KR100973912B1 - 절약형 역삼투정수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절약형 역삼투정수장치에 관한 것으로, 수원에 설치되는 심정펌프, 상기 심정펌프에 한쪽끝이 연결된 원수공급관, 상기 원수공급관의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치, 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관, 상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 전자밸브 및 고압펌프, 상기 송수관의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터, 상기 역삼투 멤브레인필터에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관과 농축수관, 상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계, 상기 생산수관의 다른쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관, 상기 농축수관 관로상에 설치되는 수동밸브, 상기 농축수관에 한쪽 끝부분이 연결된 농축수배수관을 포함하며, 상기 송수관 및 상기 생산수관과 연결되어 정수된 생산수를 음용수수질로 희석시키는 생산수희석수단; 및 상기 농축수관 및 상기 송수관과 연결되어 농축수 일부를 회수하는 농축수회수수단;을 더 포함한 것이 특징이다.

Description

절약형 역삼투정수장치{Economical Reverse Osmosis Water Purification System}
본 발명은 역삼투정수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역삼투 멤브레인필터를 통과하여 정수된 생산수에 전처리여과장치의 전처리여과수를 혼합시켜 희석함으로써 수질농도를 일반상수도와 유사한 음용수 수질 기준으로 맞춘 총생산수를 공급할 수 있고, 역삼투 멤브레인필터를 통과한 후 정수되지 않은 농축수를 회수하여 생산수로 재정수하도록 함으로써 최종 배출되는 농축수의 양을 저감시키는 절약형 역삼투정수장치에 관한 것이다.
일반적으로, 수원이 질산성 질소, 중금속, 유해물질 등 이물질로 오염되어 있는 '마을상수도 등 소규모상수도 시설'은 오염된 수원의 용수를 정수하기 위해 구조가 간편하면서도 유지관리비가 저렴한 역삼투정수장치를 이용한다.
역삼투정수장치란 자연계의 삼투압 현상을 거꾸로 응용한 정수장치로서, 고농도 용액측에 생기는 삼투압 이상의 압력을 가하면 삼투현상과는 반대로 고농도 용액측의 물이 저농도 용액쪽으로 빠져나가는 현상을 이용하여 물질을 분리하는 장치이다.
이와 같은 역삼투장치를 이용하여 오염된 물을 정수하면 처리수 수질이 증류수에 가까운 고급수 내지 초순수에 가깝게 된다.
도 1은 종래의 역삼투장치의 구성도로서, 오염된 수원으로부터 원수를 심정펌프(10)를 이용하여 원수공급관(20)을 통해 역삼투정수장치로 공급하게 되면, 원수는 전처리 여과장치(30)를 통과하며 일부 고형이물질이 원수로부터 제거되게 된다. 이물질이 일부 제거된 원수는 고압펌프(40)를 거친 다음 역삼투장치 인입 송수관(22)을 통해 역삼투 멤브레인필터(M)로 공급되고, 멤브레인필터(M)를 통해 원수에 포함된 세균, 바이러스, 작은 미립자, 및 중금속 등 미네랄이 분리되어 제거된다. 이와 같은 과정을 거쳐 정수된 생산수는 생산수관(23)을 거쳐 상수도 저장탱크(T1)에 저장되고, 정수되지 않은 다량의 농축수는 농축수관(26)을 거쳐 배출된다.
그러나, 이와 같은 종래의 역삼투정수장치를 통과하여 공급되는 생산수는 수질이 증류수에 가까운 고급수 내지 초순수에 가까워, 음용수와 같은 생활용수로 사용하기에는 부적합하다.
또한, 통상적으로 역삼투 멤브레인필터 1개당 정수되어 회수하는 생산수는 대략 15~16%이고, 나머지 84~85%는 농축수로 배출된다고 알려져 있다. 이와 같이 적은 생상수로의 회수율을 높이기 위해 역삼투 멤브레인필터를 직렬로 다수개 설치할 수 있으나, 1개 필터당 통과할 수 있는 최고 및 최저유량 등을 고려할 때 최대 회수율은 대략 65~75%에 불과하다.
다시 말하면, 최대 회수율을 고려해도, 25~35%의 물은 배수되어 버려진다는 것이다.
또한, 이와 같은 종래의 역삼투정수장치로 정수하는 경우, 농축수 배수량 및 원수의 소모가 많아 사용자의 금전적 부담이 많음은 물론 에너지등의 자원 소모량이 많아지는 문제가 있다.
또한, 종래의 역삼투정수장치를 통한 정수과정에서 고압펌프의 높은 압력이 요구되어 동력비(전력비)가 많이 드는 문제점이 있다.
