KR102231600B1 - 오폐수 내에 존재하는 toc 처리를 위한 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템은, 외부로부터 정화 대상 오폐수를 수용하는 원수 인입부; 제어부의 신호에 의해 특정량의 오존을 투입하거나, 특정 시간동안 UV를 조사하거나, 특정량의 과산화수소를 투입하는 제1 정화부; 특정 시간동안 접촉반응을 유도하는 접촉반응부; 제어부의 신호에 의해 외부로 배출하는 정화수 배출부; 상기 원수 인입부, 제1 정화부, 접촉반응부 및 정화수 배출부에 수용된 오폐수의 총유기탄소 검출값, 물리적 특성 및 화학적 특성을 검출한 후, 검출된 데이터를 제어부에 전달하는 실시간 검출부; 및 상기 실시간 검출부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 목표 총유기탄소값을 산출한 후, 목표 총유기 탄소값을 달성할 수 있도록, 원수 인입부, 제1 정화부, 접촉반응부 및 정화수 배출부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
Description
본 발명은 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오폐수 내에 존재하는 TOC 처리를 위한 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템에 관한 것이다.
취수원으로는 대부분 지하수를 사용하고 있으나, 취수정의 심도가 낮고, 그 위치가 논, 밭, 축사 또는 주택가 인근이므로 수질오염 가능성이 상존하며 지표수를 이용하는 경우에도 수원 보호장치가 없어 오염가능성이 높고, 수량의 안정적인 확보가 곤란하다.
이러한 점은 수질 초과내용이 일반세균, 대장균, 질산 등의 항목이 초과항목의 72%를 차지하고 있는 사실에서 확연히 나타나고 있다. 광역상수도나 지방상수도의 0.1%에 비해 매우 높은 상황이다.
특히, 우리나라 음용 지하수 수질현황을 살펴보면, 2016년 수질기준을 초과하는 비율이 13%에 달하고 있으며, 수질기준을 충족하였더라도 미생물 및 바이러스에 의한 오염은 항상 존재한다.
또한, 소규모 수도시설의 운영현황을 살펴보면 대부분의 경우 단순한 소독처리만으로 생활용수로 공급하고 있으며, 노후 시설이 많아 수질 악화 시 능동적인 대처가 어려우며, 전문 기관 위탁운영이 아닌 비전문가에 의한 운용으로 시스템 비효율성을 내재하고 있다.
한편, 수처리 기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 멤브레인을 이용한 분리막 공정이 도입됨에 따라 급격히 발전하여 고품질의 먹는 물을 안정적으로 생산할 수 있는 토대를 마련하였지만, 분리막 공정은 소규모 시설에 적용 시 경제성이 매우 떨어지며, 동력비가 여전히 많이 소요되고, 자동운전이 가능하기는 하나 유지관리는 숙련된 기술자에 의해서만 가능하므로 소규모 수도시설에는 적합하지 않다.
따라서, 지리적, 사회적 특성으로 인하여 대규모 토목공사가 어렵고, 전력 및 관망 등 기반시설이 부족한 곳에도 설치 및 운영이 용이하며, 원수 수질 변화에 따른 능동적인 대처 가능하고 유지관리가 쉬운 종합 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템이 필요하다.
환경부는 "물환경보전법" 하위 법령 개정안을 지난 2019년10월17일부터 시행하였다.
"물환경보전법" 하위법령 개정안은 "물환경보전법"이 개정 및 공포됨에 따라 이 법에서 위임한 사항을 구체적으로 규정하는 한편, 폐수 배출허용기준 정비 등 그간 제도 운영과정에서 나타난 미비점을 개선 및 보완하는 것이다. 주요 내용은 다음과 같다.
개정안은 폐수배출시설과 공공폐수처리시설 방류수의 유기물질 관리 지표로 적용하던 화학적산소요구량(이하 COD)을 총유기탄소량(이하 TOC)으로 전환하여, 폐수 중의 전체 유기물질을 측정하여 관리할 예정이다.
COD는 난분해성 물질 등 전체 유기물질을 측정하지 못하는 한계가 있고, 하천의 생활환경기준은 이미 TOC를 도입(2013년 1월)한 상황에서 유기물질을 과학적이고 체계적으로 관리하기 위한 것이다.
