량을 증감 제어할 수 있다. 이는 각 폭기조에 에어를 공급하는 에어 펌프에 대해 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)이 추가 에어량을 판단하고, 판단된 추가 에어량에 따라 각 폭기조별로 할당되는 에어 펌프의 회전수를 조정함에 따른다. On the other hand, the
폭기조로 공급되는 에어의 량은 에어 펌프(111, 112) 이외에, 에어 공급관(51)과 폭기조(11, 12) 사이에 배치되는 전동 밸브(151, 152)에 의해 조정될 수 있다. 전동 밸브(151, 152)는 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)에서 제공되는 제어신호(ctrl2))(또는 제어 전압)에 의해 개폐량이 결정되는 밸브로서, 에어 펌프(111, 112)에서 폭기조(11, 12)로 향하는 에어의 량을 증감하거나, 에어 펌프(111, 112)에서 폭기조(11, 12)로 향하는 에어를 차단할 수 있다.The amount of air supplied to the aeration tank can be adjusted by the
에어 펌프(111, 112)에서 폭기조(11, 12)로 향하는 에어의 량은 에어 펌프(111, 112)의 회전량에 따라 결정된다. 그러나, 에어 공급관(51, 52)의 길이나 상태, 폭기조(11, 12)의 수압에 따라 에어 공급관(51, 52)을 통해 폭기조(11, 12)로 공급되는 에어의 량은 에어 펌프(111, 112)의 회전량에 정확히 비례하지 않을 수 있다. 이에 따라 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 에어 공급관(51, 52) 과 폭기조(11, 12) 사이에 유량측정부(141, 142)를 배치하고, 유량계(141, 142)를 통해 계측된 계측값을 이용하여 에어 펌프(111, 112)의 회전수를 보정할 수 있다.The amount of air directed from the
에어 펌프(111, 112)의 회전량 대비 유량측정부(141, 142)에서 검출되는 에어 공급량이 일치하지 않는 경우, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 인버터(121, 122)로 제공하는 제어신호(ctrl)를 변경하여 인버터(121, 122)에서 출력되는 교류의 주파수를 증가시킬 수 있다. 인버터(121, 122)에서 출력되는 교류의 주파수가 증가함에 따라, 에어 펌프(111, 112)의 회전속도가 증가하고, 에어 펌프(111, 112)에서 토출되는 에어의 량이 증가될 수 있다. 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 PLL(Phase Locked Loop]) 제어방식에 따라, 에어 테이블에서 정의된 목표 에어량이 유량측정부(141, 142)에서 측정될 때까지 인버터(121, 122)의 출력 주파수를 증가시킬 수 있다.When the air supply amounts detected by the flow
이상에서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 오폐수 속에 센서가 침지되지 않는다. 센서는 압력측정센서(131) 및 수위측정센서(132)로서, 이들 센서는 오폐수에 침지되지 않고, 밀폐형인 폭기조(11, 12)의 상부에 배치되어 비접촉식으로 압력과 수위를 측정하고 이를 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 오폐수에 직접 침지되어 산소농도를 측정할 필요가 없으며, DO 측정값을 이용하는 종래의 송풍 제어 시스템과 달리, 센서가 오폐수 속에서 손상되거나, 또는 오폐수에 침지되는 위치에 따른 측정 편차를 고려하지 않고 송풍 시스템을 운용할 수 있다.As described above, the
만일, 축산 분뇨를 처리한다고 가정할 때, 축산 분뇨에 침지된 DO 센서의 수명이나 안정성을 고려해 볼때, 고가의 DO 센서가 축산 분뇨 속에서 그 수명이나 측정 정도가 얼마나 될 지를 고려한다면, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)의 측정 안정도와 센서 수명이 종래의 침지법 대비 우수함을 쉽게 유추할 수 있다.Considering the lifetime and stability of the DO sensor immersed in the livestock manure, assuming that the livestock manure is handled, considering the life span or the measurement accuracy of the expensive DO sensor in the livestock manure, It can be easily deduced that the measurement stability and the sensor life of the
또한, 오폐수를 정화하면서 발생하는 다량의 거품속에 DO 센서가 배치된다고 가정할 때, DO 센서가 오폐수의 거품 속에서 정확한 측정값을 구하기 어려울 수 있다. Also, assuming that the DO sensor is placed in a large amount of bubbles generated while purifying the wastewater, it may be difficult for the DO sensor to obtain an accurate measurement value in the foam of wastewater.
