KR20210075411A - 고농도 입자상물질 저감 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원의 일 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템은, 액비가 저장된 액비 저장 장치, 상기 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 부상 분리하는 부상 분리 장치 및 상기 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공하는 필터링 장치를 포함한다.

Description

고농도 입자상물질 저감 시스템 및 그 동작 방법 {PARTICULATE MATTER OF HIGH CONCENTRATION REDUCTION SYSTEM AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 출원은 고농도 입자상물질 저감 시스템에 관한 것으로, 특히, 부상 분리 방법과 필터링 방법이 융합된 고농도 입자상물질 저감 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
가축분뇨는 고농도의 유기물(>20,000mg COD/L), 질소(>3,000mg TN/L), 인(>200mg TP/L)을 함유하고 있어, 공공처리시설에서의 배출허용기준을 충족시키기 위해서 막대한 비용과 에너지가 요구되는 폐수중의 하나이다.
일반적으로 가축분뇨는 88.7%가 퇴·액비화로 대부분 자원화 되고 있는데, 액비는 완전 부숙을 위해서 최소 30일에서 60~70일을 생물반응 시킨다. 이후, 살포되거나 액비저장조로 이송되어 체류하고 있다가 대체 비료로 토양에 살포되고 있다.
따라서, 하루 100ton의 가축분뇨를 처리하는 대부분의 공동처리장의 경우 10,000ton이상의 액비 생산과 저장 공간을 확보하고 있다. 그러나 액비 처분이 계절에 따라 용이하지 않으며, 특히, 경작지에 작물이 있는 여름에는 살포를 하지 못해 추가 저장 공간을 마련하거나 처분할 수 있는 대안이 필요한 실정이다.
이렇게 생산된 액비를 여름철 이용하기 어려운 이유는 가축분뇨를 생물학적 방법으로 60일 이상 분해하여도 생산된 액비에는 여전히 고농도의 입자상 물질(슬러지)을 포함하고 있고, 병원성 미생물이 포함되어 있을 우려가 있기 ‹š문이다.
이에, 본 출원은 병원성 미생물에 의한 영향을 줄일 수 있으면서 입자상물질(슬러지)을 제거하함으로써, 농경지에 살포할 시 문제가 야기되지 않을 추비를 제공할 수 있는 기술을 제공하기 위한 것이다.
본 출원의 목적은 액비로부터 슬러지와 고농도의 입자상물질을 제거하여 추비로 제공하기 위한 고농도 입자상물질 저감 시스템 및 그 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템은, 액비가 저장된 액비 저장 장치, 상기 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 부상 분리하는 부상 분리 장치 및 상기 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공하는 필터링 장치를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 부상 분리 장치는, 상기 제1 추비에 마이크로 버블을 주입하여, 상기 제1 추비로부터 슬러지를 분리하는 동작을 반복적으로 수행한다.
실시예에 있어서, 상기 복수의 마이크로 필터들은, 서로 동일한 크기를 가지고 일정 간격으로 서로 이격되게 연결된다.
실시예에 있어서, 상기 부상 분리 장치는, 상기 액비 저장 장치로부터 유입되는 상기 액비에 마이크로 버블을 주입하는 버블 주입부 및 상기 버블 주입부를 통해 배출되는 상기 액비를 부력에 따라 마이크로 버블과 제1 추비로 분리하는 분리 수용부를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 버블 주입부는, 상기 액비에 대한 부율물질의 농도에 기초하여, 버블 주입 시간을 조절한다.
실시예에 있어서, 상기 분리 수용부는, 부력에 따라 기설정된 높이를 기준으로, 상부에 상기 마이크로 버블을 수용하고 하부에 상기 제1 추비를 수용한다.
실시예에 있어서, 상기 분리 수용부의 상부에는 상기 마이크로 버블을 상기 액비 저장 장치로 인출하는 스크랩퍼부가 형성된다.
