KR20180132273A

KR20180132273A - 응집제 자동 조절 시스템

Info

Publication number: KR20180132273A
Application number: KR1020170068960A
Authority: KR
Inventors: 조종복; 김한래; 홍성민; 박관우
Original assignee: 주식회사 아쿠아테크; 주식회사 에스엔에스에너지
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-12-12
Also published as: KR101930250B1

Abstract

본 발명의 응집제 자동 조절 시스템은 외부에서 유입되는 유입수의 유량을 측정하는 유량계; 상기 유입수의 탁도를 측정하는 제1 탁도 센서; 상기 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 제1 침강 측정센서; 상기 유입수에 제1 응집제를 공급하는 제1 응집제 공급부; 상기 제1 응집제가 투입된 유입수의 pH를 측정하기 위한 pH 센서; 상기 제1 응집제가 투입된 유입수에 pH 조절제를 공급하는 pH 조절제 공급부; pH가 조절된 유입수에 제2 응집제를 공급하는 제2 응집제 공급부; 상기 제2 응집제가 투입된 유입수의 탁도를 측정하는 제2 탁도 센서; 상기 제2 응집제가 투입된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 측정하는 제2 침강 측정센서; 상기 유량계에서 전달된 유량 정보, 제1 탁도 센서에서 전송된 탁도 정보, 제1 침강 측정센서에서 전송된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도 정보에 부합되는 동작 조건으로 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부가 동작되도록 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하고, pH 센서에서 전송된 pH 농도에 따라 pH 조절제 공급부에서 제1 응집제가 투입된 유입수로 투입되는 pH 조절제 투입량이 조절되도록 pH 조절제 공급부의 동작을 제어하며, 제2 탁도 센서에서 전송된 탁도 정보, 제2 침강 측정센서에서 전송된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도 정보에 부합되는 보정 계수에 따라 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 및 제2 응집제의 투입량이 보정되도록 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 유입수의 유량, 탁도, 고형물 농도, 고형물 부피, 고형물 침전속도, pH를 표시하는 디스플레이를 포함한다.

Description

응집제 자동 조절 시스템{Automatic Control System of Coagulation and Flocculation}

본 발명은 응집제 자동 조절 시스템에 관한 것으로, 특히 하수 또는 폐수 처리시 유입되는 하/폐수나 슬러지 중의 고형물의 농도 변화, 특성 및 유량을 실시간으로 모니터링 하여 고형물 총량 대비 응집제의 적정량을 자동으로 조절할 수 있는 응집제 자동 조절 시스템에 관한 것이다.

현대 산업이 발달함에 따라 각종 공장에서는 인체에 유해한 산업 폐수 및 생활의 편리성에 따른 물사용량의 증가로 하수가 다량 발생 되며, 이러한 하수 또는 폐수를 무단 방류하게 되면 자연환경이 오염되어 생태계가 유지될 수 없으므로 하수를 정화처리하여 방류하도록 하고 있다.

최근 하수 또는 폐수의 정화 처리 문제가 심각한 환경문제로 대두 되고 있으며, 보다 깨끗하고 간단한 방법에 의해 하수를 정화처리하기 위한 장치 및 방법들이 개발되고 있다.

일반적인 하수 처리 과정은 살펴보면, 정화 대상인 하수가 발생하면, 하수에 섞여 있는 조대한 물질은 스크린에서 걸러내고, 침사지에서 하수에 섞여 있는 모래, 그릿 등 침전이 쉬운 무기성 물질을 침전하여 분리하고, 이렇게 분리된 상등액이 유량 조정조에서 균등하게 혼합되어 일정 유량으로 1차 침전지로 이동시킨다.

1차 침전지에서 부유시간이 비교적 장시간으로 체류하는 유기성 및 무기성 고형물을 분리하고, 이 때 제거되지 않은 용존성 오염물질은 생물 반응조에서 처리되며, 생물 반응조에서 미생물에 의해 플럭(Floc)으로 변한 고형물은 2차 침전지에서 다시 침전과정을 거치며, 이 경우 생물 반응조에서 2차침전조로 이송되는 중간과정에서 2차침전조의 침전성 불량에 따른 문제점을 해결하기 위해 응집제(coagulant)가 투입되는 공정이 도입된다.

응집제는 원수에 분산되어 있는 콜로이드성 입자의 제타포텐셜(Zeta potential) 중화 및 가교작용을 형성하여 플록(floc) 형태로 응집 시키는 약품인데, 콜로이드성 입자의 오염물질은 대부분 음전하를 띄기 때문에 이를 전기적으로 중화 및 가교작용에 의해 플록 형태로 응집시키기 위해 반응성이 적정하게 맞는 응집제를 이용하게 된다.