또한, 폭기조(11, 12)의 수위가 낮을 경우, 폭기에 의해 오폐수가 잘 섞이지 않으므로, 폭기조(11, 12) 내 어느 위치에 DO 센서를 배치한다 하더라도, DO 센서에서 측정된 측정값의 정도는 보장할 수 없다. Even if the DO sensor is disposed at any position in the
이처럼, 센서를 오폐수에 직접 침지하여 측정하는 침지법은 측정 위치나 환경에 따라 측정 정도의 편차가 크고, 경우에 따라서는 신뢰할 수 없는 경우도 발생할 수 있다. 반면, DO 센서의 경우 저가의 경우에도 수십 만원에 해당하고, 고가 제품의 경우 수백만원을 호가하는 바, 비용 대비 효과는 미미할 수도 있다. As described above, the immersion method in which the sensor is directly immersed in wastewater can cause a large variation in the measurement accuracy depending on the measurement location or environment, and in some cases, the immersion method may not be reliable. On the other hand, the cost of the DO sensor may be small, as it costs several hundred thousand won for low cost and millions of won for expensive products.
반면, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 오폐수에 직접 침지되지 않는 압력측정센서(131)나 비 접촉식의 초음파 수위측정센서(132)를 이용하여 폭기조(11, 12) 내의 상측에서 오폐수에서 측정될 수 있는 측정값을 간접적으로 획득하고, 이를 이용하여 오폐수에 공급해야 할 추가 에어량을 산출하고 있다. 즉, 폭기조(11, 12) 내의 산소를 공급하기 위해, DO 센서를 이용하는 대신, 압력과 수위만을 측정하고, 이를 토대로 폭기조(11, 12) 내에 공급할 에어의 량을 산출하는 간접 측정 방식을 이용하는 점에서 그 특징이 있다 하겠다. The
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송풍 제어 시스템의 개념도를 도시한다. 6 is a conceptual diagram of a blowing control system according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 복수의 폭기조(S1 내지 S4)에 설치되는 압력측정센서(131) 및 수위측정센서(132)와 연결되어 각 폭기조(S1 내지 S4) 별로 공급되는 공급 에어량을 판단할 수 있다. 6, the air
도 6의 실시예에 따른 송풍 제어 시스템은 도 2 내지 도 5를 통해 설명된 것과 마찬가지로, 산소 농도를 측정하거나 오폐수에 직접 침지되지 않는 한 쌍의 센서(131, 132)와 연결되어 폭기조(S1 내지 S4) 내의 압력값과 수위값을 판단하고, 이를 토대로 각 폭기조(S1 내지 S4)에 공급된 공급 에어량을 판단할 수 있다. 이는 도 2 내지 도 5를 통해 설명된 내용과 동일하다. The blowing control system according to the embodiment of Fig. 6 is similar to the blowing control system according to the embodiment shown in Figs. 2 to 5 except that it is connected to a pair of
그러나, 실시예에 따른 송풍 제어 시스템(100)은 도 2 내지 도 5의 실시예와 차별되는 특징이 하나 있으며, 이는 각 폭기조(S1 내지 S4)에 공급되는 공급 에어량에 대한 균등화 기능에 해당한다.However, the blowing
도 6은 에어 펌프(111, 112)가 4개의 폭기조(S1 내지 S4)를 가동하는 것을 예시하고 있다. 에어 펌프(111)는 폭기조(S1, S2)에 에어를 공급하고, 에어 펌프(112)는 폭기조(S3, S4)에 에어를 공급하도록 구성된다. 여기서, 에어 펌프(111, 112)의 특성이 동일하고, 각 폭기조(S1 내지 S4)의 용량이 동일하다 하더라도, 각 폭기조(S1 내지 S4)에 공급되는 에어는 균일하지 않을 수 있다. 에어 펌프(111, 112)와 각 폭기조(S1 내지 S4) 사이에 에어 공급을 위해 배치되는 배관의 배치방법과 상태 차이에 따라 각 폭기조(S1 내지 S4)에 공급되는 에어의 량은 차별된다. 이에 따라, 각 폭기조(S1 내지 S4)에서 오폐수가 처리되는 처리 효율이 차별될 수 있으며, 오폐수의 균일한 처리를 위해, 각 폭기조(S1 내지 S4)에 공급되는 에어는 균등화될 필요가 있다. Fig. 6 illustrates that the
이를 위해, 송풍 제어 시스템(100)은 각 폭기조(S1 내지 S4)별로 설치되는 압력측정센서(131)와 수위측정센서(132)를 통해 각 폭기조(S1 내지 S4)별로 공급된 공급 에어량을 산출하고,To this end, the air
