KR100502459B1 - 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치 - Google Patents

제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치에 관한 것이다.
본 발명은 종래의 고압 승압펌프 대신 중대형 역삼투압 정수장치에 적합한 펌프성능을 나타내면서도 소음이 상대적으로 적은 심정펌프를 사용하고, 종래의 제거수관에 설치되는 유량조절밸브 및 배수조절장치를 사용하지 않고 재생수관과 제거수관의 직경과 길이를 서로 다르게 설정하여 재생수와 제거수의 비율을 조정하도록 되어 있으며,
이에 따라서, 종래의 역삼투압 정수장치에 비해 상대적으로 소음을 줄이면서 원가를 절감할 수 있으며, 간단하면서도 정확하게 재생수와 제거수의 비율을 조정할 수 있는 장점이 있어, 종래의 제거수 과대 발생에 따른 물 낭비를 획기적으로 줄일 수 있으며, 전체적인 정수 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치 {PLANT REVERSE OSMOTIC WATER PURIFIER FOR HAVING REUSE STRUCTURE OF REMOVED WATER}
본 발명은 역삼투압 정수장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치에 관한 것이다.
일반적으로 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수장치는 정수를 위하여 공급되는 원수의 낭비를 줄이기 위하여, 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 재활용하는 구조를 채택하고 있다.
도 1을 참조하면, 상기와 같은 종래의 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치는 마이크로 필터(10)와 카본 필터(20)를 이용하여 공급 원수에 포함되어 있는 모래, 녹 찌꺼기 등 큰 입자와 염소 및 유기화학물질과 같은 불순물을 필터링한 후, 승압펌프(30)를 이용하여 필터링된 원수의 이송압력을 증대시킨 다음, 상기 승압펌프(30)의 배수 측에 연결된 복수의 역삼투압 멤브레인(40,50)을 이용하여 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 배수한다.
상기 마이크로 필터(10)는 원수에 포함된 먼지, 모래, 녹 찌꺼기 등 큰 입자를 제거해 멤브레인(40, 50)을 보호하게 하며, 카본 필터(20)는 물 속의 염소와 유기화학물질을 흡착 제거하여 멤브레인을 보호한다.
상기 복수의 역삼투압 멤브레인(40,50)은 각각의 정수관(41,51)과 이들 정수관(41,51)을 통합한 하나의 합류관(43)을 통하여 정수를 배수하고, 전단 역삼투압 멤브레인(40)에서 배수되는 제거수는 멤브레인 연결관(42)을 통하여 후단 역삼투압 멤브레인(50)의 원수로서 공급된다.
또한, 상기 복수의 역삼투압 멤브레인(40,50)을 이용하여 원수를 정수하는 과정 중에 생성되는 제거수 중 일부는 재생수로 활용하기 위하여 재생수 유량제어밸브(60)를 경유하여 상기 승압펌프(30)의 급수 측으로 피드백되어 상기 필터링된 원수와 혼합되고, 이와 동시에 나머지 제거수는 제거수 유량제어밸브(70)를 경유하여 배수된다.
이때, 상기 후단 역삼투압 멤브레인(50)의 제거수관(52)을 통하여 배수되는 제거수 중 일부는 상기 제거수관(52)에서 분기되는 재생수관(53)과 상기 재생수 유량제어밸브(60)를 통하여 상기 승압펌프(30)의 급수 측으로 피드백되어 상기 필터링된 원수와 혼합되고, 나머지 제거수는 상기 제거수관(52)에서 분기되는 종단 제거수관(54)과 상기 제거수 유량제어밸브(70)를 경유하여 배수된다.
그러나, 상기와 같이 작동하는 종래의 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수장치에서 사용하는 승압펌프(30)는 주로 중대형 역삼투압 정수장치에 적합한 고용량의 펌프성능을 나타내므로 소음이 과다하다는 단점이 있다.
