KR100971536B1 - 마을상수도 정수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스파이럴 여과기 내부에서 강한 수압을 일으키도록 여과기의 상부 일 측면에 공급관이 연결되며, 내측 둘레 면에는 상부에서 하부로 갈수록 하나 이상의 스파이럴유도 판이 교차하여 형성되어 유입수가 스파이럴 회전수류에 의하여 원심분리가 발생함으로서 큰 입자 성 물질을 하부로 배출하며 내부의 수직 원통형 통로를 거쳐 상향 류 하여 이동할 때 수평으로 형성된 여과 망을 통과하고 최 상단 일 측면에 형성된 유출 구를 통하여 외부로 출수하여 저수탱크에 담수된 후 이를 다시 필터부에 의해 정수되는 정수장치에 관한 것으로 저수탱크에 만수위가 되면 이를 감지한 제어부에 의해 공급수와 펌프와 오존발생기를 가동하여 회전수류를 유도하고 분무형태로 오존을 투입함으로서 필터부의 정수효율을 높이며 필터의 교체시간을 늘릴 수 있는 마을상수도 정수장치에 관한 것이다.
정수장치, 여과기, 저수조, 벤츄리관, 오존, 필터부

Description

마을상수도 정수장치{WATER PURIFICATION APPARATUS FOR WATERWORKS}
본 발명은 스파이럴 여과기 내부에서 강한 회전 압을 일으키도록 여과기의 상부 일 측면에 공급관이 연결되며, 내측 둘레 면에는 상부에서 하부로 갈수록 하나 이상의 스파이럴 유도 판이 교차하여 형성되어 유입수가 스파이럴 수류에 의하여 원심분리를 발생하여 큰 입자 성 물질을 하부로 배출하며 내부의 수직 원통형 통로를 거쳐 상향 류 하여 이동할 때 상부에 수평으로 형성된 여과 망을 통과한 후 최 상단 일 측면에 형성된 유출 구를 통하여 외부로 출수하여 저수탱크에 저수된 후 이를 다시 필터부에 의해 정수되는 정수장치에 관한 것으로 저수탱크에 만수위가 되면 이를 감지한 제어부에 의해 공급 수 펌프와 오존발생기를 가동하여 회전수류를 유도하고 분무형태로 오존을 투입함으로서 필터부의 정수효율을 높이며 필터의 교체기간을 늘릴 수 있는 마을상수도 정수장치에 관한 것이다.
마을이나 공장 또는 학교 등 지하수 또는 수돗물 등을 식수에 사용하고 있는 소규모급수시설에서는 지하수 또는 수돗물에 포함하고 있는 불순물 등을 제거하여 정수하기 위하여 사용하고 있는 정수장치는 통상적으로 UF(Ultre Filter;UF 중공사막;Hollow Fiber Membrane), NF(Nano Filter), RO(Reverse Osmosis; 역삼투압필터) 중 하나를 선택하여 사용하고 있는데, 그 중 가장 대표적으로 역삼투압필터인 RO(Reverse Osmosis;이하 RO필터)를 사용하고 있다.
상기 RO필터는 막 투과저항 압력이 커져 효율적인 정수처리가 어렵고 대부분의 상수사압인 5~15psi(0.35~1.06kgf/㎠)의 압력으로는 투과하지 못해 별도의 고압펌프(40)를 이용하며, RO필터의 투과성능을 저하시키지 않은 범위에서 적정압력을 유지하는 것이 필요하다.
따라서 RO필터의 투과 전에 원수(지하수 또는 수돗물)을 전처리하여 최대한의 입자성이 큰 불순물을 제거하여아 하는데 정수과정을 진행하면서 이물질들이 RO필터의 막 표면에 부착되어 RO필터의 수명을 연장하기 위해서는 반복적인 세척이 필요하다.
상기와 같이 RO필터를 사용하여 정수효율을 높이는 기술이 다양하게 있으며 그 중 등록특허 제0497551호를 살펴보면 RO필터에 통과하지 못한 일정비율의 원수를 공급하는 바이패스관을 부가하여 미네랄을 함유할 수 있으며, 폐수 처리된 물을 고압펌프전단으로 피드백시켜 재차 필터링할 수 있는 것이다.
하지만, 상기와 같은 방법은 재차 필터링 되는 물이 투과되지 못한 입자성 물질이 점차 높아지기 때문에 정수투과효율은 갈수록 떨어지고 압력은 높아짐으로써 세척횟수도 증가해야 하는 문제점을 갖고있다.
또한, 바이패스관을 통해 원수를 혼합하여 미네랄공급의 효과는 있으나 반대로 정수목적인 질산성 질소나 불소 같은 처리해야 할 이온성 물질을 당초 원수 농도에 비하여 낮출 수는 있어도 제거해야 될 용존 물질이 섞여 나오기 때문에 설령 기준치 이내로 유지되더라도 이는 기본적으로 막 분리 목적에 반하는 것이다.
