KR20090061557A - 자동 재처리가 가능한 수질원격감시시스템을 포함하는수처리 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 재처리가 가능한 수질원격감시시스템을 포함하는 수처리 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입된 원수를 처리하는 수처리부; 상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치 이하인 처리수를 방류하며, 방류제어장치가 설치된 방류라인(Effluent Line); 상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(혹은 설정치)를 초과한 처리수를 상기 수처리부로 반송시키며, 반송제어장치가 설치된 리턴라인(Return Line); 및 상기 방류라인과 리턴라인을 제어하고 처리수(방류수)의 수질오염 항목을 상시 감지하는 수질원격감시시스템(TMS ; Tele-metering System)을 포함하여, 배출되는 처리수(방류수)의 수질오염 정도를 On-Line 상으로 원거리에서 상시 감시할 수 있고, 노동력 부담이 적어 관리 비용을 절감할 수 있으며, 또한 배출 허용 기준치를 초과한 경우에는 방류를 차단 및 재처리할 수 있어 수질환경을 개선할 수 있는 수처리 설비를 제공한다.

수처리, 폐수, 수질원격감시시스템, TMS, 방류, 오염, 자료수집장치, 제어

Description

자동 재처리가 가능한 수질원격감시시스템을 포함하는 수처리 설비 {WATER TREATMENT PLANT CONTAINING TELE-METERING SYSTEM CAN BE AUTO RE-TREATMENT}

본 발명은 오수, 폐수, 우수, 하수 등을 처리하는 수처리 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방류되는 수질(방류수)의 오염정도를 원거리에서 상시 감시할 수 있고, 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 경우에는 방류를 차단 및 재처리하여 수질환경을 개선할 수 있는 수질원격감시시스템을 포함하는 수처리 설비에 관한 것이다.

일반적으로, 가정이나 산업 현장, 농축산 현장, 주택이나 산업단지 등에서 발생되는 오수, 폐수, 우수, 하수 등을 정화 처리함에 있어서는 수처리 설비(plant)가 이용된다. 오수, 폐수, 우수, 하수 등에 포함된 고형물, 유기물, 질소 및 인 등을 처리함에 있어서는 물리적, 화학적 및 생물학적 방법이 병행되고 있다.

수처리 설비는 일반적으로 여과나 침강방식으로 부유물, 모래, 협잡물 등의 고형물을 제거하기 위한 스크린이나 침사지 등이 설치된 물리적 처리부; 응집 반응 등을 이용하여 무기물 등의 고형물을 응집, 침전시켜 제거하는 물리/화학적 처리부; pH를 조정하거나 소독하는 화학적 처리부; 질산화반응과 탈질반응 등을 이용하여 유기물, 질소 및 인을 처리하기 위한 생물학적 처리부를 갖는다. 또한, 상기 화학적 처리부에는 오수, 폐수, 우수, 하수 등에 포함된 미립자의 고형물을 응집시켜 플록(floc)을 생성시키는 반응/응집조; 상기 반응/응집조에서 생성된 플록(floc)을 침전, 제거시키는 침전조; 및 상기 플록(floc)을 탈수시키는 탈수기가 설치되어 있다. 이때, 상기 반응/응집조는 약품 공급탱크로부터 황산알루미늄(알룸), 폴리염화알루미늄(PAC) 등의 응집제나 폴리아크릴아마이드(PAA), 폴리아크릴산나트륨, 벤토나이트, 플라이애쉬(Fly ash) 등의 보조응집제를 공급받는다. 반응/응집조를 통하여 생성된 플록(floc)은 침전조 및 탈수기를 통하여 케익(cake)화되고, 상기 케익(고농축 슬러지)은 소각 또는 성토제 등의 방법으로 폐기되거나 재활용되고 있다. 또한, 플록(floc)으로부터 분리된 상등액(처리수)은 방류되거나, 그 수질 정도에 따라 산업 용수 등으로 재이용되기도 한다.

환경부는 수처리 설비를 거친 방류수에 대해 BOD, COD, 총-질소(T-N), 총-인(T-P), 유량, pH, SS(부유물질) 등의 수질오염 항목을 측정하여 배출 허용 기준치로 방류하도록 규정하고 있다. 수질환경보전법(개정 2006. 7. 19)에서 규정한 배출 허용 기준은, 예를 들어 청정지역(1일 폐수배출량 2,000㎥ 이상)의 경우 BOD는 30mg/L이하, COD는 40mg/L이하, 총-질소(T-N)는 30mg/L이하, 총-인(T-P)은 4mg/L이하, pH는 5.8 ~ 8.6, SS는 30mg/L이하로 규정하고 있다.

종래, 상기 수질오염 항목을 측정함에 있어서는 현장에서 일반 인력에 의존(또는 공무원의 실사 방문)하여 방류수 시료를 채취한 후, 수질오염 항목을 측정, 기록하고 있다.

그러나 위와 같은 종래 기술에 따른 관리방법은 시료 채취 단계에서부터 신뢰성과 객관성을 인정받기 어렵고, 수질오염도의 변화와 실험자의 분석 데이터의 오차로 부정확할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 상시적인 측정 및 감시가 어려워 배출 허용 기준치를 초과하여 방류될 수 있고, 이러한 오염수의 방류에 의해 수질환경을 저해할 수 있는 문제점이 있다. 이때, 오염수의 방류는 지역별, 하천별 배출량 총량규제에 의하여 국가적으로 지자체 성장을 제한할 수 있으므로, 오염수의 방류량을 최소화하는 것이 지자체 발전의 중요한 요소라 할 수 있다.

