KR20220001582A - 하수처리장 수질 자동 분석장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 검출기로 생물 반응조 내의 질산, 암모니아 및 인산 등의 영양염류를 소정 시간 간격으로 연속 모니터링하고, 이를 통해 하수처리장의 공정을 제어하는 하수처리장 수질 자동 분석장치에 관한 것이다.
본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 생물 반응조에서 동시간대에 취출된 하나의 시료를 이용하여 질산, 암모니아, 인산 및 용존산소 농도를 측정하고, 이를 소정 시간(예를 들면, 30분) 간격으로 측정 모니터링할 수 있다. 따라서, 본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 각 영양염류별로 측정 센서나 시스템을 설치하지 않고도 하나의 측정 장치로 복수의 영양염류의 농도를 측정 및 모니터링 할 수 있다.
본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 암모니아와 질산 농도를 통해 질산화 및 탈질화 효율을 제어할 수 있고, 더 나아가, 용존 산소 농도를 이용하여 폭기량이나 반송율을 제어할 수 있다.
본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 생물 반응조에서 동시간대에 취출된 하나의 시료를 이용하여 질산, 암모니아, 인산 및 용존산소 농도를 측정하고, 이를 소정 시간(예를 들면, 30분) 간격으로 측정 모니터링할 수 있다. 따라서, 본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 각 영양염류별로 측정 센서나 시스템을 설치하지 않고도 하나의 측정 장치로 복수의 영양염류의 농도를 측정 및 모니터링 할 수 있다.
본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 암모니아와 질산 농도를 통해 질산화 및 탈질화 효율을 제어할 수 있고, 더 나아가, 용존 산소 농도를 이용하여 폭기량이나 반송율을 제어할 수 있다.
Description
본 발명은 하수처리장 수질 자동 분석장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 검출기로 생물 반응조 내의 질산, 암모니아 및 인산 등의 영양염류를 소정 시간 간격으로 연속 모니터링하고, 이를 통해 하수처리장의 공정을 제어하는 하수처리장 수질 자동 분석장치에 관한 것이다.
산업기술의 발전과 생활수준의 향상에 따라 환경 오염에 대한 관심이 높아짐에 따라 각종 오염물의 배출에 대한 규제가 점차 엄격해 지고 있는데, 특히 우리나라는 향후 물 부족 국가로 분류되고 있는 만큼 물의 오염에 대한 충분한 관심과 관리는 매우 중요하다.
물의 경우, 그 오염은 크게 두 가지 측면에서 구분될 수 있는 바, 하나는 각 산업현장에서 발생되는 폐수 및 하수이며, 다른 하나는 가정 등에서 배출되는 생활하수로서, 정상적인 경우 각 산업현장에서 발생되는 폐수 및 하수는 각 공장에서 정화 처리하여 방류하도록 되어 있고, 생활 하수는 국가나 지방자치단체에서 하수 처리장을 설치하여 관리하고 있다.
하수나 폐수 처리장에서의 처리과정을 살펴보면 다음과 같다.
하수나 폐수 처리장으로 유입된 처리대상수는, 침사지→최초 침전지→폭기조(aeration tank)→최종 침전지→소독 설비를 순차적으로 통과한 후 방류되는 바, 침사지에서는, 처리대상수와 함께 유입된 흙, 모래 등과 같이 비중이 비교적 큰 물질이 침전되고, 플라스틱이나 병 등과 같이 부유하는 물질은 스크린에 의해 걸러지게 되며, 최초 침전지에서는, 침사지로부터 유입된 처리수가 수 시간 체류하면서 침전성 고형물이 침전된다.
그리고 폭기조에서는 송풍기 등으로부터 공급되는 충분한 공기에 의해 호기성 미생물이 처리수 중의 유기 물질을 영양분으로 하여 배양, 응집되어 플록을 형성하는 곳으로서 생물반응조(이하에서는 "생물반응조"라고 함)라고도 한다.
최종 침전지에서는, 상기 생물반응조에서 이송된 처리수가 수 시간 동안 체류하게 되는 바, 이 과정에서, 침전되기 쉬운 활성슬러지는 침전되어 일부는 다시 생물반응조로 반송되고, 잉여 오니는 농축조로 보내지며, 깨끗한 상등수는 방류가 이루어진다.
상기와 같이 연속된 일련의 과정을 통하여 이루어지는 처리대상수의 처리과정에서 가장 중요한 단계는, 처리대상수의 양에 따라 최소 1조에서 대부분의 경우 3∼8조 정도 설치되어 호기성 미생물 배양에 의한 플록이 형성되는 생물반응조에서의 처리과정으로서, 이와 같이 생물반응조를 이용한 하수처리를 활성슬러지 공정이라 하며, 하수를 활성슬러지 공정으로 처리하는 경우, 생물반응조에서 최고의 정화효율을 얻기 위해서는 활성슬러지 및 공기의 양을 적절히 조절해 주어야 한다.
