KR100744407B1

KR100744407B1 - 급수용 간이 정수 장치

Info

Publication number: KR100744407B1
Application number: KR1020060129758A
Authority: KR
Inventors: 정수환
Original assignee: 정수환
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2007-07-30

Abstract

본 발명은 급수용 간이 정수 장치에 관한 것이다.

본 발명은 전처리 필터와 멤브레인 필터를 통하여 여과된 정수를 공급하고 멤브레인 필터를 통과한 처리수에 미네랄을 보충할 수 있게 되는 간이 정수 장치에서 전처리 필터의 출구측에 형성되는 전처리수 배출관으로부터 처리수 배출관으로 연결되고, 전처리 필터를 세척하기 위하여 공기압축기의 토출관이 농축수 회류관에 접속되어 일정 이상의 압력을 가진 세정용 공기가 전처리 필터에 공급되면서 전처리 필터에 공급된 세정용 공기를 배출시킬 수 있도록 순환관이 전처리 필터의 출구측으로부터 농축수 배출관에 연결되는 전처리 필터의 역세척 수단과, 전처리 필터 및 멤브레인 필터를 염소 소독하기 위하여 염소 투입기의 토출관이 원수 유입관에 접속되어 염소가 전처리 필터와 멤브레인 필터에 공급되면서 소독에 사용된 염소를 회수하기 위하여 염소 흡입관이 농축수 배출관과 연결되는 순환관으로부터 분기되어 염소 투입기에 연결되는 염소 투입 수단을 포함하는 것으로, 세균 서식 방지와 필터 내의 스케일, 이물질 등의 점착을 방지하여 그 수명을 대폭 연장시키고, 인체에 유익한 미네랄 성분을 효과적으로 공급하면서, 겨울철 동파를 방지할 수 있는 정수 장치를 제공한다.

멤브레인, 정수장치, 역 세척, 전처리 필터, 안전밸브

Description

급수용 간이 정수 장치 {.}

도 1은 종래 간이 정수 처리 장치의 구성도

도 2 내지 도 8은 본 발명의 구성도로서,

도 2는 정상적인 정수 처리 과정을 나타낸 구성도

도 3은 정수 처리 과정 중의 멤브레인 세척 과정을 나타낸 구성도

도 4는 시스템 대기 중 전처리 필터 역세척 과정의 제 1 단계를 나타낸 구성도

도 5는 시스템 대기 중 전처리 필터 역세척 과정의 제 2 단계를 나타낸 구성도

도 6은 시스템 대기 중 전처리 필터 역세척 과정의 제 3 단계를 나타낸 구성도

도 7은 시스템 대기 중 겨울철 동파 방지를 위한 자동 순환 과정을 나타낸 구성도

도 8은 시스템 대기 중 염소 투입 과정을 나타낸 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 원수 공급 펌프 2 : 전처리 필터

3 : 가압펌프 4 : 멤브레인 필터

6 : 공기 압축기 7 : 염소 투입기

20 : 모래 제거기 21 : 제1 전처리 필터

22 : 제2 전처리 필터 P1 : 원수 유입관

P2 : 전처리수 배출관 P3 : 바이패스관

P4 : 가압 배출관 P5 : 처리수 배출관

P6 : 농축수 배출관 P7 : 농축수 회류관

P8 : 배출관 P9 : 바이패스관

대한민국 특허출원 10-2004-22281 ‘간이 급수 정수 장치

본 발명은 일체형의 간이 정수 장치에 관한 것으로, 특히 다공막을 갖는 멤브레인 필터의 수명을 극대화시키고, 자동 고압 역세척으로 전처리 필터의 효율적인 사용과 동파방지하며, 전염소 처리 과정으로 필터의 청결 및 철, 망간 등과 같은 침착성 금속 분자를 산화시켜서 멤브레인 필터를 보호할 수 있는 급수용 간이 정수 장치에 관한 것이다.

대부분의 건물과 학교 등에서 사용되는 정수 장치는 수도와 직결되어 건물에 공급되는 시수나 지하수가 정수 장치에 공급되어 정수된 다음 음용할 수 있게 된다.

이러한, 정수 장치는 정수 성능 및 특성에 따라 활성탄 흡착방식, 여과방식, 중공사(UF, Ultra Filter), 나노 필터(NF, Nano Filter), 역삼투 멤브레인을 이용하는 방식으로 크게 나눌 수 있다.

