KR101935878B1 - 상향류식 모래여과기의 제어 장치 - Google Patents

상향류식 모래여과기의 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 관한 것으로, 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 상향류식 모래여과기와, 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 유입 총질소 측정부와, 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 공급하는 화학약품 공급장치와, 원수 공급관 상에 설치되며, 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 알코올계 화학약물을 급속 혼화시켜 원수 유입관으로 전달하는 급속 혼화기와, 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 급속 혼화기에 투입되도록 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N) 또는 총인(T-P) 중 적어도 하나를 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

상향류식 모래여과기의 제어 장치{CONTROLLER FOR HIGH FLOW SAND FILTER}
본 발명은 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N) 및/또는 총인(T-P)을 효과적으로 제거하기 위한 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 여과장치는 활성탄, 모래, 안트라사이트 등의 여과재를 사용하여 원수에 포함된 유·무기 유해물질 혹은 맛과 냄새 유발물질, 염소 내성을 갖는 병원성 미생물인 크립토스포리디움(Cryptosporidium), 지아디아(Giardia) 등을 제거하는 장치이다.
그리고, 이러한 여과장치는 정수장, 오폐수 처리장 등의 다양한 산업분야에서 사용되고 있고, 또한 그 용도에 따라 다양한 형태로 실시되고 있다.
여과재로써 모래가 사용되는 여과장치(이하, "모래여과기"라 함)를 예로 부연 설명하면, 모래여과기는 오염된 물이 모래 층을 통과하는 동안 정화되는 원리를 이용하는 것으로서, 예전부터 널리 이용되어 왔다.
그러나, 이러한 모래여과기는 일정 기간 사용 후에는 여재인 모래의 오염물질을 제거하는 과정이 복잡하고 또한 운전 비용이 고비용이어서 그 개선이 꾸준히 요구되는 상황이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 동출원인에 의해 특허 등록된 한국 등록특허 제10-1434825호(상향류식 모래여과기)에서는, 오염된 물의 여과 및 오염된 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행되는 동시에 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실이 방지될 수 있고 또한 이렇게 모래 유실 방지를 위해 설치되는 구성에 대해 정기적인 세척이 가능한 상향류식 모래여과기가 제안되었다.
하지만, 종래 기술의 모래여과기들에서는 해당 모래여과기에 유입되는 하수 및 폐수처리 공정의 2차 처리수에 함유된 총인(T-P) 및/또는 총질소(T-N)를 효과적으로 제거하지 못하는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-0860079호 한국 등록특허 제10-1081408호 한국 등록특허 제10-1434825호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오염된 물의 여과 및 오염된 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행되는 동시에 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실이 방지될 수 있고 또한 이렇게 모래 유실 방지를 위해 설치되는 구성에 대해 정기적인 세척이 가능한 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N) 및/또는 총인(T-P)을 제거하기 위하여 알코올계 화학약품 및/또는 염기성 화학약품을 미리 설정된 기준에 따라 공급량을 조절하여 투입함으로써, 해당 상향류식 모래여과기에 유입되는 하수 및 폐수처리 공정의 2차 처리수에 함유된 총인(T-P) 및/또는 총질소(T-N) 등을 효과적으로 제거할 수 있도록 한 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 하수 및 폐수처리 공정의 2차 처리수에 함유된 총인(T-P)을 대상으로 염기성 화학약품을 주입하고 인과 반응시켜 에어리프트 펌프(Air Lifter Pump)가 여재인 모래(Sand)를 상향 이동시키면서 모래에 부착된 용존성 인을 탈리하며, 고형물이 탈리된 모래는 상향류식 모래여과기의 하단으로 떨어져 쌓이게 되어 항상 일정한 필터면적을 유지하면서 연속적으로 총인 처리를 수행할 수 있도록 한 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 하수 및 폐수처리 공정의 2차 처리수에 함유된 총질소(T-N)를 대상으로 산소와 알코올계 화학약품을 주입하고 미생물에 의해서 질소를 제거하도록 하고, 에어리프트 펌프(Air Lifter Pump)가 여재인 모래(Sand)를 상향 이동시키면서 모래에 부착된 미생물 유기물들을 탈리하며, 유기물이 탈리된 모래는 상향류식 모래여과기의 하단으로 떨어져 쌓이게 되어 항상 일정한 필터면적을 유지하면서 연속적으로 질소를 제거할 수 있도록 한 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 상향류식 모래여과기; 상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 유입 총질소 측정부; 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 공급하는 화학약품 공급장치; 상기 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 알코올계 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 원수 유입관으로 전달하는 급속 혼화기; 및 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 총질소(T-N)의 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 알코올계 화학약품은 메탄올(CH3OH)로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 표시하는 유입 총질소 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N)의 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 유입 총질소 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장될 수 있다.
바람직하게, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 배출 총질소 측정부로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제2 측면은, 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 상향류식 모래여과기; 상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 유입 총인 측정부; 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 공급하는 화학약품 공급장치; 상기 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 염기성 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 원수 유입관으로 전달하는 급속 혼화기; 및 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 총인(T-P)의 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 염기성 화학약품은 수산화나트륨(NaOH) 또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 표시하는 유입 총인 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총인(T-P)의 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 유입 총인 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장될 수 있다.
바람직하게, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 배출 총인 측정부로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제3 측면은, 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 상향류식 모래여과기; 상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 유입 총질소 측정부; 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 공급하는 제1 화학약품 공급장치; 상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 유입 총인 측정부; 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 공급하는 제2 화학약품 공급장치; 상기 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 제1 또는 제2 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 알코올계 화학약물 또는 염기성 화학약품 중 적어도 하나의 화학약품을 급속 혼화시켜 상기 원수 유입관으로 전달하는 급속 혼화기; 및 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 화학약품 공급장치의 동작을 제어하며, 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제2 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 총질소(T-N)의 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장됨이 바람직하고, 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 총인(T-P)의 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 제1 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 알코올계 화학약품은 메탄올(CH3OH)로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 염기성 화학약품은 수산화나트륨(NaOH) 또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값 및 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-N)의 측정 값을 표시하는 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 유입 총질소 측정부 및 상기 유입 총인 측정부로부터 각각 감지된 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값으로 각각 환산 및 수치화하여 상기 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화약약품 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 또는 제2 화학약품 공급장치 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 알코올계 화학약품의 공급량 또는 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장될 수 있다.
바람직하게, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부; 및 상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 배출 총질소 측정부로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어하며, 상기 배출 총인 측정부로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제4 측면은, 제1 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 제1 상향류식 모래여과기; 상기 제1 상향류식 모래여과기의 제1 원수 유입관에 연결된 제1 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 제1 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 유입 총질소 측정부; 상기 제1 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 공급하는 제1 화학약품 공급장치; 상기 제1 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 제1 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 제1 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 알코올계 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 제1 원수 유입관으로 전달하는 제1 급속 혼화기; 제2 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 제2 상향류식 모래여과기; 상기 제2 상향류식 모래여과기의 제2 원수 유입관과 상기 제1 상향류식 모래여과기의 배출관 사이에 연결된 제2 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 제2 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 유입 총인 측정부; 상기 제2 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 공급하는 제2 화학약품 공급장치; 상기 제2 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 제2 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 제2 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 염기성 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 제2 원수 유입관으로 전달하는 제2 급속 혼화기; 및 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 제1 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 화학약품 공급장치의 동작을 제어하며, 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 제2 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제2 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 총질소(T-N)의 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장됨이 바람직하고, 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 총인(T-P)의 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 제1 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 알코올계 화학약품은 메탄올(CH3OH)로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 염기성 화학약품은 수산화나트륨(NaOH) 또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값 및 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-N)의 측정 값을 표시하는 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 유입 총질소 측정부 및 상기 유입 총인 측정부로부터 각각 감지된 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값으로 각각 환산 및 수치화하여 상기 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 또는 제2 상향류식 모래여과기의 제1 또는 제2 원수 유입관에 연결된 제1 또는 제2 원수 공급관 중 적어도 하나의 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 제1 또는 제2 원수 공급관 중 적어도 하나의 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화약약품 공급량이 상기 제1 또는 제2 급속 혼화기 중 적어도 하나의 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 또는 제2 화학약품 공급장치 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 알코올계 화학약품의 공급량 또는 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장될 수 있다.