실시예에 있어서, 상기 필터링 장치는, 상기 제1 추비를 병렬로 분산시켜 유입받아 제2 추비로 필터링시키는 적어도 둘 이상의 다단 필터부들을 포함하고, 상기 적어도 둘 이상의 다단 필터부들은 직렬로 다단 연결된 복수개의 필터들을 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 액비 저장 장치는, 상기 부상 분리 장치의 상기 상부로부터 배출되는 상기 마이크로 버블을 회전시켜 제거하는 임펠러를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 액비 저장 장치로부터 상기 부상 분리 장치로 액비를 유입시키는 액비 유입 펌프, 상기 액비의 유입량을 조절하기 위한 액비 유입 밸브 및 상기 부상 분리 장치로부터 상기 필터링 장치로 상기 제1 추비를 유입시키는 추비 유입 펌프를 포함한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법으로, 액비 저장 장치가 생물학적 공정을 통해 생산된 액비를 저장하는 단계, 부상 분리 장치가 마이크로 버블을 이용하여, 상기 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 부상 분리하는 단계 및 필터링 장치가 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공하는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 액비를 저장하는 단계는, 제어장치가 액비 유입 밸브를 개방시키고, 액비 유입 펌프를 동작시키는 단계 및 상기 제어장치가 액비에 대한 수위 정보에 기초하여, 상기 액비 유입 밸브를 폐쇄시키는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 부상 분리하는 단계는, 상기 제어장치가 상기 제1 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보에 기초하여, 액비 유입 펌프를 통해 버블 주입부로 유입하는 상기 제1 추비의 유입 횟수를 조절하는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 제2 추비를 제공하는 단계는, 상기 제어장치가 상기 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보에 기초하여, 추비 유입 펌프를 통해 상기 제2 추비에 대한 유입 속도를 조절하는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 제2 추비를 제공하는 단계는, 상기 제어장치가 상기 제1 및 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보의 차이에 기초하여, 상기 필터링 장치에 대한 장애 여부를 판단하는 단계를 포함힌다.
실시예에 있어서, 상기 장애 여부를 판단하는 단계는, 상기 필터링 장치가 장애로 판단된 경우, 상기 제어장치가 관리자 단말로 장애 정보를 전송하고, 배출 탱크의 배출 밸브를 폐쇄시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 다른 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템은, 액비가 저장된 액비 저장 장치, 상기 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 부상 분리하는 부상 분리 장치, 상기 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공하는 필터링 장치 및 액비 유입 밸브를 개방시킬 때, 액비 유입 펌프를 동작시키고, 상기 액비 유입 밸브를 폐쇄시키고, 스크랩퍼 및 임펠러를 동작시킬 때, 추비 유입 펌프를 동작시는 제어 장치를 포함하고, 상기 액비 유입 밸브는 상기 액비 저장 장치와 상기 부상 분리 장치 사이에 위치하고, 상기 액비 유입 펌프는 상기 액비 유입 밸브와 상기 부상 분리 장치 사이에 위치하며, 상기 스크랩퍼는 상기 부상 분리 장치에 구비되고, 상기 임펠러는 상기 액비 저장 장치에 구비되며, 상기 추비 유입 펌프는 상기 부상 분리 장치와 상기 필터링 장치 사이에 위치한다.
본 출원의 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템 및 그 동작은 입자상물질 및 슬러지 제거하여, 살균된 추비를 제공할 수 있다.
또한, 여름철 추비 대용으로 이용가능하게 하여, 농경지 배수(distribution, 급수지역까지 보내는 것) 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1의 부상 분리 장치에 대한 동작을 구체적으로 보여주는 도이다.
도 3은 도 1의 필터링 장치의 동작을 구체적으로 보여주는 도이다.
도 4는 도 1의 고농도 입자상물질 저감 시스템을 보다 구체적으로 보여주는 도이다.
도 5는 도 4의 제어장치의 동작을 구체적으로 보여주는 도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 관리자 단말에 제공되는 그래프 화면들에 대한 실시 예이다.
도 7은 도 1의 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 프로세스이다.
도 8은 도 4의 제어장치의 동작 프로세스이다 .
