KR100950100B1 - 하수관거용 악취 저감시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수관거 내에서 악취가 발생되어 맨홀이나 빗물받이에서 악취가 감지되면 상류에 구비된 세정수 투입부에서 세정수를 방류하여 악취를 저감하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TRS(Total Reduced Sulfur) 센서를 이용한 하수관거 내의 악취물질의 모니터링 및 악취경보시스템으로 구성되었으며, 악취물질이 특정 범위 이상 증가시 상류관거에 세정수(약품희석수) 투입부을 설치하여 세정수를 하수관거 내에 투입하여 관거 주변에서 발생되는 악취를 효율적으로 저감함으로써 민원발생 여지를 신속하게 차단할 수 있는 기술에 관한 것이다.

본 발명에 따른 하수관거용 악취 저감시스템은 상류 세정수 투입부; 및 하류 악취 감지부; 를 포함하여 이루어지되, 상기 악취 감지부에서 악취가 감지될 경우 상기 투입부에서 세정수를 방류하는 것을 특징으로 한다.

악취, 하수관거, 약품, 저감, 자동화, 센서

Description

하수관거용 악취 저감시스템{MALODOR REDUCING SYSTEM FOR DRAIN PIPE}

본 발명은 하수관거 내에서 악취가 발생되어 맨홀이나 빗물받이에서 악취가 감지되면 상류에 구비된 세정수 투입부에서 세정수를 방류하여 악취를 저감하기 위한 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 TRS(Total Reduced Sulfur) 센서를 이용한 하수관거 내의 악취물질의 모니터링 및 악취경보시스템으로 구성되었으며, 악취물질이 특정 범위 이상 증가시 상류관거에 세정수(약품희석수) 투입부을 설치하여 세정수를 하수관거 내에 투입하여 관거 주변에서 발생되는 악취를 효율적으로 저감함으로써 민원발생 여지를 신속하게 차단할 수 있는 기술에 관한 것이다.

종래 하수관거에서 유기물 및 퇴적물에 의해 발생되는 악취를 효과적으로 저감할 방법이 없어 각종 민원의 대상이 되어 왔다.

그러나 이에 대한 대처방안이 마련되지 않은 것이 현실이다.

한편, 조은경의 특허등록 제0761061호(2007년09월17일) [원격제어가 가능한 약품투입장치 콘트롤러]가 있는데,

상기 특허는 간이상수도의 관정에서 취수된 지하수에 소독을 위해 약품을 투입하거나, 폐수처리장에서 폐수 및 하수를 정화하기 위한 약품투입을 통합관리시스템을 통하여 원격제어가 가능한 약품투입장치 콘트롤러에 관한 것으로,

하수관거에 직접 적용하기에는 무리가 있다.

이에 본 발명은 하수관거에서 유기물 및 퇴적물에 의해 발생되는 악취가 맨홀 또는 빗물받이를 통하여 휘산되는 것을 방지하고자 악취를 효율적으로 차단하기 위한 기술로써 하수관거의 악취를 모니터링 및 악취를 제어하는 시스템으로 구성되어 있다.

악취를 제어를 위한 시스템은 세정수(약품희석수)를 단시간에 관거 내에 투입시켜 퇴적물이나 악취발생 물질을 순간적으로 희석시키거나 산화제가 포함된 세정수를 유입시킴으로써 악취를 저감하고 악취물질을 산화시켜 저감하는 기술이다.

본 발명과 같이 하수관거 또는 빗물받이 주변에서 발생되는 국소 악취문제를 신속하고 효율적으로 저감하는 기술은 현재 없는 것으로 판단된다.

하수관거에서 발생하는 악취를 저감하기 위한 기술로는 빗물받이 혹은 맨홀에 악취방지 덮개를 설치하여 간접적으로 악취발생을 방지하는 기술이 국내외 여러 가지 상용화된 제품이 있으며, 실 적용사례도 존재한다.

특히 본 발명과 같이 악취가 발생한 시점을 모니터링하여 그 시기에 악취를 직접적으로 저감시킬 수는 없는 기술이다.

또한 TRS 센서를 하수관거에 악취모니터링 및 제어 기술에 적용하여 이를 모니터링 하고 제어 시스템을 구축하여 경보체계와 그에 따른 악취물질 저감 프로세스를 구동시키는 기술은 현존하지 않는 것으로 판단된다.

