KR200395649Y1 - 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하수나 오·폐수 처리장에서 처리 중인 하수나 오·폐수 중에 함유된 활성 슬러지 부피를 자동으로 측정하는 장치에 관한 것이다.

본 고안의 장치는. 일정한 주기로 정지 및 회전 가능한 원판상의 테이블(11)과; 테이블(11)의 상면에 원호상으로 직립 배열 결합되어 처리수 샘플이 주입되는 다수의 실린더(12)와; 실린더(12)의 내부를 씻어내기 위한 세척수단(13)과; 정지된 어느 한 실린더(12)에 주입된 처리수를 스캐닝 하는 광센서(14)와; 각 폭기조(R)로부터 처리수를 샘플링 하기 위한 처리수 샘플 공급수단(15)과; 중앙연산처리수단(15)으로 구성된다.

본 고안의 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치는, 처리수 샘플 채취 후 30분씩 기다려야 하는 불편함이 없으며, 하수나 오·폐수 처리장에서의 관리 인원에 대한 획기적인 성력화가 가능한 이점이 있다.

Description

활성 슬러지 부피 자동 측정 장치{The measuring apparatus for active sludge volume}

본 고안은 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 하수나 오·폐수 처리 등의 과정에서 다수의 폭기조에서 처리되고 있는 각 하수 또는 오·폐수 등으로부터 샘플링 된 하수나 오·폐수를, 일정한 주기로 원호상의 궤적을 따라 이동하는 다수의 실린더에 순차적으로 공급하고, 하수나 오·폐수 샘플을 공급받은 어느 한 실린더가 30분간 이동한 위치에 상·하 이동하면서 샘플 중 침강된 활성 슬러지의 양을 스캐닝 할 수 있는 광센서가 구비됨으로써, 처리 중인 하수 또는 오·폐수에 대한 SV30 을 자동으로 측정할 수 있도록 한, 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치에 관한 것이다.

산업 기술의 발전과 생활 수준의 향상에 따라 환경 오염에 대한 관심이 높아짐에 따라 각종 오염물의 배출에 대한 규제가 점차 엄격해 지고 있으며, 특히, 각종 오염물 중에서 물과 관련된 오염물은 아무리 관심을 가져도 부족한 바, 물은 모든 생물체의 생명 현상에 필수적이며 기본적인 물질로서 우리나라는 향후 물 부족 국가로 분류되고 있는 만큼 물의 관리는 매우 중요하다.

상기와 같이 중요한 자원인 물의 경우, 그 오염은 크게 두 가지 측면에서 구분될 수 있는 바, 그 하나는 각 산업 현장에서 발생되는 것이며, 다른 하나는 생활 하수로서, 정상적인 경우 각 산업 현장에서 발생되는 오·폐수나 하수는 각 공장에서 정화 처리하여 방류하도록 되어 있고, 생활 하수는 국가나 지방자치단체에서 하수 처리장을 설치하여 관리하고 있다.

전술한 바와 같이, 향후 물 부족 국가인 우리나라는 수자원의 효율적 관리를 위해서도 식수원과 생활 용수원이 되는 하천수의 오염을 적극적으로 방지하여야 하기 때문에 하수나 오·폐수 처리장의 처리 효율은 매우 중요한 실정인 바, 오·폐수 처리장에서의 처리 과정을 살펴 보면 다음과 같다.

설명에 앞서, 용어상의 편의를 위하여 처리장으로 유입되는 하수나 오·폐수를 "처리대상수"라 하고, 처리장으로 유입된 후 처리 과정 중에 있는 하수 또는 오·폐수를 "처리수"라 하기로 한다.

하수나 오·폐수 처리장으로 유입된 처리대상수는, 침사지→최초 침전지→폭기조→최종 침전지→소독 설비를 순차적으로 통과한 후 방류되는 바, 침사지에서는, 처리대상수와 함께 유입된 흙, 모래 등과 같이 비중이 비교적 큰 물질이 침전되고, 플라스틱이나 병 등과 같이 뷰유하는 물질은 스크린에 의해 걸러지게 되며, 최초 침전지에서는, 침사지로부터 유입된 처리수가 수 시간 체류하면서 침전성 고형물이 침전된다.