특히, 상기와 같이 작동하는 종래의 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치는 재생수와 제거수의 비율을 조정하기 위하여 유량제어밸브(60,70) 및 기타 배수조절장치를 사용하므로 정수장치의 원가가 상승할 뿐만 아니라, 장시간의 밸브 작동 시 이물질에 의한 막힘현상 또는 진동으로 인해 밸브가 느슨해져 소음이 발생하고 정확한 유량 제어가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 승압펌프 대신 중대형 역삼투압 정수장치에 적합한 펌프성능을 나타내면서도 소음이 상대적으로 적은 심정펌프를 사용하고, 종래의 유량조절밸브 및 기타 배수조절장치를 사용하지 않고 재생수관과 제거수관의 직경과 길이를 서로 다르게 설정하여 재생수와 제거수의 비율을 조정하도록 된 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치를 제공하는데 있다.
이하, 2개의 역삼투압 멤브레인을 사용하는 본 발명의 제1실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 전처리 필터부(80)는 병렬구조로 연결된 2개의 마이크로 필터(81)와 2개의 카본 필터(82)로 구성되고, 공급 원수에 포함되어 있는 모래, 녹 찌꺼기 등 큰 입자와 염소 및 유기화학물질을 필터링하여 배수관(81)을 통하여 배수한다.
제1역삼투압 멤브레인(90)은 하우징에 원수관(91a)이 연결되는 원수 급수구(91)와 정수관(92a)이 연결되는 정수 배수구(92) 및 제거수관(93a)이 연결되는 제거수 배수구(93)가 형성되어 있다.
상기 제1역삼투압 멤브레인(90)은 원수 급수구(91)를 통하여 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수가 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(92)를 통하여 배수함과 동시에 제거수 배수구(93)를 통하여 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 제거수관(93a)을 통해 배수한다.
제2역삼투압 멤브레인(100)은 하우징에 상기 제거수관(93a)이 연결되는 원수 급수구(101)와 정수관(102a)이 연결되는 정수 배수구(102), 재생수관(103a)이 연결되는 재생수 배수구(103) 및 상기 재생수관(103a)보다 직경이 작고 길이가 긴 종단 제거수관(104a)이 연결되는 제거수 배수구(104)가 형성되어 있다.
상기 제1역삼투압 멤브레인(90)의 원수 급수구(91), 정수 배수구(92), 제거수 배수구(93)과 제2역삼투압 멤브레인(100)의 원수 급수구(101), 정수 배수구(102), 재생수 배수구(103), 제거수 배수구(104)의 위치는 하우징에 적합하게 조립되면 되므로 중요한 것은 아니다.
상기 제2역삼투압 멤브레인(100)의 재생수 배수구(103)에 연결되는 재생수관(103a)은 상기 제거수 배수구(104)에 연결되는 종단 제거수관(104a)보다 직경이 크고 길이가 짧다.
상기 제2역삼투압 멤브레인(100)은 원수 급수구(101)를 통하여 제1역삼투압 멤브레인(90)의 제거수가 원수로서 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(102)를 통하여 배수함과 동시에 재생수 배수구(103)와 제거수 배수구(104)를 통하여 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 재생수와 제거수로 분리하여 배수한다.
상기 제1역삼투압 멤브레인(90)의 정수관(92a)과 제2역삼투압 멤브레인(100)의 정수관(102a)을 통하여 배수되는 정수는 하나의 합류관(102b)을 통하여 최종적으로 배수된다.
심정펌프 케이스(110)는 원수로 채워지는 중공형 하우징 내부에 원수 이송압력 증대용 심정펌프(111)가 장착되며, 이 심정펌프(111)는 수중 심정펌프모터와 임펠러를 포함한다. 또한, 상기 심정펌프(111)는 수중펌프 모터에 연결된 임펠러를 가동시키는 운동에너지의 일부가 열에너지로 전환되어 주위의 수온을 일정온도 범위(1~3℃)까지 상승시킴으로써 온도에 민감한 멤브레인의 정수 유량을 일정량 증가시킨다(일반적으로 원수 1℃ 상승할 때마다 정수량은 3.3% 증가함).
상기 심정펌프 케이스(110)는 하우징에 전처리 필터부(80)의 배수관(81)이 연결되는 원수 급수구(112)와 상기 제1역삼투압 멤브레인(90)의 원수관(91a)이 연결되는 원수 배수구(112a) 및 상기 제2역삼투압 멤브레인(100)의 재생수관(103a)이 연결되는 재생수 급수구(113)와 상기 심정펌프(111)에 연결되는 인버터(114)가 형성되어 있다.