아울러, 위와 같은 종래 기술에 따른 관리방법은 현장 인력(및 실사 방문 인력)에 의존하고 있어 노동력 부담에 따른 관리 비용이 많이 소요되는 문제점이 지적된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방류되는 수질(방류수)의 오염정도를 On-Line 상으로 원거리에서 상시 감시할 수 있고, 노동력 부담이 적으며, 배출 허용 기준치를 초과한 경우에는 방류를 차단 및 재처리하여 수질환경을 개선할 수 있는 수질원격감시시스템(TMS)을 포함하는 수처리 설비를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

유입된 원수를 처리하는 수처리부;

상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치) 이하인 처리수를 방류하며, 방류제어장치가 설치된 방류라인(Effluent Line);

상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 처리수를 상기 수처리부로 반송시키며, 반송제어장치가 설치된 리턴라인(Return Line);

상기 방류라인에 설치되어 수질오염 항목을 측정하는 측정기;

상기 측정기에서 측정된 값을 수집, 분석 및 저장하여 운영서버로 전송하며, 운영서버의 원격명령에 의하여 방류제어장치 및 반송제어장치를 제어하는 자료수집장치;

상기 자료수집장치로부터 신호를 전송받고, 전송된 신호가 배출 허용 기준 치(설정치)를 초과하는지의 여부를 판단하여 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하면, 상기 자료수집장치측으로 방류제어장치 및 반송제어장치를 제어하여 방류를 차단하고 수처리부로 반송시키는 명령을 송출하거나, 상기 방류제어장치 및 반송제어장치를 직접 제어하는 운영서버를 포함하는 수처리 설비를 제공한다.

또한, 본 발명은,

유입된 원수를 처리하는 수처리부;

상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치) 이하인 처리수를 방류하며, 방류제어장치가 설치된 방류라인(Effluent Line);

상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 처리수를 상기 수처리부로 반송시키며, 반송제어장치가 설치된 리턴라인(Return Line);

상기 방류라인에 설치되어 수질오염 항목을 측정하는 측정기;

상기 측정기에서 측정된 값을 수집, 분석 및 저장하고, 상기 측정기에서 측정된 값이 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하는지의 여부를 판단하여 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하면, 상기 방류제어장치 및 반송제어장치를 제어하여 방류를 차단하고 수처리부로 반송되게 하는 자료수집장치를 포함하는 수처리 설비를 제공한다.

바람직한 구현예에 따라서, 본 발명에 따른 수처리 설비는 본 발명에 따른 수처리 설비는 상기 운영서버에 네트워크나 직렬통신에 의해 연결되며, 상기 운영서버로부터 신호를 제공받고, 운영서버측으로 방류제어장치 및 반송제어장치의 제어명령을 송출하는 관리자 단말기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 운영서버는 상기 측정기에 의해 측정된 수질오염 항목 중 적어도 하나 이상이 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하면, 문자메세지를 발송하거나 경보를 발생시키는 경보수단을 더 포함할 수 있다. 아울러, 상기 운영서버는 수신된 신호(오염상태 정보)를 출력하는 출력수단을 더 포함할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 수처리 설비는 상기 자료수집장치 또는 운영서버에 네트워크나 직렬통신에 의해 연결되며, 상기 자료수집장치의 신호와 상기 자료수집장치의 제어에 의한 방류제어장치 및 반송제어장치의 작동 여부를 감시하는 주무관청 서버를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 측정기는 BOD 분석기, COD 분석기, 총질소(T-N) 분석기, 총인(T-P) 분석기, 유량계, pH 측정기 및 SS 측정기 등으로부터 선택된 하나 이상, 바람직하게는 이들 모두를 포함하는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 배출되는 처리수(방류수)의 수질오염 정도를 On-Line 상으로 원거리에서 상시 감시할 수 있고, 노동력 부담이 적어 관리 비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다. 또한 방류수가 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 경우에는 방류를 차단 및 재처리할 수 있어 수질환경을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도 면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 수처리 설비의 개략적인 구성도를 보인 것이고, 도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 수처리 설비의 구체적인 실시예를 보인 것이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 수처리 설비는 유입된 원수를 처리하는 수처리부(A); 상기 수처리부(A)의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치) 이하인 처리수를 방류(Effluent)하며, 그 중간에 방류제어장치(210-V)가 설치된 방류라인(210, Effluent Line); 상기 수처리부(A)의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 처리수를 상기 수처리부(A)로 반송(back flow)시키며, 그 중간에 반송제어장치(220-V)가 설치된 리턴라인(220, Return Line); 상기 방류라인(210)에 설치되어 수처리부(A)에서 처리된 처리수의 수질오염 정도를 측정하고 수질오염 정도(수질 오염 상태)에 따라 상기 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)의 개폐를 제어하는 수질원격감시시스템(100, TMS ; Tele-metering System)을 포함한다. 이때, 상기 수질원격감시시스템(100, 이하 "TMS"라 약칭한다)은 상기 방류제어장치(210-V)의 전단 또는 후단에 설치되거나 방류 지점 등에 자유롭게 설치되어, 방류제어장치((210-V) 및 반송제어장치(220-V)를 제어하는 기능을 가진다. 도 1은 상기 TMS(100)가 방류제어장치(210-V)의 전단에 설치된 모습을 예시한 것이고, 도 2는 상기 TMS(100)가 방류제어장 치(210-V)의 후단에 설치된 모습을 예시한 것이며, 도 3은 상기 TMS(100)가 방류 지점, 즉 방류라인(210)의 끝단에 설치된 모습을 예시한 것이다.

