KR20140024955A

KR20140024955A - 물을 처리하고 디스크 및 드럼 필터에 의해 생성된 유출수 급등을 제어하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140024955A
Application number: KR1020147001462A
Authority: KR
Inventors: 마이클 베이커; 매트 스탈터; 루크 우드; 마크 스트워트
Original assignee: 베올리아 워터 솔루션즈 앤드 테크놀러지스 써포트
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-03-03
Also published as: EP2723466A1; WO2012177822A1; AU2012272915A1; US8926843B2; CN103889540A; CA2840185A1; US20120325753A1

Abstract

유출수 급등을 제어 또는 최소화하기 위한 제어기를 갖는 디스크 필터가 제공된다. 디스크 필터는 디스크 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하기 위한 방법 또는 프로세스를 실행하도록 동작한다. 기본적인 방법은 유출수의 함수인 하나 이상의 프로세스 변수를 감지하는 것이고, 감지된 프로세스 변수의 적어도 일부에 기초하여, 1) 백워싱 없이 디스크 필터의 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전; 2) 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전; 3) 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전; 4) 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 상대적으로 고속으로 회전; 5) 필터 디스크를 1회 이상 회전하고 주기적으로 백워싱 등의 다양한 제어 기능을 실행함으로써 디스크 필터는 유출수의 흐름을 제어한다.

Description

물을 처리하고 디스크 및 드럼 필터에 의해 생성된 유출수 급등을 제어하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for treating water and controlling effluent surges produced by disc and drum filters}

본 발명은 물이나 폐수를 처리하기 위한 회전 필터 디스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유출수 급등을 감소시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

회전 필터 디스크(rotary filter disc)는 물을 처리하는데 있어 효율적이고 비용 효과적인 접근법으로서 지속적으로 인기를 얻고 있다. 그러한 회전 필터 디스크는 상대적으로 작은 풋프린트(footprint)를 가지고 있어서 제3차 여과와 물의 재사용, 고형물 제거에 특히 효과적이다.

일반적으로 회전 필터 디스크는 드럼에 장착된 축의 방향으로 놓여진 다수의 회전 필터 디스크를 가진 회전 드럼을 포함한다. 유입수 또는 폐수가 드럼 속으로 유입되고, 드럼으로부터 물 또는 폐수가 회전 필터 디스크 내부로 지나간다. 각 회전 필터 디스크는 필터로 구성된 반대쪽 벽을 포함한다. 내부에서 외부로의(Inside-out) 흐름 패턴이 활용되고, 회전 필터 디스크 내부의 유입수 또는 폐수는 수집탱크에 수집된 여과된 유출수를 생산하기 위해 필터들을 통해 외부로 이동한다. 수집 탱크로부터, 여과된 유입수는 다른 하류 과정으로 직행하거나 또는 다양한 방식으로 방류될 수 있다.

시간이 지나면서 필터의 내부 표면에 고형물이 축척된다. 정기적인 필터 세척을 위해 회전 필터 디스크에 백워싱(backwashing) 서브시스템이 제공된다. 상세히 설명하면, 회전 필터 디스크가 주기적으로 회전하고, 필터의 부분들이 유출수 수집 탱크로부터 나타난 후에, 노즐이 필터의 외부 면에 세척 솔루션을 분사하면, 필터의 내부 표면에 있는 고형물과 다른 잔해물을 통(trough) 또는 수집 공간으로 떨어뜨리게 되고, 그 후에 그것들은 회전 필터 디스크로부터 제거된다.

시간이 흐르면서, 세척 후에 필터 내부 표면에 고형물이 반복적으로 축적되기 때문에, 필터의 투과성이 달라지게 된다. 더욱이, 회전 필터 디스크로의 유입수의 흐름도 달라질 수 있다. 이러한 다양성은 회전 필터 디스크에 의해 생산된 유출수의 흐름에 급등을 유발할 수 있다. 가령, 필터 내부 표면에 상당한 고형물과 잔해물이 모여지고, 이는 회전 필터 디스크로부터의 유출수의 흐름을 상당히 감소시킨다고 가정한다. 이는 차례로 백업(back up)할 유입수를 야기한다. 그러면, 가령, 회전 필터 디스크의 필터가 빨리 세척된다. 이는 필터를 통과하는 흐름이 상당히 증가되는 결과를 가져와, 유출수의 하류 흐름에 급등을 가져온다. 위에 언급된 바와 같이, 이는 하류 처리 공정을 효과적이고 효율적으로 수행하는 것을 어렵게 할 수 있다.

그러므로, 에너지를 보존하고 동시에 회전 필터 디스크로부터의 유출 흐름과 일반적으로 관련된 급등을 약화시키기 위해, 회전 필터 디스크의 회전 및 백워싱과 관련하여 다양한 조치를 활용하는 제어 접근에 대한 요구가 있다.

본 발명의 목적은 회전 필터 디스크로부터의 유출수 흐름의 급등을 일반적으로 감소시키는 방법 또는 프로세스를 제공하는 것이다.

일실시예에서, 하나 이상의 프로세스 변수가 감지되고, 감지된 프로세스 변수에 기초하여, 프로세스 백워싱 없이 또는 백워싱과 함께 회전 필터 디스크를 회전시킨다.

특정 일실시예에서, 하나 이상의 프로세스 변수가 감지되고, 감지된 프로세스 변수에 기초하여, 프로세스의 다양한 경우에 다음의 제어 기능이 실행된다.

a. 회전 필터 디스크가 1회 또는 그 이하 회전된다;

b. 백워싱 없이 회전 필터 디스크가 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전된다;

c. 백워싱과 함께 회전 필터 디스크가 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전된다.

다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세스 변수가 감지되고, 감지된 프로세스 변수 또는 변수들에 기초하여, 유출수의 흐름이 둘 이상의 다음의 제어 기능을 프로세스 내의 다양한 경우에 실행함으로써 제어된다.

회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;

필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;

필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;

필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;

필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;

필터를 주기적으로 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 회전.

본 발명에 의하면 회전 필터 디스크로부터의 유출수 흐름의 급등을 일반적으로 감소시키는 방법 또는 프로세스를 제공할 수 있다.

도 1은 디스크 필터의 기본 구성요소를 더 양호하게 도시하기 위해 구성의 일부가 절단된 예시적인 디스크 필터의 사시도이다.
도 1a는 백워시 펌프 및 드럼과 필터 디스크를 동작시키기 위한 드라이브 시스템을 보여주는 디스크 필터의 끝부분의 개요도이다.
도 2는 디스크 필터로부터의 유출수 급등을 제어하기 위해 이용되는 예시적인 제어 로직 다이어그램의 첫번째 부분이다.
도 3은 예시적인 제어 로직 다이어그램의 두번째 부분이다.
도 4는 드럼필터의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 드럼 필터의 다른 사시도이다.
도 6은 하나 이상의 프로세스 변수에 기초하여 유출수 급등을 제어하도록 이용되는 제어기 및 그것의 다양한 디지털 프로세싱 회로의 개요도이다.
도 7은 도 6에 도시된 제어기의 간략 개요 다이어그램이다.

도면을 참고하면, 회전 필터 디스크가 도면에 표시되어 있고, 일반적으로 번호 10으로 표시된다. 본 발명은 디스크 필터(disc filter)(10)에서 생산된 유출수의 급등을 제어하기 위한 제어 프로세스 및 제어 시스템과 관련되어 있다. 유출수의 급등을 제어하기 위해 활용되는 제어 로직과 제어 과정을 논하기 전에, 회전 필터 디스크의 작용과 기본 구조를 간단히 설명하는 것이 유익할 것이다. 첫째, 회전 필터 디스크는 잘 알려져있고, 전 세계적으로 다양한 기업에서 제조 및 판매하고 있다. 스웨덴의 'Hydrotech Veolia Water Systems Aktiebolag of Vellinge'가 그 중 한 기업이다. 또한 디스크 필터는 특허와 다른 공개된 자료에 보여지고 설명되어 있다. 예를 들어, 미국특허번호 7,597,805와 미국특허 공개번호 2008/0035584를 참조하면 된다. 이 두개의 공보의 공개는 여기에 첨부자료로 분명하게 포함된다. 디스크 필터의 완전하고 통일된 이해와 그 구성 및 작동은 이 자료를 검토함으로써 알 수 있다.

