KR101729932B1 - 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템 - Google Patents

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윤선현
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Abstract

본 발명은 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하/폐수의 수위에 따른 특성변이에 관계없이 항상 일정한 수질의 수처리가 가능하고, 다수개의 센서를 제어하는 PLC 제어부를 통해 오염물질이 제거가 완료되었을 때를 정확히 분별하거나, SBR와, MBR의 미처리 방류 또는 과잉 처리된 상황을 미리 입력된 일정치의 패턴과 비교하여 일정치 이상일 경우, 일정치 이상이 아니지만 관심을 가질 정도의 수준일 경우, 일반적일 경우로 나누어 처리할 수 있어, 현재 ORP 및 pH mV 변화 패턴을 기준 패턴과 정밀하게 비교하여 지능형 알고리즘으로 해석한 후 일정 시간에 처리수를 배출하면서 새로운 하/폐수도 적정한 시간에 유입시키는 실시간 처리(Realtime Control Technology) 제어가 가능한 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 유량 조정조, 연속 회분식 반응조(SBR), MBR, 산기 장치, 와류 발생 장치, 분배관으로 구성되는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템에 있어서, 인버터 모터의 회전수를 조절하여 MBR에서 공기를 공급하는 송풍기; 상기 SBR, MBR의 송풍기의 모터들의 최대 출력값을 다단계로 제한하여, 산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 일정 시간 동안 상기 송풍기의 모터를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator); 상기 송풍기의 인버터 모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 모터를 제어하고, 유입 오수량이 적어 상기 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 상기 송풍기를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드로 제어하는 PLC 제어부; Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리거나, 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)하는 전력조정부; 및 알람 장치;를 포함하되, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 주변에서 서서히 일정시간 동안 상기 송풍기의 인버터 모터의 회전수를 줄이도록 실시간 제어하여 반응조내 유기물 농도를 서서히 낮추게 하기 위해, 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 상기 산기 장치 및 송풍기의 인버터 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 인버터 모터가 완전히 멈추는 일정 시간이 지나서 전원을 오프시키고, 위상 제어부의 위상제어 방법을 사용하여 상기 송풍기의 인버터 모터를 위상 제어 방식에 따라 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 ORP, pH의 변화 특성에 따른 시간적 변화에 따라 인버터 모터의 회전수를 전환이 정확하고도 안정되게 이루어지고, 상기 SBR와, MBR의 미처리 방류 또는 과잉 처리된 상황을 미리 입력된 일정치의 패턴과 비교하여 일정치 이상일 경우 실제 ORP 및 pH mV 변화 패턴와 기준 패턴과 비교하여 DTW 값을 계산한 후 계산값이 일정치 이상일 경우 알람을 울리도록 설정하고, 일정치 이상이 아니지만 관심을 가질 정도의 수치 이상일 경우 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest)을 설정하여 정밀 측정하고, 상기 관심을 가질 정도의 수치 이하인 일반적일 경우 시퀀스프로그램으로 처리하며, 상기 알람장치를 위해 기본 알람과 조건 알람을 설정하는데, 기본 알람은 통상적인 관리자에게 단순한 경고 메시지를 보내는 것이고, 조건 알람은 추가 대처 방안에 대한 알람을 동시에 보내거나 일순위 관리자가 부재시 차순위 관리자로 차례로 조건에 따라 알람이 발송된다.

Description

실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템{Realtime water treatment control system using ORP and pH}
본 발명은 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하/폐수의 수위에 따른 특성변이에 관계없이 항상 일정한 수질의 수처리가 가능하고, 다수개의 센서를 제어하는 PLC 제어부를 통해 오염물질이 제거가 완료되었을 때를 정확히 분별하거나, SBR와, MBR의 미처리 방류 또는 과잉 처리된 상황을 미리 입력된 일정치의 패턴과 비교하여 일정치 이상일 경우, 일정치 이상이 아니지만 관심을 가질 정도의 수준일 경우, 일반적일 경우로 나누어 처리할 수 있어, 현재 ORP 및 pH mV 변화 패턴을 기준 패턴과 정밀하게 비교하여 지능형 알고리즘으로 해석한 후 일정 시간에 처리수를 배출하면서 새로운 하/폐수도 적정한 시간에 유입시키는 실시간 처리(Realtime Control Technology) 제어가 가능한 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 SBR에서의 오염물질 제거 특성과 운전 모드별 ORP, pH의 변화 특성을 파악하였다. ORP와 pH mV의 변화는 반응조 내의 물질성상 변화에 반응하면서 특정 오염물질의 제거가 완료되는 시점에서 매우 특이적인 변화가 목격되었으며 이 시점(NBP, KNP)이 컴퓨터 자동제어 시점으로 활용될 수 있었다.
ORP 및 pH mV curve 상에서 발생하는 각 point를 효율적으로 탐지할 수 있는 기법을 분석하고 각 제어인자들에 대한 영향 요인들을 분석, 파악하여 최종적으로 안정적인 컴퓨터 제어 기술을 개발하였다.
ORP 및 pH mV-time profile상에서 특이적인 오염물질의 제거 완료와 함께 나타나는 NBP(Nitrogen Break Point)와 NKP(Nitrate Knee Point)는 Moving range의 모니터링을 통해 쉽게 탐지될 수 있었다.