이러한, 응집제는 종래의 하수 또는 폐수처리 시 유체에 포함된 고형물의 처리를 위하여 유량의 변동에 의한 비례적으로 주입량을 조절하고 있다. 그러나, 유입되는 하수 또는 폐수에서 고형물 농도가 변화하거나 특성이 변하게 되는데, 종래에는 응집제 투입 시 하수에서의 고형물 농도 변화나 특성 변화를 모니터링 하지 않기 때문에 응집 반응 후의 안전성에 대한 연계가 어려울 뿐만 아니라 적정한 응집 반응성 유지나 하수 또는 폐수처리시설 운영이 어려운 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1620533호

따라서, 본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 하수 또는 폐수 처리시 유입되는 하/폐수나 슬러지 중의 고형물의 농도 변화, 특성 및 유량 등을 실시간으로 모니터링 하여 고형물 총량 대비 응집제의 적정량을 자동으로 조절할 수 있는 응집제 자동 조절 시스템을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 이루기 위한 구성으로, 본 발명의 응집제 자동 조절 시스템은 외부에서 유입되는 유입수의 유량을 측정하는 유량계; 상기 유입수의 탁도를 측정하는 제1 탁도 센서; 상기 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 제1 침강 측정센서; 상기 유입수에 제1 응집제를 공급하는 제1 응집제 공급부; 상기 제1 응집제가 투입된 유입수의 pH를 측정하기 위한 pH 센서; 상기 제1 응집제가 투입된 유입수에 pH 조절제를 공급하는 pH 조절제 공급부; pH가 조절된 유입수에 제2 응집제를 공급하는 제2 응집제 공급부; 상기 제2 응집제가 투입된 유입수의 탁도를 측정하는 제2 탁도 센서; 상기 제2 응집제가 투입된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 측정하는 제2 침강 측정센서; 상기 유량계에서 전달된 유량 정보, 제1 탁도 센서에서 전송된 탁도 정보, 제1 침강 측정센서에서 전송된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도 정보에 부합되는 동작 조건으로 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부가 동작되도록 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하고, pH 센서에서 전송된 pH 농도에 따라 pH 조절제 공급부에서 제1 응집제가 투입된 유입수로 투입되는 pH 조절제 투입량이 조절되도록 pH 조절제 공급부의 동작을 제어하며, 제2 탁도 센서에서 전송된 탁도 정보, 제2 침강 측정센서에서 전송된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도 정보에 부합되는 보정 계수에 따라 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 및 제2 응집제의 투입량이 보정되도록 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 유입수의 유량, 탁도, 고형물 농도, 고형물 부피, 고형물 침전속도, pH를 표시하는 디스플레이를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 현재 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부에서 각각 유입수로 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 제1 탁도 센서와 제1 침강 측정센서에서 전송된 동작 조건에 부합되는 응집제 투입량과 동일하면, 현 상태를 유지시키고, 현재 유입수로 각각 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 제1 탁도 센서와 제1 침강 측정센서에서 전송된 동작 조건에 부합되는 응집제 투입량보다 클 경우에는 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 감소되도록 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하며, 현재 유입수로 각각 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 제1 탁도 센서와 제1 침강 측정센서에서 전송된 동작 조건에 부합되는 응집제 투입량보다 작을 경우에는 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 증가되도록 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제어부는, pH 센서에서 전송된 pH가 중성 범위의 pH 농도보다 클 때에는 제1 응집제가 투입된 유입수에 투입되는 pH 조절제의 투입량이 증가되도록 pH 조절제 공급부의 동작을 제어하고, pH 센서에서 전송된 pH가 중성 범위의 pH 농도보다 작을 때에는 제1 응집제가 투입된 유입수에 투입되는 pH 조절제의 투입량이 감소되도록 pH 조절제 공급부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내에 있을 경우 제1 응집제 공급부, pH 조절제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 현 상태로 유지시키고, 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위보다 낮을 경우 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내로 들어올 때까지 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 증가 되게 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하고, 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위보다 높을 경우 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내로 들어올 때까지 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 감소 되게 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 유입수 또는 하수 중에 포함된 고형물, 하수 또는 폐수 처리과정에서 발생되는 슬러지의 고형물 농도 변화 및 특성, 유량 등을 실시간으로 모니터링하여 유입수의 유량 변화에 따라 무기 응집제와 유기 응집제 중 적어도 어느 하나의 투입량을 적절하게 조절할 수 있고, 응집제 투입 후 응집여액의 탁도와 응집된 플럭에 대한 침강속도를 측정하여 응집의 적정성을 판단하기 때문에 안정적인 운전이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 응집제 자동 조절 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 침강 측정센서에서 측정된 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 유입수에 함유된 부유물질(SS; Suspended Solids) 농도 변화와 고형물 부피(SV; Solids Volume)의 상관성을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 이외에 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 응집제 자동 조절 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 응집제 자동 조절 시스템은 외부에서 유입되는 유입수(예를 들면, 폐수, 하수, 슬러지 등)의 유량을 측정하는 유량계(10), 유입수의 탁도를 측정하는 제1 탁도 센서(22), 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 제1 침강 측정센서(32), 유입수에 제1 응집제를 공급하는 제1 응집제 공급부(42), 제1 응집제가 투입된 유입수의 수소이온농도(pH)를 측정하기 위한 pH 센서(50), 제1 응집제가 투입된 유입수에 pH 조절제를 공급하는 pH 조절제 공급부(52), pH가 조절된 유입수에 제2 응집제를 공급하는 제2 응집제 공급부(44), 제2 응집제가 투입된 유입수의 탁도를 측정하는 제2 탁도 센서(24), 제2 응집제가 투입된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 측정하는 제2 침강 측정센서(34), 유량계(10)에서 측정된 유량 정보, 제1 탁도 센서(22)와 제2 탁도 센서(24)에 측정된 유입수의 탁도 정보, 제1 침강 측정센서(32)와 제2 침강 측정센서(34)에서 측정된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도 정보, pH 센서(50)에 의해 측정된 pH 농도에 따라 제1 응집제 공급부(42), pH 조절제 공급부(52) 및 제2 응집제 공급부(44)의 동작을 제어하는 제어부(60) 및 유입수의 유량, 탁도, 고형물 농도, 고형물 부피, 고형물 침강 속도, pH 등을 표시하는 디스플레이(70)를 포함하도록 구성된다.

