KR102305950B1 - 하,폐수의 포기조 수질측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하,폐수 포기조 일측에 설치되고 내부가 밀폐되는 챔버; 상기 포기조와 상기 챔버 사이에 연결되고 공급펌프에 의해 상기 포기조의 시료수를 상기 챔버로 공급되게 하는 공급부; 상기 포기조와 상기 챔버 사이에 연결되고 상기 챔버의 시료수를 상기 포기조로 공급되게 하는 배출부; 상기 챔버에 설치되어 상기 시료수의 수질상태를 측정하는 센서부; 및 상기 센서부와 연결되어 수질상태를 데이터로 변환하고 상기 공급펌프의 작동을 제어가능하게 하는 제어부;를 포함하여 구성되고, 상기 공급부는 상기 챔버의 하부에 연결되고 상기 배출부는 상기 챔버 상부에 연결되어 상기 포기조의 시료수가 상기 챔버의 하부에서 상부로 수위를 높여 상기 시료수의 교반이 가능하게 하여 상기 시료수의 수질상태를 균일한 상태에서 측정가능한 것을 특징으로 하는 하,폐수의 포기조 수질측정장치를 제공한다.

Description

하,폐수의 포기조 수질측정장치{Aeration water quality measuring device for sewage and wastewater}

본 발명은 하,폐수의 포기조 수질측정장치에 관한 것으로, 하,폐수의 포기조의 시료수를 샘플링하여 자동으로 수질상태를 측정하고 측정 정확도를 높일 수 있는 하,폐수의 포기조 수질측정장치에 관한 기술이다.

하·폐수처리공정은 하수가 유입되어 유입펌프장치 및 침사지, 최초침전지, 포기조, 최종침전지, 방류펌프장을 거쳐 방류되는 공정을 거치게 된다.

여기서, 포기조는 하·폐수처리공정 중에 적절한 공기를 불어넣어 미생물작용으로 유기물을 분해, 제거하는 공정이다.

그리고, 포기조에 적절한 미생물을 유지하기 위해서는 포기조의 공기량(송풍기) 및 반송오니(슬러지) 유량 제어가 필요하다. 또한 공정제어를 하기 위해서는 신뢰할 수 있는 용존산소(DO) 및 혼합액 현탁고형물(MLSS, mixed liquor suspended solid) 측정값을 획득하는 것이 필요하다. 그러므로 포기조에서 시료수를 취출하고 수질상태를 측정하여 관리하게 된다.

도 1은 하·폐수 처리장 시스템을 도시한 것으로 도 1을 참조하면, 하수나 하·폐수 처리장으로 유입된 처리대상수는 유입펌프장 및 침사지→최초침전지→포기조(10, aeration tank)→최종침전지→방류펌프장의 설비를 순차적으로 통과한 후 방류되게 된다.

침사지에서는, 처리대상수와 함께 유입된 흙, 모래 등과 같이 비중이 비교적 큰 물질이 침전되고, 플라스틱이나 병 등과 같이 부유하는 물질은 스크린에 의해 걸러지게 되며, 최초 침전지에서는, 침사지로부터 유입된 처리수가 수 시간 체류하면서 침전성 고형물이 침전된다. 그리고 포기조에서는 송풍기 등으로부터 공급되는 충분한 공기에 의해 호기성 미생물이 처리수 중의 유기 물질을 영양분으로 하여 배양, 응집되어 플록을 형성하는 곳으로서 "생물반응조"라고도 한다.

최종침전지에서는, 상기 포기조에서 이송된 처리수가 수 시간 동안 체류하게 되는 바, 이 과정에서, 침전되기 쉬운 활성슬러지는 침전되어 일부는 다시 포기조로 반송되고, 잉여 오니는 농축조로 보내지며, 깨끗한 상등수는 방류가 이루어진다.