따라서 호기조건에서의 제어인자의 안정성을 파악한 결과 ORP와 DO에서의 NBP가 발생하지 않거나 혹은 가짜 NBP가 다수 발생하는 경우가 많이 나타나 호기공정의 자동 제어에 ORP와 DO를 이용하는 것은 불안정적인 제어 결과가 됨을 알 수 있었다.
즉, 자동제어의 안정성 측면에서 호기적 공정의 자동제어에는 ORP-time profile 보다는 pH mV-time profile을 이용하고, 무산소 공정의 자동제어 인자로서 ORP가 pH mV보다 효율적인 인자임을 알 수 있었다.
그러나 종래에는 과거 수위 변화가 없는 처리시설의 경우 문제가 발생하지 않았으나 최근 SBR, MBR공법의 경우 수위 변동이 빈번히 발생하게 되고 유입수량이 적은 경우 저부하 모드라 하여 기존 유효 수심의 50% 가량의 수위를 유지되는 데, 이에 획일적인 유효수심을 적용하여 브로와(송풍기) 설정시 수위가 낮은 저부하 상태에서의 포기는 과한 산소량의 공급으로 기존 반응조 미생물 및 침지되어 있는 분리막에도 공기에 의한 모듈파손 및 미생물 풀록이 깨지는 현상이 발생되어 후공정 진행 과정에서 처리수의 불안정을 초래하여 법적 처리수 기준을 초과 할 수 있고, 갈수기시 이러한 불안정 현상은 더욱 심해지는 문제점이 있었다.
또한 탈질 과정 종료, ORP가 급격히 하락 등에 따른 ORP 및 pH-mV curve를 정밀하게 인식하기가 어려워 하/폐수의 공기 공급을 조절하는 시점과, SBR와 MBR의 미처리 방류 문제와 과잉처리로 인한 처리비용 전력 낭비문제를 해결하기 어려웠다.
한국공개특허 제2003-0075509호 한국공개특허 제2000-0033238호 한국등록특허 제118160호 한국공개특허 제1999-015325호 한국등록특허 제0628908호 한국공개특허 제2010-0044303호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각 수처리시설에 일 대 일로 대응하도록 설치된 수처리계측기기와, 상기 각 수처리시설에 일 대 일로 대응하도록 설치되고 각각 대응하는 수처리계측기기로부터의 측정데이터 및 제어시퀀스프로그램에 기초하여 수처리설비를 제어하는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 ORP와 pH mV- time 변화 유형과 오염물질거동과의 상관관계를 확립하여, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 주변에서 서서히 일정시간 동안 송풍기의 인버터 모터의 회전수를 줄이도록 자동화한 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 ORP와 pH-mV를 병용하여 수처리를 자동 제어하는 경우 짧게는 몇분 내지 길게는 몇시간 동안 브로와(송풍기)의 모터 회전수를 PLC 제어부로 제어하기 위한 컴퓨터 제어 알고리즘을 구성하여 오염물질의 변화와 미생물 활성 변화에 따라 유기적으로 반응하면서 스스로 처리시간과 처리단계를 조절하기 때문에 처리환경의 인위적인 조작 없이도 시스템을 최적의 상태로 유지할 수 있는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 PLC 제어부에 추가로 통신 설비를 구축하여 원거리 감시, 진단, 제어기술은 여러 곳에 산재하여있는 하/폐수 처리시설을 효율적으로 운전 관리 및 감시하여 중앙관리 센터의 통합관리가 가능한 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 실시간 원격감시를 수행하고 문제발생시 자동으로 감시자 및 관계자에게 통보하고 자체에서 즉각적인 조치를 취할 수 있는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 다수개의 센서를 제어하는 PLC 제어부를 통해 오염물질이 제거가 완료되었을 때를 정확히 분별하거나, SBR와, MBR의 미처리 방류 또는 과잉 처리된 상황을 미리 입력된 일정치의 패턴과 비교하여 일정치 이상일 경우, 일정치 이상이 아니지만 관심을 가질 정도의 수준일 경우, 일반적일 경우로 나누어 처리할 수 있는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 유량 조정조, 연속 회분식 반응조(SBR), MBR, 산기 장치, 와류 발생 장치, 분배관으로 구성되는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템에 있어서, 인버터 모터의 회전수를 조절하여 MBR에서 공기를 공급하는 송풍기; 상기 SBR, MBR의 송풍기의 모터들의 최대 출력값을 다단계로 제한하여, 산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 일정 시간 동안 상기 송풍기의 모터를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator); 상기 송풍기의 인버터 모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 모터를 제어하고, 유입 오수량이 적어 상기 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 상기 송풍기를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드로 제어하는 PLC 제어부; Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리거나, 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)하는 전력조정부; 및 알람 장치;를 포함하되, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 주변에서 서서히 일정시간 동안 상기 송풍기의 인버터 모터의 회전수를 줄이도록 실시간 제어하여 반응조내 유기물 농도를 서서히 낮추게 하기 위해, 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 상기 산기 장치 및 송풍기의 인버터 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 인버터 모터가 완전히 멈추는 일정 시간이 지나서 전원을 오프시키고, 위상 제어부의 위상제어 방법을 사용하여 상기 송풍기의 인버터 모터를 위상 제어 방식에 따라 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 ORP, pH의 변화 특성에 따른 시간적 변화에 따라 인버터 모터의 회전수를 전환이 정확하고도 안정되게 이루어지고, 상기 SBR와, MBR의 미처리 방류 또는 과잉 처리된 상황을 미리 입력된 일정치의 패턴과 비교하여 일정치 이상일 경우 실제 ORP 및 pH mV 변화 패턴와 기준 패턴과 비교하여 DTW 값을 계산한 후 계산값이 일정치 이상일 경우 알람을 울리도록 설정하고, 일정치 이상이 아니지만 관심을 가질 정도의 수치 이상일 경우 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest)을 설정하여 정밀 측정하고, 상기 관심을 가질 정도의 수치 이하인 일반적일 경우 시퀀스프로그램으로 처리하며, 상기 알람장치를 위해 기본 알람과 조건 알람을 설정하는데, 기본 알람은 통상적인 관리자에게 단순한 경고 메시지를 보내는 것이고, 조건 알람은 추가 대처 방안에 대한 알람을 동시에 보내거나 일순위 관리자가 부재시 차순위 관리자로 차례로 조건에 따라 알람이 발송된다.
