KR102087796B1 - 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법 및 장치 - Google Patents

하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

일 개시에 의하여 복수개의 이송관을 통하여 제 1 중간 저장소로 하수가 유입되는 동안 복수개의 이송관 각각에 연결된 펌프의 출력을 측정하는 단계, 제 1 중간 저장소에 유입되는 하수량 및 유입되는 하수량의 증가속도를 계산하는 단계, 하수량의 증가속도에 기초하여, 유입되는 하수량이 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 초과할지 여부를 3개의 레벨로 판단하는 단계, 하수량의 초과량이 제 1 레벨로 판단되는 경우, 제 1 바이패스관을 이용하여 제 1 중간 저장소에 저장된 하수의 60%를 하수처리장으로 이송시키고, 나머지 40%의 하수를 하수처리장의 외곽을 돌아 설치된 제 2 바이패스관을 이용하여 하수처리장으로 이송시키는 단계, 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 제 2 중간 저장소로 이송시키는 단계 및 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 간이하수처리시설로 이송시켜 간이 여과처리를 거친 후 방류하는 단계를 포함하는 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.

Description

하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법 및 장치{Apparatus and method for improving sewage treatment capacity when rainfall increases by using bypass pipe installed in sewage treatment plant}
본 발명은 하수처리를 위하여 하수를 저장하는 탱크에 연결된 펌프의 회전 속도 및 출력 동력을 통해 계산된 펌프의 유량을 기초로 하수 저장조에 저장된 하수의 수위를 자동으로 조정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 By-Pass 이송관을 이용하여 강우시 하수처시설의 처리능력을 확대하고, 효율적으로 저농도 하수를 제어하여 고농도 분류식 이송을 극대화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하수는 생활이나 사업에 기인하거나 수반되는 오수(생활하수)와 자연강우에 의한 우수(빗물)를 합한 것을 말하며, 그 배출방법에는 배제형식에 따라 오수와 우수를 별개의 하수관거에 의하여 배제하는 분류식과, 오수와 우수를 동일 하수관거로 배제하는 합류식으로 구분할 수 있다.
강변처리구역은 분류식화 사업 중에 있으나, 집중 강우시 분류식 및 합류식 혼합하수가 관거 시설에서 월류하여 공공 수역으로 유출되는 경우가 발생하여 수질 오염을 가중시키고 있다. 강변처리구역의 분륫힉 관로 보급율은 2017년 기준 약 80%이며, 재개발지역 등의 제척지와 현장 여건상 배수설비가 곤란한 미정비 가옥 등에서 발생하는 사고를 예방하기 위하여, 다수의 우수토실을 운영하고 있다.
기존의 많은 도시에서는 오수와 우수를 하나의 관거를 통하여 배수하는 합류식 관거(Combined System of Sewage)는 평상시에는 하수관을 통하여 유입되는 하수가 전량 우수토실로 흘러들어가 우수토실 내부에 채워지면서 곧바로 하수 처리장으로 배출되며, 우천시와 같이 자연강우가 발생하는 경우에는 우수(빗물)에 의한 유량이 평상시 오수유량의 2 ~ 3 배 또는 그 이상이 될 때, 하천 방류구를 통하여 하천이나, 바다 등으로 방류하게 된다
그러나, 감전, 엄궁, 하단 중계펌프장 및 관거시설 등은 1990년도에 준공된 시설로서, 시설용량은 시간당 최대 유입량 832,484㎡/일 이상으로 설치된 시설이나, 관거 및 중계펌프장은 강변하루처리장의 현재 시설용량(450,000㎡/일)에 맞추어 운영되고 있어, 집중 강우가 지속되는 경우 고농도 오수가 공유 수면 등으로 월류되고 있는 실정이다.
따라서, 집중 강우시 초기 월류수의 유출 최소화를 위하여 고농도 하수를 강변하수 처리시설로 최대한 이송하여 처리 용량을 초과하는 용량(약 171,600㎡/일 이상)을 적정하게 처리할 수 있는 유량 대응 능력의 확대가 필요한 실정이다.
0001)등록특허 제10-1340059호 (2013.12.09) 0002)등록특허 제 10-0959161호(2010.05.13)
본 발명의 기술적 과제는 By-Pass 이송관을 이용하여 강우시 하수처시설의 처리능력을 확대하고, 효율적으로 저농도 하수를 제어하여 고농도 분류식 이송을 극대화하는 장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
제 1 실시예에 의하여, 복수개의 이송관을 통하여 제 1 중간 저장소로 하수가 유입되는 동안 복수개의 이송관 각각에 연결된 펌프의 출력을 측정하는 단계, 제 1 중간 저장소에 유입되는 하수량 및 유입되는 하수량의 증가속도를 계산하는 단계, 하수량의 증가속도에 기초하여, 유입되는 하수량이 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 초과할지 여부를 3개의 레벨로 판단하는 단계, 하수량의 초과량이 제 1 레벨로 판단되는 경우, 제 1 바이패스관을 이용하여 제 1 중간 저장소에 저장된 하수의 60%를 하수처리장으로 이송시키고, 나머지 40%의 하수를 하수처리장의 외곽을 돌아 설치된 제 2 바이패스관을 이용하여 하수처리장으로 이송시키는 단계, 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 제 2 중간 저장소로 이송시키는 단계 및 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 간이하수처리시설로 이송시켜 간이 여과처리를 거친 후 방류하는 단계를 포함하는 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.
제 2 실시예에 의하여, 프로세서 및 실행 가능한 명령어들을 저장하는 메모리를 포함하고, 프로세서는 명령어들을 실행함으로써 복수개의 이송관을 통하여 제 1 중간 저장소로 하수가 유입되는 동안 복수개의 이송관 각각에 연결된 펌프의 출력을 측정하고, 제 1 중간 저장소에 유입되는 하수량 및 유입되는 하수량의 증가속도를 계산하고, 하수량의 증가속도에 기초하여, 유입되는 하수량이 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 초과할지 여부를 3개의 레벨로 판단하고, 하수량의 초과량이 제 1 레벨로 판단되는 경우, 제 1 바이패스관을 이용하여 제 1 중간 저장소에 저장된 하수의 60%를 하수처리장으로 이송시키고, 나머지 40%의 하수를 하수처리장의 외곽을 돌아 설치된 제 2 바이패스관을 이용하여 하수처리장으로 이송시키고, 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 제 2 중간 저장소로 이송시키고, 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 간이하수처리시설로 이송시켜 간이 여과처리를 거친 후 방류하는 명령어를 생성하는 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 장치를 제공할 수 있다.