그리고, 폭기조에서는 송풍기 등으로부터 공급되는 충분한 공기에 의해 호기성 미생물이 처리수 중의 유기 물질을 영양분으로 하여 배양, 응집되어 플록을 형성하는 곳으로서, 생물 반응조라고도 하며,

최종 침전지에서는, 상기 폭기조에서 이송된 처리수가 수 시간 동안 체류하게 되는 바, 이 과정에서, 침전되기 쉬운 활성 슬러지는 침전되어 일부는 다시 폭기조로 반송되고, 잉여 오니는 농축조로 보내지며, 깨끗한 상등수는 방류가 이루어진다.

상기와 같이 연속된 일련의 과정을 통하여 이루어지는 처리대상수의 처리 과정에서 가장 중요한 단계는, 처리대상수의 양에 따라 최소 1조에서 대부분의 경우 3∼8조 정도 설치되어 호기성 미생물 배양에 의한 플록이 형성되는 폭기조 처리 과정으로서, 각 폭기조에서 생물학적 반응에 의한 처리 과정이 적절히 이루어지고 있는 가를 계속적으로 살펴 보기 위하여서는 폭기조에서 처리 중인 처리수의 MLDO(mixed liquor dissolved oxygen), MLSS(mixed liquor suspeded solid), pH, SV30(sludge volume), 수온, SVI(sludge volume index) 등을 주기적으로 분석, 기록 및 관리하여야 하는 바, 상기의 각종 필수 측정값에 대하여 살펴 보면 다음과 같다.

MLDO 는 폭기조 내의 처리수에 녹아 있는 산소의 양, MLSS 는 폭기조 내의 처리수에 함유된 부유물질의 양, SV30 은 폭기조 내의 처리수 1리터를 30분간 정치시켰을 때 처리수에 함유된 활성 슬러지 중 침강된 활성 슬러지의 볼륨 백분율, SVI 는 침전된 고형물 1g이 차지하는 슬러지의 용적 지표(SVI=SV30/MLSS ×1000)를 뜻한다.

폭기조에서 처리 중인 처리수의 분석을 위하여서는 상기와 같은 각종 측정값을 측정하여야 하는 바, 상기의 각종 측정값 중 SV30 은 처리수 샘플을 공급 받은 후 30분 이 지난 후에 측정하여야 하기 때문에 측정자가 처리수를 샘플링 후 항상 30분간 기다려야 하는 번거러움이 있다.

즉, 처리수 샘플을 공급 받은 후 30분을 기다리거나, 다른 작업을 수행한 후 30분이 지나기전에 되돌아와야만 하는 불편함이 있다.

특히, 여러 조의 폭기조에 대하여 SV30 을 측정하는 경우 상기와 같은 불편함은 더욱 가중되는 바, 가능한 많은 주기로서 여러 회 측정하는 것이 바람직하나 실질적으로 현장에서는 충분한 횟수의 측정을 실시하기가 어려운 실정이다.

본 고안은 하수나 오·폐수 처리장 등에서 처리되고 있는 각 단계별 처리수의 상태를 파악하기 위하여 필요로 되는 처리수의 SV30 을 측정하는 종래의 장치나 방법 등이 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 처리수 샘플링 및 공급과 SV30 의 측정 등의 모든 과정을 연속적으로 자동화 할 수 있는 장치를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

본 고안의 상기 목적은, 각 폭기조로부터 채취된 처리수 샘플이 순차적으로 주입되며 일정한 속도로 원호상 궤적을 따라 이동하는 다수의 실린더와, 상하 왕복 이동 스캐닝이 가능한 광센서에 의하여 달성된다.

본 고안의 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치는, 일정한 주기로 정지 및 회전 가능한 원판상의 테이블과; 테이블의 상면의 테두리부에 원호상으로 직립 배열된 다수의 실린더와; 실린더 세척수단과; 테이블의 일측 외부에 구비된 광센서와; 폭기조로부터 처리수를 채취하여 다수의 실린더에 순차적으로 주입하기 위한 공급수단과; SV30 측정이 완료된 처리수 샘플을 배출한 후 실린더를 세척하기 위한 세척수단과; 처리수 샘플 공급수단과 테이블과 세척수단 및 광센서 등의 동작을 자동 제어하며, 광센서로부터 전달된 스캐닝 신호를 연산하여 모니터에 표시하여 주는, 컴퓨터와 같은 중앙연산처리수단으로 구성된다.

본 고안의 장치는, 다수의 실린더가 결합된 테이블이 일정 속도로 특정 각도만큼 회전한 후 정지하며, 테이블이 정지된 상태에서 샘플링 된 처리수가 어느 한 실린더로 공급되는 동시에 다른 한 실린더에서 SV30 이 측정된 후 다시 회전 및 정지하는 반복적인 동작이 이루어짐에 기술적 특징이 있는 바, 이를 자세히 살펴 보면 다음과 같다.