상기 심정펌프(111)가 원수이송압력을 증대시킬 때 발생되는 소음은 1차적으로 심정펌프 케이스(110)의 중공형 하우징 내부에 채워진 원수에 의해 감소되며, 2차적으로 심정펌프 케이스(110)에 의해 2중으로 감소된다.
상기 심정펌프(111)에 연결되는 인버터(114)는 심정펌프(111)에 공급되는 전원을 단상 220V에서 3상 220V로 전환시켜 원수압 변화에 따른 원수이송압력을 일정하게 제어해 줌으로서 원수압의 충격부하에 따른 멤브레인의 막 손상을 미연에 방지해 준다.
상기 심정펌프 케이스(110)의 심정펌프(111)는 필터부(80)에 의해 필터링된 원수와 제2역삼투압 멤브레인(100)에 의해 피드백되는 재생수를 혼합하여 이송압력을 증대시킨 다음 상기 제1역삼투압 멤브레인(90)으로 공급한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시예에 따른 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치는 다음과 같이 작동한다.
원수가 상기 전처리 필터부(80)로 처음 공급되면 이 원수는 병렬구조로 연결된 2개의 마이크로 필터(81)와 2개의 카본 필터(82)에 의해 필터링된 후 전처리 필터부(80)의 배수관(81)을 통하여 상기 심정펌프 케이스(110)로 유입된다.
이때, 상기 심정펌프(111)는 심정펌프 케이스(110) 내부로 유입된 원수의 이송압력을 증대시킨 다음 원수관(91a)을 통하여 상기 제1역삼투압 멤브레인(90)으로 원수를 공급한다.
상기 제1역삼투압 멤브레인(90)은 원수관(91a)과 연결된 원수 급수구(91)를 통하여 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수가 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(92)에 연결된 정수관(92a)을 통하여 배수함과 동시에 제거수 배수구(93)에 연결된 제거수관(93a)을 통하여 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 배수한다.
따라서, 상기 제2역삼투압 멤브레인(100)은 제거수관(93a)과 연결된 원수 급수구(101)를 통하여 제1역삼투압 멤브레인(90)의 제거수가 원수로서 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(102)를 통하여 배수함과 동시에 정수 과정 중에 생성되는 제거수 중 일부를 상기 재생수 배수구(103)와 연결된 재생수관(103a)을 통하여 상기 심정펌프 케이스(110)로 피드백시키고 나머지 제거수를 상기 제거수 배수구(104)와 연결된 종단 제거수관(104a)을 통하여 배수한다.
이때부터, 상기 심정펌프(111)는 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수와 제2역삼투압 멤브레인(100)에 의해 피드백되는 재생수를 혼합하여 이송압력을 증대시킨 다음 상기 제1역삼투압 멤브레인(90)으로 공급한다.
한편, 상기 제2역삼투압 멤브레인(100)의 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 재생수와 제거수로 분리하는 비율은 상기 재생수관(103a)과 종단 제거수관(104a)이 각각 나타내는 직경과 길이에 따라서 정해진다.
실제로, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 제2역삼투압 멤브레인(100)의 재생수 배수구(103)에 연결되는 재생수관(103a)은 상기 제거수 배수구(104)에 연결되는 종단 제거수관(104a)보다 직경이 크고 길이가 짧으므로, 재생수의 양이 제거수의 양보다 많게 설정된다.
이하, 1개의 멤브레인을 사용하는 본 발명의 제2실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 전처리 필터부(80)는 병렬구조로 연결된 2개의 마이크로 필터(81)와 2개의 카본 필터(82)로 구성되고, 공급 원수에 포함되어 있는 모래, 녹찌꺼기 등의 큰 입자와 염소 및 유기화학물질을 필터링하여 배수관(81)을 통하여 배수한다.
제3역삼투압 멤브레인(90')은 하우징에 원수관(91a')이 연결되는 원수 급수구(91')와 정수관(92a')이 연결되는 정수 배수구(92'), 제거수관(93a')이 연결되는 제거수 배수구(93'), 및 상기 제거수관(93a')보다 직경이 크고 길이가 짧은 재생수관(94a)이 연결되는 재생수 배수구(94)가 형성되어 있다.
