KR102548536B1 - 다중 수원 수처리 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

다중 수원 수처리 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 수원으로부터 원수를 취수하기 위한 제1 유입수 펌프와; 상기 제1 수원보다 오염도가 높은 제2 수원으로부터 원수를 취수하기 위한 제2 유입수 펌프와; 상기 제1 유입수 펌프를 통해 취수된 원수를 처리하는 제1 분리막 모듈과; 상기 제2 유입수 펌프를 통해 취수된 원수를 처리하여 상기 제1 분리막 모듈로 공급하는 제2 분리막 모듈과; 상기 제1 분리막 모듈에서 처리된 처리수가 사용자에게 공급되는 물 사용량을 측정하기 위한 물 사용량 측정 유닛; 및 상기 물 사용량 측정 유닛으로부터 전송받은 물 사용량 정보를 근거로 현재의 물 수요량을 계산하고, 상기 물 수요량에 따라 상기 제1 및 제2 수원으로부터의 취수량을 조절하도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 다중 수원 수처리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

다중 수원 수처리 시스템 및 그 제어 방법 {Multi-source water treatment system and controlling method thereof}
본 발명은 물 사용량 변동에 따라 2개 이상의 수원으로부터 원수를 동시에 취수 및 처리하여 사용자에게 물을 공급할 수 있는 다중 수원 처리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 물 기근 현상과 지구온난화로 인하여 물 사용에 대한 어려움을 전 세계적으로 겪고 있는 실정이다. 물은 인간이 생활을 유지함에 있어서 반드시 필요한 자원으로써 현재 전 세계의 물 부족현상 및 오염으로 인하여 현실적으로 사용 가능한 수자원의 확보는 매우 어려운 상황이다.
최근에는 물부족 현상에 대비하여 효율적인 물의 관리와 대체 수자원의 확보 및 활용방안이 요구되며, 그에 대한 대안으로서 하수고도처리수, 빗물, 생태유지용수, 강변 여과수 및 지하수 등과 같은 대체 수자원을 효과적으로 정화하여 재이용하는 방법들이 다각적으로 검토되고 있다.
한편, 물 부족이 발생하는 지역에서는 이를 해결하기 위하여 가능하면 새로운 수원을 개발하여야 한다. 이 경우 2개 이상의 수원이 한 지역에 존재하게 되며, 물 사용량에 따라 이를 적절하게 조합하여 사용하는 다중 수원 수처리 시스템이 제안되고 있다.
특히 하나의 수원이 다른 수원보다 수질이 나쁜 경우에는 우선적으로 수질이 양호한 수원을 이용한 후 물 사용량에 따라서 또다른 수원을 사용하는 것을 고려해야 하는데, 이와 같은 경우 수처리 공정의 유입수의 수질이 계속 변화하므로 효율적인 처리가 어려운 실정이다.
공개특허공보 제10-2000-0056762 호 (2000.09.15)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 다중 수원 수처리 시스템의 물 사용량을 측정 및 수집하여 이를 근거로 현재의 물 수요량을 예측하고, 물 수요량 예측 결과에 따라 각 수원으로부터 적절한 취수량으로 물을 취수 및 처리할 수 있는 다중 수원 수처리 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 수원으로부터 원수를 취수하기 위한 제1 유입수 펌프와; 상기 제1 수원보다 오염도가 높은 제2 수원으로부터 원수를 취수하기 위한 제2 유입수 펌프와; 상기 제1 유입수 펌프를 통해 취수된 원수를 처리하는 제1 분리막 모듈과; 상기 제2 유입수 펌프를 통해 취수된 원수를 처리하여 상기 제1 분리막 모듈로 공급하는 제2 분리막 모듈과; 상기 제1 분리막 모듈에서 처리된 처리수가 사용자에게 공급되는 물 사용량을 측정하기 위한 물 사용량 측정 유닛; 및 상기 물 사용량 측정 유닛으로부터 전송받은 물 사용량 정보를 근거로 현재의 물 수요량을 계산하고, 상기 물 수요량에 따라 상기 제1 및 제2 수원으로부터의 취수량을 조절하도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 다중 수원 수처리 시스템이 제공된다.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 물 수요량과 상기 제1 및 제2 수원의 최대 생산 가능 유량을 비교하여 상기 제1 및 제2 수원으로부터의 취수량을 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 물 수요량이 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 수원으로부터 전량 취수하도록 상기 제1 유입수 펌프를 제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 물 수요량이 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 초과하나 제1 수원의 최대 생산 가능 유량과 제2 수원의 최대 생산 가능 유량의 합을 초과하지 않는 경우, 제1 수원으로부터 취수 가능한 최대량을 취수하고 제2 수원으로부터 나머지 