이에 본 출원인은 상기의 문제점을 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 기존의 문제점을 개선하고 전력비 등을 절감시킬 수 있는 역삼투 정수장치를 개발하게 되었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 역삼투 멤브레인필터를 통과하여 정수된 생산수에 전처리여과장치의 전처리여과수를 혼합시켜 희석함으로써 수질농도를 일반상수도와 유사한 음용수 수질 기준으로 맞춘 총생산수를 공급하여 사용자가 안정되게 사용할 수 있도록 하는 절약형 역삼투정수장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 역삼투 멤브레인필터를 통과한 후 정수되지 않은 농축수를 회수하여 생산수로 재정수되도록 함으로써, 전력비, 설치비 등을 절감시키고 최종 배출되는 농축수의 양을 저감시키는 절약형 역삼투정수장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제3 목적은 최종배출되는 농축수 배수에 있어서도 그중 일부의 농축수만 배수시키고 나머지 일부는 전처리 여과장치로 재공급하여 전처리 여과장치를 역수로 세척하도록 함으로써, 장치 구성요소인 소모품의 사용기간을 연장시킬 수 있는 절약형 역삼투정수장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는,
수원에 설치되는 심정펌프, 상기 심정펌프에 한쪽끝이 연결된 원수공급관, 상기 원수공급관의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치, 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관, 상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 전자밸브 및 고압펌프, 상기 송수관의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터, 상기 역삼투 멤브레인필터에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관과 농축수관, 상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계, 상기 생산수관의 다른쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관, 상기 농축수관 관로상에 설치되는 수동밸브, 상기 농축수관에 한쪽 끝부분이 연결된 농축수배수관을 포함하며,
상기 송수관 및 상기 생산수관과 연결되어 정수된 생산수를 음용수수질로 희석시키는 생산수희석수단; 및
상기 농축수관 및 상기 송수관과 연결되어 농축수 일부를 회수하는 농축수회수수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 생산수희석수단은
상기 전처리여과장치와 상기 제1 전자밸브 사이의 상기 송수관 관로상에 설치된 제1 삼방향 유량조절제어밸브;
상기 제1 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결된 것으로 상기 송수관으로부터 분기된 바이패스관;
상기 바이패스관 관로상에 설치되는 제2 순간유량계;
상기 생산수관의 다른쪽 끝부분 및 상기 바이패스관의 다른 쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관; 및
상기 총생산수관 관로상에 설치되는 제1 농도측정장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 농축수회수수단은
상기 농축수관 관로상에 설치되는 제2 농도측정장치와 제2 삼방향 유량조절제어밸브;
상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 송수관의 상기 제1 전자밸브와 상기 고압펌프 사이의 관로에 연통되도록 다른쪽 끝부분이 연결되며 상기 농축수관으로부터 분기된 농축수회수관;
상기 농축수회수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제4 순간유량계와 역지밸브; 및
상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 관로상에 제3 순간유량계가 설치된 농축수배수관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는,
수원에 설치되는 심정펌프; 상기 심정펌프에 한쪽끝이 연결된 원수공급관; 상기 원수공급관의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치; 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관; 상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 삼방향 유량조절제어밸브와 제1 전자밸브 및 고압펌프; 상기 제1 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결된 것으로 상기 송수관으로부터 분기된 바이패스관; 상기 바이패스관 관로상에 설치되는 제2 순간유량계; 상기 송수관의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터; 상기 역삼투 멤브레인필터에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관과 농축수관; 상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계; 상기 생산수관의 다른쪽 끝부분 및 상기 바이패스관의 다른 쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관; 상기 총생산수관 관로상에 설치되는 제1 농도측정장치; 상기 농축수관 관로상에 순차적으로 설치되는 수동밸브와 제2 농도측정장치 및 제2 삼방향 유량조절제어밸브; 상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 송수관의 제1 전자밸브와 고압펌프 사이의 관로에 연통되도록 다른쪽 끝부분이 연결되며 농축수관으로부터 분기된 농축수회수관; 상기 농축수회수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제4 순간유량계와 역지밸브; 상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 관로상에 제3 순간유량계가 설치된 농축수배수관;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는,
상기 농축수배수관의 다른쪽 끝부분이 연결되는 농축수저장탱크;
상기 농축수저장탱크에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 전처리여과장치의 토출측에 다른쪽 끝부분이 연결된 역세수공급관;
상기 역세수공급관 관로상에 순차적으로 설치된 역세수펌프와 이젝터 및 제2 역지밸브; 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 역세수배수관;
상기 역세수배수관 관로상에 순차적으로 설치된 에어밸브와 역세전자밸브; 및