한편, 상기 특허등록권자의 등록특허 제0670769호의 역삼투막과 전기산화법을 이용한 무방류 정수마을이나 공장 또는 학교 등에 지하수 또는 수돗물을 식수로 사용하고 있는 소규모급수시설에서는 지하수 또는 수돗물에 포함하고 있는 불순물 등을 제거하여 정수하기 위하여 사용하고 있는 정수장치는 통상적으로 UF(Ultre Filter;UF 중공사막;Hollow Fiber Membrane), NF(Nano Filter), RO(Reverse Osmosis;역삼투압필터) 중 하나를 선택하여 사용하고 있는데, 그 중 가장 대표적으로 역삼투압필터인 RO(Reverse Osmosis;이하 RO필터)를 사용하고 있다.
상기 RO필터는 막 투과저항 압력이 커져 효율적인 정수처리가 어렵고 대부분의 상수압인 5~15psi(0.35~1.06kgf/㎠)의 압력으로는 투과하지 못해 별도의 고압펌프(40)를 이용하며, RO필터의 투과성능을 저하시키지 않은 범위에서 적정압력을 유지하는 것이 필요하다. 따라서 RO필터의 투과 전에 원수(지하수 또는 수돗물)를 전 처리하여 최대한의 입자성이 큰 불순물을 제거하여야 하는데 정수과정을 진행하면서 이물질들이 RO필터의 막 표면에 부착되어 RO필터의 수명을 연장하기 위해서는 반복적인 세척이 필요하다.
상기와 같이 RO필터를 사용하여 정수효율을 높이는 기술이 다양하게 있으며 그 중 등록특허 제0497551호를 살펴보면 RO필터에 통과하지 못한 일정비율의 원수를 공급하는 바이패스관을 부가하여 미네랄을 함유할 수 있으며, 폐수 처리된 물을 고압펌프(40)전단으로 피드백시켜 재차 필터링할 수 있는 것이다.
하지만, 상기와 같은 방법은 재차 필터링 되는 물이 투과되지 못한 입자 및 이온 성 물질이 점차 높아지기 때문에 정수투과효율은 갈수록 떨어지고 압력은 높아짐으로써 세척횟수도 증가해야 하는 문제점을 갖고 있다.
또한, 바이패스관을 통해 원수를 혼합하여 미네랄공급의 효과는 있으나 반대로 정수목적인 질산성 질소나 불소 같은 처리해야 할 이온 성 물질을 당초 원수 농도에 비하여 낮출 수는 있어도 제거해야 될 용존 물질이 섞여 나오기 때문에 설령 기준치 이내로 유지되더라도 이는 기본적으로 막 분리 목적에 반하는 것이다.
한편, 상기 특허등록권자의 등록특허 제0670769호의 역삼투막과 전기산화법을 이용한 무 방류 정수장치로 RO필터로 정수하고 남은 퇴수를 100% 전기산화 법으로 재처리하도록 구성하였으나 전기산화 법은 실린더 내부에 무수한 알갱이들로 이루어진 활성탄소가 충진 되고 전기분해 정수방법을 택한 것으로 이러한 2가지의 처리기술을 적용하는 것은 중복설비로 시설투자비가 증가되고 전기 사용량도 늘어나 유지관리비도 함께 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 모래 등의 입자 성 또는 이온 성 물질이 포함되어 있는 지하수나 또는 수돗물을 마을이나 군부대 또는 공장이나 학교 등에 식수로 사용할 수 있는 소규모 급수시설에 사용할 수 있는 정수 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 지하수를 공급받아 식수로 사용할 수 있도록 정수하는 정수장치에서 필터에 의한 원수의 정수 전에 유입되는 출수압력을 이용 무동력으로 회전 압을 유도하여 원심분리에 의한 큰 입자 성 물질을 제거함으로써 정수효율을 높이고 필터부의 필터 수명을 연장하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 공급 관을 통해 유입되는 물을 여과기에서 모래 및 부유물 같은 입자성 물질을 분리하여 물을 저수하고 오존을 투입하여 살균하는 저수조와 저수조를 통과한 물이 필터 부를 통과하여 정수하는 정수장치에 있어서, 스파이럴 여과기는 원통형으로 형성되되 본체의 상단 부는 반구형의 덮개가 결합되어 형성되며, 본체외부 상단 부 일 측면에 연결형성되어 있는 공급 관으로 원수가 본체 내부로 들어오면서 원통형 둘레 면을 따라 회전할 때 본체의 중심부를 기준으로 유도 판이 등 간격을 이루며 형성되되, 일 측 단부가 본체의 중심부를 향해 소정의 각도로 경사면을 이루면서 본체의 상부에서 하부를 향하여 어긋나게 형성되어 있으며, 유도 판에 의해 원수가 스파이럴 회전수류를 형성하면서 여과기 하부에서 원심분리가 이루어지고 따라서 모래 또는 부유물 같은 큰 입자성 물질이 하부 배출구로 빠져나가고 입자 성 물질이 분리된 원수는 본체 내부에 형성된 원통형 통로를 통하여 하부에서부터 상부로 상향 류 할 때 상부에 수평으로 장착된 여과 망을 통하여 작은 부유물을 재차 걸러지면서 