대부분의 지하수 및 계곡수를 상수원으로 하는 간이 정수 시스템에서 원수 중에 포함되어 있는 질산성 화합물, 불소화합물, 중금속 등 특정의 유해성분들은 수질 환경 기준을 초과하는 경우가 대부분이다. 이러한 오염 성분들을 기준치 이하로 떨어뜨리기 위해 정수 과정을 거치게 되나, 역삼투 필터링 방식은 인체에 유해한 중금속 등의 이물질을 걸러낸다는 순기능이 있는 반면, 사실상 초순수에 가까울 정도의 높은 여과도를 가지므로, 인체에 유익한 미네랄까지 모두 여과시킨다는 문제점도 있는 것이다.

역삼투 멤브레인 필터를 이용하는 정수 장치는 필터링 수단에 의한 전처리 과정을 통하여 일정한 크기를 갖는 이물질을 제거하고, 이 원수에 포함되어 있는 미세한 오염 물질들은 원수에 일정 이상의 수압을 가하여 멤브레인 필터의 미세 기공을 통과하도록 밀어주는 과정에서 여과시키게 된다.

이러한 과정에서 필터링 수단에 의한 전처리 과정에서의 필터 효율은 역삼투 멤브레인 필터의 효율을 좌우하게 되는데, 사용시간이 늘어나면서 침착물이 발생하여 여과 효율이 저하됨으로써 멤브레인 필터의 효율도 동반하여 저하되는 원인이 되고 있다.

또한 효율적인 필터 성능의 한계 압력선에서 압력을 조정하여 시스템을 작동시키게 되는데, 이렇게 압력을 추진력으로 하는 역삼투 필터 여과에서는 압력차이로 인하여 막을 통과하지 못하고 농축이 되어 배출이 되는 경우가 빈번하고, 구조적으로 잦은 막힘이 발생하여 필터를 교체하는데 많은 비용이 소모되어야 한다.

따라서 고가의 멤브레인 필터의 효율을 높이고 수명을 연장시키기 위해서는 전처리 필터의 적절한 사용과 정확한 교체 주기로 보다 높고 균일한 여과도를 갖는 1차적인 전처리 과정을 필요로 하지만, 정수 장치가 가동되는 시간과 필터를 교체하여야 하는 시기 및 사용시간을 정확하게 파악하면서 관리하는 것은 사실상 불가능하기 때문에 관리하기가 쉽지 않다.

또한 멤브레인 필터는 인체에 유해한 중금속 등의 이물질을 걸러낼 수 있는 강력한 여과 효과를 발휘하지만, 이러한 멤브레인 필터가 정상적인 필터 효율을 발휘할 때에는 초순수에 가까울 정도의 높은 여과도에 의하여 미네랄과 같이 인체에 유익한 미량원소를 여과시키게 되어 실질적인 정수효율이 저하되는 문제점이 제기되어 지며, 전처리 과정을 거친 원수의 일부가 멤브레인을 통과하지 못하고 그대로 농축수와 함께 배출되어 물의 낭비를 초래하게 됨으로써 원수의 회수율을 저하 시키고 있다.

따라서 환경기준 이상의 수질을 유지시켜 줌과 동시에 원수의 회수율을 높여 서 필터의 효율을 증가시켜 주어야 한다.

최근에는 정수능력을 극대화시킨 역삼투막 정수장치가 많이 사용되는데, 이 경우 장시간 동안 정수를 수행하는 과정에서 멤브레인 주변에 스케일이 점진적으로 누적되어 여과저항이 증가됨으로 이에 따라 멤브레인에 가하여 지는 압력도 점차적으로 증가하여야 하지만 여과 저항에 따르는 멤브레인의 가압력을 증가시킬 수 있는 수단이 구비되어 있지 않기 때문에 여전히 효과적인 정수가 이루어지지 않고 있다.

그리고, 시스템을 장시간 동안 사용하지 않거나 반대로 오랜 시간 동안 사용하게 되면 필터 주변에 각종 부유물과 유기물 등이 침착되어 필터의 오염이 발생 하게되어, 각종 세균과 미생물 등의 서식처로 변화될 우려가 있으나, 대부분의 시스템에서는 이러한 방지 대책이 거의 없으며, 적절한 필터 교환 주기만을 요구하는 실정으로 새로운 대안이 요구되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 화학약품을 사용하여 주기적으로 세정을 하게 되는데, 이러한 화학약품의 취급에는 전문적인 지식을 필요로 하고, 약품 처리 이후의 폐수를 처리하여야 하는 새로운 문제가 발생되고 있다.