제 3 실시예에 의하여, 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적 기록 매체를 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 산화알루미늄(Al2O3)의 농도가 20 내지 45%인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 20 내지 45%인 염산220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하여 제 1 혼합물을 생성하고, 제 1 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 3 내지 14 시간 동안 유지시킨 후, 산화알루미늄의 농도가 5 내지 15%이고 황산이온의 농도가 10 내지 50%인 알루미늄황산염과 물을 수산화알루미늄 100 중량부에 대한 1 내지 5 중량부와 35 내지 40 중량부의 비율로 혼합한 2차 혼합물을 생성시켜 인을 제거함으로써 폐수의 pH농도를 5 이상으로 조정하는 제 2 pH 조정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는, pH 농도가 5 이상으로 조정된 폐수를 외벽과 내벽이 10°내지 20°사이의 기울기를 갖는 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 폐수를 침전물과 침전수로 분리시키는 침전부, 침전부를 통해 침전 단계를 거친 침전수를 공급받고, 공급받은 침전수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 2 차 수조 처리부)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 제 2 차 수조 처리된 침전수를 운전 압력이 5 내지 30기압 범위인역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 여과처리 후 발생한 침전수를 CDI에서 축전식 탈염 처리하여 이온성 물질을 제거하고, 이온성 물질이 고농도로 농축된 침전수를 막분리조 전단에 공급함으로써 정삼투 현상에 의하여 막 분리조 내의 역삼투막을 역세시켜 농축수를 발생시키는 막여과부를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여 본원발명에 따르면 집중 강우시 초기 월류수의 유출을 최소화할 수 있어 강변처리구역내의 주민 편의를 개선하고, 수질 개선을 꾀할 수 있다. 또한, 집중 강우시 강변하수처리시설의 처리용량을 증대시켜, 강우로 인한 피해를 최소화하는 효과를 제공하여 쾌적한 도시 생활 환경을 조성할 수 있다.
일 개시에 의하여, 집중 강우가 지속되는 경우 강변하수처리장에 유입된 하수를 1차 침전시킨 후 바이패스 시설을 설치하여 소독을 실시한 후, TMS를 거쳐 방류가 가능해지므로, 공공수역의 수질 오염을 최소화하고, 환경 오염을 최소화할 수 있다.
또한, 집중 강우시 고농도의 비점오염물질이 미처리된 상태로 월류되어 공공수역으로 방류되는 것을 최소화하기 위하여 강변하수처리시설로 최대한 이송하여 하루 처리시설의 초과용량(171,600~256,600㎥/일)분에 대하여 1차 침전 처리 시설을 거쳐 소독처리한 후 바이패스를 통해 방류하므로, 경제적으로 하수처리시설의 용량 증설 효과를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 본원발명에 의하면, 하수조에 연결된 펌프의 출력을 측정하고, 측정된 펌프의 출력을 바탕으로 하수조에 저장된 하수의 용량을 계산함으로써 하수의 수위를 간접적으로 측정할 수 있어 경제적이다. 또한, 측정된 하수의 수위를 기초로 하수 저장조가 넘치지 않도록 펌프의 동작을 제어함으로써 하수의 수위를 자동으로 조정할 수 있다.
본 발명에 따르면 도장폐수를 정수하여 수처리할 수 있으며, 발명에 따른 수처리 장치는 나노역삼투 막여과 공정에서 발생하는 다량의 농축수를 CDI를 이용하여 처리함으로써 이온성 오염물질 제거율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, CDI에서 발생하는 CDI 농축수를 상기 나노 역삼투막에 정삼투압이 발생되도록 사용함으로써 나노 역삼투막의 역세정을 가능하게 하는 장점이 있다. 이를 통해 나노 역삼투막의 회수율을 향상시킬 수 있는 동시에 나노여과막/역삼투막의 화학 세정 주기를 늘릴 수 있어 장기 운전의 상승 효과를 구현할 수 있으며, CDI의 전기적 탈착과정에서 발생하는 에너지를 축전하는 것과 이를 자가공급에 사용함으로써 에너지 효율을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일 개시에 따라 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 개시에 의한 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법 을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 개시에 의한 하수 처리장에서 사용된 하수 유입량에 따른 시간대별 펌프 효율 및 전기소비량에 대한 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 일 개시에 의한 펌프회전수-유량의 관계를 나타낸 그래프 및 유량-소모전력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 일 개시에 의한 회전 속도와 출력 동력을 이용하여 유량-동력 곡선에서 유량을 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 개시에 의하여 본원발명을 적용하기 위한 강변하수처리시설의 단위공정별 강우 처리 능력을 검토한 내용의 도면이다.
도 7은 일 개시에 의한 하수처리장에 바이패스관을 설치하여 유량 대응 능력을 확대하기 위한 현장을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 개시에 의하여 하수처리장의 정확한 유량을 측정하여 하수러치시설의 유입유량 증가를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 개시에 의한 수질계 설치에 따른 수질 모니터링을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 개시에 의한 하류부 대형 차집시설 폐쇄가 가능한 지역에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 개시에 의한 공장지역 차집시설의 폐쇄에 따른 강우 우수 유입을 조정하는 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 개시에 의한 유량제어설비를 정비에 따른 현장을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 개시에 따라 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 따라 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 장치(100)는 하수 수위 조정 장치(100)로 축약하여 설명하도록 한다.
