KR20020087796A - 응집반응여부를 감지 및 제어하는 폐수처리시스템 - Google Patents

Abstract

폐수처리 시스템에서 폐수에 포함된 불순물들이 플록상태가 아닌 탁도가 높은 부유물 상태로 침전조로 유입되는 것을 방지하고 폭기조에서의 미생물 처리효율을 높인다.

폐수에 응집제 또는 응집보조제를 투입하고 혼합하여 상기 폐수에 포함된 불순물들을 플록상태로 형성하는 플록형성조에 플록 감지부의 조사부 및 수광부를 설치하여 플록의 형성 상태를 감지하고, 그 플록감지부의 감지 신호에 따라 제어부가 제어신호를 발생하며, 그 제어부의 제어신호에 따라 공급부가 상기 플록형성조에 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 조정하여 플록형성조에서 불순물들이 설정된 상태의 플록으로 형성되게 한다.

Description

응집반응여부를 감지 및 제어하는 폐수처리시스템{sewage water treatment system for sensing and controlling formation of flocks}

본 발명은 폐수에 포함된 불순물들이 플록상태가 아닌 탁도가 높은 부유물 상태로 침전조에 유입되는 것을 방지하기 위한 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 폐수 전처리조의 계통도이다.

이에 도시한 바와 같이, 폐수를 착수하는 착수정(10)과, 상기 착수정(10)으로부터 유입받은 폐수에 응집제 또는 응집보조제를 혼합하여 폐수에 혼합된 불순물들을 플록상태로 형성시키는 플록형성조(20)와, 상기 플록형성조(20)로부터 플록이 형성된 폐수를 유입받아 그 폐수에 포함되어 있는 플록들을 하부로 침전시키는 침전조(30)로 이루어진다.

그리고 상기 플록형성조(20)는 수산화나트륨이나 염화수소를 첨가하여 폐수를 중화처리하는 혼합부(21)와, 상기 혼합부(21)에서 중화처리된 폐수에 응집제와 응집보조제를 투입하고 혼합하여 폐수에 포함된 불순물을 플록으로 형성되게 하는 응집부(22)로 구성된다.

이렇게 구성된 폐수 처리조의 플록형성과정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 폐수가 착수정(10)에서 플록형성조(20) 전단의 혼합부(21)로 유입되면, 상기 혼합부(21)는 유입된 폐수에 수산화나트륨이나 염화수소를 첨가하여 폐수의 수소이온농도(pH)를 약 "7"정도의 값이 되도록 조정한다.

이 때 상기 약 "7"정도에 해당하는 수소이온농도(pH)값은 폐수에 포함된 유기물의 종류나 성질에 따라 조정될 수 있는 임의의 값으로써, 예를 들면 폐수가 식품폐수일 경우에는 수소이온농도가 5.5 내지 6.0의 값이 되도록 조정될 수도 있다.

이렇게 하여 폐수의 수소이온농도(pH)조정이 종료되면, 상기 혼합부(21)는 응집제 저장탱크에 저장되어 있는 응집제를 응집제 공급부로부터 공급받는다.

그러면 상기 혼합부(21)내에 설치된 교반기가 상기 폐수와 응집제를 교반시키면서 폐수내의 불순물인 미세현탁입자들을 작은 크기의 플록으로 형성시킨다.

상기 혼합부(21)에서 플록이 형성된 폐수는 응집부(22)로 유입되고, 상기 응집부(22) 내부에 별도로 설치된 완속교반기가 회전하여 플록이 형성된 폐수와 응집 보조제를 혼합시키고, 플록이 응집보조제들에 의해 서로 응집되어 더욱 큰 플록으로 형성된다.

상기 응집부(22)는 더욱 큰 플록이 포함되어 있는 폐수를 침전조(30)로 유입하고, 상기 침전조(30)는 유입된 폐수에 포함되어 있는 플록을 하부로 침전시켜 폭기조에서의 미생물 처리 효율을 높여 주게 된다.

하지만, 이러한 종래의 폐수 처리 시스템은 응집부에서 불순물들이 플록상태로 형성되지 않았을 경우에 침전조로 많은 불순물이 유입되고, 침전조로 유입된 불순물은 상기 침전조에서 침전되지 않고, 폭기조로 유입되어 폭기조에서의 미생물처리를 방해하는 요인이 된다.

