KR100973669B1 - Clean water treating system of small scale waterworks using capacitive deionization - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 간이 상수도의 상수를 처리하는 정수 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복합 전처리 장치를 통해 유입수에 대한 협잡물질 및 부유성 고형물을 제거하여 후단에 연계되는 후처리 장치를 보호하고, 이러한 여과수를 유입받은 후처리 장치는 탄소 전극 간의 전기적 특성을 이용하여 양전극에는 음이온이 흡착되고 음전극에는 양이온이 이동하여 서로 대전을 이루게 함으로써 수중에 포함되는 용존 무기이온을 효과적으로 제거할 수 있는 축전 탈 이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment system for treating the constant water of a simple tap water, and more particularly, to protect the after-treatment apparatus connected to the rear end by removing the contaminants and suspended solids in the influent through the complex pre-treatment device, The post-treatment device that receives the filtered water utilizes electrical characteristics between the carbon electrodes to allow negative ions to be adsorbed on the positive electrode and positive ions to move to the negative electrode, thereby charging each other, thereby effectively eliminating dissolved inorganic ions contained in the water. The present invention relates to a water treatment system for simple tap water using the method.
일반적으로 간이 상수도는 광역 상수도로부터 공급수 라인의 연결이 불가능한 산간벽지 및 도서지역에 설치된 것을 말한다.In general, simple tap water is installed in mountain walls and islands where the supply water line is not accessible from wide water supply.
상기 간이 상수도는 계곡수, 지하수 또는 암반침출수 등을 수원으로 사용하며, 원수의 특성에 따라 취수원에서 취수된 원수에 포함된 이물질을 제거하여 저수조로 공급하기 위한 여과시설이 마련된 경우가 있다.The simplified tap water uses valley water, groundwater, or rock leachate as a source of water, and a filtering facility may be provided to remove foreign substances contained in raw water taken from the intake source and supply it to the reservoir according to the characteristics of the raw water.
이러한 여과시설은 모래 또는 자갈과 같은 여과재가 충진된 여과조를 경유하 여 원수가 여과 처리될 수 있는 구조가 많이 이용되고 있으나, 계절별 수량변동이 많거나 탁도 변화가 심한 경우 적절한 시기에 여과재를 교체 또는 세척하지 않아 여과시설이 막히는 경우가 발생하는 문제점이 있다.Such a filtering facility is often used to filter raw water through a filter tank filled with a filter medium such as sand or gravel. However, when there is a large seasonal fluctuation or turbidity change, the filter medium may be replaced at an appropriate time. There is a problem that the filtration facility is clogged because it is not washed.
또한, 여과재로서 모래 또는 자갈을 사용함으로서 물리적인 여과를 수행할 수는 있으나, 화학적인 여과를 수행할 수 없는 문제점이 있다.In addition, although physical filtration can be performed by using sand or gravel as the filter medium, there is a problem that chemical filtration cannot be performed.
뿐만 아니라, 상술한 종래의 여과시설은 원수 내에 포함되는 용존 이온을 제거하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 물리적인 여과만으로는 경도성 이온물질(Ca2 +, MG2+ 등)이나 질산성 질소 이온(NO3 -) 또는 비소(As : Arsenic) 등을 포함한 다양한 유해 중금속 이온을 제거하기 어렵다.In addition, the above-described conventional filtration facility has a problem that it is difficult to remove the dissolved ions contained in the raw water. That is, the physical filtration alone hardness sex ion material (Ca 2 +, MG 2+, etc.), nitrate ion (NO 3 -) or arsenic (As: Arsenic), it is difficult to remove a variety of harmful heavy metal ions, including.
이에 따라, 상술한 문제점을 보완하기 위한 방법으로 전기응집 또는 이온교환 수지법 및 이온교환막을 이용한 전기영동 등의 방법이 제시되고 있으나 이 또한 처리효율이 낮고 전기응집에 사용되는 불용성 철 또는 알루미늄 전극의 주기적 교체, 이온교환수지의 재생을 위한 과량의 산 또는 염기성 세정액 사용에 따라 2차 오염물이 발생될 소지가 있다.Accordingly, as a method for compensating the above problems, methods such as electrocoagulation or ion exchange resin method and electrophoresis using an ion exchange membrane have been proposed. Secondary contaminants may be generated by periodic replacement and the use of excess acid or basic cleaning solution for regeneration of the ion exchange resin.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간이 상수도의 복합 전처리 장치에 의해 유입수에 포함된 경도성 이온물질에 대한 여과를 수행하여 후단의 후처리 장치를 보호하고, 상기 복합 전처리 장치를 통해 여과되는 여과수에 포함된 다양한 이온성 물질을 제거하여 상수의 처리 수질을 향상시킬 수 있는 축전 탈 이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to protect the post-treatment device of the rear end by performing a filtration on the hardness of the ionic material contained in the influent by the complex pre-treatment device of a simple tap water, filtered water filtered through the composite pre-treatment device It is an object of the present invention to provide a simple tap water treatment system using a capacitive deionization method capable of improving the water quality of water by removing various ionic substances contained therein.
또한, 종래 탈 이온 공정에 비해 오염이 적고 에너지 효율적이며 관리 비용을 절감시킬 수 있는 축전 탈 이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, there is another object to provide a simple tap water treatment system using a capacitive deionization method that is less pollution, energy-efficient than the conventional deionization process, and can reduce the management cost.
또한, 이산화염소 복합 산화재 생성 및 공급 장치를 이용하여 복합 전처리 장치의 여과재에 대한 재생은 물론 CDI 공정에서 유기물에 의한 활성탄소 전극의 오염 현상을 최소화 또는 방지시킬 수 있는 축전 탈 이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, by using the chlorine dioxide composite oxidizing material generating and supplying device, it is easy to regenerate the filter material of the composite pretreatment device as well as to use a capacitive deionization method that can minimize or prevent contamination of activated carbon electrodes by organic matter in the CDI process. It is another object to provide a water treatment system of waterworks.
본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템은 간이 상수도의 정수 처리 시스템에 있어서, 유입 원수의 이물질을 제거하기 위한 복합 전처리 장치와; 상기 복합 전처리 장치와 연통되고, 복합 전처리 장치로부터 여과된 여과수가 유입되어 이를 정화하는 후처리 장치; 및 상기 전처리 장치 및 후처리 장치와 연동되어 산화제를 생성 및 공급하는 산화제 생성부를 포함하되, 상기 후처리장치는 다공성 활성 탄소 전극 층으로 구성되는 축전 탈이온화 스택과 상기 축전 탈이온 스택에 전류를 인가하기 위한 전원 유닛이 구비되며, 유입되는 여과수에 포함된 유해 이온을 제거하는 CDI 반응조로 구성된다.In an embodiment of the present invention, there is provided a water purification treatment system for simple tap water using a power storage deionization method, comprising: a complex pretreatment apparatus for removing foreign substances from influent raw water; A post-processing device in communication with the complex pretreatment device, for filtering filtered water from the complex pretreatment device to be purified; And an oxidant generating unit interlocked with the pretreatment unit and the post-treatment unit to generate and supply an oxidant, wherein the post-treatment unit applies a current to the storage deionization stack and the storage deionization stack composed of a porous activated carbon electrode layer. It is provided with a power supply unit for, and consists of a CDI reactor for removing harmful ions contained in the filtered water.