여과기 최상단의 일 측면에 연결형성된 출수관을 통해 외부의 저수조로 물이 저수하도록 한다, 스파이럴 여과기는 본체의 하단부가 반구형의 형태를 구성하고 큰 입자성 물질이 외부로 배출될 수 있도록 중심부에는 배출공이 형성되어 있으며, 여과기를 지면에 설치할 수 있도록 3개의 설치대가 스파이럴 여과기의 저면 부를 받치며 형성된 스파이럴 여과기와; 상기 스파이럴 여과기의 출수관의 단부에 형성된 직수 분사구가 저수조 내부까지 연장 형성되어 있으며, 저수조 상부 내측의 일 측면에는 원수가 저수되는 수위를 감지하여 외부의 제어부에 정수장치의 가동 여부에 대한 신호를 보내는 수위레벨이 형성되어 있으며, 하부의 일 측면에는 내부가 벤츄리 관 형태를 이루고 있는 유입관이 외부 펌프에 의해 제어되는 분배기의 일측부와 연통 연결되어 있으며, 유입관의 일측부에는 유입관의 내부에 오존을 유입할 수 있도록 저수조 외부에 형성된 오존 공급부와 유입관의 내부가 오존 공급 관을 통하여 연통 연결되어 있으며, 저수된 원수의 일부를 유입하여 오존 공급부로부터 공급되는 오존과 같이 저수조 내부에 고압으로 분사할 수 있도록 유입관과 인접하여 형성된 배수관이 분배기까지 연통연결 형성된 저수조; 와 상기 저수조를 통해 오존으로 살균된 오존수를 분배기에 연장 형성된 유출 관을 통하여 유입되는 오존수를 정수하는 것으로, 다공질 구조를 갖는 활성탄의 기공으로 오존 수에 포함되어 있는 불순물을 흡착하고 활성탄 필터를 통과한 물을 수질에 따라 RO필터 또는 UF 중공사막 필터 중 어느 하나를 선택하여 구성된 막 분리 필터로 유입되어 불순 물을 여과하는 필터 부; 상기 필터 부를 통해 오존 수에 포함되어 있는 불순물을 처리한 정수된 물을 저수하여 식수로 사용할 수 있도록 저수하는 취수탱크 ;로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스파이럴 여과기의 내부에 원수를 유입하는 공급관의 내측 둘레 면에도 스파이럴 여과기의 본체 내측 둘레 면에서 스파이럴 회전수류를 더욱 크게 일으켜 입자 성 물질을 효과적으로 여과할 수 있도록 공급관의 내측 둘레 면에 하나 이상의 유도 판 이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스파이럴 여과기 본체의 하부에서 상부로 상향 류 하는 원심분리 된 원수가 원수에 포함되어 있을 수 있는 작은 부유물을 걸러낼 수 있도록 여과기 내부 원통형 통로 상부에 수평으로 된 여과 망이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저수조의 내부에 오존의 용해도를 높여 원수를 살균할 수 있도록 유입 관을 저수조의 상부까지 연장형성하며, 소정의 간격을 두고 분기되고 내부가 벤츄리 관의 형태로 구성된 분사구가 수평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필터부의 활성탄 필터의 수명을 연장하기 위하여 저수조로부터 공급되는 오존수의 일부를 공급받아 활성탄 필터 내부에서 활성탄기공을 세척하며, 활성탄을 세척한 오존 수는 세척 수 배출 관을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같이 여과기 내부로 공급되는 물이 무동력으로 강한 원심분리를 일으켜 모래 또는 부유물 같은 입자 성 물질을 여과하며, 여과한 물을 저수 조에서 오존을 투입하여 살균한 후, 오존으로 살균한 오존수를 필터부에 공급하여 이를 막 분리에 의한 정수처리 함으로써 정수효율을 높일 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부되는 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예에 따른 정수장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정수장치의 개략적인 구성도가 도시된 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 정수장치는 공급관(13)을 통해 유입되는 원수에 포함되어 있는 모래 또는 부유물 같은 입자성 물질을 여과하는 스파이럴 여과기(10)와, 상기 스파이럴 여과기(10)를 통해 입자성 물질이 여과된 원수를 저수하여 오존으로 살균하는 저수조(20)와, 상기 저수조(20)를 통해 오존으로 살균된 오존 수에 포함되어 있는 미세한 이물질을 정수하는 필터 부(50)와, 상기 필터 부(50)를 통과하여 정수된 물을 식수로 사용할 수 있도록 저수하는 취수탱크(70)로 구성되어 있다.