상기 심정펌프와 상기 전처리여과장치 사이의 상기 원수공급관 관로상에 설치되는 제2 전자밸브;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는,
수원에 설치되는 심정펌프, 상기 심정펌프에 한쪽끝이 연결된 원수공급관, 상기 원수공급관의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치, 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관, 상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 전자밸브와 고압펌프, 상기 송수관의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터, 상기 역삼투 멤브레인필터에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관과 농축수관, 상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계, 상기 생산수관의 다른쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결되고 상수도저장탱크에 다른쪽 끝부분이 연결되는 총생산수관, 상기 농축수관의 다른쪽 끝부분이 연결되는 농축수저장탱크를 포함하며,
상기 농축수저장탱크에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 전처리여과장치의 토출측에 다른쪽 끝부분이 연결된 역세수공급관;
상기 역세수공급관 관로상에 순차적으로 설치된 역세수펌프와 이젝터 및 제2 역지밸브; 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 역세수배수관;
상기 역세수배수관 관로상에 순차적으로 설치된 에어밸브와 역세전자밸브; 및
상기 심정펌프와 상기 전처리여과장치 사이의 상기 원수공급관 관로상에 설치되는 제2 전자밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는 역삼투 멤브레인필터를 통과하여 정수된 생산수에 전처리여과장치의 전처리여과수를 혼합시켜 희석함으로써 수질농도를 일반상수도와 유사한 음용수 수질 기준으로 맞춘 총생산수를 공급하여 사용자가 안정되게 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는 역삼투 멤브레인필터를 통과한 후 정수되지 않은 농축수를 회수하여 생산수로 재정수하도록 함으로써, 전력비, 설치비, 원수, 운전비 등을 절감시키고 최종 배출되는 농축수의 양을 저감시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 최종배출되는 농축수 배수도 그중 일부만 배수시키고 나머지 일부는 전처리 여과장치로 공급하여 전처리 여과장치를 역수로 세척하도록 함으로써, 장치 구성요소인 소모품의 사용기간을 연장시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 역삼투정수장치를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치의 구성도,
도 3은 도 2에서 생산수와 전처리여과수의 혼합 희석과정을 통해 희석된 총생산수가 공급되는 과정만을 분리하여 나타낸 구성도,
도 4는 도 2에서 농축수로부터 농축수회수를 통해 생산수를 재생산하고 배출되는 최종농축수의 양을 저감시키는 과정만을 분리하여 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치의 전처리여과장치에 농축수저장탱크에 저장된 최종농축수를 이용하여 역세척하는 것을 나타내는 구성을 더 포함시킨 것을 나타내는 구성도,
도 6은 기본 역삼투정수장치에 전처리여과장치를 농축수저장탱크에 저장된 최종농축수를 이용하여 역세척하는 것을 나타내는 구성을 더 포함시킨 것을 나타내는 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치의 구성도, 도 3은 도 2에서 생산수와 전처리여과수의 혼합 희석과정을 통해 희석된 총생산수가 공급되는 과정만을 분리하여 나타낸 구성도, 도 4는 도 2에서 농축수로부터 농축수회수를 통해 생산수를 재생산하고 배출되는 최종농축수의 양을 저감시키는 과정만을 분리하여 나타낸 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치의 전처리여과장치에 농축수저장탱크에 저장된 최종농축수를 이용하여 역세척하는 것을 나타내는 구성을 더 포함시킨 것을 나타내는 구성도, 도 6은 기본 역삼투정수장치에 전처리여과장치를 농축수저장탱크에 저장된 최종농축수를 이용하여 역세척하는 것을 나타내는 구성을 더 포함시킨 것을 나타내는 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는 수원(미도시)에 설치되는 심정펌프(10), 상기 심정펌프(10)에 한쪽끝이 연결된 원수공급관(20), 상기 원수공급관(20)의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치(30), 상기 전처리여과장치(30)에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관(22), 상기 송수관(22) 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)와 제1 전자밸브(V1) 및 고압펌프(40), 상기 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)에 한쪽 끝부분이 연결된 것으로 상기 송수관(22)으로부터 분기된 바이패스관(24), 상기 바이패스관(24) 관로상에 설치되는 제2 순간유량계(62), 상기 송수관(22)의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터(M), 상기 역삼투 멤브레인필터(M)에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관(23)과 농축수관(26), 상기 생산수관(23) 관로상에 설치되는 제1 순간유량계(61), 상기 생산수관(23)의 다른쪽 끝부분 및 상기 바이패스관(24)의 다른 쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관(25), 상기 총생산수관(25) 관로상에 설치되는 제1 농도측정장치(51), 상기 농축수관(26) 관로상에 순차적으로 설치되는 수동밸브(71)와 제2 농도측정장치(52) 및 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82), 상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 송수관(22)의 제1 전자밸브(V1)와 고압펌프(40) 사이의 관로에 연통되도록 다른쪽 끝부분이 연결되며 농축수관(26)으로부터 분기된 농축수회수관(27), 상기 농축수회수관(27) 관로상에 순차적으로 설치되는 제4 순간유량계(64)와 역지밸브(72), 상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)에 한쪽 끝부분이 연결되고 관로상에 제3 순간유량계(63)가 설치된 농축수배수관(28)을 포함하여 구성된다.