생물반응조에서 생물학적 반응에 의한 처리수의 처리과정이 적절히 이루어지고 있는가를 계속적으로 살펴보기 위하여서는 생물반응조에서 처리 중인 처리수에 대한 인자들을 주기적으로 분석, 기록 및 관리하여야 한다.
이를 위해, 국내 대부분의 하수처리장에서는 생물반응조에 수질계측 시스템을 설치하여 수질변화를 검사하고 있다. 그러나, 현재 설치되어 있는 수질 계측 설비는 영양염류별로 별도의 측정시스템을 구축하고 있어 장치가 복잡해지고 초기투자비가 많이 소요되는 문제가 제기되었다. 또한, 현재 설치되어 있는 수질 계측 설비는 생물반응조의 상태를 모니터링하는 것으로 제한되어 있다.
본 발명은 생물 반응조의 주요 제어인자인 영양염류의 농도를 보다 효율적으로 측정 및 모니터링할 수 있는 수질 자동 분석 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 센서 오염을 방지할 수 있는 필터 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 생물 반응조의 모니터링을 통해 전력소모량을 감소시킬 수 있는 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은
분광 검출기(10)
상기 분광 검출부에 복수개의 검출액을 각각 공급하는 인입관(20) ;
상기 인입관에 연결되는 제 1 공급관(30) 내지 제 3 공급관(50) ;
상기 분광 검출기와 펌프를 제어하고, 상기 분광 검출기에서 측정된 질산, 인산, 암모니아의 농도를 소정 시간 간격으로 모니터링하는 제어부(60)를 포함하고,
제 1 공급관(30)에는 시료와 암모니아 측정용 시약이 주입되고, 제 2 공급관(40)에는 시료와 인산 측정용 시약이 주입되고, 제 3 공급관(50)에는 시료가 주입되어 하나의 분광검출기로 복수 영양염류가 측정 및 모니터링되는 하수처리장 수질 자동 분석장치에 관련된다.
본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 생물 반응조의 주요 제어인자인 질산, 인산, 암모니아의 농도를 하나의 분광검출기, 하나의 인입관을 이용하여 연속적으로 측정 및 모니터링할 수 있다.
본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 생물 반응조에서 동시간에 취출된 하나의 시료를 이용하여 질산, 암모니아, 인산 및 용존산소 농도를 측정하고, 이를 소정 시간(예를 들면, 30분) 간격으로 측정 모니터링할 수 있다. 따라서, 본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 각 영양염류별로 측정 센서나 시스템을 설치하지 않고도 하나의 측정 장치로 복수의 영양염류의 농도를 측정 및 모니터링 할 수 있다.
본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 암모니아와 질산 농도를 통해 질산화 및 탈질화 효율을 제어할 수 있고, 더 나아가, 용존 산소 농도를 이용하여 폭기량이나 반송율을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예인 하수 처리장 수질 자동 분석 장치의 공정도이다.
도 2는 도 1의 개념도이다.
도 3은 암모니아, 질산 및 인산 농도를 측정하기 위한 공정도이다.
도 2는 도 1의 개념도이다.
도 3은 암모니아, 질산 및 인산 농도를 측정하기 위한 공정도이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 도면을 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 하기 실시 태양에 대한 설명 또는 도면에 제한되지 아니한다. 즉, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
또한, 명세서에 기재된 "부", "기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예인 하수 처리장 수질 자동 분석 장치의 공정도이고, 도 2는 도 1의 개념도이고, 도 3은 암모니아, 질산 및 인산 농도를 측정하기 위한 공정도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 하수 처리장 수질 자동 분석 장치는 분광 검출기(10), 인입관(20), 제 1 내지 제 3 공급관(30, 40, 50) 및 제어부를 포함한다.
상기 분광 검출기(10)는 공지된 분광기(spectrometer)가 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 분광 검출기(10)는 검출액이 내부로 유입되는 측정셀(11), 검출액을 광을 조사하는 광원(12) 및 광원이 검출액을 통과한 후의 파장을 읽는 검출부(13)를 포함할 수 있다.
상기 인입관(20)은 상단을 통해 검출액을 상기 측정셀(11)에 공급한다. 상기 인입관은 소정 길이의 배관으로서, 상기 제 1 내지 제 3 공급관(30, 40, 50)과 연결된다.
상기 제 1 공급관(30)에는 시료(1)와 암모니아 측정용 시약이 주입되고, 제 2 공급관(40)에는 시료(1)와 인산 측정용 시약이 주입되고, 제 3 공급관(50)에는 시료(1)가 주입된다.