도 2는 스파이럴 여과기(10)의 내부 구조의 측 단면도를 개략적으로 도시한 것으로, 도 3은 스파이럴 여과기(10)의 평면 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
스파이럴 여과기(10)는 원통형으로 형성되되 본체(11)의 상단 부는 반구형의 덮개(15)가 결합되어 형성되며, 본체(11) 상단 일측면에 공급관(13)으로 지하수가 유입되게 되어 여과기(10) 내부에서 회전압을 일으키도록 공급관(13)의 내측 둘레 면에는 하나 이상의 유도 판(18)의 단부가 본체(11) 내부를 향하도록 형성되어 있고, 공급 관(13)을 통해 유입되는 원수의 출수압이 여과기(10) 내측 둘레면의 스파이럴 유도판(18')에 의해 스파이럴 회전수류가 발생하여 하부에서 원심분리가 이루어지도록 하여 따라서 비중이 상대적으로 큰 입자성 물질은 본체(11) 하단 부 중심에 형성된 배출공(16)을 통해 외부로 배출되도록 한다.
즉, 공급관(13)을 통해 유입되는 원수의 스파이럴 수류를 더욱 크게 일어나는 것을 유도할 수 있도록 본체(11)의 내측 둘레 면에는 다수개의 스파이럴 유도 판(18')이 형성되어 있다.
이때, 본체(11)의 중심부를 기준으로 스파이럴 유도 판(18')이 등 간격을 이루며 형성되되, 일측 단부가 본체(11)의 중심부를 향해 소정의 각도도 경사면을 이루면서 본체(11)의 상부에서 하부를 향하면서 어긋나게 형성되어 유입되는 원수가 스파이럴 유도판(18')을 따라 스파이럴 회전수류를 더욱 크게 일어나는 것을 유도함으로써 원수에 포함되어 있는 입자성 물질을 무동력으로 원심분리 할 수 있겠다.
이때, 상기 본체(11)의 하부를 통해 원통형 통로(12)를 통하여 상향 류 하면서 유입되는 원수에 포함되어 있을 수 있는 작은 부유물을 걸러낼 수 있도록 여과 망(19)이 원통형 통로(12) 상부에 형성되어 있어 부피가 작은 부유물까지 걸러내고 출수 관(14)을 통해 스파이럴 여과기(10)의 외부에 구성된 저수조(20)로 이물질이 출수되는 것을 예방하도록 한다.
여과망(19)은 출수 관(14)에 인접하여 원통형 통로(12) 상부에 스테인리스 재질로 형성된 것으로, 이는 작은 부유물까지 걸러내는 정수기능이 있으며 원수가 공급관(12)을 통해 본체(11) 내부에 유입될 때, 모래 및 부유물 같은 큰 입자성 물질을 1차로 원심분리로 제거하고 2차로 여과망(19)을 통해 제거한 후 여과된 원수 를 출수관(14)을 통해 출수되도록 한다.
이때, 큰 입자성 물질을 배출함에 소량의 물과 함께 부유물이 배출되기 때문에 정수장치의 주변 환경이 지저분하게 되는 것을 예방하기 위하여 배출공(16)은 분리탈착 할 수 있게 하고 하부에 받침부(80)를 구비하여 부유물을 한데 모아 외부로 배출할 수 있도록 한다.
상기 본체(11)의 상부에 형성된 덮개(15)는 원수가 여과된 물의 출수가 용이하도록 반구형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 여과망(19)의 교체 또는 본체(11) 및 원통형통로(12)의 내부 벽의 청소를 위해서 덮개(15)와 본체(11)의 상부가 나사결합 등으로 이루어져 여과망(19)의 교체 또는 청소 등을 용이하게 할 수 있겠다.
한편, 상기 원통형통로(12)에 상향류 하여 차오르는 원수가 출수 관(14)을 통해 출수되는 원수가 출수에 방해를 받지 않도록 출수관(14)을 공급관(12)의 직경보다 크게 형성함으로써 원활하게 출수가 이루어지도록 한다. 본체(11)의 하단부에서 소정의 높이만큼 3개의 지지대(16)를 통해 떠있는 형상으로 원통형통로(12)가 형성되어 본체(10) 상부 일측면에 연결 형성된 공급관(12)을 통해 원수가 본체(11) 하부로 유입되어 본체(11) 내부에 형성된 원통형통로(12)의 하부에서부터 상향류 하여 이동하면서 본체(11)의 최 상단 일 측 부에 연결 형성된 출수 관(14)을 통해 스파이럴 여과기(10) 외부에 있는 저수조(20)로 물이 저수하도록 하며, 본체의 하단부가 반구형의 형태를 구성하고 있어 입자성 물질이 외부로 배출될 수 있도록 중심부에는 배출공(17)이 형성되어 있으며, 배출공(17) 외부는 받침 부(80)를 구성하 고 밸브를 장착하여 필요 시 쌓인 큰 입자성 물질을 제거하도록 하였다.