즉, 본 발명은 하수관거 및 빗물받이 주변에서 발생되는 악취를 지속적으로 모니터링하고 이를 저감하기 위한 기술로써, 악취 발생시 이를 모니터링하고 특정 악취농도 이상시 세정시스템을 가동시켜 악취를 저감하는 기술을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 하수관거용 악취 저감시스템은

상류 세정수 투입부; 및

하류 악취 감지부;

를 포함하여 이루어지되,

상기 악취 감지부에서 악취가 감지될 경우 상기 투입부에서 세정수를 방류하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 하수관거용 악취 저감시스템은 상기 세정수 투입부는 세정수저장탱크와,

하수관거와 세정수저장탱크를 연결하는 배관상에 설치된 솔레노이드 밸브를 포함하고, 악취 감지시 상기 솔레노이드밸브를 개방하는 중앙제어부를 더 포함하며,

상기 악취 감지부는 TRS 센서로 이루어지고, 측정된 악취 농도가 기준값을 초과하는 경우 상기 중앙제어부는 상기 세정수 투입부의 솔레노이드밸브를 작동시키고,

상기 악취 감지부는 TRS 센서와 하수관거를 연결하는 배관에 구비된 흡기펌프를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 하수관거용 악취 저감시스템은 하수관거 및 빗물받이 주변에서 발생되는 악취를 지속적으로 모니터링하고 이를 저감하기 위한 기술로써, 악취 발생시 이를 모니터링하고 특정 악취농도 이상시 악취 저감시스템을 가동시켜 악취를 저감하는 기술을 제공할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 하수관거용 악취 저감시스템(S)은 크게 상류 세정수 투입부와, 하류 악취 감지부로 이루어지는데,

TRS 센서를 이용한 하수관거의 악취 물질 제어 개념도인 도 1(하수관거(P)는 구배를 갖는 것으로 도시되어 있음)에서 확인할 수 있는 바와 같이,

하수관거의 상류측, 특히 상류 맨홀(M1) 또는 빗물받이 부근에 설치된 세정 수 투입부(10)는 세정수(특히, 약품(산화제)(예: NaOCl)이 포함된 희석수일 수 있다) 저장탱크(11)(각각 약품탱크(11B)와 약품희석수인 세정수 탱크(11A)로 이루어진다),

상기 세정수저장탱크(11), 특히 세정수탱크(11A)와 하수관거(P)를 연결하는 배관(13p), 약품 탱크(11B)와 세정수탱크(11A)를 연결하는 배관(15p)에 구비되고 약품의 정량공급을 위한 펌프(15), 그리고 세정수탱크(11A)와 하수관거(P)를 연결하는 배관(13p)에 구입도고 약품 투입 자동화(산화제가 포함된 세정수 투입 제어)를 위한 솔레노이드밸브(13)로 이루어진다.

또 악취 감지부(20)는 하류 맨홀(M2) 또는 빗물받이 부근에서 하수관거(P)를 연결하는 배관(20p)(대안적으로는 직접적으로 맨홀 또는 빗물받이에 해당할 수 있다)에 구비된 TRS(Total Reduced Sulfur) 센서(21)와, 상기 센서로 하수관거의 공기를 공급하는 흡기(공기흡입)펌프(23), 그리고 하수관거에서 공급되는 공기에 포함된 습기를 제거하여 센서를 보호하고 센싱감도를 높이기 위한 수분제거수단(25)을 포함하여 이루어진다.

상기 TRS센서(21)는 미국 Arizona Instrument社의 상품명 Jerome meter(모델명 631-X trs)를 구입하거나, 미국 Teledyne Technologies社의 제품을 구입하여 사용할 수 있으며,

그 외 악취 성분(기체)을 측정하는 특정 센서를 사용할 수 있다.

또 상기 수분제거수단(25)은 통상의 습기 유입 차단 필터일 수 있다.

한편, 장마 등의 우천시 하수관거(P)가 만수되면 흡기펌프(23)로의 하수 유 입 차단을 위하여 차수수단(27)가 구비되는 것이 바람직한데, 이러한 차수수단는 부구(浮具)(float)(27A)를 활용하여 구성할 수 있다.

