KR20220170260A - 다지점 수질 연속 측정 시스템 - Google Patents

다지점 수질 연속 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템에 관한 것으로, 다수 공정의 시료 샘플을 제공 받아 측정하는 중앙 시료 측정부와, 원거리에 위치한 시료를 중앙 시료 측정부 영역까지 순환시키는 적어도 하나의 시료 순환부와, 시료 순환부의 시료를 중앙 시료 측정부에 제공하는 시료 스위칭부를 포함하는 다지점 수질 연속 측정 시스템을 제공한다.

Description

다지점 수질 연속 측정 시스템{SYSTEM OF CONTINUOUSLY MEASURING WATER QUALITY AT VARIOUS POINTS}
본 발명은 다지점 수질 연속 측정 시스템에 관한 것으로, 오·폐수 처리장의 멀티 포인터별 수질을 실시간으로 연속하여 측정할 수 있는 다지점 수질 연속 측정 시스템을 제공한다.
종래의 오·폐수 처리장에서는 다양한 수질 항목들을 각 단계별로 각기 측정하고, 모니터링을 하고 있다. 이를 위해 각 단계별 수질을 측정하는 측정기와 그 측정 값을 저장, 전송 및 가시화하는 다양한 제어 장치들을 각 단계에 해당하는 지점에 각기 설치해야 한다. 이 경우, 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 이를 관리하기 위한 많은 인력이 필요하게 된다.
이 뿐만 아니라, 복수의 측정기가 주변 환경이 다른 다수의 지점에 위치해 있기 때문에 유지 보수가 어려울 뿐만 아니라 측정기마다 노후화가 다르게 진행되고, 측정기 자체의 오염 여부의 파악이 어려워 측정기의 측정값 편차가 커짐으로 인해 측정값의 신뢰도가 저하되는 치명적인 문제가 발생한다.
(특허 문헌 1) 한국등록특허공보 제10-0997526호 (특허 문헌 1) 한국등록특허공보 제10-2089188호
이와 같은 치명적인 문제의 대안으로 중앙에 측정기를 두고, 다수 지점에서 시료를 채취하여 중앙의 측정기를 통해 수질을 측정하는 개념이 대두되고 있다. 하지만, 여러 지점의 수질 측정을 위해서는 시료 샘플의 이송과 중앙 측정기의 오염등의 이슈가 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다수 지점의 시료를 중앙의 측정부로 순환하도록 하여 다지점의 수질을 원거리에서 연속적으로 측정함으로써 실시간 모니터링이 가능하고, 유지 보수 및 관리의 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 측정 값의 편차를 해소할 수 있고, 센서의 자가 측정을 통해 센서 신뢰성을 일정하게 유지할 수 있고, 중앙 측정부측에서 시료가 샘플링되는 시간 지연을 최소화할 수 있고, 자동 세척을 통한 설비 간소화와 유지 편의성 향상이 가능한 다지점 수질 연속 측정 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 다수 공정의 시료 샘플을 제공 받아 측정하는 중앙 시료 측정부와, 원거리에 위치한 시료를 중앙 시료 측정부 영역까지 순환시키는 적어도 하나의 시료 순환부와, 시료 순환부의 시료를 중앙 시료 측정부에 제공하는 시료 스위칭부와, 중앙 시료 측정부의 측정 성능 점검을 위한 기준 시료 저장부 및 각부의 동작을 제어하고 시료 측정 값을 수집 저장하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 수질 연속 측정 시스템을 제공한다.
시료가 저장되는 챔버와, 시료의 수질을 측정하는 다수의 수질 측정기와, 챔버와 수질 측정기를 세척하는 자동 세척 장치와, 시료의 챔버 유입/유출을 담당하는 챔버 배관과, 챔버의 오버 플로우를 제어하는 오버 플로우 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 챔버는 원추형(conical type)으로 제작되고, 상기 수질 측정기는 pH, 온도, COD, TOC, ORP, DO, ORP, SVI, T-N, T-P, 전기전도도, 탁도(turbidity) 및 MLSS(Mixed Liquid Suspended Solids) 중 적어도 어느 하나의 항목을 측정하되, 스마트 기능의 센서와 IoT 센서 형태로 제작되고, 상기 자동 세척 장치는 초음파, 나노버블 및 UV 중 적어도 어느 하나를 이용하여 챔버와 수질 측정기를 세척하는 것을 특징으로 한다.
