KR101034335B1 - 고도 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고도 수처리 장치는 상부 및 하부에 각각 위치하고, 물을 주입하기 위한 입구와, 수처리가 된 물을 배출하기 위한 출구를 포함하는 헤더, 물에 포함된 음이온 교환을 위한 음이온 수지, 원 형태이고, 원의 가장자리에 물이 들어오는 입구가 형성되어 있고, 원의 중심에 수처리된 물이 배출되는 출구가 형성되어 있으며, 상기 입구에서 들어온 물이 회전하면서 상기 출구로 배출되는 구조로 원의 가장자리부터 원의 중심방향으로 회오리형 나선이 형성되어 있는 스페이스 및 물에 포함된 양이온 교환을 위한 양이온 수지를 포함하고, 상기 음이온 수지, 상기 스페이스, 상기 양이온 수지는 상부에 위치한 헤더와 하부에 위치한 헤더 사이에 교대로 적층 결합되어 이루어진다. 본 발명에 의하면 전기분해식으로 음이온 수지 및 양이온 수지를 통해 연속적으로 물을 회오리치듯이 회전시키면서 흐르게 하여 물을 빨리 넓은 면적에 작용시킴으로써, 접촉면적이 증대되어 처리 효율이 대폭 향상되는 효과가 있다.

Description

고도 수처리 장치 {Advanced water treatment apparatus}

본 발명은 수처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기분해식으로 해수를 담수화하는 것을 포함하여 고도로 물을 처리하는 장치에 관한 것이다.

최근 국내 환경변화에 따른 강우량 부족과 담수능력의 한계로 공업용수의 공급에 따르는 어려움이 증대되고 있다.

그리고, 각종 공간 조성계획이 용수부족으로 공정에 차질을 빚고 있기 때문에 수자원 고갈이 새로운 사회적, 정책적 문제로 대두되고 있다.

이런 점을 감안할 때 3면이 바다인 국내의 지형적 요소를 활용하여 앞으로 심화될 공업용수의 고갈에 대한 대책이 절실하게 요구되고 있으며, 이에 대비하고자 수년간 연구한 결과 수자원 고갈에 따르는 사회적, 정책적 문제를 해결하고, 경제성장에 핵심적 밑거름으로 공헌할 수 있도록 하는 해수를 담수화 하는 장치를 개발하는 것이 필요하였다.

종래 해수를 담수화하는 장치가 발명되어 사용된 바 있다.

종래 해수를 담수화하는 장치는 크게 가열식(T.D)방식과 역삼투식(R.D)방식이 사용되어 왔으나 가열방식은 가열하는데 많은 소요시간이 필요하게 되고, 전력소모가 많은 문제점이 있으며, 역삼투식(R.D) 방식은 전력과 시간은 가열식 보다는 적게 소요되나 처리효율이 낮은 문제점이 있다. 뿐만 아니라 역삼투방식은 필터의 막힘 현상이 잦아 수시로 필터를 교체하여야 하므로 운전 관리비가 많이 소요되는 결함이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기분해식으로 양극(+) 및 음극(-) 각각의 전열막과 회오리형 나선이 형성된 스페이스를 통해 넓게 연속적으로 물을 흐르게 함으로써, 물속에 용해된 이온에 대한 처리 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 고도 수처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고도 수처리 장치는 상부 및 하부에 각각 위치하고, 물을 주입하기 위한 입구와, 수처리가 된 물을 배출하기 위한 출구를 포함하는 헤더, 물에 포함된 음이온 교환을 위한 음이온 수지, 원 형태이고, 원의 가장자리에 물이 들어오는 입구가 형성되어 있고, 원의 중심에 수처리된 물이 배출되는 출구가 형성되어 있으며, 상기 입구에서 들어온 물이 회전하면서 상기 출구로 배출되는 구조로 원의 가장자리부터 원의 중심방향으로 회오리형 나선이 형성되어 있는 스페이스 및 물에 포함된 양이온 교환을 위한 양이온 수지를 포함하고, 상기 음이온 수지, 상기 스페이스, 상기 양이온 수지는 상부에 위치한 헤더와 하부에 위치한 헤더 사이에 교대로 적층 결합되어 이루어진다.

특히, 상기 상부에 위치한 헤더로부터 순서대로 음이온 수지, 스페이스, 양이온 수지, 스페이스 순으로 하나 이상의 구성요소가 적층 결합되어 있다.

상기 스페이스는 가장자리에 마주보는 위치에 2개의 입구가 형성될 수 있다.