상기 PLC 제어부는 제어시퀀스프로그램과 인터럽시퀀스프로그램이 저장된 피엘씨메모리와, 수처리계측기기에 연결되어 신호를 정합하는 피엘씨입력부와, SBR와, MBR 설비에 연결되어 신호를 정합하는 피엘씨출력부와, 피엘씨출력부에 연결된 SBR와, MBR 설비를 제어하는 피엘씨중앙처리부를 포함한다.
상기 피엘씨메모리에는 제어시퀀스프로그램과 인터럽트시퀀스프로그램, 지능형 관심영역이 저장되고, 제어시퀀스프로그램은 정하여진 순서에 의하여 순차적으로 SBR와, MBR 설비를 제어하고, 인터럽트시퀀스프로그램은 지역제어신호 또는 원격제어신호가 입력될 때 SBR와, MBR 설비를 제어하며, 상기 인터럽트시퀀스프로그램을 통한 인터럽트가 발생할 경우 상기 지능형 관심영역을 PLC 제어부가 설정하여 정밀 측정하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 일정 시간 동안 상기 송풍기의 모터를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator)의 구동한 후 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 TPR 센서; 송풍기의 인버터 모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 모터를 제어하고, 유입 오수량이 적어 상기 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 상기 송풍기를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드로 제어한 후 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 PLC 제어부 센서; Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리거나, 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)를 한 후 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 전력조정부 센서;를 더 포함한다.
상기 지능형 관심영역 설정을 위해 소벨 오퍼레이터(Sobel Operator)를 통한 입력 ORP와 pH-mV curve의 에지 추출 기능과 횡방향 에지 그룹화 기능을 사용하는 관심 영역 설정 모듈;을 더 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 획일적인 유효 수심 적용을 배제하고, 수위가 낮은 저부하 상태에서도 PLC 제어부를 통한 오염물질의 변화와 미생물 활성 변화에 따라 유기적으로 반응하면서 스스로 처리시간과 처리단계를 조절하기 때문에 처리환경의 인위적인 조작 없이도 시스템을 최적의 상태로 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 수위가 낮은 저부하 상태에서 공기에 의한 모듈 파손 및 미생물 플록이 깨지는 현상을 방지하도록 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 산기 장치, 송풍기 등의 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 일정 시간이 지나서 전원을 오프하여 하/폐수의 공기 공급을 조절하여 SBR와 MBR의 미처리 방류 문제와 과잉처리로 인한 처리비용 전력 낭비문제를 해결하였다.
또한 본 발명은 갈수기의 경우에도 저수위, 중수위, 고수위로 구분하여 산기장치 등의 위치와 적절한 송풍량을 조절하고, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 ORP, pH의 변화 특성에 따른 시간적 변화에 따라 인버터 모터의 회전수를 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있도록 하여, 처리수의 불안정을 초래하여 법적 처리수 기준을 초과하는 것을 방지하고 대규모 공공하수처리시설의 운전을 정상화하며 최적화를 이룰 수 있다.
현재 ORP 및 pH mV 변화 패턴을 기준 패턴과 정밀하게 비교하여 각 상태에 따른 지능형 알고리즘으로 해석한 후 일정 시간에 처리수를 배출하면서 새로운 하/폐수도 적정한 시간에 유입시키는 실시간 처리(Realtime Control Technology) 제어가 가능하다.
또한 본 발명은 실시간 원격감시를 수행하고 문제발생시 자동으로 감시자 및 관계자에게 통보하고 자체에서 즉각적인 조치를 취할 수 있다.
또한 본 발명은 반복적인 알람을 적절한 시간으로 자동변경하여 사용자가 필요로하는 시간에 알람이 동작하도록 함으로써 사용자의 편의성을 향상시키는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 정시에 연락 받지 못한 사용자들도 후에 피엘시 중앙 처리부에 저장된 기록을 분석하여 SBR와 MBR의 미처리 방류 문제와 과잉처리로 인한 처리비용 전력 낭비문제를 체크할 수 있게 하여 최대한 빠른 대처를 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 유량 조정조와 연속 회분식 반응조(SBR)에서 ORP와 pH mV- time 변화 유형을 시간의 흐름에 따라 상세하게 또는 전체적인 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 SBR과 MBR에서 ORP와 pH mV- time 변화 유형을 시간의 흐름에 따라 상세하게 또는 전체적인 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1과 도 2의 세부 공정 시간 정보를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 (a) 와류 발생 장치와 (b) 분배관을 상세하게 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 제어부의 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 PLC 제어부가 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest)을 설정하는 것을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 제어 방법에 대한 순서를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 각 센서의 작동 순서를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 피엘씨 중앙처리부에 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 알람 과정을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 조건 알람과 기본 알람에 대한 판단 과정을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따라 유량 조정조와 연속 회분식 반응조(SBR)에서 ORP와 pH mV- time 변화 유형을 시간의 흐름에 따라 상세하게 또는 전체적인 모습을 보여주는 도면이고, 도 2는 SBR과 MBR에서 ORP와 pH mV- time 변화 유형을 시간의 흐름에 따라 상세하게 또는 전체적인 모습을 보여주는 도면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, SBR, MBR 반응조를 가동하면서 지속적으로 얻어진 이상적인 ORP 및 pH mV 변화 패턴(pattern)을 나타낸 것이다.