상기 SV30 은 샘플링 된 처리수를 30분간 방치한 후 측정되는 바, 처리수 샘플이 공급되는 위치에서 광센서의 스캐닝 위치까지 실린더가 이동하는데 30분이 소요되도록 테이블의 속도가 조절되어야 한다.

즉, 정지된 상태에서 처리수 샘플을 공급 받은 실린더가 원호상의 궤적을 따라 이동하기 시작하여 30분 후 정지하게 되는 위치에 광센서가 구비됨으로써, SV30 을 자동적으로 측정할 수 있게 된다.

예를 들어, 6조의 실린더가 테이블 상면에 등간격으로 결합되고, 처리수 샘플을 공급받는 곳과 광센서가 있는 곳이 서로 마주보는 위치이며, 처리수 샘플을 공급받는 곳에서부터 시작하여 테이블 회전 방향으로 60°씩 벌어진 곳의 위치를 각각 1, 2, 3, 4, 5, 6번 이라 하면, 처리수 샘플은 1번 위치에서 공급받게 되고, 상기 1번 위치와 마주 보는 4번 위치에서 SV30 이 측정된다.

이때, 6조의 실린더에는 서로 다른 처리수 샘플이 공급되어야 하는 바, 1번의 위치에서 처리수 샘플을 공급 받은 임의의 실린더는 2, 3번 위치에서 각각 일시 정지한 후 4번 위치로 이동 및 정지한 상태에서 SV30 이 측정되며, SV30 이 측정된 상기 임의의 실린더는 5, 6번 위치에서 각각 일시 정지한 후 1번 위치로 이동하여 정지된 상태에서 다시 처리수 샘플을 공급 받게 된다.

그리고, 상기 임의의 실린더에 주입되었던 처리수 샘플은, 실린더가 이동하여 4번 위치에서 SV30 이 측정된 후 1번 위치에 도달하기전 4, 5, 6, 1번 중의 어느 한 위치에 정지한 상태에서 실린더 외부로 배출되고, 처리수 샘플이 배출된 실린더는 세척이 이루어지게 되는 바, 실린더가 이동하면서 정지할 때 4번 위치에 있게 되는 실린더는 항상 SV30 이 측정되고, 1번 위치에 있게 되는 실린더에는 처리수 샘플이 공급되며, 4번 위치와 1번 위치 사이에서는 처리수 샘플의 배출과 실린더의 세척이 이루어진다.

이때, 상기 처리수 샘플의 배출과 실린더의 세척은 한 곳에서 이루어질 수도 있으며, 각각 다른 곳에서 이루어질 수도 있는 바, 예를 들어, 5, 6번의 각 위치에서 배출과 세척이 순차적으로 이루어질 수도 있고, 5번 위치에서 배출된 후 6번 위치에서 세척이 개별적으로 이루어질 수도 있으며, 4번 위치에서 SV30 측정 후 배출 및 세척이 또는 1번 위치에서 배출 및 세척 후 처리수 샘플의 공급이 순차적으로 실시될 수도 있으나, 처리수 샘플의 공급, SV30 의 측정, 처리수 샘플의 배출 및 실린더 세척의 4과정이 서로 다른 정지 위치에서 각각 이루어지도록 하는 것도 바람직하다.

즉, 처리수 샘플 공급 위치와 SV30 측정 위치 사이에 적어도 2번 이상의 정지 위치를 갖도록 실린더의 수를 6조 이상으로 하는 것이, 상기의 각 과정이 서로 간섭되지 않고 서로 다른 위치에서 독립적으로 이루어질 수 있게 하기 때문에 더욱 바람직할 수도 있는 바, 상기의 예와 같이 실린더가 6조인 경우, 1, 4, 5, 6번의 각 정지 위치에서 처리수 샘플 공급, SV30 측정, 처리수 샘플 배출, 실린더 세척의 4과정이 각각 동시에 이루어질 수 있게 된다.

상기와 같이 다수의 실린더가 구비되고, 처리수 샘플 공급 위치와 SV30 측정 위치가 서로 마주보는 경우, 테이블의 회전 각속도는 다음 식 1과 같이 표현 될 수 있다.

여기서, n은 실린더의 수, t는 정지 시간(min)이다.

