KR20110116418A - 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템 - Google Patents

슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐수처리장 혹은 준설, 골재 및 재생골재 세척 수처리 공정에서 발생 된 슬러지를 침전탱크로 배출시키는 완충조 탱크를 형성하며, 상기 완충조 탱크에 유입되는 슬러지는 연결관을 통하여 계량조 탱크 내부로 동시에 유입됨과 함께 중량감지센서에 의해 슬러지의 고형물량이 실시간 감지되며, 상기 감지 신호는 제어부에 송신되어 자동으로 폴리머 공급펌프의 회전수 제어 또는 밸브의 개폐량을 제어하여 완충조 탱크로 유입되는 폴리머의 투입량을 자동조절할 수 있도록 구성되는 슬러지의 고형물량(농도) 계측 및 그에따른 폴리머 투입량 자동 제어 시스템으로서 슬러지농도와 폴리머 투입량의 적정한 혼합으로 보다 완벽한 슬러지의 침전효율과 경제성 끌어올릴 수 있는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템{Sludge solids quantity, concent ration measurement and Polymer in put auto control system}
본 발명은 침전조에 유입되는 슬러지의 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 공급량 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐수처리장 혹은 준설, 골재 및 재생골재 세척 수처리 공정에서 발생 된 슬러지를 침전탱크로 배출시키는 완충조 탱크를 형성하며, 상기 완충조 탱크에 유입되는 슬러지는 연결관을 통하여 계량조 탱크 내부로 동시에 유입됨과 함께 중량감지센서에 의해 슬러지의 고형물량이 실시간 감지되며, 상기 감지 신호는 제어부에 송신되어 자동으로 폴리머 공급펌프의 회전수 제어 또는 밸브의 개폐량을 제어하여 완충조 탱크로 유입되는 폴리머의 투입량을 자동조절할 수 있도록 구성되는 슬러지의 고형물량, 농도 계측 및 그 에따른 폴리머 투입량 자동 제어 시스템으로서 슬러지농도와 폴리머 투입량의 적정한 혼합으로 보다 완벽한 슬러지의 침전효율과 경제성을 끌어올릴 수 있는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
일반폐수처리장에서의 1차 화학적처리 슬러지, 생물학적 처리 슬러지, 강이나 저수지의 준설슬러지, 골재 및 재생골재생산후 발생하는 슬러지는 반응, 응집조를 거치거나, 집수조 혹은 침전조 유입과 동시에 폴리머(고분자응집제)를 투입하여 투입배관에 설치되어 있는 라인믹서를 통하여 슬러지와 폴리머가 혼합이 되어 침전조로 유입되어 침전작용이 일어난다.
이때, 슬러지의 농도,즉 슬러지가 함유하고 있는 고형물량에 관계없이 설정되어진 일정량만큼의 폴리머량이 투입되는 불합리성을 가지고 있음과 동시에 작업자가 인위적으로 투입량을 눈 대중으로 조절하여야하는 불편함이 따르게 된다.
따라서, 슬러지가 함유하고 있는 고형물량과 관계없이 일정량이 지속적으로 투입되는 시스템 운영으로 폴리머의 과다투입 혹은 과소 투입에 따른 FMS 공정전체의 비효율성 및 생산원가가 상승 되는 실제적인 문제점을 안고 있다.
그리고 침전되어진 농축 및 침전슬러지는 인발하여 필터프레스로 이송되어져 탈수과정을 거쳐 탈수되어진 고형물은 케이크화되어 배출되며 탈수여액은 집수조 혹은 청수조로 보내어져 재처리 하거나 준설이나 골재 및 재생골재 생산분야에서는 세척수로 재활용되고 있다.
한편, 산업현장, 폐수처리장, 채석장 등에서는 약 3000만 톤 이상의 골재생산 폐기물 및 건설 폐기물이 발생하고 있으며, 향후에는 더욱 많은 양이 발생할 것으로 예상되고 있다.
이러한 각종 폐기물은 아주 극히 소량만이 재활용되고 있을 뿐, 대부분은 불법적으로 매립되거나 상당량이 무단 방치되어 심각한 토양오염을 유발시키고 있는 실정이다. 이러한 폐기물을 탈수처리하여 탈수여액은 골재 세척수로 재활용하고, 탈수케익은 적법절차에 따라 폐기처분 되어져야 한다.
