KR20110057036A - Apparatus and method for measuring depth of sludge - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬러지 깊이 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 슬러지층 상부 면에 부유하는 부유체로부터 반사되는 반사파를 이용하여 슬러지의 깊이를 측정하는 기술에 관련한다.The present invention relates to a sludge depth measuring apparatus and method, and more particularly to a technique for measuring the depth of the sludge by using the reflected wave reflected from the floating body floating on the upper surface of the sludge layer.
일반적으로 유기성 오염물질과 질소, 인을 함유한 오폐수는 수중의 용존산소를 고갈시켜 수중 생태계를 파괴하고 호수와 저수지의 물을 부영양화시켜 수자원의 이용을 저해시키는 요인으로 작용하고 있다. 따라서, 하천의 수질오염을 방지하기 위하여 오폐수 내에 함유된 오염물질 및 유기영양염류 성분이 하천 등의 수역으로 유입되기 전에 제거되어야 한다.In general, wastewater containing organic pollutants, nitrogen, and phosphorus depletes dissolved oxygen in the water, destroying the aquatic ecosystem, and eutrophicating the water in lakes and reservoirs. Therefore, in order to prevent water pollution in rivers, contaminants and organic nutrients contained in the waste water should be removed before they enter the body of the river or the like.
이를 제거하기 위한 오폐수 처리시설의 처리공법으로 경제성 면에서 우수한 생물학적 처리방법이 많이 적용되는데, 생물학적 처리방법 중에서 활성 슬러지법과 고도처리와 같은 미생물을 이용한 유기물의 제거가 이루어지고 있으나, 유기물 제거과정에서 증식된 미생물들이 폐 슬러지로 발생하게 된다.As a treatment method of wastewater treatment facility to remove this, many biological treatment methods which are excellent in economics are applied. Among the biological treatment methods, organic materials using microorganisms such as activated sludge method and advanced treatment are removed, but they are grown in the process of removing organic materials. Microorganisms are generated as waste sludge.
대표적인 생물학적 처리방법으로 활성 슬러지법은 폐수가 폭기조(aeration tank)로 계속 주입됨에 따라 미생물이 폐수 중의 유기물을 섭취, 분해하여 질산화를 진행하면서 성장하게 되는데, 이렇게 성장된 미생물은 응집되어 최종 침전조에서 침전되어 침전물의 일부는 활성 슬러지의 형태로 다시 폭기조로 반송되고 일부 잉여 슬러지는 배출되어 폐기됨으로써 폭기조 내의 미생물량이 적절한 수준으로 유지되어 폐수 중의 유기물 분해와 함께 질소, 인 등의 제거가 이루어진다.As a representative biological treatment method, activated sludge method grows as microorganisms ingest and decompose organic matter in wastewater and proceed to nitrification as waste water is continuously injected into aeration tank. As a result, some of the precipitate is returned to the aeration tank in the form of activated sludge, and some excess sludge is discharged and disposed of, so that the amount of microorganisms in the aeration tank is maintained at an appropriate level to remove nitrogen, phosphorus, etc. together with organic matter decomposition in the wastewater.
여기서, 최종 침전조에서는 응집제를 투입하여 부유하는 슬러지를 신속하게 침전시키는데, 최종 침전조에 형성된 슬러지의 깊이를 정확하게 측정할 수 있어야 최적의 반송 및 배출 시간을 지정할 수가 있으므로 슬러지 깊이 측정은 하수종말처리장 또는 폐수처리장 등에서 매우 중요한 파라미터가 되고 있다.Here, in the final sedimentation tank, a flocculant is added to quickly settle the suspended sludge, and the sludge depth measurement may be specified because the optimum return and discharge time can be specified only when the depth of sludge formed in the final sedimentation tank can be accurately measured. It is a very important parameter in the treatment plant.
현재 슬러지의 깊이를 측정하는 방법으로는, 초음파를 이용한 주파수 측정방법, LED 등과 같은 빛을 이용한 광학적 측정방법, 중량체를 단 줄에 센서를 부착하는 방법과 같이 물리적인 부품을 이용하여 측정하는 구동방식 측정방법 등이 있다.Currently, the method of measuring the depth of sludge includes a method of measuring by using physical components such as a frequency measuring method using ultrasonic waves, an optical measuring method using light such as an LED, and a method of attaching a sensor to a single line of a weight. Measuring method.