또한 응집부에서의 플록 형성 상태에 관계없이 응집제 또는 응집보조제의 양을 일정하게 투입함으로써, 폐수의 불순물들이 원활하게 플록상태로 형성된 경우에는 응집제 또는 응집보조제의 낭비를 초래하게 되고, 이와 반대로 폐수의 불순물들이 플록상태가 아닌 탁도가 높은 부유물 상태로 형성되었을 경우에는 응집제 또는 응집보조제의 양이 적어서 폐수에 포함된 불순물들이 원활하게 플록상태로 형성되지 못하게 하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 발명한 것으로, 플록형성조에서 형성되는 플록을 플록감지부에서 감지하고 그 감지결과에 따라 상기 플록형성조로 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 조정함으로써, 종래 플록형성상태에 관계없이 일정하게 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 낭비를 막고, 탁도가 높은 부유물 상태의 폐수가 침전조로 유입되는 것을 방지하여 폭기조에서의 미생물 처리 효율을 더욱 더 높이도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플록 감지 및 조정 장치를 구비한 폐수처리 시스템은, 폐수에 응집제 또는 응집보조제를 투입하고 혼합하여 상기 폐수에 포함된 불순물들을 플록상태로 형성하는 플록형성조와, 상기 플록형성조에서 설정값 이상의 플록이 형성되었는지를 감지하고 감지결과를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 플록감지부와, 상기 플록감지부의 출력신호에 따라 상기 플록형성조에투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 조정하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어부가 발생한 제어 신호에 따라 상기 플록형성조로 공급되는 응집제 또는 응집보조제의 공급량을 조정하는 공급부로 구성된다.

도 1은 종래의 일반적인 폐수 전처리조의 계통도이다.

도 2는 본 발명에 따라 플록감지부와 제어부가 구비된 폐수 전처리조의 계통도이다.

도 3은 본 발명의 플록형성조에 설치된 플록 감지부의 회로구성도.

도 4는 본 발명에 따라 플록이 형성된 폐수에 빛을 조사하고 수광하여 플록을 감지하는 플록감지부의 단면도.

도 5는 본 발명에 따라 혼탁상태에 있는 폐수에 빛을 조사하고 수광하여 플록을 감지하는 플록감지부의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 착수정 20 : 플록형성조

21 : 혼합부 22 : 응집부

30 : 침전조 40 : 플록감지부

50 : 수산화나트륨 공급부 60 : 응집제 공급부

70 : 응집보조제 공급부 80 : 제어부

41 : 조사부 42 : 수광부

43 : 비교측정부 44 : 전원공급부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따라 플록감지부(40)와 제어부(80) 및 공급부가 구비된 폐수 전처리조의 계통도이다. 여기서 부호 40은 응집부(22)내의 플록 형성상태를 감지하는 플록감지부이고, 부호 80은 상기 플록감지부(40)의 감지신호에 따라 플록형성조(20)에 투입되는 응집제, 응집보조제의 양을 조정하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부이고, 부호60 과 70은 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 플록형성조에 응집제 또는 응집보조제를 공급하는 응집제 공급부 및 응집보조제 공급부이다.(도 1과 동일한 부호의 설명은 여기서는 생략한다.)

그리고 도 3은 플록형성조(20)에 설치된 플록 감지부의 회로구성도이다.

상기 도 3에서, 부호 41은 광을 발생하고 조사하는 조사부이고, 부호 42는 상기 조사부(41)에서 조사한 광을 수광하고 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 수광부이고, 부호 43은 수광부(42)에서 출력한 전기적 신호를 미리 설정된 흡광기준값과 비교하여 플록형성여부를 판단하는 비교측정부이고, 부호 44는 상기 조사부(41), 수광부, 비교측정부(43)에 전원을 공급해주는 전원공급부이다.

이와 같이 구성된 본 발명은, 플록형성조(20)의 응집부(22)를 통과하는 폐수에 조사부(41)와 수광부(42)를 설치하고, 전원공급부(44)를 통해 상기 조사부(41)와 수광부(42)에 전원을 공급한다.

그리고 이 때 상기 폐수에 설치된 조사부(41) 및 수광부(42)의 상하 깊이 및 상기 조사부(41)와 수광부(42)의 사이 간격은 임의로 조정이 가능하며, 그 조정범위는 폐수의 탁도에 따라 달라질 것이다.

상기 전원공급부(44)로부터 전원을 공급받은 조사부(41)가 광을 발생시키고 이를 폐수에 조사하면, 상기 수광부(42)는 폐수를 통과한 빛을 수광하고, 수광한 광량에 따른 레벨의 전기적 신호를 출력한다.

그러면 상기 수광부(42)가 출력한 전기적 신호는 비교측정부(43)로 입력되어 미리 설정된 흡광기준값과 비교되고 그 비교 결과에 따라 플록형성여부가 결정된다.