한편, 일반적으로 무인으로 작동 되어지는 간이 정수 시스템은 겨울철 동파에 대한 대비 수단이 없는 실정이고, 시스템 제작 비용이 상승하게 되는 이유로 저렴한 발열 램프나, 열선 등으로 동파를 예방하고 있으나 수명이 짧고, 에너지의 사용량에 비하여 동파 방지 효과가 미미하여 유지비용이 상승하는 원인이 되고 있으며, 시스템을 소형화 시킬 수 없어서 시스템 제작 비용을 상승시켜 왔다.

멤브레인 필터에 의하여 미네랄과 같은 유익한 원소가 여과된 정수 처리수에 미네랄을 공급할 수 있게 한 것으로, 대한민국 특허출원 10-2004-22281 ‘간이 급수 정수 장치’가 제안되었다.

도 1은 상기한 간이 급수 정수 장치를 나타내고 있다.

상기 간이 급수 정수 장치는 수관(P1)과 멤브레인 필터(MF) 후단에 위치하는 수관(P2)을 바이패스관(B1)으로 연결하여 멤브레인 필터(MF)에서 정수과정을 완료한 정수에 일정비율의 원수를 공급하여 인체에 유익한 미네랄을 일정량 함유한 정수를 제공하고자 하는 것이다.

그러나 이러한 정수 장치는 전처리 필터(F)를 통과하지 아니한 원수가 멤브레인 필터(MF)를 통과한 처리수에 혼합되어 정수 품질에 심각한 영향을 주게 됨으로 정수 장치를 사용하는 목적에 상반되는 문제점이 있으며, 전처리 필터(F)에 발생하는 이물질을 적절하게 배출시킬 수가 없어서 필터 자체를 교환하여야 함으로 유지 관리비가 과다하게 소요되는 문제점이 있는 것이었다.

이와 같은 이유로 인하여 전처리 필터가 높고 균일한 여과도를 유지하면서 수명을 향상시킬 수 있으며, 멤브레인 필터를 보호 할 수 있도록 전처리 필터의 효율을 증가시켜서 관리상의 편의를 도모 할 수 있도록 하며, 멤브레인 필터내의 스케일, 이물질 등의 점착을 방지하여 그 수명을 대폭 연장시킬 수 있도록 자동배수 기능을 지면서 인체에 유익한 미네랄 성분을 회수할 수 있도록 하여 신뢰성이 높으 며, 제작비용의 절감과 시스템의 컴팩트화를 실현할 수 있고, 겨울철에는 동파를 방지할 수 있는 정수 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 멤브레인 필터내의 스케일, 이물질 등의 점착을 방지하여 그 수명을 대폭 연장시킬 수 있도록 자동배수 기능을 지면서 인체에 유익한 미네랄 성분을 공급할 수 있도록 하여 신뢰성이 높으며, 제작 비용의 절감과 시스템의 컴팩트화를 실현할 수 있고, 겨울철 동파를 방지할 수 있는 정수 장치를 제공한다.

또한 전처리 필터가 높고 균일한 여과도를 유지하면서 수명을 향상시킬 수 있으며, 멤브레인 필터를 보호할 수 있도록 전처리 필터의 효율을 증가시켜서 관리상의 편의를 도모할 수 있는 정수 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 원수를 공급하는 원수공급펌프; 상기 원수공급펌프와 원수유입관으로 연결되어 공급된 원수를 1차 여과시켜서 배출하는 전처리 필터; 상기 전처리 필터로부터 전처리수 배출관으로 연결되어 전처리를 수행한 전처리수를 이송시키는 가압펌프; 상기 가압펌프로부터 가압배출관으로 연결되어 이송된 전처리수의 미세원소를 여과시켜서 농축수와 처리수를 구분하여 배출하는 멤브레인 필터; 상기 멤브레인 필터에서 배출되는 농축수를 재처리하기 위하여 상기 가압펌프 직전의 전처리수 배출관에 연결되는 농축수 회류관; 상기 멤브레인 필터에서 배출되는 처리수에 미네랄을 공급하기 위하여 바이패스관이 처리수 배출관에 연결되는 정수 장치를 형성함에 있어서,

상기 바이패스관이 전처리 필터의 출구측에 형성되는 전처리수 배출관으로부터 처리수 배출관으로 연결되고, 전처리 필터를 세척하기 위한 전처리 필터의 역세척 수단과; 전처리 필터 및 멤브레인 필터를 염소 소독하기 위한 염소 투입 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전처리 필터의 역세척 수단은 전처리 필터를 세척하기 위하여 공기압축기의 토출관이 농축수 회류관에 접속되어 일정 이상의 압력을 가진 세정용 공기가 전처리 필터에 공급되면서 전처리 필터에 공급된 세정용 공기를 배출시킬 수 있도록 순환관이 전처리 필터의 출구측으로부터 농축수 배출관에 연결된다.