바람직하게, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부; 및 상기 제2 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 배출 총질소 측정부로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 제1 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있으며, 상기 배출 총인 측정부로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 제2 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 상향류식 모래여과기는, 상단에 여과용 원수의 유입을 위한 원수 유입관 및 여과된 물의 배출을 위한 제1 배출구 그리고 여재인 모래의 세척에 사용된 세척수의 배출을 위한 제2 배출구가 각각 형성되고, 내측에 여재로써 모래가 수용되어 여과층을 형성하는 본체; 상기 본체의 내측에 수직 방향으로 설치되는 이중관 구조로 이루어져, 외측관은 상기 원수 유입관과 원수 전달관을 통해 연결되고 내측관은 모래의 상향 이동통로를 형성하는 중앙 메인관; 상기 중앙 메인관의 하부에 상기 외측관과 통하는 상태의 분기관들이 방사상으로 배치되어 형성되는 원수 분배부; 상기 중앙 메인관의 하단에 연계 설치되어 상기 내측관을 통해 모래를 상향 이동시키는 에어리프트 펌프; 상기 내측관과 통하는 내측챔버 및 상기 내측챔버로부터 오버플로어되는 모래를 받는 중간챔버 그리고 상기 중간챔버 내의 모래에 대해 세척 작용을 한 후 오버플로어되는 물을 받는 외측챔버를 포함하는 상태로 상기 중앙 메인관의 상단에 연결되며, 상기 중간챔버와 통하는 상태로 하향 연장되어 상기 중간챔버 내 모래의 하향 이동통로 및 상기 본체 내 여과된 물의 상향 이동통로를 형성하는 나선관로를 포함하는 모래 세척 재공급부; 및 상기 나선관로를 통해 상향 이동하는 상기 본체 내 여과된 물의 유속 조절을 위해 상기 모래 세척 재공급부에 설치되는 세척수 유속 조절부를 포함할 수 있으며, 상기 원수 분배부를 통해 배출되는 여과용 원수가 상기 에어리프트 펌프 및 모래 세척 재공급부를 통해 상기 여과층 내에서 하향 이동의 동작을 반복하는 모래들과의 상호 작용을 통해 상기 여과층을 상방향으로 통과하면서 여과될 수 있다.
바람직하게, 상기 세척수 유속 조절부는, 상기 중간챔버의 상부에 수직 방향을 따라 형성되는 오버플로어 슬롯; 및 상기 오버플로어 슬롯의 하단 높이가 상기 본체 내의 수위보다 낮은 조건이 충족되는 상태에서 상기 오버플로어 슬롯의 개방되는 크기를 조절할 수 있는 상태로 상기 중간챔버에 탈착 가능하게 결합되는 슬롯 차단부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 슬롯 차단부는, 상기 오버플로어 슬롯 주변의 상기 중간챔버 표면에 수밀되는 상태로 배치되는 차단판; 및 상기 차단판과 중간챔버의 접경 영역에 그 머리부를 밀착시키는 상태로 상기 중간챔버에 형성되는 나사홀에 나사 결합되어 상기 차단판을 상기 오버플로어 슬롯 주변의 상기 중간챔버 표면과 수밀되는 상태로 고정시키는 고정스크류를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 모래 세척 재공급부의 상기 외측챔버에 수용되어 상기 중간챔버로부터 오버플로어되는 물에 포함된 모래를 걸러 모래의 유실을 방지하는 모래 필터부재를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 모래 필터부재는, 수직살들이 수평 방향의 하나 이상의 결속살을 통해 상호 0.5 내지 1㎜의 간격을 유지하며 수평 방향을 따라 연속적으로 배치되는 망체 형태일 수 있다.
바람직하게, 상기 모래 필터부재는 상단에 세척용 물의 방출을 위한 노즐이 설치되어 상기 본체에 대한 여과용 원수의 유입 시 상기 노즐을 통해 사전 설정된 시간 동안 물이 방출되면서 세척 및 끼어있는 모래를 분리시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 모래 필터부재는, 수직 방향을 따라 섬유상으로 형성되는 웨이브살들이 수평 방향의 하나 이상의 결속살을 통해 일정 간격을 유지하며 수평 방향을 따라 연속적으로 배치되는 망체 형태일 수 있다.
바람직하게, 상기 모래 필터부재는 상단에 세척용 물의 방출을 위한 노즐이 설치되어 상기 본체에 대한 여과용 원수의 유입 시 상기 노즐을 통해 사전 설정된 시간 동안 물이 방출되면서 세척 및 끼어있는 모래를 분리시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 본체는 내측 상부에 여과된 물을 받아 가두는 수평 방향의 오버플로어 관로가 형성되어 상기 오버플로어 관로와 통하도록 상기 제1 배출구가 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 본체의 원수 유입관 상부에 길이 방향의 일단이 연결되고 길이 방향의 타단이 상기 제2 배출구의 상부에 연결되는 디어레이션 파이프 및 상기 디어레이션 파이프의 상부에 길이 방향의 일단이 연결되고 길이방향의 타단이 상기 원수 유입관에 연결되는 헤드로스 게이지 파이프를 더 포함하여, 상기 본체 내의 수압과 상기 중간챔버 내의 수압차를 통해 상기 헤드로스 게이지 파이프에서 수두차를 측정할 수 있다.
바람직하게, 상기 중앙 메인관의 하단에 설치되어, 상기 에어리프트 펌프를 통해 상기 내측관으로 유입되기 위한 영역으로 모래를 안내하는 갓 형상의 모래 안내부재를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 따르면, 오염된 물의 여과 및 오염된 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행되는 동시에 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실이 방지될 수 있고 또한 이렇게 모래 유실 방지를 위해 설치되는 구성에 대해 정기적인 세척이 가능한 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N) 및/또는 총인(T-P)을 제거하기 위하여 알코올계 화학약품 및/또는 염기성 화학약품을 미리 설정된 기준에 따라 공급량을 조절하여 투입함으로써, 해당 상향류식 모래여과기에 유입되는 하수 및 폐수처리 공정의 2차 처리수에 함유된 총인(T-P) 및/또는 총질소(T-N) 등을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하수 및 폐수처리 공정의 2차 처리수에 함유된 총인(T-P)을 대상으로 염기성 화학약품을 주입하고 인과 반응시켜 에어리프트 펌프(Air Lifter Pump)가 여재인 모래(Sand)를 상향 이동시키면서 모래에 부착된 용존성 인을 탈리하며, 고형물이 탈리된 모래는 상향류식 모래여과기의 하단으로 떨어져 쌓이게 되어 항상 일정한 필터면적을 유지하면서 연속적으로 총인 처리를 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하수 및 폐수처리 공정의 2차 처리수에 함유된 총질소(T-N)를 대상으로 산소와 알코올계 화학약품을 주입하고 미생물에 의해서 질소를 제거하도록 하고, 에어리프트 펌프(Air Lifter Pump)가 여재인 모래(Sand)를 상향 이동시키면서 모래에 부착된 미생물 유기물들을 탈리하며, 유기물이 탈리된 모래는 상향류식 모래여과기의 하단으로 떨어져 쌓이게 되어 항상 일정한 필터면적을 유지하면서 연속적으로 질소를 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 적용된 따른 상향류식 모래여과기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기를 일부 절개하여 보인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기에서 요부를 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에서 세척수 유속 조절부를 보인 도면이다.
도 6은 도 5에 따른 요부를 개략적인 단면 형태로 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기에서 요부의 다른 형태를 보인 사시도이다.
도 8은 도 7의 실시예에 적용된 요부에서 모래 필터부재의 분리된 상태를 보인 사시도이다.
도 9는 도 8에 적용된 모래 필터부재의 결합된 상태를 보인 사시도이다.
도 10은 도 7에 적용된 요부를 개략적인 단면 형태로 보인 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기에서 모래 필터부재의 다른 실시 예를 보인 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 적용된 따른 상향류식 모래여과기에서 수두차를 측정하는 구성을 보인 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 적용된 따른 상향류식 모래여과기를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기를 일부 절개하여 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기에서 요부를 확대 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 세척수 유속 조절부를 보인 도면이고, 도 6은 도 5에 따른 요부를 개략적인 단면 형태로 보인 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기에서 요부의 다른 형태를 보인 사시도이고, 도 8은 도 7의 실시예에 적용된 요부에서 모래 필터부재의 분리된 상태를 보인 사시도이고, 도 9는 도 8에 적용된 모래 필터부재의 결합된 상태를 보인 사시도이고, 도 10은 도 7에 적용된 요부를 개략적인 단면 형태로 보인 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기에서 모래 필터부재의 다른 실시 예를 보인 사시도이고, 도 12는 본 발명의 실시예들에 적용된 따른 상향류식 모래여과기에서 수두차를 측정하는 구성을 보인 사시도이다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는, 크게 상향류식 모래여과기(100), 유입 총질소 측정부(200), 화학약품 공급장치(300), 급속 혼화기(Line Mixer)(400), 제어부(500), 및 전원공급부(600) 등을 포함하여 이루어진다. 한편, 도 1 내지 도 12에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상향류식 모래여과기(100)는 원수 유입관(111)을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 상향류식 모래여과기(100)는 도 2 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본체(110), 중앙 메인관(120), 원수 분배부(130), 에어리프트 펌프(140), 모래 세척 재공급부(150), 세척수 유속 조절부(160) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기(100)는 모래 필터부재(미도시, 도 5 내지 도 9 참조), 디어레이션 파이프(dearation pipe)(180), 헤드로스 게이지 파이프(headloss gauge pipe)(190), 모래 안내부재(195)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 본체(110)는 상단에 여과용 원수의 유입을 위한 원수 유입관(111) 및 여재인 모래의 세척에 사용된 세척수의 배출을 위한 제2 배출구(112)가 수직 방향을 따라 인접하여 배치되는 상태로 형성된다.
또한, 본체(110)는 여과된 물의 배출을 위한 제1 배출구(113)가 형성되며, 이때, 본체(110)는 내측 상부에 여과된 물을 받아 가두는 수평 방향의 오버플로어 관로(114)가 형성되어 제1 배출구(113)가 이러한 오버플로어 관로(114)와 통하도록 형성되는 것일 수 있다. 그리고, 이러한 본체(110)의 내측에는 여재로써 모래가 수용된다. 다시 말해, 본체(110) 내측에는 모래 여과층(10)이 형성된다.