도 4는 저수조(20)의 내부 구조의 개략적인 단면도가 도시된 것으로, 저수조(20)는 상기 여과기(10)의 출수관(14)의 단부에 형성된 직수분사구(21)가 저수조(20)의 내부까지 연장형성되어 입자성 물질을 여과하여 저수하며, 소정의 수위가 차오르면 수위를 감지한 수위레벨(22)과 연결된 제어 부(72)에 신호를 보내면 저수조(20)의 외부에 형성된 펌프(40)에 신호를 보내어 저수조(20)에 저수된 원수에 오존을 투입하여 미생물을 살균한 오존수를 필터 부(50)로 공급하는 것이다.
이를 좀더 상세히 살펴보면, 상기 저수조(20)의 내부에는 출수관(14)의 단부에 직수분사구(21)가 연장형성되어 있으며, 저수조(20)의 상부 일측면에 형성되어 저수되는 원수의 수위를 감지하여 정수장치의 가동을 제어하는 제어부(72)에 연결되는 수위레벨(22)이 형성되어 있으며, 하부의 일 측면에는 내부가 벤츄리 관(27) 형태를 이루고 있는 유입관(23)이 펌프(40)의 작동으로 제어하는 분배기(41)까지 연통 연결되어 있으며, 유입관(23)의 일측부에는 유입관(23)의 내부에 오존을 공급할 수 있도록 저수조(20) 외부에 형성된 오존공급부(30)를 오존공급관(31)을 통하여 유입관(23) 내부와 연통연결되어 있으며, 저수조(20)에 저수된 원수의 일부를 유입하여 오존 공급부(30)로부터 유입되는 오존과 같이 저수조(20) 내부에 분사할 수 있도록 유입관(23)과 인접하여 형성된 배수관(25)이 펌프(40)와 연결되어 분배기(41)까지 연통연결되어 있다.
먼저, 저수조(20)의 내부까지 출수관(14)이 연장형성되어, 출수관(14)의 단부에 형성된 직수분사구(21)를 통해 원수가 저수조(20)의 내부에 저수된다. 이때, 수위레벨(22)은 저수조(20)에 차오르는 원수의 수위를 감지하여 만수위시 스파이럴여과기(10)에 원수를 공급하는 본 발명에서 표시되지 않는 펌프를 제어하여 스파이럴 여과기(10)의 여과를 중지하며 정수과정으로 들어간다.
저수조(20)의 만수위로 상기 스파이럴 여과기(10)의 여과가 중지되면 제어부(72)가 저수조(20)의 외부에 구성된 펌프(40)를 가동하여 저수조(20) 하부 일 측 부에 형성된 배수관(25)을 통해 저수조(20)에 저수된 원수의 일부가 분배기(41)를 통하여 유입관(23)의 내부로 유입되며, 유입관(23) 내부에 원수의 일부가 유입되면 저수조(20)의 외부에 구성된 오존공급부(30)로부터 오존공급관(31)을 통해 오존이 유입관(23) 내부로 유입되어, 벤츄리관(27) 형태를 이루고 있는 유입관(23)을 통하여 고압으로 저수조(20)의 내부를 향해 분사하게 된다.
오존은 살균 및 산화작용을 하는 기체로서 원수에 포함될 수 있는 미생물을 살균하기 위하여 원수에 오존을 일부 포함하여 저수조(20) 내부에 분사함으로써 원수에 포함될 수 있는 미생물을 살균하고 일단의 유기물 및 무기물을 분해하여 정수의 효율을 높일 수 있다.
상기 유입관(23)을 통하여 원수의 일부와 오존이 동시에 저수조의 내측 둘레면, 즉, 내측 벽을 따라 회전수류를 일으켜 분사되어 유입관(23)을 통해 분사되는 오존의 용해도를 높여 저수조(20)에 저수된 원수에 포함되어 있는 미생물과 일단의 유기물 및 무기물을 살균. 산화 처리한다.
상기 유입관(23)의 내부가 벤츄리관(27) 형태로 이루고 있어 오존과 원수의 일부가 고압으로 저수조(20) 내부에 측면을 향하여 분무형태로 분사되기 때문에 오 존의 입자크기가 미세한 크기로 분사되고 저수조(20)의 내부에 저수된 원수를 저수조(20) 내측 둘레 면을 따라 회전수류를 발생함으로써 오존의 용해도를 높여 원수의 살균 및 산화처리효과를 높일 수 있다.
