KR20200004095A

KR20200004095A - 슬러지 자동인발 시스템 및 그의 운전 방법

Info

Publication number: KR20200004095A
Application number: KR1020180077128A
Authority: KR
Inventors: 홍성호; 곽정필; 신중철; 박정순
Original assignee: 주식회사 렉소엔지니어링
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-01-13
Also published as: KR102159098B1

Abstract

유입수가 유입되는 침전지 내의 일측과 유출수가 유출되는 침전지 내의 타측 사이를 반복적으로 왕복 운행하는 대차부; 상기 대차부의 운행 방향과 수직하게 상기 대차부에 적어도 하나 이상 이격 배치되며, 상기 침전지의 바닥면에 형성되는 슬러지를 인발하는 파이프라인부; 상기 대차부에 설치되며, 상기 침전지 내의 계면 높이를 측정하는 계면측정부; 및 상기 대차부의 운행 속도를 조절하는 컨트롤러부;를 포함하며, 상기 대차부가 먼저 어느 일 방향으로 편도 운행함에 따라 계면 높이가 측정되면, 상기 컨트롤러부가 측정된 계면 높이에 따라 상기 운행 속도를 운행 구간 별로 달리 제어하는 슬러지 자동인발 시스템을 제공한다.

Description

슬러지 자동인발 시스템 및 그의 운전 방법{SLUDGE AUTOMATIC DRAWING SYSTEM AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 하수 처리장 등에서 침전 슬러지의 계면 높이를 측정하고, 침전 슬러지를 최적으로 인발하는 침전 슬러지 인발 시스템과 그의 운전 방법에 관한 것이다.

런던협약의 발효로 슬러지의 해양 투기가 전면 금지되었고, 슬러지의 매립 비용은 해양 투기에 비해 월등히 높다. 그 결과, 하수 처리장 등에서 배출되는 침전 슬러지의 양을 절감시키는 것이 비용 절감에 특히 중요하다. 또한, 하수 처리장 내의 침전지에서 적절한 슬러지 높이를 유지하여 최적 농도에서 슬러지를 최적으로 인발하는 것은 가장 효과적인 슬러지 저감 대책이 된다. 즉, 대부분의 하수 처리장에서 하수 처리의 핵심 공정은 침전지에서 인발되는 슬러지 농도와 계면 높이를 적정하게 유지하는 것이다.

또한, 슬러지 인발 조건을 결정함에 있어 인발 농도가 가장 중요한 인자이긴 하지만, 계절에 따라 저농도 부상으로 인한 슬러지 유출의 위험을 막기 위해 슬러지 계면 높이를 확인하는 것 또한 중요하다. 현장에서는 계면 높이와 더불어 후단 공정 부하 상황, 펌프 가동률, 밸브 개도율, 유입 수량 등 다양한 조건을 대입하여 하수 처리장 등을 운영하고 있다. 따라서, 단순히 계면 높이만을 가지고 슬러지 자동 인발을 접근하는 것은 실정에 맞지 않을 수 있다. 또한, 이런 운전 조건은 매뉴얼화 되어 있지 않고, 경험에 의존하여 소수의 운전자에 의해 결정되는 경우가 대부분이기 때문에 해당 운전자 부재 시에 운영상 오류가 발생하는 위험도 있다.

과거에는 봉형 계면기를 침전지 바닥까지 삽입하여 적정 농도의 슬러지가 어느 정도 쌓여 있는지를 측정하였다. 하지만, 이런 방법은 잦은 수작업에 따른 운영자 기피로 적정 관리가 되지 않을 뿐만 아니라, 측정하는 사람과 측정 지점에 따라 계면 높이가 다르게 측정되어 정확도에 치명적인 문제가 있었다. 이와 같이, 측정 정확도가 떨어지면 함수율이 높은 저농도 슬러지가 인발되어 슬러지 처리 공정의 과부하로 인한 비용(약품비, 전력비, 인건비 등)의 상승, 탈수기 등 설비의 수명 단축과 소요 시간 증가되는 문제가 있었다.

또한, 종래 인발되는 슬러지 농도를 실시간 계측하는 방법은 침전지 내의 슬러지를 자동으로 인발할 수 있을 만큼 신뢰도를 확보하지 못하였다. 그리고, 침전 슬러지의 높이를 측정하는 방법 역시 충분한 신뢰도를 갖지 못하였다.