수량을 취수하도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프를 제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 물 수요량이 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량과 상기 제2 수원의 최대 생산 가능 유량의 합을 초과하는 경우, 상기 제1 및 제2 분리막을 통한 여과 공정의 회수율을 증가값으로 재설정할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 물 수요량과 재설정된 상기 회수율이 적용된 상기 제1 및 제2 수원에서의 생산 가능 최대 유량을 비교하여, 상기 물 수요량이 상기 생산 가능 최대 유량을 초과하지 않을 때까지 상기 회수율의 재설정을 반복할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 재설정된 상기 회수율이 허용 가능한 최대 회수율을 초과하는 경우, 회수율 재설정을 중지하고 물 부족 경고를 발생시키도록 설정 가능하다.
또한, 상기 제1 분리막 모듈은 한외여과막 모듈이며, 상기 제2 분리막 모듈은 대공경막 모듈일 수 있다.
또한, 상기 제1 분리막 모듈에서 처리된 처리수를 배수지로 공급하기 위한 공급수 펌프; 및 상기 배수지에 저장된 물을 사용자에게 공급하기 위한 물 공급 유닛;이 추가로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 물 사용량 측정 유닛은 상기 배수지와 물 공급 유닛을 연결하는 물 공급라인 상에 설치될 수 있다.
또한, 상기 물 사용량 측정 유닛과 연결되며, 상기 물 사용량 측정 유닛의 물 사용량 정보를 상기 컨트롤러 또는 사용자 단말기로 전송하기 위한 데이터 송수신 유닛;이 추가로 구비될 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말기는 상기 물 사용량 정보를 일정 시간 간격 또는 외부 요청에 따라 상기 컨트롤러로 전송하도록 설정 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 물 사용량 측정 유닛으로부터 전송받은 물 사용량 정보를 근거로 현재의 물 수요량을 계산하는 단계와; 상기 제1 및 제2 수원의 최대 취수 가능 유량을 산출하고, 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 계산하는 단계와; 상기 물 수요량과 상기 제1 및 제2 수원의 최대 생산 가능 유량을 비교하여 상기 제1 및 제2 수원으로부터의 취수량을 산출하는 단계; 및 산출된 상기 취수량에 따라 상기 제1 및 제2 수원으로부터 취수가 이루어지도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프의 동작을 제어하는 단계;를 포함하는, 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다중 수원 수처리 시스템의 물 사용량을 측정 및 수집하여 이를 근거로 현재의 물 수요량을 예측하고, 물 수요량 예측 결과에 따라 각 수원으로부터 적절한 취수량으로 물을 취수 및 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 물 사용량 측정 정보를 이용한 물 수요량 예측 결과에 따라 필요한 양만큼의 물을 생산하도록 수처리 시스템을 제어함으로써 수처리 시스템의 가동 효율을 향상시키고 운영 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 2개 이상의 오염도가 서로 다른 수원을 이용하는 경우, 물 수요량에 따라 오염도가 낮은 수원의 물을 우선적으로 사용하고 오염도가 높은 수원의 물을 필요한 만큼 사용하여 물 수요량에 따라 적절한 수원을 선택하여 활용할 수 있으므로, 수처리를 위한 분리막 장치의 운전을 최적화할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 오염도가 높은 수원의 물을 제2 분리막 모듈을 통해 처리한 후 제1 분리막 모듈로 투입함으로써 다중 수원으로부터 동시에 취수하는 경우에도 일정한 수질 관리가 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수원 수처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 데이터 송수신 유닛과 컨트롤러 사이의 통신 수단의 일 예를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 따른 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 다중 수원 수처리 시스템 및 그 제어 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수원 수처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1과 같이, 본 실시예에 따른 다중 수원 수처리 시스템은 제1 유입수 펌프(3), 제2 유입수 펌프(4), 제1 분리막 모듈(5), 제2 분리막 모듈(6), 물 사용량 측정 유닛(9) 및 컨트롤러(16)를 포함한다.