본 명세서에 개시되어 있는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 출원의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템(1000)에 대한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 고농도 입자상물질 저감 시스템(1000)은 액비 저장 장치(100), 부상 분리 장치(200) 및 필터링 장치(300)를 포함할 수 있다.
먼저, 액비 저장 장치(100)는 생물학적 공정을 통해 생산된 액비를 저장할 수 있다. 여기서, 액비는 액체 상태의 비료로서, 고농도의 입자상 물질과 고체 상태의 슬러지 등이 포함될 수 있다. 이하, 본 출원에서는 설명의 편의를 위해, 일정 크기보다 큰 물질을 슬러지라 정하고, 일정크기 이하의 고체 물질을 입자상물질이라 정하여 설명될 것이다.
다음으로, 부상 분리 장치(200)는 액비 저장 장치(100)로부터 액비를 일정량 유입시키고, 유입된 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 분리할 수 있다. 여기서, 제1 추비는 슬러지가 제거된 액비에 대응될 수 있다.
실시예에 따라, 부상 분리 장치(200)는, 제1 추비에 마이크로 버블을 주입하여, 제1 추비로부터 슬러지를 분리하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
다음으로, 필터링 장치(300)는 부상 분리 장치(200)를 통해 분리된 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N)을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공할 수 있다. 여기서, 제2 추비는 슬러지와 고농도의 입자상 물질들이 제거된 액비에 대응될 수 있다.
구체적으로, 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N) 각각은 서로 동일한 크기를 가지며, 일정 간격으로 서로 이격되게 연결될 수 있다. 예를 들면, 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N) 각각은 10 micron 크기를 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N)은 고농도 입자상물질의 크기가 작은 순서로 필터링하기 위하여, 부상 분리 장치(200)로부터 이격된 거리에 따라 비례하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 하나의 필터가 다른 하나의 필터보다 부상 분리 장치(200)로부터 이격된 거리가 짧은 경우, 하나의 필터의 크기는 다른 하나의 필터보다 작은 크기를 가질 수 있다.
다른 실시예에 따라, 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N) 각각은 고농도 입자상물질의 크기가 큰 순서로 필터링하기 위하여, 부상 분리 장치(200)로부터 이격된 거리에 따라 반비례하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 하나의 필터가 다른 하나의 필터보다 부상 분리 장치(200)로부터 이격된 거리가 짧은 경우, 하나의 필터의 크기는 다른 하나의 필터보다 큰 크기를 가질 수 있다.
본 출원의 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템(1000)은 부상 분리 장치(200)와 필터링 장치(300)를 통해 액비로부터 슬러지 및 고농도 입자상물질을 제거함으로써, 병원미생물과 같은 이물질이 최대로 제거된 추비를 제공할 수 있다. 나아가, 본 출원의 실시예에 따른 고농도 입자상물질 저감 시스템(1000)은 안전한 추비를 제공함으로써, 여름철 가축분뇨 처리 현장의 액비 처분 문제 및 기후변화에 의한 가뭄 시, 물 부족 문제를 해결할 수 있게 한다.
도 2는 도 1의 부상 분리 장치(200)에 대한 동작을 구체적으로 보여주는 도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 부상 분리 장치(200)는 버블 주입부(210)와 부상 수용부(220)를 포함할 수 있다.
먼저, 버블 주입부(210)는 액비 저장 장치(100)로부터 유입되는 액비에 마이크로 버블을 주입할 수 있다.
실시예에 따라, 버블 주입부(210)는 액비 저장 장치(100)로부터 유입되는 액비에 대한 부유물질의 농도에 기초하여, 버블 주입 시간을 조절할 수 있다.
구체적으로, 버블 주입부(210)는 농도 감지 센서(211)와 타이머(213)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 농도 감지 센서(211)는 액비 저장 장치(100)로부터 유입되는 액비에 대한 부유물질의 농도를 감지하고, 타이머(213)는 마이크로 버블을 주입하는 시간을 설정할 수 있다.