대한민국 등록특허 제10-0775608호 (2017.11.05. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1227558호 (2013.01.23. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2004-0014217호 (2004.03.03. 공개)

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 침전지 내의 슬러지 계면 높이를 실시간 측정하고 이를 기초로 최적량의 슬러지를 자동 인발하여 하수 처리장 등의 운영 효율을 상당히 개선시킬 수 있는 슬러지 자동 인발 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 침전지 내의 공정을 최적화하여 투입되는 약품량, 배출 슬러지량, 후속 공정에 대한 부하를 감소시키고자 한다. 또한, 침전지 내의 적절한 계면 관리를 통해 공정 운영에 소모되는 에너지를 절감하고, 후속 공정에서 발생되는 잉여 가스의 생산량을 증가하도록 한다.

또한, 시스템 자동화를 통해 인건비 등의 부담을 줄이고, 계면 관리의 효율성을 극대화하고자 한다. 또한, 하수 등과 비접촉 상태에서 계면 높이를 측정하되, 측정 신뢰성 또한 우수한 계면측정기를 제공하고자 한다.

또한, 복수 개의 운행 구간에 따라 그 운행 속도를 달리하는 제어 방법으로 슬러지 인발 효율을 향상시킬 수 있는 대차부를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 유입수가 유입되는 침전지 내의 일측과 유출수가 유출되는 침전지 내의 타측 사이를 반복적으로 왕복 운행하는 대차부; 상기 대차부의 운행 방향과 수직하게 상기 대차부에 적어도 하나 이상 이격 배치되며, 상기 침전지의 바닥면에 형성되는 슬러지를 인발하는 파이프라인부; 상기 대차부에 설치되며, 상기 침전지 내의 계면 높이를 측정하는 계면측정부; 및 상기 대차부의 운행 속도를 조절하는 컨트롤러부;를 포함하며, 상기 대차부가 먼저 어느 일 방향으로 편도 운행함에 따라 계면 높이가 측정되면, 상기 컨트롤러부가 측정된 계면 높이에 따라 상기 운행 속도를 운행 구간 별로 달리 제어하는 슬러지 자동인발 시스템을 제공한다.

상기 계면측정부는 하부면이 개방된 통 형태로 이루어지며, 내부 공간에 가스가 충전된 상태로 상기 침전지 내의 유입수에 잠겨지는 용기부; 및 상기 용기부의 내부 공간에 설치되어 유입수와 비접촉 상태로 슬러지 농도를 측정하는 센서부;를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러부는 출력량이 가변적으로 제어되는 인버터를 포함할 수 있다.

계면 높이는 상기 계면측정부를 통해 실시간 업데이트되며, 업데이트 바로 직후 상기 컨트롤러부는 운행 방향이 전환된 상기 대차부의 운행 속도를 다시 제어하는 것이 바람직하다.

상기 운행 구간은 계면 높이에 따라 미리 설정되며, 상기 컨트롤러부는 상기 운행 구간 내에서 상기 대차부의 운행 속도를 등속도로 유지시키는 것이 바람직하다.

상기 운행 구간은 상기 대차부의 운행 방향, 유입수의 성분 특성, 유입수의 유량, 계절적 요인에 따라 달리 설정될 수 있다.

상기 파이프라인부는 상기 대차부의 운행 방향과 나란하게 전방에 위치하는 제1파이프라인과, 후방에 위치하는 제2파이프라인을 포함할 수 있다.

계면 높이가 미리 설정되는 복수 개의 위치에서 측정되면, 계면 높이의 측정값을 전송받아 침전지 내의 계면 분포를 예측하는 연산부;를 더 포함할 수 있다.

상기 대차부의 운행 방향, 상기 대차부의 현재 위치, 상기 대차부의 현재 운행 속도 및 미리 설정된 위치에서 측정된 계면 높이를 각각 출력하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.

침전지의 하부에 형성된 적어도 하나 이상의 침전 라인과 수직 방향으로 연장되는 동일선 상의 계면 높이를 일정 범위 이내로 조정하는 제1단계; 대차부를 상기 침전 라인과 나란하게 침전지의 어느 일측에서 타측 방향으로 운행시키면서 상기 대차부에 설치된 계면측정부를 통해 침전지 내의 계면 높이를 측정하는 제2단계; 및 상기 대차부가 타측에 도달하면 상기 대차부의 운행 방향을 전환하여, 측정된 계면 높이에 따라 운행 속도를 달리 조절하면서 상기 대차부를 일측 방향으로 운행시키며, 운행하는 동안 상기 대차부에 배치된 파이프라인부를 통해 슬러지를 인발하고 동시에 상기 계면측정부는 계면 높이를 실시간 업데이트하는 제3단계;를 포함하는 슬러지 자동인발 시스템의 운전 방법을 제공한다.