저수조(20)의 내부에서 오존이 용해되어 원수에 포함된 미생물을 살균 처리한 오존 수는 펌프(40)의 작동으로 배수관(25)과 분배기(41)와 연결형성된 유출 관(26)을 통하여 필터 부(50)로 유입되도록 하도록 한다.
상기 저수조(20)의 내부에 오존의 용해를 유도하여 살균효과를 높일 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이, 유입관(23)을 저수조(20)의 상부까지 연장형성하며, 소정의 간격을 두고 분기되고 내부가 벤츄리관(27)의 형태로 구성된 분사구(24)가 수평하게 형성되어 있다.
따라서, 오존투입은 펌프(40)의 출수압이 벤츄리관(27)의 형태를 이루고 있는 분사구(24)를 통해 분사되는 오존과 함께 저수조(20) 내측 둘레면에 따라 회전수류를 발생하면서 분무형식으로 분사되기 때문에 살균산화효율이 높아지고 저수조(20)의 살균산화처리가 된 오존 수는 다시 배수관(25)을 통하여 배수되는 오존수가 분배기(41)와 분배기(41)와 연결 형성된 유출관(26)을 통하여 필터부(50)로 유입되도록 하도록 한다.
상기 펌프(40)는 수위레벨(22)의 신호를 감지한 제어부(72)의 구동으로 인하여 오존공급부(30)와 분배기(41)를 제어하여 저수조(20) 내부에 오존을 투입하는 방법으로 저수조(20)의 원수에 오존을 투입하는 동안에는 유입관(23)은 열고 분배기(41)를 통하여 필터부(50)로 원수가 공급되는 유출관(26)을 막아 오존을 투입하 며 오존투입이 끝난 저수조(20)의 오존 수는 분배기(41)를 통하여 유출관(26)을 거쳐 필터부(50)에 유입하도록 유입관(23)은 막고 유출관(26)은 열어 필터부(50)에 오존수를 유입하는 작업을 반복함으로써 살균산화 처리가 끝난 오존 수는 다시 저수조(20)로 유입되는 것을 예방하도록 한다.
도 6 내지 도 7은 오존수가 필터부(50)로 공급되어 정수하는 과정을 개략적으로 도시된 것으로, 통상적으로 사용하고 있는 필터부(50)는 활성탄 필터(51)와 RO(Reverse Osmosis:RO:역삼투압방식: 이하, RO필터, 61) 또는 UF 중공사막(Hollow Fiber Membrane: 이하, UF 중공사막, 62)로 구성된 막 분리 필터(60)로 구성되어 있어, 필터 부(50)를 통과함으로써 오존으로 살균한 오존수를 정수하여 식수로 음용할 수 있도록 취수탱크(70)에 저수한다.
상기의 RO필터(61) 또는 UF 중공사막(62)으로 구성된 막 분리 필터(60)는 정수하고자 하는 원수의 특성 및 정수된 물의 사용량을 고려하여 RO필터(61) 또는 UF중공사막(62) 중 하나의 필터를 선택할 수 있다.
상기 활성탄 필터(51)는 800~1300㎠/g의 비표면적을 이루고 있는 활성탄으로 구성되어 있어, 활성탄의 기공에 흡착되어 있는 유기물을 오존수로 세척함으로써 세척 기능이 높아지고 활성탄 필터(51)의 수명을 연장할 수 있다.
즉, 활성탄 필터(51)의 세척을 위하여 저수조(20)로부터 활성탄 필터(51)에 유입되는 오존수의 일부를 공급받아 활성탄 필터(51) 내부에서 기공을 세척함으로써 흡착된 유기물을 효과적으로 제거할 수 있으며, 활성탄 필터(51)를 세척한 세척 수는 세척 수 배출 관(52)을 통해 외부로 배출되도록 한다.
상기 활성탄 필터(51)를 통과한 오존 수는 막 분리 필터(60)로 유입되는데, RO 필터(61) 또는 UF 중공사막(62) 중 하나를 선택하여 막 분리를 함으로써 오존수를 정수하여 취수탱크(70)에 정수한 물을 저수한다.
RO필터(61)는 삼투압을 거꾸로 응용한 것으로 고농도의 용액에 생기는 삼투압 이상의 압력을 가하여 고농도 용액(오염수)측의 물이 저농도 용액(정수)측의 물 쪽으로 빠져나가는 역삼투압방식의 필터로서 역삼투막 표면의 기공크기가 약 0.0001미크론인 필름형태의 막을 여러 장을 겹쳐 롤 형태로 말아 형성된 필터이다.
상기 롤 형태로 말아 형성된 RO필터(61)의 막 표면의 기공크기가 매우 미세하여 고압의 펌프(40)가 필요하며 오존수속에 포함되어 있는 불순물인 박테리아, 바이러스, 미립자 등의 뿐만 아니라 인체에 유익한 미네랄까지 걸러내어 정수된 물이 산성화가 될 수 있으며, 순간적으로 정수된 물의 양이 매우 작기 때문에 일정량을 모아쓰기 위한 별도의 탱크가 필요하다.