전형적인 디스크 필터의 구조와 작동에 관한 간단한 개요가 유익할 것이다. 도 1은 일반적으로 번호 10으로 표시된 디스크 필터를 보여준다. 디스크 필터(10)는 외부 하우징(12)을 포함한다. 드럼은 하우징(12)에 회전가능하게 장착된다. 일반적으로 드럼은 둘러싸여 있으나, 이것이 포함하고 있는, 유입수가 드럼에서 일반적으로 번호 14로 표시된 드럼에 장착된 연속된 회전 필터 디스크로 흐르게 하기 위한 표면에 형성된 연속된 개구 및 주입구는 제외한다. 즉, 차후에 여기에서 논의되어 인식하게 되겠지만, 유입수가 드럼으로 들어가고, 드럼으로부터 표면의 개구를 통해 각각의 회전 필터 디스크(14)로 향하게 된다.

드럼에 확보되어 회전가능한 회전 필터 디스크(14)의 수는 변할 수 있다. 기본적으로 각 회전 필터 디스크(14)는 각 회전 필터 디스크(14)의 양편에 확보된 필터 프레임(16) 및 필터 미디어(filter media 18)을 포함한다. 유지 공간이 회전 필터 디스크(14)에 의해 여과되는 유입수를 받기 위해 각 회전 필터 디스크(14) 안에 정의된다.

차후에 설명 되겠지만, 디스크 필터(10)는 회전가능하게 드럼 및 거기에 장착된 회전 필터 디스크(14)를 가동하기 위한 드라이브 시스템을 구비한다. 드럼에 연결된 쉬브(sheave)나 스프로켓(sprocket)(미도시)을 구동하도록 하는 드럼 모터(64)가 제공된다. 드럼 모터(64)와 스프로켓을 구동하기 위한 스프로켓, 즉 드럼 사이에 다양한 수단이 상호 연결되어 가동될 수 있다. 예를 들어, 벨트 드라이브(belt drive)가 활용될 수 있다. 다양한 다른 타입의 드라이브 시스템이 드럼과 거기에 부착된 회전 필터 디스크(14)를 회전하기 위해 활용될 수 있다.

도 1을 계속 참조하면, 디스크 필터(10)는 유입수 주입구(22)를 포함한다. 유입수 주입구(22)는 유입수 저수 탱크(influent hoding tank 24)로 연결되어 있다. 유입수 저수 탱크(24)는 유입수 저수 탱크(24)에 저장된 유입수가 저수 탱크로부터 드럼으로 흐를 수 있도록 드럼에 형성된 주입구 구멍에 인접하여 배치되어 있다. 도시된 바와 같이, 유입수 저수 탱크는 디스크 필터(10)의 상류 면에 배치되어 있다. 유입수 저수 탱크(24)의 주위에, 일반적으로 하부에 설치된 것은 바이패스 탱크(bypass tank 30)이다. 배출구(Outlet 32)는 유입수가 바이패스 탱크(30)로부터 흐르도록 한다. 유입수 저수 탱크는 범람 개구(overflow openings)를 포함한다. 이 범람 개구는 범람된 유입수가 유입수 저수 탱크(24)로부터 바이패스 탱크(30)로 아래방향으로 흐르도록 한다. 이것은 유입수 저수 탱크(24) 안에서 물의 수위를 효과적으로 제한한다.

디스크 필터(10)는 또한 유출수 저수 탱크(26)를 포함한다. 유출수 저수 탱크(26)는 디스크 필터(10) 하류 끝 부분에 배치되며, 도면에서 보여지는 봐와 같이, 회전 필터 디스크(14)의 적어도 하단 부분 주위에 연장된다. 유입수가 필터 미디어(18)를 통과하여 외부로 흐르면, 물이 여과되고, 여과된 물은 유출수가 된다. 이 유출수는 유출수 저수 탱크(26)에 저장된다. 디스크 필터(10)로부터 유출수 또는 여과된 물을 보내기 위한 유출수 저수 탱크(26)에 연결되는 유출수 배출구가 제공된다.

그러므로 처리되거나 여과될 유입수는 유입수 유입구(22) 및 유입수 저수 탱크(24)로 보내지는데, 물이 회전 필터 디스크(14)의 안쪽 부분으로부터 바깥 방향으로 필터 미디어(18)을 효과적으로 통과하도록 하는 출구 압력을 제공하기 위해, 여기에서 물이 선택된 수위까지 모아진다. 유입수 저수 탱크(24)에 저장된 유입수는 결국 드럼으로 보내지고, 드럼으로부터 거기의 개구를 통해 회전 필터 디스크(14)의 내부로 보내진다. 이제, 회전 필터 디스크 내부의 물은 필터 미디어(18)를 통해 외부로 나가 유출수 저수 탱크(26)으로 보내져, 유출수 배출구를 통해 배출된다. 계속 설명 되겠지만, 여기에 언급된 제어 시스템과 프로세스는 디스크 필터(10)로부터의 유출수의 흐름에 대해 어떠한 레벨의 제어를 제공하기 위함이다. 부연하면, 제어 시스템과 프로세스는 디스크 필터(10)로부터의 유출수 흐름의 급등을 제어하거나 최소화하는데 목적이 있다.

또한 디스크 필터(10)는 필터 미디어(18)를 정기적으로 세척하기 위한 ㅂ배백워싱 시스템을 포함한다. 일반적으로 백워싱 시스템은 디스크 필터(10)의 측면을 따라 연장되며, 매니폴드(40)를 통해 고압 워시 워터를 방향 짓도록 작동하는 백워시 펌프(42)(도 1A)에 연결되어 작동하는 매니폴드(manifold 40)를 포함한다. 매니폴드(40)에서 연속적인 피드 파이프(Feed pipe 44)들이 뻗어나와 있는데, 각각의 피드 파이프의 외부 끝부분은 노즐 어레이(nozzle array 46)에 연결되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 슬러지(sludge) 또는 백워시 물 배출구(backwash water outlet 50)이 있다. 배출구(50)는 드럼을 통하여 확장되고 다양한 노즐 어레이(46) 아래 부분에 배치된 통(trough) 또는 캐치 구조(catch structure)에 동작가능하게 연결되어 있다. 백워싱 시스템이 작동하면, 잔해와 슬러지 및 세척물이 통 또는 캐치 구조로 떨어지고, 중력에 의해 디스크 필터(10)로부터 슬러지 또는 백워시 물 배출구(50)를 통과한다.

필터 미디어(18)을 백워시하기 위하여, 필터 미디어 또는 필터 패널(filter panels 18)이 유출수 저수 탱크(26)의 모아진 유출수에 들어가도록 지속적으로 또는 간헐적으로 드럼이 회전할 수 있다. 필터 미디어(18)의 하단 부분 만이 유입수를 여과하기 위해 임의의 어느 시간에 유효하다고 이해된다. 가끔 드럼과 회전 필터 디스크가 회전할 것이며, 이럴 경우 필터 미디어(18)의 일 부분이 상단 방향으로 회전하고, 이러한 위치는 필터 미디어(18)가 유출수를 여과하기 위한 상태는 아니다.