원수공급관(20)은 수원(미도시)에 설치된 심정펌프(10)를 이용하여 수원으로부터 정수를 행할 물(원수)을 전처리여과장치(30)에 공급하도록 형성된 관로이다.
전처리여과장치(30)는 상기 원수공급관(20)으로부터 유입된 원수를 내부에 구비된 필터(미도시)를 이용하여 1차로 여과시키는 장치로서, 물에 용해되지 않는 중금속, 미세입자 또는 기타 부유물질 등을 여과시킨다.
송수관(22)은 상기 전처리여과장치(30)로부터 배출되는 물(전처리여과수)을 역삼투 멤브레인필터(M)로 공급하는 관로로서, 송수관(22) 관로상에는 순차적으로 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)와 제1 전자밸브(V1) 및 고압펌프(40)가 설치된다.
제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)는 송수관(22)으로부터 바이패스관(24)이 분기되는 지점(A1)에 설치되는 것으로, 총생산수관(23)에 설치된 수질농도 측정장치인 제1 농도측정장치(51)가 지정한 농도에 따라 그 개폐정도가 비례제어방식으로 조절된다.
즉, 바이패스관(24)으로 유입되는 전처리여과수와 역삼투 멤브레인필터(M)를 통과한 생산수가 혼합된 총생산수의 수질농도에 따라, 바이패스관(24)으로 유입되는 전처리여과수의 양과 역삼투 멤브레인필터(M)와 연통된 송수관(22)으로 유입되는 전처리여과수의 양이 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)를 통해 제어되도록 한다.
제1 전자밸브(V1)는 송수관(22)을 통해 역삼투 멤브레인필터(M)에 전처리여과수가 공급시에는 열리고 장치운전 종료시에는 닫히도록 제어되는 것이다.
고압펌프(40)는 전처리여과수가 역삼투 멤브레인필터(M)에서 역삼투압을 통해 생산수로 정수되도록 하기 위해, 전처리여과수에 일정한 높은 역삼투압을 발생시켜 역삼투 멤브레인필터(M)에 공급되도록 하는 것이다.
바이패스관(24)은 역삼투 멤브레인필터(M)를 통과하여 정수된 생산수의 수질농도를 음용수수준으로 희석시키기 위해 전처리여과수가 유입되어 생산수와 혼합되도록 하는 관로로서, 생산수관(23)과 지점(A2)에서 연통되어 혼합되며 총생산수관(23)과도 지점(A2)에서 연통되도록 구성된다.
제2 순간유량계(62)는 바이패스관(24) 관로상에 설치된 것으로, 바이패스관(24)으로 유입되어 흐르는 전처리여과수의 순간유량을 계측한다.
역삼투 멤브레인필터(M)는 역삼투막(미도시)을 이용하여 원수를 2차로 여과시키는 장치로서, 송수관(22)을 통해 공급된 전처리여과수에 남아있는 무기물, 유기물, 미생물, 또는 탁도 등을 제거하여 전처리여과수를 생산수로 정수하는 것이다.
본 발명에서는 2차 여과장치로서 역삼투 메브레인필터(M)만을 도시하였으나, 이에 국한되는 것이 아님은 명백하며, 나노필터, 한외여과막장치 등 2차 여과장치역할을 할 수 있는 다양한 장치가 가능함은 물론이다.
생산수관(23)은 역삼투 멤브레인필터(M)를 통과하면서 정수된 생산수가 이송되는 관로로서, 생산수 순간유량을 계측하기 위한 제1 순간유량계(61)가 관로상에 설치되며, 바이패스관(24)과 지점(A2)에서 연통되며 총생산수관(23)과도 지점(A2)에서 연통되도록 구성된다.
총생산수관(25)은 생산수관(23) 및 바이패스관(24)과 지점(A2)에서 연통되도록 구성된 것으로, 생산수와 전처리여과수가 음용수에 맞는 일정비율로 혼합되어 희석된 총생산수가 이송되는 관로로서, 총생산수관은 상수도저장탱크(T1)에 연결된다.