도 1의 확대된 원 내에서 확인할 수 있는 바와 같이, 차수수단(27)을 이루는 부구(27A)의 설치와 안정된 승하강동작을 위하여

상기 차수수단은 가이드(29)를 포함하고, 상기 가이드는 배관(20P) 내주면 펌프(23) kg부에 설치되며,

배관 내벽에 접하는 지지링(29A)이 그 중앙의 가이더(29B), 그리고 지지링과 가이더를 잇는 연결암(29a)으로 이루어지며,

상기 부구(27A)의 상부에는 슬라이드암(28)이 연결되어 있어 특히 관 형상의 가이더(29B)를 내부에 끼워져 승하강 되며,

상기 슬라이드암(28)을 가이더(29B)에 고정하는 고정핀(29p)은 복수 개(도면에서는 2개)로 구성되어 슬라이드암의 장홈(28a)과 결합하여 요동 없이 안정된 승하강 동작이 가능하도록 되어 있는데,

파이프형상의 가이더(29B)에 구속되는 슬라이드암(28)의 승하강 운동을 고려하면 고정핀(29p)이 하나인 경우에도 큰 문제가 발생하지 않을 것이다.

또 상기 부구(27A)는 상기 배관(20p) 초입 부분에서의 밀폐성을 높이기 위하여 직각으로 파인 요입부(27a)를 갖고, 이 요입부에는 패킹(27b)이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로 악취 제어를 위한 세정수 투입 알고리즘 및 모의 테스트 결과 그래프를 각각 도시한 도 2 및 도 3과, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하수관거용 악취 저감시스템의 작동은 하수관거(P)내의 공기를 악취감지부(20)의 배관(20P)에 설치된 흡기펌프(23)를 통해 흡입하고 이를 수분제거수단(25)을 통해 습기를 제거한 후, 상기 악취감지부(20)의 TRS 센서(21)로 공급하여 이를 이용한 악취 모니터링 수행 중 해당 측정치가 중앙제어부(30) 메모리에 저장된 기준값을 초과하는 것으로 수신되면,

상기 중앙제어부(30)에 의해 세정수투입부(10)의 약품탱크(11B)에서 펌프(15)를 통하여 정량 공급된 약품을 보충하고, 이를 배관(15P)을 통해 세정수탱크(11A)에 공급하여 세정수탱크(11A)내의 임펠러(11a)에 의해 잘 교반된 세정수를 세정수투입부(10)의 솔레노이드밸브(13)를 개방하여 배관(13p)을 통하여 하수관거(P)에 배출하여 악취를 저감하고, TRS 센서(21)의 측정치가 기준값 이하가 되면 솔레노이드밸브(13)를 폐쇄하여 배관(13P)을 통하여 하수관거(P)에 배출되는 세정수를 차단하게 된다.

그러나 악취 농도에 따라 세정수탱크(11A)의 세정수 방류량을 단계적으로 분류하여, 각 단계에 해당하는 세정수량을 방류하고, 하수 유속을 고려하여 일정 시간 후에도 계속 기준값을 초과하는 악취 농도가 감지되는 경우 다시 세정수를 방류하는 형태로 시스템을 구축할 수 있는데,

나아가 산화제의 투입양을 조절하여 악취 농도를 빠르게 제어할 수 있으며,

필요에 따라 세정수 탱크에 솔레노이드 밸브 외에 펌프를 추가하여 빠르게 세정수를 펌핑하여 관거에 세정 효과를 증대시켜 악취를 빠르게 제어할 수 있다.

또 다량으로 소요되는 하수관거(P) 세정 용수(세정수탱크(11A)에 저장)는 두 가지 방법을 통하여 확보할 수 있다.

비교적 큰 도로를 따라 지나가는 관거이거나 대형 건물을 지나가는 관거를 대상으로 할 시에는 도로변에 위치한 소화전을 통해 세정 용수를 공급할 수 있으며, 그렇지 못한 지역에서는 우천시 우수를 집수하여 포집하고 소량의 산화제를 첨가하여 미생물 활동을 억제시켜 저류하며, 배출 시에는 최적의 산화제 첨가량을 첨 가하여 관거(P) 내에 존재하는 유기물 및 악취물질이 산화되도록 유도한다.

세정수탱크(11A) 내 약품(NaOCl)의 농도는

세정수 방류량과 보충할 용수의 양을 계산(이를 위하여 유량 측정 센서나 세정수탱크 내 수위센서를 도입하는 것이 바람직)하여 약품탱크(11B)에서 펌프(15)를 통하여 약품을 보충하고, 세정수탱크(11A) 내 임펠러(11a)로 잘 교반하는 방식을 취하거나,

세정수 농도를 센서(예: pH 센서)를 통하여 상시 측정하고, 기준값 미달시에는 약품탱크(11B)에서 정량펌프(15)를 통하여 약품을 보충하여 농도를 충족시키는 방식을 취할 수 있다.