백워시 싸이클 동안, 높은 압력의 물이 세척을 위해 노즐 어레이(46)로부터 필터 미디어(18)의 외부 표면으로 분사된다. 이는 드럼과 회전 필터 디스크(14)가 정지된 상태이거나 회전하는 동안 발생한다. 노즐 어레이(46)로부터 분사된 물은 필터 미디어(18)의 외부 표면을 충격하고, 필터 미디어에 진동을 야기하고, 심지어 필터 미디어를 관통하기도 한다. 이 작업으로 필터 미디어(18)의 안쪽 면으로 들어간 잔해들은 필터 미디어의 내부 표면으로부터 재위치되거나 제거된다. 잔해물과 백워시 물은 드럼을 통해 연장된 하단의 통으로 떨어진다. 그 후에 잔해물과 백워시 물은 배출구(50)로 나가게 된다. 필터 미디어(18)의 상단 부분이 백워시되거나 세척되는 동안, 필터 미디어 하단의 잠긴 부분은 유입수를 계속하여 여과한다고 이해한다.

디스크 필터(10)와 여기에 설명된 프로세스는 디스크 필터로부터 유출수의 급등 문제를 다룬다. 관찰에 의하면 어떠한 특정 조건에서 디스크 필터로부터의 유출수의 흐름이 특정 조건에서 실질적으로 유입수 흐름의 150% 이상이 될 수 있다는 것을 보여주었다. 이러한 유출수 흐름의 급등은 특정 경우의 단일 요인이나 다른 경우의 요인들이 합쳐지는 등 다양한 요인으로 인해 야기될 수 있다. 그 예로, 필터 미디어(18)가 오염되거나 필터 미디어의 투과성이 상당히 충격을 받았을 경우에는 유입수 저수 탱크(24)의 유입수 레벨이 종종 상승할 수 있다. 이는 필터 미디어(18)를 통한 상대적으로 낮은 입력을 가져온다. 그리고, 필터 미디어(18)가 세척된다고 가정하면, 이는 때때로 필터 미디어(18) 통과하는데 상대적으로 높은 처리량을 야기하고, 어떠한 조건 하에서 이것은 유출수의 급등을 야기한다.

방법 또는 프로세스와 함께 여기에서 논의된 디스크 필터(10)는 회전 필터 디스크(14)를 통해 일반적으로 균일한 처리량을 유지하도록 고안된 제어 시스템을 목적으로 한다. 목적은 유출수의 상당한 급등을 피하기 위함이다. 일 실시예에서, 이 시스템은 유출의 흐름을 유입수 흐름의 150% 또는 그 이하로 유지하는데 목적이 있다.

유출수 흐름의 급등을 최소화하거나 제어하기 위해, 디스크 필터(10)는 유출수의 흐름에 충격을 줄 잠재력을 갖는 하나 이상의 프로세스 변수를 감지한다. 예로, 일실시예에서, 한 프로세스 변수 감지는 유입수의 수위이며, 실시예에서 유입수 수위는 유입수 저수 탱크(24)에서 감지되거나 모니터된다. 도 2 및 3에서 보여주는 예시적인 제어 로직에 따르면, 두개의 다른 유입수의 수위가 감지된다. 유입수 저수 탱크(24)에서 수위가 증가하여 선택된 한계 레벨로 나아가거나 넘어서면, 디스크 필터(10)로부터의 유출수의 하류 급등을 제어하거나 최소화하기 위한 제어 액션이 작동된다. 즉, 측정된 프로세스 변수가 유출수의 급등이 일어날 가능성을 나타낸다면, 적합한 제어 액션을 취하도록 시스템과 프로세스가 고안되었다. 이 아이디어는 과제어하거나 과보상을 위함이 아니고, 유출수의 급등을 일반적으로 제어하도록 계산하는 분별있는 조치를 취하기 위함이다. 몇몇 제어 조치는 상대적으로 약할 수 있고, 반면 다른 제어 조치는 좀 더 적극적일 수 있다. 즉, 프로세스 변수의 상태나 감지된 변수가 적극적 반응을 요구하거나 지시하는 경우, 몇몇 적절한 제어 액션은 더욱 적극적일 것이다.

유출수 급등을 제어하기 위한 다양한 계산된 반응들이 수행될 수 있다. 가령, 각각의 회전 필터 디스크(14)는 한 회전보다 적게 소폭 증가로 회전할 수 있다. 한 예로, 회전 필터 디스크(14)는 백워싱 없이 0.2 회전만 돈다. 이는 유입수에 노출된 필터 미디어(18)의 투과성을 일반적으로 살짝 증가시킨다. 다른 예로는 프로그램된 제어 계획이 회전 필터 디스크(14)가 백워싱 없이 약 한 회전을 돌도록 하게 할 수 있다. 좀 더 적극적인 반응으로는 회전 필터 디스크(14)가 예정된 시간 동안 백워싱 없이 한 회전 이상 상대적으로 천천히 돌도록 하게 한다. 또한 더욱 적극적인 반응으로는 백워싱과 함께 예정된 시간동안 한 회전 이상을 상대적으로 낮은 속도로 회전 필터 디스크(14)가 회전하게 한다. 다른 방법으로는 백워싱하는 동안 한 회전이상 상대적으로 느린 속도로 회전 필터 디스크를 회전하는 방법이 있다. 여전히 더욱 적극적인 방법으로 백워싱의 유무와 상관없이 상대적으로 빠른 속도로 회전 필터 디스크(14)를 회전하게 할 수 있다.또 다른 적극적인 방법으로 주기적으로 필터 미디어를 백워싱하는 동안 회전 필터 디스크(14)를 회전하는 것이다. 즉, 한 예로, 회전 필터 디스크(14)는 계속 회전하며, 일정 시간 주기 동안 필터 미디어가 백워시 되고, 그 외 다른 시간 동안은 백워싱이 없다. 이는 모두 디스크 필터(10) 안의 또는 주변의 조건에 따른 다양한 환경에 적합한 제어 조치 반응의 예이다.

상기에서 논의된 바와 같이, 만약 제어된다면 유출수의 급등을 조절하는데 도움이 될 수많은 프로세스 변수가 있다. 여기에서 논의된 도 2 및 3에 나타난 예시적인 구현에 따르면, 디스크 필터(10)는 유입수의 수위를 감시하고, 유입수 수위의 트리거 주파수(trigger frequency)가 설정된다. 구체적으로, 실시예에서는 낮은 문턱 유입수 수위와 높은 문턱 유입수 수위의 두 가지 문턱(threshold) 유입수의 수위가 제공된다. 각각의 문턱 유입수 수위는 SP1(상대적으로 낮은 문턱 유입수 수위)과 SP2(상대적으로 높은 문턱 유입수 수위)로 불리는 설정 포인트가 할당된다. 상기에 언급한 대로, 프로세스는 두 설정 포인트의 트리거 주파수를 모니터한다. 즉, 특정한 시간대에 설정된 포인트가 얼마나 자주 트리거 되는가를 프로세스가 결정하는데, 이것은 시간대동안 얼마나 자주 상응하는 유입수의 수위가 문턱 수위에 도달하거나 초과하는지 효과적으로 알려준다.

도 2와 도 3의 논리도를 검토하면 이해되겠지만, 특정 프로세스 변수의 상태에 대응하여 다양한 제어 반응이 실행된다. 도 2 및 도 3에서 보여준 예와 같이, 제어 반응은 다음을 포함한다: (1) 백워시 없이 1회 또는 그 이하로 회전 필터 디스크(14)를 회전; (2) 백워시 없이 상대적으로 느린 속도로 약 1회전 회전 필터 디스크(14)를 회전; 그리고 (3) 백워시와 함께 상대적으로 빠른 속도로 회전 필터 디스크(14)를 회전. 회전 필터 디스크(14)를 회전하면서, 그리고 백워싱의 실행 또는 미실행을 선택하며, 실시예의 시스템과 프로세스는 어떤 타이밍 제어를 제공받는다. 어떤 특정 상황에서, 심지어 프로세스 변수 또는 감시된 변수들이 상응하는 문턱 값 이하로 조정된 후에도, 제어 로직은 회전 필터 디스크(14)가 1회 이상 회전하도록 요구할 수 있다.