염소 투입 수단은 전처리 필터 및 멤브레인 필터를 염소 소독하기 위하여 염소 투입기의 토출관이 원수 유입관에 접속되어 염소가 전처리 필터와 멤브레인 필터에 공급되면서 소독에 사용된 염소를 회수하기 위하여 염소 흡입관이 농축수 배출관과 연결되는 순환관으로부터 분기되어 염소 투입기에 연결된다.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 명확하게 될 것이다.

다음에서 설명되는 실시예에서 원수공급펌프로부터 공급되는 원수는 전처리필터를 통과하기 전 단계에서는 원수로 명명하고, 전처리 필터를 경유하여 멤브레 인 필터에 이르는 단계에서는 전처리수로 명명하고, 멤브레인을 경유하여 배출되는 단계에서는 압력차로 인하여 여과되지 못한 농축수와 정수과정을 완료한 처리수로 각각 명명된다.

본 발명의 정수 처리 장치는 원수 공급 펌프(1), 전처리 필터(2), 가압 펌프(3), 멤브레인 필터(4), 정수조(5), 공기 압축기(6), 염소 투입기(7), 전처리 필터의 역세척 수단 및 염소 투입 수단으로 구성된다.

원수 공급 펌프(1)는 시수 또는 지하수로부터 선택되어 이송되는 원수를 전처리 필터(2)에 공급한다.

전처리 필터(2)는 상기 원수 공급 펌프(1)와 원수 유입관(P1)으로 연결되어 공급된 원수가 1차 여과시키고, 가압펌프(3)의 흡입력으로 1차 여과된 처리수를 배출한다.

전처리 필터(2)는 모래 제거기(20)와 제1 전처리 필터(21) 및 제2 전처리 필터(22)로 구성된다.

모래 제거기(20)는 동파 방지용 히터(200)가 설치되어 입구측은 원수 유입관(P1)과 연결되고, 출구측은 제1 전처리 필터(21)와 연결되어 지하수 원수에 포함된 일정이상의 크기를 갖는 모래나 이물질을 자동적으로 배출시킬 수 있는 구조로 되는 것으로 구체적인 구성은 특허 출원 제10-2006-8385호 ‘정수처리 설비의 모래 제거 장치’에 개시되어 있다.

제1 전처리 필터(21)는 5.0㎛의 필터로 구성되며, 입구측은 모래 분리기(20) 의 출구측과 연결되고, 출구측은 제2 전처리 필터(22)의 입구측과 연결되어 원수 중에 포함되어 있는 5㎛ 이상의 크기를 갖는 이물질을 제거한다.

제2 전처리 필터(22)는 1.0㎛의 필터로 구성되어 입구측은 제1 전처리 필터(21)의 입구측과 연결되고, 출구측은 가압 펌프(3)측과 전처리수 배출관(P2)으로 연결되어 원수 중에 포함되어 있는 1.0㎛ 이상의 크기를 갖는 이물질을 제거한다.

전처리수 배출관(P2)은 후술하는 멤브레인 필터(4)의 처리수에 미네랄을 공급하기 위한 바이패스관(P3)이 분기 형성되고, 또한 여과처리가 되지 아니한 농축수가 혼입할 수 있게 된다.

가압 펌프(3)는 상기 전처리 필터(2)의 제2 전처리 필터(22)로부터 전처리수 배출관(P2)으로 연결되어 전처리를 수행한 전처리수를 멤브레인 필터(4)로 이송시킨다.

멤브레인 필터(4)는 상기 가압 펌프(3)로부터 가압 배출관(P4)으로 연결되는데, 가압 배출관(P4)으로 이송된 전처리수에서 제1 전처리 필터(21)와 제2 전처리 필터(22)에서 여과되지 아니한 중금속과 기타 미세원소를 초순수의 형태로 여과시켜서 농축수와 처리수를 구분하여 배출한다.

정수조(5)는 멤브레인 필터(4)와 처리수 배출관(P5)으로 연결되어 멤브레인(4)에서 여과 처리된 처리수가 공급되어 저장된다.