시료 순환부는 수조의 일단과 타단에 접속 연장되어 순환루프를 형성하는 순환 배관부와, 순환 배관부 내에 시료를 순환시키는 순환 펌프부와, 순환 배관 내의 시료 유량을 조절하는 적어도 하나의 유량 조절 밸브와, 시료의 유량 및 유속을 감지하는 감지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지 스위치로는 플로우 스위치 타입을 사용하고, 순환 배관부 내의 시료가 비 침전 속도 이상으로 순환하도록 상기 순환 펌프부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 시료 스위칭부는 적어도 하나의 시료 순환부에 접속된 적어도 하나의 접속 배관과, 기준 용액 저장부에 접속된 기준 접속 배관과, 적어도 하나의 접속 배관, 기준 접속 배관 및 챔버 배관에 접속된 중앙 배관과, 상기 적어도 하나의 접속 배관과 챔버 배관 간을 연통하는 적어도 하나의 연통 밸브와, 상기 기준 접속 배관과 중앙 배관 간을 연통하는 기준 밸브와, 상기 중앙 배관을 드레인하는 드레인 밸브와, 기준 접속 배관에 설치된 기준 감지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시료 스위칭부는 시료 순환부에 접속된 배출 배관과, 배출 배관과 중앙 배관 간을 연통하는 배출 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 용액 저장부는 용액의 수질을 사전에 알 수 있는 기준 용액을 저장하고, 기준 용액을 이용하여 중앙 시료 측정부의 수질 측정기의 측정 정확도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 중앙 시료 측정부, 시료 순환부, 시료 스위칭부 및 옵션 측정부로부터 제공된 정보를 저장하는 정보 저장부와, 제공된 정보를 분석 판단하는 동작 제어부와, 동작 제어부의 판단 결과를 외부로 송출하고, 외부 신호를 수신하는 통신부와, 판단 결과를 표시하는 화면 표시부와, 판단 결과에 따라 알람을 울리는 알람부를 포함하고, 상기 정보 저장부는 챔버로부터의 챔버 동작 정보, 수질 측정기의 시료 측정 정보, 자동 세척 장치의 세척 정보, 시료 순환부의 시료 순환 정보, 시료 스위칭부의 시료 및 기준 용액 스위칭 정보를 저장하고, 상기 동작 제어부는 시료 스위칭부의 시료 및 기준 용액 스위칭 정보를 바탕으로 어떠한 시료 또는 기준 용액을 챔버로 제공할지 여부를 판단하는 스위칭 신호를 시료 스위칭부에 제공하여, 시료 스위칭부가 다수의 시료를 순차적으로 챔버에 제공하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 원거리에 위치한 다수지점의 시료를 하나의 중앙 측정기를 통해 실시간으로 연속 측정하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 측정값 편차의 빠른 감지가 가능하고, 처리 장치 내의 오염 사고 발생을 방지하고, 유지 관리를 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 시료를 순환시킴으로 인해 샘플링에 따른 시간 지연을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 시료 순환시 발생할 수 있는 배관 막힘을 유량 및 유속을 제어하여 해소함으로 인해 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 시료 측정 챔버 내부를 측정 완료 후 자동 세척하여, 교차 오염의 방지는 물론 세척에 따른 시간 소요를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 시료 순환부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 중앙 시료 측정부와 시료 스위칭부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 블록 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 발명의 다지점 수질 연속 측정 시스템의 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
본 명세서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등의 관계적인 용어는, 그러한 엔티티 또는 액션 간의 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 다른 엔티티나 액션과 하나의 엔티티 또는 액션을 구별하는 데에만 사용될 수 있다. 용어 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)" 또는 그 다른 변형은, 구성요소의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 구성요소만을 포함하지 않지만 그러한 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 명시적으로 열거되거나 내재되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있도록, 비배타적인 포함물을 커버하도록 의도된다. "하나의 ~를 포함하다"로 진행되는 하나의 구성요소는, 더 이상의 제한없이, 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치 내에 부가적인 동일한 구성요소의 존재를 배제한다.
본 발명의 특장점 및 이를 구현하는 방법은 첨부된 도면들과 함께 다지점 수질 연속 측정 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
그러나 도면과 상세한 설명은 다지점 수질 연속 측정 시스템 분야의 관련 종사자들이 통상적으로 알 수 있는 구성 및 방법에 대하여는 간략하게 설명하거나 생략하였고 본 발명의 개시를 명확하게 이해하는데 필요한 부분으로 한정하였다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니고 다양한 형태와 방법으로 구현될 수 있으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 시료 순환부를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 중앙 시료 측정부와 시료 스위칭부를 설명하기 위한 개념도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 블록 개념도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템은 다수 공정의 시료 샘플을 제공 받아 측정하는 중앙 시료 측정부(100)와, 원거리에 위치한 시료를 중앙 시료 측정부(100) 영역까지 순환시키는 적어도 하나의 시료 순환부(200)와, 시료 순환부(200)의 시료를 중앙 시료 측정부(100)에 제공하는 시료 스위칭부(300)를 포함한다. 또한, 다지점 수질 연속 측정 시스템은 중앙 시료 측정부(100)의 측정 성능 점검을 위한 기준 용액 저장부(400)와 각부의 동작을 제어하고, 시료 측정 값을 수집 저장하는 제어부(500)를 더 포함한다. 또한, 시료 스위칭부(300)에 부착되어 시료의 수질을 측정하는 옵션 측정부(600)를 더 포함하는 것도 가능하다.