상기의 제어 반응에 더해, 회전 필터 디스크(14)의 추가적인 속도 변화와 같은 다른 제어 반응들이 실행될 수 있으며, 나아가 회전 필터 디스크(14)의 가속 또는 감속 제어가 실행될 수 있다. 백워시를 위한 제어 반응은 단순한 on/off 제어보다 더 복잡할 수 있다. 예로, 백워시 제어는 세척수의 유속(flow rate), 세척수의 압력, 및 필터 미디어(18)을 통한 빠른 흐름을 최소화, 전력 사용(power usage)을 최소화, 모터 마모(motor wear)를 최소화, 여과 성능을 최대화하도록 하는 다른 제어 접근을 제어할 수 있다. 예로, 백워시의 압력은 50psi와 1200psi 사이에서 달라질 수 있다.

도 2와 도 3의 논리도를 살펴보면, 시작 및 정적 필터(static filter) 블록(블록 100과 102) 후, 로직 제어가 유입수의 수위가 SP1(블록 104)에 있는지 또는 넘어섰는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 제어 응답은 회전 필터 디스크(14)가 1회전 이하로 회전하도록 지시한다. 예로, 회전 필터 디스크는 0.2 회전 회전한다. 유입수 수위가 SP1 미만이면, 제어 로직은 간단하게 정적 필터(블록 102)로 되돌아온다.

회전 필터 디스크(14)가 1회 이하 회전한 후에, 로직 제어는 유입수 수위가 SP1(블록 108)에 있는지 또는 그 이상인지 다시 묻는다. 만약 아니라면, 제어 로직은 정적 필터(블록 102) 단계로 되돌아온다. 만약 그렇다면, 제어 로직은 타이머 A(블록 110)를 시작한다. 여기에서 논의되는 다양한 타임머의 지속은 각기 다를 수 있다. 일 실시예에서, 타이머 A는 전형적으로 대략 5분에서 20분 정도가 될 수 있다. 타이머 A가 작동되면, 제어 로직은 회전 필터 디스크(14)가 상대적으로 낮은 속도로 백워싱 없이 지속적으로 회전하도록 지시한다(블록 102). 그후, 일정 시간 후에, 제어 로직은 다시 한번 유입수 수위가 SP1에 있는지 또는 그 이상인지 결정한다(블록 114). 만약 아니라면, 제어 로직은 타이머 A가 종료되었는지를 결정한다(블록 116). 만약 타이머 A가 종료되지 않았다면, 제어 로직은 블록 112로 되돌아오고, 회전 필터 디스크(14)는 타이머 A가 종료될 때까지 계속 회전한다. 만약 유입수 수위가 여전히 SP1에 있거나 이상이라면(블록 114), 제어 로직은 블록 120으로 진행되고, SP1의 트리거 주파수가 너무 높은지(문턱값에 또는 그 이상)를 결정한다. 만약 아니라면, 제어 블록 122는 회전 필터 디스크(14)가 1 회전 회전하도록 지시하고, 회전하는 동안 백워싱을 실시한다. 그 후, 제어 로직은 블록 124로 이동하고, 다시 SP1에 대한 유입수 수위에 대해 묻는다. 만약 유입수 수위가 SP1 밑으로 떨어진다면, 블록 126은 타이머 A가 다시 시작하게 한다. 그리고 제어 로직은 블록 112로 되돌아온다. 제어 로직이 블록 116단계에 이르고, 타이머 A가 종료 되었다면, 로직은 블록 118을 제어하기 위해 실행된다. 회전 필터 디스크(14)는 백워싱이 실행되는 동안 1회전을 회전한다. 일단 이 작업이 종료되면, 로직은 블록 102 및, 정적 필터링으로 돌아온다.

만약 블록 124에 대한 응답이 유입수 수위가 여전히 SP1에 있거나 그 이상이면, 제어 로직은 블록 128로 이동하고, SP2의 유입수 수위에 대해 묻는다. 만약 유입수 수위가 SP2 아래에 있으면, 제어 로직은 블록 130로 이동하여, 백워싱이 실행되는 동안 회전 필터 디스크가 1회전 회전하도록 요청한다. 그 후, 제어 로직은 블록 132로 이동하여, 유입수 수위가 SP1 이상인지 묻는다. 만약 아니라면, 제어 로직은 블록 126로 이동하고, 타이머 A는 다시 시작되며, 위에서 논의된 과정으로부터 프로세스가 계속된다.

블록 120과 128을 검토해, 이 블록에 대해 만약 ‘네’라는 응답이 나온다면, 제어 로직은 블록 134로 이동한다. 블록 134는 백워싱과 함께 상대적으로 빠른 속도로 회전 필터 디스크가 돌도록 요청한다.

일단 블록 134에서 백워싱과 함께 상대적으로 빠른 회전이 시작되면, 제어 로직은 블록 136에서 유입수 수위가 SP2 이상인지를 결정한다. 만약 그렇다면, 제어 로직은 블록 134로 되돌아온다. 블록 134, 136에서 요청된 이 프로세스들은 유입수 수위가 SP2 밑으로 떨어질 때까지 계속된다. 그 다음에, 프로세스는 B초의 시간 동안 백워싱과 함께 상대적으로 높은 속도로 회전 필터 디스크가 돌도록 요청하는 블록 138로 이동한다. B 초가 종료되면, 제어 로직은 블록 140으로 이동하여, 백워싱 시스템을 끄고, 타이머 C를 시작한다. 그 다음, 제어 로직은 블록 142로 이동하고, 상대적으로 낮은 속도로 회전 필터 디스크가 돈다. 그 다음에, 제어 로직은 블록 144로 이동하여, SP2에 대한 유입수 수위를 묻는다. 만약 유입수 수위가 SP2 밑이면, 제어 로직은 블록 146으로 이동하여, 타이머 C가 종료되었는지를 묻는다. 만약 타이머 C가 종료되지 않았다면, 제어 로직은 블록 142로 되돌아간다. 만약 타이머 C가 종료되었다면, 제어 로직은 블록 122로 이동한다.

블록 144에서 유입수 수위가 여전히 SP2 이상이면, 제어 로직은 결정 블록 148로 이동한다. 거기에서 SP2의 트리거 주파수가 문턱값 이상인지를 결정한다. 만약 아니라면, 제어 로직은 블록 158로 이동하고, 회전 필터 디스크는 백워싱과 함께 약 1회전을 회전된다. 그 후, 제어 로직은 결정 블록 160으로 이동하여 유입수 수위가 SP2 이상인지 결정한다. 만약 아니라면, 제어 로직은 다시 블록 140으로 되돌아간다. 만약 그렇다면, 제어 로직은 블록 134로 되돌아간다.

결정 블록 148로 돌아가서, SP2의 트리거 주파수가 문턱값 이상이라면, 제어 로직은 블록 150으로 이동하고, 타이머 D를 가동시킨다. 타이머 D의 지속시간은 각기 다를 수 있으나, 일반적으로는 3분에서 5분이다. 일단 타이머가 가동되면, 회전 필터 디스크는 백워싱과 함께 상대적으로 높은 속도로 회전된다(블록 152). 그 후, 결정 블록 154에 도달하여, 유입수 수위가 SP2에 있는지 또는 이상인지를 결정한다. 만약 그렇다면 제어 로직은 다시 블록 152로 돌아간다. 만약 아니라면, 제어 로직은 블록 156으로 이동하여, 타이머 D가 종료되었는가를 결정한다. 만약 아니라면, 제어 로직은 블록 152로 돌아간다. 만약 그렇다면, 제어 로직은 블록 142로 되돌아간다.