상기와 같이 연속된 일련의 과정을 통하여 이루어지는 처리대상수의 처리과정에서 가장 중요한 단계는, 처리대상수의 양에 따라 최소 1조에서 대부분의 경우 3∼8조 정도 설치되어 호기성 미생물 배양에 의한 플록이 형성되는 생물반응조에서의 처리과정으로서, 이와 같이 생물반응조를 이용한 하수처리를 활성슬러지 공정이라 하며, 하수를 활성슬러지 공정으로 처리하는 경우, 생물반응조에서 최고의 정화효율을 얻기 위해서는 활성슬러지 및 공기의 양을 적절히 조절해 주어야 한다.

그런데 활성슬러지에 의한 정화속도는 항상 일정하지 않고 용존산소(DO,Dissolved Oxygen) 및 혼합액 현탁고형물(MLSS, Mixed Liquor Suspended Solid), 수온 등의 여러 인자에 의해 영향을 받는바, 각 포기조에서 생물학적 반응에 의한 처리수의 처리과정이 적절히 이루어지고 있는가를 계속적으로 살펴 보기 위하여서는 포기조에서 처리 중인 처리수에 대한 상기의 인자들을 주기적으로 측정(분석, 기록 및 관리 등)하여야 한다.

포기조의 수질을 측정하기 위해 종래의 '특허문헌 1' 등에 공개되어 있다. 하지만 상기 침적방식의 경우 유체의 흐름에 따라 측정 값의 변동이 심한 문제점이 있었다. 또한 센서 부위에 이물질이 흡착될 경우 측정 오차가 발생하는 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위하여 센서 부위의 청소를 위한 외부 세정장치를 부착할 수 있으나 실제 실효성이 떨어지며 잦은 고장으로 유지관리가 어려운 문제점이 있다.

KR 10-1094367 B1 "수질 측정시스템" KR 10-0945554 B1 "생물반응조 자동수질측정장비"

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 하,폐수의 포기조의 시료수를 샘플링하여 수질상태를 자동으로 측정하고, 측정 정확도를 높일 수 있는 하,폐수의 포기조 수질측정장치를 제공하고자 하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 하,폐수 포기조 일측에 설치되고 내부가 밀폐되는 챔버; 상기 포기조와 상기 챔버 사이에 연결되고 공급펌프에 의해 상기 포기조의 시료수를 상기 챔버로 공급되게 하는 공급부; 상기 포기조와 상기 챔버 사이에 연결되고 상기 챔버의 시료수를 상기 포기조로 순환되게 하는 배출부; 상기 챔버에 설치되어 상기 시료수의 수질상태를 측정하는 센서부; 및 상기 센서부와 연결되어 수질상태를 데이터로 변환하고 상기 공급펌프의 작동을 제어가능하게 하는 제어부;를 포함하여 구성되고, 상기 공급부는 상기 챔버의 하부에 연결되고 상기 배출부는 상기 챔버 상부에 연결되어 상기 포기조의 시료수가 상기 챔버의 하부에서 상부로 수위를 높여 상기 시료수의 교반이 가능하게 하여 상기 시료수의 수질상태를 균일한 상태에서 측정가능하게 하는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 포기조 수질측정장치를 제공한다.

상기 챔버에는, 상기 제어부에 의해 작동되는 세정펌프와 상기 세정펌프에 연결되어 상기 센서부를 세척하기 위한 세정수를 분사하는 노즐이 포함되는 세정부가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 챔버의 압력초과시 발생하는 누수를 감지하여 상기 공급펌프의 작동을 중지하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 챔버 내부에 설치된 압력센서에 의해 압력값을 입력받고, 기설정된 압력값 이상이 되면 상기 공급펌프의 작동을 중지하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 센서부의 신호를 입력받아 수질상태인 용존산소(DO, dissolved oxygen)과, 혼합액 현탁고형물(MLSS, mixed liquor suspended solid)의 데이터를 저장 및 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 공급펌프가 작동하고 상기 데이터를 입력받는 채수시간, 상기 공급펌프 작동 중지에 의해 상기 챔버 내부의 시료수가 공급부로 배출되는 배수시간 및 상기 세정펌프를 작동하는 세정시간 및 상기 센서부의 데이터 값을 노이즈 처리하는 홀딩시간으로 설정가능하게 하고, 상기 홀딩시간은 상기 배수시간과 세정시간에 작동되어 상기 센서부의 데이터를 노이즈 처리하여 수질상태 데이터의 정확도를 높이는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 홀딩시간은 상기 채수시간이 끝난 후 드레인 시간, 세정시간, 데이터 안정 시간만큼 딜레이를 주는 데이터안정화시간이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기의 해결 수단에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