멤브레인에서 여과되지 않은 농축수는 농축수 배출관(P6)으로 배출되거나, 농축수 배출관(P6)으로부터 전처리수 배출관(P2)에 접속되는 농축수 회류관(P7)을 통하여 멤브레인 필터(4)로 재순환할 수 있게 된다.

원수 유입관(P1)은 원수를 단속하기 위한 수동밸브(V1)와 전처리 필터(2)로부터 처리수가 역류하는 것을 방지하기 위한 체크밸브(CV1)가 형성되어 있다.

전처리수 배출관(P2)은 가압 펌프(3)로 유입되는 처리수를 단속하기 위한 자동밸브(AV1)가 형성되어 있다.

바이패스관(P3)은 전처리수 배출관(P2)으로부터 분기되어 처리수 배출관(P5)에 접속됨으로써 전처리수를 멤브레인 필터(4)를 통과한 처리수에 혼합시켜서 처리수에 부족한 미네랄을 공급할 수 있게 되며, 전처리수를 단속하기 위한 자동밸브(AV2)와 수동밸브(V2)가 설치되어 있다.

처리수 배출관(P5)는 멤브레인 필터(4)에서 배출되는 처리수를 정수조(5)로 공급하게 되는데, 정수조로 공급되는 처리수와 전처리수가 멤브레인 필터(4)로 역류하는 것을 방지하기 위하여 멤브레인 필터(4)의 출구측과 바이패스관(P3)이 접속되는 지점 사이에 체크밸브(CV2)가 설치되어 있다.

농축수 배출관(P6)은 농축수 회류관(P7)과 배출관(P8) 및 바이패스관(P9)으로 분기된다.

농축수 회류관(P7)은 안전밸브(SV1)와 압력조절밸브(PV1)가 설치되어 멤브레인 필터(4)에 여과되지 않고 배출되는 농축수를 다시 여과하기 위하여 자동밸브(AV1) 직전의 전처리수 배출관(P2)에 접속된다.

배출관(P8)은 멤브레인 필터(4)에서 배출되는 농축수와 세척수를 폐기하기 위하여 배출시키기 위한 것으로 압력조절밸브(PV2)와 체크밸브(CV3) 및 안전밸브(SV2)가 설치되어 있다.

바이패스관(P9)은 자동밸브(AV3)가 설치되어 농축수 배출관(P6)으로부터 분기되어 배출관(P8)의 안전밸브(SV2)의 출구측에 접속된다.

전처리 필터의 역세척 수단은 공기압축기(6); 자동밸브(AV4)와 체크밸브(4)가 형성되어 농축수 회류관(P7)의 안전밸브(SV1)와 압력조절밸브(PV1) 사이에 접속되는 공기 토출관(P10); 그리고 각각 자동밸브(AV5, AV6, AV7)가 설치되어 모래제거기(20), 제1 전처리 필터(21), 제2 전처리 필터(22)로부터 배출되고, 배출관(P8)의 체크밸브(CV3)과 안전밸브(SV2) 사이에 접속되는 순환관(P11)으로 구성된다.

염소 투입 수단은 염소 투입기(7); 염소 투입기(7)에서 배출되는 염소의 농도 및 배출량을 조절하기 위한 농도조절용 밸브(PV3)와 역류를 방지하기 위한 체크밸브(CV5)가 설치되어 원수 유입관(P1)의 체크밸브(CV1)와 전처리필터(2) 사이에 접속되는 염소 투입관(P12)과; 자동밸브(AV8)가 설치되면서 순환관(P11)으로 부터 분기되어 염소 투입기(7)에 접속되는 염소 흡입관(P12)으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 정수 처리 과정과 역세척 및 살균 과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선 정상적인 정수 처리 과정을 설명하면, 도 2에서 보는 바와 같이 원수의 공급이 이루어지는 상태에서 원수 공급 펌프(1)가 가동하면 원수가 원수유입관(P1)을 통하여 전처리 필터(2)로 공급된다.

전처리 필터(2)에서 모래 제거 장치(20)는 지하수 원수에 포함된 일정 이상 의 크기를 갖는 모래나 이물질을 여과하여 배출시킨 다음, 모래가 분리된 원수를 제1 전처리 필터(21)로 공급하여 원수 중에 포함되어 있는 5㎛ 이상의 크기를 갖는 이물질을 제거 한 다음 제2 전처리 필터(22)로 이송시킨다. 제2 전처리 필터(22)는 원수 중에 포함되어 있는 1.0㎛ 이상의 크기를 갖는 이물질을 제거한 다음 가압 펌프(3)에 의하여 멤브레인 필터(4)로 처리수를 공급하여 상기 제1 전처리 필터(21)와 제2 전처리 필터(22)에서 여과되지 아니한 중금속을 여과시켜서 배출하게 된다.