도 6은 디스크 필터(10)을 위한 제어기(60)를 설명하고 있다. 제어기(60)는 디스크 필터(10)로부터의 유출수 흐름의 급등을 제거하거나 적어도 줄이기 위하여 회전 필터 디스크(14)의 회전과 필터 미디어(18)의 백워싱을 제어하도록 설정된다.

예를 들면, 그 목적을 달성하기 위하여 제어기(60)는, 유입수의 레벨을 감시하고, 유입수 레벨에 응답하여 도 1a에 도시된 드럼 모터(drum motor)(64)와 백워시 펌프(42)의 동작을 제어하도록 처리하는 레벨 센서(level sensor)(62)로부터의 입력 신호를 처리하도록 된 하나 이상의 디지털 프로세싱 회로(digital processing circuits)를 포함한다. “드럼 모터”라는 용어는 회전 필터 디스크가 장착된 드럼을 돌리는 모터를 의미한다는 것을 주목해야 한다. 그러므로 드럼 모터(64)는 효과적으로 회전 필터 디스크(14)를 회전시킨다. 이렇게 하여, 제어기(60)에 의해 활성화되었을 때, 드럼 모터(64)는 회전 필터 디스크(14)를 회전시킨다. 어떤 경우에는 회전이 필터 미디어(18)를 필터링 위치로 상대적으로 깨끗하게 회전하는데 효과적이다. 다른 경우에, 회전 필터 디스크(14)가 회전되기 때문에 회전은 백워싱 시스템이 필터 미디어(18)를 세척할 수 있게 한다.

제어기(60)의 실행과 레벨 센서(62), 드럼 모터(64) 및, 백워시 펌프(66)의 인터페이스 특성(interface characteristics)에 따라, 제어기(60)는 한 가지 이상의 인터페이스 회로를 사용할 수 있으며, 이는 제어기(60) 외부에서 실행되거나 내부에 통합될 수 있다. 가령, 이러한 인터페이스 회로는, 디스크 필터 제어기(60)를 이것의 제어 입력 및 출력에 인터페이스 시키기에 필요한, 전압 레벨 쉬프팅, 필터링, 파워 증폭 등을 제공한다. 한 예로서, 도면은 레벨 센서 인터페이스 회로(70), 모터 제어 회로(72) 및, 펌프 제어 회로(74)를 도시한다.

고정된 하드웨어(Fixed hardware), 프로그램된 하드웨어(programmed hardware), 또는 그것의 다른 조합을 포함한 다수의 구현이 제어기(60)를 위해 고려될 수 있다. 예로서, 제어기(60)는 한가지 이상의 'Field Programmable Gate Arrays'(FPGAs)나 'Complex Programmable Devices'(CPLDs), 또는 한가지 이상의 마이크로 프로세서 기반 회로를 포함하는데, 이것은 ASIC이나 다른 일반 칩과 같이 보다 큰 회로 구현에 집적될 수 있다.

적어도 하나의 실시예에서, 디스크 필터 제어기(60)는 주변 인터페이스(peripharal interfacing)와 제어를 위한 고수준의 집적을 제공하는 저전력 마이크로 컨트롤러(low power microcontroller)에 기초한다. 예로서, 제어기(60)는 'TEXAS INSTRUMENTS'의 "MSP430F5437"('5437 디바이스)이거나 다른 MSP430F5 시리즈 마이크로컨트롤러에 기초할 수 있다. '5437 디바이스는, 고해상 하드웨어 타이머-예를 들어 모터 제어와 같은 PWM 및/또는 다른 정밀 제어 시그날링- 및 직렬 및 디스크릿 비트 포트와 같은 다양한 I/O 포트의 호스트, 집적, 멀티 채널 12 비트 아날로그-투-디지탈 컨버터(ADC)와 함께 온보드 프로그램 및 데이터 메모리(예를 들어 FLASH 및 SRAM)를 제공하는 16 비트 RISC 기반의 마이크로 컨트롤러이다. 물론, 당업자라면 이슈되는 특정 디자인 요구에 따라 마이크로 프로세서의 다른 메이커나 모델 또는 다른 디지털 프로세싱 회로가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

제어기(60)가 마이크로 컨트롤러 기반의 구현이라고 가정한다면, 도 6은 프로그램 로직을 통해 논리적으로 구현된, 마이크로 컨트롤러 회로를 지원하는 기능 회로의 예를 설명한다. 특히, 고려된 구성에서, 제어기(60)는 레벨 모니터(level monitor)(80), 모터/펌프 제어기(82), 수많은 제어 파라미터 또는 설정을 저장하는 구성 메모리(configuration memory)(84), 타이머(86), 제어 추적 메모리(control tracking memory)(88), 그리고 제어 히스토리 메모리(control history memory)(90)을 포함한다.

레벨 모니터(80)는 예를 들어 유입수 레벨 센서(62)로 부터의 아날로그 전압을 측정된 유입수 레벨을 나타내는 상응하는 디지털 값으로 전환하는 ADC 회로를 포함한다. 상응하여, 구성 메모리(84)는 다양한 제어 액션을 트리거하는 유입수 레벨을 나타내는 첫번째, 두번째 유입수 레벨 설정값으로서 “SP1”와 “SP2”를 포함한다. 적어도 일 실시예에서, SP1과 SP2는 주어진 유입수 레벨을 보여주는 ADC 값에 상응하는 디지털 단어다. 물론 레벨 모니터 신호 등의 본질에 따라 다른 표시가 사용될 수 있다.

아무튼 레벨 모니터(80)는 모터/펌프 제어기(82)에 한 개 이상의 트리거나 경고 신호를 제공하도록 설정된다. 적어도 하나의 구성에서 모터/펌프 제어기(82)는 유입수 레벨이 SP1에 있거나 이상인지, 그리고 유입수 레벨이 SP2에 있거나 이상인지를 알려주는 차등 신호를 받는다. 그렇게 해서, 모터/펌프 제어기(82)는 유입수 레벨이 언제 올라가는지를 “볼 수 있고”, 언제 SP1과 SP2 이상으로 올라갔는지 또는 떨어지는지를 감지할 수 있다.

도면에서 신호 라인을 명쾌하게 보여주고 있지는 않지만, 레벨 모니터(80) 또는 모터/펌프 제어기(82)는 SP1과 SP2 트리거 포인트가 도달했는지(주어진 시간 간격 동안)의 회수를 추적하고, 그러한 정보를 “SP1 트리거 주파수”와 “SP2 트리거 주파수” 로서 제어 추적 메모리(control tracking memory)(88)에 저장하도록 설정된다. 이러한 유입수 레벨 설정값의 과도한 트리거링은 제어기(60)를 위한 또다른 제어 결정 포인트로서 기능하는데, 제어기(60)는 그것의 진행중인 제어 동작을 변화시키거나 또는 SP1과 SP2 트리거링 주파수가 구성된 문턱값인 구성 메모리(84)에 저장된 “SP1 Trigger Frequency Threshold”와 “SP2 Trigger Frequency Threshold”에 있는지 또는 이상인가를 감지하는 것에 반응하는 추가적인 제어 동작을 취한다.

비휘발성 구성 메모리(84)에 저장된 다른 구성가능한 제어 파라미터들은 예를 들어 "Time A”, “Time B”, “Time C”, “Time D”로 표시된 모터 및/또는 펌프 런타임 값들을 포함한다. 이러한 값들은 예를 들어 드럼 모터(64)를 동작시키기 위한, 그리고 백워시 펌프(66)를 동작시키기 위한 기준 시간을 확립한다. 구성 메모리(84)에 구성 값으로 저장된 다른 제어 파라미터들은 예를 들어 제어기(60)가 필터 디스크(14)를 완전 회전보다 작게 증가하여 회전시킬 때 사용하기 위한 증가 회전 값을 정의하는“Drum Inc.” 값을 포함한다 -- 값은 모터 런타임 값, 희망 회전 수를 나타내는 정도 값 등으로 저장될 수 있다. 구성 메모리(84)에 저장된 추가적인 제어 파라미터는, 예를 들어, 드럼 모터(64)의 저속 및 고속 설정에 대응하는“Drum Speed Lo”와 “Drum Speed Hi” 값을 포함할 수도 있다. 이러한 값들의 구성방식은 드럼 모터(62)의 종류에 따라 달라지지만, 저 및 고 드라이브 전압, 전류, RPM 등에 대응할 수 있다.