상기 제3역삼투압 멤브레인(90')의 원수 급수구(91'), 정수 배수구(92'), 제거수 배수구(93'), 재생수 배수구(94)의 위치는 하우징에 적합하게 조립된다.
상기 제3역삼투압 멤브레인(90')의 제거수 배수구(93')에 연결되는 제거수관(93a')은 상기 재생수 배수구(94)에 연결되는 재생수관(94a)보다 직경이 작고 길이가 길다.
상기 제3역삼투압 멤브레인(90')은 원수 급수구(91')를 통하여 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수가 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(92')를 통하여 배수함과 동시에 제거수 배수구(93')와 재생수 배수구(94)를 통하여 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 제거수와 재생수로 분리하여 배수한다.
심정펌프 케이스(110)는 중공형 하우징 내부에 원수 이송압력 증대용 심정펌프(111)가 장착되며, 이 심정펌프(111)는 펌프모터와 임펠러를 포함한다.
상기 심정펌프 케이스(110)는 하우징에 전처리 필터부(80)의 배수관(81)이 연결되는 원수 급수구(112)와 상기 제3역삼투압 멤브레인(90')의 원수관(91a')이 연결되는 원수 배수구(112a) 및 상기 제3역삼투압 멤브레인(90')의 재생수관(94a)이 연결되는 재생수 급수구(113)와 상기 심정펌프(111)에 연결되는 인버터(114)가 형성되어 있다.
상기 심정펌프 케이스(110)의 심정펌프(111)는 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수와 제3역삼투압 멤브레인(90')에 의해 피드백되는 재생수를 혼합하여 이송압력을 증대시킨 다음 상기 제3역삼투압 멤브레인(90')으로 공급한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제2실시예에 따른 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치는 다음과 같이 작동한다.
원수가 상기 전처리 필터부(80)로 처음 공급되면 이 원수는 병렬구조로 연결된 2개의 마이크로 필터(81)와 2개의 카본 필터(82)에 의해 필터링된 후 전처리 필터부(80)의 배수관(81)을 통하여 상기 심정펌프 케이스(110)로 유입된다.
이때, 상기 심정펌프(111)는 심정펌프 케이스(10) 내부로 유입된 원수의 이송압력을 증대시킨 다음 원수관(91a')을 통하여 상기 제3역삼투압 멤브레인(90')으로 원수를 공급한다.
상기 제3역삼투압 멤브레인(90')은 원수관(91a')과 연결된 원수 급수구(91')를 통하여 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수가 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(92')에 연결된 정수관(92a')을 통하여 배수함과 동시에 정수 과정 중에 생성되는 제거수 중 일부를 상기 제거수 배수구(93')에 연결된 제거수관(93a)을 통하여 배수하고, 나머지 제거수를 상기 재생수 배수구(94)에 연결된 재생수관(94a)을 통하여 상기 심정펌프 케이스(110)로 피드백시킨다.
이때부터, 상기 심정펌프(111)는 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수와 제3역삼투압 멤브레인(90')에 의해 피드백되는 재생수를 혼합하여 이송압력을 증대시킨 다음 상기 제3역삼투압 멤브레인(90')으로 공급한다.
한편, 상기 제3역삼투압 멤브레인(90')의 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 재생수와 제거수로 분리하는 비율은 상기 제거수관(93a')과 재생수관(94a)이 각각 나타내는 직경과 길이에 따라서 정해진다.