이와 같이 약품 농도나 전체 시스템의 제어를 위하여 중앙제어부(30)(도 1에서 제어관계는 점선으로 표시) 펌프(15)(23), 솔레노이드밸브(13), 임펠러(11a)를 컨트롤하며,

관제 구역 내의 TRS 센서 설치 현황을 지도형태로 디스플레이하도록 시스템을 구축하고, 악취 농도가 기준값을 초과하는 경우 경보를 발하며,

하수의 흐름 경로에 따라 동시다발적으로 복수 구역의 약품 투입부를 작동시키며,

악취 발생 원인 의심 지역을 좁혀 현장 추적 단계를 거쳐 파악하여 악취 원인 제공자 등에 대한 초동 대응이 가능하도록 하고,

그 외 행정 시스템과 연계하여 악취 신고가 접수될 경우에도 신고지역의 근접 상류에 구비된 약품 투입부를 작동하여 악취를 저감하도록 시스템을 구축할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 특히 도심 지역 중 하수관거를 통하여 발생되는 상습 악취발생 및 민원 지역에서 악취를 신속하고 효율적으로 저감하는 기술이다.

주된 악취유발 물질을 실시간 감시 센서를 통하여 모니터링 함과 동시에 악취가 발생될 소지가 있는 상황에서는 미연에 경보 신호를 생성하고, 생성된 경보 신호를 제어인자로 하여 비교적 간단한 악취제어 프로세스를 가동할 수 있다.

또 본 발명에 따른 악취제어 프로세스는 관거 세정수 중에는 산화제(약품)를 첨가하여 퇴적물 중의 미생물 활동을 일시적으로 억제하고 유기물 및 악취물질을 산화시킴으로서 악취를 효율적으로 저감할 수 있는 프로세스로 구성함과 아울러,

필요에 따라 악취가 발생되는 지역을 기준으로 상류 쪽 하수관거 내에서 다량의 세정수(이때는 약품 희석수가 아니라 단순한 물일 수 있다)를 흘려보냄으로서 강력한 유속의 흐름을 유발하여 관거 내에 침적되어 있는 퇴적물(P1)을 흘려보내는 프로세스로 구성(약품 희석수 방류 프로세스와 병행하거나 단독 시설 가능)할 수 있는데,

'세정수' 및 '세정수 방류' 등의 의미는 이러한 두 악취저감 프로세스를 모두 포함하는 개념이다.

나아가 시설비용을 고려하여 도 1에서와 같이, 일반적인 하수관거(P)에서 빗 물받이 혹은 맨홀 중에서 주택가와 상가지역에 상습적으로 악취 민원이 발생하는 지역의 빗물받이 혹은 맨홀(M2)만을 선정하여 악취물질을 모니터링 할 수 있는 TRS 센서(21)를 포함하는 악취감지부(20)를 설치하고,

상류 관거에서는 하류 관거의 발생 악취를 제어하기 위한 세정수 투입부(10)를 설치하여,

산화제(NaOCl)가 포함된 세정수 투입부(10)와 TRS 센서를 이용한 악취모니터링을 위한 악취감지부(20)는 중앙제어부(30)와 연결하여 가동할 수 있다.

세정수 투입 알고리즘은 도 2와 같으며

대상 지점의 TRS 측정 농도가 기준농도(예: 350ppb) 이상 시에는 솔레노이드밸브를 열어 산화제가 포함된 세정수가 관거(P) 내에 투입되도록 한다.

이후 TRS 센서에서 기준농도 보다 측정농도가 낮게 측정되면 솔레노이드밸브를 닫아 세정수의 투입을 중지시킨다.

도 3은 하수관거 모형에서 인위적으로 악취물질을 투입하여 하수관거 내에서 악취가 발생 되도록 모사하여 제어 유무, 산화제가 포함된 세정수 투입 유무에 따른 악취 제어 효과를 나타낸 그래프이다(인위적으로 악취물질을 기준 농도 이상으로 투입하여 악취 제어 시스템의 가동 유무에 따른 악취제어 효과를 나타낸 그래프이다).