이때, 상기 복합 전처리 장치는 상부에 취수관이 연통되며 유입 원수가 수용되는 몸체부와; 상기 몸체부 내부에 배치되는 미세 여과용 부직포 및 상기 미세 여과용 부직포의 양면을 둘러싸도록 결합되는 미세 다공성의 금속망으로 구성되는 제1여과부와; 상기 몸체부의 내부 중심에 배치되되, 상기 제1여과부와 이격되어 소정 공간이 유지되도록 제1여과부보다 상대적으로 작은 직경을 가지는 여과재 및 상기 여과재의 외면을 둘러싸도록 결합되는 미세 다공성의 금속망으로 구성되는 제2여과부와; 상기 몸체부를 관통하여 상기 여과재와 연통되는 출수관과; 상기 출수관과 일측이 합류되고, 타측이 상기 몸체부를 관통하여 상기 제2여과부의 소정 공간과 연통되는 반송관; 상기 몸체부를 관통하여 상기 제2여과부의 소정 공간과 연통되는 산화제 배출관; 및 상기 출수관, 반송관 및 산화제 배출관에 각각 설치되어 유체의 흐름을 개폐하는 개폐부를 포함하여 구성되는 것이다.At this time, the complex pre-treatment device and the water intake pipe is communicated to the upper portion and the incoming raw water is received; A first filtration part composed of a microporous metal mesh coupled to surround both surfaces of the microfiltration nonwoven fabric and the microfiltration nonwoven fabric disposed inside the body portion; It is disposed in the inner center of the body portion, the filter medium having a relatively smaller diameter than the first filter portion to be spaced apart from the first filter portion and to maintain a predetermined space coupled to the microporous metal mesh to surround the outer surface of the filter medium. A second filter unit configured; A water outlet tube passing through the body and communicating with the filter medium; A conveying tube having one side joined to the water outlet tube and the other side passing through the body to communicate with a predetermined space of the second filtering portion; An oxidant discharge pipe passing through the body part and communicating with a predetermined space of the second filter part; And it is configured to include an opening and closing portion for opening and closing the flow of the fluid respectively installed in the discharge pipe, the conveying pipe and the oxidant discharge pipe.
또한, 상기 복합 전처리 장치는 상기 몸체부 내주연에 몸체부의 길이방향을 따라 일정한 간격을 갖도록 나선 형태로 형성되는 와류판을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the composite pretreatment device may further comprise a vortex plate formed in a spiral form at a predetermined interval along the longitudinal direction of the body portion in the inner peripheral portion of the body portion.
한편, 상기 언급한 상기 산화제 생성부는 NaCl과 NaClO2를 원료로 사용하여 전기화학적 방법을 통해 NaOCl, HOCl 및 ClO2의 산화제를 생성하며, 이를 상기 후처리 장치의 CDI 반응조 및 복합 전처리 장치로 공급한다.On the other hand, the above-mentioned oxidant generating unit using NaCl and NaClO 2 as a raw material to produce an oxidizing agent of NaOCl, HOCl and ClO 2 by an electrochemical method, and supplies it to the CDI reactor and composite pretreatment of the post-treatment device .
또한, 상기 산화제 생성부는 상기 NaOCl, HOCl 및 ClO2의 산화제를 혼합하기 위한 혼합 수단을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the oxidant generating unit may be configured to include a mixing means for mixing the oxidant of the NaOCl, HOCl and ClO 2 .
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정수 처리 시스템은, 상기 복합 전처리 장치와 후처리 장치 사이에 배치되어 양 장치와 연통되고, 상기 복합 전처리 장치로부터 유입되는 유입수에 대한 미세 여과를 수행하여 상기 후처리 장치로 유입시킬 수 있도록 0.1 내지 0.2 ㎛ 공경의 다공성 여과막이 구비되는 역세형 정밀여과부를 더 포함하여 구성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the purified water treatment system is disposed between the complex pretreatment device and the aftertreatment device, and is in communication with both devices, and performs fine filtration on the inflow water flowing from the complex pretreatment device to perform the aftertreatment device. It may be configured to further include a backwash type microfiltration unit is provided with a porous filtration membrane of 0.1 to 0.2 ㎛ pore size to be introduced into.
뿐만 아니라, 상기 CDI 반응조는 복수로 구성되어 서로 연통되고, 그 전단에 각기 밸브가 구비될 수 있다.In addition, the CDI reaction tank is composed of a plurality of communication with each other, the valve may be provided in the front end.
이러한 복수의 CDI 반응조는 병렬 또는 직렬 또는 병직렬 구조로 구성될 수 있다.Such a plurality of CDI reactor may be configured in parallel or in series or parallel series structure.
또한, 상기 복수의 CDI 반응조는 상기 복합 전처리 장치의 여과수가 유입되는 전단에 각기 이온측정수단이 구비될 수 있으며, 처리수가 배출되는 후단에 각기 이온측정수단이 구비될 수 있다.In addition, the plurality of CDI reaction tanks may be provided with ion measuring means at the front end of the filtered water of the complex pre-treatment device, each may be provided with ion measuring means at the rear end of the treated water discharge.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 이온측정수단과 연결되어 각 CDI 반응조에서 배출되는 처리수의 이온 함유량에 대한 데이터를 수집하고, 기설정된 기준값과 수집된 데이터를 비교 및 분석하여 상기 밸브를 개폐하는 제어부를 더 포 함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the valve is connected to each ion measuring unit to collect data on the ion content of the treated water discharged from each CDI reactor, and compare and analyze a predetermined reference value and the collected data. It may be configured to further include a control unit for opening and closing the.
이때, 상기 제어부는 각 CDI 반응조에서 배출되는 처리수의 이온 함유량을 표출하는 디스플레이와 각 CDI 반응조의 세정시기를 파악하고 이를 알리는 알람 수단을 구비한다.At this time, the control unit is provided with a display for expressing the ion content of the treated water discharged from each CDI reaction tank and the alarm means for identifying and informing the cleaning time of each CDI reaction tank.