예를 들어, 상기 비교측정부(43)의 흡광 기준값(실질적으로는 기준전압레벨이나 이하 '흡광 기준값"으로 대칭)이 조사부(41)에서 조사되는 광량의 약 10%에 해당하는 값으로 설정되어 있는 경우에, 만약 상기 수광부(42)에서 수광하는 광량이 흡광기준값(여기서는 조사되는 빛의 약 10%)보다 더 적으면, 상기 비교측정부(43)는 폐수에 포함되어 있는 불순물들이 플록상태로 형성되어 있지 않고, 탁도가 높은 혼탁상태로 존재하고 있는 것으로 판단한다.

왜냐하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 현탁액(여기서는 폐수)내에 포함되어 있는 불순물들이 서로 뒤엉킨 혼탁상태에 놓여 있을 때에는 상기조사부(41)에서 조사한 광이 서로 뒤엉킨 불순물들에 의해 산란되기 때문에 상기 수광부에 도달되는광량이 적어지는 것이다.

그래서 산란된 빛의 양만큼 수광부(42)에서의 흡광도는 줄어들고 이 흡광도의 전기적 신호가 상기 비교측정부(43)에 미리 설정된 흡광 기준값보다 적으면, 상기 비교측정부(43)는 폐수내의 불순물들이 플록상태가 아닌 탁도가 높은 혼탁상태에 놓여 있는 것으로 판단하게 되는 것이다.

이와 반대로, 수광부(42)에서의 흡광도가 상기 비교측정부(43)에 미리 설정된 흡광기준값(여기서는 조사하는 자외선광의 10%)보다 크면, 상기 비교측정부(43)는 폐수내에 포함되어 있는 불순물들이 혼탁상태가 아닌 플록상태로 형성되어 있는 것으로 판단한다.

이는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 폐수에 포함된 불순물들이 서로 응집되어 비교적 큰 입자상태인 플록으로 존재하는 경우가 불순물들이 서로 뒤엉킨 혼탁상태에 놓여 있는 경우보다도 단위 면적당 빛의 반사 및 산란정도가 적기 때문에, 수광부(42)에서의 흡광도가 비교적 높게 나타나는 것이다.

그래서 상기 수광부(42)에서의 흡광도가 상기 비교측정부(43)의 흡광기준값보다 높으면, 상기 비교측정부(43)가 폐수에 포함되어 있는 불순물들이 혼탁상태가 아닌 플록상태로 형성되어 있는 것으로 판단하게 되는 것이다.

이 때 상기 비교측정부(43)에 미리 설정된 흡광 기준값은 고정된 것이 아닌 조절가능한 값으로써, 상기 조사부(41)에서 조사하는 광의 파장이나, 폐수에 포함된 불순물의 성질 또는 특성등에 따라서 임의로 조정가능할 것이다.

이와 같이, 상기 조사부(41)가 발생하여 조사한 광을 상기 플록형성조(20)를흐르는 폐수에 통과시키고, 그 광을 수광부(42)가 수광하여 전기적인 신호로 변환한 후 이를 상기 비교측정부(43)로 출력하면, 상기 비교측정부(43)는 미리설정된 흡광 기준값과 상기 비교측정부(43)에서 출력한 전기적 신호를 비교하여 폐수내의 플록형성상태를 감지한다.

그래서 플록형성여부에 대한 판별이 종료되면, 그 감지 결과에 따라 상기 플록형성조(20)에 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 조정하게 되는데 이하 그 조정방법에 대해 상세히 설명하면 하기와 같다.

먼저 상기 비교측정부(43)는 광량에 해당하는 전기적 신호를 수광부(42)로부터 입력받고 상기 전기적 신호와 미리 설정된 흡광기준값과 비교측정하여 플록형성여부를 판단한 후, 그 결과를 전기적 신호로서 상기 제어부(80)로 출력한다.

그러면 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(80)는 상기 비교측정부(43)가 출력한 결과신호에 따라 플록형성조(20)에 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 조정하는 제어신호를 각각의 공급부로 출력한다.

예를 들어, 만약 상기 비교측정부(43)가 수광부(42)에서 흡수한 광량에 해당하는 전기적 신호가 미리 설정된 흡광 기준값보다 적다고 판단하여 그 결과를 전기적인 신호로서 제어부(80)로 출력하면, 상기 제어부(80)는 상기 비교측정부(43)가 출력한 신호에 따라 플록형성조(20)에 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 증가하라는 제어 명령 신호를 응집제 공급부(60) 또는 응집보조제 공급부(60)로 각기 출력한다.