중앙 시료 측정부(100)는 시료가 저장되는 챔버(110)와, 시료의 수질을 측정하는 다수의 수질 측정기(120)와, 챔버(110)와 수질 측정기(120)를 세척하는 자동 세척 장치(130)와, 시료의 챔버 유입/유출을 담당하는 챔버 배관(140)과, 챔버(110)의 오버 플로우를 제어하는 오버 플로우 배관(150)을 포함한다.
챔버(110)는 시료가 유입 및 배수되고, 시료의 수질이 측정되는 장소이다.
챔버(110)는 수질 측정기(120)의 갯수와 크기에 따라 다양한 형상과 구성이 가능하다. 바람직하게는 본 실시예에서는 원추형(conical type)으로 챔버(110)를 제작하는 것이 효과적이다. 즉, 시료가 유입/배출되는 영역의 폭이 좁고 위쪽으로 갈 수록 폭이 큰 형태로 제작하여, 위쪽 영역에 다수의 수질 측정기(120)를 배치하는 것이 가능할 수 있다. 이때, 챔버(110)의 시료 유입과 배출 영역에 챔버 배관(140)이 위치하는 것이 효과적이다. 그리고, 수질 측정기(120)가 배치된 챔버(110)의 상측 영역 즉, 그 폭이 큰 영역에는 오버 플로우 배관(150)이 배치되는 것이 효과적이다. 이를 통해 챔버(110) 내에 과도한 시료가 유입될 때 이를 외부로 배출시키는 것이 가능하다.
수질 측정기(120)는 시료의 수질을 측정하되, 다양한 수질 항목을 측정하는 것이 효과적이다. 이를 위해 다양한 측정 센서와 측정 장치가 수질 측정기로 사용되는 것이 가능하다. 수질 측정기(120)는 측정된 정보를 저장하고, 측정 결과를 제어부에 전송하는 것이 가능하다. 이를 위해 수질 측정기(120)를 스마트 기능의 센서와 IoT 센서 형태의 장치로서 제작하는 것이 효과적이다. 수질 측정기(120)는 제어부(500)와의 통신을 수행하는 통신부를 포함하고, 외부 제어나 명령 신호에 따라 동작하는 것이 가능하다. 또한, 이에 한정되지 않고, 챔버(110) 내에 시료가 유입되는 경우에 이를 감지하여 수질 측정기(120)가 자동 동작되는 것도 가능하다.
본 실시예의 수질 측정기(120)는 pH, 온도, COD, TOC, ORP, DO, ORP, SVI, T-N, T-P, 전기전도도, 탁도(turbidity) 및 MLSS(Mixed Liquid Suspended Solids) 중 적어도 어느 하나의 항목을 측정하는 것이 바람직하다. 수질 측정기(120)는 각 항목을 하나의 측정 센서로 측정하거나, 하나의 측정 센서가 다수의 항목을 동시에 측정하는 것도 가능하다. 수질 측정기(120)의 센싱단은 챔버(110) 내측으로 연장되어 챔버(110)로 유입되는 시료에 접촉되는 것이 효과적일 수 있다. 또한, 어떤 센서는 접촉되지 않는 것도 가능하다.
본 실시예의 자동 세척 장치(130)는 초음파, 나노버블 및 UV 중 적어도 어느 하나를 이용하여 챔버(110)와 챔버 내부의 수질 측정기(120)를 세척하는 것이 효과적이다.
자동 세척 장치(130)는 초음파 세척부, 나노 버블 세척부 및 UV 세척부를 포함하고, 이들을 각기 또는 동시에 동작시켜 세척을 진행하는 것이 가능하다.
자동 세척 장치(130)는 챔버(110) 내부에 시료가 유입 측정되어 배출되는 시점에 자동으로 세척을 수행하는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 실시예의 자동 세척 장치(130)는 다양한 형태의 자동 구동이 가능하다. 먼저, 챔버(110) 내에 시료의 유입과 유출(배출)을 측정하는 측정 장치를 구비하고, 이 측정 장치에 따라 시료의 유입과 배출을 감지하여 동작하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 챔버(110) 내부로의 시료의 유입과 유출은 시료 스위칭부(300)에 의해 제어된다. 따라서, 자동 세척 장치(130)는 시료 스위칭부(300)의 제어 신호에 따라 동작하는 것이 가능하다. 이에 관한 구체적인 동작은 후술한다. 또한, 자동 세척 장치(130)는 수질 측정기(120)와의 통신을 통해 수질 측정기(120)가 측정을 완료하여 측정 결과를 제어부(500)에 전송하는 측정 결과 신호에 따라 동작하는 것이 효과적이다. 즉, 수질 측정기(120)가 측정 결과 신호를 전송하는 경우 자동 세척 장치(130)가 동작하여 초음파, 나노버블 및 UV 등을 통해 챔버(110)와 챔버 내부의 기기들을 세척하는 것이 바람직하다. 또한, 제어부(500)의 제어 신호에 따라 자동 세척 장치(130)가 동작하는 것도 가능하다. 물론, 자동 세척 장치(130)는 위 기준을 모두 사용하여 자동으로 동작하는 것이 가능하다. 자동화와 세척 정확도 및 빠른 반응을 위해서는 스마트 센서 및 IoT 센서로 구성된 수질 측정기의 측정 결과 신호를 이용하여 자동 세척 장치(130)가 동작하는 것이 효과적이다.