제1 유입수 펌프(3)는 제1 수원(1)으로부터 원수를 취수하는 기능을 하며, 제2 유입수 펌프(4)는 제1 수원(1)보다 오염도가 높은 제2 수원(2)으로부터 원수를 취수하는 기능을 한다. 제1 유입수 펌프(3)와 제2 유입수 펌프(4)는 제1 수원(1)과 제2 수원(2) 각각으로부터 원수를 취수하여 제1 분리막 모듈(5)과 제2 분리막 모듈(6)로 공급한다.
제1 분리막 모듈(5)은 제1 유입수 펌프(3)를 통해 취수된 원수를 처리한다. 그리고, 제2 분리막 모듈(6)은 제2 유입수 펌프(3)를 통해 취수된 원수를 처리하며, 처리된 물을 제1 분리막 모듈(5)로 공급한다. 이를 위해 제2 분리막 모듈(6)의 배수 라인(17)은 제1 유입수 펌프(3)의 입수 라인(18)으로 합류하도록 구성된다.
제1 분리막 모듈(5)로서, 예를 들어, 한외여과막 모듈이 사용될 수 있다. 한외여과막 모듈은 공경의 크기가 0.001 mm에서 0.05 mm 사이의 막을 사용한다. 그리고, 제2 분리막 모듈(6)로서 한외여과막 모듈보다 상대적으로 망 크기가 큰 대공경막 모듈이 사용될 수 있다. 대공경막 모듈은 공경의 크기가 1 mm 에서 5 mm 사이의 막을 사용한다. 다만, 제1 및 제2 분리막 모듈(5, 6)의 종류는 이에 한정되지 않고 다양하게 변형 실시 가능하다.
제1 분리막 모듈(5)의 배수 라인(19)에는 공급수 펌프(7)가 설치될 수 있으며, 제1 분리막 모듈(5)에 의해 처리된 물은 공급수 펌프(7)의 동작에 의해 물이 저장되는 배수지(8)로 공급된다. 배수지(8)는 물 공급라인(20)에 의해 물 공급 유닛(10)과 연결되며, 물 공급 유닛(10)은 상수관망을 통해 각 사용처로 물을 공급한다.
물 사용량 측정 유닛(9)은 제1 분리막 모듈(5)에서 처리된 처리수가 사용자에게 공급되는 물 사용량을 측정한다. 물 사용량 측정 유닛(9)로서 수도 미터기 등과 같은 측정장치가 사용될 수 있으며, 배수지(8)와 물 공급 유닛(10)을 연결하는 물 공급라인(20) 상에 설치될 수 있다.
컨트롤러(16)는 물 사용량 측정 유닛(9)으로부터 전송받은 물 사용량 정보를 근거로 현재의 물 수요량을 계산하고, 물 수요량에 따라 제1 및 제2 수원(1, 2)으로터의 취수량을 조절하도록 제1 및 제2 유입수 펌프(3, 4)의 동작을 제어한다.
물 사용량 측정 유닛(9)에는 데이터 송수신 유닛(13)이 연결될 수 있으며, 이는 물 사용량 측정 유닛(9)에서 측정된 물 사용량 측정 정보를 수신하여 이와 유선 또는 무선 통신 가능하게 연결된 컨트롤러(16)로 전송한다.
데이터 송수신 유닛(13)에는 전원 공급을 위한 전원공급유닛(11)이 연결될 수 있고, 전원공급유닛(11)에는 충전을 위한 충전 유닛(12), 예를 들어 태양광 발전장치가 연결될 수 있다.