제1 농도측정장치(51)는 총생산수관(25)의 관로상에 설치된 수질농도 측정장치로서, 총생산수의 전기전도도를 측정하여 수질농도가 지정한 농도인지를 계측하고 그에 따라 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)의 개폐정도를 비례조절한다.
농축수관(26)은 역삼투 멤브레인필터(M)를 통과하면서 정수되지 않고 배출된 농축수가 이송되는 관로로서, 농축수의 배출량을 수동으로 조절할 수 있는 수동밸브(71)가 관로상에 설치되며, 농축수회수관(27) 및 농축수배수관(28)과는 지점(A3)에서 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)를 통해 연통되도록 구성된다.
제2 농도측정장치(52)는 농축수관(26)의 관로상에 설치된 수질농도 측정장치로서, 농축수의 전기전도도를 측정하여 농축수 수질농도가 지정한 농도인지를 계측하고 그에 따라 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)의 개폐정도를 조절한다.
제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)는 농축수관(26)으로부터 농축수회수관(27)이 분기되는 지점(A3)에 설치되는 것으로, 농축수관(26)에 설치된 수질농도 측정장치인 제2 농도측정장치(52)가 지정한 농도에 따라 그 개폐정도가 비례제어방식으로 조절된다.
농축수회수관(27)은 농축수관(26)으로부터 지점(A3)에서 분기되어 송수관(22)과 지점(A4)에서 연통되는 관로로서, 농축수회수관(27) 관로상에는 회수되는 농축수의 순간유량을 계측하기 위한 제4 순간유량계(64)가 설치되고 송수관(22)으로부터의 전처리여과수와 회수된 농축수가 역류하지 못하도록 방지하는 역지밸브(72)가 설치된다.
농축수배수관(28)은 농축수관(26)으로부터 농축수회수관(27)으로 회수되지 않고 남은 농축수가 배출되는 관로로서, 배출되는 농축수 순간유량을 계측하기 위한 제3 순간유량계(63)가 관로상에 설치된다.
이와 같은 구성의 본 발명을 기본장치와, 이 기본장치에 상기 송수관 및 상기 생산수관과 연결되어 정수된 생산수를 음용수수질로 희석시키는 생산수희석수단; 및 상기 농축수관 및 상기 송수관과 연결되어 농축수 일부를 회수하는 농축수회수수단;이 포함되는 구성으로 크게 나누어, 생산수와 전처리여과수의 혼합과정을 통해 희석된 총생산수가 공급되는 과정과, 농축수로부터 농축수회수를 통해 생산수를 재생산하고 배출되는 최종농축수의 양을 저감시키는 과정을 분리하여 설명한다.
상술한 기본장치는 수원에 설치되는 심정펌프(10), 상기 심정펌프(10)에 한쪽끝이 연결된 원수공급관(20), 상기 원수공급관(20)의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치(30), 상기 전처리여과장치(30)에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관(22), 상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 전자밸브(V1)와 고압펌프(40), 상기 송수관(22)의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터(M), 상기 역삼투 멤브레인필터(M)에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관(23)과 농축수관(26), 상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계(61), 상기 생산수관의 다른쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관(25), 상기 농축수관 관로상에 설치되는 수동밸브(71), 상기 농축수관(26)에 한쪽 끝부분이 연결된 농축수배수관(28)을 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 생산수희석수단은 도 3에 도시된 바와 같이,
상기 전처리여과장치(30)와 상기 제1 전자밸브(V1) 사이의 상기 송수관(22) 관로상에 설치된 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81), 상기 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)에 한쪽 끝부분이 연결된 것으로 상기 송수관(22)으로부터 분기된 바이패스관(24), 상기 바이패스관(24) 관로상에 설치되는 제2 순간유량계(62), 상기 생산수관(23)의 다른쪽 끝부분 및 상기 바이패스관(24)의 다른 쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관(25), 및 상기 총생산수관(25) 관로상에 설치되는 제1 농도측정장치(51);를 포함한다.
이때, 희석된 총생산수가 공급되는 구성설명은 다음과 같다.
상기 전처리여과장치(30)를 통과한 전처리여과수는 지점(A1)에 설치된 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)를 통해 바이패스관(24)과 송수관(22)으로 공급된다.
이때, 바이패스관(24)과 송수관(22)으로 각각 공급되는 전처리여과수의 양은 총생산수관(25)으로 유입되는 총생산수의 수질농도 측정장치인 제1 농도측정장치(51)에서 측정결과 지정된 농도인지 여부에 따라 조절된다.