상기 전술한 채석장에서의 골재생산 및 재생골재생산 방식은 유사하며 처리 방법은 다음과 같다.
먼저, 재생골재 및 골재의 원료로 하고 있는 호퍼에 골재 덩이를 파쇄한 후, 컨베이어를 거쳐 1차 스크린에 투입시키고, 상기 1차 스크린에서는 석분을 걸러내는 한편, 공급된 원료중 망을 통과하지 못한 일부분을 다시 콘크러서로 보내 2차로 파쇄하여 1차 스크린에서 재성별하는 순환 계통을 거치는 한편, 망을 통과한 원료의 일부분은 컨베이어를 경유, 임팩트 크러셔에서 더 작은 입경으로 파쇄되어 2차 스크린의 망체를 통과한 원료는 미세한 이물질과 슬러지를 재생골재 및 골재의 원료로부터 분급시키기 위해 분급기로 이동시키는 한편, 상기 2차 스크린의 망체를 통과하지 못한 일부분은 다시 임팩트 크러셔를 거쳐 재선별되도록 순환계통을 따른다. 이후, 분급기로 보내진 원료는 물에 부유하는 미세한 입자의 이물질과 슬러지를 상기 재생골재 및 골재의 원료부터 분급함으로써 모래가 생산되고, 원료인 모래를 세척하기 위해 분사되는 세척수는 분급기를 거쳐 슬러지와 함께 침사조 탱크와 집수조 탱크를 거친 후, 침전탱크에 보관되어진 다음, 능축 탱크를 거쳐 직접 필터프레스에 공급되고, 청수탱크로 이동되어 재사용될 수 있으나, 이와 같은 공정을 통하여 원료를 세척하는 경우 침전탱크 내부에는 슬러지가 침전 농축되며, 농축 슬러지를 배출하는데 있어서, 너무 묽거나 진하여 다음 단계의 공정 혹은 전체 공정 및 자동화에 많은 문제점을 일으키는 단점이 있다.
종래의 기술로는 침전조 내부에 있는 슬러지의 농축 정도를 읽을 수 있는 설비 혹은 장치가 없었으며, 이로 인해 작업자가 상시 수동으로 농축 슬러지를 침전조에서 농축조로 펌프를 가동하여 인발할 수밖에 없어 인건비의 낭비와 작업의 번거러움을 감수하여야 했다. 또한 농축 슬러지 인발의 시기를 놓치면 침전탱크 내부에 많은 슬러지가 쌓여 응고되면서 능축 탱크로 공급시 이송펌프에 많은 무리가 발생하는 문제와 아울러 침전탱크 내부를 수시로 청소하여 응고된 슬러지를 제거하여야 하는 문제점이 있다. 이는 곧 전체 생산라인 공정을 정지시켜야 하기 때문에 생산성에도 큰 차질이 생기게 된다.