이상에서 설명된 다중 수원 수처리 시스템의 작동 상태에 대하여 설명하면, 제1 및 제2 유입수 펌프(3, 4)는 제1 및 제2 수원(1, 2) 각각으로부터 원수를 취수하여 제1 및 제2 분리막 모듈(5, 6)로 공급한다.
오염도가 낮은 제1 수원(1)으로부터 취수된 원수는 제1 분리막 모듈(5, 예를 들어 한외여과막 모듈)을 통과하며, 이 과정에서 콜로이드 및 병원성 미생물 등의 오염물이 제거된다. 오염도가 비교적 높은 제2 수원(2)으로부터 취수된 원수는 제2 분리막 모듈(6, 예를 들어 대공경막 모듈)을 통과하며, 이 과정에서 탁도 유발 물질과 부유성 입자 등의 오염물이 제거된다. 제2 분리막 모듈(6)에서 처리된 물은 제1 유입수 펌프(3)의 입수 라인(18)으로 유입되어 제1 수원(1)으로부터 취수된 원수와 혼합된 후, 제1 유입수 펌프(3)에 의해 제1 분리막 모듈(5)로 공급된다. 이와 같이, 오염도가 높은 제2 수원(2)으로부터 취수된 원수를 제1 분리막 모듈(5)과 제2 분리막 모듈(6)로 연속적으로 처리함으로써, 원수 중에 포함된 다량의 오염물질을 높은 효율로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 오염물에 의해 제1 분리막 모듈(5)이 폐색되는 것을 방지할 수 있다.
제1 분리막 모듈(5)에 의해 처리된 물은 공급수 펌프(7)에 의해 배수지(8)로 이동하며, 물 공급 유닛(10)에 의해 각 사용처로 물이 공급된다. 이 과정에서 물 사용량 측정 유닛(9)은 각 사용처로 공급되는 물의 양을 측정하며, 구체적으로 측정된 물의 유량 또는 부피를 전기적 또는 디지털 신호로 변환하여 데이터 송수신 유닛(13)으로 전송한다. 데이터 송수신 유닛(13)은 물 사용량 측정 유닛(9)에서 전송된 신호를 해석하여 이전 측정시점과 현재 측정시점 사이에 사용된 물의 양을 계산하고, 이를 컨트롤러(16)로 전송한다.
컨트롤러(16)는 전송받은 물 사용량 정보를 분석하여 현재의 물 수요량을 계산하고, 이러한 물 수요량은 과거부터 현재까지 축적된 물 사용량 정보(예를 들면, 계절별, 월별 물 사용량 정보 등)를 활용하여 예측 가능하다.
컨트롤러(16)는 계산된 물 수요량과 제1 및 제2 수원(1, 2)의 최대 생산 가능 유량을 비교하여 제1 및 제2 수원(1, 2)으로부터의 취수량을 산출하며, 산출된 취수량만큼 제1 수원(1)과 제2 수원(2)에서 각각 취수가 이루어지도록 한다. 이와 관련된 제1 및 제2 유입수 펌프(3, 4)의 구체적인 제어 방법에 대해서는 추후 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 데이터 송수신 유닛과 컨트롤러 사이의 통신 수단의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2의 도시와 같이, 데이터 송수신 유닛(13)은 물 사용량 정보를 사용자 단말기(14)로 무선 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 블루투스, 와이파이, NFC 태그 등 근거리 통신 방식을 통해 데이터를 전송하는 방식을 사용하는 것도 가능하다.
사용자 단말기(14)로서 휴대폰, 스마트폰 등과 같인 모바일 기기가 사용될 수 있다. 블루투스 통신 방식을 사용하는 경우 사용자 단말기(14)가 데이터 송수신 장치(13)의 근처로 접근하는 경우, 데이터 송수신 유닛(13)은 자동으로 사용자 단말기(14)와 연결되어 물 사용량 데이터를 사용자 단말기(14)로 전송하도록 구성 가능하다. 또한, NFC 태그를 이용할 경우, 사용자 단말기(14)를 데이터 송수신 유닛(13)에 설치된 NFC 태그에 접촉시키면, 데이터의 송수신이 자동으로 이루어지도록 구성 가능하다.