중앙 메인관(120)은 본체(110)의 내측에 수직 방향으로 설치되는 이중관 구조로 이루어진다. 즉, 중앙 메인관(120)은 외측관(121) 및 내측관(122)으로 이루어져, 외측관(121)은 본체(110)의 원수 유입관(111)과 원수 전달관(123)을 통해 연결되고, 내측관(122)은 모래의 상향 이동통로를 형성한다.
원수 분배부(130)는 중앙 메인관(120)의 하부에 중앙 메인관(120)의 외측관(121)과 통하는 상태의 분기관(131)들이 방사상으로 배치되어 형성된다. 즉, 본체(110)의 원수 유입관(111)을 통해 유입되는 여과용 원수는 원수 전달관(123)을 통해 중앙 메인관(120)의 외측관(121)에 유입된 후 외측관(121)을 통해 하부로 이동되어 원수 분배부(130)의 분기관(131)들을 통해 본체(110)의 하부 공간으로 배출된다.
이때, 원수 분배부(130)의 분기관(131)들을 통해 배출되는 여과용 원수는 에어리프트 펌프(140) 및 모래 세척 재공급부(150)를 통해 하향 이동의 동작을 반복하는 모래들과의 상호 작용을 통해 상방향으로 이동되면서 상기 모래를 통해 형성되는 모래 여과층(10)을 상방향으로 통과하며 여과된다.
에어리프트 펌프(140)는 중앙 메인관(120)의 하단에 연계 설치되며, 이러한 에어리프트 펌프(140)는 하방향에 위치하는 모래들을 중앙 메인관(120)의 내측관(122)을 통해 모래 세척 재공급부(150)로 이송시킨다.
여기서, 중앙 메인관(120)의 하단에 갓 형상의 모래 안내부재(195)가 설치될 수 있는 것으로서, 이러한 모래 안내부재(195)는 에어리프트 펌프(140)를 통해 중앙 메인관(120)의 내측으로 유입되기 위한 영역으로 모래를 안내하는 기능을 한다.
모래 세척 재공급부(150)는 중앙 메인관(120)의 내측관(122)과 통하는 내측챔버(151) 및 이러한 내측챔버(151)로부터 오버플로어되는 모래를 받는 중간챔버(152) 그리고 중간챔버(152) 내의 모래에 대해 세척 작용을 한 후, 오버플로어되는 물을 받는 외측챔버(153)를 포함하는 상태로 중앙 메인관(120)의 상단에 연결된다.
그리고, 이러한 모래 세척 재공급부(150)는 중간챔버(152)와 통하는 상태로 하향 연장되어 중간챔버(152) 내 모래의 하향 이동통로 및 본체(110) 내 여과된 물의 상향 이동통로를 형성하는 나선관로(154)를 포함한다.
이러한 모래 세척 재공급부(150)에 의해서, 중간챔버(152)의 모래가 나선관로(154)를 통해 회전되면서 이동하는 과정에서 나선관로(154)를 통해 반대 방향으로 회전되면서 상향 이동되는 물과 만나며, 이때 이렇게 모래와 반대 방향으로 회전되면서 만나는 물은 모래 여과층(10)을 통과하면서 여과된 물이므로, 이러한 여과된 물이 모래에 대해 세척 작용을 하게 된다.
다시 말해, 나선관로(154)를 통해 회전되면서 이동하는 모래는 나선관로(154)를 통해 반대 방향으로 회전되면서 이동하는 여과된 물을 통해 더러운 입자 등이 분리되는 세척 과정을 거친 후 다시 모래 여과층(10)으로 복귀된다. 또한, 모래의 세척에 사용된 세척수는 외측챔버(153)의 하단에 연결된 세척수 전달관(155)을 통해 제2 배출구(112)로 배출된다.
세척수 유속 조절부(160)는 나선관로(154)를 통해 상향 이동하는 본체(110) 내 여과된 물의 유속 조절을 위해 모래 세척 재공급부(150)에 설치된다. 즉, 나선관로(154)를 통해 상향 이동되는 모래 세척용 물의 유속은 본체(110) 내의 수위와 모래 세척 재공급부(150)의 중간챔버(152) 내 수위의 차이에 의해 발생하며, 따라서 세척수 유속 조절부(160)는 이러한 본체(110) 내의 수위와 모래 세척 재공급부(150)의 중간챔버(152) 내 수위의 차이를 조절하여 나선관로(154)를 통해 상향 이동되는 모래 세척용 물의 유속을 조절하게 된다.
이러한 세척수 유속 조절부(160)에 대해 도 4 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면, 세척수 유속 조절부(160)는 오버플로어 슬롯(161) 및 슬롯 차단부(162)를 포함하여 구성된다.
오버플로어 슬롯(161)은 중간챔버(152)의 상부에 수직 방향을 따라 형성된다. 슬롯 차단부(162)는 오버플로어 슬롯(161)의 하단 높이가 본체(110) 내의 수위보다 낮은 조건이 충족되는 상태에서 오버플로어 슬롯(161)의 개방되는 크기를 조절할 수 있는 상태로 중간챔버(152)에 탈착 가능하게 결합된다.
여기서, 슬롯 차단부(162)는 차단판(162a) 및 고정스크류(162b)를 포함하는 형태일 수 있다. 즉, 차단판(162a)은 오버플로어 슬롯(161) 주변의 중간챔버(152) 표면에 수밀되는 상태로 배치된다.
고정스크류(162b)는 차단판(162a)과 중간챔버(152)의 접경 영역에 그 머리부를 밀착시키는 상태로 중간챔버(152)에 형성되는 나사홀(152a)에 나사 결합되어 차단판(162a)을 오버플로어 슬롯(161) 주변의 중간챔버(152) 표면과 수밀되는 상태로 고정시킨다.
모래 세척 재공급부(150)는 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 모래 필터부재(170)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 모래 필터부재(170)는 모래 세척 재공급부(150)의 외측챔버(153)에 수용되어 중간챔버(152)로부터 오버플로어되는 물에 포함된 모래를 걸러 모래의 유실을 방지하는 기능을 한다.
이러한 모래 필터부재(170)를 설치하게 된 배경에 대해 간략하게 설명하면, 나선관로(154)를 통해 상향 이동되는 물을 통해 모래 세척 재공급부(150)의 모래를 세척 시, 세척을 위해 상향 이동되는 물과 함께 입경이 미세한(정수처리용 일 경우 약 0.9mm 미만, 일반 수처리용 일 경우 약 1.2mm 미만) 모래가 유출되어, 대형 처리장 일 경우 후단에 유출된 모래 및 세척용 물의 불순물을 제거하기 위한 별도의 처리시설이 필요하므로 소요부지 및 설비 등의 비용증가와 유지관리가 어렵고, 소형 처리장 일 경우 이를 처리하기 위한 처리시설의 설치가 어려워 보통 저류조 및 유량 조정조로 반송시키게 되어 결국 유입원수의 인 등 무기염류 농도가 증가되는 원인이 된다. 이를 해결하기 위하여 본 실시예들에서는 모래 필터부재(170)를 설치하는 것이다.
이러한 모래 필터부재(170)는 수직 방향을 따라 섬유상으로 형성되는 웨이브살(171)들이 수평 방향의 하나 이상의 결속살(172)을 통해 일정 간격을 유지하며 수평 방향을 따라 연속적으로 배치되는 망체 형태인 것일 수 있다.
또한, 이러한 모래 필터부재(170)는 상단에 세척용 물의 방출을 위한 노즐(173)이 설치될 수 있으며, 본체(110)에 대한 여과용 원수의 유입 시 이러한 노즐(173)에서 사전 설정된 시간 동안 물이 방출되면서 모래 필터부재(170)의 세척 및 끼어있는 모래의 분리가 이루어진다.
그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 모래 필터부재(270)는 수직살(271)들이 수평 방향의 하나 이상의 결속살(272)을 통해 상호 약 0.5mm 내지 1㎜ 정도의 간격을 유지하며 수평 방향을 따라 연속적으로 배치되는 망체 형태인 것일 수 있다.
그리고, 도 6 내지 도 10에 적용된 모래 필터부재(170) 및 도 11에 적용된 모래 필터부재(270)는 각각 카드리지 개념으로 모래 세척 재공급부(150)의 외측 챔버(153)에 대해 교체 가능하게 수용되어 사용되는 것일 수 있다.
디어레이션 파이프(180)는 본체(110)의 원수 유입관(111) 및 제2 배출구(112) 사이에 설치된다.
도 12를 참조하여 더 구체적으로 설명하면, 디어레이션 파이프(180)는 본체(110)의 원수 유입관(111) 상부에 길이방향의 일단이 연결되며, 이러한 디어레이션 파이프(180)의 길이방향 타단은 제2 배출구(112)의 상부에 연결된다. 그리고, 헤드로스 게이지 파이프(190)는 디어레이션 파이프(180)의 상부에 길이방향의 일단이 연결되며, 이러한 헤드로스 게이지 파이프(190)의 타단은 본체(110)의 원수 유입관(111)에 연결된다.
이러한 디어레이션 파이프(180) 및 헤드로스 게이지 파이프(190)의 구성에 의해서, 본체(110) 내의 수압과 중간챔버(152) 내의 수압차를 통해 헤드로스 게이지 파이프(190)에서 수두차를 측정하게 된다.
다시 말해, 헤드로스 게이지 파이프(190)는 디어레이션 파이프(180) 위에 설치되어 여과용 원수와 세척수의 수두차를 측정하는 기능을 한다. 부연 설명하면, 이렇게 수두차가 있어야 상방향으로 에어리프팅되는 모래가 모래 세척 재공급부(150)의 나선관로(154)를 통해 낙하할 때 상승하는 물에 의해 불순물이 세척된다.
전술한 도 2 내지 도 12의 실시예들을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 적용된 상향류식 모래여과기(100)는, 오염된 물의 여과 및 오염된 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행되는 상향류식 모래여과기에서, 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실이 방지될 수 있고 또한 이렇게 모래 유실 방지를 위해 설치되는 구성에 대해 정기적인 세척이 가능하여 해당 구성이 항상 정상적인 기능을 유지할 수 있게 한다.
또한, 오염된 물의 여과 및 오염된 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행되는 상향류식 모래여과기(100)에서, 모래의 세척을 위해 모래와 역방향으로 흐르는 여과된 물의 유속 조절 기능이 가능하여 여과용 모래의 입경이나 여과용 원수의 오염도 등에 따라 모래 세척을 위한 세척수의 유속을 적절히 조절할 수 있게 한다.
그리고, 유입 총질소 측정부(200)는 상향류식 모래여과기(100)의 원수 유입관(111)에 연결된 원수 공급관(111a) 내에 설치되어 있으며, 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)(NO3)를 감지하는 기능을 수행한다.
이러한 유입 총질소 측정부(200)는 통상적으로 오염수 중의 질소이온 농도를 연속적으로 측정하기 위하여 암모니아성 질소 측정용 미소 이온센서, 질산성 질소 측정용 미소 이온센서, 또는 이온 선택성 미소전극의 전위 측정 비교센서 중 적어도 하나의 센서를 포함함이 바람직하다.
화학약품 공급장치(300)는 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 미리 설정된 압력으로 공급하는 기능을 수행한다.
이때, 화학약품 공급장치(300)에 의해 공급되는 알코올계 화학약품은 예컨대, 메탄올(CH3OH)로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거할 수 있도록 일정 농도의 알코올계 화학약품이라면 어느 것이든 상관없다.
이러한 화학약품 공급장치(300)는 도면에 도시되진 않았지만, 미리 설정된 압력으로 일정량의 화학약품을 공급하기 위하여, 통상적으로 적어도 하나의 화학약품 저장용기, 화학약품 공급 펌프, 인버터(Inverter), 컴프레셔(Compressor), 믹서용기, 주입펌프, 제어밸브, 여과기, 압력계 등이 구비될 수 있다.
급속 혼화기(Line Mixer)(400)는 원수 공급관(111a) 상에 설치되어 있으며, 원수 공급관(111a)을 통해 유입되는 원수와 화학약품 공급장치(300)를 통해 공급되는 알코올계 화학약물을 급속 혼화시켜 원수 유입관(111)으로 전달하는 기능을 수행한다. 이러한 급속 혼화기(400)는 그 내부가 나선형으로 제작되어 유입수와 화학약품의 통과 시 급속 혼화를 시켜주는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 제어부(500)는 본 발명에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 대한 전체적인 제어를 수행하는 것으로서, 특히 유입 총질소 측정부(200)로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하는 기능을 수행한다.
또한, 제어부(500)는 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 급속 혼화기(400)에 투입되도록 화학약품 공급장치(300)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 총질소(T-N)의 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부(미도시)에 저장됨이 바람직하다.
한편, 상기 저장부는 예컨대, 플래시 메모리 타입(Flash Memory type), 하드디스크 타입(Hard Disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 제어부(500)에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 상기 저장부에 저장되고, 제어부(500)에 의해 실행될 수 있다.
전원공급부(600)는 각 부들, 기기 및 장치 즉, 상향류식 모래여과기(100), 유입 총질소 측정부(200), 화학약품 공급장치(300), 급속 혼화기(Line Mixer)(400) 및 제어부(500) 등에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 배터리로(Battery) 구현할 수도 있다.
추가적으로, 유입 총질소 측정부(200)로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 표시하는 유입 총질소 표시부(700)를 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부(500)는 유입 총질소 측정부(200)로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N)의 측정 값으로 환산 및 수치화하여 유입 총질소 표시부(700)에 표시되도록 제어할 수 있다.
더욱이, 상향류식 모래여과기(100)의 원수 유입관(111)에 연결된 원수 공급관(111a) 내에 설치되며, 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부(800)를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500)는 용존산소 측정부(800)로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 급속 혼화기(400)에 투입되도록 화학약품 공급장치(300)의 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.
또한, 용존산소 측정부(800)로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부(900)를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500)는 용존산소 측정부(900)로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 용존산소 표시부(900)에 표시되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서는 유입 총질소 표시부(700) 및 용존산소 표시부(900)를 서로 분리되어 구성하였지만, 이에 국한하지 않으며, 하나의 표시부에 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값 및 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 함께 표시할 수 있도록 구성할 수도 있다.
다른 한편, 본 발명의 실시예에 추가적으로 구성된 용존산소 측정부(900)를 대신하거나 더 추가하여 탁도(Turbidity), 잔류염소(Chlorine), 수온(Water Temperature), 수소이온농도(pH), 산화환원전위(ORP), 전기전도도(Conductivity), 염분도(Salinity), 총용존고형물(TDS), 활성오니부유물질농도(MLSS), 부유물질농도(SS), 실리카(Silica), 또는 오존(Ozone) 중 적어도 하나의 수질 관련 정보를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하는 수질 오염도 측정부를 더 포함할 수도 있다.
일 예로, 유체의 염도를 측정하기 위한 염도 측정센서와, 유체의 탁한 정도를 측정하기 위한 탁도 측정센서와, 유체의 생물화학적 산소 요구량을 측정하기 위한 BOD 측정센서와, 유체의 화학적 산소 요구량을 측정하기 위한 COD 측정센서 등을 포함할 수도 있다.
이때, 상기 염도 측정센서는 전기전도센서로 구성되어 유체 내의 나트륨함량값 또는 염도 농도를 측정하는 것으로서, 유체 속에 포함된 소금의 함량을 전기적 전도율의 차이로 센싱하는 것이다.
상기 탁도 측정센서는 흡광 광도법을 사용하여 유체의 탁한 정도를 측정할 수 있는데, 흡광 광도법이란 자외선(UV)이나 가시광선(VIS)과 같은 빛이 측정하고자 하는 용액을 통과할 때 흡수나 산란에 의하여 강도가 변하는 것을 이용하는 방법을 말한다.
상기 BOD 측정센서는 유체의 오염 정도 특히 생물 분해 가능한 유기성 오염물질의 함유량을 파악하는 센서이며, 상기 COD 측정센서는 유체 속의 유기물 함량의 지료로 오염물질을 산화시키는데 필요한 산소량을 측정하는 센서이다.
또한, 상향류식 모래여과기(100)를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구 즉, 제1 배출구(113)에 연결된 배출관(113a) 내에 설치되며, 배출관(113a) 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부(1000)를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500)는 배출 총질소 측정부(1000)로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상향류식 모래여과기(100)의 내부에 설치되어 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프(140)의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
즉, 에어리프트 펌프(140)의 압력을 낮추어서 탈리속도를 늦춰서 방류수 수질의 총질소(T-N)의 측정 값이 미리 설정된 기준 값이 되도록 하여 방류함으로써 반류 수량을 줄여 공정부하를 절감할 수 있는 효과가 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 따르면, 원수에 포함된 총질소(T-N)와 메탄올(CH3OH)이 급속 혼화되어 응집된 유입수는 상향류식 모래여과기(100)의 하부에서 상부로 이동하면서 여재인 모래 사이를 통과하면서 총질소(T-N)가 제거된 기준치의 맑은 물만 방류될 수 있다.
그리고, 여재인 모래에 부착된 미생물 유기물들은 모래와 함께 에어리프트 펌프(140)에 의해 중심부의 내측관(122) 하방향에서 상방향으로 밀어 올려지고 상부의 나선관로(154)에서 탈리시켜 모래는 다시 하부로 떨어지고 탈리된 미생물 유기물들은 외측챔버(153)로 수집될 수 있다.
이후에, 탈리된 여재인 모래는 다시 상향류식 모래여과기(100)의 하부로 침강되어 연속적으로 총질소(T-N)를 제거하게 되며, 여재인 모래에서 탈리된 여액은 외측챔버(153)로 수집되어 반류될 수 있다.
(제2 실시예)
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는, 크게 상향류식 모래여과기(100'), 유입 총인 측정부(200'), 화학약품 공급장치(300'), 급속 혼화기(Line Mixer)(400'), 제어부(500'), 및 전원공급부(600') 등을 포함하여 이루어진다. 한편, 도 2 내지 도 13에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상향류식 모래여과기(100')는 원수 유입관(111)을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 상향류식 모래여과기(100')는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 상향류식 모래여과기(100)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
유입 총인 측정부(200')는 상향류식 모래여과기(100')의 원수 유입관(111)에 연결된 원수 공급관(111a) 내에 설치되어 있으며, 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 총인(T-P)이란 수중에 함유된 인화합물의 총량을 말한다. 상기 총인(T-P)의 측정은 시료 중의 유기물을 산화 및 분해하여 모든 인화합물을 인산염(PO4) 형태로 변화시킨 다음, 인산염(PO4)을 흡광 광도법으로 정량하여 총인(T-P)의 농도를 구할 수 있다.
이러한 유입 총인 측정부(200')는 통상적으로 오염수 중의 총인(T-P)의 농도를 연속적으로 측정하기 위하여, 시료에 자외선과 가시광선의 빛을 조사하여 생성된 산란광과 형광을 측정하기 위한 광학센서 등을 포함함이 바람직하다.
화학약품 공급장치(300')는 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 미리 설정된 압력으로 공급하는 기능을 수행한다.
이때, 화학약품 공급장치(300')에 의해 공급되는 염기성 화학약품은 예컨대, 수산화나트륨(NaOH) 또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC) 등으로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거할 수 있도록 일정 농도의 염기성 화학약품(예컨대, 중합체인 폴리머(polymer) 또는 탄산나트륨(Na2CO3) 등)이라면 어느 것이든 상관없다.
이러한 화학약품 공급장치(300')는 도면에 도시되진 않았지만, 미리 설정된 압력으로 일정량의 화학약품을 공급하기 위하여, 통상적으로 적어도 하나의 화학약품 저장용기, 화학약품 공급 펌프, 인버터(Inverter), 컴프레셔(Compressor), 믹서용기, 주입펌프, 제어밸브, 여과기, 압력계 등이 구비될 수 있다.
급속 혼화기(Line Mixer)(400')는 원수 공급관(111a) 상에 설치되어 있으며, 원수 공급관(111a)을 통해 유입되는 원수와 화학약품 공급장치(300')를 통해 공급되는 염기성 화학약물을 급속 혼화시켜 원수 유입관(111)으로 전달하는 기능을 수행한다. 이러한 급속 혼화기(400')는 그 내부가 나선형으로 제작되어 유입수와 화학약품의 통과 시 급속 혼화를 시켜주는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 제어부(500')는 본 발명에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 대한 전체적인 제어를 수행하는 것으로서, 특히 유입 총인 측정부(200')로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하는 기능을 수행한다.
또한, 제어부(500')는 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 급속 혼화기(400')에 투입되도록 화학약품 공급장치(300')의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 총인(T-P)의 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부(미도시)에 저장됨이 바람직하다.
전원공급부(600')는 각 부들, 기기 및 장치 즉, 상향류식 모래여과기(100'), 유입 총인 측정부(200'), 화학약품 공급장치(300'), 급속 혼화기(Line Mixer)(400') 및 제어부(500') 등에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 배터리로(Battery) 구현할 수도 있다.
추가적으로, 유입 총인 측정부(200')로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 표시하는 유입 총인 표시부(700')를 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부(500')는 유입 총인 측정부(200')로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총인(T-P)의 측정 값으로 환산 및 수치화하여 유입 총인 표시부(700')에 표시되도록 제어할 수 있다.
더욱이, 상향류식 모래여과기(100')의 원수 유입관(111)에 연결된 원수 공급관(111a) 내에 설치되며, 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부(800')를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500')는 용존산소 측정부(800')로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 급속 혼화기(400')에 투입되도록 화학약품 공급장치(300')의 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.
또한, 용존산소 측정부(800')로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부(900')를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500')는 용존산소 측정부(900')로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 용존산소 표시부(900')에 표시되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 유입 총인 표시부(700') 및 용존산소 표시부(900')를 서로 분리되어 구성하였지만, 이에 국한하지 않으며, 하나의 표시부에 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값 및 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 함께 표시할 수 있도록 구성할 수도 있다.
다른 한편, 본 발명의 실시예에 추가적으로 구성된 용존산소 측정부(900')를 대신하거나 더 추가하여 탁도(Turbidity), 잔류염소(Chlorine), 수온(Water Temperature), 수소이온농도(pH), 산화환원전위(ORP), 전기전도도(Conductivity), 염분도(Salinity), 총용존고형물(TDS), 활성오니부유물질농도(MLSS), 부유물질농도(SS), 실리카(Silica), 또는 오존(Ozone) 중 적어도 하나의 수질 관련 정보를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하는 수질 오염도 측정부를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상향류식 모래여과기(100')를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구 즉, 제1 배출구(113)에 연결된 배출관(113a) 내에 설치되며, 배출관(113a) 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부(1000')를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500')는 배출 총인 측정부(1000')로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상향류식 모래여과기(100')의 내부에 설치되어 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프(140)의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
즉, 에어리프트 펌프(140)의 압력을 낮추어서 탈리속도를 늦춰서 방류수 수질의 총인(T-P)의 측정 값이 미리 설정된 기준 값이 되도록 하여 방류함으로써 반류 수량을 줄여 공정부하를 절감할 수 있는 효과가 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 따르면, 원수에 포함된 총인(T-P)과 수산화나트륨(NaOH) 및/또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)이 급속 혼화되어 응집된 유입수는 상향류식 모래여과기(100')의 하부에서 상부로 이동하면서 여재인 모래 사이를 통과하면서 총인(T-P)이 제거된 기준치의 맑은 물만 방류될 수 있다.
그리고, 여재인 모래에 부착된 용존성 인은 모래와 함께 에어리프트 펌프(140)에 의해 중심부의 내측관(122) 하방향에서 상방향으로 밀어 올려지고 상부의 나선관로(154)에서 탈리시켜 모래는 다시 하부로 떨어지고 탈리된 용존성 인은 외측챔버(153)로 수집될 수 있다.
이후에, 탈리된 여재인 모래는 다시 상향류식 모래여과기(100')의 하부로 침강되어 연속적으로 용존성 인을 제거하게 되며, 여재인 모래에서 탈리된 여액은 외측챔버(153)로 수집되어 반류될 수 있다.
(제3 실시예)
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는, 크게 상향류식 모래여과기(100"), 유입 총질소 측정부(200a"), 유입 총인 측정부(200b"), 제1 화학약품 공급장치(300a"), 제2 화학약품 공급장치(300b"), 급속 혼화기(Line Mixer)(400"), 제어부(500"), 및 전원공급부(600") 등을 포함하여 이루어진다. 한편, 도 2 내지 도 14에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상향류식 모래여과기(100")는 원수 유입관(111)을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 상향류식 모래여과기(100")는 원수 유입관(111)을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 상향류식 모래여과기(100")는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 상향류식 모래여과기(100)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
유입 총질소 측정부(200a")는 상향류식 모래여과기(100")의 원수 유입관(111)에 연결된 원수 공급관(111a) 내에 설치되어 있으며, 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)(NO3)를 감지하는 기능을 수행한다.
이러한 유입 총질소 측정부(200a")는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 유입 총질소 측정부(200)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
유입 총인 측정부(200b")는 상향류식 모래여과기(100")의 원수 유입관(111)에 연결된 원수 공급관(111a) 내에 설치되어 있으며, 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 기능을 수행한다.
이러한 유입 총인 측정부(200b")는 전술한 본 발명의 제2 실시예에 적용된 유입 총인 측정부(200')와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제2 실시예를 참조하기로 한다.
제1 화학약품 공급장치(300a")는 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 미리 설정된 압력으로 공급하는 기능을 수행한다.
이러한 제1 화학약품 공급장치(300a")는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 화학약품 공급장치(300)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
제2 화학약품 공급장치(300b")는 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 미리 설정된 압력으로 공급하는 기능을 수행한다.
이러한 제2 화학약품 공급장치(300b")는 전술한 본 발명의 제2 실시예에 적용된 화학약품 공급장치(300')와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제2 실시예를 참조하기로 한다.
급속 혼화기(Line Mixer)(400")는 원수 공급관(111a) 상에 설치되어 있으며, 원수 공급관(111a)을 통해 유입되는 원수와 제1 화학약품 공급장치(300a") 및/또는 제2 화학약품 공급장치(300b")를 통해 공급되는 알코올계 화학약품 및/또는 염기성 화학약물 중 적어도 하나의 화학약품을 급속 혼화시켜 원수 유입관(111)으로 전달하는 기능을 수행한다. 이러한 급속 혼화기(400")는 그 내부가 나선형으로 제작되어 유입수와 화학약품의 통과 시 급속 혼화를 시켜주는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 제어부(500")는 본 발명에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 대한 전체적인 제어를 수행하는 것으로서, 특히 유입 총질소 측정부(200a")로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 급속 혼화기(400")에 투입되도록 제1 화학약품 공급장치(300a")의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
또한, 제어부(500")는 유입 총인 측정부(200b")로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 급속 혼화기(400")에 투입되도록 제2 화학약품 공급장치(300b")의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
그리고, 전원공급부(600")는 각 부들, 기기 및 장치 즉, 상향류식 모래여과기(100"), 유입 총질소 측정부(200a"), 유입 총인 측정부(200b"), 제1 화학약품 공급장치(300a"), 제2 화학약품 공급장치(300b"), 급속 혼화기(Line Mixer)(400") 및 제어부(500") 등에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 배터리로(Battery) 구현할 수도 있다.
추가적으로, 유입 총질소 측정부(200a")로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값 및 유입 총인 측정부(200b")로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-N)의 측정 값을 표시하는 표시부(700")를 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부(500")는 유입 총질소 측정부(200a") 및 유입 총인 측정부(200b")로부터 각각 감지된 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값으로 각각 환산 및 수치화하여 표시부(700")에 표시되도록 제어할 수 있다.
더욱이, 상향류식 모래여과기(100")의 원수 유입관(111)에 연결된 원수 공급관(111a) 내에 설치되며, 원수 공급관(111a) 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부(800")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 용존산소 측정부(800")로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품 및/또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 급속 혼화기(400")에 투입되도록 제1 화학약품 공급장치(300a") 및/또는 제2 화학약품 공급장치(300b") 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 알코올계 화학약품의 공급량 및/또는 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품 및/또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.
또한, 용존산소 측정부(800")로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부(900")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 용존산소 측정부(900")로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 용존산소 표시부(900")에 표시되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에서는 표시부(700") 및 용존산소 표시부(900")를 서로 분리되어 구성하였지만, 이에 국한하지 않으며, 하나의 표시부에 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값과 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 함께 표시할 수 있도록 구성할 수도 있다.
또한, 상향류식 모래여과기(100")를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구 즉, 제1 배출구(113)에 연결된 배출관(113a) 내에 설치되며, 배출관(113a) 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부(1000a")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 배출 총질소 측정부(1000a")로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상향류식 모래여과기(100")의 내부에 설치되어 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프(140)의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
또한, 상향류식 모래여과기(100")를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구 즉, 제1 배출구(113)에 연결된 배출관(113a) 내에 설치되며, 배출관(113a) 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부(1000b")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 배출 총인 측정부(1000b")로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상향류식 모래여과기(100")의 내부에 설치되어 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프(140)의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
즉, 에어리프트 펌프(140)의 압력을 낮추어서 탈리속도를 늦춰서 방류수 수질의 총질소(T-N) 및/또는 총인(T-P)의 측정 값이 미리 설정된 기준 값이 되도록 하여 방류함으로써 반류 수량을 줄여 공정부하를 절감할 수 있는 효과가 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 따르면, 원수에 포함된 총질소(T-N)와 메탄올(CH3OH) 및/또는 총인(T-P)과 수산화나트륨(NaOH) 및/또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)이 급속 혼화되어 응집된 유입수는 상향류식 모래여과기(100")의 하부에서 상부로 이동하면서 여재인 모래 사이를 통과하면서 총질소(T-N) 및/또는 총인(T-P)이 제거된 기준치의 맑은 물만 방류될 수 있다.
그리고, 여재인 모래에 부착된 미생물 유기물들 및/또는 용존성 인은 모래와 함께 에어리프트 펌프(140)에 의해 중심부의 내측관(122) 하방향에서 상방향으로 밀어 올려지고 상부의 나선관로(154)에서 탈리시켜 모래는 다시 하부로 떨어지고 탈리된 미생물 유기물들 및/또는 용존성 인은 외측챔버(153)로 수집될 수 있다.
이후에, 탈리된 여재인 모래는 다시 상향류식 모래여과기(100")의 하부로 침강되어 연속적으로 총질소(T-N) 및/또는 용존성 인을 제거하게 되며, 여재인 모래에서 탈리된 여액은 외측챔버(153)로 수집되어 반류될 수 있다.
(제4 실시예)
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는, 크게 제1 상향류식 모래여과기(100a"), 제2 상향류식 모래여과기(100b"), 유입 총질소 측정부(200"), 제1 화학약품 공급장치(300a"), 제2 화학약품 공급장치(300b"), 제1 급속 혼화기(400a"), 제2 급속 혼화기(400b"), 제어부(500"), 및 전원공급부(600") 등을 포함하여 이루어진다. 한편, 도 2 내지 도 15에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 제4 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
제1 상향류식 모래여과기(100a")는 제1 원수 유입관(111-1)을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.
제2 상향류식 모래여과기(100b")는 제2 원수 유입관(111-2)을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 제 1 및 제2 상향류식 모래여과기(100a" 및 100b")는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 상향류식 모래여과기(100)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
유입 총질소 측정부(200a")는 제1 상향류식 모래여과기(100a")의 제1 원수 유입관(111-1)에 연결된 제1 원수 공급관(111a-1) 내에 설치되어 있으며, 제1 원수 공급관(111a-1) 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)(NO3)를 감지하는 기능을 수행한다.
이러한 유입 총질소 측정부(200a")는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 유입 총질소 측정부(200)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
유입 총인 측정부(200b")는 제2 상향류식 모래여과기(100b")의 제2 원수 유입관(111-2)과 제1 상향류식 모래여과기(100a")의 배출관(113a) 사이에 연결된 제2 원수 공급관(111a-2) 내에 설치되어 있으며, 제2 원수 공급관(111a-2) 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 기능을 수행한다.
이러한 유입 총인 측정부(200b")는 전술한 본 발명의 제2 실시예에 적용된 유입 총인 측정부(200')와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제2 실시예를 참조하기로 한다.
제1 화학약품 공급장치(300a")는 제1 원수 공급관(111a-1) 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 미리 설정된 압력으로 공급하는 기능을 수행한다.
이러한 제1 화학약품 공급장치(300a")는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 적용된 화학약품 공급장치(300)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.
제2 화학약품 공급장치(300b")는 제2 원수 공급관(111a-2) 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 미리 설정된 압력으로 공급하는 기능을 수행한다.
이러한 제2 화학약품 공급장치(300b")는 전술한 본 발명의 제2 실시예에 적용된 화학약품 공급장치(300')와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 본 발명의 제2 실시예를 참조하기로 한다.
제1 급속 혼화기(400a")는 제1 원수 공급관(111a-1) 상에 설치되어 있으며, 제1 원수 공급관(111a-1)을 통해 유입되는 원수와 제1 화학약품 공급장치(300a")를 통해 공급되는 알코올계 화학약품을 급속 혼화시켜 제1 원수 유입관(111-1)으로 전달하는 기능을 수행한다. 이러한 제1 급속 혼화기(400a")는 그 내부가 나선형으로 제작되어 유입수와 화학약품의 통과 시 급속 혼화를 시켜주는 역할을 수행할 수 있다.
제2 급속 혼화기(400b")는 제2 원수 공급관(111a-2) 상에 설치되어 있으며, 제2 원수 공급관(111a-2)을 통해 유입되는 원수와 제2 화학약품 공급장치(300b")를 통해 공급되는 염기성 화학약품을 급속 혼화시켜 제2 원수 유입관(111-2)으로 전달하는 기능을 수행한다. 이러한 제2 급속 혼화기(400b")는 그 내부가 나선형으로 제작되어 유입수와 화학약품의 통과 시 급속 혼화를 시켜주는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 제어부(500")는 본 발명에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 대한 전체적인 제어를 수행하는 것으로서, 특히 유입 총질소 측정부(200a")로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 제1 급속 혼화기(400a")에 투입되도록 제1 화학약품 공급장치(300a")의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
또한, 제어부(500")는 유입 총인 측정부(200b")로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 제2 급속 혼화기(400b")에 투입되도록 제2 화학약품 공급장치(300b")의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
그리고, 전원공급부(600")는 각 부들, 기기 및 장치 즉, 제1 상향류식 모래여과기(100a"), 제2 상향류식 모래여과기(100b"), 유입 총질소 측정부(200a"), 유입 총인 측정부(200b"), 제1 화학약품 공급장치(300a"), 제2 화학약품 공급장치(300b"), 제1 급속 혼화기(400"a), 제2 급속 혼화기(400b") 및 제어부(500") 등에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 배터리로(Battery) 구현할 수도 있다.
추가적으로, 유입 총질소 측정부(200a")로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값 및 유입 총인 측정부(200b")로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-N)의 측정 값을 표시하는 표시부(700")를 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부(500")는 유입 총질소 측정부(200a") 및 유입 총인 측정부(200b")로부터 각각 감지된 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값으로 각각 환산 및 수치화하여 표시부(700")에 표시되도록 제어할 수 있다.
더욱이, 제1 및/또는 제2 상향류식 모래여과기(100a" 및/또는 100b")의 제1 및/또는 제2 원수 유입관(111-1 및/또는 111-2) 중 적어도 하나에 연결된 제1 및/또는 제2 원수 공급관(111a-1 및/또는 111a-2) 중 적어도 하나에 설치되며, 제1 및/또는 제2 원수 공급관(111a-1 및/또는 111a-2) 중 적어도 하나의 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부(800")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 용존산소 측정부(800")로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품 및/또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 제1 및/또는 제2 급속 혼화기(400a" 및/또는 400b") 중 어느 하나에 투입되도록 제1 및/또는 제2 화학약품 공급장치(300a" 및/또는 300b") 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 알코올계 화학약품의 공급량 및/또는 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품 및/또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.
또한, 용존산소 측정부(800")로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부(900")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 용존산소 측정부(900")로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 용존산소 표시부(900")에 표시되도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에서는 표시부(700") 및 용존산소 표시부(900")를 서로 분리되어 구성하였지만, 이에 국한하지 않으며, 하나의 표시부에 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값과 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 함께 표시할 수 있도록 구성할 수도 있다.
또한, 제1 상향류식 모래여과기(100a")를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구 즉, 제1 배출구(113)에 연결된 배출관(113a) 내에 설치되며, 배출관(113a) 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부(1000a")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 배출 총질소 측정부(1000a")로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 제1 상향류식 모래여과기(100a")의 내부에 설치되어 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프(140)의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
즉, 에어리프트 펌프(140)의 압력을 낮추어서 탈리속도를 늦춰서 방류수 수질의 총질소(T-N)의 측정 값이 미리 설정된 기준 값이 되도록 하여 방류함으로써 반류 수량을 줄여 공정부하를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2 상향류식 모래여과기(100b")를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구 즉, 제1 배출구(113)에 연결된 배출관(113a) 내에 설치되며, 배출관(113a) 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부(1000b")를 더 포함할 수도 있다.
이때, 제어부(500")는 배출 총인 측정부(1000b")로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 제2 상향류식 모래여과기(100b")의 내부에 설치되어 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프(140)의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어할 수 있다.
즉, 에어리프트 펌프(140)의 압력을 낮추어서 탈리속도를 늦춰서 방류수 수질의 총인(T-P)의 측정 값이 미리 설정된 기준 값이 되도록 하여 방류함으로써 반류 수량을 줄여 공정부하를 절감할 수 있는 효과가 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제4 실시예에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 따르면, 제1 급속 혼화기(400a")를 통해 원수에 포함된 총질소(T-N)와 메탄올(CH3OH)이 1차로 급속 혼화되어 응집된 유입수는 제1 상향류식 모래여과기(100a")의 하부에서 상부로 이동하면서 여재인 모래 사이를 통과하면서 총질소(T-N)가 제거된 기준치의 맑은 물만 방류될 수 있다.
그리고, 여재인 모래에 부착된 미생물 유기물들은 모래와 함께 에어리프트 펌프(140)에 의해 중심부의 내측관(122) 하방향에서 상방향으로 밀어 올려지고 상부의 나선관로(154)에서 탈리시켜 모래는 다시 하부로 떨어지고 탈리된 미생물 유기물들은 외측챔버(153)로 수집될 수 있다.
이후에, 탈리된 여재인 모래는 다시 제1 상향류식 모래여과기(100a")의 하부로 침강되어 연속적으로 총질소(T-N)를 제거하게 되며, 여재인 모래에서 탈리된 여액은 외측챔버(153)로 수집되어 반류될 수 있다.
그런 다음, 제2 급속 혼화기(400b")를 통해 원수 즉, 총질소(T-N)가 제거된 물에 포함된 총인(T-P)과 수산화나트륨(NaOH) 및/또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)이 2차로 급속 혼화되어 응집된 유입수는 제2 상향류식 모래여과기(100b")의 하부에서 상부로 이동하면서 여재인 모래 사이를 통과하면서 총인(T-P)이 제거된 기준치의 맑은 물만 방류될 수 있다.
그리고, 여재인 모래에 부착된 용존성 인은 모래와 함께 에어리프트 펌프(140)에 의해 중심부의 내측관(122) 하방향에서 상방향으로 밀어 올려지고 상부의 나선관로(154)에서 탈리시켜 모래는 다시 하부로 떨어지고 탈리된 용존성 인은 외측챔버(153)로 수집될 수 있다.
이후에, 탈리된 여재인 모래는 다시 제2 상향류식 모래여과기(100b")의 하부로 침강되어 연속적으로 용존성 인을 제거하게 되며, 여재인 모래에서 탈리된 여액은 외측챔버(153)로 수집되어 반류될 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 적용된 유입 총질소 측정부(200a") 및 유입 총인 측정부(200b")를 제1 및 제2 상향류식 모래여과기(100a" 및 100b")의 제1 및 2 원수 유입관(111-1 및 111-2)에 각각 설치하였지만, 이에 국한하지 않으며, 유입 총질소 측정부(200a")를 제2 상향류식 모래여과기(100b")의 제2 원수 유입관(111-2)에 설치할 수도 있으며, 유입 총인 측정부(200b")를 제1 상향류식 모래여과기(100a")의 제1 원수 유입관(111-1)에 설치할 수도 있다.
전술한 본 발명에 따른 상향류식 모래여과기의 제어 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 상향류식 모래여과기,
200 : 유입 총질소 측정부,
300 : 화학약품 공급장치,
400 : 급속 혼화기,
500 : 제어부,
600 : 전원공급부,
700 : 유입 총질소 표시부,
800 : 용존산소 측정부,
900 : 용존산소 표시부,
1000 : 배출 총질소 측정부

Claims (43)

  1. 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 상향류식 모래여과기;
    상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 유입 총질소 측정부;
    상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부;
    상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부;
    상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 공급하는 화학약품 공급장치;
    상기 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 알코올계 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 원수 유입관으로 전달하는 급속 혼화기;
    상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 표시하는 유입 총질소 표시부;
    상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부; 및
    상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N)의 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 유입 총질소 표시부에 표시되도록 제어하고, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어하며, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어하며, 상기 배출 총질소 측정부로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어하며,
    상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 총질소(T-N)의 차이 값 및 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되고,
    상기 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 알코올계 화학약품은 메탄올(CH3OH)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
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  9. 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 상향류식 모래여과기;
    상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 유입 총인 측정부;
    상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부;
    상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부;
    상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 공급하는 화학약품 공급장치;
    상기 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 염기성 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 원수 유입관으로 전달하는 급속 혼화기;
    상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 표시하는 유입 총인 표시부;
    상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부; 및
    상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총인(T-P)의 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 유입 총인 표시부에 표시되도록 제어하고, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 화학약품 공급장치의 동작을 제어하며, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어하며, 상기 배출 총인 측정부로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어하며,
    상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 총인(T-P)의 차이 값 및 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되고,
    상기 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 염기성 화학약품은 수산화나트륨(NaOH) 또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
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  17. 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 상향류식 모래여과기;
    상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 유입 총질소 측정부;
    상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 공급하는 제1 화학약품 공급장치;
    상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 유입 총인 측정부;
    상기 상향류식 모래여과기의 원수 유입관에 연결된 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부;
    상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부;
    상기 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부;
    상기 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 공급하는 제2 화학약품 공급장치;
    상기 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 제1 또는 제2 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 알코올계 화학약물 또는 염기성 화학약품 중 적어도 하나의 화학약품을 급속 혼화시켜 상기 원수 유입관으로 전달하는 급속 혼화기;
    상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값 및 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-N)의 측정 값을 표시하는 표시부;
    상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부; 및
    상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 화학약품 공급장치의 동작을 제어하며, 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제2 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 유입 총질소 측정부 및 상기 유입 총인 측정부로부터 각각 감지된 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값으로 각각 환산 및 수치화하여 상기 표시부에 표시되도록 제어하고, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 상기 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 또는 제2 화학약품 공급장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하며, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어하며, 상기 배출 총질소 측정부로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어하며, 상기 배출 총인 측정부로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어하며,
    상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 총질소(T-N)의 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되고,