또 다른 관점으로 제어기(60)의 하나 이상의 실시예는 모터를 오픈 루프로 동작시키는데, 모터 런타임 값은 알려진 모터 특징과 대응하는 필터 디스크(14)의 회전 속도에 근거해 구성된다. 그러나, 다른 실시예에서는, 제어기(60)는 드럼 모터(64), 또는 모터 제어 회로(72), 또는 필터 디스크 회전, 위치, 속도 등을 나타내는 위치 표시기로부터 모터 제어 피드백을 받는다.

그러므로, 레벨 모니터(80)가 언제 유입수 레벨이 SP1, SP2 이상인가를 나타내는 트리거 신호를 모터/펌프 제어기(82)로 제공하고, 모터/펌프 제어기(82)는 드럼 모터(64)와 이러한 트리거에 반응하는 백워시 펌프(66)를 제어한다고 이해될 수 있을 것이다. 구체적으로, 모터/펌프 제어기(82)가 레벨 모니터(80)에 반응하고 그것의 제어 동작의 추적에 반응하는 다수의 “parameterized” 제어 동작을 시작한다.

예로써, 모터/펌프 제어기(82)는 레벨 모니터(80)로부터 SP1 트리거의 최초 수신에 응답하여 필터 디스크(14)를 증가하여 회전시키기 위해 Drum Inc. 파라미터나 제어 응답을 사용할 것이다. 필터 디스크(14)를 증가하여 회전하는 것과 함께, 모터/펌프 제어기(82)는 가령, 필터 디스크(14)의 증가 회전 후에 얼마동안 유입수 레벨이 SP1 이상으로 지속됐는지를 가늠하기 위하여 타이머(86)를 사용하는 16-bit 타이머를 작동시킨다. 만약 유입수 레벨이 지정된 시간 안에 떨어지지 않거나, SP1 이상으로 지속된다면, 모터/펌프 제어기(82)는 또 다른 증가 회전을 실행하거나, 저속(Drum Speed Lo에 따른) 파라미터로 필터 디스크(14)의 지속적인 회전을 활성화할 것이다. 제어기(60)에 의해 실행되는 제어 알고리즘의 구체적인 설명은 도 2, 3의 로직 흐름 다이어그램에서 보여주고 있으며, 이것은 기저장된 컴퓨터 프로그램 명령에 따라 제어기(60)에 의해 실행된다.

그 점과 관련하여, 도 7은 마이크로프로세서/마이크로컨트롤러 예 안에서 제어기(60)의 간단한 다이어그램을 보여주고 있다. CPU(100)은 하나 이상의 디스크 필터 제어 알고리즘 세트 포스(forth)를 구현하는 제어 응용(프로그램)을 실행한다. 예로, 프로그램 메모리(102)는 비휘발성이고, 제어 프로그램(108)을 포함하는 프로그램 코드(106)와 함께 구성 값(104)을 저장하는데, 제어 프로그램을 실행하는 것은 CPU(100)에 의해 동작하는 원하는 제어 어플리케이션(110)을 구현한다--예를 들어 CPU(100)를 구성하여 이전에 언급된 레벨 모니터(80), 모터/펌프 제어기(82)를 구현한다.

또한 워킹 메모리(working memory)(112)는 제어 추적 메모리(88) 및 제어 히스토리 메모리(90)를 구현하도록 사용될 수 있다. 그 점에 있어서, 제어 히스토리 메모리(90)는 히스토리의 장기간 보관을 위해 프로그램 메모리(102)에 저장될 수 있다. 이러한 데이터는 제어기(60)로부터 제어 및 성능 데이터를 수집하는 것 뿐만 아니라, 진단과 문제해결을 위한 가치있는 자료를 제공하는데 유용하다. 이 점과 관련하여, 도면에서는 직접적으로 나타내지 못했지만, I/O 회로(114)는 예를 들어 한가지 이상의 통신 인터페이스를 포함한다. 적어도 그러한 실시예에서, I/O 회로(114)는 랩탑 또는 다른 컴퓨터 통신 인터페이스를 제공하며, 제어기(60)는 전달하거나 또는 설정 파라미터, 일 실시예에서 SP1/SP2 트리거의 날짜/시간 로그, 취해진 제어 액션 등을 포함하는 그것의 제어 히스토리를 점검하도록 설정된다. 적어도 그런 실시예에서, 제어기(60)는 한 개 이상의 구성 파라미터를 수정하는 것과 같은 방법으로 작동자가 작동을 수정할 수 있도록 하는 비밀번호나 인증키 보호된 인터페이스를 더욱 제공한다. 제어기(60)의 하나 이상의 실시예는 I/O 회로(114) 내에 네트워크 통신 인터페이스를 포함하는데, 이것은 유선 또는 무선일 수 있고, 이것은 CAN-BUS와 같은 표준화된 셀룰러 통신 프로토콜을 실행한다고 이해될 수 있다.

나아가, 적어도 하나의 실시예에서, 제어기(60)는 다양한 제어 액션에 따른 유입수 레벨 변화의 관찰 내역에 근거한 한 개 이상의 구성 값(예를 들어 한 개 이상의 런타임 Time A, Time B 등)을 조정하는 적응적 제어(adaptive control)를 위해 구성된다. 특별한 예로, 제어기(60)는 다양한 제어 액션이 갖는 유입수 레벨을 낮추는 그리고 유출수에서 급등을 감소시키는 효과를 관찰한 것에 기초하여 점차적으로 증가 회전 및/또는 백워시 펌프 런타임의 정도를 정밀하게 조정할 수 있다.

도 2 및 3에서 보여준 제어 로직은 특정 프로세스 변수와 특정 제어 액션에 대해 디자인된 예시적인 제어 방법이라고 이해되어야 한다. 감지된 프로세스 변수와 수행되는 제어 액션은 달라질 수 있고, 유출수의 급등을 최소화하거나 제어하기 위해 디자인될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 마찬가지로, 도 6 및 7에서 보여준 제어 시스템은 유출수의 급등을 제어하기 위해 다양한 방법으로 프로그램될 수 있다. 즉, 다양한 프로세스 변수가 감지될 수 있고, 유출수의 급등을 감소시키도록 계산된 다양한 제어 액션을 트리거하기 위해 활용될 수 있다. 즉, 유출수의 급등을 제어하기 위해 다른 프로세스 변수와 제어 액션이 제어 시스템에에 프로그램될 수 있다.

상기에서는 디스크 필터(10)에 대해 초점을 두었다. 많은 점에서 디스크 필터(10)과 유사한 또 다른 물 필터링 장치가 있다. 이것은 드럼 필터라 불리운다. 도 4 및 5에서는 드럼 필터를 번호 11로 표시하고 있다. 드럼 필터는 기술적으로 이미 잘 알려져있고, 상업적으로 이용되고 있기에 여기서는 드럼 필터에 대해 자세히 논하지 않을 것이다. 예로, 스웨덴의 'Hydrotech Veolia Water Systems Aktiebolag of Mejselgatan 6,235 32 Vellinge' 가 드럼 필터를 제조 및 판매하고 있다. 필터 미디어(18)가 드럼 필터(11)의 드럼(13)에 위치되어 있고, 디스크 필터(10)의 경우는 필터 디스크(14)의 반대 면에 필터 미디어(18)가 위치되어 있는 점에서, 드럼 필터(11)와 디스크 필터(10)은 서로 다르다.