본 실시예의 시료 순환부(200)는 수조의 일단과 타단에 접속 연장되어 순환루프를 형성하는 순환 배관(210)과, 순환 배관(210) 내에 시료를 순환시키는 순환 펌프부(220)와, 순환 배관(210) 내의 시료 유량을 조절하는 적어도 하나의 유량 조절 밸브(230)와, 시료의 유량 및 유속을 감지하는 감지 스위치(240)를 포함한다.
본 실시예에서는 다수의 시료 순환부(200)가 다양한 위치에 있는 수조(즉, 시료가 위치한 공간)에서 연장되는 것이 효과적이다. 따라서, 순환 배관(210)의 연장 길이만 상이할 뿐 그 구성이 동일한 것이 효과적이다. 본 실시예의 도면에서는 4 지점에서 시료를 순환시키지만, 이에 한정되지 않고 이보다 적거나 더 많은 지점에서 시료를 순환시키는 것이 효과적이다.
이와 같은 시료 순환부(200)를 통해 원거리에 위치한 시료도 실시간으로 측정부에 제공되는 것이 가능하여 실시간 수질 측정이 가능하게 된다.
순환 배관(210)은 수조와 순환 펌프부(220) 사이에 위치한 제1 순환 배관과, 순환 펌프부(220)와 제1 유량 조절 밸브 사이에 위치한 제2 순환 배관과, 제1 유량 조절 밸브와 감지 스위치(240) 사이에 위치하는 제3 순환 배관과, 감지 스위치(240)와 제2 유량 조절 밸브 사이에 위치하는 제4 순환 배관과, 제2 유량 조절 밸브와 수조 사이에 접속되는 제5 순환 배관을 포함하는 것이 효과적이다. 여기서, 제4 순환 배관이 시료 스위치(240)에 접속되는 것이 가능하다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 제1 유량 조절 밸브와 제2 유량 조절 밸브 사이의 배관이 시료 스위칭부(300)에 접속되는 것이 효과적이다.
본 실시예에서는 4개의 순환 배관(210)이 구비되고, 이 4개의 순환 배관(210)이 각기 다른 4가지 시료(A, B, C, D)를 순환시키는 것이 효과적이다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 이보다 적거나 많은 시료를 순환시키는 것이 가능하다.
순환 펌프부(220)는 시료가 순환 배관(210)를 순환할 힘을 공급해준다. 그리고, 순환 펌프부(220)가 순환 배관(210)의 일측에 위치하여 시료가 순환 배관(210)내에서 일방향으로만 순환하는 것이 가능하게 할 수 있다.
유량 조절 밸브(230)는 순환 배관(210)의 시작단과 끝단 영역에 위치하여 시료의 유량을 조절하는 밸브를 포함한다. 유량 조절 밸브(230)를 통해 시료 스위칭부(300)에 제공되는 시료의 유량을 일정하게 유지하는 것이 가능하여, 중앙 시료 측정부(100)에 무리가 가해지는 것을 예방할 수 있다.
본 실시예에서는 감지 스위치(240)를 두어 순환 배관(210) 내의 시료의 유량과 유속을 측정하여, 시료의 유량과 유속을 제어하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 감지 스위치(240)로 플로우 스위치(FLOW SWITCH)를 사용하는 것이 바람직하다. 플로우 스위치에 앞서 언급한 비 침전 속도를 기준 속도로 입력하여 시료의 유량 및 유속이 기준 속도보다 낮을 경우에는 알람을 울리도록 하는 것이 가능하다. 이를 통해 시료가 비 침전 속도로 순환 배관(210) 내에서 순환하도록 하는 것이 가능하다. 이는 측정하고자 하는 시료는 오염 물질을 내포하고 있어 시료의 유량과 유속에 따라 순환 배관(210)내에 오염물질이 쉽게 침전될 수 있기 때문이다. 이와 같은 오염물의 침전으로 인해 순환 배관(210)이 막히는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 감지 스위치(240)를 통해 순환 배관(210)의 유량과 유속을 측정하여 순환 펌프부(220)와 유량 조절 밸브(230)를 제어하여 시료의 유량과 유속을 일정하게 유지하는 것 또한 가능하다. 이와 같이 시료가 순환함으로 인해 원거리의 시료를 가장 빠른 시간 내에 측정하여 시료 샘플 일 지점에서 측정 장치로의 이송 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.