도 1에서는 하수 저장조에 연결된 펌프의 유량을 측정하여 자동으로 하수의 수위를 조정하는 시스템(10)에 대하여 설명하고 있다. 하수 수위 조정 장치(100)는 하수처리장으로 가기 전에 하수를 저장하는 중간 저장소에 저장되는 하수의 수위를 측정하고, 하수가 넘치지 않도록 중간 저장소에 저장된 하수의 수위를 자동으로 조정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 복수개의 이송관(101, 102)을 통해 유입되는 하수량을 측정할 수 있다. 하수 수위 조정 장치(100)는 복수개의 이송관(101, 102) 각각에 설치된 펌프의 유량을 측정함으로써, 제 1 중간 저장소에 얼마만큼의 하수가 저장되어 있는지를 예측할 수 있다.
하수 수위 조정 장치(100)는 하수의 증가량을 계산할 수 있으며, 계산된 하수 증가량 및 하수량에 따라 3단계로 초과 하수량을 판단할 수 있다. 또한, 하수 수위 조정 장치(100)는 단계별 초과 하수량에 따라 하수의 수위를 조정하는 방법을 결정할 수 있다. 여기서, 초과 하수량의 단계는 하수가 제 1 중간 저장소의 저장 용량 중 몇%를 초과하는지를 기준으로 결정되며, 3단계로 갈 수록 초과되는 하수량이 증가하며, 하수 증가량이 크다는 것을 나타낸다.
하수 수위 조정 장치(100)는 초과하는 하수량의 단계(또는, 레벨)에 따라 바이패스관(105)을 이용하여 하수처리장에 하수를 이송시킬 수 있으며, 제2 중간 저장소 또는 간이하수처리시설을 이용할 수 있다.
즉, 하수 수위 조정 장치(100)는 급격한 강수 등의 원인으로 인해 증가한 하수를 처리하기 위하여 3단계에 걸쳐 하수의 수위를 조정함으로써, 하수가 흘러넘치지 않도록 제어할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 이하에서 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 일 개시에 의한 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법 을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 블록 101에서 하수 수위 조정 장치(100)는 복수개의 이송관을 통하여 제 1 중간 저장소로 하수가 유입되는 동안 복수개의 이송관 각각에 연결된 펌프의 출력을 측정할 수 있다.
여기서, 제 1 중간 저장소는 하수처리장에 연결된 하수 저장장치로서, 하수처리장으로 유입되는 하수의 양을 조정하기 위하여 설치된 호퍼이다. 중간 저장소는 다양한 장소로부터 유입되는 하수를 수용할 수 있도록 복수개의 이송관을 포함할 수 있다. 이송관은 하수를 운반하는 역할을 수용하며, 원활한 이송을 위하여 각각 펌프를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여 이송관에 포함된 펌프 시스템은 인버터와 전동기 및 펌프로 이루어지며 병렬구조로 배치된 다수의 펌프모듈과, 각 펌프의 흡입관과 연결되는 흡입합류관과, 각 펌프의 토출관에 연결되는 토출합류관과, 각 토출관에 설치된 체크밸브와 각 흡입관에 설치되어 흡입관의 유로를 단속하는 제1차단밸브와, 상기 각 토출관에 설치된 제2차단밸브와, 흡입합류관에 설치되어 흡입유체의 압력을 검출하는 흡입압력센서와, 토출합류관에 설치되어 토출유체의 압력을 검출하는 토출압력센서를 포함하는 것으로 이루어진다.
다수의 펌프모듈에 구비된 인버터는 통신선로에 의해 서로 연결되어 운전 정보를 교환하도록 구성되며, 다수의 인버터 중 어느 하나의 인버터는 전체 시스템을 제어하는 마스터 개별 인버터로 지정되고, 나머지 인버터는 마스터 개별 인버터에 의해 회전수가 제어되는 슬레이브 인버터로 지정될 수 있다.
또한, 각각의 인버터는 3상 입력전원에서 교류 전원을 공급받아 가변전압-가변주파수로 변환시키는 파워모듈과, 파워모듈의 정류부에서 정류된 직류전원을 평활하는 평활용 커패시터와, 평활용 커패시터에 의해 평활된 직류전압을 검출하는 전압센서와, 파워모듈로부터 나오는 출력전류를 검출하는 전류센서)와, 전류센서에서 검출된 3상 전류정보(ias,ibs,ics)를 2상 전류정보(ids,iqs)로 변환하는 3상/2상 변환기와, 지령압력(Href)와 토출압력(Hreal)을 이용하여 속도지령(nref)을 발생시키는 PID 제어기와, PID 제어기에서 발생되는 속도지령(nref)에 따라 인버터의 출력전압(Vsds,Vsqs)을 결정하는 V/f 제어기와, 상기 V/f 제어기에서 결정된 출력전압(Vsds,Vsqs) 및 전압센서)에서 검출되는 직류전압(Vdc)에 기초하여 인버터부를 제어하는 신호를 발생하는 PWM 발생기와, PID 제어기에서 발생되는 속도지령(nref)과 3상/2상 변환기에서 변환되는 2상 전류정보(ids,iqs)를 이용하여 전동기의 회전속도(nest)와 출력동력(Pest)을 연산하는 속도 및 출력 추정기와, 상기 속도 및 출력 추정기에서 연산된 회전속도(nest)와 출력동력(Pest) 및 압력센서(51,31)에 의해 검출되는 토출압력(Hreal)과 흡입압력(Hin)을 이용하여 펌프의 유량(Qest)을 추정하는 유량 추정기로 구성된다.
일 개시에 의하여 파워모듈은 교류전원을 직류 전원으로 변환시키는 정류부와, PWM 발생기로부터 신호를 받아 평활된 직류 전원을 가변 주파수-가변 전압의 교류전원으로 변환시키는 인버터부로 구성된다.