이때, 도 8을 참조하면, 상기 TMS(100)는 수질오염 항목을 측정하는 적어도 하나 이상의 측정기(110), 상기 측정기(110)에서 측정된 값을 수집, 분석 및 저장하여 운영서버(130)로 전송하며, 운영서버(130)의 원격명령에 의하여 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)를 제어하는 자료수집장치(120); 및 상기 자료수집장치(120)로부터 신호를 전송받고, 전송된 신호가 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하는지의 여부를 판단하여 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하면, 상기 자료수집장치(120)측으로 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)를 제어하여 방류를 차단하고 수처리부로 반송시키는 명령을 송출하거나, 상기 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)를 직접 제어하는 운영서버(130)를 포함한다. 이때, 상기 TMS(100)는 자료수집장치(120)는 운영서버(130)의 역할을 동시에 수행하여 운영서버(130)가 생략된 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 TMS(100)는 본 발명의 다른 형태에 따라서, 수질오염 항목을 측정하는 적어도 하나 이상의 측정기(110), 상기 측정기(110)에서 측정된 값을 수집, 분석 및 저장하고, 상기 측정기(110)에서 측정된 값이 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하는지의 여부를 판단하여 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하면, 상기 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)를 제어하여 방류를 차단하고 수처리부로 반송되게 하는 자료수집장치(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에서 처리 대상이 되는 원수는 가정이나 산업 현장 등에서 발생하는 일반 오수, 폐수 등은 물론 광산 채굴 현장 등에서 발생하는 고농축 폐수, 농축산 현장에서 발생하는 축산폐수, 그리고 침출수, 하수, 비점오염원(우수) 등을 포함한다.

또한, 상기 수처리부(A)는 유입된 원수를 처리할 수 있는 시설을 것이면 본 발명에 포함하며, 구체적으로 물리적 처리시설, 화학적 처리시설 및 생물학적 처리시설로부터 선택된 하나 이상의 처리시설을 갖춘 것이면 본 발명에 포함한다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 상기 수처리부(A)는 여과나 침강방식으로 부유물, 모래, 협잡물 등의 고형물을 제거하기 위한 스크린이나 침사지 등이 설치된 물리적 처리시설; 응집 반응 등을 이용하여 무기물 등의 고형물을 응집, 침전시켜 제거하는 물리/화학적 처리시설; pH를 조정하거나 소독하는 화학적 처리시설; 질산화반응과 탈질반응 등을 이용하여 유기물, 질소 및 인을 처리하기 위한 생물학적 처리시설; 등으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 처리시설을 구비한 것이면 본 발명에 포함한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 도시한 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수처리 설비의 일부 구성도를 보인 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 침사조의 구현예를 보인 단면 구성도이다. 그리고 도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 응집조의 구현예를 보인 것이며, 도 7은 본 발명에 따른 폐수처리 설비를 구성하는 침전조의 구현예를 보인 단면 구성도이다. 또한, 도 8은 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 TMS의 구체적인 구성도를 보인 것이다.

도면에 도시한 본 발명에 따른 수처리 설비는, 상기 수처리부(A)로서 물리적 처리시설과 화학적 처리시설을 동시에 구비한 것을 예시한 것이다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어, 처리 대상이 되는 원수는 폐수를 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 수처리 설비는, 유입된 폐수(원수)를 처리하는 수처리부(A)로서 집수조(30), 반응/응집조(40) 및 침전조(50)를 적어도 포함할 수 있다. 도 4는 터널이나 갱도 공사 등에서 발생하는 폐수와 같이 슬러지(sludge)나 고형물이 많이 포함되어 있는 폐수를 처리하기에 적합한 설비를 예시한 것으로서, 도 2는 집수조(30), 반응/응집조(40) 및 침전조(50) 이외에 침사조(10), 중화조(20), 슬러지 농축조(80) 등을 가지는 설비를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 수처리 설비는, 수처리부(A) 내에 위와 같은 침사조(10), 중화조(20), 집수조(30), 반응/응집조(40), 침전조(50) 및 슬러지 농축조(80) 등과 같은 물리적, 화학적 처리시설 이외에, 전술한 바와 같이 미생물을 이용한 생물학적 처리시설(도시하지 않음)이 더 설치될 수 있다. 예를 들어, 침전조(50)의 후단에 설치되어 폐수에 포함된 유기물, 질소 및 인 등을 제거하기 위한 것으로서 혐기조, 탈질 반응조, 폭기조, 질산화 반응조 등의 생물학적 처리시설(도시하지 않음)이 더 설치될 수 있다.

상기 침사조(10)는 중력 여과방식으로 유입된 폐수에 포함된 고형물을 제거하는 것으로서, 여기서는 주로 고형물 중에서도 부유물질이나 비중이 큰 모래 및 협잡물 등이 제거된다. 이러한 침사조(10)는, 예를 들어 스크린, 모래, 자갈 또는 모래와 자갈의 혼합 등으로 구성된 여과부재(13)가 내설된 구조를 갖는다.