이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 응집제 자동 조절 시스템은 사용자로부터 데이터를 입력받는 입력부(도시하지 않음)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

유량계(10)는 외부로부터 유입되는 유입수의 유량을 측정하는 장치로, 생물 반응조와 2차 침전조 사이의 배관 내에 설치되어 생물 반응조에서 2차 침전조로 공급되는 폐수 또는 하수, 슬러지의 유량을 측정하거나 침사지에서 가압부상조 사이에 설치되어 가압부상조에 공급되는 유입수의 유량을 측정할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.

제1 탁도 센서(22)는 유입수의 탁도를 측정하고, 측정된 탁도 정보를 제어부(60)로 전송한다. 이러한, 제1 탁도 센서(22)는 등록특허 제10-1466384호나 등록특허 제10-1724165호 등 공지된 탁도 센서 중 어느 것을 사용해도 무방하나, 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 고형물 농도가 일정 값 이하일 때는 (-) 값으로 검출되고, 고형물 농도가 일정 값 이상일 경우에는 (+) 값으로 검출되는 탁도 센서로 구성된다.

제1 침강 측정센서(32)는 유입수의 일부를 공급받아 투입된 유입수의 침강속도 및 유입수에 포함된 고형물의 부피를 측정한다. 이러한, 제1 침강 측정센서(32)는 고형물의 침강 속도나 부피를 측정할 수 있는 구성이라면 어떠한 구성이라도 무방하나, 본 발명에서는 본 출원인의 등록특허 제10-1552201호에 기재된 "하폐수 슬러지 고속침강 측정장치"로 구성된다.

이러한, 제1 침강 측정센서(32)에서 측정된 측정값은 제어부(60)을 통해 디스플레이(70)로 전달되거나 디스플레이(70)에 직접 전달되어 사용자가 제1 침강 측정센서(32)에서 측정된 측정값을 실시간 확인 할 수 있게 표시되는데, 제1 침강 측정센서(32)에서 측정된 고형물 부피는 도 2와 같이 여러 개의 레벨(예를 들면, 15Lv)로 표시된다.