밀폐된 챔버안으로 안정적인 유체의 흐름과 일정한 압력에서 신뢰할 수 있는 시료수를 이송하여 수질상태를 측정하기 위한 샘플링을 획득할 수 있다.

그리고, 시료수가 챔버 하부에서 공급되어 상부로 배출되므로 챔버 바닥의 이물질 없이 시료수의 상태를 균일하게 하여 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 제어에 의해 시료수의 공급과 배출 그리고 센서의 세척이 자동화로 이루어져 관리가 용이하다.

도 1은 하·폐수 처리장 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하,폐수의 포기조 수질측정장치의 시스템도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하,폐수의 포기조 수질측정장치의 시스템의 모니터링 화면 예시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하,폐수의 포기조 수질측정장치의 시스템도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명은 크게 챔버(100), 공급부(200), 배출부(300), 센서부(400) 및 제어부(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 챔버(100)는 하,폐수 포기조(10) 일측에 설치되고 내부가 밀폐되어 있으며 포기조(10)의 시료수가 공급되어 저장할 수 있다.

상기 공급부(200)는 상기 포기조(10)와 상기 챔버(100) 사이에 관로로 연결되고 공급펌프(220)가 설치되어 펌핑에 의해 상기 포기조(10)의 시료수를 상기 챔버(100)로 공급가능하게 한다.

상기 배출부(300)는 상기 포기조(10)와 상기 챔버(100) 사이에 관로로 연결되고 상기 챔버(100)에 공급되는 시료수가 오버플러우 되어 상기 포기조(10)로 공급가능하게 한다.

상기 센서부(400)는 상기 챔버(100)에 설치되어 상기 시료수의 수질상태를 측정할 수 있다. 여기서 센서부(400)는 시료수의 수질상태를 측정하기 위해 긴 봉막대로 용존산소(DO, dissolved oxygen)측정 센서(420)와, 혼합액 현탁고형물(MLSS, mixed liquor suspended solid)측정 센서(440)가 설치되어 용존산소값과 혼합액 현탁고형물값을 측정할 수 있으며, 수질상태를 측정할 수 있는 것이라면 어떠한 센서도 가능하다.

한편, 상기 용존산소 측정 센서(420)와, 혼합액 현탁고형물 측정 센서(440)는 상기 챔버(100)에 상부에 관통하여 설치되게 된다. 그리고, 상기 챔버(100)에 대하여 수평방향으로 모터에 의해 회전 가능하게 함으로써 상기 세정부(600)에 의해 세정수 분사시 전면을 고르게 세척할 수 있다.

상기 제어부(500)는 상기 센서부(400)와 연결되어 수질상태를 데이터(수치)로 변환하고 상기 공급펌프(220)의 작동을 제어가능하게 한다.

본 발명에서는 상기 공급부(200)는 상기 챔버(100)의 하부에 연결되고 상기 배출부(300)는 상기 챔버(100) 상부에 연결되어 상기 포기조(10)의 시료수가 상기 챔버(100)의 하부에서 상부로 수위를 높여 상기 시료수의 교반이 가능하게 하므로 상기 시료수의 수질상태를 상기 균일한 상태가 되도록 하여 상기 센서부(400)에서 수질상태를 측정하므로 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.

종래에는 시료수가 챔버(100)의 상부에서 유입되고 하부로 배출됨에 따라 하부에 침전이 생겨 챔버(100) 내부의 시료수가 위치에 따라 수질상태가 균일하지 못한 문제점이 있어 본 발명은 반대로 시료수를 챔버(100)의 하부에서 공급하도록 하여 수질상태를 균일하게 하여 해결한 것이다.