상기 헤더는 물을 주입하기 위한 제1입구와 제2입구, 수처리된 물을 배출하기 위한 출구와, 수처리 과정에서 발생하는 부유물질을 포함하는 농축수를 배출하기 위한 농축수 배출구를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 헤더는 원 형태로 구성될 수 있다. 상기 제1입구와 상기 제2입구가 상기 헤더의 가장자리에 마주보는 곳에 위치할 수 있다. 또한, 상기 출구는 상기 헤더의 중심에 위치하고, 상기 농축수 배출구는 상기 헤더의 가장자리에 위치할 수 있다.

상기 상부에 위치한 헤더는 양(+)극 전극봉을 포함하고, 상기 하부에 위치한 헤더는 음(-)극 전극봉을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 헤더는 전류를 흘려주기 위한 전극판을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 전기분해식으로 음이온 수지 및 양이온 수지를 통해 연속적으로 물을 회오리치듯이 회전시키면서 흐르게 하여 물을 빨리 넓은 면적에 작용시킴으로써, 접촉면적이 증대되어 처리 효율이 대폭 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 고도 수처리 장치는 스페이스에 의하여 물이 나선형으로 회전하면서 넓은 면적에 걸쳐 이송이 이루어지게 되기 때문에 처리효율이 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 고도 수처리 장치는 필터교체가 거의 없을 정도의 장기 사용이 보장되며, 전기 소모량 역시 역삼투압식보다 적고 효율에 있어서도 월등히 뛰어나 산업발전에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 수처리 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 수처리 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이스의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 수처리 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 수처리 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이스의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 고도 수처리 장치는 헤더(400), 스페이스(100), 음이온 수지(200), 양이온 수지(300)를 포함하여 이루어진다.

고도 수처리 장치는 복수 개의 받침각(11)이 하면에 형성되어 있고, 측면에 한 쌍의 펌프(70)가 결합되어 있다.

헤더(400)에는 홀을 통하여 체결하기 위한 포스트(60)가 소정 위치에 마련되고, 각 포스트(60)에는 너트(62)가 체결되어서 고정시키게 된다.

헤더(400)는 고도 수처리 장치의 상부 및 하부에 각각 위치하고, 물을 주입하기 위한 입구(21, 22)와, 수처리가 된 물을 배출하기 위한 출구(23, 24)를 포함한다.

음이온 수지(200)는 물에 포함된 음이온 교환을 위해 사용된다.

양이온 수지(300)는 물에 포함된 양이온 교환을 위해 사용된다.

도 3을 참조하면, 스페이스(100)는 원 형태이고, 원의 가장자리로부터 원의 중심쪽으로 회오리형 나선 모양이 형성되어 있으며, 원의 가장자리에 물이 들어오는 입구(110, 120)가 형성되어 있고, 원의 중심에 물이 배출되는 출구(130)가 형성되어 있다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 고도 수처리 장치는 음이온 수지(200), 스페이스(100), 양이온 수지(300)가 상부에 위치한 헤더와 하부에 위치한 헤더 사이에 교대로 적층 결합되어 있다. 특히, 본 발명에서는 상부에 위치한 헤더(400)로부터 순서대로 음이온 수지(200), 스페이스(100), 양이온 수지(300), 스페이스(100) 순으로 하나 이상의 구성요소가 적층 결합되어 있는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 본 발명에서 스페이스(100)는 입구(110, 120)에서 들어온 물이 회전하면서 출구(130)로 배출되는 구조로 회오리형 나선이 형성되어 있다. 스페이스(100)는 가장자리에 마주보는 위치에 2개의 입구(110, 120)가 형성되어 있다. 그리고, 포스트(60)가 관통되어 체결되도록 다수 개의 체결 고리(140)가 형성되어 있다.

도 4를 참조하면, 헤더(400)는 원 형태로서, 물을 주입하기 위한 제1입구(21)와 제2입구(22), 수처리된 물을 배출하기 위한 출구(23)와 수처리 과정에서 발생하는 부유물질을 포함하는 농축수를 배출하기 위한 농축수 배출구(24)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 출구(23)에서는 수처리된 처리수가 배출되고, 농축수 배출구(24)에서는 수처리 과정에서 발생하는 부유물질 등을 포함하여 농도가 높은 농축된 농축수가 배출된다.

본 발명에서 제1입구(21)와 제2입구(22)가 헤더(400)의 가장자리에 마주보는 곳에 위치한다. 그리고, 출구(23)는 헤더(400)의 중심에 위치하고, 농축수 배출구(24)는 헤더(400)의 가장자리에 위치한다.

도 2를 참조하면, 상부에 위치한 헤더는 양(+)극 전극봉(32)을 포함하고, 하부에 위치한 헤더는 음(-)극 전극봉(34)을 포함하여 구성될 수 있다. 이처럼 양극 전극봉(32)과 음극 전극봉(34)이 구비됨으로써, 전기분해를 하여 물속의 이온성분들을 분리제거할 수 있다.