한편, 상기 CDI 반응조는 축전 탈 이온화 스택의 각 전극이 소정 간격을 두고 복수의 적층 구조로 구성될 수 있다.On the other hand, the CDI reactor may be composed of a plurality of laminated structure at each electrode of the storage deionization stack at a predetermined interval.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 축전 탈 이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 상수 정리 시스템은 유입원수를 복합 전처리 장치를 통해 여과 스크린과 부직포를 이용한 물리적인 여과와 여과재를 이용한 화학적 여과를 동시에 수행함으로써 원수 내의 협잡물질과 부유성 고형물 및 경도성 이온물질 등을 제거하여 후처리 장치를 보호할 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, the constant water purification system of the simplified tap water using the capacitive deionization method of the present invention is characterized by congestion in raw water by simultaneously performing physical filtration using a filtration screen and a nonwoven fabric and chemical filtration using a filtration material through a complex pretreatment device. There is an advantage to protect the post-treatment device by removing the material, suspended solids and hardness ionic materials.
또한, 상기 복합 전처리 장치는 여과 공정, 역세 공정 및 재생 공정을 수행할 수 있도록 구성되는 다목적 전처리 장치로, 특히 복합 산화제를 생성하는 산화제 생성부로부터 염화나트륨을 공급받아 화학적 여과를 위한 여과재의 재생이 가능한 장점이 있다.In addition, the composite pretreatment apparatus is a multipurpose pretreatment apparatus configured to perform a filtration process, a backwashing process, and a regeneration process. In particular, the complex pretreatment apparatus may be supplied with sodium chloride from an oxidant generating unit that generates a complex oxidant, thereby regenerating the filter medium for chemical filtration. There is an advantage.
상술한 복합 전처리 장치로부터 여과된 여과수를 유입받는 후처리 장치는 여과수에 대한 유해 중금속 이온과 유기물에 의해 오염된 질산성 질소 이온 등과 같은 유해 이온성분을 제거하는 공정을 수행함으로써, 상수의 처리 수질을 향상시키는 장점이 있다.The post-treatment apparatus which receives the filtered filtrate from the complex pretreatment apparatus as described above performs a process of removing harmful ions such as nitrate nitrogen ions contaminated by organic heavy matters and harmful heavy metal ions. There is an advantage to improve.
상기 후처리 장치는 축전 탈 이온화 기술을 응용함에 따라 지속적 이온의 용출로 인한 전극 수명의 단축 및 전극의 주기적인 교체가 필요하지 않고, 전기적 흡착을 위해 활성탄 전극에 1.2 ~ 2.0V 사이의 미량의 전압을 인가함에 따라 관리 비용을 절감시키기 때문에 경제적인 장점을 갖는다.The post-treatment device does not require shortening of electrode life due to continuous ion dissolution and periodic replacement of the electrode according to the application of capacitive deionization technology, and a small amount of voltage between 1.2 V and 2.0 V on the activated carbon electrode for electrical adsorption. This is economical because it reduces administrative costs.
마지막으로, 산화제를 발생하는 산화제 생성부가 상기 복합 전처리 장치 및 CDI 반응조와 각각 연통되어, 복합 전처리 장치로부터 여과재에 대한 재생공정을 수행할 수 있도록 하며, CDI 반응조의 유기물에 의한 활성탄소 전극의 오염 현상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.Finally, the oxidant generating unit generating the oxidant is in communication with the complex pretreatment unit and the CDI reactor, respectively, to perform a regeneration process for the filter medium from the complex pretreatment unit, and the phenomenon of contamination of the activated carbon electrode by the organic matter of the CDI reactor There is an advantage that can be minimized.
뿐만 아니라, 산화제 생성부는 복수의 CDI 반응조와 연계되어 CDI 공정에서의 탈착 공정 중에도 활성탄 전극에 흡착되는 유기물을 효과적으로 제거할 수 있으며, 복수로 구성되는 CDI 반응조가 흡착과 탈착 공정을 교대로 반복 수행하여 연속적인 이온 제거가 가능하고 후단에 설치되는 CDI 반응조는 전단의 CDI 반응조의 탈착공정에서 배출되는 이온 농축수를 다시 한번 재처리함으로써 CDI 공정에서 발생되는 고농도 이온농축수량을 효과적으로 감소 또는 최소화하는 장점이 있다.In addition, the oxidant generating unit can effectively remove the organic matter adsorbed on the activated carbon electrode during the desorption process in the CDI process by being connected to the plurality of CDI reaction tanks, and the CDI reaction tank composed of the plurality of processes alternately repeats the adsorption and desorption process. The CDI reactor, which is capable of continuous ion removal and is installed at the rear stage, has the advantage of effectively reducing or minimizing the high concentration ion concentration produced in the CDI process by reprocessing the ion concentrate water discharged from the desorption process of the CDI reactor at the front end. have.
이하 본 발명의 실시예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 구성인 복합 전처리 장치를 나타내 는 도면이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 구성인 복합 전처리 장치의 작동 상태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a water purification treatment system of a simple tap water using the electricity storage deionization method of the present invention, Figure 2 is a view showing a composite pre-treatment device of one configuration of the present invention, Figure 3a to 3c is a view of the present invention It is a figure which shows the operation state of the composite preprocessing apparatus which is a structure. In addition, Figure 4 is a view showing the configuration of the water treatment system of the simplified tap water using the power storage deionization method according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a simplified using a power storage deionization method according to another embodiment of the present invention 6 is a view showing the configuration of the water treatment system of waterworks, and FIG. 6 is a view showing the configuration of a water treatment system of the simplified tap water using an electricity storage deionization method according to another embodiment of the present invention.
한편, 도 7은 본 발명의 일 구성인 후처리 장치의 축전 탈 이온화 스택을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 구성인 후처리 장치의 축전 탈 이온화 스택의 일 실시예를 나타내는 측단면도이다.On the other hand, Figure 7 is a view for explaining the storage deionization stack of the after-treatment apparatus of one configuration of the present invention, Figure 8 is a side showing an embodiment of the storage deionization stack of the after-treatment device of one configuration of the present invention It is a cross section.