그리고, 상기 챔버(100)에는 상기 제어부(500)에 의해 작동되는 세정펌프(620)와 상기 세정펌프(620)에 연결되어 상기 센서부(400)를 세척하기 위한 세정수를 분사하는 노즐(640)이 포함되는 세정부(600)가 더 설치되게 되고, 역류를 방지하기 위한 솔레노이드밸브 및 세정수를 공급하는 공급챔버에 설치되어 수위를 측정하는 플로트스위치, 플로트스위치의 신호를 받아 자동으로 세정수를 보충할 수 있도록 하는 솔레노이드밸브가 더 연결되게 된다.

여기서, 세정부(600)는 상기 챔버의 내부 상단부터 고압으로 세척수를 분무하여 세척할 수 있으며, 그 처리수를 하부에 설치된 공급부를 통해 배출할 수 있다. 이때에는 상기 공급펌프(220)의 작동이 정지되어있고 세정이 끝난 처리수는 자연압에 의해 하부로 배출되게 된다.

아래에서는 본 발명의 구성 요소인 제어부(500)에 대하여 더 상세설명하기로 한다.

상기 제어부(500)는 상기 공급부(200)의 시료수의 누수를 감지하는 누수감지센서(700)의 의해 상기 챔버의 누수를 감지하고, 상기 공급펌프(220) 작동 중 압력초과시 발생하는 누수를 감지하여 상기 공급펌프(220)의 작동을 중지할 수 있다.

상기 제어부(500)는 상기 센서부(400)의 신호를 입력받아 수질상태인 용존산소(DO, dissolved oxygen)과, 혼합액 현탁고형물(MLSS, mixed liquor suspended solid)의 데이터를 저장 및 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(500)는 상기 공급펌프(220)가 작동하고 상기 데이터를 입력받는 채수시간, 상기 공급펌프 작동 중지에 의해 상기 챔버 내부의 시료수가 공급부로 배출되는 배수시간 및 상기 세정펌프를 작동하는 세정시간 및 상기 센서부의 데이터 값을 노이즈 처리하는 홀딩시간으로 설정가능하게 하고, 상기 홀딩시간은 상기 배수시간과 세정시간에 작동되어 상기 센서부의 데이터 값을 노이즈 처리하여 수질상태 데이터의 정확도를 높이는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(500)는 상기 홀딩시간은 상기 채수시간 초기 설정된 시간만큼 딜레이를 주는 데이터안정화시간이 더 포함되는 것을 특징으로 하여 초기 시료수의 유입에 의한 측정오차를 줄일 수 있다. 챔버 내부를 세척하는 과정과 챔버 내부의 유속에 의해 센서의 데이터 값이 불안정해지기 때문에 정밀한 측정을 위해 센서를 안정화시킬 필요가 있으므로 데이터안정화시간이 필요하다. 그리고 설치 제원과 현장에 따라 이러한 시간 설정은 맞춤 설정이 가능하다.

본원발명의 자동운전에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 채수시에는 공급펌프(220)를 작동시켜 포기조(10)의 시료수를 챔버(100)로 공급하게 하게 하고 오버플러우 되어 배출부(200)를 통해 순환되게 된다. 설정된 시간동안 데이터안정화시간을 거쳐 센서부(400)가 감지한 신호를 상기 제어부(500)로 전송하여 제어부(500)에서는 신호값을 받아들여 데이터화하고, 그 다음 배수시에는 설정된 시간 후에 공급펌프(220)의 작동을 정지시켜서 상기 공급부(200)를 통해 챔버(100) 내부의 시료수를 포기조(10)로 배수하게 된다. 배수가 완료된 후 세정펌프(620)가 작동하여 세정수를 노즐(640)을 통해 센서부(400)를 세척하게 되며, 상기의 과정을 반복 작동하게 된다.

여기서, 홀딩시간은 채수시간이 끝나고 난 뒤 시료수가 배출되어 빠지면서 데이터의 변화가 발생하기 때문에 설정되게 한다.