그러나, 이들 방법은 최종 침전조의 수질상태에 따라 슬러지 깊이를 측정하는데 많은 간섭현상이 있어 정확도와 신뢰성이 많이 떨어진다는 단점이 있다. However, these methods have a lot of interference phenomena in measuring the sludge depth according to the water quality of the final settling tank has a disadvantage in that the accuracy and reliability are much lower.
예를 들어, 주파수 측정방법에 의할 경우, 수면 아래에서 슬러지 상부면 사이에 존재하고 있는 미세 슬러지에 의한 간섭현상에 의해 충분한 세기의 주파수를 수신하지 못하기 때문에 정확한 측정이 어렵다는 문제점이 있다. 이를 극복하기 위해 방사하는 주파수의 세기를 증가시킬 수 있지만, 이 경우 슬러지 상부면에서 반사하지 못하고 투과해버린다는 다른 문제가 있다.For example, in the case of the frequency measuring method, accurate measurement is difficult because a frequency of sufficient intensity cannot be received due to interference caused by fine sludge existing between the upper surfaces of the sludge under the water surface. In order to overcome this, the intensity of the radiating frequency can be increased, but in this case, there is another problem that the sludge upper surface cannot be reflected and transmitted.
또한, 수중에 설치된 측정장치의 부품을 설치하는 방법에 있어서는 부품에 슬러지가 달라붙게 되어 정확도가 저하되며, 부품의 잦은 세척이 요구되는 불편함 등으로 사용이 제한적이라는 문제점이 있다.In addition, in the method of installing the parts of the measuring device installed in water, the sludge is stuck to the parts, the accuracy is lowered, there is a problem that the use is limited due to the inconvenience, such as frequent cleaning of the parts required.
따라서, 본 발명의 목적은 하수종말처리장 또는 폐수처리장의 최종 침전조에 침전되는 슬러지의 깊이를 정확하고 신뢰성 있게 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method capable of accurately and reliably measuring the depth of sludge deposited in a final sedimentation tank of a sewage treatment plant or wastewater treatment plant.
상기의 목적은, 하수종말처리장이나 폐수처리장의 활성슬러지 처리시스템에 적용되며, 최종 침전조에서 수면 상부에 설치되는 측정유닛; 및 물과 미세 슬러지가 혼재하는 혼합액층과 슬러지층의 경계에 부유하는 부유체를 포함하며, 상기 측정유닛은 일정 주파수를 갖는 파를 방사하고, 상기 부유체로부터 반사되는 반사파에 기초하여 슬러지 깊이를 측정하는 슬러지 깊이 측정장치에 의해 달성된다.The above object is applied to the activated sludge treatment system of the sewage treatment plant or wastewater treatment plant, the measuring unit is installed on the water surface in the final sedimentation tank; And a floating body floating at a boundary between the mixed liquid layer and the sludge layer in which water and fine sludge are mixed, wherein the measuring unit emits a wave having a predetermined frequency, and the sludge depth is based on the reflected wave reflected from the floating body. It is achieved by the sludge depth measuring device to measure.
바람직하게, 상기 부유체는 물을 기준으로 1.03 내지 1.10의 비중을 가질 수 있고, 원형이나 사각형 또는 육면체의 얇은 판 또는 막 구조로 플라스틱이나 금속 또는 비금속 물질로 제작되며, 다수의 단위 부유체가 브리지에 의해 서로 연결되는 구조를 가질 수 있다.Preferably, the floating body may have a specific gravity of 1.03 to 1.10 based on water, and may be made of plastic, metal, or nonmetallic material in a thin plate or membrane structure of circular, square or hexahedron, and a plurality of unit floats may be formed in the bridge. It may have a structure that is connected to each other by.
바람직하게, 상기 부유체는 외면이 도금 처리될 수 있다.Preferably, the floating body may be plated on an outer surface thereof.