이때, 본 실시예의 플로우 스위치는 스마트 및 IoT기능을 추가하여 플로우 스위치의 센싱 값을 제어부에 제공하는 것이 가능하다. 앞서 언급한 바와 같이 감지 스위치(240)를 통해 시료의 유속이 비 침전 속도를 유지하도록 하는 것이 바람직하고, 비 침전 속도는 순환 배관(210)을 순환하는 시료의 특성에 따라 다양하게 조절되는 것이 효과적이다.
본 실시예의 시료 스위칭부(300)는 적어도 하나의 시료 순환부(200)에 접속된 적어도 하나의 접속 배관(310)과, 기준 용액 저장부(400)에 접속된 기준 접속 배관(320)과, 적어도 하나의 접속 배관(310), 기준 접속배관(320) 및 챔버 배관(140)에 접속된 중앙 배관(330)과, 상기 적어도 하나의 접속 배관(310)과 중앙 배관(330) 간을 연통하는 적어도 하나의 연통 밸브(340)와, 상기 기준 접속 배관(320)과 중앙 배관(330) 간을 연통하는 기준 밸브(350)와, 상기 중앙 배관(330)을 드레인하는 드레인 밸브(360)를 포함한다. 시료 스위칭부(300)는 기준 접속 배관(320)에 설치된 기준 감지 스위치(370)를 더 포함한다.
본 실시예에서는 4개의 접속 배관(310)이 4개의 순환 배관(210)에 각기 접속되어 4개의 시료(A, B, C, D)를 각기 분리하여 챔버 배관(140)에 접속된 중앙 배관(330)에 제공하여 수질을 측정하는 것이 가능하다. 물론, 앞서 언급한 바와 같이 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고, 이보다 많거나 적은 수의 접속 배관(310)을 사용하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 접속 배관(310)과 중앙 배관(330)사이에 연통 밸브(340)가 위치한다. 본 발명에서는 4개의 접속 배관(310)에 각기 연통 밸브(340)가 연결되고, 이 4개의 연통 밸브(340)가 중앙 배관(330)에 접속된다. 여기서, 연통 밸브(340)로 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 가능하다. 이를 통해 연통 밸브(340)가 순차적으로 동작하여 하나의 시료만이 챔버(110)에 제공되는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 연통 밸브(340)가 스마트 밸브 기능을 구비하여 제어부(500)의 제어 신호에 따라 온오프 동작하는 것이 효과적이다.
본 실시예에서는 기준 접속 배관(320)과 중앙 배관(330) 사이에 기준 감지 스위치(370)와 기준 밸브(350)가 배치되는 것이 효과적이다. 이를 통해 기준 용액을 중앙 배관(330)을 통해 챔버(110)에 제공하는 것이 가능하고, 일정한 유량과 유속으로 제공할 수 있게 된다. 기준 감지 스위치(370)로 플로우 스위치를 사용하고, 기준 밸브(350)로 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 중앙 배관(330)의 끝단에 드레인 밸브(360)를 두어 챔버(110) 내에 측정이 완료된 시료를 중앙 배관(330)을 통해 외부로 드레인시킬 수 있다. 또한, 드레인 밸브(360)를 통해 중앙 배관(330)으로 들어온 시료가 외부로 드레인되지 않고, 챔버(110)로 제공되어 시료의 수질을 측정하게 하는 것도 가능하다.
본 실시예의 중앙 배관(330)에는 옵션 측정부(600)와의 연결을 위한 적어도 하나의 별도의 연결 부재가 구비되어 있는 것이 효과적이다. 이때, 연결 부재는 옵션 측정부(600)가 착탈 가능하게 연결되어 중앙 배관(330)의 시료가 옵션 측정부(600)로 제공되도록 하는 것이 효과적이다. 이를 통해 특수 측정이 필요한 시료를 옵션 측정부(600)로 측정할 수 있고, 챔버(110)의 수리 및 유지 보수시에 옵션 측정부(600)를 통해 시료를 대신 측정하는 것이 가능하다.
본 실시예의 기준 용액 저장부(400)는 표준 용액 즉, 기준 용액을 저장하고 있는 것이 효과적이다. 여기서, 기준 용액은 해당 용액의 수질을 사전에 알 수 있는 다양한 형태의 용액을 지칭한다. 기준 용액을 통해 중앙 시료 측정부(100)의 수질 측정기(120)의 측정 정확도를 산출하는 것이 가능하다. 즉, 챔버(110)에 기준 용액을 제공하고, 수질 측정기(120)로 해당 기준 용액의 수질을 측정한 값과, 알고 있는 기준 용액의 기준 수질 값을 대비하여 측정기의 오차나 불량을 감지하는 것이 가능하다. 이때, 오차(약 5~15%)나 불량이 발생한 경우에는 수질 측정기(120)의 오염을 제거하거나, 수질 측정기(120)를 보정 또는 교체하여 시료의 정확한 수질 측정을 가능하게 한다.