드럼 필터(11)는 도 4 및 5에서 참조할 수 있으며, 하우징(12)을 포함한다. 드럼(13)은 하우징(12)에 회전가능하게 장착된다. 유입구(22)는 드럼(13)으로 여과될 물을 주입한다. 위에서 언급되었던 대로, 드럼(13)은 드럼에 둘러싸여 고정된 필터 미디어(18)의 패널을 포함한다. 도 4 및 5를 보면, 디스크 필터(10)과 같이 드럼 필터(11)는 백워싱 시스템 및 백워싱으로 씻겨진 슬러지나 침전물을 드럼 필터(11)로부터 배출하는 유출구(50)를 포함한다. 도 4에 설명된 백워싱 시스템을 참고할 수 있다. 백워싱 시스템은 드럼(13)의 세로 축에 대해 평행하게 연장되고, 필터 미디어(18)의 바깥쪽으로 떨어진 매니폴드 또는 헤더(40)를 포함한다. 연속적인 노즐(46)은 매니폴드(40)에 동작가능하게 연결되어 있다. 매니폴드 또는 헤더는 백워싱 펌프(66)에 연결되어 있다(도 6의 제어 시스템의 펌프 66 참고). 그러므로 필터 미디어(18)가 백워싱될 때, 백워싱 펌프(66)는 물이나 세척 솔루션을 매니폴드(60)를 통해 방향을 바꾸고 스프레이 노즐(46)로 배출한다. 이로써 필터 미디어(18)의 내면에 있는 고형물들이 제거되어 드럼 필터(11)로부터 나온 침전물이나 슬러지들이 포획 영역으로 떨어져 나와 슬러지 유출구(50)로 배출된다.

드럼 필터(11)는 드럼(13)을 회전시키기 위한 드라이브 시스템을 포함한다. 이는 도 5에서 보여진다. 드라이브 시스템은 체인 드라이브(63)의 의해 드럼(13)에 드라이브 가능하게 연결된 모터(64)를 포함한다. 모터(64)가 작동하면, 체인 드라이브(63)가 작동하고 드럼(13)을 회전한다.

그러므로 디스크 필터(10)에서 논의되었던 것과 유사한 방식으로, 여과될 물은 드럼 필터(11)의 유입구(22)로 간다. 유입구(22)를 통해 주입된 물은 드럼(13)의 내부로 결국 흘러들어간다. 드럼에서 물은 드럼(13)의 벽 구조물 및 드럼에 확보된 필터 미디어를 통과하며 바깥 방향으로 흐르면서 여과된다. 즉, 필터 미디어(18)를 지나간 물은 여과된 유출수가 되어 드럼(13)의 밑 부분을 둘러싼 집합소 또는 챔버로 모이게 된다. 그 다음, 여과된 유출수는 드럼 필터(11)로부터 향하게 되고, 몇몇 경우에는 유출수에 따라 추가 처리가 시행되는 하류 처리 스테이션(downstream treatment stations)로 보내진다.

디스크 필터(10)에서 논의되었던 바와 같이 드럼 필터(11)는 유사한 형태의 급등 조건을 경험할 수 있다. 그러므로 디스크 필터(10)의 유출수 급등을 제어하기 위한 기본적인 프로세스가 드럼 필터(11)에도 적용된다. 즉, 도 2 및 3에 보여진 프로세스와 제어 로직은 드럼 필터(11)에도 똑같이 적용된다. 게다가 도 6 및 7에서 보여준 제어기와 제어 시스템은, 드럼 필터(11)에 의해 생기는 유출수의 급등을 최소화하도록, 드럼의 회전과 백워싱을 제어하기 위해 드럼 필터(11)와 함께 활용가능하다. 유입수 급등을 제어하기 위해 디스크 필터(10)에서 논의된 기본적인 프로세스와 디스크 필터에 의해 활용된 기본적인 제어 시스템은 드럼 필터(11)에도 똑같이 적용되기에 반복하여 설명되지 않는다.

본 발명은 발명의 본질적인 특징과는 벗어나지 않는 내에서 다양한 방법으로 실행될 수 있다. 본 실시례는 제한이 아니라 설명적인 것으로 모든 경우에서 이해될 것이며, 청구범위의 의미와 동등한내에서 나오는 모든 변화는 여기에 포함된다고 여겨질 것이다.