바람직하게, 상기 측정유닛은, 슬러지 깊이를 측정하기 위해 파(wave)를 방사하는 파 발생부; 상기 파 발생부로부터 방사되어 상기 부유체로부터 반사되는 반사파를 검출하여 전류 값을 출력하는 검출부; 및 상기 검출부에서 출력한 전류 값에 기초하여 슬러지 깊이를 기설정된 연산식을 이용하여 산출하는 연산부로 구성된 다.Preferably, the measuring unit, a wave generator for emitting a wave (wave) to measure the sludge depth; A detector for detecting a reflected wave emitted from the wave generator and reflected from the floating body and outputting a current value; And an arithmetic unit that calculates the sludge depth using a predetermined arithmetic expression based on the current value output from the detector.
여기서, 파 발생부로부터 방사되는 상기 파는 음파, 초음파, 적외선, 자외선, 또는 레이저를 포함하며, 상기 혼합액층의 액체의 종류에 따라 선택될 수 있다.Here, the wave radiated from the wave generator includes sound waves, ultrasonic waves, infrared rays, ultraviolet rays, or lasers, and may be selected according to the type of liquid in the mixed liquid layer.
상기의 목적은, 하수종말처리장이나 폐수처리장의 활성슬러지 처리시스템에 적용되며, 최종 침전조에서 수면 상부에 설치된 측정유닛으로 일정 주파수를 갖는 파를 방사하는 단계; 상기 측정유닛이 상기 방사된 파가 상기 침전조의 물과 미세 슬러지가 혼재하는 혼합액층과 슬러지층의 경계에 부유하는 부유체로부터 반사되는 반사파를 수신하는 단계; 및 상기 측정유닛이 상기 수신한 반사파를 기설정된 연산식에 기초하여 슬러지 깊이를 산출하는 단계를 포함하는 슬러지 깊이 측정방법이 개시된다.The above object is applied to an activated sludge treatment system of a sewage treatment plant or a wastewater treatment plant, and radiating a wave having a predetermined frequency from a final sedimentation tank to a measuring unit installed above the water surface; Receiving, by the measuring unit, the reflected wave reflected from the floating body in which the radiated wave floats at the boundary between the mixed liquid layer and the sludge layer in which water and fine sludge are mixed; And calculating, by the measuring unit, the sludge depth based on the received reflected wave based on a predetermined equation.
상기한 구조에 의하면, 방사되는 파의 세기를 조절할 필요없이 부유체로부터 반사되는 반사판에 기초하여 슬러지 깊이를 산출하기 때문에 환경에 따른 측정 변수의 변화에 불구하고 측정의 정확성과 신뢰성이 높다.According to the above structure, the sludge depth is calculated based on the reflecting plate reflected from the floating body without adjusting the intensity of the emitted wave, so that the accuracy and reliability of the measurement are high despite the change of the measurement parameter according to the environment.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 슬러지 깊이 측정장치를 나타내고, 도 2는 측정유닛의 구성을 나타내는 블럭도이다.1 shows a sludge depth measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a measuring unit.