실제로, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 제3역삼투압 멤브레인(90')의 재생수 배수구(94)에 연결되는 재생수관(94a)은 상기 제거수 배수구(93')에 연결되는 제거수관(93a')보다 직경이 크고 길이가 짧으므로, 재생수의 양이 제거수의 양보다 많게 설정된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치는 종래의 고용량 승압펌프 대신 중대형 역삼투압 정수장치에 적합한 펌프성능을 나타내면서도 소음이 상대적으로 적을 뿐만 아니라 수온을 일정온도범위까지 상승시킴으로서 정수비율을 증가시키는 수중 심정펌프를 사용하고, 종래의 유량조절밸브 및 기타 배수조절장치를 사용하지 않고 재생수관과 제거수관의 직경과 길이를 서로 다르게 설정하여 재생수와 제거수의 비율을 조정하도록 되어 있기 때문에, 종래의 정수장치에 비해 상대적으로 소음을 줄이면서 원가를 절감할 수 있으며, 간단하면서도 정확하게 재생수와 제거수의 비율을 조정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수장치의 제1실시예를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수장치의 제2실시예를 도시한 다른 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 마이크로 필터 20: 카본 필터
30: 승압펌프 40,50: 역삼투압 멤브레인
60: 재생수 유량조절밸브 70: 제거수 유량조절밸브
80: 전처리 필터부 90,90',100: 역삼투압 멤브레인
110 : 심정펌프 111: 심정펌프 케이스

Claims (5)

  1. 병렬구조로 연결된 복수의 마이크로 필터(81)와 카본 필터(82)로 구성되어 공급 원수에 포함되어 있는 불순물을 필터링하는 전처리 필터부(80)와;
    하우징에 원수관(91a)이 연결되는 원수 급수구(91)와 정수관(92a)이 연결되는 정수 배수구(92) 및 제거수관(93a)이 연결되는 제거수 배수구(93)가 형성되어 있고, 상기 원수 급수구(91)를 통하여 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수가 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(92)를 통하여 배수함과 동시에 제거수 배수구(93)를 통하여 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 배수하는 제1역삼투압 멤브레인(90);
    하우징에 상기 제거수관(93a)이 연결되는 원수 급수구(101)와 정수관(102a)이 연결되는 정수 배수구(102), 재생수관(103a)이 연결되는 재생수 배수구(103) 및 상기 재생수관(103a)보다 직경이 작고 길이가 긴 종단 제거수관(104a)이 연결되는 제거수 배수구(104)가 형성되어 있고, 상기 원수 급수구(101)를 통하여 제1역삼투압 멤브레인(90)의 제거수가 원수로서 유입되면, 이 원수를 역삼투압 방식으로 정수하여 정수 배수구(102)를 통하여 배수함과 동시에 재생수 배수구(103)와 제거수 배수구(104)를 통하여 정수 과정 중에 생성되는 제거수를 재생수와 제거수로 분리하여 배수하는 제2역삼투압 멤브레인(100); 및
    중공형 하우징 내부에 심정펌프(111)가 장착되고, 상기 하우징에 전처리 필터부(80)의 배수관(81)이 연결되는 원수 급수구(112)와 상기 제1역삼투압 멤브레인(90)의 원수관(91a)이 연결되는 원수 배수구(112a) 및 상기 제2역삼투압 멤브레인(100)의 재생수관(103a)이 연결되는 재생수 급수구(113)와 상기 수중 심정펌프(111)에 연결되는 인버터(114)가 형성되어 있고, 상기 심정펌프(111)가 전처리 필터부(80)에 의해 필터링된 원수와 제2역삼투압 멤브레인(100)에 의해 피드백되는 재생수를 혼합하여 이송압력을 증대시킨 다음 상기 제1역삼투압 멤브레인(90)으로 공급하는 심정펌프 케이스(110)로 구성되는 것을 특징으로 하는 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2역삼투압 멤브레인(100)의 재생수 배수구(103)에 연결되는 재생수관(103a)은 상기 제거수 배수구(104)에 연결되는 종단 제거수관(104a)보다 직경이 크고 길이가 짧으며, 그 직경과 길이 변경에 의해 유량 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 수중 심정펌프(111)는 동작 시 발생되는 열에너지에 의해 주위의 수온을 일정 온도만큼 상승시키는 것을 특징으로 하는 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터(114)는 심정펌프(111)에 공급되는 전원을 단상 220V에서 3상 220V로 전환시켜 원수압 변화에 따른 원수이송압력을 일정하게 제어해 줌으로써 원수압의 충격부하에 따른 멤브레인의 막 손상을 미연에 방지해 주는 것을 특징으로 하는 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 심정펌프 케이스(110)는 중공형 하우징 내부에 채워진 원수와 함께 심정펌프(111) 동작 시 발생되는 소음을 2중으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 제거수 재활용 구조를 갖는 중대형 역삼투압 정수장치.
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