페수의 유기물질 관리지표를 화학적산소요구량(COD)에서 총유기탄소량(TOC)으로 전환하는 이유는, 현 CODMn 기준은 난분해성 유기물질을 포함한 전체 유기물질 측정에 한계가 있기 때문이다. 구체적으로, CODMn은 전체 유기물 중 30 내지 60 % 측정 가능하나, TOC는 90 %까지 측정 가능하다. 즉, 전체 유기물질 총량을 측정할 수 있는 TOC를 도입하여 효율적인 수질오염물질 관리 및 하천 수질 개선을 도모하고자 하는 것이다.
그러나, 기존 설치 및 운영 중인 폐수 배출시설의 경우, TOC 기준에 적응할 수 있는 시설, 장치 또는 시스템이 부재하여, 기존 COD 수질자동측정기기를 TOC 수질자동측정기기로 교체해야 할 필요성이 있다. 이에 대해 환경부는 2021년12월31일까지 유예기간을 부여하여, 기존 설치 및 운영중인 폐수 배출시설에 장착된 COD 수질자동측정기기를 TOC 수질자동측정기기로 교체하도록 하고 있다.
구체적으로, TOC 도입 일정에 대해서, 기존 공공폐수처리시설의 경우, 1년 유예기간(2020년)을 통한 후 2021년에 시행하고, 기존 1 내지 5종 폐수배출시설(사업장)의 경우, 2년 유예기간(2020년-2021년)을 통한 후 2022년 시행하며, 기존 수질자동측정기기(TMS, Tele-Monitoring System) 부착대상 사업장은 2023년6월까지 장비 설치한 후, 2024년에 시행한다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결이 시급하며, 오폐수 내에 존재하는 TOC 처리를 위한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 정화 대상 오폐수의 총유기탄소 검출값을 이용하여 총유기탄소 처리 목표 값을 설정한 후, 정화 대상 오폐수의 총유기탄소 실시간 검출값을 기 설정된 범위 내로 처리함으로써 정화 대상 오폐수를 효과적으로 정화처리 할 수 있고, 이와 동시에, 전체 시스템의 기본 설정 값을 실시간 및 자동으로 제어 가능하고, 원격통신을 통한 수처리 모니터링이 가능한 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템은, 외부로부터 정화 대상 오폐수를 수용한 후, 제어부의 신호에 의해 제1 정화부에 오폐수를 제공하는 원수 인입부; 원수 인입부로부터 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용한 후, 제어부의 신호에 의해 특정량의 오존을 투입하거나, 특정 시간동안 UV를 조사하거나, 특정량의 과산화수소를 투입하는 제1 정화부; 제1 정화부로부터 1차 처리된 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용한 후, 특정 시간동안 접촉반응을 유도하는 접촉반응부; 상기 접촉반응부로부터 접촉반응 과정을 거친 처리수를 전달받아 수용한 후, 제어부의 신호에 의해 외부로 배출하는 정화수 배출부; 상기 원수 인입부, 제1 정화부, 접촉반응부 및 정화수 배출부에 수용된 오폐수의 총유기탄소 검출값, 물리적 특성 및 화학적 특성을 검출한 후, 검출된 데이터를 제어부에 전달하는 실시간 검출부; 및 상기 실시간 검출부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 목표 총유기탄소값을 산출한 후, 목표 총유기 탄소값을 달성할 수 있도록, 원수 인입부, 제1 정화부, 접촉반응부 및 정화수 배출부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 정화부는, 상기 원수 인입부로부터 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용하는 수용공간이 마련되고, 제어부의 신호에 의해 특정량의 오존을 투입하는 오존 투입부; 상기 오존 투입부의 수용공간의 일측에 장착되고, 제어부의 신호에 의해 수용공간 내부에 수납된 정화 대상 오폐수에 특정 시간동안 UV를 조사하는 UV 조사부; 및 상기 오존 투입부의 수용공간 일측에 장착되고, 제어부의 신호에 의해 수용공간 내부에 수납된 정화 대상 오폐수에 특정량의 과산화수소를 투입하는 과산화수소 투입부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접촉반응부는, 상기 제1 정화부를 통해 전달된 정화 대상 오폐수를 수용하는 공간이 형성된 수용 탱크; 및 