이때 전처리수 배출관(P2)의 자동밸브(AV1)와 농축수 회류관(P7)의 압력 조절 밸브(PV1) 및 바이패스관(P3)의 수동밸브(V2)는 열려져 있고, 순환관(P11)의 자동밸브(AV5, AV6, AV7)와 바이패스관(P9)의 자동밸브(AV3)는 닫혀져 있으며, 바이패스관(P3)의 자동밸브(AV2)는 압력에 따라 개폐되면서, 원수 유입관(P1)에 접속된 염소 투입관(P12)으로는 체크밸브(CV5)에 의하여 원수가 염소 투입기(7)로 유입될 수 없도록 차단되어 있다.

또한 농축수 회류관(P7)에 접속되는 토출관(P10)에 설치되는 체크밸브(CV4)에 의하여 농축수 회류관(P7) 내의 농축수는 공기 압축기(6)로 흐를 수 없게 되어 있다.

멤브레인 필터(4)의 압력(10kg/㎠)을 유지시킬 수 있도록 압력 조절 밸브(PV2)의 압력을 조절하고, 가압 펌프(3)의 가압이 시작되어 적절한 압력 이상이 되면 처리수가 생산되기 시작하는데, 멤브레인 필터(4)에서 배출되는 처리수는 처리수 배출관(P5)에 안내되어 정수조(5)에 공급되고, 처리되지 아니한 농축수는 농축수 배출관(P6)으로 배출된 다음 배출관(P8)으로 배수되거나 농축수 회류관(P7)을 통하여 멤브레인 필터(4)로 재공급되어 공급되는 원수가 부족할 경우에 원수를 보충할 수 있게 된다.

그리고 게이지(G1)에서 원수의 압력을 감지하여 일정 이상의 압력이 감지되면, 자동밸브(AV2)가 열려서 자동적으로 바이패스를 실시하여 원수 공급 펌프(1)의 과부하를 방지 한다. 이때 원수는 전처리 필터(2)에서 1차적으로 환경기준치 이하로 여과 과정을 마친 처리수임으로 멤브레인 필터(4)에서 배출되는 처리수와 합류하여 정수조(5)로 공급되어 저장됨으로써 미네랄과 같은 유익한 미량원소가 여과된 처리수에 미네랄을 보충할 수 있게 되는 것이다.

이때 안전밸브(SV1, SV2)는 1kg/㎠ 이상의 압력에서 열리게 되고, 반대 방향으로는 열리지 않으며, 또한 원수의 공급이 중단이 되면 시스템은 자동적으로 정지한다.

도 2는 정상적인 정수 처리 과정 중에서 멤브레인 필터(4)의 성능을 유지하기 위하여 멤브레인 필터(4)를 자동적으로 세척하는 상태를 나타내고 있다.

이 도면에서 참조되는 바와 같이 정상적인 정수 처리 과정이 지속적으로 이루어지면, 멤브레인 필터(4)주변에 스케일과 부식물이 점차 누적되어 역삼투 압력이 저하된다. 그래서 스케일과 부유 물질 등이 누적되어 멤브레인 필터(4)는 점차 효율이 떨어지고 점점 필터의 막힘 현상이 증가되어 필터에 작용하는 압력이 자연적으로 상승되는데, 역삼투막에 의하여 원활한 정수 처리를 하기 위해서는 일정 이상의 압력이 반드시 필요하다.

따라서 일정 이상의 압력이 되기 전에 정수 처리장치를 일정 시간 동안 사용하면 자동적으로 멤브레인 주변의 스케일 등을 배출될 수 있도록 자동밸브(AV2)는 닫히고, 자동밸브(AV3)를 열어서 일정 이상의 고압을 순간적으로 배수시키게 되는 것이다.

이러한 멤브레인 필터(4)의 고압을 순간적인 밸브 개방으로 배출시키면서 스케일과 부유물 등을 배출시킴으로써, 멤브레인 필터(4) 필터의 수명을 연장시킬 수 있으며, 부유물의 배출로 인하여 필터 주변의 미생물의 생성을 억제시킬 수 있게 된다.