또한, 헤더(400)는 전류를 흘려주기 위한 전극판(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 전극판은 합금강재로 형성될 수 있다.

이상과 같은 구조를 갖는 본 발명의 고도 수처리 장치에서 그 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 음이온 수지(200)와 스페이스(100)를 격간으로 연결하고, 펌프(70)의 강제 펌핑력에 의해 헤더(400)의 입구(21, 22)에 처리하고자 하는 물, 예를 들어 해수 등을 공급한다. 그리고, 음이온 수지(200)와 양이온 수지(300)에 소정의 전원을 인가하면 공급된 물이 전기분해되어 처리된다. 예를 들어, 해수가 공급되는 경우 전기분해되어 담수화된다. 그리고, 수처리된 물이 출구(23, 24)를 통하여 배출된다.

즉, 해수가 공급되는 경우 음이온 수지(200)에 음이온을 통과시키면 해수 속에 포함되어 있는 염소(Cl), 유산염(SO₄), 중탄산염(HCl₃), 초산염(NO₃)를 분해하게 되며, 양이온 수지(300)에 양이온을 통과시키면 해수 속에 포함되어 있는 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 및 철(Fe)을 분해하게 되어 순수한 담수를 공급할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 물을 처리하는 본 발명의 고도 수처리 장치는 상하부 헤더(400)의 입구(21, 22)로 공급되는 물이 스페이스(100)의 입구(110, 200)로 유입되어 나선형의 형태를 따라 통과하면서 이송되며, 물이 회전하며 이송되기 때문에 음이온 수지(200)와 양이온 수지(300)와의 접촉면적이 증대되므로 수 처리효율이 대폭 증대되는 것이다.

본 발명에서는 이와 같은 동작을 반복 수행함으로써, 해수 유입시에 포함되어 있는 여러가지 성분들을 처리하게 되고, 배출되는 물은 순수한 담수만이 배출될수 있게 되는 것이다. 이와 같이 동작되는 본 발명의 고도 수처리 장치는 전기분해식으로 음이온 수지(200) 및 양이온 수지(300)를 통과하며, 이때 중간에 들어가는 스페이스(100)는 해수의 속도를 증가시키고 회전운동을 시킴으로써, 전기분해의 효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 고도 수처리 장치에서 전기분해식은 음이온 수지(200)와 양이온 수지(300)를 적용시킴으로서 수지의 효율이 96∼98%이며, 예를 들어 시간당 5ℓ의 소요량에서 하루 수만 평방미터의 대용량의 물을 담수화할 수 있게 되는 것이다.

특히 본 발명의 고도 수처리 장치에 의해 정수된 물은 순수한 물(H₂O)이기 때문에 식수로 사용할 수 없으며, 이를 식수로 사용하기 위해서는 미네랄을 첨부하고 식수로 사용하기 위한 별도의 장치를 통과하도록 하면 식수로의 사용도 가능하다.

한편, 이상에서 해수를 담수화하는 것에 대한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 고도 수처리 장치는 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 수질의 물을 처리하여 정수시킬 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

21 제1입구 22 제2입구
23 출구 24 농축수 배출구
32 양극 전극봉 34 음극 전극봉
60 포스트 62 너트
100 스페이스 200 음이온 수지
300 양이온 수지 400 헤더

Claims (9)

1. 원 형태이며, 상부 및 하부에 각각 위치하고, 원의 가장자리에 마주보는 곳에 위치하여 물을 주입하기 위한 제1입구와 제2입구, 중심에 위치하여 수처리된 물을 배출하기 위한 출구와, 가장자리에 위치하여 수처리 과정에서 발생하는 부유물질을 포함하는 농축수를 배출하기 위한 농축수 배출구와, 상부에 위치한 양(+)극 전극봉과, 하부에 위치한 음(-)극 전극봉과, 전류를 흘려주기 위한 전극판을 포함하는 헤더;
   물에 포함된 음이온 교환을 위한 음이온 수지;
   원 형태이고, 원의 가장자리에 마주보는 위치에 물이 들어오는 입구가 각각 형성되어 있고, 원의 중심에 수처리된 물이 배출되는 출구가 형성되어 있으며, 상기 입구에서 들어온 물이 회전하면서 상기 출구로 배출되는 구조로 원의 가장자리부터 원의 중심방향으로 회오리형 나선이 형성되어 있는 스페이스; 및
   물에 포함된 양이온 교환을 위한 양이온 수지를 포함하고,
   상기 상부에 위치한 헤더로부터 순서대로 음이온 수지, 스페이스, 양이온 수지, 스페이스 순으로 하나 이상의 구성요소가 적층 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 고도 수처리 장치.
   
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