상기 제3단계 이후, 상기 대차부가 다시 일측에 도달하여 운행 방향을 전환하면, 업데이트된 계면 높이에 따라 상기 대차부의 운행 속도를 다시 조절하면서 상기 파이프라인부를 통해 슬러지를 인발하는 제4단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 제2단계에서 상기 대차부의 운행 속도는 일정하고, 상기 제3단계 또는 상기 제4단계에서 상기 대차부의 운행 속도는 복수 개의 운행 구간 내에서는 미리 설정된 속도를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템은 침전지 내의 슬러지 계면 높이를 실시간 측정하고 이를 기초로 최적량의 슬러지를 자동 인발하여 하수 처리장 등의 운영 효율을 상당히 개선시킬 수 있다.

또한, 침전지 내의 공정이 최적화됨에 따라 이에 투입되는 약품량과, 배출 슬러지량을 감소시킴으로써 후속 공정에 대한 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 침전지 내의 적절한 계면 관리로 인해, 공정 운영에 소모되는 에너지를 절감할 수 있고 후속 공정에서 발생되는 잉여 가스의 생산량을 증가시킬 수 있다.

또한, 인력에 의해 운영되던 방식에서 벗어나 자동화를 통해 인건비 등의 부담을 줄일 수 있다. 구체적으로, 자동 인발은 실시간 측정되어 업데이트되는 계면 높이를 기초로 슬러지 인발량을 최적으로 조절하되 이를 반복 수행함으로써 계면 관리의 효율성을 극대화시킬 수 있다.

또한, 계면측정부는 하수 등과 비접촉 상태에서 계면 높이를 측정할 수 있고, 측정 신뢰성 또한 우수하여 하수 처리장 이외에 정수장의 농축조, 폐수 처리장의 침전지 등에서도 효과적이다.

또한, 대차부는 복수 개의 운행 구간에 따라 그 운행 속도를 달리하는 제어 방법으로 슬러지 인발 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템의 개념도.
도 2는 일 실시예에 따른 침전지에서 운행되는 도 1의 대차부를 도시한 개략적인 평면도.
도 3은 도 2의 어느 일 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 계면측정부의 개략도.
도 5는 대차부의 운행 방향에 따른 X축 방향의 계면 높이가 달라짐을 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부를 통해 운행 정보를 표시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템의 운전 방법에 대한 흐름도.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템의 개념도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 침전지(100)에서 운행되는 도 1의 대차부(10)를 도시한 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 2의 어느 일 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템은 대차부(10), 파이프라인부(20), 계면측정부(30), 컨트롤러부(40), 연산부(50), 디스플레이부 등을 포함한다. 여기서, 슬러지 자동인발 시스템은 하수 처리장, 정수장, 폐수 처리장 등에 설치된다. 한편, 하수 처리장 내로 유입되는 하수 등은 시간의 경과에 따라 침전지(100)의 바닥면에 슬러지를 형성시킨다. 이 때, 슬러지는 슬러지 자동인발 시스템에 의해 적절하게 인발되어 후속 공정을 위해 배출 이송된다.

침전지(100)를 살펴보면, 일측으로 하수 등의 유입수가 유입되고, 슬러지 인발 등을 거쳐 정화된 유출수는 침전지(100) 내의 타측으로 유출된다. 이 때, 침전지(100)의 일측에서 타측으로 연장되는 어느 일 방향을 X축 방향으로 정의하고, 유입수가 유입되는 지점을 0(a)으로 설정한다. 한편, 침전지(100)에는 유입수의 흐름을 깊이 별로 일정하게 하여 슬러지가 균일하게 침전될 수 있도록 하는 정류판이 설치될 수 있다.

또한, 침전지(100)에는 X축 방향으로 레일이 설치되어 있다. 레일은 대차부(10)가 운행되는 이동 경로를 제공한다. 그리고, 침전지(100)에는 인발된 슬러지가 배출되는 수로가 형성되어 있다. 배출 슬러지는 재사용되거나 후속 공정에서 케이크로 처리되어 매립지 복토용, 시멘트 원료 등으로 사용될 수 있다. 또한, 침전지(100)의 바닥에는 유입수의 이동 방향으로 격벽에 의해 구분되는 적어도 하나 이상의 침전 라인(102)이 형성될 수 있다.