예를 들면, 농도 감지 센서(211)를 통해 감지되는 부유물질의 농도가 기설정된 농도 구간을 초과한 경우, 버블 주입부(210)는 타이머(213)를 통해 버블 주입 시간을 증가시킬 수 있다. 또한, 농도 감지 센서(211)를 통해 감지되는 부유물질의 농도가 기설정된 농도 구간 미만인 경우, 버블 주입부(210)는 타이머(213)를 통해 버블 주입 시간을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 분리 수용부(220)는 마이크로 버블이 주입된 액비를 부력에 따라기설정된 높이(HREF)를 기준으로, 마이크로 버블과 제1 추비로 분리하는 부상분리 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 분리 수용부(220)는 공기부상법(air-flotation), 용존공기부상법(DAF: dissolved air-flotation) 및 진공부상법(vaccum flotation) 중 적어도 하나의 방법에 따라 부상분리 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 분리 수용부(220)는 부력에 따라 기설정된 높이(HREF)를 기준으로, 상부(221)에 마이크로 버블을 수용하고 하부(223)에 제1 추비를 수용할 수 있다. 여기서, 마이크로 버블에는 고체 상태의 슬러지들이 엉김 결합되고, 제1 추비는 고체 상태의 슬러지들이 제거된 액체 상태의 액비에 대응될 수 있다.
또한, 분리 수용부(220)의 상부(221)와 하부(223)는 일체형의 수조일 수 있다. 구체적으로, 분리 수용부(220)의 하부(223)는 일측에서 버블 주입부(210)와 연결되고, 타측에서 필터링 장치(300)와 연결될 수 있다. 즉, 버블 주입부(210)와 필터링 장치(300)는 분리 수용부(220)의 하부(223)로부터 제1 추비를 유입받도록 형성될 수 있다.
또한, 분리 수용부(220)의 상부(221)는 액비 저장 장치(100)에 연결될 수 있다. 즉, 액비 저장 장치(100)는 분리 수용부(220)의 상부(221)로부터 마이크로 버블과 마이크로 버블에 엉김 결합된 슬러지를 유입받도록 형성될 수 있다.
이때, 분리 수용부(220)의 상부(221)에는 스크랩퍼(225)가 형성될 수 있다. 여기서, 스크랩퍼(225)는 기설정된 높이(HREF)를 기준으로, 상부(221)에 수용된 마이크로 버블을 액비 저장 장치(100)로 배출시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 필터링 장치(300)의 동작을 구체적으로 보여주는 도이다.
도 1과 도 3을 참조하면, 필터링 장치(300)는 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N) 각각은 제1 및 제2 방향으로 일정 거리마다 연속적으로 배치될 수 있다. 여기서, 제1 방향은 X축 방향이고, 제2 방향은 Y축 방향일 수 있다. 이러한 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N) 각각은 서로 동일한 10 micron 크기로 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N)은 적어도 둘 이상의 다단 필터부(예컨대, 311_1~311_2)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 적어도 둘 이상의 다단 필터부들(예컨대, 311_1~311_3)은 분리 수용부(220)로부터 유입된 제1 추비를 병렬로 분산시켜 유입받을 수 있다. 이때, 적어도 둘 이상의 다단 필터부들(예컨대, 311_1~311_3) 각각은 직렬로 다단 연결된 필터들을 따라 제1 추비를 제2 추비로 필터링시킬 수 있다.
즉, 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N)은 분리 수용부(220)로부터 유입되는 제1 추비를 병렬로 분산시켜 필터링함으로써, 제1 추비의 빠른 유입속도에 관계 없이, 제2 추비로 필터링시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 고농도 입자상물질 저감 시스템(1000)을 보다 구체적으로 보여주는 도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 고농도 입자상물질 저감 시스템(1000)은 액비 저장 장치(100), 부상 분리 장치(200), 필터링 장치(300), 액비 유입 밸브(400), 액비 유입 펌프(500), 추비 유입 펌프(600), 배출 탱크(700) 및 제어장치(800)를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3에서 설명된 동일한 부재번호의 액비 저장 장치(100), 부상 분리 장치(200), 필터링 장치(300)에 대한 중복된 설명은 생략될 것이다.