즉, 총생산수관(25)에 설치된 제1 농도측정장치(51)를 통해 수질농도를 측정하고, 측정장치(51)가 지정한 음용수 수질농도에 따라 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)의 개폐정도를 조절하여 생산수와 전처리여과수의 혼합비율을 제어한다.
이와 같은 과정을 거쳐, 송수관(22)으로 공급된 전처리여과수는 고압펌프(40)로부터 높아진 역삼투압력으로 역삼투 멤브레인필터(M)을 통과하면서 생산수로 정수되어 생산수관(23)으로 공급된다.
또한, 바이패스관(24)으로 공급된 전처리여과수는 생산수관(23)으로 공급된 생산수와 지점(A2)에서 혼합 희석되어 총생산수관(25)을 통해 상수도저장탱크(T1)에 공급된다.
또한, 상기 제1 삼방향 유량조절제어밸브(81)에서 송수관(22)으로 흐르는 유량이 적거나 역삼투 멤브레인필터(M) 주변으로 장치에 이상이 있어 생산수관(23)으로 흐르는 유량이 적을 때는 제1 순간유량계(61)에서 이를 감지하여 경보를 발생하게 함으로써, 항상 안정된 총생산수를 상수도저장탱크(T1)에 공급할 수 있도록 한다.
또한, 농축수회수수단은 도 4에 도시된 바와 같이,
상기 농축수관(26) 관로상에 설치되는 제2 농도측정장치(52)와 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82), 상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 송수관(22)의 상기 제1 전자밸브(V1)와 상기 고압펌프(40) 사이의 관로에 연통되도록 다른쪽 끝부분이 연결되며 상기 농축수관(26)으로부터 분기된 농축수회수관(27), 상기 농축수회수관(27) 관로상에 순차적으로 설치되는 제4 순간유량계(64)와 역지밸브(72), 및 상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)에 한쪽 끝부분이 연결되고 관로상에 제3 순간유량계(63)가 설치된 농축수배수관(28)을 포함하는 것이다.
이때, 농축수로부터 농축수회수를 통해 생산수를 재생산하고 배출되는 최종농축수의 양을 저감시키는 구성설명은 다음과 같다.
전처리여과장치(30)와 역삼투 멤브레인필터(M)를 통과하면서 생산수로 정수되지 않고 농축수관(26)으로 배출된 농축수는 지점(A3)에 설치된 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)를 통해 일부는 농축수회수관(27)으로 회수되고 일부는 농축수배수관(28)으로 배출되며, 농축수회수관(27)으로 회수된 농축수는 상기 송수관(22)의 제1 전자밸브(V1)와 고압펌프(40) 사이의 관로지점(A4)에 연통되도록 연결된 농축수회수관(27)을 통하여 회수된다.
이때, 전처리여과수와 회수된 농축수는 농축수회수관(27)의 역지밸브(72)에 의해 지점(A4)으로부터 지점(A3)으로 역류하는 것이 방지됨은 물론이다.
이와 같이 회수된 농축수는 전처리여과수와 혼합되어 또는 단독으로 다시 역삼투 멤브레인필터(M)를 통과하면서 생산수로 정수되어 생산수관(23)으로 공급된다.
또한, 농축수배수관(28)으로 배출된 최종농축수는 농축수저장탱크(T2)에 저장된다.