상기 수용 탱크 내부에 특정 유동 경로를 형성하도록 수용 탱크 내부를 다수의 공간으로 분리하는 격벽(baffle);을 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정화수 배출부는, 상기 접촉반응부로부터 접촉반응 과정을 거친 처리수를 전달받아 수용하는 수용 공간이 마련되고, 제어부의 신호에 의해 수용된 처리수를 제1 정화부로 재순환시키거나 외부로 배출하는 재순환 배출부;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는, 실시간 검출부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 정화수 배출부로 전달된 오폐수의 총유기탄소 검출값이 기 설정된 범위 내에 진입하지 않을 경우, 재순환 배출부를 이용하여 전화수 배출부에 전달된 오폐수를 제1 정화부로 재순환시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실시간 검출부는, 오폐수의 총유기탄소 값(TOC값), UV 투과율 값, Ph 값, 온도 값을 실시간 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 실시간 검출부를 통해 획득한 데이터 및 정화 대상 오폐수의 정화 진행 상태 정보를 빅데이터 저장 서버 또는 운용자의 모바일 디바이스에 전송하거나, 운용자의 모바일 디바이스로부터 전달되는 제어신호를 수신하여 제어부에 전달하는 무선통신모듈; 및 상기 무선통신모듈로부터 전달된 실시간 데이터 및 제어부의 제어동작 신호 데이터를 종합적으로 분석하여 실시간으로 저장하고, 저장된 데이터를 바탕으로 최적의 운용 조건을 실시간으로 도출하거나 업데이트하며, 도출된 최적의 운용 조건을 무선통신모듈을 통해 사용자에게 전달하거나, 자동으로 제어부에 전송하여 관련 최적 운용 조건을 실시간으로 반영하는 빅데이터 저장 서버;를 포함하는 구성일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템에 따르면, 특정 역할을 수행하는 원수 인입부, 제1 정화부, 접촉반응부, 정화수 배출부, 실시간 검출부 및 제어부를 구비함으로써, 정화 대상 오폐수의 총유기탄소 검출값을 이용하여 총유기탄소 처리 목표 값을 설정한 후, 정화 대상 오폐수의 총유기탄소 실시간 검출값을 기 설정된 범위 내로 처리함으로써 정화 대상 오폐수를 효과적으로 정화처리 할 수 있고, 이와 동시에, 전체 시스템의 기본 설정 값을 실시간 및 자동으로 제어 가능하고, 원격통신을 통한 수처리 모니터링이 가능한 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 이용하여 정화 대상 오폐수를 정화하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 정화대상 원수의 초기 측정 값을 나타내는 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템 운전 전 사전분석 데이터를 통한 1차 기본 설정값을 나타내는 표이다.
도 6은 1차 측정 결과를 나타낸 표이다.
도 7은 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템 2차 자동 설정값을 나타내는 표이다.
도 8은 2차 측정 결과를 나타낸 표이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격감시제어와 공장자동화 대응의 하나의 예시를 나타내는 표이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템의 운용 결과 리포트의 하나의 예시를 나타내는 표이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 이용하여 정화 대상 오폐수를 정화하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 정화대상 원수의 초기 측정 값을 나타내는 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템 운전 전 사전분석 데이터를 통한 1차 기본 설정값을 나타내는 표이다.
도 6은 1차 측정 결과를 나타낸 표이다.
도 7은 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템 2차 자동 설정값을 나타내는 표이다.