상기 SBR, MBR(2, 3)에서 효율적인 탈질이 일어남에 따라 NOX-N이 고갈되는 시점을 나타내는 NKP(nitrate knee point)가 ORP와 pH-mV curve상에서 나타났다.
탈질 과정 종료와 더불어 ORP가 급격히 하락하였으며, 탈질과정 중에는 알칼리성(alkalinity)의 생성으로 감소 추세을 보이던 pH-mV는 이 시점에서부터 서서히 상승하기 시작하였다.
반응조의 호기적 처리가 시작됨에 따라 ORP 및 pH-mV curve는 상승하다가 처리조 내의 암모니아성 질소가 완전히 제거되는 시점에서 ORP가 급상승하고 pH-mV의 상승이 중지되는 Nitriogen Break Piont(NBP)가 발견 되었다.
여기에서 본 처리공정 중 혐기/무산소의 탈질 반응시간은 ORP curve를 활용하여 nitrate가 고갈되는 시점 즉, 탈질이 완료되는 시점(NKP)에서 ORP curve가 급격히 하락하는 point를 찾아 혐기/무산소의 반응시간을 제어할 수 있다.
또한, 호기과정에서는 pH-mV curve는 상승하다가 처리조 내의 암모니아성 질소가 완전히 제거되는 시점에서 pH-mV curve의 상승이 중지되는 Nitriogen Break Piont(NBP)를 찾을 수 있다.
즉, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 반응조내 유기물 농도가 영향을 받는 것을 농도 센서(IoT 센서)를 이용하여 측정하여 송풍기의 인버터 모터의 회전수를 농도에 따라 실시간 자동화하여 전체적인 반응시간을 줄일 수 있다.
예를 들어 유량 조정조와 연속 회분식 반응조(SBR) 등에서 농도 센서(IoT 센서)를 이용하여 측정한 값이 PLC 제어부(26)가 기준치에 적합한지 분석하여 실시간으로 수질의 상태를 분석하여 수질에 맞는 회전수를 유지하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 오수가 유입되는 유량 조정조(1), 유입된 오수에 대한 반응, 교반 및 침전이 연속하여 수행되는 연속 회분식 반응조(SBR; 2), 인버터 모터의 회전수를 조절하여 상기 회분식 반응조(2)에 공기를 공급하는 송풍기(24), 상기 송풍기와 에어라인을 통해 연결되어, 상기 송풍기로 부터 공기를 공급받아, 상기 MBR 내부에 공급하는 산기 장치(25), 수중 교반 장치와 연장된 선상의 일정 위치에 설치되는 와류 발생 장치(22), 상기 회분식 반응조의 유입배관 전단에 설치되는 분배관(23), PLC 제어부(26)로 구성된다.
이 외에도 인버터 모터의 회전수를 조절하여 SBR(2), MBR(3)에서 공기를 공급하는 송풍기(24), 상기 회분식 반응조(2)와 연결되어 흡인펌프의 가동으로 발생하는 흡인압에 의해 분리막 유니트 외부의 혼합물이 분리막 유니트 공극을 통해 분리막 유니트 내부로 유입되면서 고액분리되는 MBR 조(3)를 더 포함할 수 있다.
상기 유량 조정조(1)는 유입단계에서 유입량을 측정하여 회분식 반응조(2)의 유입량에 따른 처리 효율 향상을 위해 자동 제어되는 장치로서, 원수의 유입량을 측정할 수 있는 수위계가 설치되어, 오수의 유입량에 따라 저수위, 중수위, 고수위로 구분된다.
상기 산기 장치(25)를 통해서 연속 회분식 반응조(2) 내에 공기를 공급하는 포기 구간을 설정할 수 있는데, 오수의 농도에 따라서 포기량을 조절할 수 있다.
즉, 오수의 농도가 높을 때에는 PLC 제어부(26)를 통해 반응 시간을 늘리거나 예비 송풍기를 가동하여 포기량을 증가 시킬 수 있다.
한편, 상기 PLC 제어부(26)는 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 산기 장치, 송풍기(24) 등의 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 짧게는 몇 분 내지 길게는 몇 시간 동안 송풍기(24)의 모터를 천천히 온 시키며, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 일정 시간이 지나서 전원을 오프시킨다.
상기 PLC 제어부(26)는 위상 제어부의 위상제어 방법을 사용하여 상기 송풍기(24)의 인버터 모터를 위상 제어 방식에 따라 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 ORP, pH의 변화 특성에 따른 시간적 변화에 따라 인버터 모터의 회전수를 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있도록 한다.