도 5는 침사조(10)의 구현예를 도시한 단면 구성도이다. 도 5에 보인 바와 같이, 상기 침사조(10)는 침사조 본체(11)와, 상기 침사조 본체(11)의 내부에 설치된 여과부재(13)와, 상기 여과부재(13)의 하측에 테이퍼(taper)지게 형성된 호퍼(15)로 구성되고, 상기 여과부재(13)는 모래, 자갈 또는 이들의 혼합으로 이루어진 여과재층(13b)과, 상기 여과재층(13b)을 지지하는 다공판(13a)으로 구성될 수 있다. 이때, 침사조 본체(11)에 고형물이 포함된 폐수가 유입되면 여과재층(13b)에 의해 고형물이 여과되면서 응결되어 침사조 본체(11)의 수위가 상승하게 되고, 수위가 일정량 이상 상승하게 되면 수압에 의하여 폐수와 함께 응결된 고형물이 다공판(13a)을 통과하여 하측으로 배출된다. 이때 응결되어 침전된 고형물의 비중이 물에 비하여 상당히 높으므로 짧은 시간 내에 침전되면서 슬러지 상태의 고형물은 하측의 호퍼(15)를 통하여 배출되고, 고형물이 제거된 폐수는 배출 라인(도 5에서 여과부재(13)와 호퍼(15)에 마련된 우측 분기라인)을 통하여 배출된다. 또한, 하측의 호퍼(15)를 통하여 배출되는 고형물은 슬러지 농축조(80)로 이송된다. 이러한 침사조(10)의 선단에는 유입된 폐수의 유속을 조절하는 오버플로우조(5)가 설치된 것이 좋다.

상기 집수조(30)는 침사조(10)의 후단에 설치되어, 유입된 폐수를 저장하며 유량을 조정함과 동시에 유속을 저속으로 유지하는 것으로서, 여기에는 공기 주입기(33)가 설치된 것이 좋다. 상기 공기 주입기(33)는 집수조(30) 내의 고형물 침전으로 인한 용량 감소를 방지하기 위한 것으로서, 이는 집수조(30)의 바닥 쪽에 근접하여 설치된다.

상기 반응/응집조(40)는 집수조(30)의 후단에 설치되어, 유입된 폐수에 포함된 미립자의 고형물(고체 미립자)을 반응, 응집시켜 플록(floc)을 생성시키는 것으로서, 이는 약품 공급탱크(43)(47)로부터 응집제를 공급받는다. 이때, 상기 반응/응집조(40)는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1약품 공급탱크(43)로부터 응집제를 공급받는 반응조(41)와, 제2약품 공급탱크(47)로부터 보조응집제를 공급받는 응집조(45)로 구성된다. 그리고 통상과 같이 상기 제1약품 공급탱크(43)에는 황산알루미늄(Al2(S04)3) 등과 같은 무기물 응집제가 저장되고, 상기 제2약품 공급탱크(47)에는 폴리아크릴아마이드(PAA) 등과 같은 폴리머 응집제가 저장될 수 있다. 이러한 상기 반응/응집조(40)의 상부에는 유입된 폐수와 응집제의 혼합을 위한 교반기(42)(46)가 착설된다. 상기 교반기(42)(46)는 공급된 응집제를 반응/응집조(40) 내부의 모든 영역에 교반, 분산시키면서, 생성된 플록(floc)이 반응/응집조(40)의 바닥에 침전되는 것을 방지하는 것으로서, 이는 모터(M)에 의해 구동된다. 그리고 상기 반응/응집조(40)는 상향 흐름이 되도록 하는 것으로서, 즉 유입된 폐수의 흐름이 하부에서 상부로 흐르도록 하는 것으로서, 유출구 쪽에 배플(baffle, 49)이 설치된 구조를 가지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 반응/응집조(40)의 내부에는 효과적인 접촉을 위한 와류 형성 부재(90)가 설치된 것이 좋다. 상기 와류 형성 부재(90)는 반응/응집조(40) 내부의 유로 흐름 방향과 유속을 변화시켜 와류(eddy flow)를 형성시킬 수 있는 것이면 좋다. 이러한 와류 형성 부재(90)는 반응/응집조(40)의 측벽이나 바닥에, 또는 측벽과 바닥 모두에 설치될 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 와류 형성 부재(90)의 구현예를 도시한 것이다. 먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 상기 와류 형성 부재(90)는 반응/응집조(40)의 바닥에 상향 돌출되어 마련된 돌기 형태의 리브(91, rib)로 구성되거나, 도 6b에 도시한 바와 같이, 바닥에 상향 돌출되어 마련된 판 형태의 플레이트(92, plate)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 와류 형성 부재(90)는 도 6c에 도시한 바와 같이, 고리(ring) 형태의 망체(93, mesh)로 구성될 수 있다. 이때, 도 6a 및 도 6b에 보인 바와 같이, 리브(91)나 플레이트(92)로 구성된 경우에는 지그재그 형으로 배치된 것이 바람직하다.

교반기(42)(46)의 회전에 의해, 반응/응집조(40) 내부의 유로 흐름 방향은 교반기(42)(46)의 회전방향과 동일한 방향으로 진행되고, 또한 유속도 모든 부분에서 일정하게 유지되어 폐수와 응집제의 접촉이 적어지고, 결국 플록(floc)의 생성이 저하되는데, 상기 와류 형성 부재(90)는 이를 방지한다. 구체적으로, 와류 형성 부재(90)에 의해 반응/응집조(40)의 내부에 와류(eddy flow)가 형성되어 폐수와 응집제의 접촉이 많아져 반응성과 응집성이 향상되어 플록(floc)의 생성이 증가된다. 이에 따라, 후술하는 침전조(50)에서의 침전량이 많아져 플록(floc)의 제거율, 즉 미립자 고형물의 제거율이 향상된다.