도 8은 2차 측정 결과를 나타낸 표이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격감시제어와 공장자동화 대응의 하나의 예시를 나타내는 표이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템의 운용 결과 리포트의 하나의 예시를 나타내는 표이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 나타내는 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 이용하여 정화 대상 오폐수를 정화하는 과정을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템(100)은, 특정 역할을 수행하는 원수 인입부(110), 제1 정화부(120), 접촉반응부(130), 정화수 배출부(150), 실시간 검출부(160) 및 제어부(170)를 구비함으로써, 총유기탄소 검출값을 이용하여 총유기탄소 처리 목표 값을 설정하고, 총유기탄소 실시간 검출값을 기 설정된 범위 내에 유지하기 위해, 시스템의 기본 설정 값을 실시간 및 자동으로 제어 가능하고, 원격통신을 통한 수처리 모니터링이 가능한 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템(100)에 의해 정화 처리되는 오폐수는 수질오염물질을 포함하고 있는 것이다. 수질오염물질이라 함은, 수질수질오염의 요인이 되는 물질로서 구리와 그 화합물, 납과 그 화합물 등 물환경보전법 시행규칙으로 정하는 것을 말한다. 유기물질은 물환경보전법 시행규칙의 수질오염물질 중 하나로 오염도를 측정하는 지표는 BOD와 CODMn이다. 이때, 상기 언급한 유기물질이라 함은, 보통 유기화합물(Organic Compounds)을 말하며 C, H, O, N으로 구성된 탄소화합물로서 모든 유기생명체를 구성하는 기본 물질을 말한다.
<유기물에 의한 수질 오염>
또한, 앞서 언급한 화학적 산소요구량(COD)과 총유기탄소량(TOC)에 대해 구체적으로 설명한다.
화학적 산소요구량(COD, chemical Oxygen Demand)이라 함은, 물 속에 존재하는 유기물의 양을 나타내는 지표 중 하나로 과망간산칼륨이나 중크롬산 등의 산화제가 유기물과 반응하여 소비되는 양을 측정하고 산소 소모량으로 환원계산하여 표현한 값이다.
총유기탄소량(TOC, total organic carbon)이라 함은, 물 속에 존재하는 유기물의 양을 나타내는 지표 중 하나로 시료를 고온(550℃이상)으로 태우고 발생하는 이산화탄소를 측정하여 유기물 양을 계산하는 방식으로 탄소 총량으로 표현한 값이다.
유기물질 측정 지표로서, 생화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD) 및 총유기탄소량(TOC) 각각의 측정 원리에 대해 설명한다.
생화학적 산소요구량(BOD)은, 유기물 산화 시 미생물 호흡으로 소비되는 산소량을 측정함으로써 획득할 수 있는 유기물질 측정 지표이다. 화학적 산소요구량(COD)은 유기물 산화 시 소비된 산화제량(산소량)을 측정함으로써 획득할 수 있는 유기물질 측정 지표이다. 생화학적 산소요구량(BOD)과 화학적 산소요구량(COD)의 결과값은 산소량 즉, mg/L로 표기된다.
반면, 총유기탄소량(TOC)은 유기물 내 포함된 탄소량을 직접 측정함으로써 획득할 수 있는 유기물질 측정 지표로서, 섭씨 550도의 고온연소를 통해 산화제를 대신하며, TOC 분석장비를 통해 획득할 수 있다. 총유기탄소량(TOC)의 결과값은 탄소량 즉, mg/L로 표기된다.
생화학적 산소요구량(BOD)의 측정 대상은 저분자 유기물인 반면, 화학적 산소요구량(COD)과 총유기탄소량(TOC)의 측정 대상은 합성수지, 천영고무, 섬유소 등 분자량이 1만 이상 등으로 용해가 잘 안되고 결합이 강한 물질이다.
또한, 측정 범위에 있어서, 생화학적 산소요구량(BOD)의 측정 범위는 20 내지 40 %의 범우에 지나지 않고, 화학적 산소요구량(COD)의 측정 범위는 30 내지 60 %에 지나지 않는다. 반면, 총유기탄소량(TOC)의 측정 범위는 90 %이상으로서 생화학적 산소요구량(BOD)과 화학적 산소요구량(COD) 대비 월등히 넓은 측정 범위를 가지고 있다.