침전지(100) 내에서 슬러지와 물의 경계를 계면이라 하는데, 그 경계가 불분명하여 특정 슬러지 농도를 갖는 지점을 계면이라 정의하며, 침전지(100)의 바닥에서 계면까지의 높이를 계면 높이라고 정의한다. 침전지(100) 내에서 계면 높이는 대개 침전지(100)의 중앙 부분이 높게 형성되고, 유입수가 유입되는 부분과 유출수가 유출되는 양측은 상대적으로 낮게 형성된다.

대차부(10)는 유입수가 유입되는 침전지(100) 내의 일측과 유출수가 유출되는 침전지(100) 내의 타측 사이를 반복적으로 왕복 운행한다. 이를 위해, 대차부(10)는 그 하측에 형성된 복수 개의 바퀴를 포함하고, 전술한 레일을 따라 안내되어 X축 방향으로 반복 이동할 수 있다. 한편, 대차부(10)의 바퀴에는 대차부(10)의 위치 정보를 수집할 수 있는 엔코더 등이 더 설치될 수 있다. 그리고, 일 실시예에 따른 대차부(10)는 운행하는 동안 그 운행 속도가 다양하게 조절될 수 있다.

파이프라인부(20)는 대차부(10)의 운행 방향(X축 방향)과 수직하게 대차부(10)에 적어도 하나 이상 이격 배치되며, 침전지(100) 내의 바닥면에 형성되는 슬러지를 인발한다. 이런 파이프라인부(20)는 대차부(10)에서 연직 하방으로 침전지(100)의 바닥면 부근까지 연장 형성되고, 침전 라인(102)의 개수에 대응하여 복수 개로 구성될 수 있다. 한편, 파이프라인부(20)에는 개폐밸브와 슬러지 인발에 필요한 흡인력을 제공하는 진공펌프 등이 설치되어 있다. 이 때, 슬러지의 인발량은 개폐밸브의 개도량을 조절하여 달리할 수 있다.

또한, 파이프라인부(20)는 대차부(10)의 운행 방향과 나란하게 전방에 위치하는 제1파이프라인(22)과, 후방에 위치하는 제2파이프라인(24)을 포함할 수 있다. 즉, 각 파이프라인부(20)는 슬러지 계면 부근에 위치하는 부분이 양 갈래로 분기되어 있다. 이는 특히 침전지(100)의 양측 단부(a)(b)에서 슬러지가 인발되지 않거나, 슬러지의 인발이 부족해지는 현상을 방지할 수 있다. 또 다른 측면에서, 파이프라인부(20)는 대차부(10)가 운행되는 동안 제1파이프라인(22)을 통해 먼저 고농도의 슬러지를 인발한 후 그 부분을 제2파이프라인(24)을 통해 다시 인발하게 되어 슬러지 인발량을 보다 증가시킬 수 있다.

계면측정부(30)는 대차부(10)에 설치되며 침전지(100) 내의 계면 높이를 측정한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 계면측정부(30)의 개략도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 계면측정부(30)는 계면 높이를 불연속적으로 측정한다. 즉, 계면측정부(30)는 미리 설정된 몇몇 측정 위치에서 계면 높이를 측정할 수 있다. 그러면, 침전지(100) 내의 계면 높이에 대한 전체적인 분포는 컴퓨터 시뮬레이션 등에 의해 산출된다.

계면측정부(30)는 대차부(10)의 어느 일 지점에 단일 개로 설치된다. 일 실시예에 따른 계면측정부(30)는 용기부(32), 센서부(34), 승하강유닛(36) 등을 포함한다. 용기부(32)는 하부면이 개방된 통 형태로 이루어지며, 내부 공간에 공기와 같은 가스가 충전된 상태로 침전지(100) 내의 유입수에 잠겨진다. 이 때, 용기부(32) 내부에는 가스 압력에 의해 유입수가 더 이상 들어오지 않아, 용기부(32) 하측에는 수면이 형성된다.

한편, 센서부(34)는 용기부(32)의 내부 공간에 설치되어 유입수와 비접촉 상태로 슬러지 농도를 측정한다. 이를 위해, 센서부(34)는 용기부(32)의 상부면 내측에 고정되며, 용기부(32)의 하측에 형성된 수면을 향해 빛을 조사하는 발광부(34a)와, 발광부(34a)에서 조사된 빛이 슬러지에 부딪혀 반사되면 이를 수용하는 수광부(34b)를 포함할 수 있다. 센서부(34)는 수광부(34b)를 통해 입사되는 광량을 통해 슬러지 농도를 측정한다. 이 때, 광량은 슬러지 입자 수에 비례한다.