컨트롤러(16)에는 통신 유닛(15)이 연결되거나 내장될 수 있으며, 이는 데이터 송수신 유닛(13) 또는 사용자 단말기(14)로부터 전송된 데이터를 수신하여 컨트롤러(16)로 전송하는 기능을 한다. 사용자 단말기(14)는 물 사용량 정보를 일정 시간 간격 또는 외부 요청에 따라 컨트롤러(16)로 전송하도록 설정 가능하다.
사용자 단말기(14)가 휴대폰이나 스마트폰인 경우, 사용자 단말기(14)와 통신 유닛(15) 간의 연결은 별도의 통신망을 사용하지 않고, 기존의 휴대폰/스마트폰이 사용하고 있는 통신망을 그대로 활용할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말기(14)가 3G, 4G 등의 데이터 통신망을 사용하는 경우, 이를 사용하여 데이터를 전송하며, 데이터 통신망이 구축되지 않은 경우 단문 메시지 서비스(SMS)를 통해 물 사용량 데이터를 전송할 수 있다.
한편, 통신 유닛(15)는 상기와 같이 사용자 단말기(14)를 거치지 않고 별도의 통신망(예를 들어, 인터넷 망)을 통해 데이터 송수신 유닛(13)로부터 물 사용량 정보를 직접 수신하도록 구성될 수도 있다.
수도 사업자는 수처리 시설의 운영을 위하여 물 사용량을 필요로 하는 경우가 발생하면 통신 유닛(15)을 통해서 측정 요청 정보(예를 들어, 측정 요청 문자)를 전송하여 사용자 단말기(14, 예를 들어 스마트폰)를 소지한 사용자(또는 관리자)가 물 사용량을 측정하도록 요청한다. 앞서 기술한 바와 같이 사용자(또는 관리자)는 스마트폰을 소지하고 데이터 송수신 유닛(13)의 근처로 이동하거나 NFC 태그를 터치함으로써 물 사용량 정보를 수집한 후 이를 수도사업자에게 전송한다.
도 3은 도 1에 따른 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 다중 수원 처리 시스템의 제어 방법을 설명하면, 먼저, 컨트롤러(16)는 물 사용량 측정 유닛(9)에서 측정된 물 사용량 정보를 근거로 현재의 물 수요량(Qdemand)을 계산한다(S11). 물 사용량 측정 유닛(9)에서 측정된 물 사용량 정보는 별도의 물 사용량 데이터베이스(21)에 저장되어 물 수요량 계산에 활용할 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(16)는 제1 및 제2 수원(1, 2)의 최대 취수 가능 유량을 산출(S12)하며, 이는 실시간 수원 정보 등을 이용하여 산출 가능하다. 참고로, 도 3에서는 제1 수원(1)의 최대 취수 가능 유량을 Qmax,1으로, 제2 수원(2)의 최대 취수 가능 유량을 Qmax,2로 표시하였다.
그리고, 제1 분리막 모듈(5)과 제2 분리막 모듈(6)을 통한 여과 공정의 회수율은 일반적인 운전조건을 참고하여 각각 R1, R2로 설정한다. 여기서, 회수율은 막으로 유입수 유량에 대한 생산수 유량의 비율을 나타낸다. 따라서 유입수 유량에 회수율을 곱하면 생산수의 유량이 계산되며, 이에 따라 제1 및 제2 수원(1, 2)에서의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1 ,Qmax,2×R2×R1)이 계산될 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(16)는 물 수요량(Qdemand)과 제1 및 제2 수원(1, 2)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1 ,Qmax,2×R2×R1)을 비교하여 제1 및 제2 수원(1, 2)으로부터의 취수량을 산출하며, 구체적인 취수량 산출 방법은 하기와 같다.
물 수요량(Qdemand)과 제1 수원(1)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1)을 비교(S13)하여, 만약 물 수요량(Qdemand)이 제1 수원(1)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1)을 초과하지 않는 경우, 컨트롤러(16)는 제1 수원(1)으로부터 전량 취수하도록 제1 유입수 펌프(3)를 제어한다. 이러한 경우 제1 분리막 모듈(5)만을 가동하여 물을 생산하며, 이 때 제1 수원(1)으로부터의 취수량은 Qdemand/R1이 된다.