이러한 총유기탄소량(TOC)의 적용 기준으로서, 폐수배출시설의 경우, 폐수 배출수의 CODMn 농도가 TOC의 1.8배로 측정됨에 따라 TOC : CODMn = 1 : 1.8 로 적용하여 TOC 배출허용기준(안) 설정하고 있다.(표 1 참조)
[표 1]
이하에서는 본 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
원수 인입부(110)는, 외부로부터 정화 대상 오폐수를 수용하는 구성으로서, 제어부(170)의 신호에 의해 제1 정화부(120)에 오폐수를 제공할 수 있다. 원수 인입부(110)에 수용되는 오폐수는 제어부(170)의 제어에 의해 수용량과 인입 속도가 제어되며, 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템(100) 전체의 정화 속도 및 정화 효율에 따라 실시간으로 제어됨이 바람직하다.
제1 정화부(120)는, 원수 인입부(110)로부터 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용하는 구성으로서, 제어부(170)의 신호에 의해 특정량의 오존을 투입하거나, 특정 시간동안 UV를 조사하거나, 특정량의 과산화수소를 투입할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 제1 정화부(120)는, 특정 역할을 수행하는 오존 투입부(121), UV 조사부(122) 및 과산화수소 투입부(123)를 포함하는 구성일 수 있다.
오존 투입부(121)는, 원수 인입부(110)로부터 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용하는 수용공간이 마련된 구성으로서, 제어부(170)의 신호에 의해 특정량의 오존을 투입할 수 있다.
UV 조사부(122)는, 오존 투입부(121)의 수용공간의 일측에 장착되는 구성으로서, 제어부(170)의 신호에 의해 수용공간 내부에 수납된 정화 대상 오폐수에 특정 시간동안 UV를 조사할 수 있다.
마지막으로, 과산화수소 투입부(123)는, 오존 투입부(121)의 수용공간 일측에 장착되는 구성으로서, 제어부(170)의 신호에 의해 수용공간 내부에 수납된 정화 대상 오폐수에 특정량의 과산화수소를 투입할 수 있다.
접촉반응부(130)는, 제1 정화부(120)로부터 1차 처리된 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용하는 구성으로서, 특정 시간동안 접촉반응을 유도할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 접촉반응부(130)는, 제1 정화부(120)를 통해 전달된 정화 대상 오폐수를 수용하는 수용 탱크를 포함하는 구성이다.
경우에 따라서, 수용 탱크 내부에는 특정 유동 경로를 형성하도록 수용 탱크 내부를 다수의 공간으로 분리하는 격벽(baffle)이 장착될 수 있다.
예를 들어, 격벽을 이용하여 접촉반응부(130)를 구성하는 수용 탱크 내부를 특정 유동이 발생하도록 둘 또는 세 개의 공간으로 분리할 수 있다. 이때, 수용 탱크 내부로 인입된 오폐수는 격벽을 따라 좌우 또는 상하 방향으로 교차 이동함에 따라 스스로 교반되게 되며, 오폐수 내부에 투입된 오존 및 과산화수소의 접촉 반응 면적을 극대화할 수 있게 되어, 접촉 반응 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 접촉반응부(130)에 수용되는 오폐수의 유량 및 접촉 반응 시간은 제어부(170)의 제어에 따라 수행된다.
정화수 배출부(150)는, 제1 정화부(120)로부터 1차 처리된 처리수를 전달받아 수용하는 구성으로서, 제어부(170)의 신호에 의해 외부로 배출할 수 있다.
구체적으로, 정화수 배출부(150)는, 제1 정화부(120)로부터 1차 처리된 처리수를 전달받아 수용하는 수용공간이 마련된 구성으로서, 제어부(170)의 신호에 의해 수용된 오폐수를 제1 정화부(120)로 재순환시키거나 외부로 배출하는 재순환 배출부(151)를 포함하는 구성일 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 제어부(170)는, 실시간 검출부(160)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 정화수 배출부(150)로 전달된 오폐수의 총유기탄소 검출값이 기 설정된 범위 내에 진입하지 않을 경우, 재순환 배출부(151)를 이용하여 전화수 배출부에 전달된 오폐수를 제1 정화부(120)로 재순환시킬 수 있다.
실시간 검출부(160)는, 원수 인입부(110), 제1 정화부(120), 접촉반응부(130) 및 정화수 배출부(150)에 수용된 오폐수의 총유기탄소 검출값, 물리적 특성 및 화학적 특성을 검출한 후, 검출된 데이터를 제어부(170)에 전달할 수 있다.