본 실시예의 제어부(500)는 중앙 시료 측정부(100), 시료 순환부(200), 시료 스위칭부(300) 및 옵션 측정부(600)로부터 제공된 정보를 저장하는 정보 저장부(510)와, 제공된 정보를 분석 판단하는 동작 제어부(520)와, 동작 제어부(520)의 판단 결과를 외부로 송출하고, 외부 신호를 수신하는 통신부(530)와, 판단 결과를 표시하는 화면 표시부(540)와, 판단 결과에 따라 알람을 울리는 알람부(550)를 포함한다.
정보 저장부(510)는 챔버(110)로부터의 챔버 동작 정보, 수질 측정기(120)의 시료 측정 정보, 자동 세척 장치(130)의 세척 정보, 시료 순환부(200)의 시료 순환 정보, 시료 스위칭부(300)의 시료 및 기준 용액 스위칭 정보를 저장한다.
동작 제어부(520)는 시료 스위칭부(300)의 시료 및 기준 용액 스위칭 정보를 바탕으로 어떠한 시료 또는 기준 용액을 챔버(110)로 제공할지 여부를 판단하는 스위칭 신호를 시료 스위칭부(300)에 제공하는 것이 가능하다. 이를 통해 시료 스위칭부(300)가 다수의 시료를 순차적으로 챔버(110)에 제공하는 것이 가능해진다.
시료 순환부(200)의 시료 순환 정보를 바탕으로 시료가 순환 배관 내에서 원활하게 순환하는지 여부와 순환 배관(210)이 오염물에 의해 막혔는지 여부를 확인할 수 있고, 원활한 순환을 위한 순환 신호를 시료 순환부(200) 즉, 순환 펌프부(220)에 제공하여 시료의 순환 유량/유속을 제어하는 것이 가능하다.
챔버 동작 정보와 수질 측정기(120)의 시료 측정 정보를 바탕으로 하나의 시료가 챔버(110)내에 채워지고, 시료의 수질이 측정되었는지 여부에 관한 확인이 가능하다. 시료 측정 신호를 중앙 시료 측정부(100)에 제공하여 시료를 측정하게 하는 것이 가능하다. 또한, 시료의 수질 측정이 완료된 정보를 제공 받는 경우에는 드레인 신호를 시료 스위칭부(300)에 제공하여 챔버(100) 내의 측정 완료된 시료의 드레인을 가능하게 하고, 이와 동시에 세척 신호를 통해 자동 세척 장치(130)가 동작하도록 하여 챔버(110)의 자동 세척이 가능하도록 한다. 그리고, 자동 세척이 완료된 세척 정보를 바탕으로, 챔버(110)에 새로운 시료를 공급받도록 할 수 있다.
통신부(530)는 위 신호들을 서버와 각부에 전달하는 것이 가능하다. 화면 표시부는 현재 상태를 화면 상에 표시하여 챔버가 어떠한 상태인지 확인하게 하고 또한, 시료 순환부의 이상 유무와 시료 스위칭부(300)의 동작 유무를 화면상에 표시하는 것이 효과적이다. 알람부(550)는 이상 발생시 소리와 빛으로 알림으로 인해 빠른 대응이 가능하도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템의 동작 방법을 제어부를 기준으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 외부 서버 및 관리자로부터 측정하고자 하는 시료의 종류와 측정을 원하는 측정 값을 제공 받는다. 만일 A, B, C, D 시료의 pH, 온도, COD, TOC, ORP, DO, ORP, SVI, T-N, T-P, 전기전도도, 탁도(turbidity) 및 MLSS(Mixed Liquid Suspended Solids)를 측정하는 경우를 예를 들어 설명한다.
제어부(500)는 시료 순환부(200)의 이상유무를 판단하고, 각 시료들이 순환 배관(210) 내에서 비 침전 속도로 순환하는지 여부를 판단한다. 또한, 시료 스위칭부(300)의 기준 밸브(350)를 오픈하여 기준 시료를 챔버(110)로 제공하고, 기준 시료의 수질을 측정하도록 한다. 기준 시료의 수질이 측정이 완료되면 이 결과를 수신 받고, 동시에 시료 스위칭부(300)의 드레인 밸브(360)를 동작시켜 기준 시료를 드레인한다. 이때, 자동 세척 장치(130)를 동작시켜 챔버(110) 내부를 세척하는 것도 가능하다. 그리고, 기준 시료 측정 값과 기 저장된 값을 비교하여 수질 측정기(120)의 이상 유무를 확인한다.