제1 응집제 공급부(42)는 유입수 내의 고형물을 응집시키기 위한 제1 응집제를 공급한다. 이러한, 제1 응집제 공급부(42)는 유입수에 포함된 고형물의 제타전위 특성을 완화시켜 반더왈스(Van der Waals)력을 완화시키기 위해 응결제라 불리는 무기 응집제를 유입수에 공급하는 곳으로, 무기 응집제로는 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 철염 등이 사용된다.

pH 센서(50)은 제1 응집제가 투입된 유입수의 수소이온농도(pH)를 측정하는 것으로, 제1 탁도 센서(22)와 동일한 곳에 설치된다.

pH 조절제 공급부(52)는 제1 응집제가 투입된 유입수가 중성범위의 pH를 유지하도록 제1 응집제가 투입된 유입수에 pH 조절제를 공급한다. 이렇게, 제1 응집제가 투입된 유입수에 pH 조절제가 공급되면, 물의 pH 안정화를 유지할 수 있고, 제1 응집제의 공급에 의한 유입수에서 응결 반응 후 후술하는 제2 응집제가 유입수에 공급될 때 응집 반응이 안정적으로 유도된다.

제2 응집제 공급부(44)는 고형물의 가교작용을 통해 고형물의 입자를 크게 만들기 위한 제2 응집제(즉, 유기 응집제)를 pH가 조절된 유입수에 공급한다. 이때, 제2 응집제로는 고분자성을 띄는 폴리아키릴아마이드계(Polyacrylamide), 폴리에틸렌이민계(Polyethyleneimine), 폴리디아릴디메틸암모니움클로라이드(PolyDADMAC), 폴리아민(Polyamine) 등이 사용된다.

제2 탁도 센서(24)는 제2 응집제가 투입된 유입수의 탁도를 측정한다. 이러한, 제2 탁도 센서(24)는 제1 탁도 센서(22)와 동일한 기능 및 구성으로 이루어지므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 침강 측정센서(34)는 제2 응집제가 투입된 유입수의 일부를 공급받아 해당 유입수의 침강 속도 및 고형물의 부피를 측정한다. 이러한, 제2 침강 측정센서(34)는 제1 침강 측정센서(32)와 동일한 기능 및 구성으로 이루어지므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제어부(60)는 유량계(10)로부터 공급되는 유입수의 유량 정보, 제1 탁도 센서(22) 및 제1 침강 측정센서(32)로부터 공급되는 유입수의 탁도, 고형물의 부피 및 침강 속도 정보, pH 센서(50)로부터 공급되는 pH정보에 따라 제1 응집제 공급부(42)에서 유입수로 공급되는 제1 응집제의 투입량, pH 조절제 공급부(52)에서 유입수로 공급되는 pH 조절제 투입량, 제2 응집제 공급부(44)에서 제1 응집제가 투입된 유입수로 공급되는 제2 응집제의 투입량을 조절한다.

디스플레이(70)은 유입수의 유량 정보, 유입수의 탁도 정보, 유입수의 고형물 부피 및 고형물 농도, 제1 응집제가 투입된 유입수의 pH, 유입수로 공급되는 제1 응집제, 제2 응집제 및 pH 조절제의 투입량, 제2 응집제가 투입된 유입수의 탁도, 고형물 부피 및 고형물 농도 등의 정보를 사용자에게 제공한다.

이러한, 디스플레이(70)은 유량계(10), 제1 탁도 센서(22) 및 제2 탁도 센서, 제1 침강 측정센서(32) 및 제2 침강 측정센서(34), pH 센서(50)로부터 측정 데이터를 직접 공급받거나 제어부(60)로부터 표시되어야 할 데이터를 공급받는다.

한편, 침강 측정센서에서 측정된 측정값이 디스플레이(70)에서 표시될 때, 디스플레이(70)은 침강 측정센서의 측정시간 등을 사용자가 설정할 수 있도록 기동설정, 대기설정, 기동시간, 대기시간을 설정할 수 있는 설정창을 사용자에게 제공한다,

상기와 같이 구성된 본 발명의 응집제 자동 조절 시스템은 표 1과 같이 유입수의 유량(예를 들면, 3.0L/min)에 따라 고형물 부피, 탁도, 제1 응집제 공급부(42)의 펌프 속도, 제1 응집제 공급부(42)의 펌프 속도에 따른 제1 응집제의 공급 유량, 제2 응집제 공급부(44)의 펌프 속도 및 제2 응집제 공급부(44)의 펌프 속도에 따른 제2 응집제의 공급 유량이 룩업 테이블 형태로 제어부(60) 내의 데이터베이스(도시하지 않음)에 저장된다.

이때, 유입수에 함유된 고형물의 부피는 도 3 및 표 1에 도시된 바와 같이 유입수에 함유된 부유물질(SS; Suspended Solids)의 농도가 증가할수록 고형물 부피(SV; Solids Volume)가 증가함을 알 수 있다.

또한, 제1 탁도 센서(22)에서 측정된 유입수의 탁도 정보와 제1 침강 측정센서(32)에서 측정된 고형물 부피는 1:1로 서로 매칭 됨을 알 수 있다.