구체적으로, 실시간 검출부(160)는, 오폐수의 총유기탄소 값(TOC값), UV 투과율 값, Ph 값, 온도 값을 실시간 검출함이 바람직하다.
제어부(170)는, 실시간 검출부(160)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 목표 총유기탄소값을 산출한 후, 목표 총유기 탄소값을 달성할 수 있도록, 원수 인입부(110), 제1 정화부(120), 접촉반응부(130) 및 정화수 배출부(150)의 작동을 제어할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 제어부(170)는, 실시간 검출부(160)를 통해 획득한 데이터 및 정화 대상 오폐수의 정화 진행 상태 정보를 빅데이터 저장 서버 또는 운용자의 모바일 디바이스에 전송하거나, 운용자의 모바일 디바이스로부터 전달되는 제어신호를 수신하여 제어부(170)에 전달하는 무선통신모듈을 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제어부(170)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 빅데이터 저장 서버를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 빅데이터 저장 서버는, 무선통신모듈로부터 전달된 실시간 데이터 및 제어부(170)의 제어동작 신호 데이터를 종합적으로 분석하여 실시간으로 저장할 수 있다. 이때, 저장된 데이터를 바탕으로 최적의 운용 조건을 실시간으로 도출하거나 업데이트하며, 도출된 최적의 운용 조건을 무선통신모듈을 통해 사용자에게 전달하거나, 자동으로 제어부(170)에 전송하여 관련 최적 운용 조건을 실시간으로 반영할 수 있게 된다.
도 4 내지 도 8에는 본 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템(100)을 운용함에 따른 정화대상 원수의 초기 측정값, 1차 기본 설정값, 1차 측정 결과값, 2차 자동 설정값, 2차 측정 결과값을 각각 나타내는 표가 도시되어 있다.
또한, 도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격감시제어와 공장자동화 대응의 하나의 예시를 나타내는 표가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템의 운용 결과 리포트의 하나의 예시를 나타내는 표가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템(100)은, 각 구성을 이용하여 여러 공정을 통해 정화 대상 오폐수를 정화하게 된다.
최초 원수 인입부(110)에 정화하고자 하는 오폐수가 인입되게 된다.(S110)
이때, 실시간 검출부(160)는 원수 인입부(110)에 수용된 오폐수의 총유기탄소값과 물리적 특성 및 화학적 특성을 검출하게 된다.(S120) 이러한 과정을 거쳐 도 4에 도시된 바와 같이 오폐수의 초기 측정값을 획득할 수 있다.
이후, 제어부(170)는 운전 전 사전분석 데이터를 통해 1차 기본 설정값을 세팅하게 된다. 즉, 목표 총유기탄소 값을 결정하게 된다.(S120) 또한, 이와 동시에 목표 총유기탄소 값에 따른 오존 투입량, 과산화수소 투입량, UV 램프 조사량, 활성탄 투입량 및 접촉 반응 시간을 산출하게 된다.(S130)
도 5에 도시된 바와 같이, 위 설정값은 최초 수동으로 설정할 수 있으나, 빅데이터 저장 서버에 다량의 데이터를 활용하여 자동으로 설정하게 프로그래밍할 수 있음은 물론이다.
이후, 제1 정화부(120)와 접촉반응부(130)를 이용하여 정화대상 오폐수를 정화 처리하게 된다.(S140, S150)
접촉반응단계(S150)를 거친 처리수에 대해 총유기탄소 값을 검출한 후, 목표량에 도달했는지의 여부를 판단하게 된다.(S170) 도 6에 도시된 바와 같이, 처리수의 총유기탄소 값이 모드 A의 경우 13 PPM이 검출되었고, 모드 B의 경우 12PPM이 검출되어 추가 운전이 필요함을 판단하게 된다.
모드 A는 오존 투입과 UV 조사 과정을 거친 경우이고, 모드 B는 오존 투입, UV 조사 및 활성탄 투입 과정을 거친 경우이다. 모드 B의 활성탄 투입 과정은 또 다른 실시예로서 본 실시예에 따른 결과와 비교하기 위해 수행된 과정이다.