도 4 내지 도 6은 고압 공기를 이용하여 전처리 필터(2)를 역세척하는 상태를 각각 나타내고 있다.

먼저 도 4에서 보는 바와 같이 제2 전처리 필터(22)의 역세척은 원수 공급 펌프(1)의 가동을 중단시키고, 자동밸브(AV1, AV2, AV3)와 압력 조절 밸브(PV2), 그리고 순환관(P11)의 자동밸브(AV5, AV6)는 닫혀지고, 자동밸브(AV4, AV7)는 열린 상태에서 공기 압축기(6)를 가동하여 제1단계의 역세척을 실행하게 된다. 구체적으로 제2 전처리 필터(22)의 출구측 자동밸브(AV7)가 일단 닫힌 상태에서 공기 압축기(6)가 일정 이상의 시간 동안 가동되어 농축수 회류관(P7)과 전처리수 배출관(P2)에 압력이 상승되면 자동밸브(AV7)의 개폐를 반복시켜주게 되는데, 이러한 자동밸브(AV7)의 개폐에 따라 제2 전처리 필터(22)와 필터 하우징 주변의 이물질을 순환관(P11)과 배출관(P8)를 통하여 배출시킬 수 있게 되는 것이다.

도 5는 전처리 필터(2) 역세척의 제2단계로서 제1 전처리 필터(21)의 역세척 과정을 보여주고 있다.

이 도면에서 참조되는 바와 같이 제1 전처리 필터(21)의 역세척은 제2 전처리 필터(22)의 자동밸브(AV7)가 완전히 닫혀진 상태에서 일정 이상의 공기압이 농축수 회류관(P7)과 전처리수 배출관(P2)에 작용하게 될 때 자동밸브(AV6)를 수회 개폐하여 제1 전처리 필터(21)와 필터 하우징 주변의 이물질을 순환관(P11)과 배출관(P8)를 통하여 배출시킬 수 있게 되는 것이다.

도 6은 전처리 필터(2) 역세척의 제3단계로서 모래 제거기(20)의 역세척 과정을 보여주고 있다.

이 도면에서 참조되는 바와 같이 모래 제거기(20) 역세척은 제1 전처리 필터(21)의 자동밸브(AV6)가 완전히 닫혀진 상태에서 일정 이상의 공기압이 농축수 회류관(P7)과 전처리수 배출관(P2)에 작용하게 될 때 자동밸브(AV5)를 수회 개폐하여 모래 제거기(20)와 하우징 주변의 이물질을 순환관(P11)과 배출관(P8)을 통하여 배출시킬 수 있게 되는 것이다. 모래 제거기(20)는 원수 중의 모래가 누적됨으로 일정시간 자동으로 배출할 수 있도록 하여 전처리 필터를 보호할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

도 7은 시스템 대기 중 겨울철 동파 방지를 위한 자동 순환 과정을 보여주고 있다.

이러한 동파 방지 작동은 실내 온도를 측정하여 설정 온도 이하가 되면 모래 제거기(20)에 설치되어 있는 히터(200)를 작동시키게 되어 공급된 원수의 수온을 상승시켜 주게 되는데, 자동밸브(AV2, AV3, AV4, AV6, AV7)와 압력 조절밸브(PV1)는 닫혀지고, 자동밸브(AV1, AV5)와 압력 조절 밸브(PV2)는 열린 상태에서 가압 펌프(3)의 회전 속도를 저속으로 구동시키면 가열된 원수가 전처리 필터(2)와 전처리수 배출관(P2), 멤브레인 필터(4), 농축수 배출관(P6), 순환관(P11)을 통하여 전처리 필터(2)로 반복 순환하게 되어 동파를 방지하게 된다.

이때 안전밸브(SV1)는 일정 이상의 압력이 되어야만 열리므로 가압펌프(3)를 저속으로 회전시켜서 수온이 상승된 물을 순환시킬 필요가 있고, 또한 안전밸브(AV2) 또한 일정 이상의 압력이 작용할 때 열리므로 순환되는 물은 배수되지 않으며, 멤브레인 필터(4)는 고압이 유지되지 않으면 처리수가 생산되지 않으므로 자연적으로 배수라인 쪽으로 물이 흐르게 된다.

도 8은 시스템 대기 중 염소 투입 과정을 나타내고 있다.

정수 처리 장치는 장시간 동안 사용하지 않으면 필터와 필터 하우징 주변에 유기물과 스케일 등이 누적되고, 미생물과 바이러스가 발생하게 되는데, 공지된 구성의 타이머로 시간을 설정하여 일정시간이 되면 염소 투입기(7)로부터 자동적으로 염소가 투입되어 필터 주변을 살균하여 청결을 유지 할 수 있게 된다.

이러한 염소 가스의 투입은 자동밸브(AV2, AV3, AV5, AV6, AV7)와 압력 조절 밸브(PV1)가 닫혀지고 자동밸브(AV1, AV8)와 압력 조절 밸브(PV2)가 열린 상태에서 가압 펌프(3)를 저속으로 구동하면서 염소 투입기(7)로부터 염소를 배출하면, 배출되는 염소는 순환관(P11)과 전처리 필터(2), 전처리수 배출관(P2), 멤브레인 필터(4), 농축수 배출관(P6), 순환관(P11)을 통해서 염소 투입기(7)로 순환하면서 시스템을 소독하게 되는 것이다.

이때 농도조절밸브(PV3)를 이용하여 적절한 양의 염소 가스가 투입되게 할 수 있으며, 투입후 정상운전을 시작할 때에는 일부 투입되어진 염소를 제거하기 위하여 자동밸브(AV3)를 열어서 일정 시간 동안 배수시킨 다음 정상 운전이 자동적으로 시작된다.

이와 같은 본 발명에 의하면 첫째, 지하수, 계곡수, 하천수 등을 상수원으로 사용하고자 하는 역삼투 필터 시스템에서 모래 제거 장치가 설치되어 필터의 효율과 수명을 연장 시킬 수 있게 되고, 고압의 공기로 전처리 필터를 역세척하는 기능을 가지는 전처리 과정으로 필터의 막힘을 방지하고, 역삼투 막의 자동 배수 기능으로 멤브레인의 수명을 극대화 시켜서 필터의 사용 주기를 연장시켜서 비용과 인건비를 절감할 수 있다.

둘째, 전염소 처리로 필터의 부식과 철과 망간 등을 산화시켜서 멤브레인 필터의 막힘을 방지하여 역삼투 막의 효율을 극대화 할 수 있다.

셋째, 멤브레인 필터에서 여과 처리되지 못한 농축수를 다시 회류시켜서 수 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 한다.

넷째, 멤브레인 필터를 통과하면서 초순수 여과 처리되어 미네랄이 제거된 처리수에 전처리된 처리수를 적절하게 혼합시켜서 미네랄을 보충할 수 있게 됨으로써 양질의 정화수를 얻을 수 있다.

다섯째, 겨울철 동파방지를 위한 온수의 자동 순환기능을 갖는다.

Claims

원수를 공급하는 원수공급펌프, 상기 원수공급펌프와 원수유입관으로 연결되어 공급된 원수를 1차 여과시켜서 배출하는 전처리 필터, 상기 전처리 필터로부터 전처리수 배출관으로 연결되어 전처리를 수행한 전처리수를 이송시키는 가압펌프, 상기 가압펌프로부터 가압배출관으로 연결되어 이송된 전처리수의 미세원소를 여과시켜서 농축수와 처리수를 구분하여 배출하는 멤브레인 필터, 상기 멤브레인 필터에서 배출되는 농축수를 재처리하기 위하여 상기 가압펌프 직전의 전처리수 배출관에 연결되는 농축수 회류관, 상기 멤브레인 필터에서 배출되는 처리수에 미네랄을 공급하기 위하여 바이패스관이 처리수 배출관에 연결되는 공지된 정수 장치에 있어서,

상기 바이패스관이 전처리 필터의 출구측에 형성되는 전처리수 배출관으로부터 처리수 배출관으로 연결되고, 전처리 필터를 세척하기 위하여 공기압축기의 토출관이 농축수 회류관에 접속되어 세정용 공기가 전처리 필터에 공급되면서 전처리 필터에 공급된 세정용 공기를 배출시킬 수 있도록 순환관이 전처리 필터의 출구측으로부터 농축수 배출관에 연결되며, 전처리 필터 및 멤브레인 필터를 염소 소독하기 위하여 염소 투입기의 토출관이 원수 유입관에 접속되어 염소가 전처리 필터와 멤브레인 필터에 공급되면서 소독에 사용된 염소를 회수하기 위하여 염소 흡입관이 농축수 배출관과 연결되는 순환관으로부터 분기되어 염소 투입기에 연결되는 것을 특징으로 하는 급수용 간이 정수 장치.