즉, 표 1에 도시된 바와 같이 제1 침강 측정센서(32)에서 측정된 고형물 부피 레벨이 5일 때, 제1 탁도 센서(22)에서 측정된 탁도 값은 +255.9mV이고, 제1 침강 측정센서(32)에서 측정된 고형물 부피 레벨이 9일 때, 제1 탁도 센서(22)에서 측정된 탁도 값이 +477.09mV이다.

한편, 유입수의 유량이 일정 값(예를 들면, 3.0L/min)으로 유지될 때 고형물 농도가 증가함에 따라 고형물의 총량, 고형물 부피 및 탁도가 증가하고, 표 3과 같이 유량이 증가할 때 고형물 농도에 대한 부유물질 부피도 증가하며, 표 4와 같이 유입수에 투입되는 제1 응집제(즉, PAC, Alum, 철염 등)가 증가할수록 pH 농도는 감소함을 알 수 있다.

이상 표 1 내지 표 4에 기재된 수치는 본 발명의 응집제 자동 조절 시스템을 구현하기 위한 일 실시 예일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.

고형물 부피 Lv	탁도(mV)	PAC		Anion Polymer
고형물 부피 Lv	탁도(mV)	펌프속도 (rpm)	유량 (L/min)	펌프속도 (rpm)	유량 (L/min)
1	-330.7	4.28	4.0	17.13	16.0
2	-273.2	4.28	4.0	17.13	16.0
3	+51.0	6.40	6.0	25.70	24.0
4	+68.1	6.40	6.0	25.70	24.0
5	+255.9	6.40	6.0	25.70	24.0
6	+318.0	9.63	9.0	38.55	36.0
7	+371.3	9.63	9.0	38.55	36.0
8	+423.7	13.91	13.0	38.55	36.0
9	+477.0	13.91	13.0	38.55	36.0
10	+530.3	16.05	15.0	64.25	60.0
11	+582.7	16.05	15.0	64.25	60.0
12	+636.0	16.05	15.0	64.25	60.0
13 이상	+689.3	19.26	18.0	77.10	72.0

고형물 농도(mg/L)	총량(kg/hr)	SV(%)	탁도(mV)
0	0.000	0	-365.5
125	0.023	4	-3.4.0
150	0.027	6	-297.5
375	0.067	8	-214.0
575	0.104	10	-158.0
650	0.117	15	-70.5
850	0.153	20	51
1450	0.261	30	230.5
1650	0.297	40	318

유입수 펌프		유량 증감율 (%)	총량에 대한 변화(kg/hr)
인버터 속도 (Hz)	유량 (L/min)	유량 증감율 (%)	SS 125 mg/L	SS 150 mg/L	SS 375 mg/L	SS 575 mg/L	SS 650 mg/L	SS 850 mg/L	SS 1,450 mg/L	SS 1,650 mg/L
10	2.0	-33.3	0.015	0.018	0.045	0.069	0.078	0.102	0.174	0.198
20	4.0	+25.0	0.030	0.036	0.090	0.138	0.156	0.204	0.348	0.396
30	6.0	+50.0	0.045	0.054	0.135	0.207	0.234	0.306	0.522	0.594
40	8.0	+62.5	0.060	0.072	0.180	0.276	0.312	0.408	0.696	0.792
50	10.0	+70.0	0.075	0.090	0.225	0.345	0.390	0.510	0.870	0.990
60	12.0	+75.0	0.090	0.108	0.270	0.414	0.468	0.612	1.044	1.188

PAC 주입량 (mL/min)	유입수 유량 대비 PAC 비율(%)	PAC 주입에 따른 pH	pH 조절제
PAC 주입량 (mL/min)	유입수 유량 대비 PAC 비율(%)	PAC 주입에 따른 pH	펌프속도(rpm)	유량(mL/min)
1	0.033	6.0	0.6	0.6
2	0.067	5.2	1.3	1.2
3	0.100	4.0	1.9	1.8
4	0.133	3.9	2.6	2.4
5	0.167	3.9	3.2	3.0
6	0.200	3.7	3.9	3.6
7	0.233	3.6	4.5	4.2
8	0.267	3.6	5.1	4.8
9	0.300	3.5	5.8	5.4
10	0.333	3.5	6.4	6.0
11	0.367	3.4	7.1	6.6
12	0.400	3.4	7.7	7.2
13	0.433	3.4	8.3	7.8

아래에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 응집제 자동 조절 시스템의 동작 방법에 대해 설명한다.