상기 PLC 제어부(26)는 상기 SBR, MBR의 송풍기의 모터들의 최대 출력값을 다단계로 제한하여, 전력량을 조정하여, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 짧게는 몇분 내지 길게는 몇시간 동안 송풍기(24)의 모터를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator)를 사용할 수 있다.
상기 PLC 제어부(26)는 Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리는 전력조정부 또는 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)하는 전력조정부와 연결되어 송풍기 모터의 정밀제어가 가능하고, 고조파 노이즈가 없다.
상기 PLC 제어부(26)는, 상기 송풍기의 인버터 모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 모터를 제어하는 PID 제어부와 연결되는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이 상기 PLC 제어부(26)는 제어시퀀스프로그램과 인터럽시퀀스프로그램이 저장된 피엘씨메모리(210)와, 수처리계측기기에 연결되어 신호를 정합하는 피엘씨입력부(220)와, SBR와, MBR 시설에 연결되어 신호를 정합하는 피엘씨출력부(230)와, 피엘씨출력부(230)에 연결된 반응조 등의 SBR와, MBR 시설을 제어하는 피엘씨중앙처리부(250)를 갖고 있다.
수처리계측기기는 수질의 물리적 또는 화학적 성질을 검출할 수 있는 센서류(예 : TPR 센서, PLC 제어부 센서, 전력조정부 센서)와 수질계측기기, 신호기, 밸브, 펌프, 모터, 송풍기 등의 기기류가 될 수 있다.
피엘씨메모리(210)에는 제어시퀀스프로그램과 인터럽트시퀀스프로그램이 있는데 제어시퀀스프로그램은 정하여진 순서에 의하여 순차적으로 SBR와, MBR 시설을 제어하는 프로그램이고, 인터럽트시퀀스프로그램은 각 반응조 등의 지역제어신호 또는 원격제어신호가 입력될 때 SBR와, MBR 시설을 제어하는 프로그램이다.
이 때, 수처리계측기기로부터 입력되는 측정데이터와 피엘씨메모리(210)에 저장된 제어시퀀스프로그램에 따라 유량 조정조와 연속 회분식 반응조(SBR) 등을 제어한다.
이외에도 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 주변에서 서서히 일정시간 동안 송풍기의 인버터 모터의 회전수를 줄이도록 실시간 제어하기 위한, 상기 회분식 반응조의 내측에서 대각선 방향으로 설치되는 수중 교반 장치(445), 와류 발생 장치(448), 산기 장치(25), 분배관(447) 등이 추가로 설치될 수 있다.
상기 산기 장치(25)는 상기 송풍기들과 연결되어 회분식 반응조에 적절한 산소량을 공급하기 위한 송풍량을 조절하도록 하여, 갈수기의 경우에도 산기 장치 등의 위치와 적절한 송풍량을 조절할 수 있다.
와류 발생 장치(448)는 상기 수중 교반 장치와 연장된 선상의 일정 위치에 대각선으로 설치되며, 유선형 형상을 가지며, 유선형 형상의 외부면 또는 곡선면을 타고 직선형 공기 줄기가 와류형 공기 줄기로 변하도록 하여 초기 교반 효과를 극대화할 수 있고, 유입 원수의 유기탄소원을 활용 2차 탈질을 유도하여 질소 제거를 수행할 수 있는 장치이다.
분배관(447)은 상기 회분식 반응조의 유입배관 전단인 회분식 반응조로 오수가 유입되는 부분에 설치되며, 낙차에 의해 기포가 발생되면 산소가 유입되어 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)이 변경되는 것을 방지하기 위하여 "ㄱ" 형상으로 꺽여 반응조의 바닥면으로 향하게 하여 낙차가 없도록 설치되는 관이다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, ORP 및 pH-mV curve를 정밀하게 인식하기 위하여 탈질 과정 종료와 더불어 ORP가 급격히 하락하는 구간, 탈질과정 중에는 알칼리성(alkalinity)의 생성으로 감소 추세 구간 등에서 예를 들어 PLC 제어부(26)가 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest)을 설정한다.
본 발명의 일실시예에 따라 추가될 수 있는 지능형 관심영역 자동 설정모듈은 인관심을 가질 정도의 수치 이상일 경우 인터럽트시퀀스프로그램을 통한 인터럽트를 발생시키고, PLC 제어부(26)는 ORP와 pH-mV curve의 입력 또는 출력 영상에서 에지 영역을 추출하고 횡방향 정보를 가지는 에지를 선택하여 그룹화 함으로서 자동으로 관심 영역을 그룹화하여 설정하고 이를 정밀 감시할 수 있다.
이 때, 관심 영역 설정 모듈로 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest) 설정을 위해 소벨 오퍼레이터(Sobel Operator)를 통한 입력 ORP와 pH-mV curve의 에지 추출 기능과 횡방향 에지 그룹화 기능을 사용할 수 있다.
또한 본 발명(특히 도 8의 A3 단계)에서 사용하는 DTW 알고리즘은 길이가 다른 두 개의 시계열 데이터에 대해 유사도를 측정하는 알고리즘이다.
DTW 알고리즘과 DTW 값에 대한 설명은 "C. Myers, and L. Rabiner, L (1981) A Comparative Study of Several Dynamic Time-Warping Algorithms for Connected Word Recognition, The Bell System Technical Journal, 60(7), pp. 1389-1409. "에 나와 있어 더 이상 자세한 설명은 생략한다.