상기 침전조(50)는 반응/응집조(40)에서 생성된 플록(floc)을 침전, 제거하는 것으로서, 이는 본체(51)와, 상기 본체(51) 내부에 설치되어 침전된 플록(floc)을 제거하는 스크래퍼(53)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 스크래퍼(53)는 모터(M)에 의해 회전하면서 바닥에 침전 적층된 플록(floc)을 긁어 배출한다. 그리 고 배출된 플록(floc)은 슬러지 농축조(80)로 이송된다.

도 7은 본 발명에 유용하게 적용될 수 있는 침전조(50)의 단면 구성도를 보여준다. 도 7을 참조하여 설명하면, 상기 침전조(50)는 상부에 다단 믹서(55, Mixer)가 설치된 것이 바람직하다. 상기 다단 믹서(55)는 와류를 형성시켜 반응/응집조(40)로부터 유입된 폐수와 응집제를 반응시켜 플록(floc)의 생성을 증가시키기 위한 것으로서, 이는 흐름 통로를 제공하는 유입관(56)과, 상기 유입관(56)의 내측 벽에 경사지게 마련된 다수의 경사판(56a)과, 상기 다수의 경사판(56a)의 사이에 배치된 다수의 다단 방해판(57)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 방해판(57)은 스크래퍼(53)를 회전시키는 모터(M)의 축(54a)에 착설되어 회전된다. 이에 따라, 유입된 폐수와 응집제는 다수의 경사판(56a)과 방해판(57)을 거치면서 계속적으로 접촉되어 플록(floc)의 생성이 증가된다.

상기 침전조(50)를 거쳐 플록(floc)이 제거된 처리수는 생물학적 처리시설(도시하지 않음)을 거치거나, 또는 배출 허용 기준치를 통과한 경우에는 방류될 수 있다. 또한, 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 침전조(50)를 거친 처리수는 여과수조(60)에 저장되었다가 여과기(65)를 거치는 것이 바람직하다. 이때, 여과기(65)는 모래 여과기, 활성탄 여과기, 막 여과기 등을 예로 들 수 있으며, 여과기(65)는 거친 처리수는 저장조(70)로 이송된다. 그리고 저장조(70)에 수용된 처리수는 수질 조건에 따라 방류 또는 공업용수로서 재이용될 수 있으며, 또한 여과기(65)의 세척을 위한 역세 세척수로 이용될 수 있다. 이때, 역세에 사용된 세척수는 침사조(10) 또는 집수조(30)로 재이송되어 재처리되는 것이 좋다.

또한, 상기 집수조(30)의 선단에는, 구체적으로 상기 침사조(10)와 집수조(30)의 사이에는, 유입된 폐수를 중화시키는 중화조(20)가 설치될 수 있다. 아울러, 중화조(20)의 후단에는, 즉 중화조(20)와 집수조(30)의 사이에는 반응조(25)가 더 설치될 수 있다. 도 4는 집수조(30)의 선단에 침사조(10), 중화조(20) 및 반응조(25)가 순차적으로 설치된 모습을 보인 것이다.

상기 중화조(20)는 pH 조절을 위한 것으로서, 이는 산/알칼리 수용탱크(23)로부터 산성 수용액(황산 수용액 등)이나 알칼리 수용액(수산화나트류 수용액 등)을 공급받는다. 이때, 상기 산/알칼리 수용탱크(23)에는 폐수의 발생 장소(또는 종류)에 따라 산성 수용액이나 알칼리 수용액이 수용된다. 예를 들어, 터널 공사에서 발생된 폐수일 경우에는 산성 수용액이 수용된다. 아울러, 상기 중화조(20)는 산성 수용액과 알칼리 수용액을 별도의 라인으로 모두 공급받을 수 있도록 설비 내에 2개 이상 설치될 수 있다.

또한, 상기 반응조(25)는 약품 수용탱크(27)로부터 약품을 공급받아 중화된 폐수를 응집시키는 역할을 하거나, 또는 스캐일(scale)을 방지하거나 세균을 박멸하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 반응조(25)와 연계된 약품 수용탱크(27)에는 황산알루미늄, 폴리머(Polymer) 등의 응집제가 저장되거나, 칼륨염 등의 안티스캐일런트(antiscalant)가 저장되거나, 치아염소산나트륨(NaOCl) 등의 살균제가 저장될 수 있다.

상기 중화조(20)와 반응조(25)는 상기 침사조(10)에서 집수조(30)로 연결되는 라인 상에서 분기되는 라인을 통해 폐수를 공급받게 되며, 분기 라인 상에는 폐 수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(29)로서, 3방향 모두의 흐름을 제어할 수 있는 삼방 밸브가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 중화조(20) 및 반응조(25)에는 중화반응 및 응집반응 등의 반응효율이 높도록 모터(M)에 의해 구동되는 교반기(22)(26)가 이들의 상부에 각각 착설되는 것이 좋다. 그리고 상향 흐름이 되도록 하는 배플(29)이 설치될 수 있다.