가압부상조, 2차 침전지 또는 슬러지 탈수를 위해 유량 조정조나 생물 반응조에서 유입 폐수 또는 하수, 하수 또는 폐수처리 시에 발생되는 슬러지가 공급되면, 유량계(10)는 유입되는 폐수 또는 하수의 유량을 측정한 후 측정된 유량 정보를 제어부(60)로 전송한다.

유량계(10)에 의해 유입수의 유량이 측정될 때, 유입 폐수 또는 하수나 하수 또는 폐수처리시 발생되는 슬러지를 임시로 저장할 수 있는 하수 또는 폐수, 슬러지 저장탱크(도시하지 않음)로 유입되고, 제1 탁도 센서(22)는 하수 또는 폐수, 슬러지 저장탱크 내에 저장된 유입수의 탁도를 측정한 후 측정된 유입페수의 탁도 정보를 제어부(60)로 전송한다.

또한, 하폐수 저장탱크(도시하지 않음)에 유입수가 유입될 때 제1 침강 측정센서(32)가 하폐수 저장탱크에 유입된 유입수의 침강속도와 침강된 정도(즉, 고형물의 부피)를 측정한 후 측정된 유입수의 침강속도 및 고형물 부피 정보를 제어부(60)로 전송한다.

한편, 제어부(60)는 유량계(10)로부터 전송된 유량 정보와 제1 탁도 센서(22)에서 투입된 탁도 정보 및 제1 침강 측정센서(32)에서 투입된 고형물 부피 정보에 부합되는 제1 응집제 투입량을 데이터베이스에서 추출한 후 현재 제1 응집제 공급부(42)에서의 제1 응집제 투입량과 비교한다.

다시 말해, 제어부(60)는 표 1과 같이 유량계(10)에서 3.0L/min의 유량 값이 공급되고, 제1 탁도 센서(22)에서 +371.3mV의 탁도 값이 전송되며, 제1 침강 측정센서(32)에서 7레벨의 고형물 부피가 전송될 때, 제1 응집제 공급부(42)에서 유입수에 투입되는 제1 응집제 투입량(즉, 표 1에서 PAC 공급펌프 속도 9.63rpm 또는 PAC 공급유량 9.0L/min)을 내부의 룩업 테이블에서 추출한 후 현재 제1 응집제 공급부(42)에서의 제1 응집제 투입량(즉, PAC 공급펌프 속도나 유량 중 어느 하나)과 비교한다.

이때, 현재 제1 응집제 공급부(42)의 제1 응집제 투입량과 룩업 테이블에서 추출된 제1 응집제 투입량이 동일하면, 현 상태를 유지(즉, 현재 제1 응집제 공급부(42)의 동작을 유지)하고, 현재 제1 응집제 공급부(42)에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 투입량이 룩업 테이블에서 추출된 제1 응집제 투입량보다 클 때에는 제1 응집제 공급부(42)의 펌프 속도를 룩업 테이블의 제1 응집제 공급부(42) 펌프 속도(즉, 제1 PAC 공급펌프 속도 9.63rpm)까지 줄여 제1 응집제 투입량을 줄이며, 현재 제1 응집제 공급부(42)의 제1 응집제 투입량이 룩업 테이블에서 추출된 제1 응집제 투입량보다 작을 때에는 제1 응집제 공급부(42)의 펌프 속도를 룩업 테이블의 제1 응집제 공급부(42) 펌프 속도(즉, 제1 PAC 공급펌프 속도 9.63rpm)까지 증가시켜 제1 응집제 투입량을 증가시킨다.

이렇게 제어부(60)에 의해 투입량이 조절된 상태로 제1 응집제가 유입수에 투입될 때, pH 센서(50)는 제1 응집제가 투입된 유입수의 pH를 측정하여 제어부(60)로 전송한다.

한편, 상기와 같이 제1 응집제 공급부(42)에서 유입수로 투입되는 제1 응집제가 증가할수록 표 4와 같이 pH는 감소하게 되는데, pH 센서(50)에서 제어부(60)로 전송된 pH가 중성범위의 pH 농도를 벗어날 때(즉, pH 센서(50)에서 제어부(60)로 전송된 pH가 중성범위의 pH 농도보다 작거나 클 때), 제어부(60)는 제1 응집제가 투입된 유입수를 중성화시키기 위해 pH 조절제의 투입량이 증가(즉, 제어부(60)로 전송된 pH가 중성범위의 pH 농도보다 클 때) 또는 감소(즉, 제어부(60)로 전송된 pH가 중성범위의 pH 농도보다 작을 때)되도록 pH 조절제 공급부(52)의 펌프 속도를 제어한다.

이렇게 제1 응집제가 투입된 유입수의 pH를 중화시키기 위해 투입량이 조절된 상태로 pH 조절제가 유입수에 투입되면, 제어부(60)는 유량계(10)로부터 전송된 유량 정보와 제1 탁도 센서(22)에서 투입된 탁도 정보 및 제1 침강 측정센서(32)에서 투입된 고형물 부피 정보에 부합되는 제2 응집제 투입량을 데이터베이스에서 추출한 후 현재 제2 응집제 공급부(44)에서 유입수에 투입되는 제2 응집제 투입량과 비교한다.

이때, 현재 제2 응집제 공급부(44)의 제2 응집제 투입량과 룩업 테이블에서 추출된 제2 응집제 투입량이 동일하면, 현 상태를 유지(즉, 현재 제2 응집제 공급부(44)의 동작을 유지)하고, 현재 제2 응집제 공급부(44)에서 유입수로 투입되는 제2 응집제 투입량이 룩업 테이블에서 추출된 제2 응집제 투입량보다 클 때에는 제2 응집제 공급부(44)의 펌프 속도를 룩업 테이블의 제2 응집제 공급부(44) 펌프 속도까지 줄여 제2 응집제 투입량을 줄이며, 현재 제2 응집제 공급부(44)에서 유입수로 투입되는 제2 응집제 투입량이 룩업 테이블에서 추출된 제2 응집제 투입량보다 작을 때에는 제2 응집제 공급부(44)의 펌프 속도를 룩업 테이블의 제2 응집제 공급부(44) 펌프 속도까지 증가시켜 제2 응집제 투입량을 증가시킨다.

한편, 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34)는 상기와 같이 제2 응집제가 투입된 유입수의 탁도, 침강속도, 부유물질 부피, 고형물 부피를 측정하여 제어부(60)로 전송한다.

이렇게 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34)에서 측정된 탁도, 침강속도, 부유물질 부피 및 고형물 부피 정보가 제어부(60)로 전송되면, 제어부(60)는 제2 탁도 센서(24) 및 제2 침강 측정센서(34)에서 전송된 데이터를 내부의 데이터베이스에 저장된 기준 값 범위와 비교한다.

이때, 제어부(60)는 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34) 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내에 있을 경우 응집이 적절하게 이루어진 것으로 판단하여 제1 응집제 공급부(42), pH 조절제 공급부(52) 및 제2 응집제 공급부(44)의 동작을 현 상태로 유지시키고, 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34) 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위를 벗어나는 경우 응집 공정이 적절히 이루어지지 않은 것으로 판단하여 표 5와 같이 제1 응집제(즉, PAC)와 제2 응집제(즉, Anion Polymer)의 투입량을 보정한 후 보정된 값에 따라 제1 응집제 공급부(42), pH 조절제 공급부(52) 및 제2 응집제 공급부(44)의 동작을 제어한다.

다시 말해, 제어부(60)는 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34) 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위보다 낮은 경우 유입되는 전체 유입수의 유량이 증가한 것으로 판단하여 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34) 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내로 들어올 때까지 제1 응집제(즉, PAC)와 제2 응집제(즉, Anion Polymer)의 투입량을 증가시키고, 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34) 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값보다 높은 경우에는 전체 유입수의 유량이 감소한 것으로 판단하여 제2 탁도 센서(24)와 제2 침강 측정센서(34) 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내로 들어올 때까지 제1 응집제(즉, PAC)와 제2 응집제(즉, Anion Polymer)의 투입량을 감소시킨다.

한편, 표 5에서 (-) 값은 제1 응집제와 제2 응집제의 현재 투입량이 이전 투입량보다 감소 됨을 의미하고, (+) 값은 제1 응집제와 제2 응집제의 현재 투입량이 이전 투입량보다 증가 됨을 의미하며, PAC 변경 유량에서 1.25, 1.50, 1.60 등은 기존 투입량보다 25%, 50%, 60%를 증가시키는 것을 의미한다.

유입수 펌프		PAC		Anion Polymer
유입펌프 인버터 속도(Hz)	유입수 유량(L/min)	유량 증감율(%)	변경 유량	유량 증감율(%)	변경 유량
10	2.0	33.3	×(-1.33)	33.3	×(-1.33)
20	4.0	25.0	×(+1.25)	25.0	×(+1.25)
30	6.0	50.0	×(+1.50)	50.0	×(+1.50)
40	8.0	62.5	×(+1.63)	62.5	×(+1.63)
50	10.0	70.0	×(+1.70)	70.0	×(+1.70)
60	12.0	75.0	×(+1.75)	75.0	×(+1.75)

이상의 설명에서 표 1 내지 표 5에 도시된 수치는 본 발명의 응집제 자동 조절 시스템을 설명하기 위한 일 실시 예일 뿐, 응집제 자동 조절 시스템의 설치 위치나 사용 목적에 따라 표 1 내지 표 5에 도시된 수치는 변할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 응집제 자동 조절 시스템은 유입수 또는 슬러지 중의 고형물 농도 변화 및 특성을 실시간으로 모니터링하여 유입수의 유량 변화에 따라 무기 응집제와 유기 응집제 중 적어도 어느 하나의 투입량을 적절하게 조절할 수 있고, 응집제 투입 후 응집여액의 탁도와 응집된 플럭에 대한 침강속도를 측정하여 응집의 적정성을 판단하기 때문에 안정적인 운전이 가능해진다.

설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져선 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 유량계 22, 24: 탁도 센서
32, 34: 침강 측정센서 42, 44: 응집제 공급부
50: pH 센서 52: pH 조절제 공급부
60: 제어부 70: 디스플레이

Claims

외부에서 유입되는 유입수의 유량을 측정하는 유량계;
상기 유입수의 탁도를 측정하는 제1 탁도 센서;
상기 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 제1 침강 측정센서;
상기 유입수에 제1 응집제를 공급하는 제1 응집제 공급부;
상기 제1 응집제가 투입된 유입수의 pH를 측정하기 위한 pH 센서;
상기 제1 응집제가 투입된 유입수에 pH 조절제를 공급하는 pH 조절제 공급부;
pH가 조절된 유입수에 제2 응집제를 공급하는 제2 응집제 공급부;
상기 제2 응집제가 투입된 유입수의 탁도를 측정하는 제2 탁도 센서
상기 제2 응집제가 투입된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도를 측정하는 제2 침강 측정센서;
상기 유량계에서 전달된 유량 정보, 제1 탁도 센서에서 전송된 탁도 정보, 제1 침강 측정센서에서 전송된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도 정보에 부합되는 동작 조건으로 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부가 동작되도록 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하고, pH 센서에서 전송된 pH 농도에 따라 pH 조절제 공급부에서 제1 응집제가 투입된 유입수로 투입되는 pH 조절제 투입량이 조절되도록 pH 조절제 공급부의 동작을 제어하며, 제2 탁도 센서에서 전송된 탁도 정보, 제2 침강 측정센서에서 전송된 유입수의 고형물 부피 및 고형물의 침강 속도 정보에 부합되는 보정 계수에 따라 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 및 제2 응집제의 투입량이 보정되도록 제1 응집제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하는 제어부; 및
상기 유입수의 유량, 탁도, 고형물 농도, 고형물 부피, 고형물 침전속도, pH를 표시하는 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 응집제 자동 조절 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 현재 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부에서 각각 유입수로 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 제1 탁도 센서와 제1 침강 측정센서에서 전송된 동작 조건에 부합되는 응집제 투입량과 동일하면, 현 상태를 유지시키고, 현재 유입수로 각각 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 제1 탁도 센서와 제1 침강 측정센서에서 전송된 동작 조건에 부합되는 응집제 투입량보다 클 경우에는 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 감소되도록 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하며, 현재 유입수로 각각 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 제1 탁도 센서와 제1 침강 측정센서에서 전송된 동작 조건에 부합되는 응집제 투입량보다 작을 경우에는 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부에서 유입수로 투입되는 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 증가되도록 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 응집제 자동 조절 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, pH 센서에서 전송된 pH가 중성 범위의 pH 농도보다 클 때에는 제1 응집제가 투입된 유입수에 투입되는 pH 조절제의 투입량이 증가되도록 pH 조절제 공급부의 동작을 제어하고, pH 센서에서 전송된 pH가 중성 범위의 pH 농도보다 작을 때에는 제1 응집제가 투입된 유입수에 투입되는 pH 조절제의 투입량이 감소되도록 pH 조절제 공급부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 응집제 자동 조절 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내에 있을 경우 제1 응집제 공급부, pH 조절제 공급부 및 제2 응집제 공급부의 동작을 현 상태로 유지시키고, 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위보다 낮을 경우 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내로 들어올 때까지 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 증가 되게 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하고, 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위보다 높을 경우 제2 탁도 센서와 제2 침강 측정센서 중 적어도 어느 하나에서 전송된 데이터가 기준 값 범위 내로 들어올 때까지 제1 응집제 투입량과 제2 응집제 투입량이 감소 되게 제1 응집제 공급부와 제2 응집제 공급부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 응집제 자동 조절 시스템.