그리고, 승하강유닛(36)은 침전지(100) 내에서 용기부(32)의 상하 위치를 단계적으로 조절시킨다. 이런, 승하강유닛(36)은 공지된 운동 장치를 통해 다양한 방식으로 구성될 수 있다.

일 실시예에 따른 계면측정부(30)는 센서부(34)가 유입수에 직접 접촉되지 않는 비접촉 방식으로 슬러지 농도를 상당히 정확하게 측정한다. 또한, 슬러지가 센서부(34)에 고착되지 않아 오염이 방지되는 바, 장시간 사용 후에도 센서부(34)를 세척할 필요가 없다. 또한, 계면측정부(30)는 수위 별로 슬러지 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 그 결과, 측정된 계면 높이에 대한 신뢰성이 향상된다.

컨트롤러부(40)는 대차부(10)의 운행 속도를 조절한다. 또한, 컨트롤러부(40)는 대차부(10)의 운행 방향을 전환시킬 수 있다. 이를 위해, 컨트롤러부(40)는 출력량이 가변적으로 제어되는 인버터를 포함할 수 있다. 이 때, 인버터는 예를 들어, 30 Hz 내지 60 Hz 수치 범위에서 컨트롤될 수 있다. 즉, 대차부(10)는 인버터의 작동 Hz를 조절하여 그 운행 속도가 조절된다.

도 5는 대차부(10)의 운행 방향에 따른 X축 방향의 계면 높이가 달라짐을 도시한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 침전지(100) 내에서 X축 방향의 계면 높이는 일정하지 않다. X축 방향의 계면 높이는 측정 시기에 따라 다양하게 분포된다. 이를 그래프로 나타내면 예를 들어, 침전지(100)의 중앙 부분이 위로 볼록하게 돌출되는 포물선과 유사한 거동을 나타낸다.

실험에 의하면, 대차부(10)의 운행 속도를 조절하는 것은 단위 시간당 슬러지 인발량은 증가시키고, 대차부(10)의 운행에 소비되는 소모 전력을 줄이는 효과적 수단이 된다. 한편, 슬러지 인발량은 대차부(10)의 운행 속도에 반비례하는 바, 대차부(10)가 저속으로 운행되면 슬러지 인발량은 증가하고, 대차부(10)가 고속으로 운행되면 슬러지 인발량은 감소한다. 따라서, 대차부(10)는 특히 침전지(100)의 중앙을 통과할 때, 다른 영역보다 상대적으로 저속 운행되는 것이 바람직하다..

또한, 계면 높이가 적정 수치 이하인 경우에도, 계면이 위로 볼록한 부분에서는 대차부(10)의 운행 속도를 감속하여, 그 이외 부분에서 슬러지가 침전되는 시간을 확보함으로써, 이를 통해 침전지(100) 내 전체적인 계면 높이를 최대한 평탄하게 유지시키는 것이 바람직하다.

한편, 대차부(10)의 운행 구간을 설정하는 것은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템을 구현하기 위해 상당히 중요한 변수가 된다. 여기서, 운행 구간은 계면 높이에 따라 미리 설정된다. 이 때, 컨트롤러부(40)는 운행 구간 내에서 대차부(10)의 운행 속도를 등속도로 유지시키는 것이 바람직하다.

이와 달리, 운행 구간은 계면 높이를 기준으로 기본 속도로 운행되는 정상 운행 구간과, 기본 속도에서 가감되는 제어 속도로 운행되는 제어 운행 구간으로 구분될 수 있다. 다만, 대차부(10)는 각 운행 구간 내에서 등속으로 운행되는 것이 바람직하다.

이와 달리, 운행 구간은 계면 높이의 특정값 예를 들어, 최소값, 최대값 등을 기준으로 구분되는 복수 개의 운행 구간을 포함할 수 있다. 다만, 이런 경우에도 각 운행 구간 내에서는 대차부(10)의 운행 속도는 일정하게 유지한다. 또한, 최소값과 최대값 사이 구간에서 운행 구간을 보다 세분화하고, 그 운행 속도를 달리하더라도, 각 세분화된 운행 구간 내에서는 운행 속도를 일정하게 유지하여 대차부(10)의 운행 속도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

운행 구간은 대차부(10)의 운행 방향, 유입수의 성분 특성, 유입수의 유량, 계절적 요인에 따라 달리 설정될 수 있다. 또한, 유입수의 수온 등도 계면 높이에 영향을 미친다.