먼저, 액비 저장 장치(100)는 임펠러(110)를 포함할 수 있다. 여기서, 임펠러(110)는 부상 분리 장치(200)의 상부(221)로부터 배출되는 마이크로 버블을 회전시켜 제거할 수 있다.
다음으로, 부상 분리 장치(200)는 제1 내지 제3 배출관(201, 202)을 통해 액비 저장 장치(100), 액비 유입 펌프(500) 및 추비 유입 펌프(600)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 배출관(201)은 부상 수용부(220)의 상부(221)로부터 액비 저장 장치(100)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 배출관(202)은 부상 수용부(220)의 하부(223) 일측으로부터 액비 유입 펌프(500)에 연결될 수 있다. 또한, 제3 배출관(203)은 부상 수용부(220)의 하부(223) 타측으로부터 추비 유입 펌프(600)에 연결될 수 있다.
다음으로, 액비 유입 밸브(400)는 액비 저장 장치(100)로부터 유입관(410)을 통해 부상 분리 장치(200)에 유입되는 액비의 유입량을 조절하기 위한 밸브로서, 액비 저장 장치(100)와 버블 주입부(210) 사이에 위치할 수 있다. 여기서, 유입관(410)은 액비 저장 장치(100)로부터 버블 주입부(210)를 따라 부상 수용부(220)의 하부(223)에 연결될 수 있다.
다음으로, 액비 유입 펌프(500)는 액비 유입 밸브(400)와 버블 주입부(210) 사이에 위치하고, 액비 저장 장치(100)로부터 유입관(410)을 통해 버블 주입부(210)로 액비를 유입시킬 수 있다.
또한, 액비 유입 펌프(500)는 부상 수용부(220)의 하부(223)로부터 제2 배출관(202)을 통해 버블 주입부(210)로 제1 추비를 유입시킬 수 있다.
실시예에 따라, 액비 유입 밸브(400)는 유량계를 더 포함할 수도 있다. 구체적으로, 유량계는 액비 저장 장치(100)로부터 유입되는 액비의 유입량 및 유입속도를 측정하고, 기설정된 유입량 및 유입속도에 따라, 액비 유입 펌프(500)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 액비 저장 장치(100)로부터 유입되는 액비의 유입량이 기설정된 값 이상인 경우, 유량계는 액비 유입 펌프(500)의 펌핑 속도를 감소시키고, 액비 저장 장치(100)로부터 유입되는 액비의 유입량이 기설정된 값 미만인 경우, 액비 유입 펌프(500)의 펌핑 속도를 증가시킬 수 있다.
다음으로, 추비 유입 펌프(600)는 부상 수용부(220)의 하부(223)로부터 제3 배출관(203)을 따라 필터링 장치(300)로 제1 추비를 유입시킬 수 있다.
다음으로, 배출 탱크(700)는 필터링 장치(300)를 통해 필터링된 제2 추비를 농경지로 배출시키기 위한 저장 탱크일 수 있다.
또한, 배출 탱크(700)는 제어장치(800)를 통해 개폐되는 배출밸브(710)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 배출 탱크(700)는 제2 추비와 물을 용도에 따라 임의의 비율로 혼합하여, 배출시킬 수 있다.
다음으로, 제어장치(800)는 임펠러(110), 스크랩퍼(225), 액비 유입 밸브(400), 액비 유입 펌프(500) 및 추비 유입 펌프(600)를 기설정된 시퀀스에 따라 동작시키도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어장치(800)는 액비 유입 밸브(400)를 개방시킬 때, 액비 유입 펌프(500)를 동작시킬 수 있다. 그런 다음, 제어장치(800)는 상기 액비 유입 밸브(400)를 폐쇄시키고, 스크랩퍼(225) 및 임펠러(110)를 동작시킬 때, 액비 유입 펌프(500)를 정지시키고, 추비 유입 펌프(600)를 동작시킬 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 제어장치(800)에 대해 보다 구체적으로 설명될 것이다.