또한, 상기 중화조(20) 및 반응조(25) 내에 와류가 형성되어 폐수와 약품의 접촉율이 증가되도록, 이들의 바닥에는 와류 형성 부재(90)가 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 중화조(20) 및 반응조(25)의 바닥에는, 돌기 형태로서 지그재그 형으로 배치된 리브(91), 판 형태로서 지그재그 형으로 배치된 플레이트(92), 또는 고리 형태의 망체(93)로 구성된 와류 형성 부재(90)가 설치될 수 있다.

아울러, 상기 침사조(10)와 침전조(50)에서 배출된 슬러지 상의 고형물은 슬러지 농축조(80)로 이송되어 농축된 다음, 탈수기(85)에서 탈수되는 것이 바람직하다. 그리고 탈수기(85)에서 배출되는 케이크 상의 슬러지는 폐기되거나, 복토 또는 성토용으로 재이용될 수 있으며, 슬러지가 제거된 처리수는 침사조(10)나 집수조(30)로 재이송되어 재처리되는 것이 좋다.

위와 같은 수처리 설비는, 본 발명에 따라서 상기 수처리부(A)의 후단에 설치된 방류라인(210); 리턴라인(220); 그리고 상기 방류라인(210) 및 리턴라인(220)을 제어하고 처리수(방류수)의 수질오염 항목을 상시 감지하는 TMS(100)를 더 포함하여 구성된다.

도 8을 참조하여 설명하면, 상기 방류라인(210)은 상기 침전조(50)의 후단 에, 구체적으로는 여과수조(60)나 저장조(70)와 연통 설치되어 폐수처리가 완료된 처리수(수질오염도가 허용 기준치 이하인 처리수)를 방류하는 것으로서, 이는 그의 중간에 방류제어장치(210-V)가 설치되어 있다. 또한, 상기 리턴라인(220)은 상기 침전조(50)의 후단에, 구체적으로는 여과수조(60)나 저장조(70)와 연통 설치되어 폐수처리가 완료된 처리수(수질오염도가 허용 기준치를 초과한 처리수)를 집수조(30)로 반송시키는 것으로서, 이는 그의 중간에 반송제어장치(220-V)가 설치되어 있다.

상기 TMS(100)는 측정기(110), 자료수집장치(120), 및 운영서버(130)를 포함하여 구성되거나, 또는 운영서버(130)가 생략된 형성된 형태로서, 측정기(110) 및 자료수집장치(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 측정기(110)는 수질오염 항목을 측정/분석하는 것으로서, 이러한 측정기(110)는 환경부에서 규정한 BOD, COD, 총-질소(T-N), 총-인(T-P), 유량, pH, SS(부유 고형물) 등의 수질오염 항목을 측정할 수 있는 BOD 분석기(110-1), COD 분석기(110-2), T-N 분석기(110-3), T-P 분석기(110-4), 유량계(110-5), pH 측정기(110-6), ...., SS 측정기(110-N) 등으로부터 선택된다. 이때, 상기 측정기(110)는 상기 나열한 측정기(110) 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하며, 바람직하게는 이들 모두를 포함하는 것이 좋다. 이러한 측정기(110 ; 110-1, 110-2, 110-3, ...., 110-N)는 현재 시판되고 있는 기기를 사용할 수 있으며, 이때, 상기 각 측정기(110)에서는 침전조(50) 이후의 라인, 구체적으로는 여과수조(60)나 저장조(70)에서 분기된 라인에 콕(cock)을 설치하여 TMS(100)에 필요한 샘 플(sample)을 채취하여 측정한다.

상기 자료수집장치(120)는, 상기 측정기(110)로부터 입력되는 아날로그(Analog) 형태의 파라미터(오염상태 정보)를 디지털 값으로 변환하거나, 측정기(110)기로부터 입력되는 디지털(RS-232C) 값을 일정시간 간격으로 평균자료를 생성하여 저장하고, 변환된 신호를 운영서버(130)로 전송한다. 또한, 측정기(110)가 설치된 장소가 2곳 이상인 경우, 상기 자료수집장치(120)는 중간자료수집기(FEP; Front End Processor)가 더 구비될 수 있다.

상기 운영서버(130)에는 자료수집장치(120)로부터 전송된 신호(오염상태 정보)의 수질오염 항목(BOD, COD, T-N, T-P, 유량, pH, SS 등)별로 허용 기준치가 설정된 설정모듈이 설치되어 있다. 또한, 이러한 운영서버(130)에는 상기 측정기(110)에 의해 측정된 수질오염 항목(즉, 자료수집장치(120)로부터 전송된 신호) 중 적어도 하나 이상이 설정치를 초과하면 경보를 발생시키는 경보수단(132)이 구비되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 운영서버(130)는 수신된 오염상태 정보와 미리 저장된 오염 기준값(환경부 배출 허용 기준치나 설정된 값)을 비교하여 설정치(허용 기준치)를 초과하는지 여부를 판단하고, 설정치가 초과되면(배출 허용 기준치를 초과한 경우) 상기 자료수집장치(120)측으로 상기 방류제어장치(210-V)의 밸브를 차단하고 반송제어장치(220-V)의 밸브를 개방하는 명령을 송출한다. 이와는 반대로 수신된 정보가 설정치로 판단되면(배출 허용 기준치로 감지되었을 경우) 반송제어장치(220-V)의 밸브는 폐쇄하고 방류제어장치(210-V)의 밸브는 개방하는 명령을 자료수집장치(120)측으로 송출한다.