한편, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로 본원의 선출원10-2008-0094074호의 " 슬러지 침전탱크 하부에 형성되는 침전물의 중량감지 및 자동배출 시스템 " 있으며, 그 목적은 보조 침전탱크가 침전탱크의 농축 슬러지의 무게를 감지한 후, 슬러지 침전물을 농축조로 공급하는 내용이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 완충조 로 유입되는 슬러지의 고형물량 농도을 측정하기 위하여 중량을 감지할 수 있는 계량조 탱크를 형성하며, 상기 계량조 탱크 하부에는 중량감지센서를 설치할 수 있는 고정 받침대가 형성되며, 상기 고정 받침대 표면 사방에는 중량 감지센서가 형성되고, 상기 감지센서는 계량조 탱크 외부에 형성되어 중량을 감지하여 그변환값(4-20 mmA) 을 제어부로 송신하며 제어부에서는 수신되어진 변환값을 환산하여 폴리머 공급펌프의 회전수를 제어하거나 또는 폴리머 투입 자동밸브의 개폐량을 제어함으로써 폴리머 투입량을 결정하며, 저장탱크로부터 인발되어진 폴리머를 완충조 탱크 내부로 자동투입시키는 수단으로 슬러지를 침전시킬 수 있도록 구성되는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 폐수처리장 혹은 준설, 골재 및 재생골재 세척 수처리 공정에서 발생 된 슬러지를 침전탱크로 배출시키는 완충조 탱크에 공급하되, 상기 완충조 탱크에 유입되는 슬러지는 연결관을 통하여 계량조 탱크에 동시에 유입되어 슬러지의 중량이 실시간 감지되며, 상기 감지 신호는 제어부에 수신되어져 폴리머 공급펌프의 회전수를 제어하거나 공급밸브의 개폐량을 제어하여 침전탱크로 유입되는 폴리머의 투입량을 자동조절할 수 있도록 구성되는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명은 침전 탱크 내부에 쌓이는 슬러지의 응고 현상을 미연에 방지할 수 있는 특징과 함께 계량조 탱크에 형성되는 중량 감지센서를 통하여 완충조 탱크 내부로 유입되는 슬러지의 고형물량을 자동 체크함과 동시에 폴리머 공급 펌프 또는 폴리머 투입 자동밸브를 제어하여 폴리머 저장탱크에 보관된 폴리머를 적정 투입량을 자동으로 완충조에 공급하게 되므로 폴리머의 과다혹은 과소 투입되는 상황을 미연에 방지할 수 있는 특징이 있다.
그리고, 폴리머의 과다투입 혹은 과소 투입에 따른 공정전체의 비효율성 및 생산원가 상승의 원인을 해결할 수 있는 특징과 함께 종래의 작업방법과 비교하였을 때 인건비 절감 효과 및 유지보수에 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 폴리머 공급펌프를 제어하여 폴리머 투입량을 제어하는 상태를 계략적으로 나타낸 작업 공정도.
도 2는 폴리머 투입 자동밸브를 통하여 투입량을 제어하는 상태를 계략적으로 나타낸 작업 공정도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 슬러지 고형물량 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1, 도 2와 같이 본 발명은 집수조(10)에 저장된 슬러지는 완충조 탱크(11)에 공급된 후, 하부드레인 배관파이프(20)과 완충조 오버플로관(100)을 따라 침전탱크(13) 내부로 공급되는 구성이다.
여기서, 슬러지 공급시 폴리머 공급펌프(15),또는 폴리머 투입자동밸브(16)가 연계작동하여 폴리머를 상기 완충조 탱크(11)에 투입과 함께 유입된 슬러지는 하부드레인 배관파이프(20), 완충조 오버플로관(100)을 거쳐 혼합장치인 라인믹서(101)로 배출되어 혼합된 후 침전탱크(13)로 유입되는 구성이다.
한편, 상기 완충조 탱크(11) 내부에 유입되는 슬러지 침전물의 중량을 감지할 수 있도록 별도의 계량조 탱크(12)를 형성하게 되며, 상기 완충조 탱크(11)와 계량조 탱크(12)는 별도의 연결관(21)으로 서로 연결되어 슬러지가 유입 되도록 구성된다.
이때, 별도의 드레인관(40)과 계량조 오버플로관(103)관을 형성하여 계량조의 슬러지가 침전조로 배출될 수 있는 구성이다.
여기서, 계량조 탱크(12) 하부에는 중량 감지센서(17)를 설치할 수 있는 고정 받침대(18)가 형성되며, 상기 고정 받침대(18) 표면 사방에는 중량 감지센서(17)가 형성된다.
상기 중량 감지센서(17)는 계량조 탱크(12) 외부에 고정된 브래킷(미도시됨)이 밀착되어 중량을 감지함과 아울러 변환값을 제어부(30)로 송신하며 중량감지 센서로부터 수신되어진 변환 값을 상기 제어부(30)에서 환산하여 폴리머 공급펌프(15)의 회전수 또는 폴리머 투입자동밸브(16)의 개폐량을 제어하여 폴리머 저장탱크(14)로부터 인발 되어진 폴리머를 완충조 탱크(11) 내부로 자동투입할 수 있는 구성이다.
즉, 집수조(10)에서 공급되는 슬러지는 완충조 탱크(11)를 통하여 1차적으로 유입됨과 함께 별도의 연결관(21)을 통하여 계량조 탱크(12) 내부에는 동일한 농도의 슬러지가 유입된다.
이때, 계량조 탱크(12) 내부에 유입되는 슬러지의 농도 정보는 중량 감지센서(17) 부분이 감지한 후, 변환 값(4-20mmA)을 제어부(30)에 송신하며, 상기 제어부(30)는 변환 값을 환산하여 폴리머 공급펌프(15) 혹은 폴리머 투입자동밸브(16)를 제어하여 매순간 슬러지 농도에 맞춰 적정한 폴리머량을 투입하는 구성이다.
여기서, 제어부(30)의 신호는 폴리머 공급펌프(15) 또는 폴리머 투입자동밸브(16)를 자동으로 슬러지 공급펌프(50)와 연동시켜 폴리머 공급펌프(15)의 회전수 또는 상기 폴리머 투입자동밸브(16)를 제어하여 폴리머를 완충조 탱크(11) 내부에 바로 공급과 차단할 수 있는 구성이다.
즉, 슬러지의 무게를 감지하는 감지센서(17)의 신호는 제어부(30)를 통하여 폴리머 공급펌프(15) 혹은 폴리머 투입자동밸브(16)를 작동시킬 수 있으며, 또한 폴리머 공급 펌프(15)의 회전은 유입되는 슬러지의 농도에 따라 회전수가 변화되면서 폴리머의 공급량을 제어하고 밸브(16)의 제어는 개폐정도(0°~ 90°)를 결정하여 통과하는 폴리머의 량을 자동으로 조절할 수 있는 구성이다.
따라서, 본 발명은 도 1과 같이 폴리머 공급펌프(15)의 회전수를 제어하여 폴리머량을 제어하는 방법과, 도 2와 같이 폴리머 공급펌프(15)가 작동하는 상태에서 탱크로 유입되는 바이패스관(102)을 형성하여 폴리머 투입자동밸브(16)의 개폐량을 제어하여 자동으로 폴리머 투입량을 조절할 수 있는 구성이다.
그리고, 완충조 탱크(11)와 계량조 탱크(12) 내부에 유입되는 슬러지는 하부 배관 파이프(20), 드레인관(40), 완충조 오버플로관(100), 계량조 오버플로관(103)을 통하여 침전탱크(13) 내부로 자동 배출될 수 있는 구성이다.
이상과 같이 완충조 탱크(11)와 계량조 탱크(12)에 수용되는 슬러지의 고형물량 농도는 매순간 동일하며, 상기 계량조 탱크(12)에 설치된 중량감지 센서(17)가 슬러지의 고형물량을 감지함과 아울러 폴리머 공급펌프(15) 혹은 폴리머 투입 자동밸브(16)를 작동시켜 매순간 변화되는 폴리머량을 실시간 공급할 수 있는 것이다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
외부로 유입되는 슬러지는 집수조(10)에 저장된 후, 배관과 연결된 집수조 슬러지 펌프(50)를 통하여 완충조 탱크(11)와 계량조 탱크(12) 내부로 동시에 유입된다.
그리고, 유입되는 슬러지는 계량조 탱크(12)에 설치된 중량감지센서(17)에 의해 슬러지의 고형물량 및 농도가 감지된다.
또한, 상기 감지 신호는 4-20mmA 의 변환값이 제어부(30)에 바로 전달된 후, 제어부에서는 이 변환값을 환산하여 폴리머 공급펌프(15)의 회전수 또는 폴리머 투입 자동밸브(16)의 개폐량을 제어하여 폴리머 공급량을 조절할 수 있다.
한편, 완충조 탱크(11) 내부로 유입되는 폴리머는 슬러지와 혼합 배출되어 혼합장치인 라인믹서(101)를 통하여 혼합공정을 거친 후 침전탱크(13)로 유입되면서 FLOC 형성되어 중력 침전하게 되는 것이다. 상기의 상황에서 완충조 탱크(11)와 계량조 탱크(12)에 수용되는 슬러지는 동일하며 상기 계량조 탱크(12)에 설치된 중량감지 센서(18)가 슬러지의 무게를 감지함과 아울러 폴리머 공급펌프(15) 혹은 폴리머 투입자동밸브(16)를 작동시켜 일정량의 폴리머를 실시간 공급할 수 있는 것이다.
따라서, 계량조 탱크(12)에 형성되는 중량감지센서(17)를 통하여 완충조 탱크(11) 내부로 유입되는 슬러지의 고형물량 및 농도를 자동 체크 함과 동시에 폴리머 공급펌프(15) 또는 폴리머 투입자동밸브(16)를 작동시켜 폴리머 저장탱크(14)에 보관된 폴리머를 자동으로 투입량 조절하여 완충조 탱크(11)에 공급하게 되므로 폴리머의 과다 투입으로 인한 침전탱크 하부에 고착되는 농축 슬러지 응고 현상, 혹은 과소투입으로 인한 침전불량으로 상등수의 탁수,탈수기의 탈수효율의 저하등의 상황을 미연에 방지할 수 있는 특징이 있다.
그리고, 폴리머의 과다투입 혹은 과소 투입에 따른 공정 전체의 비효율성 및 생산원가 상승의 원인을 해결할 수 있는 특징과 함께 종래의 작업방법과 비교 였을 때 인건비 절감 효과 및 유지보수에 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10. 집수조 탱크 11. 완충조 탱크
12. 계량조 탱크 13. 침전탱크
14. 폴리머 저장탱크 15. 폴리머 공급펌프
16. 폴리머투입자동밸브 17. 중량감지센서
18. 고정 받침대 20. 배관 파이프
21. 연결관 30. 제어부
40. 배출관 50. 집수조 슬러지 펌프
100. 완충조 오버플로관 101. 라인믹서
102. 바이패스관 103. 계량조 오버플로관

Claims (5)

  1. 완충조 탱크(11) 내부에 유입되는 슬러지의 고형물량 농도를 계측하기 위하여 계량조 탱크(12)를 형성하되,
    상기 계량조 탱크(12) 하부에는 중량감지센서(17)가 형성되며,
    상기 중량감지센서(17)는 계량조 탱크(12) 외부에 형성되어 슬러지의 중량을 감지하여 그 신호를 제어부(30)에 전달함과 함께 상기 제어부(30)는 완충조 탱크(11) 내부로 유입된 슬러지 농도 및 고형물량에 비례하는 폴리머량을 자동투입시키는 폴리머 공급펌프(15)와 폴리머 투입자동밸브(16)를 작동시켜 슬러지를 침전시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(30)의 신호는 폴리머 공급펌프(15)와 집수조 슬러지 공급펌프(50)를 자동으로 연동시켜 폴리머를 완충조 탱크(11) 내부에 공급 및 차단시킴과 함께 계량조 탱크(12)의 슬러지의 무게를 감지하는 중량감지센서(17)의 신호를 받아 유입되는 슬러지의 중량에 따라 매 순간 폴리머 공급펌프(15)의 회전수를 제어하여 폴리머 투입량을 자동제어할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(30)의 신호는 폴리머 공급펌프(15)를 집수조 슬러지 공급펌프(50)와 자동으로 연동시켜 폴리머를 완충조 탱크(11) 내부에 공급 및 차단시킴과 함께, 계량조 탱크(12)의 슬러지의 무게를 감지하는 중량감지센서(17)의 신호를 받아 유입되는 슬러지의 중량에 따라 매 순간 자동으로 폴리머 투입자동밸브(16) 의 개폐량 0°~ 90°을 조절하여 폴리머 투입량을 자동제어할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템.
  4. 집수조 탱크(10)에서 공급되는 슬러지는 완충조 탱크(11)를 통하여 1차적으로 유입됨과 함께 연결관(21)을 통하여 계량조 탱크(12) 내부에도 2차적으로 동일한 농도의 슬러지가 유입될 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 집수조 탱크(10)에서 공급되는 슬러지가 직접 계량조 탱크(12) 내부로 유입될 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 슬러지 고형물량, 농도 계측 및 폴리머 투입량 자동 제어 시스템.
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