이후, 드레인 밸브(360)를 잠근 다음, 시료 스위칭부(300)의 연통 밸브(340) 중 A 시료와 접속된 연통 밸브(340)를 동작시켜 A 시료가 챔버(110)내로 유입되도록 한다. 이후, A 시료에 관한 수질을 측정하고, 측정이 완료되면 해당 결과를 제공 받고, 동시에 드레인 밸브(360)를 동작시켜 A 시료를 드레인한다. 그리고, 자동 세척 장치(130)로 챔버(110) 내부를 세척한다. 드레인이 완료되면 드레인 밸브(360)를 잠근 다음 시료 스위칭부(300)의 연통 밸브(340) 중 B 시료와 접속된 연통 밸브(340)를 동작시켜 B 시료가 챔버(110) 내로 유입되도록 하고, B 시료에 관한 수질을 측정한다. 측정이 완료되면 B 시료를 드레인하고, 챔버(110) 내부를 자동 세척한다. 그리고, 다시 드레인 밸브(360)를 잠그고, C 시료를 챔버(110) 내부로 유입시켜 C 시료를 측정하고, 측정이 완료되면 C 시료를 드레인하고, 챔버(110)를 세정한다. 이후, 다시 D 시료를 챔버(110) 내부로 유입시켜 시료의 수질을 측정하고, D시료의 드레인과 챔버(110) 세정을 진행한다.
물론, 본 발명은 상술한 동작에 한정되지 않고, 외부 관리자 제어 명령 없이 다양한 시료를 순차적으로 연속하여 측정하는 것이 가능하다. 이때, 챔버의 자동 세정을 시료 측정 완료 이후 실시하고, 측정기의 측정값 편차 측정은 10 내지 1000회의 시료 측정 이후에 진행하는 것이 효과적이다.
이를 통해 본 발명의 다지점 수질 연속 측정 시스템은 다수 지점의 수질을 하나의 중앙 시료 측정부(100)를 통해 실시간으로 연속하여 측정하는 것이 가능하고, 그 결과를 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하다. 오폐수 처리장 내의 환경 변화를 원거리에서도 실시간으로 파악하는 것이 가능하고, 오염 사고에 신속하게 대응할 수 있다.
또한, 중앙화를 통해 다양한 설비와 장치를 각기 떨어진 지역에 배치하지 않아, 설비의 유지 관리에 따른 시간과 비용 및 인력을 효과적으로 절약할 수 있다.
그리고, 수질 측정기(120)의 측정값 편차를 측정하여 정확한 수질 측정이 가능하도록 할 수 있게 되었다.
본 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템은 다양한 형태의 변형이 가능하다.
하기에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템에 관하여 설명한다.
후술되는 설명 중 상술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 설명의 기술은 앞서의 실시예에 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템은 다수 공정의 시료 샘플을 제공 받아 측정하는 중앙 시료 측정부(100)와, 원거리에 위치한 시료를 중앙 시료 측정부(100) 영역까지 순환시키는 적어도 하나의 시료 순환부(200)와, 시료 순환부(200)의 시료를 중앙 시료 측정부(100)에 제공하는 시료 스위칭부(300)를 포함한다.
여기서, 중앙 시료 측정부(100)에 다수의 챔버(110)와 각 챔버(110)에 설치된 적어도 하나의 수질 측정기(120)와, 자동 세척 장치(130)를 구비하는 것이 가능하다.
각각의 챔버(110)와 연결된 배관은 공통 배관으로 하나의 챔버 배관(140)과 오버 플로우 배관(150)을 각각의 챔버(110)들이 공유하는 것이 효과적이다. 물론, 이에 한정되지 않고, 각각의 챔버(110)들이 서로 다른 챔버 배관(140)을 갖거나 일부 챔버(110)들이 동일한 배관을 공유하는 것도 가능하다.
이를 통해 하나의 챔버(110)가 시료의 수질을 측정하는 경우, 다른 챔버(110)는 시료를 제공 받는 것이 가능하여 빠른 수질 측정이 가능할 수도 있다. 그리고, 하나의 챔버(110) 내에 위치할 수 없는 수질 측정 센서를 분리 배치하는 것이 가능하고, 동시에 많은 지점의 수질 측정 자료를 확보하는 것이 가능할 수 있다. 이와 같은 구조는 거대한 오폐수 처리장에서 사용하는 경우 그 효과가 증대할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 수질 측정 방식에 있어서 시료가 고정되어 있지 않고, 유동하는 경우에도 측정이 가능한 수질 측정기는 챔버에 배치되지 않고, 순환 배관에 배치되는 것도 가능하다. 이를 통해 순환 배관 내에서 순환하고 있는 시료의 수질을 실시간으로 측정하는 것도 가능하다. 또한, 중앙 배관에 설치되어 챔버로 들어가는 중간에 시료의 수질을 측정하는 것이 가능하다.
본 발명은 이에 한정되지 않고, 또 다른 변형이 가능하다.
하기에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템에 관하여 설명한다.
후술되는 설명중 상술한 실시예들과 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 설명의 기술은 앞서의 실시예에 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 제3 실시예에 따른 다지점 수질 연속 측정 시스템은 중앙 시료 측정부(100), 시료 순환부(200), 기준 용액 저장부(400), 제어부(500) 및 옵션 측정부(600)를 구비하고, 시료 순환부(200)의 시료를 중앙 시료 측정부(100)에 제공하고, 측정이 완료된 시료를 시료 순환부(200)로 다시 제공하는 시료 스위칭부(300)를 포함한다.