특히, DTW 알고리즘에서 두 개의 시계열 데이터에 대해 유사도를 결정할 때 비선형적 위상(phase) 차이를 해결할 수 있는 방법으로, 누적된 DTW 값이 작을수록 두 시계열 데이터는 유사하다고 판단한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 제어 방법에 대한 순서를 보여주는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 각 센서의 작동 순서를 보여주는 도면이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 피엘씨 중앙처리부에 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, SBR, MBR 반응조를 가동한 후(S101), 이상적인 ORP 및 pH mV 변화 패턴을 저장하고(S102), 현재 ORP 및 pH mV 변화 패턴을 저장한다(S103).
이 때, 도 9에 도시된 바와 같이 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 일정 시간 동안 상기 송풍기의 모터를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator)의 구동에 따라 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 TPR 센서(S108)와 송풍기의 인버터 모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 모터를 제어하고, 유입 오수량이 적어 상기 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 상기 송풍기를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드로 제어한 후 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 PLC 제어부 센서(S109)와, Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리거나, 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)한 후 따른 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 전력조정부 센서(S110) 등이 포함된다.
그리고 SBR와, MBR의 미처리 방류 또는 과잉 처리된 상황을 미리 입력된 일정치의 패턴과 비교하여 일정치 이상일 경우 A3단계로, 일정치 이상이 아니지만 관심을 가질 정도의 수준일 경우(이 경우도 미리 수치 수준을 저장한다) A2 단계로, 일반적일 경우 A1 단계로 처리할 수 있다.
다시 도 8로 돌아와, A1 단계는 제어시퀀스프로그램과 인터럽시퀀스프로그램 등을 사용하여 PLC 제어부(26)가 제어를 하고, A2 단계에서는 PLC 제어부(26)가 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest)을 설정하여 정밀 측정을 하고, A3단계에서는 DTW 알고리즘을 이용하여 상기 SBR와 MBR에서 수집한 실제 ORP 및 pH mV 변화 패턴와 기준 패턴과 비교하여 DTW 값을 계산할 수 있다.
상기 DTW 값을 계산한 후 계산값이 일정치 이상일 경우 알람을 울리도록 설정할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, A1, A2 단계를 거친 후 피엘씨메모리(210)에 저장한 후 피엘씨출력부(230)로 출력한 후 피엘씨중앙처리부(250)로 전송하여 알람에 대한 기본 정보를 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 알람 과정을 보여주는 도면이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 조건 알람과 기본 알람에 대한 판단 과정을 보여주는 도면이다.
먼저 본 발명은 관리자에 의해 기본 알람과 조건 알람을 설정하는데(S104), 기본 알람은 통상적인 관리자에게 단순한 경고 메시지를 보내는 것이고, 조건 알람은 다양한 정보와 추가 대처 방안에 대한 알람을 동시에 보내거나 일순위 관리자가 부재시 차순위 관리자로 차례로 조건에 따라 알람이 발송된다.
그리고 조건 알람 설정이 변경되면 이에 따른 알람 준비를 시행한다(S105, S106, S107).
예를 들어 미리 저장된 조건 알람 설정에는 시간과 장소에 따른 조건과 상황별 알람 메시지 정보 조건 등(예 : SBR와 MBR의 센서 상태와 각 센서의 기본 정보와 미처리 방류 문제와 과잉처리로 인한 처리비용 낭비 수치 등)이 포함된다.
본 발명의 다른 실시예로서 도 12에 도시된 바와 같이 DTW가 일정치 이상인 경우(S120) 조건 알람을 실행하고 아닌 경우 기본 알람을 실행한다(S121, S122).
상술한 구성에 의하여 본 발명은 오수의 유입량에 따라 저수위, 중수위, 고수위로 구분하여 획일적인 유효 수심 적용을 배제하고, 수위가 낮은 저부하 상태에서도 PLC 제어부(26)를 통한 오염물질의 변화와 미생물 활성 변화에 따라 유기적으로 반응하면서 스스로 처리시간과 처리단계를 조절하기 때문에 처리환경의 인위적인 조작 없이도 시스템을 최적의 상태로 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 수위가 낮은 저부하 상태에서 공기에 의한 모듈 파손 및 미생물 플록이 깨지는 현상을 방지하도록 PLC 제어부(26)를 통해 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 산기 장치, 송풍기 등의 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 일정 시간이 지나서 전원을 오프하여 하/폐수의 공기 공급을 조절하여 SBR와 MBR(2, 3)조의 미처리 방류 문제와 과잉처리로 인한 처리비용 낭비문제를 해결하였다.
또한 본 발명은 갈수기의 경우에도 저수위, 중수위, 고수위로 구분하여 산기장치 등의 위치와 적절한 송풍량을 조절하고, PLC 제어부(26)를 통해 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 ORP, pH의 변화 특성에 따른 시간적 변화에 따라 인버터 모터의 회전수를 전환이 정확하고도 안정되게 이루어질 수 있도록 하여, 처리수의 불안정을 초래하여 법적 처리수 기준을 초과하는 것을 방지하고 대규모 공공하수처리시설의 운전을 정상화하며 최적화를 이룰 수 있다.
또한 본 발명은 실시간 원격감시를 수행하고 문제발생시 자동으로 감시자 및 관계자에게 통보하고 자체에서 즉각적인 조치를 취할 수 있다.