만약, 물 수요량(Qdemand)이 제1 수원(1)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1)을 초과하나 제1 수원(1)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1)과 제2 수원(2)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,2×R2×R1)을 합친 유량(Qmax,1×R1+ Qmax,2×R2×R1)을 초과하지 않는 경우, 컨트롤러(16)는 제1 수원(1)으로부터 취수 가능한 최대량(Qmax,1)을 취수하고(S16), 나머지 수량((Qdemand-Qmax,1×R1)/(R1×R2))을 제2 수원(2)으로부터 취수하도록 제1 및 제2 유입수 펌프(3, 4)를 제어한다(S17).
만약, 물 수요량(Qdemand)이 제1 수원(1)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1)과 제2 수원(2)의 최대 생산 가능 유량(Qmax,2×R2×R1)을 합친 유량(Qmax,1×R1+ Qmax,2×R2×R1)을 초과하는 경우, 컨트롤러(16)는 제1 및 제2 분리막 모듈(5, 6)을 통한 여과 공정의 회수율(R1, R2)을 현재값 대비 증가값(R1', R2')으로 재설정한다(S18).
증가된 회수율(R1', R2')을 적용한 후, 물 수요량(Qdemand)과 제1 및 제2 수원(1, 2)에서 생산할 수 있는 처리수의 최대 유량(Qmax,1×R1'+ Qmax,2×R2'×R1')을 비교하여, 물 수요량(Qdemand)이 제1 및 제2 수원(1, 2)에서 생산할 수 있는 처리수의 최대 유량(Qmax,1×R1'+ Qmax,2×R2'×R1')을 초과하지 않으면, 컨트롤러(16)는 제1 수원(1)으로부터 취수 가능한 최대량(Qmax,1)을 취수하고(S20), 제2 수원(2)으로부터 나머지 수량((Qdemand-Qmax,1×R1')/(R1'×R2'))을 취수하도록 제1 및 제2 유입수 펌프(3, 4)를 제어한다(S21).
만약, 물 사용량(Qdemand)이 제1 및 제2 수원(1, 2)에서 생산할 수 있는 처리수의 최대 유량(Qmax,1×R1'+ Qmax,2×R2'×R1')을 초과하는 경우, 회수율을 추가적으로 증가시킨다(S23). 회수율의 재설정값(R1', R2')들은 막여과 공정의 운영 조건을 감안하여 단계별로 미리 설정될 수 있다.
재설정된 회수율이 적용된 제1 및 제2 수원에서의 최대 생산 가능 유량(Qmax,1×R1'+ Qmax,2×R2'×R1')과 물 수요량(Qdemand)을 비교하여(S19), 물 수요량이 제1 및 제2 수원(1, 2)에서 생산 가능한 최대 유량(Qmax,1×R1'+ Qmax,2×R2'×R1')을 초과하지 않을 때까지 회수율의 재설정(S23)을 반복한다.
이 때, 증가된 회수율(R1', R2')을 막여과 공정의 허용 가능한 최대 회수율(R1,max, R2,max)과 비교하여(S22), 재설정된 회수율(R1', R2')이 막여과 공정에서 허용 가능한 최대 회수율(R1,max, R2,max)을 초과하는 경우, 컨트롤러(16)는 회수율 재설정을 중지하고 물 부족 경고를 발생시킨다(S24).
이상의 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법을 구체적인 예를 들어 살명하면 다음과 같다.
만약 제1 수원(1)의 최대 취수 가능 유량이 1,000 m3/day, 제2 수원의 최대 취수 가능 유량이 1,000 m3/day, 제1 분리막 모듈(5)의 권장 회수율이 90%, 최대 회수율이 95%, 제2 분리막 모듈(6)의 권장 회수율이 95%, 최대 회수율이 99%라고 가정하면, 물 수요량(Qdemand)에 따라서 각각 다음과 같은 결과가 도출된다.
물 수요량(Qdemand)이 500 m3/day인 경우: 물 수요량이 제1 수원(1) 의 최대 생산 가능 유량(1,000 m3/day × 0.9 = 900 m3/day)을 초과하지 않으므로, 오염도가 제1 수원(1)으로부터 556 m3/day (= 500 m3/day /0.9)을 취수한다.