상기의 식 1은 처리수 샘플 공급 위치와 SV30 측정 위치가 서로 마주보는 경우에 적용할 수 있는 바, 샘플 공급 위치와 SV30 측정 위치를 반드시 180°간격으로 해야하는 것은 아니며, 필요에 따라 변경할 수도 있다.

상기 본 고안의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 1에 본 고안 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치의 구성도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치는, 일정한 주기로 정지 및 회전 가능한 원판상의 테이블(11)과;

상기 테이블(11)의 상면에 원호상으로 직립 배열 결합되며, 하단부에 SV30 측정이 완료된 처리수 샘플을 자동으로 배출하기 위한 드레인 배관(D)이 각각 구비된 다수의 실린더(12)와;

처리수 샘플이 배출된 실린더(12)의 내부를 씻어내기 위한 세척수단(13)과;

상기 테이블(11)의 일측 외부에 구비되어 정지된 실린더(12)를 따라 상·하 왕복 이동하며 처리수 샘플 중 침강된 활성 슬러지의 양을 스캐닝 하는 광센서(14)와;

각 폭기조에서 처리 중인 처리수의 샘플을 상기 실린더(12)에 순차적으로 공급하기 위한 처리수 샘플 공급수단(15)과;

상기 테이블(11), 실린더(12)의 드레인 배관(D), 광센서(14), 세척수단(13), 활성 슬러지 공급수단(15)에 각각 전기적으로 연결되어 각각의 동작을 제어하며, 침강된 활성 슬러지의 양을 측정한 스캐닝 신호를 연산하여 모니터에 나타내주고, 이를 저장하는 중앙연산처리수단(16)으로 구성된다.

그리고, 세척수단(13)은, 에어 컴프레서(13A)와; 세척수 탱크(13B)와; 상기 에어 컴프레서(13A)와, 세척수 탱크(13B)와, 테이블(11)의 어느 일측 실린더 정지 위치 및 합류배관(15B)을 연결하는 세척수배관(13C)으로 구성되며, 이때, 상기 세척수배관(13C)은 세척이 필요로 되는 곳에 따라 그 연결 구조가 달라지게 된다.

또한, 상기 처리수 샘플 공급수단(15)은, 각 폭기조(R)로 연결되는 폭기조배관(15A)과; 상기 각 폭기조배관(15A)이 하나로 합류되어 테이블의 일측으로 연결되어 각 실린더(12)에 순차적으로 처리수 샘플을 주입하는 합류배관(15B)과; 각 폭기조(R)로부터 처리수를 샘플링 하기 위한 펌프(15C)로 구성된다.

그리고, 상기 폭기조배관(15A), 합류배관(15B), 세척수배관(13C) 및 드레인 배관(D)에는 중앙연산처리수단(16)에 의해 자동 제어되는 자동 밸브가 요소마다 구비되나, 이러한 자동 밸브는 배관 설비에 당연히 구비되어야 하는 기본적인 구성 요소인 바, 설명의 편의상 그 기재를 생략하였다.

상기와 같이 구성되는 본원고안의 장치가 작동되는 방법을 다시 한 번 살펴 보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실린더의 수를 6조, 테이블이 60°회전한 후 정지하는 위치를 테이블 회전 방향으로 1, 2, 3, 4, 5, 6 이라 하고, 1번에 위치하였던 실린더가 이동→2번 위치 정지→이동→3번 위치 정지→이동의 과정을 거쳐 1번에서 4번 위치에 도달하는 시간은 30분이 소요되는 것으로 한다.

테이블(11)이 정지된 상태에서 측정하고자 하는 어느 한 폭기조의 처리수 샘플이 1번에 위치한 실린더에 주입되면 테이블이 회전하여 1번에 위치하였던 실린더가 2번 위치로 이동하여 정지하면서 6번에 위치하였던 실린더가 1번에 위치하게 되고, 새롭게 1번 위치에 정지한 실린더에 다른 폭기조의 처리수 샘플이 주입되는 방식으로 각 실린더에 순차적으로 처리수 샘플이 주입된다.

그리고, 최초 1번에 위치하였던 실린더가 4번에 위치하게 되면 광센세가 작동하여 침강된 활성 슬러지의 양을 측정하게 되며, 4번 위치에서의 광센서 스캐닝과 1번 위치에서의 처리수 샘플 주입이 완료된 후 4번 위치에 있던 실린더가 5번 위치에 정지하게 되면 SV30 측정이 완료된 처리수 샘플이 실린더 외부로 배출된다.