이때, 본 발명의 다른 형태에 따라서, 위와 같은 제어기능은 자료수집장치(120)에 의해 도모될 수 있다. 즉, 제어장치를 자료수집장치(120)에 내장하여 경우에 따라 운영서버(130)를 생략한 구성으로 하여 동일한 제어방식을 구축할 수 있다.

아울러, 상기 TMS(100)은 수신된 신호(오염상태 정보)를 출력하는 출력수단을 더 구비할 수 있다. 이러한 출력수단은 프린터(Printer) 및 모니터(Monitor)로부터 선택된 하나 이상을 예로 들 수 있으며, 이는 상기 운영서버(130)에 구비될 수 있다.

또한, 상기 TMS(100)는 자료수집장치(120)나 운영서버(130)에 네트워크(LAN)에 의해 연결되어, 신호(오염상태 정도)와 상기 자료수집장치(120)의 제어에 의한 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)의 작동 여부를 제공받고, 감시하는 것으로서 동사무소, 구청 또는 시청 등의 주무관청 서버(140)를 더 포함할 수 있다. 이와 함께 상기 TMS(100)는, 상기 운영서버(130)에 네트워크(LAN)나 직렬통신(RS232C 등)에 의해 연결되며, 상기 운영서버(130)로부터 신호(오염상태 정보)를 제공받아 감시하며, 운영서버(130)측으로 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)의 제어명령을 송출하는 관리자 단말기(150)를 더 포함할 수 있다.

상기 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)는 적어도 밸브(valve)를 포함하여 구성되며, 바람직하게는 전동 밸브 및 펌프를 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)는 MOV V/v(Motor Operating Valve), Pneumatic V/v, 펌프 등을 사용할 수 있으며, 이는 운영서 버(130)에서 전송된 개폐 명령을 자료수집장치(120)로부터 전달받아 작동하거나, 또는 운영서버(130)의 기능이 자료수집장치(120)에 통합된 경우 자료수집장치(120)에 의해 직접 작동될 수 있다. 또한, 상기 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)는 운영서버(130)의 직접적인 제어에 의해 작동될 수 있다.

도 9a 내지 도 9d는 방류라인(210) 및 리턴라인(220)의 다양한 구현예를 보인 것이고, 도 10a 내지 도 10c는 TMS(100)의 다양한 구현예를 보인 것이며, 도 11a 및 도 11b는 TMS 제어흐름의 구현예를 보인 것이다.

먼저, 도 9a를 참조하면, 상기 방류라인(210) 및 리턴라인(220)의 유로 흐름은 위치에너지에 의해 방류 및 반송될 수 있다. 즉, 처리수는 상기 수처리부(A), 즉 침전조(50)의 상부에서 낙하에서 위치에너지에 의해 방류라인(210)을 통하여 방류되거나 리턴라인(220)을 통해 수처리부(A)로 반송될 수 있다. 또한, 도 2b 및 도 2c에 보인 바와 같이, 처리수는 저장조(70)에 수용된 다음, 방류라인(210) 및 리턴라인(220)에 설치된 펌프(P)의 구동에 의해 방류 및 반송될 수 있다. 도 9b 및 도 9c는 수중 펌프(P)를 예시한 것이다. 아울러, 도 9d를 참조하면, 저장조(70)의 하부에 리턴라인(220)이 설치되어, 저장소(70)의 처리수는 수압에 의해 리턴라인(220)을 통하여 수처리부(A)로 반송될 수 있다.

본 발명에서 전기신호를 주고받는 방식은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 10a를 참조하면, 측정기(110)에서 측정된 측정값과 측정기(110)의 상태정보는 자료수집장치(120)에 수집, 저장되고, 자료수집장치(120)에 수집, 저장된 자료는 운영서버(130)에 전송되어, 상기 운영서버(130)에 의해 측정기(110) 및 부대시설(방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V))가 제어될 수 있다. 이때, 상기 운영서버(130)는 자료수집장치(120)로부터 받은 자료를 다양하게 가공하며, 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 경우 방류 및 반송을 제어하는 신호를 송출한다. 또한, 도 10b를 참조하면, 측정기(110)에서 측정된 측정값과 측정기(110)의 상태정보를 자료수집장치(120)가 수집, 저장하되, 상기 자료수집장치(120)가 운영서버(130)로부터 명령을 받아, 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)를 제어할 수 있다. 이때, 운영서버(130)는 방류 및 반송의 제어를 자료수집장치(120)가 할 수 있도록 신호를 송출한다. 아울러, 도 10c를 참조하면, 운영서버(130)의 기능을 자료수집장치(120)에 통합되어, 방류 및 반송을 제어하고자 하는 연산을 자료수집장치(120)가 스스로 하여, 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)를 제어하는 명령을 직접 송출할 수 있다. 이때, 운영서버(130)가 별도로 구비할 필요 없다. 이러한, 전기신호의 흐름의 2가지 형태를 도 11a 및 도 11b에 예시하였다. 도 11a는 운영서버(130)의 판단에 의해 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)가 제어되는 전기신호의 흐름을 예시한 것이고, 도 11b는 자료수집장치(120)가 자가 판단에 의해 방류제어장치(210-V) 및 반송제어장치(220-V)가 제어되는 전기신호의 흐름을 예시한 것이다. 또한, 도 12는 방류 및 반송 제어신호를 받아 방류/반송제어장치(210-V)220-V)를 가동 정지시키는 제어장치의 구성도를 예시한 것이다.