물 수요량(Qdemand)이 1,000 m3/day인 경우: 물 수요량이 제1 수원(1)의 최대 생산 가능 유량(1,000 m3/day × 0.9 = 900 m3/day)을 초과하나 제2 수원(2) 원의 최대 생산 가능 유량(1,000 m3/day × 0.9 × 0.95 = 855 m3/day)을 합친 유량을 초과하지 않으므로, 제1 수원(1) 으로부터 최대 취수량인 1.000 m3/day를 취수하고, 제2 수원(2)으로부터 116.96 m3/day (= (1,000 - 1,000 Х 0.9)/0.95/0.9 m3/day)을 취수한다. 이 경우 제1 수원(1)으로부터의 생산수량은 900 m3/day이 되고 오염도가 제2 수원(2)으로부터의 생산수량은 100 m3/day가 된다.
물 수요량(Qdemand)이 1,800 m3/day인 경우: 물 수요량이 제1 수원(1)과 제2 수원(2)의 최대 생산 가능 유량 (1,000 m3/day × 0.9 + 1,000 m3/day × 0.9 × 0.95 = 1,755 m3/day)을 초과하며, 막여과 공정의 최대 회수율을 고려한 최대 생산 가능 유량 (1,000 m3/day × 0.95 + 1,000 m3/day × 0.95 × 0.95 = 1,891 m3/day)을 초과하지 않으므로, 회수율을 조정하여 물을 생산한다. 즉, 제1 수원(1)으로부터 최대 취수량인 1.000 m3/day를 취수하고, 제2 수원(2)으로부터 903.8 m3/day (= (1,800 - 1,000 × 0.95)/0.95/0.99 m3/day)을 취수한다. 이 경우 제1 수원(1)으로부터의 생산수량은 950 m3/day이 되고 제2 수원(2)으로부터의 생산수량은 850 m3/day가 된다.
물 수요량(Qdemand)이 2,000 m3/day인 경우: 물 수요량이 막여과 공정의 최대 회수율을 고려한 최대 생산 가능 유량 (1,000 m3/day × 0.95 + 1,000 m3/day × 0.95 × 0.95 = 1,891 m3/day)을 초과하므로, 물 부족 경고를 발생시킨다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 제1 수원 2: 제2 수원
3: 제1 유입수 펌프 4: 제2 유입수 펌프
5: 제1 분리막 모듈 6: 제2 분리막 모듈
7: 공급수 펌프 8: 배수지
9: 물 사용량 측정 유닛 10: 물 공급 유닛
11: 전원공급유닛 12: 충전 유닛
13: 데이터 송수신 유닛 14: 사용자 단말기
15: 통신 유닛 16: 컨트롤러
17, 19: 배수 라인 18: 입수 라인
20: 물 공급라인

Claims (17)

  1. 제1 수원으로부터 원수를 취수하기 위한 제1 유입수 펌프;
    상기 제1 수원보다 오염도가 높은 제2 수원으로부터 원수를 취수하기 위한 제2 유입수 펌프;
    상기 제1 유입수 펌프를 통해 취수된 원수를 처리하는 제1 분리막 모듈;
    상기 제1 분리막 모듈의 망 크기보다 상대적으로 큰 망 크기를 가지며, 상기 제2 유입수 펌프를 통해 취수된 원수를 처리하여 상기 제1 분리막 모듈로 공급하는 제2 분리막 모듈;
    상기 제1 분리막 모듈에서 처리된 처리수가 사용자에게 공급되는 물 사용량을 측정하기 위한 물 사용량 측정 유닛; 및
    상기 물 사용량 측정 유닛으로부터 전송받은 물 사용량 정보를 근거로 현재의 물 수요량을 계산하고, 상기 물 수요량에 따라 상기 제1 및 제2 수원으로부터의 취수량을 조절하도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 제2 분리막 모듈의 배수 라인은 상기 제1 유입수 펌프의 입수 라인으로 합류하도록 구성되며,
    상기 컨트롤러는 상기 물 수요량과 상기 제1 및 제2 수원의 최대 생산 가능 유량을 비교하여 상기 제1 및 제2 수원으로부터의 취수량을 산출한 후, 산출된 취수량에 따라 상기 제1 유입수 펌프를 단독으로 동작시키거나 상기 제1 및 제2 유입수 펌프를 함께 동작시키는 것을 특징으로 하는 다중 수원 수처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 물 수요량이 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 수원으로부터 전량 취수하도록 상기 제1 유입수 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 물 수요량이 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 초과하나 제1 수원의 최대 생산 가능 유량과 제2 수원의 최대 생산 가능 유량의 합을 초과하지 않는 경우, 제1 수원으로부터 취수 가능한 최대량을 취수하고 제2 수원으로부터 나머지 수량을 취수하도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 물 수요량이 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량과 