도 5는 도 4의 제어장치(800)의 동작을 구체적으로 보여주는 도이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 관리자 단말(10)에 제공되는 그래프 화면들에 대한 실시 예이다.
도 5를 참조하면, 제어장치(800)는 관리자 단말(10)로부터 네트워크(50)를 통해 전송받는 동작 신호 또는 정지 신호에 응답하여, 액비 유입 펌프(500), 스크랩퍼(225), 임펠러(110) 및 액비 유입 펌프(500) 중 적어도 하나를 동작 또는 정지시킬 수 있다.
또한, 제어장치(800)는 제1 내지 제3 센서(810_1~810_3)를 통해 액비, 제1 추비 및 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 센서(810_1~810_3)는 액체에 포함되는 입자상물질의 농도를 센싱하는 센서일 수 있다. 또한, 제어장치(800)는 수위감지센서(820)를 액비 저장 장치(100)에 저장된 액비의 수위 정보를 획득할 수 있다.
구체적으로, 제1 센서(810_1)는 부상 수용부(220)의 하부(223)에 구비되며, 제2 센서(810_2)는 배출탱크(700)에 구비되고, 제3 센서(810_3)는 액비 저장 장치(100)에 구비될 수 있다.
또한, 제어장치(800)는 네트워크(50)를 통해 관리자 단말(10)과 통신할 수 있다. 구체적으로, 제어장치(800)는 네트워크(50)를 통해 연결된 관리자 단말(10)에 액비의 수위 정보, 액비, 제1 추비 및 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보를 전송할 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제어장치(800)는 액비, 제1 추비 및 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보를 취합하여, 부유물질의 변화를 나타내는 그래프 화면들을 생성하고, 네트워크(50)를 통해 관리자 단말(10)에 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어장치(800)는 제1 센서(810_1)를 통해 획득된 제1 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보에 기초하여, 부상 수용부(220)의 하부(223)에 수용된 제1 추비를 버블 주입부(210)로 유입시키는 유입 횟수가 조절되도록 액비 유입 펌프(500)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제1 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보가 기설정된 농도값 이상인 경우, 유입 횟수를 증가시키고, 제1 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보가 기설정된 농도값 미만인 경우, 액비 유입 펌프(500)를 정지시킬 수 있다.
다른 실시예에 따라, 제어장치(800)는 제2 센서(810_2)를 통해 획득된 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도정보에 기초하여, 제1 추비에 대한 유입 속도가 조절되도록 추비 유입 펌프(600)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보가 기설정된 정상 범위에 해당하는 경우, 제어장치(800)는 제1 추비에 대한 유입 속도가 기설정된 속도 범위 내에서 최대치가 되도록 추비 유입 펌프(600)를 제어할 수 있다. 또한, 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보가 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우, 제어장치(800)는 제1 추비에 대한 유입 속도가 기설정된 속도 범위 내에서 최소치가 되도록 추비 유입 펌프(600)를 제어할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 제어장치(800)는 제1 및 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보 차이 값에 기초하여, 필터링 장치(300)에 대한 장애를 판단할 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보 차이가 일정 값 미만인 경우, 제어장치(800)는 필터링 장치(300)에 대한 장애로 판단할 수 있다. 이때, 제어장치(800)는 필터 교체를 알리는 정보를 네트워크(50)를 통해 연결된 관리자 단말(10)에 전송할 수 있다. 구체적으로, 필터링 장치(300)가 장애로 판단된 경우, 제어장치(800)는 필터 교체를 알리는 정보를 네트워크(50)를 통해 연결된 관리자 단말(10)에 전송할 수 있다.
도 6은 도 1의 고농도 입자상물질 저감 시스템(1000)의 동작 프로세스이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, S110 단계에서, 액비 저장 장치(100)는 생물학적 공정을 통해 생산된 액비를 저장할 수 있다.
그런 다음, S120 단계에서, 부상 분리 장치(200)는 액비 저장 장치(100)에 저장된 액비에 마이크로 버블을 주입하여, 상기 액비를 슬러지와 제1 추비로 부상 분리할 수 있다.