한편, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 수처리부(A)의 각 단계(공정)마다 필요한 측정기(110)를 설치하여, 다음 단위에서 요구되는 수질이 되지 않고 다음 단 위로 폐수가 넘어갈 때, 다시 반송시켜 재처리함으로써 처리효율을 상승시키는데 활용할 수 있다.

또한, 본 발명의 적용으로 인해 TMS(100)의 설치위치와 방류 및 반송의 제어장치의 설치위치에 따라 TMS(100)를 구성하는 측정기(110)의 측정에 문제가 발생되지 않도록 제어공정 중에 타이머를 설치하여, 설정된 시간 이후에 방류가 개시되도록 하는 것이 좋으며, 이때 처리수질이 허용기준을 초과하면 다시 방류를 차단토록 한다. 또한, 수처리 공정의 최우선은 전체 수조가 넘쳐 무단방류가 되지 않는 것이므로, 수처리 공정이 넘치기 직전까지 반송이 되는 경우 강제 방류시스템이 작동되도록 구성되는 것이 좋다. 된다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, TMS(100), 방류라인(210) 및 리턴라인(220)에 의해, 배출되는 처리수의 수질오염 정도를 주무관청(140)이나 관리자(150)가 원거리에서 상시 감시할 수 있어, 처리수(방류수)에 대한 오염정도를 실사 방문하여 측정할 필요 없이 원거리에서 On-Line 상으로 실시간 확인 및 측정할 수 있다. 이에 따라, 노동력(실사 방문 인력 및 현장 투여 인력) 부담이 감소되어 관리 비용을 절감할 수 있으며, 또한 배출 허용 기준치를 초과한 경우에는 방류가 차단되고 재처리되어 배출 허용 기준치 이하인 처리수만을 방류될 수 있어 수질환경을 개선할 수 있다. 그리고 허용 기준치를 초과되는 원인을 찾아, 해당 수질오염 항목의 처리시설을 정비하여 정상적인 처리가 될 수 있도록 할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 수처리 설비의 개략적인 구성도를 보인 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 수처리 설비의 구체적인 실시예를 보인 일부 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 침사조의 구현예를 보인 단면 구성도이다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 응집조의 구현예를 보인 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 폐수처리 설비를 구성하는 침전조의 구현예를 보인 단면 구성도이다.

도 8은 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 TMS의 구체적인 구성도를 보인 것이다.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 방류라인 및 리턴라인의 다양한 구현예를 보인 것이다.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 수처리 설비를 구성하는 수질원격감시시스템(TMS)의 다양한 구현예를 보인 것이다.

도 11a 및 도 11b는 수질원격감시시스템 제어흐름의 구현예를 보인 것이다.

도 12는 제어장치의 구성도를 예시한 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : TMS(수질원격감시시스템) 110 : 측정기

120 : 자료수집장치 130 : 운영서버

140 : 주무관청 서버 150 : 관리자 단말기

210 : 방류라인 220 : 리턴라인

A : 수처리부

Claims (5)

1. 유입된 원수를 처리하는 수처리부;

   상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치) 이하인 처리수를 방류하며, 방류제어장치가 설치된 방류라인(Effluent Line);

   상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 처리수를 상기 수처리부로 반송시키며, 반송제어장치가 설치된 리턴라인(Return Line);

   상기 방류라인에 설치되어 수질오염 항목을 측정하는 측정기;

   상기 측정기에서 측정된 값을 수집, 분석 및 저장하여 운영서버로 전송하며, 운영서버의 원격명령에 의하여 방류제어장치 및 반송제어장치를 제어하는 자료수집장치;

   상기 자료수집장치로부터 신호를 전송받고, 전송된 신호가 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하는지의 여부를 판단하여 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하면, 상기 자료수집장치측으로 방류제어장치 및 반송제어장치를 제어하여 방류를 차단하고 수처리부로 반송시키는 명령을 송출하거나, 상기 방류제어장치 및 반송제어장치를 직접 제어하는 운영서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 설비.
2. 유입된 원수를 처리하는 수처리부;

   상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치) 이하인 처리수 를 방류하며, 방류제어장치가 설치된 방류라인(Effluent Line);

   상기 수처리부의 후단에 설치되어 배출 허용 기준치(설정치)를 초과한 처리수를 상기 수처리부로 반송시키며, 반송제어장치가 설치된 리턴라인(Return Line);

   상기 방류라인에 설치되어 수질오염 항목을 측정하는 측정기;

   상기 측정기에서 측정된 값을 수집, 분석 및 저장하고, 상기 측정기에서 측정된 값이 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하는지의 여부를 판단하여 배출 허용 기준치(설정치)를 초과하면, 상기 방류제어장치 및 반송제어장치를 제어하여 방류를 차단하고 수처리부로 반송되게 하는 자료수집장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 설비.
3. 제1항에 있어서,

   상기 수처리 설비는, 상기 운영서버에 네트워크나 직렬통신에 의해 연결되며, 상기 운영서버로부터 신호를 제공받고, 운영서버측으로 방류제어장치 및 반송제어장치의 제어명령을 송출하는 관리자 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 설비.
4. 제1항에 있어서,

   상기 운영서버는 문자메세지를 발송하거나 경고음을 발생하는 경보수단을 포 함하거나, 수신된 신호(오염상태 정보)를 출력하는 출력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 설비.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 측정기는 BOD 분석기, COD 분석기, 총질소(T-N) 분석기, 총인(T-P) 분석기, 유량계, pH 측정기 및 SS 측정기로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수처리 설비.

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