도 1을 참조하면, 최종 침전조(10)에는 측정유닛(40)이 설치되는데, 수면 상 부에 위치하도록 설치된다. 최종 침전조(10)에 설치되는 측정유닛(40)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.Referring to Figure 1, the
또한, 미세 슬러지와 물이 혼재하는 혼합액층(20)과 침전된 슬러지가 쌓이는 슬러지층(30)의 경계에는 부유체(floatage; 50)가 존재한다. 다시 말해, 부유체(50)는 슬러지층(30) 상부 면에 부유한다.In addition, a
이를 위해, 부유체(50)는 물을 기준으로 대략 1.03 내지 1.10의 비중을 가질 수 있으며, 원형이나 사각형 또는 육면체의 얇은 판 또는 막 구조로 가령 플라스틱이나 금속 또는 비금속 물질로 제작될 수 있다. To this end, the
도 3은 본 발명에 적용되는 부유체(50)의 형상의 예를 든 것으로, 사각이나 원형의 다수의 단위 부유체가 브리지로 서로 연결되는 방식으로 부유 능력을 갖도록 하며, 원형 배열의 사각 부유체(51), 원형 배열의 원형 부유체(52), 또는 직선 배열의 사각 부유체(53) 등이 있을 수 있다.Figure 3 is an example of the shape of the
여기서, 부유체(50)의 전체 형상이나 단위 부유체의 형상과 개수는 도 3의 예에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능함은 물론이다. 또한, 각각의 부유체(51, 52, 53)는 서로 끈 등으로 연결될 수도 있다.Here, the overall shape of the
바람직하게, 부유체(50)의 표면은 슬러지가 달라붙지 않도록 도금 처리될 수 있다.Preferably, the surface of the
도 2를 참조하면, 측정유닛(40)은 연산부(41), 파 발생부(43), 및 검출부(42)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the
파 발생부(43)는 슬러지 깊이를 측정하기 위해 파(wave)를 방사하며, 방사되 는 파는 음파를 포함하여 초음파, 적외선, 자외선, 레이저 등이 혼합액층(20)의 액체의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다.The wave generator 43 emits waves to measure the sludge depth, and the emitted waves include sound waves, and ultrasonic waves, infrared rays, ultraviolet rays, lasers, etc. are appropriate according to the type of liquid in the
검출부(42)는 파 발생부(43)로부터 방사되어 부유체(50)로부터 반사되는 반사파를 검출하여 전류 값을 출력한다.The
또한, 연산부(41)는 검출부(42)에서 출력한 전류 값에 기초하여 슬러지 깊이를 기설정된 연산식을 이용하여 산출한다. In addition, the
이하, 상기와 같은 구조를 갖는 슬러지 깊이 측정장치의 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the sludge depth measuring device having the above structure will be described.
먼저, 측정유닛(40)의 파 발생부(43)로부터 가령 초음파를 기설정된 세기로 방사한다. 여기서, 초음파가 방사되는 세기는, 종래와 달리, 슬러지층(30)을 투과할지에 대해서는 전혀 고려할 필요가 없다. 이는 측정유닛(40)으로부터 방사되는 초음파가 슬러지층(30)의 상부 면으로부터 반사되는 것을 염두에 두지 않고 부유체(50)로부터 반사되는 반사파만을 이용하기 때문이다.First, for example, the ultrasonic wave is radiated from the wave generator 43 of the
파 발생부(43)로부터 방사된 초음파는 슬러지층(30)의 상부 면에 부유하는 부유체(50)에서 반사되어 물과 미세 슬러지가 혼재하는 혼합액층(20)을 거쳐 측정유닛(40)의 검출부(42)에 입력된다.Ultrasonic waves emitted from the wave generator 43 are reflected by the
여기서, 부유체(50)에 부딪히지 않는 초음파는 슬러지층(30)을 투과하여 소멸되며, 혼합액층(20)으로 반사되는 초음파는 미세 슬러지가 혼재함에도 그 세기가 충분히 크기 때문에 측정유닛(40)에 신뢰성 있게 도달한다.Here, the ultrasonic waves that do not hit the
검출부(42)는 부유체(50)로부터 반사되는 초음파를 검출하여 그에 대응하는 전류 값을 출력한다.The
이어, 연산부(41)는 기설정된 연산 함수를 이용하여 전류 값으로부터 슬러지 깊이를 연산하여 제어부(미도시)에 전달한다.Subsequently, the
제어부에서는 슬러지 깊이가 기설정한 슬러지 깊이에 도달하였다고 판단하는 경우, 밸브(11, 12)를 개방하고 펌프(13, 14)를 구동하여 슬러지를 폭기조로 반송하고 잉여 슬러지는 배출한다.When the controller determines that the sludge depth has reached the preset sludge depth, the
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.In the above description, the embodiment of the present invention has been described, but various changes can be made at the level of those skilled in the art. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the above embodiment, but should be interpreted by the claims described below.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 슬러지 깊이 측정장치를 나타낸다.1 shows a sludge depth measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 측정유닛(40)의 구성을 나타내는 블럭도이다.2 is a block diagram showing the configuration of the
도 3은 본 발명에 적용되는 부유체(50)의 형상의 예이다.3 is an example of the shape of the
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