이후, S130 단계에서, 필터링 장치(300)는 부상 분리 장치(200)를 통해 부상 분리된 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N)을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공할 수 있다.
도 7은 도 4의 제어장치(800)의 동작 프로세스이다 .
도 4와 도 6을 참조하면, S210 단계에서, 먼저, 제어장치(800)는 액비 유입 밸브(400)를 개방시키고, 액비 유입 펌프(500)를 순차적으로 동작시킬 수 있다.
이때, 부상 분리 장치(200)는 액비 저장 장치(100)에 저장된 액비에 마이크로 버블을 주입하여, 상기 액비를 슬러지와 제1 추비로 부상 분리할 수 있다.
그런 다음, S220 단계에서, 제어장치(800)는 수위 감지 센서(820)를 통해 감지된 액비에 대한 수위 정보에 기초하여, 액비 유입 밸브(400)를 폐쇄시킬 수 있다.
그런 다음, S230 단계에서, 제어장치(800)는 제1 센서부(810_1)를 통해 감지된 제1 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보에 기초하여, 액비 유입 펌프(500)를 통해 버블 주입부(210)로 유입하는 제1 추비의 유입 횟수를 조절할 수 있다.
이때, S230 단계에서, 부상 분리 장치(200)는 제1 추비의 유입 횟수에 따라, 제1 추비에 마이크로 버블을 주입하여, 슬러지와 제1 추비로 부상 분리하는 동작을 수행할 수 있다.
그런 다음, S240 단계에서, 제어장치(800)는 제2 센서부(810_2)를 통해 감지된 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보에 기초하여, 추비 유입 펌프(600)를 통해 제2 추비에 대한 유입 속도를 조절할 수 있다.
이때, S240 단계에서, 필터링 장치(300)는 부상 분리 장치(200)를 통해 부상 분리된 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들(310_1~310_N)을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공할 수 있다.
그런 다음, S250 단계에서, 제어장치(800)는 제1 및 제2 농도 정보 사이의 차이에 기초하여, 필터링 장치(300)에 대한 장애 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 농도 정보 사이의 차이가 기설정된 일정 값 미만인 경우, 필터링 장치(300)를 장애라 판단하고, 제1 및 제2 농도 정보 사이의 차이가 기설정된 농도 값 이상인 경우, 필터링 장치(300)를 정상이라 판단할 수 있다.
이때, S260 단계에서, 필터링 장치(300)가 장애가 아닌 것으로 판단된 경우, 제어장치(800)는 네트워크(50)를 통해 연결된 관리자 단말(10)로 정상작동 정보를 전송하는 동시에, 배출 탱크(700)의 배출 밸브(710)를 개방시킬 수 있다.
이후, S270 단계에서, 필터링 장치(300)가 장애로 판단된 경우, 제어장치(800)는 네트워크(50)를 통해 연결된 관리자 단말(10)로 장애 정보를 전송하는 동시에, 배출 탱크(700)의 배출 밸브(710)를 폐쇄시킬 수 있다.