Claims

디스크 필터로 물을 여과하고, 디스크 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하여 디스크 필터에 의해 생성된 여과된 유출수 흐름의 급등을 일반적으로 감소시키기 위한 프로세스에 있어서,
a. 유입수를 디스크 필터로 및 디스크 필터의 일부를 형성하는 하나 이상의 회전 필터 디스크의 내부로 보내는 단계;
b. 유입수를 회전 필터 디스크의 내부로부터 회전 필터 디스크와 연관된 하나 이상의 필터를 통해 보냄으로써 유입수를 여과하여, 여과된 유출수를 생성하는 단계;
c. 디스크 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하는 단계를 포함하되, 제어하는 단계는,
i. 유출수의 흐름과 관련된 하나 이상의 프로세스 변수를 감지하고,
ii. 하나 이상의 감지된 프로세스 변수의 적어도 일부에 기초하여, 둘 이상의 하기 제어 기능을 프로세스에서 여러 경우에 실행함으로써 유출수의 흐름을 제어하는 것에 의해 수행되고, 제어 기능은,
1. 필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
2. 필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
3. 필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
4. 필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
5. 필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
6. 필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
7. 필터를 주기적으로 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 회전;
인 것을 특징으로 하는 프로세스.
제1항에 있어서,
첫번째 유입수 레벨에 대응하는 첫번째 설정 포인트를 확립하되, 하나 이상의 프로세스 변수를 감지하는 것은 유입수 레벨을 감지하고 감지된 유입수 레벨을 첫번째 설정 포인트와 비교하는 것을 포함하는 단계 및;
감지된 유입수 레벨이 첫번째 설정 포인트와 같거나 또는 클 경우 제어 기능 중 하나를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
첫번째 설정 포인트 트리거 주파수를 결정하는 단계와, 선택된 값보다 더 큰 첫번째 설정 포인트 트리거 주파수에 응답하여 제어 기능 중 하나를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
두번째 유입수 레벨에 대응하는 두번째 설정 포인트를 확립하되, 하나 이상의 프로세스 변수를 감지하는 것은 두번째 유입수 레벨을 감지하고 감지된 두번째 유입수 레벨을 두번째 설정 포인트와 비교하는 것을 포함하는 단계 및;
감지된 두번째 유입수 레벨이 두번째 설정 포인트와 같거나 또는 클 경우 제어 기능 중 하나를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
두번째 설정 포인트 트리거 주파수를 결정하는 단계와, 선택된 값보다 더 큰 두번째 설정 포인트 트리거 주파수에 응답하여 제어 기능 중 하나를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 제어 기능은,
a. 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
b. 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 상대적으로 저속으로 회전 및;
c. 백워싱과 함께 회전 필터 디스크를 상대적으로 고속으로 회전;
과 같은 우선 순위로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
제6항에 제시된 제어 기능 중 하나를 실행한 후에, 회전 필터 디스크를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이상 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
유출수의 흐름을 유입수 흐름의 150% 또는 그 이하로 유지하기 위해, 시간 주기 동안 선택된 제어 기능을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
하나 이상의 프로세스 변수를 반복적으로 감지하고 하나 이상의 감지된 프로세스 변수를 하나 이상의 문턱값과 비교하는 단계 및;
하나 이상의 변수를 하나 이상의 문턱값 이하로 일반적으로 유지하기 위해, 우선 순위에 따라 제어 기능을 실행하는 단계를 포함하되,
우선 순위는,
a. 첫번째로, 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
b. 두번째로, 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 상대적으로 저속으로 1회 이상 회전 및;
c. 세번째로, 백워싱과 함께 회전 필터 디스크를 상대적으로 고속으로 회전;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
하나의 프로세스 변수는 유입수 레벨을 포함하고, 프로세스는 반복적으로 유입수 레벨을 측정하고 유입수 레벨을 선택된 문턱값과 같거나 또는 그 이하로 일반적으로 유지하기 위해 제9항에 제시된 우선 순위로 제어 기능을 실행하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제1항에 있어서,
감지된 프로세스 변수는 유입수 레벨이 선택된 레벨과 같거나 초과하는 유입수 레벨 및 주파수를 포함하고, 유입수 레벨이 선택된 레벨과 같거나 초과하는 유입수 레벨 및 주파수에 기초하여, 유입수 레벨을 낮추기 위해 제어 기능 중 둘 이상을 시간 동안 실행하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
디스크 필터로 물을 여과하고, 디스크 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하여 여과된 유출수 흐름의 급등을 일반적으로 감소시키기 위한 프로세스에 있어서,
a. 유입수를 디스크 필터로 및 디스크 필터의 일부를 형성하는 하나 이상의 회전 필터 디스크의 내부로 보내는 단계;
b. 유입수를 회전 필터 디스크의 내부로부터 회전 필터 디스크와 연관된 하나 이상의 필터를 통해 보냄으로써 유입수를 여과하여, 여과된 유출수를 생성하는 단계;
c. 유출수의 흐름과 관련된 하나 이상의 프로세스 변수를 감지하는 단계 및;
d. 감지된 하나 이상의 프로세스 변수 중 적어도 일부에 기초하여, 유출수의 흐름을 여러 번 제어하는 단계를 포함하되, 제어하는 단계는,
i. 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
ii. 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전 및;
iii. 백워싱과 함께 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
에 의한 것을 특징으로 하는 프로세스.
제12항에 있어서,
백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전한 후에, 또는 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전한 후에, 백워싱과 함께 회전 필터 디스크를 적어도 1회 회전하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제12항에 있어서,
하나 이상의 프로세스 변수는 유입수 레벨을 포함하고, 프로세스는 유입수 레벨을 측정하는 것을 포함하며, 프로세스의 다양한 경우에 유출수의 흐름을 제어하는 것을 포함하되, 제어는,
a. 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
b. 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전 및;
c. 백워싱과 함께 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
에 의한 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전하는 것은 회전 필터 디스크를 1/2 회전 보다 작게 회전하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
물을 여과하고 여과된 유출수를 생성하기 위한 디스크 필터와, 디스크 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하는, 디스크 필터에 있어서,
a. 여과될 물을 받는 회전 드럼;
b. 회전 드럼을 회전가능하게 동작시키기 위한 모터를 포함하는 드라이브;
c. 드럼에 확보되어 함께 회전가능한 하나 이상의 회전 필터 디스크;
d. 반대쪽에 배치된 필터 미디어를 포함하는 각 회전 필터 디스크;
e. 필터 미디어에 백워시를 스프레이하여 일반적으로 필터 미디어를 세척하기 위한 펌프를 포함하는 백워싱 시스템;
f. 여과될 물은 드럼에서 하나 이상의 회전 필터 디스크로 지나가고, 그 후 물은 여과된 유출수를 생성하기 위해 필터 미디어를 통과하며;
g. 디스크 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하기 위한 디스크 필터와 연관된 제어기를 포함하되, 제어기는 둘 이상의 하기 제어 기능을 실행함으로써 유출수 흐름과 관련된 하나 이상의 프로세스 변수에 기초해 디스크 필터로부터의 유출수의 흐름을 제어하도록 구성되고, 제어 기능은,
i. 필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
ii. 필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
iii. 필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
iv. 필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
v. 필터의 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
vi. 필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
vii. 필터를 주기적으로 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 이상 회전;
인 것을 특징으로 하는 디스크 필터.
제16항에 있어서,
제어기는 하기 우선 순위로 제어 기능을 실행하도록 프로그램되고, 우선 순위는,
a. 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
b. 백워싱 없이 회전 필터 디스크를 상대적으로 저속으로 회전 및;
c. 백워싱과 함께 회전 필터 디스크를 상대적으로 고속으로 회전;
인 것을 특징으로 하는 디스크 필터.
물을 여과하고 여과된 유출수를 생성하기 위한 드럼 필터와, 드럼 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하는, 드럼 필터에 있어서,
a. 여과될 물을 받는 회전 드럼;
b. 회전 드럼을 회전가능하게 동작시키기 위한 모터를 포함하는 드라이브;
c. 드럼을 통과하는 물이 필터 미디어에 의해 여과되도록 드럼에 배치된 필터 미디어;
d. 필터 미디어에 백워시를 스프레이하여 일반적으로 필터 미디어를 세척하기 위한 펌프를 포함하는 백워싱 시스템;
e. 드럼 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하기 위한 드럼 필터와 연관된 제어기를 포함하되, 제어기는 다양한 경우에 둘 이상의 하기 제어 기능을 실행함으로써 유출수 흐름과 관련된 하나 이상의 프로세스 변수에 기초해 드럼 필터로부터의 유출수의 흐름을 제어하도록 구성되고, 제어 기능은,
i. 필터의 백워싱 없이 회전 드럼을 1회 또는 그 이하 회전;
ii. 필터를 백워싱하면서 회전 필터 디스크를 1회 또는 그 이하 회전;
iii. 필터 미디어의 백워싱 없이 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
iv. 필터 미디어를 백워싱하면서 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
v. 필터 미디어의 백워싱 없이 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
vi. 필터 미디어를 백워싱하면서 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
vii. 필터 미디어를 주기적으로 백워싱하면서 회전 드럼을 1회 이상 회전;
인 것을 특징으로 하는 드럼 필터.
드럼 필터로 물을 여과하고, 드럼 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하여 드럼 필터에 의해 생성된 여과된 유출수 흐름의 급등을 일반적으로 감소시키기 위한 프로세스에 있어서,
a. 유입수를 드럼 필터로 및 회전 드럼의 내부로 보내는 단계;
b. 유입수를 회전 드럼의 내부로부터 회전 드럼에 장착된 필터 미디어를 통해 보냄으로써 유입수를 여과하여, 여과된 유출수를 생성하는 단계;
c. 드럼 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하는 단계를 포함하되, 제어하는 단계는,
i. 유출수의 흐름과 관련된 하나 이상의 프로세스 변수를 감지하고,
ii. 하나 이상의 감지된 프로세스 변수의 적어도 일부에 기초하여, 둘 이상의 하기 제어 기능을 프로세스에서 여러 경우에 실행함으로써 유출수의 흐름을 제어하는 것에 의해 수행되고, 제어 기능은,
1. 회전 드럼을 1회 또는 그 이하 회전;
2. 필터 미디어의 백워싱 없이 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
3. 필터 미디어를 백워싱하면서 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 저속으로 회전;
4. 필터 미디어의 백워싱 없이 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
5. 필터 미디어를 백워싱하면서 회전 드럼을 1회 이상 상대적으로 고속으로 회전;
6. 필터 미디어를 주기적으로 백워싱하면서 회전 드럼을 1회 이상 회전;
인 것을 특징으로 하는 프로세스.
제1항에 있어서,
백워시를 필터로 보냄으로써 디스크 필터에 의해 생성된 유출수의 흐름을 제어하는 것과, 백워시의 압력이나 흐름 속도를 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제1항에 있어서,
필터로 보내진 백워시를 펌프하기 위한 백워시 펌프를 이용함으로써 필터를 백워싱하여 디스크 필터에 의해 생성된 유출수를 제어하는 것을 포함하되, 프로세스는 백워시 펌프의 속도를 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서,
제어기는 백워시를 필터 미디어에 스프레이하기 위한 펌프의 속도를 변화시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 필터.
제16항에 있어서,
제어기는 디스크 필터에 의해 생성된 유출수 흐름을 제어하기 위해 백워시의 압력이나 흐름 속도를 변화시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 필터.