또한 본 발명은 반복적인 알람을 적절한 시간으로 자동변경하여 사용자가 필요로하는 시간에 알람이 동작하도록 함으로써 사용자의 편의성을 향상시키는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 정시에 연락 받지 못한 사용자들도 후에 피엘시 중앙 처리부에 저장된 기록을 분석하여 SBR와 MBR의 미처리 방류 문제와 과잉처리로 인한 처리비용 전력 낭비문제를 체크할 수 있게 하여 최대한 빠른 대처를 할 수 있는 효과가 있다.
1 : 유량 조정조
2 : 연속 회분식 반응조
22 : 와류 발생 장치
23 : 분배관
24 : 송풍기
25 : 산기 장치
26 : PLC 제어부

Claims (5)

  1. 유량 조정조, 연속 회분식 반응조(SBR), MBR, 산기 장치, 와류 발생 장치, 분배관으로 구성되는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템에 있어서,
    인버터 모터의 회전수를 조절하여 SBR, MBR에서 공기를 공급하는 송풍기;
    상기 SBR, MBR의 송풍기의 모터들의 최대 출력값을 다단계로 제한하여, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 일정 시간 동안 상기 송풍기의 모터를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator);
    상기 송풍기의 인버터 모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 모터를 제어하고, 유입 오수량이 적어 상기 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 상기 송풍기를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드로 제어하는 PLC 제어부;
    Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리거나, 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)하는 전력조정부; 및 알람 장치;
    지능형 관심영역 설정을 위해 소벨 오퍼레이터(Sobel Operator)를 통한 입력 ORP와 pH-mV curve의 에지 추출 기능과 횡방향 에지 그룹화 기능과, 상기 ORP와 pH-mV curve의 시계열 데이터에 대해 유사도를 측정하는 DTW 알고리즘을 사용하는 관심 영역 설정 모듈;
    상기 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 사이에 일정 시간 동안 상기 송풍기의 모터를 일정 단계로 제어하는 TPR(Thyristor Power Regulator)의 구동한 후 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 TPR 센서;
    송풍기의 인버터 모터를 구동하기 위해 출력한 신호를 궤환받아 디지털 변환한 값과의 제어편차에 따라 비례, 미분, 적분(PID)연산을 수행하고, 연산을 통해 제어신호를 출력하여 상기 모터를 제어하고, 유입 오수량이 적어 상기 회분식 반응조가 정상 공정을 진행할 수 없는 것으로 판단된 경우, 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP)에서 상기 송풍기를 일정 시간만 간헐적 가동하는 저부하 모드로 제어한 후 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 PLC 제어부 센서;
    Power ON 후 처음 기동시에 부하측에 갑작스런 전력공급에 의한 무리를 주지 않기 위하여 제어신호의 설정치까지 출력을 서서히 올리거나, 고정주기/가변주기로 싸이클 제어(Zero Crossing Control)하거나 위상각 제어(Phase Angle Control)를 한 후 ORP 또는 pH mV 변화 패턴을 읽어 내는 전력조정부 센서;를 포함하되,
    질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 주변에서 서서히 일정시간 동안 상기 송풍기의 인버터 모터의 회전수를 줄이도록 실시간 제어하여 반응조내 유기물 농도를 서서히 낮추게 하기 위해, 전원이 미리 인가되어 예열되도록, 일정 시간 후에 일정 시간 동안 상기 산기 장치 및 송풍기의 인버터 모터의 전원을 위상 제어 방식으로 천천히 온 시키며, 인버터 모터가 완전히 멈추는 일정 시간이 지나서 전원을 오프시키고,
    위상 제어부의 위상제어 방법을 사용하여 상기 송풍기의 인버터 모터를 위상 제어 방식에 따라 질산화가 완료된 시점(NBP), 탈질이 완료된 시점(NKP) 보다 일정 시간 전/후에 천천히 온/오프 동작시킴으로써 ORP, pH의 변화 특성에 따른 시간적 변화에 따라 인버터 모터의 회전수 전환이 이루어지고,
    상기 SBR과, MBR의 미처리 방류 또는 과잉 처리된 상황을 미리 입력된 일정치의 패턴과 비교하여 일정치 이상일 경우 실제 ORP 및 pH mV 변화 패턴와 기준 패턴과 비교하여 DTW 값을 계산한 후 계산값이 일정치 이상일 경우 알람을 울리도록 설정하고, 일정치 이상이 아니지만 관심을 가질 정도의 수치 이상일 경우 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest)을 설정하여 정밀 측정하고, 상기 관심을 가질 정도의 수치 이하인 일반적일 경우 시퀀스프로그램으로 처리하며,
    상기 알람장치를 위해 기본 알람과 조건 알람을 설정하는데, 기본 알람은 통상적인 관리자에게 단순한 경고 메시지를 보내는 것이고, 조건 알람은 추가 대처 방안에 대한 알람을 동시에 보내거나 일순위 관리자가 부재시 차순위 관리자로 차례로 조건에 따라 알람이 발송되고,