본 출원은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 출원의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 액비 저장 장치
200: 부상 분리 장치
300: 필터링 장치
1000: 고농도 입자상물질 저감 시스템

Claims (17)

  1. 액비가 저장된 액비 저장 장치;
    상기 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 부상 분리하는 부상 분리 장치; 및
    상기 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공하는 필터링 장치를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부상 분리 장치는, 상기 제1 추비에 마이크로 버블을 주입하여, 상기 제1 추비로부터 슬러지를 분리하는 동작을 반복적으로 수행하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 필터들은, 서로 동일한 크기를 가지고 일정 간격으로 서로 이격되게 연결되는 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부상 분리 장치는, 상기 액비 저장 장치로부터 유입되는 상기 액비에 마이크로 버블을 주입하는 버블 주입부; 및
    상기 버블 주입부를 통해 배출되는 상기 액비를 부력에 따라 마이크로 버블과 제1 추비로 분리하는 분리 수용부를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 버블 주입부는, 상기 액비에 대한 부율물질의 농도에 기초하여, 버블 주입 시간을 조절하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 분리 수용부는, 부력에 따라 기설정된 높이를 기준으로, 상부에 상기 마이크로 버블을 수용하고 하부에 상기 제1 추비를 수용하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분리 수용부의 상부에는 상기 마이크로 버블을 상기 액비 저장 장치로 인출하는 스크랩퍼부가 형성되는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필터링 장치는, 상기 제1 추비를 병렬로 분산시켜 유입받아 제2 추비로 필터링시키는 적어도 둘 이상의 다단 필터부들을 포함하고,
    상기 적어도 둘 이상의 다단 필터부들은 직렬로 다단 연결된 복수개의 필터들을 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 액비 저장 장치는, 상기 부상 분리 장치의 상기 상부로부터 배출되는 상기 마이크로 버블을 회전시켜 제거하는 임펠러를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액비 저장 장치로부터 상기 부상 분리 장치로 액비를 유입시키는 액비 유입 펌프;
    상기 액비의 유입량을 조절하기 위한 액비 유입 밸브; 및
    상기 부상 분리 장치로부터 상기 필터링 장치로 상기 제1 추비를 유입시키는 추비 유입 펌프를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.
  11. 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법으로,
    액비 저장 장치가 생물학적 공정을 통해 생산된 액비를 저장하는 단계;
    부상 분리 장치가 마이크로 버블을 이용하여, 상기 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 부상 분리하는 단계; 및
    필터링 장치가 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공하는 단계를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액비를 저장하는 단계는, 제어장치가 액비 유입 밸브를 개방시키고, 액비 유입 펌프를 동작시키는 단계; 및
    상기 제어장치가 액비에 대한 수위 정보에 기초하여, 상기 액비 유입 밸브를 폐쇄시키는 단계를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 부상 분리하는 단계는, 제어장치가 상기 제1 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보에 기초하여, 액비 유입 펌프를 통해 버블 주입부로 유입하는 상기 제1 추비의 유입 횟수를 조절하는 단계를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 추비를 제공하는 단계는, 제어장치가 상기 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보에 기초하여, 추비 유입 펌프를 통해 상기 제2 추비에 대한 유입 속도를 조절하는 단계를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 추비를 제공하는 단계는, 제어장치가 상기 제1 및 제2 추비에 대한 입자상물질의 농도 정보의 차이에 기초하여, 상기 필터링 장치에 대한 장애 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 장애 여부를 판단하는 단계는, 상기 필터링 장치가 장애로 판단된 경우, 상기 제어장치가 관리자 단말로 장애 정보를 전송하고, 배출 탱크의 배출 밸브를 폐쇄시키는 단계를 포함하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템의 동작 방법.
  17. 액비가 저장된 액비 저장 장치;
    상기 액비를 고체 상태의 슬러지와 액체 상태의 제1 추비로 부상 분리하는 부상 분리 장치;
    상기 제1 추비를 복수의 마이크로 필터들을 통해 필터링하여, 제2 추비를 제공하는 필터링 장치; 및
    액비 유입 밸브를 개방시킬 때, 액비 유입 펌프를 동작시키고, 상기 액비 유입 밸브를 폐쇄시키고, 스크랩퍼 및 임펠러를 동작시킬 때, 추비 유입 펌프를 동작시는 제어 장치를 포함하고,
    상기 액비 유입 밸브는 상기 액비 저장 장치와 상기 부상 분리 장치 사이에 위치하고,
    상기 액비 유입 펌프는 상기 액비 유입 밸브와 상기 부상 분리 장치 사이에 위치하여,
    상기 스크랩퍼는 상기 부상 분리 장치에 구비되고,
    상기 임펠러는 상기 액비 저장 장치에 구비되며,
    상기 추비 유입 펌프는 상기 부상 분리 장치와 상기 필터링 장치 사이에 위치하는, 고농도 입자상물질 저감 시스템.

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