일 개시에 의하여 블록 102에서 하수 수위 조정 장치(100)는 제 1 중간 저장소에 유입되는 하수량 및 유입되는 하수량의 증가속도를 계산할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 복수개의 이송관 중 제 1 이송관에 연결된 제 1 펌프에 포함된 제 1 전동기의 회전 속도를 하기 수학식 1을 이용하여 연산하고, 출력 동력을 하기 수학식 2를 이용하여 연산할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 제 1 전동기의 회전 속도 및 출력 동력을 미리 설정된 유량 곡선에대입하여, 제 1 펌프의 제 1 유량을 산출할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 복수개의 이송관 중 제 2 이송관에 연결된 제 2 펌프에 포함된 제 2 전동기의 회전 속도를 하기 수학식 1을 이용하여 연산하고, 출력 동력을 하기 수학식 2를 이용하여 연산할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 제 2 전동기의 회전 속도와 출력 동력을 미리 설정된 유량 곡선에대입하여, 제 2 펌프의 제 2 유량을 산출할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 제 1 유량 및 제 2 유량의 총합을 이용하여 하수량의 증가 속도를 결정할 수 있다.
Figure 112019086481810-pat00001
여기서, n1은 전동기의 회전 속도, n2는 인버터의 출력속도, n0는 슬립속도, n0_r은 전동기의 정격슬립속도, I0는 전동기의 출력전류, Ir은 전동기의 정격전류, Inl은 전동기의 무부하전류를 나타낸다.
Figure 112019086481810-pat00002
여기서 P1은 전동기의 출력동력, T1은 전동기의 토크, Lm은 상호인덕턴스, Lr은 전동기 회전자 인덕턴스를 나타낸다.
일 개시에 의하여 블록 103에서 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 증가속도에 기초하여, 유입되는 하수량이 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 초과할지 여부를 3개의 레벨로 판단할 수 있다.
하수 저장 임계치는 제 1 중간 저장소가 저장할 수 있는 하수의 임계치로서, 현재 하수가 유입되는 속도로 제 1 중간 저장소로 하수가 유입되고, 하수 저장 임계치를 넘어서는 경우 소정의 시간내로 제 1 중간 저장소의 저장 용량을 넘어설 수 있는 하수량을 나타낸다.
하수 수위 조정 장치(100)는 하수 저장 임계치를 초과할지 여부를 판단한 다음, 하수량의 초과치를 예측하여 하수량의 초과량을 3개의 레벨로 판단할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 증가 속도 및 현재 하수량을 고려하여 하수량의 초과치를 예측할 수 있다. 일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과량이 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 넘어서는 경우 제 1 레벨로 판단할 수 있다. 하수 저장 임계치는 제 1 중간 저장소의 총 저장 용량보다 적으며, 예를 들어, 제 1 중간 저장소의 총 저장 용량의 70%일 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과치를 제 1 레벨로 판단한 시점 이후 30분이 경과한 시점에서 하수량의 증가속도가 30%증가한 경우 제 2 레벨로 변경할 수 있다. 즉, 하수 수위 조정 장치(100)는 하수처리장으로 이송되는 하수량이 증가하는 속도가 증가할수록, 하수량의 초과량의 레벨을 높은 단계로 변경할 수 있다. 일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과량의 레벨을 높이고, 그에 따라 초과되는 하수를 처리하기 위한 방법을 변경함으로써 하수가 외부로 유출되지 않도록 조정할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 변경된 시점 이후 30분이 경과한 시점에서 하수량의 증가속도가 30%증가한 경우 제 3 레벨로 변경할 수 있다.
일 개시에 의하여 블록 104에서 하수 수위 조정 장치(100)는 일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과량이 제 1 레벨로 판단되는 경우, 제 1 바이패스관을 이용하여 제 1 중간 저장소에 저장된 하수의 60%를 하수처리장으로 이송시키고, 나머지 40%의 하수를 하수처리장의 외곽을 돌아 설치된 제 2 바이패스관을 이용하여 하수처리장으로 이송시킬 수 있다.
바이패스관은 제 1 중간 저장소와 하수처리장을 연결하는 이송관으로서, 제 1 바이패스관은 평상시에 사용되는 이송관으로서 제 1 중간 저장소에 저장된 하수량이 하수 저장 임계치를 넘어서지 않는 경우 사용된다. 제 2 바이패스관은 하수 저장 임계치에 다다른 하수를 처리하기 위한 것으로서, 제 1 바이패스관에 비해 길이가 긴 이송관을 나타낸다. 즉, 제 2 바이패스관은 제 1 중간 저장소에서 하수처리장의 외곽을 돌아 하수처리장의 호퍼로 연결될 수 있다. 즉, 초과되는 하수를 처리하기 위한 시간을 벌기 위하여 제 2 바이패스관을 이용하여 하수를 이송시킴으로써, 하수처리장에서 효율적으로 하수를 처리하도록 할 수 있다. 제 2 바이패스관은 하수처리장의 외곽 또는 내부에 설치될 수 있으며, 제 1 중간 저장소와 하수처리장을 연결하는 장소를 가장 효율적으로 이용할 수 있는 형태로 설치됨이 바람직하다.
일 개시에 의하여 블록 105에서 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 제 2 중간 저장소로 이송시킬 수 있다. 제 2 중간 저장소는 제 1 중간 저장소에 연결된 하수 저장 호퍼로서, 평상시에는 사용되지 않지만 하수량이 일정량을 초과하는 경우, 초과된 하수를 저장할 수 있는 저장소이다.
나아가, 제 2 중간 저장소는 제 1 중간 저장소와 바이패스관으로 연결될 수 있다. 일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 제 1 중간 저장소의 하수량이 소정의 기준을 넘어서는 경우, 바이패스관을 이용하여 제 2 중간 저장소로 하수를 효율적으로 이송시킬 수 있다.
일 개시에 의하여 블록 106서 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 초과된 하수를 간이하수처리시설로 이송시켜 간이 여과처리를 거친 후 방류할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 하수를 외벽과 내벽의 기울기가 18°내지 28°사이인 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 하수를 침전물과 침전수로 분리시킬 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 침전수를 5℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관한 후, 침전수에 산화알루미늄(Al2O3)의 농도가 17 내지 45%인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 17 내지 35%인 염산 220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하고 80 내지 130℃의 온도에서 2 시간 동안 유지시킨 후, 농도가 10 내지 30%인 알루미늄황산염을 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 비율로 혼합할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 침전수를 운전 압력이 25 내지 35 기압 범위의 역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 여과처리 후 발생한 침전수를 모래 여과조에 통과시켜, 침전수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 모래 여과조에 의하여 흡착되게 할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 침전수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 침전수를 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과하고, 2개의 여과필터를 통해 정류한 후, 정류된 농축수가 CODmn 55ppm이하, T-N 25ppm 이하의 기준인 경우 외부로 배출할 수 있다.
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 슬러지 농축하는 명령어를 생성할 수 있으며, 보다 구체적으로 슬러지에 양이온성(cationic) 고분자 물질을 포함하는 슬러지 탈수제를 주입한 후, 믹서를 이용하여 슬러지를 교반하여 탈수 시키고, 슬러지에 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaClO), 이산화염소(ClO2) 및 염소(Cl2)와 pH 2.7의 황산을 포함하는 산화제를 혼합하여 산화 환원전위 값이 +950 내지 +1,150㎷ 범위가 되도록 생성한 발효액을 주입하여 슬러지를 분해할 수 있다.
또한, 일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 슬러지가 담긴 호퍼를 230도 내지 260도의 온도 및 50ba의 내부 압력으로 10시간 유지시켜 슬러지는 건조시켜 배출할 수 있다.
도 3은 일 개시에 의한 하수 처리장에서 사용된 하수 유입량에 따른 시간대별 펌프 효율 및 전기소비량에 대한 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참고면, 2015년 월평 평균 펌프 효율은 대략 45~58%로 산출되며, 2015년 11월 16일의 시간대별 펌프효율도 약 35~50% 정도에서 변동되고 있다. 하수유입량이 최소 유입량 1300m/hr에서 최대 유입량 3500m/hr까지 약 2~3배 증가하여도 시간대별 펌프 효율은 크게 변화하지 않은 것으로 판단될 수 있다. 반적으로, 하수 처리장에서 사용되는 전력은 기저부하 전력, 펌프 전력, 송풍기 전력 및 기타 전력으로 구분될 수 있다.
특정 하수 처리장에서 사용된 2014년 월별 용도별 전기소비량 및 2015년 10월 시간대별 용도별 전기소비량을 그린 그래프를 참조하면, 하수 처리장에서 기저부하의 비중이 상당히 높은 것을 알 수 있지만, 기저부하를 절감하는 것은 매우 어렵다고 할 수 있으며, 펌프의 전기소비량도 시간에 따라 변동되어 이 역시 펌프를 고효율 장비로 교체하지 않는 한 개선이 어렵다고 할 수 있다.
도 4는 일 개시에 의한 펌프회전수-유량의 관계를 나타낸 그래프 및 유량-소모전력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4의 그래프는 하수의유량, 펌프회전수, 및 소모전 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 그래프를 참조하면, 가로축은 상기 저온 냉각수펌프(170)의 회전수를 나타내고, 세로축은 하수의 유량을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 펌프회전수가 늘어날수록 냉각수유량은 증가하지만 설정된 시점에서는 가속도가 현저히 감소하고, 증가하지 않는다.
도 4의 아래 그래프를 참조하면, 가로축은 상기 하수의 유량을 나타내고, 세로축은 펌프에서 소모되는 전력(power)를 나타낸다. 마찬가지로, 하수유량이 증가함에 따라서 소모전력은 증가하고, 설정된 시점에서는 증가속도가 급격히 증가하여, 연비에 악영향을 준다.
본 발명의 실시예에서는, 소모전력과 하수 유량에 따라서 유량제한값을 설정함으로써, 펌프의 회전수와 소모전력을 설정값으로 유지하여, 냉각효율을 해치지 않으면서, 연비를 향상시킬 수 있다.
이하 수학식 3은 본 시스템에서 연비와 하수 펌프의 파워와 관련된 식이다. 학식 3에서는료효율(연비, FCeff)는 엔진회전수(N), 연료분사량(Q), 상기 저온 펌프의 소모전력(Pcw_pump) 등에 의해서 결정된다. 아울러, 하수 프의 소모전력은 냉각수유량(mCW)에 의해서 설정된다.
Figure 112019086481810-pat00003
도 5는 일 개시에 의한 회전 속도와 출력 동력을 이용하여 유량-동력 곡선에서 유량을 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다,
일 개시에 의하여 하수 수위 조정 장치(100)는 펌프의 회전 속도와 출력동력을 이용하여 작성된 펌프회전수-유량의 관계를 확인할 수 있다. 도 4의 그래프는 사전 실험 및 측정을 통해 획득된 데이터를 이용하여 작성된 것으로서, 하수의 유량이 증가할 수록 펌프의 회전수도 증가함을 확인할 수 있으며, 특히 구간별 기울기가 다르게 측정되었음을 이용하여 펌프의 회전수로부터 중간 저장소의 유량을 추측할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 산화알루미늄(Al2O3)의 농도가 20 내지 45%인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 20 내지 45%인 염산220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하여 제 1 혼합물을 생성하고, 제 1 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 3 내지 14 시간 동안 유지시킨 후, 산화알루미늄의 농도가 5 내지 15%이고 황산이온의 농도가 10 내지 50%인 알루미늄황산염과 물을 수산화알루미늄 100 중량부에 대한 1 내지 5 중량부와 35 내지 40 중량부의 비율로 혼합한 2차 혼합물을 생성시켜 인을 제거함으로써 폐수의 pH농도를 5 이상으로 조정하는 제 2 pH 조정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는, pH 농도가 5 이상으로 조정된 폐수를 외벽과 내벽이 10°내지 20°사이의 기울기를 갖는 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 폐수를 침전물과 침전수로 분리시키는 침전부, 침전부를 통해 침전 단계를 거친 침전수를 공급받고, 공급받은 침전수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 2 차 수조 처리부)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 제 2 차 수조 처리된 침전수를 운전 압력이 5 내지 30기압 범위인역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 여과처리 후 발생한 침전수를 CDI에서 축전식 탈염 처리하여 이온성 물질을 제거하고, 이온성 물질이 고농도로 농축된 침전수를 막분리조 전단에 공급함으로써 정삼투 현상에 의하여 막 분리조 내의 역삼투막을 역세시켜 농축수를 발생시키는 막여과부를 포함할 수 있다.
전처리조는 정밀여과막 및 한외여과막 중에서 선택된 어느 하나의 미세여과막을 포함할 수 있다.
나노여과막은 역삼투와 한외여과의 중간 영역으로 1 내지 수십 nm 크기로서 분자량이 수백 에서 수천 달톤(dalton)에 이르는 작은 무기물이나 저분자 물질의 분리에 사용되는 것으로 농축수에서 스케일을 유발시키는 칼슘, 마그네슘과 같은 2가 양이온 및 이와 침전반응을 일으키는 음이온을 선택적으로 제거할 수 있다. 상기 나노여과막은 0.1 내지 5 nm의 기공크기를 가지는 것을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드(polyamide)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 나노여과막의 모듈은 바람직하게는 나권형인 것일 수 있다.
역삼투막은 이온 및 분자크기가 10Å 이내인 용질을 분리할 수 있는 막분리 공정을 실시할 수 있다. 이때, 상기 막분리 공정에서는 고농도 용액 측에 삼투압보다 높은 압력을 가해 물만을 분리막을 통과하도록 하는 역삼투막을 사용할 수 있다. 역삼투막에서의 운전 압력은 염의 농도와 회수율에 따라 5 내지 30 기압 범위이며, 역삼투막을 이용한 처리는 유기 고분자의 유전율(dielectric) 상수가 낮기 때문에 용존 염이 막표면에 잘 흡착되지 않을　뿐 아니라 정밀여과 또는 한외여과에서와 같이 유기물에 의한 막오염 현상이 작으므로 막의 수명을 연장시킬 수 있다. 상기 역삼투막은 고압에서 견딜 수 있는 기계적 물성 및 염소 및 용존 염에 대한 내화학성을 가져야 한다. 이러한 역삼투막으로는 유기고분자로서, 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 폴리술포네이트(Polysulfonate), 폴리아미드(Polyamide) 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 역삼투막의 모듈(Module)은 관형, 나권형, 중공사막형, 평막형 등을 사용할 수 있다.
또한, 양전극과 음전극에 대전되어 흡착된 이온 성분들은 수중의 이온 성분을 제거하는 흡착 후 전류 인가를 하지 않거나 역전류를 인가하여 전극에 흡착되어 있던 이온 성분을 매질과 함께 배출될 수 있다.
상기 축전 탈 이온화 스택의 또 다른 구현예로 복수의 전극들이 서로 이격되어 배치되며, (+) 전원이 인가되는 친수성으로 개질되는 복수의 양전극과 이 복수의 양전극들 사이에 배치되며 (-) 전원이 인가되는 친수성으로 개질되는 음전극들로 구성되어, 양전압과 음전압이 교대로 전극에 인가되도록 한다. 이러한 전극이 복수로 적층 구성되면서 상기 복합 전처리 장치를 이용하여 여과되는 여과수 중의 인체에 유해한 양이온과 음이온을 보다 효율적으로 전극 표면에 흡착 및 탈착될 수 있도록 한다.
일 구현예로, 상기 막분리조에서 여과 처리된 원수는 CDI로 유입되고 유입된 물은 (+)와 (-) 전극로 인가된 전극사이를 흐르게 되어 (+) 전하를 띠는 이온은 (-) 전극으로, (+) 전하를 띠는 이온은 (-) 전극이 이동하게 되어 전극에 도포된 활물질 위에 흡착되어 제거된다. 활물질이 더 이상 흡착할 수 없는 상태가 되면, 탈착과정을 통해 흡착된 이온을 제거하게 되는데 이온제거 과정에서 (+)를 띠고 있던 전극은 (-)로, (-) 전극은 (+)로 전기인가장치를 통해 전류의 흐름을 바꾸어 주면 (+) 전하를 띠는 이온은 바뀐 전극의 전하로 말미암아 반발력을 갖게 되고 이로 인해 활물질로 부터 탈리되게 된다. 같은 방법으로 (-) 전하를 띤 이온들도 전극으로 탈리된다. 탈리되는 과정에서 일정량의 전류가 발생되어 충전지에 충전이 될 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 막여과 단계를 거친 농축수를 공급받고, 공급받은 농축수를 0℃ 이상 8℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관하는 제 3 차 수조 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 농축수를 제 3차 수조 내부에 설치된 모래 여과조에 통과시켜, 침전수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 모래 여과조에 의하여 흡착되게 하는 모래 여과부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 모래 여과조의 하단에 설치되어 모래 여과를 거친 농축수가 분말 활성탄이 일정한 두께로 적충되어 이루어지는 분말 활성탄 여과조를 통과하도록 하여, 농축수에 포함된 오염물질을 분말 활성탄에 의하여 흡착되게 하는 활성탄 여과부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 농축수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 공급받아 농축수에 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도하는 산소 용해부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 산소 용해 단계를 거친 농축수를 RO필터를 통한 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과한 농축수를 제 1 농축 수조로 공급하고, 제 1 농축 수조에 공급된 농축수를 제 1 여과필터를 통해 제 2 농축 수조로 외부로 배출하는 제 1 RO공정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 제 1 여과필터를 통해 통과한 농축수를 제 2 여과필터를 통해 정류하고, 정류된 농축수가 CODmn 60ppm이하, T-N 30ppm 이하의 기준인 경우 외부로 배출하는 제 2 RO공정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 하수 수위 조정 장치(100)는 제 2 RO 공정부를 통과한 농축수를 0℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 4시간 이항 6 시간 이하의 시간 동안 보관한 후 외부로 배출하는 제 4 차 수조 처리부를 포함할 수 있다.
도 6은 일 개시에 의하여 본원발명을 적용하기 위한 강변하수처리시설의 단위공정별 강우 처리 능력을 검토한 내용의 도면이다.
도 6에서는 강변하수처리시설의 단위 공정별 강우 처리 능력에 대한 표를 보여준다. 강변하수처리시설의 단위공정은 유입펌프장, 침사지, 일차침전지, 이차침전지 및 처리장의 처리능력으로 평가될 수 있다.
특히, 강변하수처리시설의 각 단위공정은 2단계에 걸쳐 평가된다. 각 단위 공정의 처리능력은 평상시와 강우시로 나누어 구분된다.
일 개시에 의한 본원발명의 바이패스관이 설치되는 경우, 평상시 및 강우시 총 555,180㎥/일의 처리능력은 806,693㎥/일로 증가할 수 있는바, 강우시 하수처리장의 처리 능력이 크게 향상될 수 있다.
도 7은 일 개시에 의한 하수처리장에 바이패스관을 설치하여 유량 대응 능력을 확대하기 위한 현장을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여, 본원발명에서는 2단계에 걸쳐 하수를 처리하며, 1단계의 우회수로는 480m의 길이로 설치될 수 있으며, 2단계의 우회수로는 550m의 길이로 설치될 수 있다.
또한, 하수의 정화를 위하여 1단계 및 2단계에서 염소를 주입할 수 있으며, 2단계 정화 단게에서 유량계를 설치하여 하수의 유량을 판단할 수 있다.
도 8은 일 개시에 의하여 하수처리장의 정확한 유량을 측정하여 하수러치시설의 유입유량 증가를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서는 과업대상구역으로 설정된 강변처리구역의 중계펌프장의 현황을 나태나며, 강변 11개소는 덕천, 감전, 엄궁, 하단, 다대1, 다대2, 다대3, 감천 1, 감천2, 감천 3 및 장림천의 펌프장을 나타낸다.
본원에서는 강변 11개소의 펌프장에 유량모니터링을 실시하였으며, 주요 펌프장 별 적정 유량 이송량을 도출하였다. 보다 상세하게는 토출부에 유량계를 설치하여 정확한 유량을 설치함으로써 각 하수처리시설의 유입유량 증가에 대한원인을 분석하였으며, 강우량과 펌프의 동작에 대한 상관관계를 분석하였다.
도 9는 일 개시에 의한 수질계 설치에 따른 수질 모니터링을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 본원에서는 덕천, 삼락, 감전, 하단, 신평 및 감전을CSOs 모니터링 대상 지점으로 설정하고, 각 방류부의 수질을 모니터링하였다. 또한, 수질과 함께 유량을 측정하여 CSOs저감을 위한 개선대책을 위함 기초 자료를 수집하였다. 이로 인하여 주요 지천별 저농도 하수 우선 차단을 통한 효과를 확인하였다.
도 10은 일 개시에 의한 하류부 대형 차집시설 폐쇄가 가능한 지역에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 오수관로의 길이는 총 177 m이며, 구경은 200mm이다. 본원에서는 계곡수 유입 차집 시설을 10개소에 설치하였으며, 자가오수 P/S를 2개소에 설치하였다. 이로 인하여, 운산천 유역의 미정비 가옥의 정비로 하류부 대형 차집시설의 폐쇄가 가능할 것으로 판단되었다.
도 11은 일 개시에 의한 공장지역 차집시설의 폐쇄에 따른 강우 우수 유입을 조정하는 특징을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의한 도 11에서는 7개의 공장지역 차집시설의 폐쇄에 따른 결과를 설명하고 있으며, 삼락척 유수분리조의 설치 및 차집시설의 페쇄로 인하여 공단지역 내 오일의 유출방지 및 강우시 우수 유입을 최소화 할 수 있게 되었다.
도 12는 일 개시에 의한 유량제어설비를 정비에 따른 현장을 설명하기 위한 도면이다.
도 12에서는 운수천, 삼락천, 감전유수지, 감전천, 학장천에 대하여 유량제어설비를 설치한 상황을 설명하고 있으며, 하천수의 역류를 방지하기 위하여 수문을 2개소에 설치하였으며, 하수의 수위에 따라 자동적으로 하수의 수위를 조정할 수 있도록 동작하는 전동수문을 설치하였고, 그로 인하여 고수질의 월류수가 유출되는 것을 예방할 수 있었다.
또한, 본원발명의 각 실시예의 고증에서와 같이, 수질 계측으로 인한 간이처리기준에 적합한 BOD 60mg/L 이상의 하수를 차단하는 효과가 발생하여 수질 오염 방지의 효과를 제공하였다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 복수개의 이송관을 통하여 제 1 중간 저장소로 하수가 유입되는 동안 상기 복수개의 이송관 각각에 연결된 펌프의 출력을 측정하는 단계;
    상기 제 1 중간 저장소에 유입되는 하수량 및 유입되는 하수량의 증가속도를 계산하는 단계;
    상기 하수량의 증가속도에 기초하여, 상기 유입되는 하수량이 상기 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 초과할지 여부를 3개의 레벨로 판단하는 단계;
    상기 하수량의 초과량이 제 1 레벨로 판단되는 경우, 제 1 바이패스관을 이용하여 상기 제 1 중간 저장소에 저장된 하수의 60%를 하수처리장으로 이송시키고, 나머지 40%의 하수를 상기 하수처리장의 외곽을 돌아 설치된 제 2 바이패스관을 이용하여 상기 하수처리장으로 이송시키는 단계;
    상기 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 판단되는 경우, 상기 초과된 하수를 제 2 중간 저장소로 이송시키는 단계;및
    상기 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 상기 초과된 하수를 간이하수처리시설로 이송시켜 간이 여과처리를 거친 후 방류하는 단계를 포함하는, 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 이송관 중 제 1 이송관에 연결된 제 1 펌프에 포함된 제 1 전동기의 회전 속도를 하기 수학식 1을 이용하여 연산하고, 출력 동력을 하기 수학식 2를 이용하여 연산하는 단계;
    상기 제 1 전동기의 회전 속도 및 출력 동력을 미리 설정된 유량 곡선에대입하여, 상기 제 1 펌프의 제 1 유량을 산출하는 단계;
    상기 복수개의 이송관 중 제 2 이송관에 연결된 제 2 펌프에 포함된 제 2 전동기의 회전 속도를 하기 수학식 1을 이용하여 연산하고, 출력 동력을 하기 수학식 2를 이용하여 연산하는 단계;
    상기 제 2 전동기의 회전 속도와 출력 동력을 미리 설정된 유량 곡선에대입하여, 상기 제 2 펌프의 제 2 유량을 산출하는 단계;및
    상기 제 1 유량 및 제 2 유량의 총합을 이용하여 하수량의 증가 속도를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    [수학식 1]
    Figure 112019086481810-pat00004

    여기서, n1은 전동기의 회전 속도, n2는 인버터의 출력속도, n0는 슬립속도, n0_r은 전동기의 정격슬립속도, I0는 전동기의 출력전류, Ir은 전동기의 정격전류, Inl은 전동기의 무부하전류를 나타내며,
    [수학식 2]
    Figure 112019086481810-pat00005

    여기서 P1은 전동기의 출력동력, T1은 전동기의 토크, Lm은 상호인덕턴스, Lr은 전동기 회전자 인덕턴스를 나타내는 것을 특징으로 하는, 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하수량의 초과량이 상기 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 넘어서는 경우 제 1 레벨로 판단하되, 상기 제 1 레벨로 판단한 시점 이후 30분이 경과한 시점에서 상기 하수량의 증가속도가 30%증가한 경우 제 2 레벨로 변경하는 단계;및
    상기 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 변경된 시점 이후 30분이 경과한 시점에서 상기 하수량의 증가속도가 30%증가한 경우 제 3 레벨로 변경하는 단계를 포함하는, 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 상기 하수를 외벽과 내벽의 기울기가 18°내지 28°사이인 나선형 구조에 선형으로 흐르게 하여 상기 하수를 침전물과 침전수로 분리시키는 단계;
    상기 침전수를 5℃ 이상 10℃ 이하의 온도의 수조에서 30분 미만으로 보관한 후, 상기 침전수에 산화알루미늄(Al2O3)의 농도가 17 내지 45%인 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 농도가 17 내지 35%인 염산 220 내지 400 중량부의 비율로 첨가하고 80 내지 130℃의 온도에서 2 시간 동안 유지시킨 후, 농도가 10 내지 30%인 알루미늄황산염을 상기 수산화알루미늄 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 비율로 혼합하는 단계;
    상기 침전수를 운전 압력이 25 내지 35 기압 범위의 역삼투막을 포함하는 막분리조에서 여과처리하고, 상기 여과처리 후 발생한 침전수를 모래 여과조에 통과시켜, 상기 침전수에 포함된 0.3㎛이상의 입자들이 상기 모래 여과조에 의하여 흡착되게 하는 단계;
    상기 침전수에 미세기포 펌프를 통해 형성된 미세 기포를 공급하고, 외부의 산소를 추가하여 용존 산소 농도를 0.5 내지 1mg/l로 유지시키고, 호기성 미생물을 추가함으로써 생물학적 용해를 유도하는 단계;및
    상기 침전수를 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane) 분리 방식을 이용하여 여과하고, 2개의 여과필터를 통해 정류한 후, 상기 정류된 농축수가 CODmn 55ppm이하, T-N 25ppm 이하의 기준인 경우 외부로 배출하는 단계를 포함하는, 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 침전물을 농축시켜 슬러지를 생성하는 슬러지 농축 단계;
    상기 슬러지에 양이온성(cationic) 고분자 물질을 포함하는 슬러지 탈수제를 주입한 후, 믹서를 이용하여 슬러지를 교반하여 탈수 시키는 슬러지 탈수 단계;
    상기 슬러지에 과산화수소(H2O2), 차아염소산소다(NaClO), 이산화염소(ClO2) 및 염소(Cl2)와 pH 2.7의 황산을 포함하는 산화제를 혼합하여 산화 환원전위 값이 +950 내지 +1,150㎷ 범위가 되도록 생성한 발효액을 주입하여 상기 슬러지를 분해하는 단계;및
    상기 슬러지가 담긴 호퍼를 230도 내지 260도의 온도 및 50ba의 내부 압력으로 10시간 유지시켜 슬러지는 건조시켜 배출하는 단계를 포함하는, 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 방법.
  6. 프로세서;및
    실행 가능한 명령어들을 저장하는 메모리;를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 명령어들을 실행함으로써,
    복수개의 이송관을 통하여 제 1 중간 저장소로 하수가 유입되는 동안 상기 복수개의 이송관 각각에 연결된 펌프의 출력을 측정하고,
    상기 제 1 중간 저장소에 유입되는 하수량 및 유입되는 하수량의 증가속도를 계산하고,
    상기 하수량의 증가속도에 기초하여, 상기 유입되는 하수량이 상기 제 1 중간 저장소의 하수 저장 임계치를 초과할지 여부를 3개의 레벨로 판단하고,
    상기 하수량의 초과량이 제 1 레벨로 판단되는 경우, 제 1 바이패스관을 이용하여 상기 제 1 중간 저장소에 저장된 하수의 60%를 하수처리장으로 이송시키고, 나머지 40%의 하수를 상기 하수처리장의 외곽을 돌아 설치된 제 2 바이패스관을 이용하여 상기 하수처리장으로 이송시키고,
    상기 하수량의 초과량이 제 2 레벨로 판단되는 경우, 상기 초과된 하수를 제 2 중간 저장소로 이송시키고,
    상기 하수량의 초과량이 제 3 레벨로 판단되는 경우, 상기 초과된 하수를 간이하수처리시설로 이송시켜 간이 여과처리를 거친 후 방류하는 명령어를 생성하는, 하수처리장에 설치된 바이패스관을 이용하여 강우량 증가에 따른 하수처리능력을 향상시키는 장치.
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