각 폭기조(S1 내지 S4)별로 산출된 공급 에어량의 편차를 "0"으로 수렵시키기 위해, 각 폭기조(S1 내지 S4)에 에어를 공급하는 에어 펌프(111, 112)의 회전속도를 증감할 수 있으며, 에어 펌프(111, 112)의 회전속도에 따라 에어 펌프(11, 112)에서 토출되는 에어의 량이 증감된다. The rotational speeds of the
이를 위해, 송풍 제어 시스템(100)은 에어 펌프(111, 112)와 연결되는 인버터(121, 122)의 출력 주파수를 증감 제어할 수 있다. 에어 펌프(111)에 연결되는 인버터(121)의 출력 주파수가 60hz -> 70hz로 증가하면, 에어 펌프(111)의 회전속도가 증가하고, 이는 에어 펌프(111)에서 토출되는 에어의 량이 증감됨을 의미한다. 이는 도 2 내지 도 5를 통해 전술한 바와 동일하다.For this purpose, the air
그러나, 에어 펌프(111)가 두 개의 폭기조(S1, S2)에 에어를 공급하므로, 두 개의 폭기조(S1, S2)에 공급되는 에어의 량이 균등하지 않을 수 있다. 이를 해결하기 위해, 송풍 제어 시스템(100)은 폭기조(S1)와 폭기조(S2)에 각각 설치되는 압력측정센서(131)와 수위측정센서(132)를 통해 두 폭기조(S1, S2)에 공급된 공급 에어량을 판단하고, 판단 결과 두 폭기조(S1, S2) 중 어느 하나가 다른 하나에 비해 공급 에어량이 적다고 판단되면, 전동 밸브(151a, 151b)를 제어하여 각 폭기조(S1, S2)에 공급되는 에어량을 증감 제어할 수 있다. 이에 따라, 에어 펌프(111)에서 공급되는 에어는 두 폭기조(S1, S2)에 균등하게 공급될 수 있다. However, since the
만일, 두 개의 폭기조(S1, S2)에 각각 설치된 압력측정센서(131)와 수위측정센서(132)의 측정값의 합에 따른 측정 공급 에어량(S1 공급 에어량 + S2 공급 에어량)이 두 폭기조(S1, S2)에 대해 사전에 설정된 설정 에어량보다 부족한 경우, 인버터(121)의 출력주파수를 증가시켜 두 폭기조(S1, S2)로 공급되는 에어량이 증가하도록 제어하며, 반대의 경우, 인버터(121)의 출력주파수를 감소시켜 두 폭기조(S1, S2)로 공급되는 에어량이 감소하도록 제어할 수 있다. 동일한 방법으로, 에어 펌프(112)에서 토출되는 에어 또한, 두 개의 폭기조(S3, S4)에 공급되는 공급 에어량을 균등화할 수 있음은 물론이다.If the measured supply air amount (S1 supply air amount + S2 supply air amount) corresponding to the sum of the measured values of the
한편, 도 6의 실시예에서는 두 개의 에어 펌프(111, 112)가 4개의 폭기조(S1 내지 S4)에 에어를 공급하는 것을 예시하였다. 그러나, 에어 펌프(111)가 대용량의 에어를 토출 가능한 것일 경우, 단일 에어 펌프(111)가 4개의 폭기조(S1 내지 S4)에 에어를 공급할 수도 있으며, 이는 도 7에 도시된 형태로 구현될 수 있다. 도 7은 하나의 에어 펌프(111)로 4개의 폭기조를 구동하는 방식을 예시하며, 에어 펌프(111)와 각 폭기조(S1 내지 S4) 사이에 마련되는 전동 밸브(151a 내지 151d)를 이용하여 각 폭기조(S1 내지 S4)에 공급되는 에어의 량을 미세 조정하고 있다.On the other hand, in the embodiment of FIG. 6, two
반대로, 도 8에 도시된 바와 같이, 독립된 에어 펌프(111 내지 114)가 각 폭기조(S1 내지 S4)에 독립적으로 에어를 공급할 수도 있다.On the other hand, as shown in Fig. 8,
도 8을 참조하면, 에어 펌프(111)가 폭기조(S1)에 에어를 공급하고, 에어 펌프(112)가 폭기조(S2)에 에어를 공급하고, 에어 펌프(113)이 폭기조(S3)에 에어를 공급하며, 에어 펌프(114)가 폭기조(S4)에 에어를 공급할 수 있다. 이 경우, 에어 펌프 - 폭기조가 1:1 매칭되므로, 각 폭기조(S1 내지 S4)와 에어 펌프(111 내지 114) 사이에 마련되는 전동 밸브(151a 내지 151d)가 생략될 수 있다. 이는, 각 에어 펌프(111 내지 114)와 연결되는 인버터(121 내지 124)의 출력 주파수를 제어하여 각 에어 펌프(111 내지 114)에서 토출되는 에어의 량을 직접 제어할 수 있는데 따른다. 8, the
11, 12 : 폭기조 51, 52 : 에어 공급관
100 : 송풍 제어 시스템 111, 112 : 에어 펌프
121, 122: 인버터 131, 133 : 압력측정센서
132, 134 : 수위측정센서 141, 142 : 유량측정부
151, 152 : 전동 밸브 11, 12:
100: air
121, 122:
132, 134:
151, 152: Electric valve
Claims (5)
상기 복수의 폭기조 각각에 설치되는 복수의 압력측정센서;
상기 복수의 폭기조 각각에 설치되는 복수의 수위측정센서;
상기 복수의 폭기조 각각에 일단이 연결되는 복수의 에어 공급관;
상기 복수의 에어 공급관 각각의 타단에 에어를 공급하는 복수의 에어 펌프;
상기 복수의 에어 펌프 각각에 연결되는 복수의 인버터;
상기 복수의 에어 공급관 각각에 설치되어 상기 복수의 에어 공급관 각각을 통해 공급되는 에어의 량을 측정하는 복수의 유량측정부; 및
상기 복수의 에어 공급관 각각에 설치되어 상기 복수의 에어 공급관 각각을 개폐하는 복수의 전동밸브를 포함하고,