또한 불순물뿐만 아니라 미네랄까지 모두 거르기 때문에 걸러지는 물질이 많아 필터 막의 기공을 막는 문제점이 발생하여 이를 해결하기 위하여 RO필터(61)의 세척이 요구되며, RO필터(61)의 수명을 연장시키기 위하여 모든 오존수를 거르는 것이 아니고 RO필터(61)를 통과하는 전체의 오존 수 중 약 80%의 오존 수는 거르지 않고 폐수로 보내 오존 수 및 이를 가동하는 에너지의 낭비가 심하다.
상기 RO필터(61)의 구동을 위하여 별도의 펌프(64)와 연결하며, RO필터(61)의 수명을 연장하기 위하여 필터 막의 기공을 세척하기 위하여 RO필터(61)를 통과하지 못한 오존수를 사용하여 RO필터(61)를 세척하는데, 이때, 세척의 효과를 높일 수 있도록 별도 형성된 구연산 공급 부(65)로부터 공급되는 구연산이 RO필터(61)에 내부에 구연산을 공급하여 RO필터(61) 막을 세척하며 RO필터(61)의 세척으로 인한 세척 수는 세척 수 배출 관(52)을 통하여 외부로 배출할 수 있다.
UF 중공사막(62)은 수십에서 수백 나노미터(nm)크기의 기공을 가진 기공성 필터로, 필터 막 표면에 분포하는 무수히 많은 미세기공을 통하여 오존 수만 통과시켜 오존 수에 존재하는 불순물을 여과하되, 오존 수에 함유하고 있는 다량의 미네랄 성분은 통과시킴으로 미네랄을 함유하고 있는 물을 공급할 수 있다.
상기 UF 중공사막(62)의 수명을 연장하기 위하여 필터 막의 기공을 세척하기 위하여 RO필터(61)의 세척방법과 같은 방법을 통하여 세척하는데, UF중공사막(62)으로 유입되는 오존수의 일부를 사용하여 UF 중공사막(62) 막을 세척하며 UF 중공사막(62)의 세척으로 인한 세척 수는 세척 수 배출 관(52)을 통하여 외부로 배출할 수 있다.
상기 활성탄 필터(51)와 RO필터(61) 또는 UF중공사막(62)의 세척은, 제어 부(72)가 소정의 시간 동안 정수장치의 가동이 끝나고 정수장치가 가동하지 않는 휴지기 동안 세척이 이루어짐으로써 활성탄 필터(51)와 RO필터(61) 또는 UF중공사막(62)에 유입되는 오존수의 정수와 세척이 동시에 이루어지지 않도록 하여 정수와 세척의 병목형상으로 필터 부(50)의 고장을 예방하도록 한다.
도 6은 활성탄 필터(51)를 통과한 오존수가 다공질 구조를 갖는 활성탄의 기공에 오존 수에 포함되어 있을 수 있는 불순물을 흡착한 후 RO필터(61)로 구성된 막 분리 필터에 오존수가 유입되어 불순물이 여과된 정수된 물을 취수탱크(70)에 연통 연결된 취수관(71)을 통하여 저수하는 것을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이 RO필터(61) 물 생산량이 부족할 시 수질기준치 이내에서 활성탄 필터(50)를 통과한 오존수가 RO필터(61)를 통과하지 못한 물에 대하여 UF 중공사막 필터(62)로 공급하여, UF 중공사막 필터(62)를 통과한 정수된 물과 RO필터(61)를 통과한 정수된 물을 혼합하여 취수탱크(70)에 저수할 수 있다.
따라서, 상기에 한정한 방법 외에도 사용되는 물의 종류 즉, 지하수 또는 수돗물 등에 따라 RO필터(61)와 UF 중공사막(62)에서 그중 하나를 선택하여 막 분리필터(60)를 형성함으로써 식수로 사용할 수 있는 물로 정수하여 취수탱크(70)에 저수한다.