5번 위치에서 처리수 샘플이 배출된 실린더가 이동하여 6번 위치에 도달하여 정지하게 되면, 세척장치가 가동되어 실린더의 세척이 이루어진 후 1번 위치로 이동한 후 처리수 샘플을 다시 주입받게 되는 바, 테이블이 정지한 상태에서 1, 4, 5, 6번 위치에서는 각각 처리수 샘플 주입, 침강 활성 슬러지 스캐닝, 처리수 샘플 배출, 실린더 세척의 각 과정이 동시에 이루어지게 되며, 상기와 같은 과정을 통하여 각 폭기조의 처리수 대한 SV30 이 자동으로 연속 측정된다.

이때, 처리수 샘플 주입, 침강 활성 슬러지 스캐닝, 처리수 샘플 배출, 실린더 세척의 각 과정이 반드시 상기와 같은 방법으로 이루어지도록 할 필요는 없으나, 처리수 샘플 주입 위치에서 광센서 스캐닝 위치까지 실린더가 이동하는데 걸리는 시간은 반드시 30분으로 해야 한다.

그리고, 1회의 처리수 샘플 주입이 완료된 후 다음 처리수 샘플을 샘플링 하기전세척수단(13)에 의해 처리수 샘플 공급수단(15)의 합류배관(15B)도 세척된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치는, 다수의 폭기조에서 처리되고 있는 각 처리수에 대한 SV30 을 자동으로 측정할 수 있는 바, 샘플 채취 후 30분씩 기다려야 하는 불편함이 없을 뿐 아니라, 측정된 값을 분석, 저장 및 온라인 전송을 할 수 있어 하수나 오·폐수 관리 인원의 획기적인 성력화가 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 고안 일실시예 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치의 연결 구성도.

도 2는 실린더의 정지 위치를 보여 주는 테이블의 평면도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 테이블 12. 실린더

13. 세척수단 13A. 에어 컴프레서

13B. 세척수 탱크 13C. 세척수배관

14. 광센서 15. 처리수 샘플 공급수단

15A. 폭기조배관 15B. 합류배관

15C. 펌프 15. 중앙연산처리수단

R. 폭기조 D. 드레인 배관

Claims (4)

1. 하수나 오·폐수 처리장에서 처리되고 있는 처리수의 SV30 을 측정하는 장치에 있어서, 일정한 주기로 정지 및 회전 가능한 원판상의 테이블(11)과;

   상기 테이블(11)의 상면에 원호상으로 직립 배열 결합되며, 처리수 샘플을 배출하기 위한 드레인 배관(D)이 각각 구비된 다수의 실린더(12)와;

   실린더(12)의 내부를 씻어내기 위한 세척수단(13)과;

   상기 테이블(11)의 일측 외부에 구비되어 정지된 어느 한 실린더(12)를 따라 상·하 왕복 이동하며 침강된 활성 슬러지의 양을 스캐닝 하는 광센서(14)와;

   각 폭기조(R)로부터 처리수를 샘플링 하여 상기 각 실린더(12)에 순차적으로 공급하기 위한 처리수 샘플 공급수단(15)과;

   상기 테이블(11), 실린더(12)의 드레인 배관(D), 광센서(14), 세척수단(13), 활성 슬러지 공급수단(15)에 각각 전기적으로 연결되어 각각의 동작을 제어하며, 광센서(14)의 스캐닝 신호를 연산하여 모니터에 표시, 저장하는 중앙연산처리수단(16)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 처리수 샘플 공급수단(15)은, 각 폭기조(R)로 연결되는 폭기조배관(15A)과;

   상기 각 폭기조배관(15A)이 하나로 합류된 후 테이블(11)의 일측으로 연결되는 처리수 샘플 주입용 합류배관(15B)과;

   각 폭기조(R)로부터 처리수를 샘플링 하기 위한 펌프(15C)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 세척수단(13)은, 에어 컴프레서(13A)와;

   세척수 탱크(13B)와;

   상기 에어 컴프레서(13A)와, 세척수 탱크(13B)와, 테이블(11)의 어느 일측 실린더 정지 위치 및 합류배관(15B)을 연결하는 세척수배관(13C)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 활성 슬러지 부피 자동 측정 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 테이블(11)은, 처리수 샘플을 공급받은 곳에서 광센서가 있는 곳까지의 이동에 30분이 소요되는 속도로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 생물 반응조 모니터링 장치.