시료 스위칭부(300)는 적어도 하나의 시료 순환부(200)에 접속된 적어도 하나의 접속 배관(310)과, 기준 용액 저장부(400)에 접속된 기준 접속 배관(320)과, 적어도 하나의 접속 배관(310), 기준 접속배관(320) 및 챔버 배관(140)에 접속된 중앙 배관(330)과, 상기 적어도 하나의 접속 배관(310)과 챔버 배관(140)과 연결된 중앙 배관(330) 간을 연통하는 적어도 하나의 연통 밸브(340)와, 시료 순환부(200)에 접속된 배출 배관(380)과, 배출 배관(380)과 중앙 배관(330) 간을 연통하는 배출 밸브(390)와, 상기 기준 접속 배관(320)과 중앙 배관(330)간을 연통하는 기준 밸브(350)와, 상기 중앙 배관(330)을 드레인하는 드레인 밸브(360)를 포함한다. 시료 스위칭부(300)는 기준 접속 배관(320)에 설치된 기준 감지 스위치(370)를 더 포함한다.
이를 통해 그 측정이 완료된 시료를 유입 받았던 순환 배관(210)으로 제공하는 것이 가능하다. 이로 인해, 측정된 시료에 의한 추가적인 오염을 방지할 수 있다. 이때, 배출 밸브(390)와 배출 배관(380)은 접속 배관(310)과 연통 밸브(340)와 동일한 구성을 갖는 것이 효과적이다. 또한, 배출 배관(380)에는 역류 방지 장치가 구비되어 시료가 다시 챔버로 유입되는 것을 방지하는 것이 효과적이다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 중앙 시료 측정부 110: 챔버
120: 수질 측정기 130: 자동 세척 장치
200: 시료 순환부 220: 순환 펌프부
230: 유량 조절 밸브 240: 감지 스위치
300: 시료 스위칭부 310: 접속배관
320: 기준 접속 배관 330: 중앙 배관
340: 연통 밸브 350: 기준 밸브
360: 드레인 밸브 370: 기준 감지 스위치
380: 배출 배관 390: 배출 밸브
400: 기준 용액 저장부 500: 제어부
600: 옵션 측정부

Claims (6)

  1. 다수 공정의 시료 샘플을 제공 받아 측정하는 중앙 시료 측정부;
    원거리에 위치한 시료를 중앙 시료 측정부 영역까지 순환시키는 적어도 하나의 시료 순환부;
    시료 순환부의 시료를 중앙 시료 측정부에 제공하는 시료 스위칭부;
    중앙 시료 측정부의 측정 성능 점검을 위한 기준 시료 저장부; 및
    각 부의 동작을 제어하고 시료 측정 값을 수집 저장하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 수질 연속 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    시료가 저장되는 챔버와, 시료의 수질을 측정하는 다수의 수질 측정기와, 챔버와 수질 측정기를 세척하는 자동 세척 장치와, 시료의 챔버 유입/유출을 담당하는 챔버 배관과, 챔버의 오버 플로우를 제어하는 오버 플로우 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 수질 연속 측정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 챔버는 원추형(conical type)으로 제작되고,
    상기 수질 측정기는 pH, 온도, COD, TOC, ORP, DO, ORP, SVI, T-N, T-P, 전기전도도, 탁도(turbidity) 및 MLSS(Mixed Liquid Suspended Solids) 중 적어도 어느 하나를 항목을 측정하되, 스마트 기능의 센서와 IoT 센서 형태로 제작되고,
    상기 자동 세척 장치는 초음파, 나노버블 및 UV 중 적어도 어느 하나를 이용하여 챔버와 수질 측정기를 세척하는 것을 특징으로 하는 다지점 수질 연속 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시료 순환부는 수조의 일단과 타단에 접속 연장되어 순환루프를 형성하는 순환 배관과, 순환 배관 내에 시료를 순환시키는 순환 펌프부와, 순환 배관 내의 시료 유량을 조절하는 적어도 하나의 유량 조절 밸브와, 시료의 유량 및 유속을 감지하는 감지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 수질 연속 측정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감지 스위치로는 플로우 스위치 타입을 사용하고, 순환 배관 내의 시료가 비 침전 속도 이상으로 순환하도록 상기 순환 펌프부를 제어하는 것을 특징으로 하는 다지점 수질 연속 측정 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 시료 스위칭부는 적어도 하나의 시료 순환부에 접속된 적어도 하나의 접속 배관과, 기준 용액 저장부에 접속된 기준 접속 배관과, 적어도 하나의 접속 배관, 기준 접속배관 및 챔버 배관에 접속된 중앙 배관과, 상기 적어도 하나의 접속 배관과 챔버 배관 간을 연통하는 적어도 하나의 연통 밸브와, 상기 기준 접속 배관과 중앙 배 관간을 연통하는 기준 밸브와, 상기 중앙 배관을 드레인하는 드레인 밸브와, 기준 접속 배관에 설치된 기준 감지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 수질 연속 측정 시스템.
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