도 6에 도시된 바와 같이 추가 운전이 필요할 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 정화수 배출부(150)의 재순환 배출부(151)를 이용하여 오폐수를 제1 정화부(120)로 재순환 시키게 된다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템의 2차 자동 설정값이 세팅되게 된다.(S120)
구체적으로, 목표 총유기탄소 값은 동일하게 설정하고, 오존 투입량, 과산화수소 투입량, UV 램프 조사량, 활성탄 투입량, 접촉 반응 시간을 재설정하게 된다.(S130)
이후, 오존 투입, 과산화수소 투입, UV 조사 적용단계(S140) 및 접촉 반응단계(S150)를 거치게 된다.
재차 정화 처리된 처리수는, 총유기탄소 값 검출 및 목표량 도달 여부 판단 단계를 통해 처리되게 된다.(S170) 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 모드 A의 경우와 모드 B의 경우 모두 목표 총유기탄소 값을 만족함을 확인할 수 있다. 이 경우, 처리수는 정화된 오폐수 배출단계(S180)를 통해 외부로 배출되게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 운용자의 모바일 디바이스 즉, 스마트폰 또는 원격 컴퓨터를 이용하여 원격감시제어 및 공장자동화 대응을 구현할 수 있다. 구체적으로, 운용자는 스마트폰 또는 원격 컴퓨터를 이용하여 수처리 운전상황을 모니터링 할 수 있고, 더 나아가 수처리 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
정화된 오폐수 배출단계(S180)를 수행한 후에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템(100)의 운용 결과 리포트를 운용자에게 출력할 수 있다. 도 10에 도시된 결과 보고서는 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템에 따르면, 특정 역할을 수행하는 원수 인입부(110), 제1 정화부(120), 접촉반응부(130), 정화수 배출부(150), 실시간 검출부(160) 및 제어부(170)를 구비함으로써, 정화 대상 오폐수의 총유기탄소 검출값을 이용하여 총유기탄소 처리 목표 값을 설정한 후, 정화 대상 오폐수의 총유기탄소 실시간 검출값을 기 설정된 범위 내로 처리함으로써 정화 대상 오폐수를 효과적으로 정화처리 할 수 있고, 이와 동시에, 전체 시스템의 기본 설정 값을 실시간 및 자동으로 제어 가능하고, 원격통신을 통한 수처리 모니터링이 가능한 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템
110: 원수 인입부
120: 제1 정화부
121: 오존 투입부
122: UV 조사부
123: 과산화수소 투입부
130: 접촉반응부
150: 정화수 배출부
151: 재순환 배출부
160: 실시간 검출부
170: 제어부
110: 원수 인입부
120: 제1 정화부
121: 오존 투입부
122: UV 조사부
123: 과산화수소 투입부
130: 접촉반응부
150: 정화수 배출부
151: 재순환 배출부
160: 실시간 검출부
170: 제어부
Claims (5)
- 외부로부터 정화 대상 오폐수를 수용한 후, 제어부(170)의 신호에 의해 제1 정화부(120)에 오폐수를 제공하는 원수 인입부(110);
원수 인입부(110)로부터 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용한 후, 제어부(170)의 신호에 의해 특정량의 오존을 투입하거나, 특정 시간동안 UV를 조사하거나, 특정량의 과산화수소를 투입하는 제1 정화부(120);
제1 정화부(120)로부터 1차 처리된 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용한 후, 특정 시간동안 접촉반응을 유도하는 접촉반응부(130);
상기 접촉반응부(130)로부터 접촉반응 과정을 거친 처리수를 전달받아 수용한 후, 제어부(170)의 신호에 의해 외부로 배출하는 정화수 배출부(150);
상기 원수 인입부(110), 제1 정화부(120), 접촉반응부(130) 및 정화수 배출부(150)에 수용된 오폐수의 총유기탄소 검출값, 물리적 특성 및 화학적 특성을 검출한 후, 검출된 데이터를 제어부(170)에 전달하는 실시간 검출부(160); 및