계면 높이에 대한 분포는 유입수가 유입되는 방향에 따라 달라진다. 또한, 대차부(10)의 운행 방향이 전환되면 파이프라인부(20)는 전환 직전 슬러지가 인발된 부분을 재차 인발하게 된다. 따라서, 계면 높이는 대차부(10)의 운행 방향에 따라 달라진다. 또한, 계절적 요인에 따라 유입수의 농도 등의 차이로 계면 높이에 대한 분포가 달라질 수 있다. 예를 들어, 유입수의 농도는 강수량이 높은 여름보다 겨울철이 더 높다.

본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템은 대차부(10)가 먼저 어느 일 방향으로 편도 운행함에 따라 계면 높이가 측정되면, 컨트롤러부(40)가 측정된 계면 높이에 따라 운행 속도를 운행 구간 별로 달리 제어할 수 있다. 구체적으로, 대차부(10)에 전원이 공급되어 대차부(10)가 최초 편도 운행을 1회 종료하면, 계면측정부(30)에 의해 침전지(100) 내의 계면 높이에 대한 분포가 확인된다. 최초 편도 운행은 계면 높이의 측정을 주된 목적으로 하는 바, 이 때 컨트롤러부(40)는 운행 구간, 운행 속도에 대한 제어없이 최초 편도 운행 내내 대차부(10)의 운행 속도를 특정 속도로 일정하게 유지할 수 있다.

그러나, 대차부(10)가 운행 방향을 전환하여 제2 편도 운행을 하게 되면, 컨트롤러부(40)는 바로 이전 즉, 최초 편도 운행에서 측정된 계면 높이를 기준으로 대차부(10)의 운행 속도를 운행 구간 별로 달리 제어할 수 있다. 계면 높이는 계면측정부(30)를 통해 실시간 업데이트되며, 업데이트 바로 직후 컨트롤러부(40)는 운행 방향이 전환된 대차부(10)의 운행 속도를 다시 제어할 수 있다.

침전지(100)의 X축 방향으로 눈금(c),(d),(e),(f)을 각각 표시하면, 제2 편도 운행에서 운행 구간은 계면 높이를 고려하여 예를 들어, 타측 단부(b)부터 제1지점(d)까지 제1 운행 구간, 제1지점(d)부터 제2지점(e)까지 제2 운행 구간, 제2지점(e)부터 0(a)까지 제3 운행 구간으로 구분될 수 있다.

계면측정부(30)는 대차부(10)가 제2 편도 운행을 하는 동안 침전지(100) 내의 계면 높이를 실시간 측정하게 된다. 그러면, 바로 이전 즉, 최초 편도 운행에서 수집된 계면 높이는 즉시 업데이트되어 새로운 측정 높이로 변경되고, 이는 운행 방향이 다시 전환되어 제3 편도 운행을 할 때 대차부(10)의 운행 속도를 제어하는 기준이 된다.

제3 편도 운행에서 운행 구간은 계면 높이를 고려하여 예를 들어, 0(a)부터 제1지점(c)까지 제1 운행 구간, 제1지점(c)부터 제2지점(f)까지 제2 운행 구간, 제2지점(f)부터 침전지(100)의 타측 단부(b)까지 제3 운행 구간으로 구분될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템은 운행 구간에 따른 차등적인 슬러지의 인발과 동시에 계면 높이에 대한 실시간 업데이트를 통해 바로 다음 연속적으로 발생되는 편도 운행을 위한 정보를 제공하는 방식으로 운영된다. 따라서, 제4 편도 운행, 제5 편도 운행 등은 전술한 동일 원리에 의해 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같이, 대차부(10)를 운행 구간에 따라 운행 속도를 달리하여 반복적으로 왕복 운전시키면, 침전지(100) 내의 계면 분포를 일정 수준으로 평탄화시킬 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템은 계면 높이가 미리 설정되는 복수 개의 위치에서 측정되면, 계면 높이의 측정값을 전송받아 침전지(100) 내의 계면 분포를 예측하는 연산부(50)를 더 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부를 통해 운행 정보를 표시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템은 계면측정부(30), 콘트롤러부 등과 연결되어 대차부(10)의 운행 방향, 대차부(10)의 현재 위치, 대차부(10)의 현재 운행 속도 및 미리 설정된 위치에서 측정된 계면 높이를 각각 출력하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 운행 속도는 인버터의 Hz 단위로 변환되어 표시될 수 있다. 또한, 디스플레이부는 화면 구성을 달리하여 운행 구간 별로 인버터의 출력량 관련 정보를 표시할 수도 있다.

이와 같이, 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템은 침전지(100) 내의 슬러지 계면 높이를 실시간 측정하고 이를 기초로 최적량의 슬러지를 자동 인발하여 하수 처리장 등의 운영 효율을 상당히 개선시킬 수 있다. 또한, 침전지(100) 내의 적절한 계면 관리로 인해, 공정 운영에 소모되는 에너지를 절감할 수 있고 후속 공정에서 발생되는 잉여 가스의 생산량을 증가시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템의 운전 방법에 대한 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러지 자동인발 시스템의 운전 방법은 제1단계 내지 제4단계를 포함할 수 있다.

제1단계는 침전지(100)의 하부에 형성된 적어도 하나 이상의 침전 라인(102)과 수직 방향으로 연장되는 동일선 상의 계면 높이를 일정 범위 이내로 조정하는 단계이다.(S10) 복수 개의 침전 라인(102)이 형성된 경우 제1단계 과정이 선행되어야 한다. 계면 높이는 X축 방향뿐만 아니라, 이와 수직한 Y축 방향으로도 달라진다. 따라서, Y축 방향의 계면 높이를 미리 조정하여 일정 범위 이내로 하는 작업은 필수적이다. 이는, 어느 일 침전 라인(102)에서 측정된 계면 높이에 대한 분포가 침전지(100)를 대표할 수 있다.

그 다음, 제2단계는 대차부(10)를 침전 라인(102)과 나란하게 침전지(100)의 어느 일측에서 타측 방향으로 운행시키면서 대차부(10)에 설치된 계면측정부(30)를 통해 침전지(100) 내의 계면 높이를 측정하는 단계이다.(S20) 즉, 대차부(10)를 X축 방향으로 최초 편도 운행하면서 어느 일 침전 라인(102)에서 계면 높이를 측정하는 것이다. 이 때, 운행 구간, 운행 속도에 대한 제어는 불요하다. 다만, 대차부(10)의 운행 속도를 일정하게 유지할 뿐이다. 그 이유는 전술한 바와 같은 바, 이하 생략한다.

다음으로, 제3단계는 대차부(10)가 타측에 도달하면 대차부(10)의 운행 방향을 전환하여, 측정된 계면 높이에 따라 운행 속도를 달리 조절하면서 대차부(10)를 일측 방향으로 운행시키며, 운행하는 동안 대차부(10)에 배치된 파이프라인을 통해 슬러지를 인발하고 동시에 계면측정부(30)는 계면 높이를 실시간 업데이트하는 단계이다.(S30) 즉, 슬러지 자동인발 시스템은 최초 편도 운행 이후 그 운행 방향을 180도 달리하는 제2 편도 운행에서 슬러지를 인발함과 동시에 침전지(100) 내의 계면 높이를 즉시 업데이트한다.

그 다음, 제4단계는 대차부(10)가 다시 일측에 도달하여 운행 방향을 전환하면, 업데이트된 계면 높이에 따라 대차부(10)의 운행 속도를 다시 조절하면서 파이프라인부(20)를 통해 슬러지를 인발하는 단계이다.(S40) 즉, 제3 편도 운행에서 대차부(10)를 최초 편도 운행 방향으로 이동시키면서 슬러지 인발량을 조절하고, 그와 동시에 제3단계와 마찬가지로 침전지(100) 내의 계면 높이를 즉시 업데이트한다.

동일하게, 대차부(10)가 다시 침전지(100)의 타측에 도달하여 운행 방향을 전환하면 업데이트된 계면 높이에 따라 대차부(10)의 운행 속도를 또 다시 조절하면서 파이프라인부(20)를 통해 슬러지를 인발한다. 따라서, 제4단계 이후부터 대차부(10)의 운행이 종료될 때까지 제4단계의 시계열적 방법이 반복적으로 적용된다.

한편, 제3단계 또는 제4단계에서 대차부(10)의 운행 속도는 복수 개의 운행 구간 내에서는 미리 설정된 속도를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 운행 구간에 대해서는 전술한 바와 동일한 바, 이하 구체적 설명은 생략한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

10: 대차부 20: 파이프라인부
30: 계면측정부 40: 컨트롤러부
50: 연산부 32: 용기부
34: 센서부 36: 승하강유닛
22: 제1파이프라인 24: 제2파이프라인
100: 침전지 102: 침전 라인

Claims

유입수가 유입되는 침전지 내의 일측과 유출수가 유출되는 침전지 내의 타측 사이를 반복적으로 왕복 운행하는 대차부;
상기 대차부의 운행 방향과 수직하게 상기 대차부에 적어도 하나 이상 이격 배치되며, 상기 침전지의 바닥면에 형성되는 슬러지를 인발하는 파이프라인부;
상기 대차부에 설치되며, 상기 침전지 내의 계면 높이를 측정하는 계면측정부; 및
상기 대차부의 운행 속도를 조절하는 컨트롤러부;를 포함하며,
상기 대차부가 먼저 어느 일 방향으로 편도 운행함에 따라 계면 높이가 측정되면, 상기 컨트롤러부가 측정된 계면 높이에 따라 상기 운행 속도를 운행 구간 별로 달리 제어하는 슬러지 자동인발 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 계면측정부는 하부면이 개방된 통 형태로 이루어지며, 내부 공간에 가스가 충전된 상태로 상기 침전지 내의 유입수에 잠겨지는 용기부; 및
상기 용기부의 내부 공간에 설치되어 유입수와 비접촉 상태로 슬러지 농도를 측정하는 센서부;를 포함하는 슬러지 자동인발 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러부는 출력량이 가변적으로 제어되는 인버터를 포함하는 슬러지 자동인발 시스템.
제 1항에 있어서,
계면 높이는 상기 계면측정부를 통해 실시간 업데이트되며, 업데이트 바로 직후 상기 컨트롤러부는 운행 방향이 전환된 상기 대차부의 운행 속도를 다시 제어하는 슬러지 자동인발 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 운행 구간은 계면 높이에 따라 미리 설정되며, 상기 컨트롤러부는 상기 운행 구간 내에서 상기 대차부의 운행 속도를 등속도로 유지시키는 슬러지 자동인발
제 1항에 있어서,
상기 운행 구간은 상기 대차부의 운행 방향, 유입수의 성분 특성, 유입수의 유량, 계절적 요인에 따라 달리 설정되는 슬러지 자동인발 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 파이프라인부는 상기 대차부의 운행 방향과 나란하게 전방에 위치하는 제1파이프라인과, 후방에 위치하는 제2파이프라인을 포함하는 슬러지 자동인발 시스템.
제 1항에 있어서,
계면 높이가 미리 설정되는 복수 개의 위치에서 측정되면, 계면 높이의 측정값을 전송받아 침전지 내의 계면 분포를 예측하는 연산부;를 더 포함하는 슬러지 자동인발 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 대차부의 운행 방향, 상기 대차부의 현재 위치, 상기 대차부의 현재 운행 속도 및 미리 설정된 위치에서 측정된 계면 높이를 각각 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하는 슬러지 자동인발 시스템.
침전지의 하부에 형성된 적어도 하나 이상의 침전 라인과 수직 방향으로 연장되는 동일선 상의 계면 높이를 일정 범위 이내로 조정하는 제1단계;
대차부를 상기 침전 라인과 나란하게 침전지의 어느 일측에서 타측 방향으로 운행시키면서 상기 대차부에 설치된 계면측정부를 통해 침전지 내의 계면 높이를 측정하는 제2단계; 및
상기 대차부가 타측에 도달하면 상기 대차부의 운행 방향을 전환하여, 측정된 계면 높이에 따라 운행 속도를 달리 조절하면서 상기 대차부를 일측 방향으로 운행시키며, 운행하는 동안 상기 대차부에 배치된 파이프라인부를 통해 슬러지를 인발하고 동시에 상기 계면측정부는 계면 높이를 실시간 업데이트하는 제3단계;를 포함하는 슬러지 자동인발 시스템의 운전 방법.
제 10항에 있어서, 상기 제3단계 이후,
상기 대차부가 다시 일측에 도달하여 운행 방향을 전환하면, 업데이트된 계면 높이에 따라 상기 대차부의 운행 속도를 다시 조절하면서 상기 파이프라인부를 통해 슬러지를 인발하는 제4단계;를 더 포함하는 슬러지 자동인발 시스템의 운전 방법.
제 11항에 있어서,
상기 제2단계에서 상기 대차부의 운행 속도는 일정하고,
상기 제3단계 또는 상기 제4단계에서 상기 대차부의 운행 속도는 복수 개의 운행 구간 내에서는 미리 설정된 속도를 일정하게 유지하는 슬러지 자동인발 시스템의 운전 방법.