생물 반응조에서 취출된 시료(1)는 소정 시간 간격으로 상기 제 1 내지 제 3 공급관에 주입된다.
본 발명의 수질 자동 분석장치는 취출된 시료를 필터로 여과 한 후 상기 제 1 내지 제 3 공급관에 공급한다. 상기 필터로는 중공사막이나 판상의 세라믹 멤브레인이 사용될 수 있다.
상기 제 1 공급관(30)에는 암모니아 측정을 위한(예를 들면, 인도페놀흡광광도법) 시료(1), 시약(31, Salicylate, hydrochloride, 촉매)이 유입되어 혼합된다.
상기 제 1 공급관(30)은 히터(32)로 가열될 수 있다.
시료와 시약(31, Salicylate, hydrochloride, 촉매)이 제 1 공급관에서 혼합된 후 히터로 가열되고, 가열된 검출액(시료+시약)은 인입관(20)을 통해 측정셀(11)로 주입된다. 분광검출기는 650nm 파장의 광을 조사하여 인도페놀분석법으로 암모니아의 농도를 측정할 수 있다.
상기 제 2 공급관(40)에는 인산 측정을 위한(예를 들면, 몰리브덴 흡광광도법) 시료(1), 시약(41, 환원제, molybdate)이 유입되어 혼합된다.
상기 제 2 공급관(40)은 히터(42)로 가열될 수 있다.
시료와 시약(환원제, molybdate)이 제 2 공급관에서 혼합된 후 히터로 가열되고, 가열된 검출액(시료+시약)은 인입관(20)을 통해 측정셀(11)로 주입된다. 분광검출기는 650nm 파장의 광을 조사하여 몰리브덴청 방식으로 인산 농도를 측정할 수 있다.
제 3공급관(50)에는 시료(1)가 유입된다. 질산의 농도는 상기 시료(1)를 직접 분광법(Direct spectroscopy)으로 200~300nm 파장의 광으로 측정될 수 있다.
본 발명의 수질 자동 분석장치는 상기 시료와 시약을 이송하는 펌프(2), 배관, 밸브(3-way 밸브 포함)를 구비한다.
상기 제어부는 상기 분광 검출기와 펌프를 제어하고, 상기 분광 검출기에서 측정된 질산, 인산, 암모니아의 농도를 소정 시간 간격으로 측정 및 모니터링한다.
예를 들면, 상기 제어부는 5~10분 간격으로 시료(1)와 각 공급관에 대응되는 시약(31, 41)을 제 1 공급관 내지 제 3 공급관으로 주입할 수 있다.
상기 제어부는 측정된 암모니아 농도로부터 질산화 효율을, 질산 농도로부터 탈질을 위한 농도조건을, 인산 농도로부터 인 제거설비에 필요한 약품량을 분석 할 수 있다.
또한, 본 발명의 수질 자동 분석장치는 용존 산소 센서를 이용하여 전체적인 생물반응조의 동작(운전)상황을 파악할 수 있다.
상기 제어부는 측정된 질산염, 암모니아 및 용존 산소 농도로부터 생물 반응조에 공급되는 공기량이나 반송량을 조절할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
Claims (3)
- 분광 검출기(10)
상기 분광 검출부에 복수개의 검출액을 각각 공급하는 인입관(20) ;
상기 인입관에 연결되는 제 1 공급관(30) 내지 제 3 공급관(50) ;
상기 분광 검출기와 펌프를 제어하고, 상기 분광 검출기에서 측정된 질산, 인산, 암모니아의 농도를 소정 시간 간격으로 모니터링하는 제어부(60)를 포함하고,
제 1 공급관(30)에는 시료와 암모니아 측정용 시약이 주입되고, 제 2 공급관(40)에는 시료와 인산 측정용 시약이 주입되고, 제 3 공급관(50)에는 시료가 주입되어 하나의 분광검출기로 복수 영양염류가 측정 및 모니터링되는 하수처리장 수질 자동 분석장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 시료는 하수처리장의 생물 반응조로부터 소정 시간 간격으로 취출되어 상기 제 1 내지 제 3 공급관에 주입되고, 상기 제어부는 측정된 암모니아 농도로부터 질산화 효율을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 하수처리장 수질 자동 분석장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 측정된 질산염, 암모니아 및 용존 산소 농도로부터 생물 반응조에 공급되는 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 하수처리장 수질 자동 분석장치.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117554132A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 山东万泽盛世环保科技有限公司 | 一种污水处理用的水质检测设备 |
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2020
- 2020-06-30 KR KR1020200079746A patent/KR102419228B1/ko active IP Right Grant
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| CN117554132B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-04-02 | 山东万泽盛世环保科技有限公司 | 一种污水处理用的水质检测设备 |
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