상기 제2 수원의 최대 생산 가능 유량의 합을 초과하는 경우, 상기 제1 및 제2 분리막을 통한 여과 공정의 회수율을 증가값으로 재설정하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 물 수요량과 재설정된 상기 회수율이 적용된 상기 제1 및 제2 수원에서의 생산 가능 최대 유량을 비교하여, 상기 물 수요량이 상기 생산 가능 최대 유량을 초과하지 않을 때까지 상기 회수율의 재설정을 반복하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    재설정된 상기 회수율이 허용 가능한 최대 회수율을 초과하는 경우, 회수율 재설정을 중지하고 물 부족 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리막 모듈은 한외여과막 모듈이며,
    상기 제2 분리막 모듈은 대공경막 모듈인 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리막 모듈에서 처리된 처리수를 배수지로 공급하기 위한 공급수 펌프; 및
    상기 배수지에 저장된 물을 사용자에게 공급하기 위한 물 공급 유닛;을 더 포함하고,
    상기 물 사용량 측정 유닛은 상기 배수지와 물 공급 유닛을 연결하는 물 공급라인 상에 설치되는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 물 사용량 측정 유닛과 연결되며, 상기 물 사용량 측정 유닛의 물 사용량 정보를 상기 컨트롤러 또는 사용자 단말기로 전송하기 위한 데이터 송수신 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 사용자 단말기는 상기 물 사용량 정보를 일정 시간 간격 또는 외부 요청에 따라 상기 컨트롤러로 전송하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템.
  12. 제1항에 따른 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법으로서,
    상기 물 사용량 측정 유닛으로부터 전송받은 물 사용량 정보를 근거로 현재의 물 수요량을 계산하는 단계;
    상기 제1 및 제2 수원의 최대 취수 가능 유량을 산출하고, 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 계산하는 단계;
    상기 물 수요량과 상기 제1 및 제2 수원의 최대 생산 가능 유량을 비교하여 상기 제1 및 제2 수원으로부터의 취수량을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 취수량에 따라 상기 제1 및 제2 수원으로부터 취수가 이루어지도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프의 동작을 제어하는 단계;를 포함하는, 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 물 수요량이 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 수원으로부터 전량 취수하도록 상기 제1 유입수 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 물 수요량이 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량을 초과하나 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량과 상기 제2 수원의 최대 생산 가능 유량의 합을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 수원으로부터 취수 가능한 최대량을 취수하고 제2 수원으로부터 나머지 수량을 취수하도록 상기 제1 및 제2 유입수 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 물 수요량이 상기 제1 수원의 최대 생산 가능 유량과 상기 제2 수원의 최대 생산 가능 유량의 합을 초과하는 경우, 상기 제1 및 제2 분리막을 통한 여과 공정의 회수율을 증가값으로 재설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 물 수요량과 재설정된 상기 회수율이 적용된 상기 제1 및 제2 수원에서의 생산 가능 최대 유량을 비교하여, 상기 물 수요량이 상기 생산 가능 최대 유량을 초과하지 않을 때까지 상기 회수율의 재설정을 반복하는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    재설정된 상기 회수율이 허용 가능한 최대 회수율을 초과하는 경우, 회수율 재설정을 중지하고 물 부족 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는, 다중 수원 수처리 시스템의 제어 방법.
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