본 발명에서 제안된 악취 제어 로직을 가동하였을 시 악취물질 농도가 상한제어값(1,300ppb)를 넘지 않게 유지되는 경향을 볼 수 있었다. 상한 제어값은 사 람이 직접 냄새를 맡았을 때 악취를 느끼는 정도이다. 따라서 상한 제어값을 넘지 않으면 악취를 제어할 수 있을 것이다. 제어값은 350ppb로 낮게 두는 것은 악취는 대기 중에 휘산되어 발생하는 것이므로 세정수를 흘려보내도 일정부분 상승하는 것을 고려하여 제어값을 낮게 유지시켰다. 또한 도 3에서 볼 수 있듯이 산화제가 포함된 세정수가 일반 세정수 보다 악취 제어를 보다 빠르게 할 수 있는 장점이 있다. 세정수 가동 시간을 단축시켜 악취 제어 효과를 증대시킨다(본 발명에서 제안된 악취 제어 로직을 가동하였을 시 악취물질의 농도가 기준농도에 근접하여 유지되는 경향을 볼 수 있다). 따라서 이를 실제 관거에도 적용하였을 때 유사한 결과를 얻을 수 있다고 판단된다.

이상의 설명에서 TRS 센서, 악취저감 관련 구체 산화제(NaOCl) 투입량 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구성과 형상을 갖는 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 TRS 센서를 이용한 하수관거의 악취 물질 제어 개념도.

도 2는 악취 제어를 위한 세정수 투입 알고리즘.

도 3은 악취 제어를 위한 세정수 투입 모의 테스트 결과 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

S: 악취 저감시스템 P: 하수관거

M1,M2: 맨홀 10: 세정수투입부

11: 세정수저장탱크 13: 솔레노이드밸브

15: 펌프 20: 악취감지부

21: 센서 23: 흡기펌프

25: 수분제거수단 27: 차수수단

27A: 부구 30: 중앙제어부

Claims (4)

1. 상류 세정수 투입부; 및

   하류 악취 감지부;

   를 포함하여 이루어지되,

   상기 세정수 투입부는

   약품탱크와 세정수탱크로 이루어진 세정수저장탱크,

   상기 약품탱크와 상기 세정수탱크를 연결하는 배관,

   상기 배관에 구비되는 펌프,

   상기 세정수탱크와 하수관거를 연결하는 배관, 그리고

   상기 배관에 구비되는 솔레노이드밸브

   를 포함하고,

   상기 악취 감지부에서 악취가 감지될 경우 상기 세정수투입부에 약품의 정량 공급을 위해 약품탱크와 세정수탱크를 연결하는 배관에 구비된 펌프를 통하여 약품탱크에서 세정수탱크로 정량의 약품을 공급하여 세정수탱크내의 임펠러에 의해 잘 교반된 세정수를 세정수투입부의 솔레노이드밸브를 개방하여 배관을 통하여 하수관거에 배출하여 악취를 저감하고, 악취가 저감되면 솔레노이드밸브를 폐쇄하여 배관을 통하여 하수관거에 배출되는 세정수를 차단하도록 제어해주는 중앙제어부를 더 포함하고,

   상기 악취 감지부는

   TRS 센서를 포함하고,

   상기 TRS 센서와 하수관거를 연결하는 배관에 구비되어 하수관거내의 공기를 TRS 센서에 공급해주는 흡기펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거용 악취 저감시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 악취 감지부는

   하수관거에서 공급되는 공기에 포함된 습기를 제거하여 센서를 보호하고 센싱감도를 높이기 위한 수분제거수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거용 악취 저감시스템.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 악취 감지부는

   하수관거가 만수되면 흡기펌프로의 하수 유입을 차단하기 위하여,

   하수관거와 TRS 센서를 연결하는 배관 초입에 설치되며, 상기 배관과의 결합시 밀폐성을 높이기 위한 요입부가 형성되어 있고, 상기 요입부에 구비된 패킹을 갖는 부구와,

   상기 배관 내벽에 접하는 지지링, 상기 지지링 중앙에 가이더가 구비되고, 상기 지지링과 상기 가이더를 잇는 연결암으로 이루어진 가이드와,

   상기 부구에 결합되고, 상기 가이더에 고정핀을 통하여 고정되어 상기 부구의 슬라이딩 승하강이 가능하도록 하는 장홈이 형성되어 있는 슬라이드암

   으로 이루어진 차수수단

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거용 악취 저감시스템.

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