본 발명은 상기와 같이 여과기(10) 내부로 유입되는 원수가 원심분리를 일으켜 입자성 물질을 여과하며, 여과한 물을 저수조(20)에서 오존을 투입하여 살균산화한 후, 오존으로 살균 산화한 오존수를 필터 부(50)에 유입시켜 이를 막 분리함으로써 이온성 물질을 제거하고 정수의 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 예에만 한정되는 것은 아니고 당업자로서는 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변경 및 치환할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정수장치의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 정수장치의 스파이럴 여과기의 내부 구조의 개략적으로 도시한 측단면도
도 3은 도 2에 도시된 스파이럴 여과기의 평면 단면도
도 4는 본 발명에 따른 정수장치의 저수조의 내부 구조의 개략적인 단면도
도 5는 본 발명에 따른 정수장치의 저수조의 또 다른 실시예의 개략적인 단면도
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따라 정수장치의 필터부에 오존으로 살균된 오존수가 공급되어 정수하는 것을 실시예를 따라 개략적으로 도시한 구성도
*주요부호설명*
10:스파이럴여과기
11:본체
12:여과조
13:공급관
14:출수관
15:덮개
17:배출공
18,18':유도판
19:여과망
20:저수조
21:직수분사구
22:수위탱크
23:유입관
24:분사구
25:배수관
27:벤츄리 관
30:오존공급부
50:필터부
70:취수탱크

Claims (6)

  1. 공급관(13)을 통해 유입되는 원수를 스파이럴 여과기(10)에서 입자 성 물질을 분리하여 저수조(20)에 저수하며, 저수된 물에 오존공급부(30)로 오존을 투입한 후 이를 필터부(50)를 통하여 취수탱크(70)에 저수하는 정수장치에 있어서,
    스파이럴 여과기(10)는 원통형으로 본체 상부 일측면에 공급관(13)이 연결되고 내부 둘레면을 따라 스파이럴 유도판(18')이 등 간격을 이루며 형성되되, 일 측 단부가 본체(11)의 중심부를 향해 소정의 각도로 경사면을 이루면서 상부에서 하부를 향하여 어긋나게 형성되어 있어 원수가 유입 시 내부에서 스파이럴 회전수류로 본체(11) 하부에서 원심분리가 발생하여 큰 입자 성 물질이 제거되고 내부에 수직으로 형성된 원통형통로(12)를 통하여 상향 류 하여 이동하다 상부에 수평의 여과 망(19)에서 재차 작은 부유물 까지 걸러지면서 본체(11) 최 상단 일 측면에 연결형성 된 출수구(14)를 통해 저수조(20)에 물을 저수하는데 있어, 본체내부 반구형 하단 부에도 3개의 유도 판(18)이 배출공(17)이 있는 중심부를 향하여 소정의 각도로 경사져 있고 외부에는 3개의 설치대가 스파이럴 여과기(10)의 저면 부를 받치고 있는 스파이럴 여과기(10);
    상기 스파이럴 여과기(10)의 출수구(14)의 단부에 형성된 직수분사구(21)가 내부까지 연장형성된 저수조(20)에, 상부 내측 일측면에 수위레벨(22)이 형성되어 오존투입과 정수처리를 신호하며 하부의 일 측 부에는 유입관(23)은 내부가 오존 공급부(30)에 연결된 벤츄리관(27) 형태를 이루고 외부 펌프(40)에 의해 제어되는 분배기(41)의 일측부와 연통연결되어 여과된 원수에 오존을 고압으로 분사할 수 있는 저수조(20);
    상기 저수조(20)의 오존수를 분배기(41)에 연장 형성된 유출관(26)을 통하여 필터 부(50)에 정수하는데 있어 활성탄필터(51)를 통과한 물을 RO필터(61)를 막 분리필터(60)로 이용하여 불순물을 정수하는 필터부(50);
    상기 필터부(50)를 통과한 정수된 물을 저수하여 식수로 사용할 수 있도록 저수하는 취수탱크(70);
    로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마을상수도 정수장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스파이럴 여과기(10)의 내부에 원수를 유입하는 공급 관(13)의 내측 둘레 면에 하나 이상의 유도판(18)이 스파이럴 여과기를 향하여 경사지게 형성되어 있어 원수가 회전하면서 유입되는 것을 특징으로 하는 마을상수도 정수장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저수조(20)의 내부에 오존의 용해도를 높여 원수를 살균산화 할 수 있도록 유입관(23)을 저수조의 상부까지 연장형성하며, 내부가 벤츄리관(27)의 형태로 구성된 분사구가 수평으로 다수 분기되어 있는 것을 특징으로 하는 마을상수도 정수장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필터부(50)의 활성탄 필터(51)의 수명을 연장하기 위 하여 저수조(20)로부터 오존수를 공급받아 활성탄 필터(51) 내부에서 기공을 세척하며, 활성탄 필터(51)를 세척한 세척 수는 세척 수 배출관(52) 을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 마을상수도 정수장치.
  5. 제1항에 있어서, 활성탄필터(51)를 통과한 원수에 막 분리필터(60)에 UF 중공사막 필터(62)를 이용되는 것을 특징으로 하는 마을상수도 정수장치.
  6. 제1항에 있어서 RO필터(61)에 의한 물 생산량이 부족 시 수질기준치 이내에서 RO필터(61)를 통과하지 못한 물을 UF 중공사막 필터(62)를 통과시켜 취수관(71)에 연결하여 공급하는 것을 특징으로 하는 마을상수도 정수장치.
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