    제어시퀀스프로그램과 인터럽트시퀀스프로그램, 지능형 관심영역이 저장되는 피엘씨메모리의 제어시퀀스프로그램은 정하여진 순서에 의하여 순차적으로 상기 SBR과, MBR의 설비를 제어하고, 인터럽트시퀀스프로그램은 지역제어신호 또는 원격제어신호가 입력될 때 상기 SBR과, MBR의 설비를 제어하며, 상기 인터럽트시퀀스프로그램을 통한 인터럽트가 발생할 경우 상기 지능형 관심영역을 PLC 제어부가 설정하여 정밀 측정하도록 하며,
    상기 PLC 제어부는 제어시퀀스프로그램과 인터럽시퀀스프로그램이 저장된 피엘씨메모리와, 수처리계측기기에 연결되어 신호를 정합하는 피엘씨입력부와, SBR과, MBR 설비에 연결되어 신호를 정합하는 피엘씨출력부와, 피엘씨출력부에 연결된 SBR과, MBR의 설비를 제어하는 피엘씨중앙처리부를 포함하는 실시간 수처리 설비 감시 자동 제어 시스템.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108147536A (zh) * 2017-12-28 2018-06-12 中国科学院生态环境研究中心 生物脱氮工艺过度曝气的预防控制方法
CN109133209A (zh) * 2018-08-29 2019-01-04 重庆工商大学 基于简单控制的污水处理智能调节系统
CN110398902A (zh) * 2019-06-19 2019-11-01 上海机电工程研究所 光电信号仿真误差分析方法
CN112110540A (zh) * 2020-10-13 2020-12-22 上海希沃环境科技有限公司 一种自动控制的mbr生化系统
KR20210067024A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 (주)태림이엔티 지능형 iot시스템을 활용한 유입부하제어장치 및 그 방법
CN113253689A (zh) * 2021-06-11 2021-08-13 武汉科迪智能环境股份有限公司 设备管理方法及装置、服务器
KR102325991B1 (ko) 2021-08-04 2021-11-15 산일전기 주식회사 하수 및 폐수처리시설 설비 지능형 자산관리 시스템 및 이를 이용한 운영방법
CN116233199A (zh) * 2023-05-09 2023-06-06 北京德众国良环保科技有限公司 基于无线数据通信的污水处理设备智能水雾检测云平台
CN116639794A (zh) * 2023-05-30 2023-08-25 浙江浙青环保科技有限公司 医疗废水消毒处理系统及处理方法
KR102582355B1 (ko) * 2023-05-04 2023-09-26 주식회사 유솔 정화조 폭기장치의 관리 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101231210B1 (ko) * 2012-09-05 2013-02-07 전미현 유입량 변동에 따른 회분식 활성 슬러지 공법의 고도 처리 장치 및 방법
KR101485500B1 (ko) 2014-11-04 2015-01-28 (주)이앤이솔루션 연속회분식과 막분리를 결합한 하폐수처리의 재이용 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101231210B1 (ko) * 2012-09-05 2013-02-07 전미현 유입량 변동에 따른 회분식 활성 슬러지 공법의 고도 처리 장치 및 방법
KR101485500B1 (ko) 2014-11-04 2015-01-28 (주)이앤이솔루션 연속회분식과 막분리를 결합한 하폐수처리의 재이용 장치 및 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
정일성. 전력 제어 유니트(TPR)의 최신 기술 동향. 월간전기(Energy News). 2009.6.3., 2009년 5월호*

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108147536B (zh) * 2017-12-28 2020-12-11 中国科学院生态环境研究中心 生物脱氮工艺过度曝气的预防控制方法
CN108147536A (zh) * 2017-12-28 2018-06-12 中国科学院生态环境研究中心 生物脱氮工艺过度曝气的预防控制方法
CN109133209B (zh) * 2018-08-29 2021-07-16 重庆工商大学 基于简单控制的污水处理智能调节系统
CN109133209A (zh) * 2018-08-29 2019-01-04 重庆工商大学 基于简单控制的污水处理智能调节系统
CN110398902A (zh) * 2019-06-19 2019-11-01 上海机电工程研究所 光电信号仿真误差分析方法
CN110398902B (zh) * 2019-06-19 2021-09-24 上海机电工程研究所 光电信号仿真误差分析方法
KR20210067024A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 (주)태림이엔티 지능형 iot시스템을 활용한 유입부하제어장치 및 그 방법
KR102306595B1 (ko) * 2019-11-29 2021-09-30 (주)태림이엔티 지능형 iot시스템을 활용한 유입부하제어장치 및 그 방법
CN112110540A (zh) * 2020-10-13 2020-12-22 上海希沃环境科技有限公司 一种自动控制的mbr生化系统
CN113253689A (zh) * 2021-06-11 2021-08-13 武汉科迪智能环境股份有限公司 设备管理方法及装置、服务器
KR102325991B1 (ko) 2021-08-04 2021-11-15 산일전기 주식회사 하수 및 폐수처리시설 설비 지능형 자산관리 시스템 및 이를 이용한 운영방법
KR102582355B1 (ko) * 2023-05-04 2023-09-26 주식회사 유솔 정화조 폭기장치의 관리 시스템
CN116233199A (zh) * 2023-05-09 2023-06-06 北京德众国良环保科技有限公司 基于无线数据通信的污水处理设备智能水雾检测云平台
CN116233199B (zh) * 2023-05-09 2023-07-28 北京德众国良环保科技有限公司 基于无线数据通信的污水处理设备智能水雾检测云平台
CN116639794A (zh) * 2023-05-30 2023-08-25 浙江浙青环保科技有限公司 医疗废水消毒处理系统及处理方法

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