본 발명의 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 취수관(11)으로부터 유입된 원수를 복합 전처리 장치(30)를 이용하여 유입 원수에 포함된 이물질을 제거하여 여과시킨 후, 여과된 여과수를 후처리 장치로 유입시켜 정화할 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 후처리 장치는 지표수 또는 지하수에 포함되어 있는 유해 중금속 이온 예를 들면, 비소(As), 불소(F), 납(Pb) 등과 유기물에 의해 오염된 질산성 질소 이온(NO3 -)등과 같은 유해 이온 성분 등을 제거할 수 있는 축전 탈 이온 방식(Capacitive deionization)을 이용하게 된다.In the purified water treatment system of the simplified tap water using the electricity storage deionization method of the present invention, as shown in FIG. 1, the raw water introduced from the
또한, 본 발명에 따른 정수 처리 시스템은 상기 후처리 장치에서 유기물에 의한 미생물막 형성 또는 오염 현상을 제거하고, 복합 전처리 장치(30)의 재생 공정에 필요한 산화제를 공급하는 산화제 생성부(50)가 상기 복합 전처리 장치(30) 및 후처리 장치와 연통되도록 구성되어 있다.In addition, the purified water treatment system according to the present invention is to remove the microbial film formation or contamination by organic matter in the post-treatment device, the
먼저, 본 발명에 있어 상기 복합 전처리 장치(30)는 유입 원수에 대한 여과, 역세 및 재생 공정을 수행하기 위한 복합 반응조로 구성되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 몸체부(10)와 상기 몸체부(10) 내부에 설치되는 제1여과부(20) 및 제2여과부(25)로 구성된다.First, in the present invention, the
구체적으로, 상기 복합 전처리 장치(30)는 취수관(11)으로부터 유입되는 원수를 수용하는 몸체부(10)가 형성된다. 상기 몸체부(10)는 내부에 저장 공간이 형성되는 용기 형상으로 그 형상은 다양하게 제작될 수 있는바, 본 발명이 상기 몸체부(10)의 형상에 한정되는 것은 아니다. 상기 몸체부(10)의 상부에는 개폐가 가능하도록 덮개(12)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 덮개(12)의 체결 구조는 덮개(12) 둘레에 플랜지를 구성하고 볼트 결합에 의해 상기 몸체부(10)의 상부와 체결되는 구조를 가질 수 있다.Specifically, the
도 2를 참조하여 상기 몸체부(10)를 살펴보면, 상기 몸체부(10) 일측에는 내부를 관통하여 원수가 유입되도록 취수관(11)이 형성되는데, 상기 취수관(11)은 몸체부(10) 상단에 형성되어 유입된 원수가 상기 몸체부(10) 내부에서 자연 낙하할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.Looking at the
상기 몸체부(10)의 내주연에는 와류판(13)이 형성될 수 있는데, 바람직하게 는 몸체부(10)의 길이방향을 따라 일정한 간격을 갖는 나선 형태로 구성될 수 있다. 이에 따라, 원수가 상기 취수관(11)을 통해 몸체부(100 내부로 유입될 때 나선 형태의 상기 와류판(13)을 통해 회전형 와류가 형성될 수 있다.The
또한, 상기 몸체부(10)의 내부에는 제1여과부(20) 및 제2여과부(25)가 구성되어 취수관(11)으로부터 유입된 원수가 여과될 수 있도록 구성된다.In addition, the
상기 제1여과부(20)는 유입 원수 내의 협잡 물질 및 부유성 고형물을 제거하기 위한 미세 여과용 부직포(21)가 상기 몸체부(10)의 수용 공간 내에서 원주 방향으로 배치된다. 또한, 상기 미세 여과용 부직포(21)를 지지하며 유입 원수가 관통 가능하도록 구성되는 미세 다공성의 금속망(22)이 상기 미세 여과용 부직포(21)의 양면에 둘러싸도록 결합된다. 이때, 상기 미세 다공성 금속망(22)은 부식을 방지하기 위해 스테인리스(Stainless) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.In the
한편, 제2여과부(25)는 상기 몸체부(10) 내부의 중심에 배치되되, 상기 제1여과부(20)보다 상대적으로 작은 직경을 갖도록 구성됨에 따라 상기 제1여과부(20)와의 이격 거리로 인해 소정 공간이 유지된다. 이러한 소정 공간은 역세 공정 시, 유체의 흐름이 이루어지는 공간이 된다.On the other hand, the
상기 제2여과부(25)는 유입 원수 내에 포함된 경도성 물질을 제거하기 위한 것으로, 이온교환수지 또는 제올라이트 등의 여과재(26)가 충진될 수 있다. 또한, 상기 여과재(26)의 외면으로는 상술한 제1여과부(20)와 동일한 구조를 갖는 미세 다공성의 금속망(22)이 결합되어 상기 여과재(25)를 지지하게 된다.The
상술한 여과재(25)는 이온교환수지 또는 제올라이트 재질을 사용함에 있어 오염도에 따라 재생이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들면 상기 여과재(25)는 염화나트륨을 이용하여 재생할 수 있도록 구성되며 이와 같은 염화나트륨의 공급은 후술하는 산화제 생성부(50)로부터 이루어질 수 있다.The
상기 산화제 생성부(50)는 NaCl과 NaClO2를 원료로 사용하여 전기화학적 방법에 의해 NaOCl, HOCl 또는 ClO2의 산화제를 발생시키는 역할을 수행하며, 상기 복합 전처리 장치(30)의 후단과 연통되어 상기 복합 전처리 장치(30)의 재생 공정 시 산화제를 공급하게 된다. 이에 따라 상기 제2여과부(25)의 여과재(26) 즉, 이온교환수지 또는 제올라이트 등은 염화나트륨(NaCl) 용액을 공급받아 상기 여과재(26)를 재생할 수 있게 되는 것이다. 이와 같은, 산화제 생성부(50)의 구성은 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.The
한편, 상기 제1여과부(20) 및 제2여과부(25)는 하단이 밀폐되어 있고 상단은 개구된 형상으로 도시되는데, 상기 미세 여과용 부직포(21) 및 여과재(26)를 자유롭게 충진하거나 교체할 수 있도록 하기 위함이다. 물론 제1여과부(20) 및 제2여과부(25)의 개구된 상단에도 덮개를 구비하도록 구성하여 덮개를 개폐함으로써 미세 여과용 부직포(21) 및 여과재(26)를 충진 및 교체할 수 있도록 한다.On the other hand, the
또한, 상기 제2여과부(25)의 밑면에는 외부로부터 상기 여과재(26)와 연통되는 출수관(14)이 구성되는데, 상기 출수관(14)은 몸체부(10)의 외부로 노출되도록 구성되며 후술하는 후처리 장치와 연통되어 상기 제2여과부(25)를 통해 여과된 여과수가 상기 후처리 장치에 유입될 수 있도록 구성된다.In addition, the bottom surface of the
한편, 상기 몸체부(10)의 하부 측면에는 반송관(15) 및 산화제 배출관(16)이 형성되는데, 상기 반송관(15)은 일측이 상기 출수관(14)과 합류되도록 구성되며, 타측은 상기 몸체부(10)를 관통하여 상기 제1여과부(20) 및 제2여과부(25)와의 이격 거리로 인해 형성되는 소정 공간과 연통된다. 또한, 상기 산화제 배출관(16)은 상기 몸체부(10)를 관통하여 상기 제2여과부(15)의 소정 공간과 연통된다. 이때, 상기 출수관(14), 반송관(15) 및 산화제 배출관(16)은 각기 유체의 흐름을 개폐할 수 있도록 개폐부(18)가 형성되어 있다.On the other hand, the lower side of the