그러면, 상기 각 공급부는 상기 제어부(80)가 출력한 제어신호에 따라 개폐밸브(도시하지 않음)의 개폐정도를 조정하거나, 응집제 또는 응집보조제의 투입시간을 조정하여 상기 플록형성조(20)에 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 늘린다.(이 때 플록형성조(20)에 유입되는 응집제와 응집보조제의 양은 수광부(42)에서 흡수한 광량에 따라 달라질 것이다.)

그리고 나서 상기 플록형성조(20)는 폐수에 포함되어 있는 부유물들을 투입양이 증가된 응집제 또는 응집보조제와 혼합하여 플록으로 형성시킨 후 이 플록들이 포함된 폐수를 상기 침전조(30)로 유입한다.

이와 달리, 만약 상기 비교측정부(43)가 수광부(42)로부터 입력된 전기적 신호보다 미리 설정된 흡광 기준값이 적다고 판단하여 그 결과를 제어부(80)로 출력하면, 상기 제어부(80)는 상기 비교측정부(43)가 출력한 신호에 따라 플록형성조(20)의 혼합부(21)와 응집부(22)로 투입되는 응집제와 응집보조제의 양을 감소하라는 제어 명령 신호를 각기 응집제 공급부(60) 또는 응집보조제 공급부(60)로 출력한다.

그러면, 상기 각 공급부는 상기 제어부(80)가 출력한 제어 명령 신호에 따라 개폐밸브를 조정하거나 투입시간을 조정하여 플록형성조(20)에 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 줄인다.

그리고 나서 상기 플록형성조(20)는 폐수에 포함된 부유물들을 투입양이 감소된 응집제 또는 응집보조제와 혼합하여 복수개의 플록으로 형성시킨 후 이 플록들이 포함된 폐수를 상기 침전조(30)로 유입한다.

이와 같이 상기 플록형성조(20)에서 침전조(30)로 유입되는 폐수를 플록감지부(40)에서 감지하여 만약 그 폐수내에 플록이 형성되지 않았을 경우 이를 제어부(80)가 개폐밸브를 조정하여 플록형성조(20)에 투입되는 응집제 또는 응집제 보조제의 양을 조정하고, 이에 따라 플록형성조(20)의 폐수에 포함된 불순물들을 플록으로 형성한 후 이를 상기 침전조(30)로 유입한다.

전술한 플록 감지 및 조정장치는 폐수 처리 시스템뿐만 아니라, 후처리 공정 및 각종 화학적 유해물질을 플록으로 형성하여 이를 침전시키는 공정시스템에도 적용될 수 있을 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 응집반응 여부를 감지 및 제어하는 폐수처리시스템은 플록형성조에서 형성되는 플록을 플록감지부에서 감지하고 그 감지결과에 따라 상기 플록형성조로 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 조정함으로써, 종래 플록형성상태에 관계없이 일정하게 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 낭비를 줄이고, 탁도가 높은 부유물 상태의 폐수가 침전조로 유입되는 것을 방지하여 폭기조에서의 미생물 처리 효율을 더욱 더 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 폐수에 응집제 또는 응집보조제를 투입하고 혼합하여 상기 폐수에 포함된 불순물들을 플록상태로 형성하는 플록형성조와 ;

   상기 플록형성조에서 설정값 이상의 플록이 형성되었는지를 감지하고 감지결과를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 플록감지부와 ;

   상기 플록감지부의 출력신호에 따라 상기 플록형성조에 투입되는 응집제 또는 응집보조제의 양을 조정하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부와 ;

   상기 제어부가 발생한 제어 신호에 따라 상기 플록형성조로 공급되는 응집제 또는 응집보조제의 공급량을 조정하는 공급부로 이루어진 것을 특징으로 하는 응집반응 여부를 감지 및 제어하는 폐수처리시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플록감지부는 상기 플록형성조를 흐르는 폐수에 설치되어 광선을 조사하는 조사부와 ;

   상기 조사부와 평행하게 플록형성조를 통과하는 폐수에 설치되고 상기 조사부로부터 조사되어 폐수를 통과한 광선을 수광하고 수광된 광량을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 수광부와 ;

   상기 수광부가 출력한 전기적 신호를 미리 설정된 흡광 기준값과 비교하고 비교결과를 전기적인 신호로서 상기 제어부로 출력하는 비교측정부와 ;

   상기 조사부와 수광부 및 비교측정부에 전원을 공급하는 전원공급부로 이루어진 것을 특징으로 하는 응집반응 여부를 감지 및 제어하는 폐수처리시스템.