상기 실시간 검출부(160)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 목표 총유기탄소값을 산출한 후, 목표 총유기 탄소값을 달성할 수 있도록, 원수 인입부(110), 제1 정화부(120), 접촉반응부(130) 및 정화수 배출부(150)의 작동을 제어하는 제어부(170);
를 포함하고,
상기 제1 정화부(120)는,
상기 원수 인입부(110)로부터 정화 대상 오폐수를 전달받아 수용하는 수용공간이 마련되고, 제어부(170)의 신호에 의해 특정량의 오존을 투입하는 오존 투입부(121);
상기 오존 투입부(121)의 수용공간의 일측에 장착되고, 제어부(170)의 신호에 의해 수용공간 내부에 수납된 정화 대상 오폐수에 특정 시간동안 UV를 조사하는 UV 조사부(122); 및
상기 오존 투입부(121)의 수용공간 일측에 장착되고, 제어부(170)의 신호에 의해 수용공간 내부에 수납된 정화 대상 오폐수에 특정량의 과산화수소를 투입하는 과산화수소 투입부(123);
를 포함하고,
상기 접촉반응부(130)는,
상기 제1 정화부(120)를 통해 전달된 정화 대상 오폐수를 수용하는 공간이 형성된 수용 탱크; 및
상기 수용 탱크 내부에 형성되고, 수용 탱크 내부로 인입된 오폐수가 좌우 또는 상하방향으로 교차 이동함에 따라 스스로 교반 되도록, 수용 탱크 내부에 특정 유동 경로를 형성하는 격벽(baffle);
을 포함하고,
상기 정화수 배출부(150)는,
상기 접촉반응부(130)로부터 접촉반응 과정을 거친 처리수를 전달받아 수용하는 수용공간이 마련되고, 제어부(170)의 신호에 의해 수용된 오폐수를 제1 정화부(120)로 재순환시키거나 외부로 배출하는 재순환 배출부(151);
를 포함하고,
상기 제어부(170)는, 실시간 검출부(160)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 정화수 배출부(150)로 전달된 오폐수의 총유기탄소 검출값이 기 설정된 범위 내에 진입하지 않을 경우, 재순환 배출부(151)를 이용하여 정화수 배출부에 전달된 오폐수를 제1 정화부(120)로 재순환시키고,
상기 제어부(170)는,
상기 실시간 검출부(160)를 통해 획득한 데이터 및 정화 대상 오폐수의 정화 진행 상태 정보를 빅데이터 저장 서버 또는 운용자의 모바일 디바이스에 전송하거나, 운용자의 모바일 디바이스로부터 전달되는 제어신호를 수신하여 제어부(170)에 전달하는 무선통신모듈; 및
상기 무선통신모듈로부터 전달된 실시간 데이터 및 제어부(170)의 제어동작 신호 데이터를 종합적으로 분석하여 실시간으로 저장하고, 저장된 데이터를 바탕으로 최적의 운용 조건을 실시간으로 도출하거나 업데이트하며, 도출된 최적의 운용 조건을 무선통신모듈을 통해 사용자에게 전달하거나, 자동으로 제어부(170)에 전송하여 관련 최적 운용 조건을 실시간으로 반영하는 빅데이터 저장 서버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 자동 수처리 및 원격 모니터링 시스템.
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|---|---|---|---|---|
| KR20040038457A (ko) * | 2002-11-01 | 2004-05-08 | 한국건설기술연구원 | 총유기탄소를 이용한 오존공정과 고도산화공정의자동제어장치 및 방법 |
| JP5499753B2 (ja) | 2010-02-18 | 2014-05-21 | 栗田工業株式会社 | 水処理方法及び装置 |
| KR101742557B1 (ko) * | 2017-01-16 | 2017-06-15 | 주식회사 모리트워터에너지 | 오존 반응을 이용한 수처리 장치 및 방법 |
| KR101847055B1 (ko) * | 2015-09-22 | 2018-05-24 | 한국산업기술시험원 | 오염수 고도산화처리장치 및 고도산화처리방법 |
| KR20200066999A (ko) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | (주)파이브텍 | 휘발성유기화합물이 포함된 폐수 처리용 전해 시스템 및 방법 |
-
2020
- 2020-08-27 KR KR1020200108785A patent/KR102231600B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |