KR100857419B1 - High level purifying device for underground water - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 지하수용 고도 정수 장치의 일측면도, 1 is a side view of an advanced water purification device for groundwater according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 지하수용 고도 정수 장치에 적용되는 정수 탱크의 일 예를 나타낸 일측면도, Figure 2 is a side view showing an example of a water purification tank applied to the ground water purification device according to the present invention,
도 3은 본 발명에 적용되는 이온교환탱크의 정면도, 3 is a front view of the ion exchange tank applied to the present invention,
도 4는 본 발명에 적용되는 이온교환탱크의 일측 단면도,Figure 4 is a side cross-sectional view of the ion exchange tank applied to the present invention,
도 5는 본 발명에 적용되는 이온교환탱크의 내부를 보인 평면도,5 is a plan view showing the inside of the ion exchange tank applied to the present invention,
도 6은 본 발명의 요부 확대 단면도,6 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of the present invention;
도 7은 본 발명의 또 다른 요부 확대 단면도,7 is another enlarged cross-sectional view of the main part of the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 지하수 정수 장치의 정수 과정을 나타낸 계통도. 8 is a schematic diagram showing a water purification process of the groundwater purification apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 지하수 정수 장치 100 : 제 1정수탱크10: groundwater purification device 100: first water purification tank
110 : 덮개 120 : 저수조110: cover 120: reservoir
140 : 필터부 150 : 여과재140: filter unit 150: filter medium
200 : 제 2정수탱크 300 : 이온교환탱크200: second water purification tank 300: ion exchange tank
310 : 덮개 310 : 교환실 310: cover 310: exchange room
본 발명은 지하수를 정화하여 음용수로 사용할 수 있도록 하는 정수 장치로써, 더욱 상세하게는 1차 및 2차에 걸쳐 지하수를 정수하고 이를 다시 이온교환을 통해 인체에 유해한 질소와 불소를 제거하여 지하수를 안정화된 음용수로 사용할 수 있도록 하는 이온 교환수지를 이용한 지하수용 고도 정수 장치에 관한 것이다.The present invention is a water purification device to purify the ground water to be used as drinking water, and more specifically, the ground water is purified in the first and second, and again to remove the harmful nitrogen and fluorine through ion exchange to stabilize the groundwater The present invention relates to an advanced water purification device for groundwater using an ion exchange resin that can be used as purified drinking water.
향후, 우리나라는 물 부족 국가가 될 것이라는 발표가 있었다. 그런데 국내의 실정을 살펴보면, 지하수 의존도가 5%선 미만에 머무르고 있는 현상황에 지하수를 효율적으로 활용하기 위해서는 지하수 자원을 허드렛물 또는 보조용수로 인식하고 있는 기존 물관리 정책에 획기적인 사고의 전환이 시급한 설정이다.In the future, it was announced that Korea would become a water shortage country. However, if you look at the domestic situation, in order to utilize groundwater efficiently in the situation where the dependence on the groundwater is less than 5%, it is urgent to change the accident to the existing water management policy that recognizes the groundwater resources as waste water or auxiliary water. .
따라서 이를 위해서는 국민의식 전환과 법적 체제구축을 수반한 지하수 전문 인력양성을 위해 전문연구기관에 대한 적극적인 지원이 뒤따라야 한다. 특히 지하수는 가뭄, 홍수, 수질사고, 핵사고 혹은 테러 등 비상사태에 대비한 비상용수이며, 양질의 음용수로서 국민의 건강과 삶의 질을 높일 수 있는 생명수로서 석유, 석탄 자원과는 다른 적절한 개발 및 상시 이용관리를 필요로 하는 순환형 전략 자원인 것이다.Therefore, active support for specialized research institutes should follow in order to foster groundwater specialists, which involve a shift in public awareness and the establishment of a legal system. In particular, groundwater is emergency water prepared for emergencies such as drought, flood, water quality accident, nuclear accident or terrorism, and it is a high quality drinking water that can improve people's health and quality of life. And it is a circular strategic resource that requires constant use management.
현재 국내의 지하수에 함유된 가장 주된 오염물질은 질산성 질소와 인이다. At present, the main pollutants contained in domestic groundwater are nitrate nitrogen and phosphorus.
질산염은 비료의 사용과 부패식품과 동물 및 가축 분비물, 불법 투기된 오물, 산업폐기물, 거름, 대기 중의 유실물 등이 주요 발생 요인이고 장기간의 삼투로 인하여 오염되며, 오염된 물에서는 일반적으로 질산염의 농도가 아질산염 농도보다 높게 나타난다. Nitrate is a major contributor to the use of fertilizers, spoiled food and animal and livestock waste, illegally dumped waste, industrial waste, manure, and airborne debris, and is contaminated by prolonged osmosis. Is higher than the nitrite concentration.
수중의 질산염의 농도는 대체로 5mg/L 이나 일부 작은 수원에서는 10mg/L 를 초과하는 경우도 있다. 질산염이 수중에서 존재하는 일반적인 농도는 2mg/L∼20mg/L 정도이며, 마시는 물에 질산이온(NO3 -1)이 존재할 경우 소화기 내에서의 환원작용에 의하여 아질산이온(NO2 -1)으로 변형되며, 유아가 섭취할 경우에는 일명 청색증을 유발시키는 것으로 알려져 있으며, 질산이온(NO3 -1)과 아질산이온(NO2 -1)은 발암물질로 의심되고 있는 N-nitroso compounds 를 형성할 가능성이 있는 것으로 보고된 바 있다.Nitrate concentrations in water are generally above 5 mg / L, but in some small water sources they may exceed 10 mg / L. The general concentration of nitrate in water is about 2mg / L ~ 20mg / L, and when nitrate ion (NO 3 -1 ) is present in drinking water, it is converted into nitrite ion (NO 2 -1 ) by reducing action in the digestive organs. It is known to cause cyanosis when ingested by infants, and nitrate ions (NO 3 -1 ) and nitrite ions (NO 2 -1 ) are likely to form N-nitroso compounds suspected of carcinogens. Has been reported.
특히 국내의 경우 수자원의 부족으로 지하수 자원에 대한 음용수의 의존도가 상당히 높아 간이급수시설이 많이 시설되어 있음에도, 관리 소홀 및 장치의 노후 혹은 시설물이 원시적으로 이루어져 탁도, 일반세균, 대장균, 질산성질소,불소등이 음용수 수질기준을 초과하는 곳이 많아 음용수로의 사용이 어려운 실정이다.Especially, in Korea, the dependence of drinking water on groundwater resources due to lack of water resources is high, so even though there are many simple water supply facilities, old age or facilities of management are neglected, so turbidity, general bacteria, E. coli, nitrate nitrogen, It is difficult to use drinking water because fluorine and so on exceeds the drinking water quality standards.
또한 대부분의 시설이 여과 등 정수시설 없이 단순히 물탱크를 이용한 저장, 혹은 염소 등에 의해 소독한 후 다음 공급하므로 지역 주민들의 건강을 크게 위협하고 있는 실정이다. In addition, since most facilities do not have water purification facilities such as filtration, they are simply stored using water tanks or disinfected by chlorine, and then supplied.
더욱이 이러한 지하수의 오염은 인간 활동은 물론, 농업활동, 인구증가 등에 의하여 점점 심화될 수밖에 없어 그 대책 마련이 시급한 실정이다. Moreover, the pollution of groundwater is inevitably intensified by human activities, agricultural activities, and population growth. Therefore, it is urgent to prepare countermeasures.
이에 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 마이크로 필터층이 내설된 정수 탱크를 이용하여 1차 2차에 걸쳐 지하수를 정화하고, 정화된 지하수에서 질소염과 불소를 제거함으로써, 깨끗하고 안정화된 음용수를 얻을 수 있는 지하수용 고도 정수 장치를 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to purify the groundwater through the first and second stages by using a purified water tank having a micro filter layer, and to remove nitrogen salts and fluorine from the purified groundwater. It is to provide a high-altitude water purification device for groundwater to obtain clean and stabilized drinking water.
본 발명의 다른 목적은 시설이 간편하면서 자연 유하 방식으로 정수가 이루어져 유지 보수가 불필요하며, 그에 따른 비용을 절감할 수 있고, 제작이 편리하며 반영구적으로 사용할 수 있는 지하수용 고도 정수 장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a high-purity water purification device for groundwater that can be used in a simple and natural way, the water purification is not necessary, maintenance is unnecessary, can be reduced costs, and the production is convenient and semi-permanent have.
이러한 본 발명의 목적은 지하수를 정수하여 음용수로 사용될 수 있도록 하는 장치로써, 급수원으로부터 공급된 지하수를 감압하여 공급하는 급수 밸브; 상기 급수 밸브와 연결되어 상부측에서 공급되는 지하수가 황토볼로 이루어진 필터부를 통과하며 협잡물, 해충이 제거되도록 하는 제 1정수탱크; 내부에 활성탄으로 이루어진 필터부가 구비되어 제 1정수탱크에서 공급된 지하수가 자연 유하 방식으로 활성탄을 통과하여 탁도를 제거하는 제 2정수탱크; 상기 제 2정수탱크에서 공급된 지하수를 이온 교환을 통해 질산염과 불소를 제거하고, 이를 일시 저장하여 공급하는 이온 교환탱크;로 이루어진 기술적인 특징이 있는 것으로 달성된다.An object of the present invention is to provide a water purification device to be used as drinking water, the water supply valve for supplying a reduced pressure of the ground water supplied from the water supply source; A first water purification tank connected to the water supply valve, the ground water supplied from the upper side passing through a filter part made of ocher balls and removing impurities and pests; A second water purification tank having a filter part formed of activated carbon therein to remove turbidity by passing the activated carbon in a natural flow manner through the ground water supplied from the first water purification tank; It is achieved by the technical feature consisting of; ion exchange tank for removing nitrate and fluorine through ion exchange the ground water supplied from the second water purification tank, and temporarily storing and supplying it.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 지하수용 고도 정수장치의 일측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지하수용 고도 정수장치에 적용되는 정수 탱크의 일 예를 나타낸 일측면도이며, 도 3은 본 발명에 적용되는 이온교환탱크의 정면도이다.First, Figure 1 attached is a side view of the high water purification device for groundwater according to the present invention, Figure 2 is a side view showing an example of a water purification tank applied to the high water purification device for groundwater according to the present invention, Figure 3 is It is a front view of the ion exchange tank applied to this invention.
또한, 첨부된 도 4와 도 5는 본 발명에 적용되는 이온교환탱크의 일측 단면도 및 평면도를 나타낸 것이며, 도 6와 7은 본 발명의 요부 확대 단면도를 나타낸 것이다. 4 and 5 are a cross-sectional view and a plan view of an ion exchange tank applied to the present invention, and FIGS. 6 and 7 show enlarged cross-sectional views of main parts of the present invention.
도면에서 본 발명의 정수 장치는 지하수를 정화하여 음용수로 사용될 수 있도록 하는 장치이나, 경우에 따른 다른 용도 예컨대 호소나 강, 계곡수 혹은 다른 공업 용수를 정수하여 필요한 용처에 사용될 수 있도록 할 수 있다. In the drawings, the water purification apparatus of the present invention may be used to purify the groundwater to be used as drinking water, but may be used for other applications, such as lakes, rivers, valley water or other industrial water, depending on the case.
본 발명의 정수 장치(10)은 급수원(12) 예컨대 펌핑에 의해 끌어올린 지하수의 수압을 조절하며 공급하는 급수 밸브(20)와, 상기 급수 밸브(20)를 통해 공급된 지하수를 1차 정수하는 제 1정수탱크(100)와 상기 제 1정수탱크와 연결되어 이 탱크로 공급된 지하수를 재 정수하는 제 2정수탱크(300)와 1차 및 2차에 걸처 정수된 지하수를 이온교환을 통해 질소와 불소를 제거하는 이온교환탱크(300)로 구성되며, 여기에 역세 펌프(300)와 역세 송풍기(40)가 설치되는 구성이다.The
먼저, 상기 급수 밸브(20)는 감압 밸브로써, 급수된 압력을 조절하여 제 1정수탱크측으로 용이하게 급수가 이루어지도록 한다. First, the
상기 제 1정수탱크(100)는 스테인레스판을 원형으로 말아 제작하며, 필요에 따라서 합성수지재가 이용된다.The first
상기 제 1정수탱크(100)에는 덮개(110)가 덮어지는데, 이 덮개는 내부에 설치되는 필터부(140)의 설치 및 교환 그리고 수리가 가능하도록 도면과 같이 보울트, 너트에 의해 조립설치된다. 물론, 상기 덮개는 끼워맞춤 혹은 핀(pin)을 이용하여 조립될 수도 있다.The first
한편, 상기 제 1정수탱크(100)의 상부 일측에는 입수관(102)이 구비되어 상기 급수 밸브(20)와 연결되고, 저부에는 정수된 계곡수를 배출하는 출수관(104)이 구비됨과 아울러, 역 세척을 위한 송풍관(42)이 구비되며, 상기 입수관(102)의 중앙부 하부측으로 역세수를 배출하는 배출관(52)이 구비된 구성이다.On the other hand, the upper one side of the first
상기 제 1정수탱크(100)의 내부 저수조(120)의 상부에는 다공판 형식의 급수판(130)이 정수 탱크 내면으로 돌출된 걸림턱(132)에 안착되고, 이 급수판(130)의 하부에 후술하는 필터부(140)를 계곡수의 저수량에 따라 눌러 공극을 조절하는 조절부(160)가 구비된다.In the upper portion of the
다시 말해, 상기 조절부(160)는 급수판(130)에서 떨어진 계곡수를 일시 저장하여 서서히 필터부(140)로 급수하게 되는데, 이때 저장된 계곡수의 무게에 의하여 하향으로 이동하며 필터부를 누르게 되는 것이다.In other words, the
상기 필터부(140)는 저수조에 안착되어 상부측 조절부(160)로부터 급수된 계곡수가 자연 유하 방식으로 통과하며 정수가 이루어지도록 하는 것으로, 관체(142)와 여과재(150)로 구성된다.The
즉, 도넛 형태의 외측 관체(146) 중앙에 계곡수가 용이하게 빠져나갈 수 있도록 스테이너(144)가 구비되고, 외측 관체(146)의 내부에 여과재(150)가 충진되도록하되, 외측 관체에는 다수개의 배수공이 형성되어 여과재를 통과한 계곡수가 이를 통해 배출되도록 하는 구성이다.In other words, the donut-shaped
여기서 상기 제 1정수탱크에 충진되는 여과재는 황토볼로, 그 크기는 대략 5mm 정도이며, 내부압을 체킹하는 게이지(112)가 구비되어 탱크의 압력이 너무 높으면 급수 밸브 혹은 역세 펌프 및 역세 송풍기를 동작시켜 내부 압력이 조절되록 하는 구성이다. Here, the filter medium filled in the first water purification tank is an ocher ball, the size of which is about 5 mm, and a
상기 제 2정수탱크(200)는 상기 제 1탱크와 동일한 구조로 이루어지며, 필터부의 외측 관체의 내부에 충진되는 여과재로 활성탄이 충진되어 탁도를 제거하게 된다.The second
따라서, 상기 제 2탱크는 연결관(22)들에 의하여 제 1정수탱크의 저부에 구비된 출수관(104)과 입수관(202)이 연결되고, 다시 제 2탱크의 저부에 구비된 출수관(204)과 이온교환탱크(300)가 연결관(22)에 의해 연결되는 구성이다. Accordingly, the second tank is connected to the
상기 이온교환탱크(300)는 스테인레이스를 말아 원통형으로 구성하되, 하부에 지지대를 구비하여 안정적으로 그리고 시공이 용이하도록 하며, 원통의 중앙 부위에 내부가 보이도록 투명 재질 예컨대 투명 아크릴을 원통의 중앙 부위 일부에 혹은 전체에 설치하여 내부가 보일 수 있도록 투시창(306)이 구비된다.The
상기 이온교환탱크(300)의 상부에는 덮개(310)가 설치되는데, 이 덮개(310)는 유지 관리는 물론, 장치의 수리, 내부 이온 교환 충진물의 교환 및 보충시 개방될 수 있도록 도면과 같이 보울트(312), 너트에 의해 조립된다.
물론 이러한 보울트, 너트 이외에 끼워맞춤, 경우에 따라서는 융착에 의해서도 제작, 조립될 수 있다.Of course, in addition to these bolts, nuts can also be manufactured, assembled by fitting, in some cases fusion.
한편, 본 발명에 따른 이온교환탱크(300)는 제 1 및 제2이온교환탱크(300)(300a)로 분리 구성되어 각각이 상기 제 2정수탱크와 연결되는데, 이는 지하수의 정수를 용이하게 함과 아울러 충분한 지하수가 확보될 수 있도록 하여 갈수기에도 지하수를 사용할 수 있도록 하기 위함이며, 또한 이들이 선택적으로 운전될 수 있도록 하기 위함이다.On the other hand, the
즉, 제 1 및 제 2이온교환탱크(300)(300a) 중 어느 하나 고장 혹은 역세척을위해 동작을 멈추는 경우 다른 하나의 이온교환탱크가 작동하거나 혹은 2개의 이온 교환 탱크 중 어느 하나만을 일정 시간 동안 가동하고 휴지 기간에 다른 탱크를 가동시킬 수도 있다.That is, when any one of the first and second
물론 상기 제 1, 2 이온교환탱크(300)(300a)의 구조는 동일하며, 본 발명에서는 부호 300 즉, 제 1이온교환탱크를 중심으로 설명한다.Of course, the structure of the first and second
상기 이온교환탱크(300)의 내부에는 교환실(320)이 마련되며, 이 교환실에 이온 교환제(350)가 충진되어 질산염 및 불소를 제거하게 되는데, 이 이온교환제의 예로는 다환방향족 탄화수소(PAHs)가 사용된다. 물론 이러한 이온교환제는 겔수지 형태로 존재한다.An exchange chamber 320 is provided inside the
상기 교환실(320)의 상부 즉, 이온교환제의 직상부측에는 이온교환제를 보호하고, 원활한 급수가 이루어지도록 하는 다공판(340)이 설치된다.On the upper side of the exchange chamber 320, that is, directly above the ion exchanger, a
이러한 다공판(340)은 지하수의 급수시 수압으로부터 이혼교환제를 보호하고, 서서히 지하수가 공급될 수 있도록 하는 것이다.The
이와 유사한 기능으로 본 발명에서는 다공판(340)의 상부에 분사망체(330)가 구비된다. 즉, 급수관(302)과 연결된 분사망체(330)는 급수관에서 공급된 지하수가 일시에 그리고 집중적으로 분사되는 것을 방지하는 것으로, 망체는 지하수를 그 하부의 다공판에 고루 분사시켜 공급한다. Similarly, in the present invention, the
한편, 이온교환실(320)의 하부에는 고정판(360)이 설치되는데, 이 고정판(360)은 이온교환이 이루어진 지하수를 일시적으로 집수시켜 스테이너(352)를 통해 저수조측으로 배출되도록 한다.On the other hand, a
상기 스테이너(352)는 도 4와 같이 고정판(360)의 상면에 설치된 것으로, 고정판 중앙에 설치된 손잡이(362)를 중심으로 동심을 이루며 다수개가 배치된 구조이다. 상기 고정판(360)에 설치되는 스테이너(352)는 다수개의 빗살(352a)이 상부를 향해 즉 삼각형상으로 설치되어 이들 빗살들 사이로 지하수가 빠져나가도록 함으로써, 일지 저수조(322)의 지하수를 서서히 배출하는 것이다. The
상기 일시 저수조(322)는 교환실의 하부측에 마련된 것으로, 질소염과 불소가 제거된 지하수를 일시적으로 저장하여 저수탱크(14)에 보내지도록 하는 것으로, 이 일시 저수조는 다량의 지하수를 확보할 수 있도록 한다.The temporary reservoir 322 is provided at the lower side of the exchange chamber, and temporarily stores the groundwater from which nitrogen salts and fluorine have been removed to be sent to the
상기 이온교환탱크의 저부에 관출된 출수관(304)은 상기 저수 탱크에 정수된 지하수를 급수하며, 이 저수 탱크와 인접하여서는 역세 탱크(40a)가 갖추어진 구성이다.The
상기 역세 탱크(40a)는 역 세척시 필요한 세척수를 공급하기 위해 마련된 것 으로, 이 탱크에 역세 펌프(30)가 연결됨과 아울러, 역세 펌프(30)에는 각 탱크들의 출수관측와 연통하여 역세수를 공급하는 역세관(32)(34)(36)(38)이 배관된 구성이다.The
이와 더불어 역 세척시 가동되는 송풍기(40)에도 각 탱크들과 연결되는 통기관(42)(44)(46)(48)이 마련되어 있다.In addition, the
또한, 상기 제1,2이온교환탱크의 상부에는 압력 게이지(311)가 설치되어 내부압을 체킹하며 기본적으로 1∼10Kg/㎠ 범위이다.In addition, a
다음은 이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 정수 과정을 살펴보면 다음과 같다.Next, look at the water purification process of the present invention made of such a configuration as follows.
먼저, 급수원(12)에서 보내진 지하수는 급수 밸브(20)를 통해 제 1정수탱크(100)에 유입된다. 제 1정수탱크(100)에 유입된 지하수는 여과재 즉 황토볼을 통과하며 낙엽 부스러기, 해충 등이 제거되고, 저부의 출수관(104))을 통해 제 2정수탱크(200)로 보내진다.First, the groundwater sent from the
제 2정수탱크(200)에 보내진 지하수는 제 1정수탱크(100)와 마찬가지로 상부에서 하부로 떨어지는 즉, 자연 유하 방식으로 활성탄으로 이루어진 여과재를 통과하며 탁도가 제거된다.The groundwater sent to the second
2차 정수 후 지하수는 다시 이온교환탱크(300)로 보내져 이온 교환을 통해 질산염과 불소가 제거되는데, 그 반응식은 다음과 같다.After the second purification, the groundwater is sent back to the
R+Cl- + NO3 - → R+NO3 - + Cl- R + Cl - + NO 3 - → R + NO 3 - + Cl -
이와 같이 처리된 지하수가 가지는 기본적인 수질 즉 불소(F)가 5PPM, 질산성 질소(NO₃)가 25PPM에서, 불소(F)가 1.0PPM(법정 수질 : 1.5 PPM 이하), 질산성 질소(NO₃)가6 PPM(법정 수질 : 10 PPM 이하)이하로 처리되어 배출되는 것이다.The basic water quality of the treated ground water, ie fluorine (F) is 5PPM, nitrate nitrogen (NO₃) is 25PPM, fluorine (F) is 1.0PPM (legal water: 1.5PPM or less), nitrate nitrogen (NO₃) It is treated and discharged at less than 6 PPM (legal water: 10 PPM or less).
이상과 같이 본 발명은 제 1,2 정수탱크를 통해 2차에 걸쳐 정수가 이루어진 지하수를 이온교환탱크에 공급하여 여기서 질산염과 불소를 제거함으로써, 음용수로 사용될 수 있도록 하는 것이다.As described above, the present invention is to supply the ground water of the purified water through the first and second water purification tank to the ion exchange tank to remove the nitrate and fluorine, so that it can be used as drinking water.
또한 본 발명은 정수 과정을 통해 낙엽 부스러기와 같은 협잡물, 해충, 병원성 세균은 물론 질산염, 불소 등을 제거할 수 있는 효과를 가지고 있다. In addition, the present invention has an effect that can remove the impurities, such as deciduous debris, pests, pathogenic bacteria as well as nitrate, fluorine through the water purification process.
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- 2007-03-14 KR KR1020070024786A patent/KR100857419B1/en not_active IP Right Cessation
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