    상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 총인(T-P)의 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되며,
    상기 알코올계 화학약품의 공급량 또는 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되며,
    상기 제1 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 알코올계 화학약품은 메탄올(CH3OH)로 이루어지며,
    상기 제2 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 염기성 화학약품은 수산화나트륨(NaOH) 또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
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  25. 제1 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 제1 상향류식 모래여과기;
    상기 제1 상향류식 모래여과기의 제1 원수 유입관에 연결된 제1 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 제1 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 유입 총질소 측정부;
    상기 제1 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총질소(T-N)를 제거하기 위한 알코올계 화학약품을 공급하는 제1 화학약품 공급장치;
    상기 제1 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 제1 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 제1 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 알코올계 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 제1 원수 유입관으로 전달하는 제1 급속 혼화기;
    제2 원수 유입관을 통해 유입된 원수의 여과 및 여재인 모래의 세척 과정이 동시에 진행됨과 아울러 이 과정에서 세척 과정을 거친 후 여과층으로 재공급되는 모래의 유실을 방지할 수 있도록 구성되는 제2 상향류식 모래여과기;
    상기 제2 상향류식 모래여과기의 제2 원수 유입관과 상기 제1 상향류식 모래여과기의 배출관 사이에 연결된 제2 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 제2 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 유입 총인 측정부;
    상기 제1 또는 제2 상향류식 모래여과기의 제1 또는 제2 원수 유입관에 연결된 제1 또는 제2 원수 공급관 중 적어도 하나의 원수 공급관 내에 설치되며, 상기 제1 또는 제2 원수 공급관 중 적어도 하나의 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도를 감지하는 용존산소 측정부;
    상기 제1 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총질소(T-N)를 감지하는 배출 총질소 측정부;
    상기 제2 상향류식 모래여과기를 통해 여과된 물을 배출하기 위한 배출구에 연결된 배출관 내에 설치되며, 상기 배출관 내에 흐르는 여과된 물에 포함된 총인(T-P)을 감지하는 배출 총인 측정부;
    상기 제2 원수 공급관 내에 흐르는 원수에 포함된 총인(T-P)을 제거하기 위한 염기성 화학약품을 공급하는 제2 화학약품 공급장치;
    상기 제2 원수 공급관 상에 설치되며, 상기 제2 원수 공급관을 통해 유입되는 원수와 상기 제2 화학약품 공급장치를 통해 공급되는 염기성 화학약물을 급속 혼화시켜 상기 제2 원수 유입관으로 전달하는 제2 급속 혼화기;
    상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값 및 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-N)의 측정 값을 표시하는 표시부;
    상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 표시하는 용존산소 표시부; 및
    상기 유입 총질소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총질소(T-N)의 측정 값과 총질소(T-N)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총질소(T-N)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품의 공급량이 상기 제1 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 화학약품 공급장치의 동작을 제어하며, 상기 유입 총인 측정부로부터 감지된 원수에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 큰 상태에서 상기 총인(T-P)의 측정 값과 총인(T-P)의 기준 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 총인(T-P)의 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 염기성 화학약품의 공급량이 상기 제2 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제2 화학약품 공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 유입 총질소 측정부 및 상기 유입 총인 측정부로부터 각각 감지된 원수에 대한 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 총질소(T-N) 및 총인(T-P)의 측정 값으로 각각 환산 및 수치화하여 상기 표시부에 표시되도록 제어하고, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 용존산소(DO)의 기준 농도 값보다 큰 상태에서 상기 용존산소(DO)의 농도 측정 값과 용존산소(DO)의 기준 농도 값의 차이를 연산하고, 상기 연산된 용존산소(DO)의 농도 차이 값을 바탕으로 미리 설정된 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 상기 제1 또는 제2 급속 혼화기 중 적어도 하나의 급속 혼화기에 투입되도록 상기 제1 또는 제2 화학약품 공급장치 중 적어도 하나의 동작을 제어하며, 상기 용존산소 측정부로부터 감지된 원수에 대한 용존산소(DO)의 농도 측정 정보를 제공받아 이를 기반으로 용존산소(DO)의 농도 측정 값으로 환산 및 수치화하여 상기 용존산소 표시부에 표시되도록 제어하며, 상기 배출 총질소 측정부로부터 감지된 물에 대한 총질소(T-N)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총질소(T-N)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 제1 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어하며, 상기 배출 총인 측정부로부터 감지된 물에 대한 총인(T-P)의 측정 값을 제공받아 이를 기반으로 미리 설정된 총인(T-P)의 기준 값보다 작을 경우, 상기 제2 상향류식 모래여과기의 내부에 설치되어 상기 모래를 상향 이동시키기 위한 에어리프트 펌프의 현재 압력 값을 미리 설정된 압력 값만큼 낮추어 탈리속도를 늦추도록 제어하며,
    상기 알코올계 화학약품의 공급량은, 상기 총질소(T-N)의 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되고,
    상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 총인(T-P)의 차이 값에 따라 공급해야 할 염기성 화학약품의 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되며,
    상기 알코올계 화학약품의 공급량 또는 상기 염기성 화학약품의 공급량은, 상기 용존산소(DO)의 농도 차이 값에 따라 공급해야 할 알코올계 화학약품 또는 염기성 화학약품의 공급량 중 적어도 하나의 화학약품 공급량이 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 미리 설정되어 별도의 저장부에 저장되며,
    상기 제1 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 알코올계 화학약품은 메탄올(CH3OH)로 이루어지며,
    상기 제2 화학약품 공급장치에 의해 공급되는 염기성 화학약품은 수산화나트륨(NaOH) 또는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride, PAC)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
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  33. 제1 항, 제9 항 또는 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상향류식 모래여과기는,
    상단에 여과용 원수의 유입을 위한 원수 유입관 및 여과된 물의 배출을 위한 제1 배출구 그리고 여재인 모래의 세척에 사용된 세척수의 배출을 위한 제2 배출구가 각각 형성되고, 내측에 여재로써 모래가 수용되어 여과층을 형성하는 본체;
    상기 본체의 내측에 수직 방향으로 설치되는 이중관 구조로 이루어져, 외측관은 상기 원수 유입관과 원수 전달관을 통해 연결되고 내측관은 모래의 상향 이동통로를 형성하는 중앙 메인관;
    상기 중앙 메인관의 하부에 상기 외측관과 통하는 상태의 분기관들이 방사상으로 배치되어 형성되는 원수 분배부;
    상기 중앙 메인관의 하단에 연계 설치되어 상기 내측관을 통해 모래를 상향 이동시키는 에어리프트 펌프;
    상기 내측관과 통하는 내측챔버 및 상기 내측챔버로부터 오버플로어되는 모래를 받는 중간챔버 그리고 상기 중간챔버 내의 모래에 대해 세척 작용을 한 후 오버플로어되는 물을 받는 외측챔버를 포함하는 상태로 상기 중앙 메인관의 상단에 연결되며, 상기 중간챔버와 통하는 상태로 하향 연장되어 상기 중간챔버 내 모래의 하향 이동통로 및 상기 본체 내 여과된 물의 상향 이동통로를 형성하는 나선관로를 포함하는 모래 세척 재공급부; 및
    상기 나선관로를 통해 상향 이동하는 상기 본체 내 여과된 물의 유속 조절을 위해 상기 모래 세척 재공급부에 설치되는 세척수 유속 조절부를 포함하며,
    상기 원수 분배부를 통해 배출되는 여과용 원수가 상기 에어리프트 펌프 및 모래 세척 재공급부를 통해 상기 여과층 내에서 하향 이동의 동작을 반복하는 모래들과의 상호 작용을 통해 상기 여과층을 상방향으로 통과하면서 여과되는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 세척수 유속 조절부는,
    상기 중간챔버의 상부에 수직 방향을 따라 형성되는 오버플로어 슬롯;
    상기 오버플로어 슬롯의 하단 높이가 상기 본체 내의 수위보다 낮은 조건이 충족되는 상태에서 상기 오버플로어 슬롯의 개방되는 크기를 조절할 수 있는 상태로 상기 중간챔버에 탈착 가능하게 결합되는 슬롯 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 슬롯 차단부는,
    상기 오버플로어 슬롯 주변의 상기 중간챔버 표면에 수밀되는 상태로 배치되는 차단판; 및
    상기 차단판과 중간챔버의 접경 영역에 그 머리부를 밀착시키는 상태로 상기 중간챔버에 형성되는 나사홀에 나사 결합되어 상기 차단판을 상기 오버플로어 슬롯 주변의 상기 중간챔버 표면과 수밀되는 상태로 고정시키는 고정스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  36. 제33 항에 있어서,
    상기 모래 세척 재공급부의 상기 외측챔버에 수용되어 상기 중간챔버로부터 오버플로어되는 물에 포함된 모래를 걸러 모래의 유실을 방지하는 모래 필터부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  37. 제36 항에 있어서,
    상기 모래 필터부재는, 수직살들이 수평 방향의 하나 이상의 결속살을 통해 상호 0.5 내지 1㎜의 간격을 유지하며 수평 방향을 따라 연속적으로 배치되는 망체 형태인 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  38. 제37 항에 있어서,
    상기 모래 필터부재는 상단에 세척용 물의 방출을 위한 노즐이 설치되어 상기 본체에 대한 여과용 원수의 유입 시 상기 노즐을 통해 사전 설정된 시간 동안 물이 방출되면서 세척 및 끼어있는 모래를 분리시키는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  39. 제36 항에 있어서,
    상기 모래 필터부재는, 수직 방향을 따라 섬유상으로 형성되는 웨이브살들이 수평 방향의 하나 이상의 결속살을 통해 일정 간격을 유지하며 수평 방향을 따라 연속적으로 배치되는 망체 형태인 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  40. 제39 항에 있어서,
    상기 모래 필터부재는 상단에 세척용 물의 방출을 위한 노즐이 설치되어 상기 본체에 대한 여과용 원수의 유입 시 상기 노즐을 통해 사전 설정된 시간 동안 물이 방출되면서 세척 및 끼어있는 모래를 분리시키는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  41. 제33 항에 있어서,
    상기 본체는 내측 상부에 여과된 물을 받아 가두는 수평 방향의 오버플로어 관로가 형성되어 상기 오버플로어 관로와 통하도록 상기 제1 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  42. 제33 항에 있어서,
    상기 본체의 원수 유입관 상부에 길이 방향의 일단이 연결되고 길이 방향의 타단이 상기 제2 배출구의 상부에 연결되는 디어레이션 파이프 및 상기 디어레이션 파이프의 상부에 길이 방향의 일단이 연결되고 길이방향의 타단이 상기 원수 유입관에 연결되는 헤드로스 게이지 파이프를 더 포함하여, 상기 본체 내의 수압과 상기 중간챔버 내의 수압차를 통해 상기 헤드로스 게이지 파이프에서 수두차를 측정하는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
  43. 제33 항에 있어서,
    상기 중앙 메인관의 하단에 설치되어, 상기 에어리프트 펌프를 통해 상기 내측관으로 유입되기 위한 영역으로 모래를 안내하는 갓 형상의 모래 안내부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향류식 모래여과기의 제어 장치.
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