이때, 농축수관(26)에 설치된 제2 농도측정장치(52)를 통해 농축수의 수질농도를 측정하고, 측정장치(52)가 측정한 농도가 지정한 농축농도인지에 해당되는지 여부에 따라 제2 삼방향 유량조절제어밸브(82)의 개폐량이 비례적으로 조절됨으로써, 회수되는 농축수와 배출되는 농축수의 유량이 제어된다. 회수농축수와 배출농축수 유량은 각각 설치된 제4 순간유량계(64) 및 제3 순간유량계(63)를 이용하여 계측한다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치는 전처리여과장치(30)를 농축수저장탱크(T2)에 저장된 최종농축수를 이용하여 역세척하는 구성을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 역세척은 역삼투정수장치의 운전이 중단되었을때 수행하도록 제어되는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절약형 역삼투정수장치에서, 전처리여과장치를 농축수저장탱크에 저장된 최종농축수를 이용하여 역세척하는 구성은,
수원에 설치되는 심정펌프(10), 상기 심정펌프(10)에 한쪽끝이 연결된 원수공급관(20), 상기 원수공급관(20)의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치(30), 상기 전처리여과장치(30)에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관(22), 상기 송수관(22) 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 전자밸브(V1)와 고압펌프(40), 상기 송수관(22)의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터(M), 상기 역삼투 멤브레인필터(M)에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관(23)과 농축수관(26), 상기 생산수관(23) 관로상에 설치되는 제1 순간유량계(61), 상기 생산수관(23)의 다른쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결되고 상수도저장탱크(T1)에 다른쪽 끝부분이 연결되는 총생산수관(25), 상기 농축수관(26)의 다른쪽 끝부분이 연결되는 농축수저장탱크(T2)로 구성되며, 여기에
농축수저장탱크(T2)에 한쪽 끝부분이 연결되고 전처리여과장치(30)의 토출측에 다른쪽 끝부분이 연결된 역세수공급관(29), 상기 역세수공급관(29) 관로상에 순차적으로 설치된 역세수펌프(90)와 이젝터(E) 및 제2 역지밸브(73), 상기 전처리여과장치(30)에 한쪽 끝부분이 연결된 역세수배수관(21), 상기 역세수배수관(21) 관로상에 순차적으로 설치된 에어밸브(74)와 역세전자밸브(V3), 상기 심정펌프(10)와 전처리여과장치(30) 사이의 원수공급관(20) 관로상에 설치되는 제2 전자밸브(V2)를 더 포함하여 구성된다.
역세수공급관(29)은 농축수저장탱크(T2)로부터 배출된 농축수로 구성된 역세수를 역세수펌프(90)를 통해 가압시켜 전처리여과장치(30)로 공급하기 위한 관로로서, 역세수는 전처리여과장치(30)의 토출측을 통해 전처리여과장치 내부로 공급된다.
이와 같이 전처리여과장치(30)에 공급된 역세수는 전처리여과장치(30) 내부에 구비된 필터(미도시)를 내부에서 외부로 역세척시킴으로써 필터표면에 부착된 이물질을 역세수배수관(21)을 통해 배출되도록 하여, 필터의 수명을 연장시킬 수 있도록 한다.
이젝터(E)는 역세척시 역세수에 공기를 공급하여 혼합시킴으로써, 역세수에 기포를 발생시켜 전처리여과장치(30)의 역세척 효율을 높이기 위함이다.
제2 역지밸브(73)는 원수 및/또는 역세수가 전처리여과장치(30)로부터 농축수저장탱크(T2)로 역류하는 것을 자동방지하는 것이다.
역세수배수관(21)은 전처리여과장치(30) 내부를 역세척한 이물질을 포함한 폐수가 배출되는 관로이다.
에어밸브(74)는 역세척후 전처리여과장치(30) 내부의 에어(공기)를 제거하도록 제어되는 밸브이다.
역세전자밸브(V3)는 역세수배수관(21)의 관로상에 설치되어 역세수펌프(90)의 작동과 동시에 개폐되도록 제어된다.
제2 전자밸브(V2)는 원수공급시에 개폐되고 또한, 역삼투장치의 운전종료시 역세수펌프(90)와 동시에 개폐되도록 제어된다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정이나 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함함은 물론이다.
10,40,90: 펌프 20: 원수공급관
21: 역세수배수관 22: 송수관
23: 생산수관 24: 바이패스관
25: 총생산수관 26: 농축수관
27: 농축수회수관 28: 농축수배수관
29: 역세수공급관 30: 전처리여과장치
51: 제1 농도측정장치 52: 제2 농도측정장치
61,62,63,64: 순간유량계 71: 수동밸브
72,73: 역지밸브 74: 에어밸브
81,82: 삼방향 유량조절제어밸브 V1,V2,V3: 전자밸브
E: 이젝터 T1,T2: 저장탱크

Claims (6)

  1. 수원에 설치되는 심정펌프, 상기 심정펌프에 한쪽끝이 연결된 원수공급관, 상기 원수공급관의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치, 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관, 상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 전자밸브 및 고압펌프, 상기 송수관의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터, 상기 역삼투 멤브레인필터에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관과 농축수관, 상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계, 상기 생산수관의 다른쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관, 상기 농축수관 관로상에 설치되는 수동밸브, 상기 농축수관에 한쪽 끝부분이 연결된 농축수배수관을 포함하며,
    상기 송수관 및 상기 생산수관과 연결되어 정수된 생산수를 음용수수질로 희석시키는 생산수희석수단; 및
    상기 농축수관 및 상기 송수관과 연결되어 농축수 일부를 회수하는 농축수회수수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절약형 역삼투정수장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생산수희석수단은
    상기 전처리여과장치와 상기 제1 전자밸브 사이의 상기 송수관 관로상에 설치된 제1 삼방향 유량조절제어밸브;
    상기 제1 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결된 것으로 상기 송수관으로부터 분기된 바이패스관;
    상기 바이패스관 관로상에 설치되는 제2 순간유량계;
    상기 생산수관의 다른쪽 끝부분 및 상기 바이패스관의 다른 쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관; 및
    상기 총생산수관 관로상에 설치되는 제1 농도측정장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절약형 역삼투정수장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축수회수수단은
    상기 농축수관 관로상에 설치되는 제2 농도측정장치와 제2 삼방향 유량조절제어밸브;
    상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 송수관의 상기 제1 전자밸브와 상기 고압펌프 사이의 관로에 연통되도록 다른쪽 끝부분이 연결되며 상기 농축수관으로부터 분기된 농축수회수관;
    상기 농축수회수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제4 순간유량계와 역지밸브; 및
    상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 관로상에 제3 순간유량계가 설치된 농축수배수관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절약형 역삼투정수장치.