상기 복수의 압력측정센서 각각에 의해 측정된 복수의 압력값과 상기 복수의 수위측정센서 각각에 의해 측정된 복수의 수위값을 획득하여 상기 복수의 폭기조 각각에 공급된 복수의 공급 에어량을 산출하고,
상기 복수의 공급 에어량 각각을 토대로 상기 복수의 폭기조로 공급해야 할 복수의 추가 에어량을 판단하며, 상기 복수의 추가 에어량에 따라 상기 복수의 인버터 각각의 출력 주파수를 가변하여 상기 복수의 폭기조로 에어를 공급하는 상기 복수의 에어 펌프 각각의 회전 속도를 가변하고,
상기 복수의 수위값 중 기준 수위 미만인 수위값이 있는 경우 상기 기준 수위와 해당 수위 값의 편차의 크기에 비례하여 해당 에어 펌프의 회전 속도를 증가시키고,
상기 복수의 유량측정부에 의해 측정된 상기 복수의 공급 에어량 각각과 상기 복수의 에어 펌프 각각의 회전량을 비교하여 상기 복수의 전동밸브 각각과 상기 에어 펌프 각각의 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 송풍 제어 시스템.A plurality of aeration tanks;
A plurality of pressure measurement sensors provided in each of the plurality of aeration tanks;
A plurality of level measuring sensors provided in each of the plurality of aeration tanks;
A plurality of air supply pipes each having one end connected to each of the plurality of aeration tanks;
A plurality of air pumps for supplying air to the other end of each of the plurality of air supply pipes;
A plurality of inverters connected to each of the plurality of air pumps;
A plurality of flow measuring units installed in each of the plurality of air supply pipes to measure an amount of air supplied through each of the plurality of air supply pipes; And
And a plurality of electric valves provided in each of the plurality of air supply pipes for opening and closing each of the plurality of air supply pipes,
A plurality of pressure values measured by each of the plurality of pressure measuring sensors and a plurality of water level values measured by each of the plurality of level measuring sensors to calculate a plurality of supply air amounts supplied to each of the plurality of aeration tanks,
Wherein the control unit determines a plurality of additional air amounts to be supplied to the plurality of aeration tanks based on each of the plurality of supply air amounts and changes the output frequency of each of the plurality of inverters according to the plurality of additional air amounts, Wherein the air pump includes a plurality of air pumps,
And when the water level is lower than the reference water level among the plurality of water level values, the rotation speed of the air pump is increased in proportion to the magnitude of the deviation between the reference water level and the water level value,
Wherein each of the plurality of air supply pumps adjusts the rotation speed of each of the plurality of electric valves and the air pump by comparing each of the plurality of supply air amounts measured by the plurality of flow rate measuring units with the rotation amount of each of the plurality of air pumps. Ventilation control system.
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