다시, 상기 몸체부(10)는 그 하면에 드레인관(17)이 구성되는데, 이러한 드레인관(17)을 구성함에 따라 제1여과부(20) 및 제2여과부(25)를 통해 여과된 입자가 큰 이물질 또는 역세 공정에 의한 이물질이 상기 몸체부(10) 하면에 침적되면 이물질을 외부로 유출시킬 수 있게 되는 것이다. 상기 드레인관(17) 역시 상기 언급한 바와 같이 유체의 흐름을 개폐할 수 있는 개폐부(18)를 형성하여 임의의 조작을 통해 침전된 이물질을 배출시킬 수 있도록 한다.Again, the
이처럼, 본 발명에 따른 복합 전처리 장치(30)를 통해 유입되는 원수는 부직포(21)를 이용한 물리적인 여과와 여과재(26)를 이용한 화학적 여과를 동시에 수행함으로써 우수한 여과 처리를 수행할 수 있게 된다.As such, the raw water introduced through the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 복합 전처리 장치(30)의 후단에 연통되는 역세형 정밀여과부(BMF : Back-Washable Micro Filter)(90)가 추가로 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, a back-wash micro filter (BMF) 90 connected to the rear end of the
이는 상기 복합 전처리 장치(30)로부터 처리된 여과수에 포함되는 미세 입자 를 0.1 내지 0.2 ㎛의 크기를 갖는 다공성 정밀 여과막(미도시)을 이용하여 여과시킴으로써 처리수의 수질을 높이고 후단의 공정 즉, 후처리 장치를 보호하는 역할을 수행하게 된다. 상기 역세형 정밀여과부(90)는 공지 기술을 따른 것으로 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 본 발명에 따르면 다공성의 고강도 복합중공사막과 역세 공정의 효율을 높이기 위한 블로어(Blower)로 구성될 수 있다. 이러한 역세형 정밀여과부(90)는 상기 제2여과부(25)를 통한 여과 공정에 의해 다공성 중공사막 표면의 기공이 오염되어 처리수량이 저하되면 여과막 전, 후단의 압력차를 기준으로 처리수와 공기 역세를 동시에 수행하여 분리막 처리수량을 하도록 구성된다.This is to filter the fine particles contained in the filtered water from the composite
이하에서 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 전처리 장치(30)의 작동 상태를 설명한다.Hereinafter, an operating state of the
본 발명에 따른 복합 전처리 장치(30)의 작동은 여과 단계, 역세 단계 및 재생 단계로 구성된다. 상기 여과 단계는 도 3a에 도시된 바와 같이 취수관(11)을 통해 유입되는 원수가 미세 여과용 부직포(20)와 이온교환수지 또는 제올라이트 등의 여과재(26)를 통과하여 유입 원수 중 협잡 물질 및 부유성 고형물 그리고 수중에 존재하는 경도성 이온물질이 제거되며, 이러한 여과수는 후단 공정인 후처리 공정 또는 역세형 정밀여과 공정으로 유입된다.The operation of the
상기 역세 단계는 연속적인 여과 과정에서 유입되는 협잡물질 또는 부유성 고형물에 의해 상기 미세 여과용 부직포(21)와 상기 부직포(21)의 양면에 결합되는 미세의 다공성 금속망(22)이 오염(Blocking)되어 여과 수량이 저하되었을 때, 도 3b에 도시된 바와 같이 처리수를 반송관(15)을 통해 몸체부(10)로 반송시킨다.In the backwashing step, the
이에 따라 처리수는 몸체부(10)를 관통하여 제1여과부(20) 및 제2여과부(25) 사이의 소정 공간으로 유입되고, 이러한 유입수는 몸체부(10) 중심에 배치되는 이온교환수지 또는 제올라이트 등의 여과재(26)의 외주연을 둘러싸는 미세 다공성의 금속망(22)을 따라 미세 여과용 부직포(21)의 내부에서 외부로 역세 공정을 실시함과 동시에 외부의 원수를 유입시켜 발생된 빠른 유속과 회전식 와류판(13)를 통해 미세 여과용 부직포(21) 표면과 외부 미세 다공성 금속망(22)에 부착된 오염물을 신속히 탈착 제거하게 된다.Accordingly, the treated water flows into the predetermined space between the
이러한 역세 단계를 통해 탈착되는 오염물을 포함한 이물질은 상기 몸체부(10) 하면에 침적되고 드레인관(17)의 개폐부(18)를 개방시켜 외부로 배출시키게 되는 것이다.Foreign substances including contaminants desorbed through the backwashing step are deposited on the lower surface of the
한편, 재생 단계는 도 3c에 도시된 바와 같이 몸체부(10) 중심에 배치되는 이온교환수지 또는 제올라이트 등의 여과재(26)의 이온교환능력이 한계치에 도달했을 시, 전기화학적으로 산화제를 생성시키는 산화제 생성부(50)로부터 복합 산화제 생성의 원료 물질인 염화나트륨 용액을 출수관(14)을 통해 공급받고, 제2여과부(25)에 충진되는 이온교환수지 또는 제올라이트 등의 여과재(26)를 재생시키게 된다.On the other hand, the regeneration step is to produce an oxidant electrochemically when the ion exchange capacity of the filter medium 26, such as ion exchange resin or zeolite disposed in the center of the
이와 같은 여과재에 대한 재생 원리를 구체적으로 설명하면, 이온교환수지 표면에는 수많은 작용기가 존재하는데, 이온교환을 하지 않은 초기상태의 이온교환수지 또는 제올라이트에는 나트륨이온 형태로 흡착되어 있다가 계속적으로 여과공정을 수행함에 따라 수중에 포함되어 있는 각종 양이온성분들이 이온교환수지 또는 제올라이트 표면의 나트륨이온으로 교환된다. 이후 완전히 이온교환이 끝나 이온교환수지 또는 제올라이트의 이온교환 능력이 포화상태가 되면, 경도성 이온이 제거된 경수가 유입 원수와 함께 배출되는 것이다.Specifically, the regeneration principle of the filter medium will be described. A large number of functional groups exist on the surface of the ion exchange resin, and the ion exchange resin or zeolite in the initial state without ion exchange is adsorbed in the form of sodium ions and then continuously filtered. As a result, various cation components contained in the water are exchanged with sodium ions on the surface of the ion exchange resin or zeolite. After the ion exchange is complete and the ion exchange capacity of the ion exchange resin or zeolite becomes saturated, the hard water from which the hard ions are removed is discharged together with the incoming raw water.
따라서, 염화나트륨을 공급하여 이온교환수지 또는 제올라이트 등의 여과재(26) 표면의 작용기에 흡착되어 있는 각종 양이온성분들이 탈착시켜 초기 상태와 같이 나트륨으로 재교환되어 다시 경도성 이온을 제거할 수 있게 되는 것이다. 이때 산화제 생성부(50)로부터 공급받는 염화나트륨 용액의 농도는 약 8 ~ 10%의 범위인 것이 바람직하다.Therefore, by supplying sodium chloride, various cationic components adsorbed on the functional groups on the surface of the filter medium 26, such as ion exchange resin or zeolite, are desorbed and re-exchanged with sodium as in the initial state to remove the hardness ions again. . At this time, the concentration of the sodium chloride solution supplied from the
이후, 재생 공정을 수행한 상기 염화나트륨 용액은 산화제 배출관(16)을 통해 외부로 배출된다.Thereafter, the sodium chloride solution which has undergone the regeneration process is discharged to the outside through the oxidant discharge pipe (16).
상술한 복합 전처리 장치(30)를 이용하여 여과되는 여과수는 후처리 장치로 유입되어 정화되며, 최종적으로 정화되어 저수조로 공급되는데 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 후처리장치는 CDI 반응조(40)로 구성될 수 있다.The filtered water filtered using the
구체적으로, 상기 CDI 반응조(40)는 상기 복합 전처리 장치(30)의 후단 즉, 복합 전처리 장치(30)의 출수관(14)과 연통되어 여과수를 공급받게 되고, 여과수 내의 유해 이온성분을 제거하게 된다.Specifically, the
상기 CDI 반응조(40)는 친수성의 다공성 활성 탄소전극 층(400, 410)이 내부에 구성되는 축전 탈 이온화 스택(41)과 상기 축전 탈이온 스택(41)에 전류를 인가하기 위한 전원 유닛(42)으로 이루어진다.The
상기 CDI 반응조(40)의 축전 탈 이온화 스택(41)은 축전 탈 이온화 방 식(Capacitive deionization)을 이용한 것으로, 이하 도 7 내지 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.The
상기 축전 탈 이온화 방식은 종래의 흡착, 이온교환 기구에 전기적인 구동력이 부가된 기술로서 탄소체의 높은 전기 전도도와 흡착 용량을 이용하고 단순 전위 역전에 의한 탈착 및 전극 흡착제의 재생이 용이한 특징을 갖는다.The capacitive deionization method is a technique in which an electric driving force is added to a conventional adsorption and ion exchange mechanism, which utilizes high electrical conductivity and adsorption capacity of a carbon body, and is characterized by easy desorption and regeneration of an electrode adsorbent by simple potential reversal. Have
또한, 다공성의 탄소전극을 스택(stack) 형태로 구성함으로써 수중에 포함되는 무기이온 상태의 염을 제거하는 기술로서, 이 방식은 이온교환, 역삼투, 전기투석 및 증발법에 비해 오염이 적다.In addition, by forming a porous carbon electrode in the form of a stack (stack) to remove the salt in the inorganic ion state contained in the water, this method is less pollution than ion exchange, reverse osmosis, electrodialysis and evaporation method.
뿐만 아니라, 일반적으로 알려진 상기 역삼투 방식에 의한 기수(Brack Water)의 탈염 공정에 소모되는 에너지가 약 2.3KWh/㎥인데 반해 축전 탈이온화 방식에 의한 기수의 탈염 공정에서는 약 0.05 ~ 0.1KWh/㎥ 정도의 에너지를 소모하는 것으로 알려진바, 상기 축전 탈 이온화 방식은 에너지 효율적이며 소요비용이 절감되는 경제적인 기술이라 할 수 있다.In addition, the energy consumed in the desalination process of brackish water by the reverse osmosis method is generally about 2.3KWh / ㎥, whereas in the desalination process of brackish water by the deionization method, about 0.05 to 0.1KWh / ㎥ It is known that it consumes a degree of energy, the capacitive deionization method is an economical technology that is energy-efficient and costs are reduced.
우선, 상기 축전 탈 이온화 스택의 원리는 도 7에 도시된 바와 같이 수중에 포함되는 음이온 및 양이온이 축전 탈 이온화 스택(41)을 구성하고 있는 친수성의 다공성 탄소 전극 층(400, 410) 사이를 통과할 때, 다공성 탄소 전극에 약 1.0 ~ 2.0 V의 미량의 전압을 인가함으로써 상기 수중에 포함되는 용존 무기이온과 탄소 전극 간의 전기적 특성을 이용하여 매질 속의 무기성 이온 성분을 흡착 제거한다.First, the principle of the capacitive deionization stack is that anion and cation contained in water pass between the hydrophilic porous carbon electrode layers 400 and 410 constituting the
예를 들면, 두 탄소 전극 사이의 정전기력에 의해 양전극(Anode)(400)에는 Cl-와 같은 음이온이 흡착되고, 음전극(Cathode)(410)에는 Na+와 같은 양이온이 이동하여 서로 대전을 이루게됨으로써 수중의 무기성 이온 성분을 효과적으로 제거하게 된다.For example, an anion such as Cl − is adsorbed to the
또한, 상기 양전극(400)과 음전극(410)에 대전되어 흡착된 이온 성분들은 수중의 이온 성분을 제거하는 흡착 동작이 이루어진 후에는 전류 인가를 하지 않거나 역전류를 인가하여 전극에 흡착되어 있던 이온 성분을 매질과 함께 배출하도록 하는 것이다.In addition, the ionic components charged and adsorbed on the
이와 같이 상술한 축전 탈 이온화 스택(41)의 활성 탄소전극(400, 410)은 종래 전기 응집 공정에 사용되는 철 또는 알루미늄 전극과 달리 지속적 이온의 용출로 인한 전극 수명의 단축과 사용한 전극의 주기적인 교체가 필요하지 않고 전기적 흡착을 위해 활성탄 전극에 공급되는 전압이 1.2 ~ 2.0V 사이의 미량의 전원을 사용함에 따라 관리비용을 절감시키기 때문에 경제적인 장점을 갖는다.As described above, the activated
한편, 본 발명에 따른 후처리 장치의 일 구성인 축전 탈 이온화 스택(41)의 다른 실시예을 살펴보면, 상기 축전 탈 이온화 스택(41)은 그 내부의 전극이 도 8에 도시된 바와 같이 유체가 자유롭게 이동되도록 소정 간격을 두고 또는 소정 간격의 다공성 스페이서(420)에 의해 복수의 적층 구조로 구성될 수 있다.Meanwhile, referring to another embodiment of the
즉 상기 축전 탈 이온화 스택(41)은 복수의 전극(400, 410)들이 상호 이격되게 배치하되, +전원이 인가되는 친수성으로 개질되는 복수의 양전극(400)과 이 복수의 양전극들 사이 사이에 배치되며 -전원이 인가되는 친수성으로 개질되는 음전 극(410)들로 구성된다.That is, the
이에 따라 상기 전극이 복수로 적층 구성되어 양전압과 음전압이 교대로 전극에 인가되면서 상기 복합 전처리 장치를 이용하여 여과되는 여과수 중의 인체에 유해한 양이온과 음이온이 더욱 효율적으로 전극 표면에 흡, 탈착되게 함으로서 음용수로 사용되는 간이 상수도의 상수를 효율적으로 정화할 수 있게 된다.Accordingly, a plurality of electrodes are stacked to allow positive and negative voltages to be alternately applied to the electrodes so that positive and negative ions harmful to the human body in the filtered water filtered using the composite pretreatment device are more efficiently absorbed and desorbed on the electrode surface. By doing so, it is possible to efficiently purify the constant of the drinking water used as drinking water.
여기에서 상기 CDI 반응조(40)는 상기 축전 탈 이온화 스택(41) 내부를 구성하는 복수의 양전극(400) 및 음전극(410)에 직류 전원을 인가하는 전원 유닛(42)을 구비한다.In this case, the
이때, 상기 양전극(400) 및 음전극(410)은 활성탄, 흑연, 탄소 에어로젤 전극 및 탄소복합 전극 등의 탄소성 재질로 이루어지며 상기 전원 유닛(42)의 전원 인가에 따라 아래와 같은 전기 흡, 탈착 반응이 일어난다.At this time, the
양극(anode) : Xm + -> Xm + Adsorption/Carbon ElectrodeAnode: X m + -> X m + Adsorption / Carbon Electrode
음극(cathode) : Yn - -> Yn - Adsorption/Carbon ElectrodeA negative electrode (cathode): Y n - - > Y n - Adsorption / Carbon Electrode
X : Na+ , K+, Ca2 +, MG2 + (Metal ions) 등과 같은 양 이온류 X: Cationic ions such as Na + , K + , Ca 2 + , MG 2 + (Metal ions)
Y : PO4 3 -, Cl-, SO4 2 -, NO3 - 등과 같은 음 이온류 Y: PO 4 3 -, Cl -, SO 4 2 -, NO 3 - anion acids such as
m : 반응에 사용되는 양이온의 전자수m: the number of electrons of the cation used for the reaction
n : 반응에 사용되는 음이온의 전자수n: the number of electrons of the anion used in the reaction
한편, 본 발명에 따른 상수 처리 시스템은 상기 CDI 반응조(40)와 연통되어 상기 축전 탈 이온화 스택(41) 내부의 전극(400, 410)에 흡착된 유기물을 제거시키기 위한 산화제를 상기 산화제 생성부(50)로부터 공급받게 된다.On the other hand, the water treatment system according to the present invention is in communication with the
상기 산화제 생성부(50)는 NaCl과 NaClO2를 원료로 사용하여 전기화학적 방법에 의해 NaOCl, HOCl 또는 ClO2의 산화제를 생성하여 공급하거나, 도 6에 도시된 바와 같이 혼합수단(70)을 더 포함하여 NaOCl, HOCl 또는 ClO2의 산화제를 혼합하고 혼합된 산화제를 상기 CDI 반응조(40)로 공급하게 된다.The
상기 산화제 생성부(50)의 구성을 살펴보면, NaCl과 NaClO2의 원료를 보관하는 원료 저장탱크와, 상기 원료 저장탱크로부터 무격막 전해셀에 원료를 이송하기 위한 원료 공급 펌프와, 상기 원료 저장탱크로부터 공급받은 NaCl과 NaClO2 원료를 전기화학적 산화방식으로 NaOCl, HOCl 및 ClO2 또는 이들을 혼합한 혼합산화제를 생성시키는 무격막 전해셀 및 상기 무격막 전해셀의 전기분해 반응에 필요한 전류를 공급하는 전류 공급장치로 구성되어 있다. Looking at the configuration of the
따라서, 상기 산화제 생성부(50)에서 공급되는 산화제를 통해 상기 CDI 반응조(40)의 축전 탈 이온화 공정에서의 탈착 공정 중 활성탄 전극(400, 410)에 흡착된 유기물을 효과적 제거할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 상기 산화제 생성부(50)는 상술한 복합 전처리 장치(30)와도 연통됨에 따라 이온교환수지 또는 제올라이트 여과재(26)의 재생에 필요한 염화나트륨 용액을 공급하는 역할도 수행한다.Therefore, the organic matter adsorbed to the activated
이와 같이 본 발명 축전 탈 이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 상수 처리 시스템에 따르면, 유입원수를 복합 전처리 장치(30)를 통해 물리적 및 화학적으로 여과 처리함으로써 유입원수 내의 경도성 이온물질(Ca2 +, MG2 + 등)을 제거할 수 있게 되고, 이에 따라 후처리 장치를 보호할 수 있게 된다.As described above, according to the constant water treatment system of the simplified tap water using the capacitive deionization method, the hardness of the ionic material (Ca 2 + , MG) in the inflow water is obtained by physically and chemically filtering the inflow water through the
상술한 복합 전처리 장치(30)의 여과수를 유입받게 되는 후처리 장치의 CDI 반응조(40)는 여과수에 포함된 질산성 질소 이온(NO3 -) 또는 비소(As : Arsenic) 등의 유해 중금속 이온들을 제거함으로써, 상수의 처리 수질을 향상시킬 수 있게 된다.The
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면으로, 도 5을 참조하면 상기 후처리 장치의 CDI 반응조(40)가 복수로 구성되어 서로 연통되어 있음을 알 수 있다.On the other hand, Figure 5 is a view showing the configuration of the water treatment system of a simple tap water using the power storage deionization method according to another embodiment of the present invention, referring to Figure 5
구체적으로, 상기 CDI 반응조(40)는 복수로 구성되어 서로 연통되는데, 바람직하게는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 CDI 반응조(40)가 병렬과 직렬이 혼합된 병직렬 구조로 구성될 수 있다.Specifically, the
이 밖에도 상기 CDI 반응조(40)는 병렬 또는 직렬 구조로 구성될 수 있음이 타당하다. 또한, 복수의 CDI 반응조(40) 각 전단에는 산화제 생성부(50)로부터 개별적으로 산화제를 공급받을 수 있도록 각기 밸브(60)가 구비된다.In addition, it is reasonable that the
상술한 바와 같이 상기 CDI 반응조(40)가 복수로 구성됨에 따라 흡착과 탈착 공정을 교대로 반복 수행하여 연속적인 이온 제거가 가능함은 물론, 후단에 설치된 CDI 반응조(40')의 축전 탈 이온화 스택(41')은 전단에 설치된 두 개의 CDI 반응조(40)의 축전 탈 이온화 스택(41)의 탈착 공정에서 배출되는 이온 농축수를 재처리함으로써 CDI 공정에서 발생되는 고농도 이온 농축수량을 효과적으로 감소 또는 최소화시킬 수 있게 된다.As described above, as the
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 복수의 CDI 반응조(40)는 이온측정수단(100)을 구비하여 상기 CDI 반응조(40)로 유입되는 유입수 및 CDI 반응조를 통해 처리되는 처리수 내의 용존 무기이온을 측정할 수 있게 된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the plurality of
도 6을 참조하면, 복수의 CDI 반응조(40)는 상기 복합 전처리 장치(30)로부터 여과된 여과수가 유입되는 각 전단에 각기 이온측정수단(100)이 구비되어 CDI 반응조(40)로 유입되는 유입수 내의 용존 무기이온 함유량을 운영자에게 제공할 수 있게 된다.Referring to FIG. 6, the plurality of
또한 상기 복수의 CDI 반응조(40)를 통해 처리되는 처리수가 배출되는 후단에 각기 이온측정수단(100)이 구비된다. 상기 이온측정수단(100)은 각 CDI 반응조(40)에서 처리되는 처리수 내의 용존 무기이온 함유량을 측정하고, 측정된 무기이온 함유량을 운영자에게 제공함으로써 상기 운영자는 각 CDI 반응조(40)의 축전 탈이온화 스택(41)의 효율 정도를 예상할 수 있게 된다.In addition, the ion measuring means 100 are respectively provided at the rear end of the treated water discharged through the plurality of
즉, 상기 탈 이온화 스택(41)의 활성 탄소전극(400, 410)은 흡착과 탈착을 반복하는 과정에서 그 표면에서는 제거되지 않은 미세한 이온들로 인해 흡착량이 포화되면서 이온흡착량이 감소하게 되고, 이에 따라 상기 탈 이온화 스택(41)의 흡, 탈착 효율을 점차 감소하게 된다.That is, in the process of repeating adsorption and desorption of the activated
상기 이온측정수단(100)은 상술한 문제점들을 보완하기 위해 운영자에게 상기 탈 이온화 스택(41)의 활성 탄소전극(400, 410)의 세척 시기를 알려주기 위한 수단으로 이용되며, 운영자는 해당 CDI 반응조(40)의 전단에 구비되는 밸브(60)를 개방하여 축전 탈 이온화 스택(41)의 활성탄소 전극(400, 410)을 산화제를 통해 세척하게 함으로써 탈 이온화의 효율을 높일 수 있게 된다.The ion measuring means 100 is used as a means for informing the operator of the timing of cleaning the activated
한편, 본 실시예에서는 상술한 과정을 자동으로 처리할 수 있도록 제어부(80)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the
상기 제어부(80)는 각 이온측정수단(100)과 상호 연결되어 각 CDI 반응조(40)에서 배출되는 처리수의 이온 함유량에 대한 데이터를 수집하고, 기설정된 기준값과 수집된 데이터를 비교 및 분석하여 상기 밸브(60)를 개폐 제어하게 된다.The
구체적으로, 상기 제어부(80)는 복수의 CDI 반응조(40)의 후단에 각기 구비되는 이온측정수단(100)과 연결되어 각 이온측정수단(100)으로부터 수집되는 데이터를 통해 각 CDI 반응조(40)에서 배출되는 유출수의 이온 함유량을 파악한다.Specifically, the
또한 상기 제어부(80)는 기설정된 기준값에 따라 해당 CDI 반응조(40)의 밸브(60)를 제어하여 산화제를 공급 및 차단한다.In addition, the
여기에서 상기 기설정된 기준값은 활성탄소 전극(400, 410)의 세척을 요하는 시기에 대응하는 측정값으로, 처리수 내의 용존 무기이온 함유량에 대한 데이터를 상기 기설정된 기준값과 비교 분석하고, 상기 기준값보다 상대적으로 높을 경우 활성탄소 전극(400, 410)의 효율이 저하된 것으로 판단하여 해당 CDI 반응조(40)의 밸브(60)를 개방시켜 산화제를 통해 상기 활성탄소 전극(400, 410)을 세척시키게 된다.Herein, the predetermined reference value is a measurement value corresponding to a time requiring cleaning of the activated
뿐만 아니라 상기 제어부(80)는 각 CDI 반응조(40)로 유입되는 유입수 및 각 CDI 반응조(40)에서 배출되는 유출수의 무기이온 함유량의 수치를 표시하기 위한 디스플레이가 구비된다. 또한 상기 이온측정수단(100)으로부터 측정되는 유출수 내의 용존 무기이온 함유량이 기설정된 값보다 상대적으로 높을 경우, 해당되는 CDI 반응조(40)의 세척을 알리기 위한 알람 수단이 구비된다.In addition, the
이처럼 상기 이온측정수단(100)에 의해 각 CDI 반응조(40)에서 처리되는 처리수의 용존 무기이온의 성분을 파악하여 활성탄소 전극(400, 410)의 효율을 예상할 수 있고, 상기 제어부(80)의 제어에 의해서 각 CDI 반응조(40)에 구비되는 밸브(60)를 제어함으로써 효율이 저하된 활성탄소 전극(400, 410)을 자동으로 세척할 수 있게 된다.As described above, the ion measuring means 100 can grasp the components of the dissolved inorganic ions of the treated water treated in each
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 본 발명 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 정수 처리 시스템을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the water purification system of simple tap water using this invention electrostatic deionization system.
도 2는 본 발명의 일 구성인 복합 전처리 장치를 나타내는 도면.2 is a view showing a composite pretreatment device of one configuration of the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 구성인 복합 전처리 장치의 작동 상태를 나나태는 도면.3a to 3c are views showing the operating state of the composite pretreatment apparatus of one configuration of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 상수 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면.4 is a view showing the configuration of a constant water treatment system of a simple tap water using the electricity storage deionization method according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 상수 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면.5 is a view showing the configuration of a constant water treatment system of a simple tap water using the electricity storage deionization method according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 축전 탈이온화 방식을 이용한 간이 상수도의 상수 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면.Figure 6 is a view showing the configuration of a constant water treatment system of a simple tap water using the electricity storage deionization method according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 구성인 후처리 장치의 축전 탈 이온화 스택을 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining a storage deionization stack of a post-processing device of one configuration of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 구성인 후처리 장치의 축전 탈 이온화 스택의 일 실시예를 나타내는 측단면도.Fig. 8 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a power storage deionization stack of a post-processing device of one configuration of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 몸체부 20 : 제1여과부10: body 20: first filtration
25 : 제2여과부 30 : 복합 전처리 장치25: second filtration unit 30: complex pre-treatment device
40 : CDI 반응조 50 : 산화제생성부 40: CDI reactor 50: oxidant generating unit
60 : 밸브 70 : 혼합수단60
80 : 제어부 90 : 역세형 정밀여과부80: control unit 90: backwash type precision filtration unit
100 : 이온측정수단100: ion measurement means
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