  4. 수원에 설치되는 심정펌프;
    상기 심정펌프에 한쪽끝이 연결된 원수공급관;
    상기 원수공급관의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치;
    상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관;
    상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 삼방향 유량조절제어밸브와 제1 전자밸브 및 고압펌프;
    상기 제1 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결된 것으로 상기 송수관으로부터 분기된 바이패스관;
    상기 바이패스관 관로상에 설치되는 제2 순간유량계;
    상기 송수관의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터;
    상기 역삼투 멤브레인필터에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관과 농축수관;
    상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계;
    상기 생산수관의 다른쪽 끝부분 및 상기 바이패스관의 다른 쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결된 총생산수관;
    상기 총생산수관 관로상에 설치되는 제1 농도측정장치;
    상기 농축수관 관로상에 순차적으로 설치되는 수동밸브와 제2 농도측정장치 및 제2 삼방향 유량조절제어밸브;
    상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 송수관의 제1 전자밸브와 고압펌프 사이의 관로에 연통되도록 다른쪽 끝부분이 연결되며 농축수관으로부터 분기된 농축수회수관;
    상기 농축수회수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제4 순간유량계와 역지밸브; 및
    상기 제2 삼방향 유량조절제어밸브에 한쪽 끝부분이 연결되고 관로상에 제3 순간유량계가 설치된 농축수배수관;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절약형 역삼투정수장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 농축수배수관의 다른쪽 끝부분이 연결되는 농축수저장탱크;
    상기 농축수저장탱크에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 전처리여과장치의 토출측에 다른쪽 끝부분이 연결된 역세수공급관;
    상기 역세수공급관 관로상에 순차적으로 설치된 역세수펌프와 이젝터 및 제2 역지밸브; 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 역세수배수관;
    상기 역세수배수관 관로상에 순차적으로 설치된 에어밸브와 역세전자밸브; 및
    상기 심정펌프와 상기 전처리여과장치 사이의 상기 원수공급관 관로상에 설치되는 제2 전자밸브;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절약형 역삼투정수장치.
  6. 수원에 설치되는 심정펌프, 상기 심정펌프에 한쪽끝이 연결된 원수공급관, 상기 원수공급관의 다른쪽 끝부분에 연결된 전처리여과장치, 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 송수관, 상기 송수관 관로상에 순차적으로 설치되는 제1 전자밸브와 고압펌프, 상기 송수관의 다른쪽 끝부분에 연결되는 역삼투 멤브레인필터, 상기 역삼투 멤브레인필터에 한쪽 끝부분이 각각 연결되는 생산수관과 농축수관, 상기 생산수관 관로상에 설치되는 제1 순간유량계, 상기 생산수관의 다른쪽 끝부분과 상호 연통되도록 한쪽 끝부분이 연결되고 상수도저장탱크에 다른쪽 끝부분이 연결되는 총생산수관, 상기 농축수관의 다른쪽 끝부분이 연결되는 농축수저장탱크를 포함하며,
    상기 농축수저장탱크에 한쪽 끝부분이 연결되고 상기 전처리여과장치의 토출측에 다른쪽 끝부분이 연결된 역세수공급관;
    상기 역세수공급관 관로상에 순차적으로 설치된 역세수펌프와 이젝터 및 제2 역지밸브; 상기 전처리여과장치에 한쪽 끝부분이 연결된 역세수배수관;
    상기 역세수배수관 관로상에 순차적으로 설치된 에어밸브와 역세전자밸브; 및
    상기 심정펌프와 상기 전처리여과장치 사이의 상기 원수공급관 관로상에 설치되는 제2 전자밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절약형 역삼투정수장치.
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