또한 본원발명에서는 제어부(500)에 의해 상기의 방법처럼 자동으로 운전동작 할 수 있으며 수동으로도 운전 가능하다.

한편 제어부(500)는 현장의 터치스크린 화면으로 처리가능하며 원격 송수신에 의해 원격으로로도 제어 가능하며 이를 도 3에 표시하였다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하,폐수의 포기조 수질측정장치의 시스템의 모니터링 화면 예시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 제어부(500)에 의해 하,폐수의 포기조 수질측정장치의 포기조와 챔버 그리고 세정부에 대한 이미지를 나타나게 하고 그리고 시료수가 챔버를 통과하여 센서부에 의해 측정된 센서와, 챔버 내부의 압력을 실시간 측정하여 반영하게 한다. 그리고, 시료수가 공급되는 채수시간과, 시료수가 배출되는 드레인시간, 그리고 챔버 내의 센서를 세척하는 세정시간을 표시되게 하며, 자동운전 또는 수동운전도 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 하,폐수의 포기조 수질측정장치의 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 챔버
200: 공급부
220: 공급펌프
300: 배출부
400: 센서부
420: 용존산소 측정 센서
440: 혼합액 현탁고형물 측정 센서
500: 제어부
600: 세정부
620: 세정펌프
640: 노즐
700: 누수감지센서
800: 압력센서

Claims (7)

1. 하,폐수 포기조 일측에 설치되고 내부가 밀폐되는 챔버;
   상기 포기조와 상기 챔버 사이에 연결되고 공급펌프에 의해 상기 포기조의 시료수를 상기 챔버로 공급되게 하는 공급부;
   상기 포기조와 상기 챔버 사이에 연결되고 상기 챔버의 시료수를 상기 포기조로 순환되게 하는 배출부;
   상기 챔버에 설치되어 상기 시료수의 수질상태를 측정하는 센서부; 및
   상기 센서부와 연결되어 수질상태를 데이터로 변환하고 상기 공급펌프의 작동을 제어가능하게 하는 제어부;를 포함하여 구성되고,
   상기 공급부는 상기 챔버의 하부에 연결되고 상기 배출부는 상기 챔버 상부에 연결되어 상기 포기조의 시료수가 상기 챔버의 하부에서 상부로 수위를 높여 상기 시료수의 교반이 가능하게 하여 상기 시료수의 수질상태를 균일한 상태에서 측정가능하게 하되,
   상기 챔버에는,
   상기 제어부에 의해 작동되는 세정펌프와 상기 세정펌프에 연결되어 상기 센서부를 세척하기 위한 세정수를 분사하는 노즐이 포함되는 세정부가 더 설치되고,
   상기 제어부는,
   상기 공급펌프가 작동하고 상기 데이터를 입력받는 채수시간, 상기 공급펌프 작동 중지에 의해 상기 챔버 내부의 시료수가 공급부로 배출되는 배수시간 및 상기 세정펌프를 작동하는 세정시간 및 상기 센서부의 데이터 값을 노이즈 처리하는 홀딩시간으로 설정가능하게 하고, 상기 홀딩시간은 상기 배수시간과 세정시간에 작동되어 상기 센서부의 데이터를 노이즈 처리하여 수질상태 데이터의 정확도를 높이는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 포기조 수질측정장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 챔버의 압력초과시 발생하는 누수를 감지하여 상기 공급펌프의 작동을 중지하는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 포기조 수질측정장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 챔버 내부에 설치된 압력센서에 의해 압력값을 입력받고, 기설정된 압력값 이상이 되면 상기 공급펌프의 작동을 중지하는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 포기조 수질측정장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 센서부의 신호를 입력받아 수질상태인 용존산소(DO, dissolved oxygen)과, 혼합액 현탁고형물(MLSS, mixed liquor suspended solid)의 데이터를 저장 및 표시하는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 포기조 수질측정장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 홀딩시간은 상기 채수시간이 끝난 후 드레인 시간, 세정시간, 데이터 안정 시간만큼 딜레이를 주는 데이터안정화시간이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 하,폐수의 포기조 수질측정장치.

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