KR101346312B1 - 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지상에서 5~6m 높이의 구조물 상부에 안착된 원수펌프에서 원수를 중력의 낙차를 이용하여 정수장치로 원수를 유입하여 모래 등 큰 이물질을 제거하는 제1 세디먼트 필터와 입자상의 이물질을 제거하는 제2 세디먼트 필터와 미립자상의 이물질을 제거하는 중공사막 필터와 냄새를 제거하는 활성탄 필터로 이루어진 4단계 정수과정을 거쳐 오염물질을 제거하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명이 제안하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법은 전기를 사용하지 않고 중력의 낙차를 이용하여 원수를 배출시킬 수 있도록 지상에서 5 ~ 6m 높이를 갖는 인공구조물 또는 자연구조물 상부에 안치하여 원수를 임시저장하였다가 일측면에 형성된 연결파이프로 원수를 배출하는 원수탱크;와 상기 원수탱크에서 공급하는 원수를 내부로 유입하도록 일측면에 유입구를 형성하고 타측면에 외부로 배출하는 배출파이프를 형성한 케이스와, 상기 케이스 내부에 형성되어 유입구로부터 유입한 원수에서 모래, 토사물 및 석회를 제거하도록 제1 여과부재를 구비한 제1 세디먼트필터와, 상기 제1 세디먼트필터에서 모래, 토사물 및 석회를 제거한 원수를 유입하여 유기 불순물을 제거하도록 제2 여과부재를 구비한 제2 세디먼트필터와, 상기 제2 세디먼트필터에서 유기 불순물을 제거한 원수를 유입하여 세균, 미생물 및 중금속을 제거하도록 멤브레인부재를 구비한 중공사막필터와, 상기 중공사막필터에서 세균, 미생물 및 중금속을 제거한 원수를 유입하여 냄새 유발물질을 제거하도록 활성탄을 수납한 활성탄필터로 구성되는 정수장치;를 포함하여 이루어진다.

Description

중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법{Water purification system using the drop of gravity and Method}
본 발명은 정수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지상에서 5~6m 높이의 구조물 상부에 안착된 원수펌프에서 원수를 중력의 낙차를 이용하여 정수장치로 원수를 유입하여 모래 등 큰 이물질을 제거하는 제1 세디먼트 필터와 입자상의 이물질을 제거하는 제2 세디먼트 필터와 미립자상의 이물질을 제거하는 중공사막 필터와 냄새를 제거하는 활성탄 필터로 이루어진 4단계 정수과정을 거쳐 오염물질을 제거하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법에 관한 것이다.
지구의 70%가 물로 구성되어 있지만 이중 식수로 적합한 수자원은 매우 적게 분포되어 있다. 물은 모든 생물의 생존에 필수요소지만 약 12억명의 인구가 깨끗한 물을 접하고 있지 못하고 있으며, 지구 인구의 80%가 물부족 위험에 직면하고 있다. 또한, 지구 각 지역에서 인구증가, 산업화의 진행, 기후변화 및 생활수준 향상 등으로 점점 식수로 사용할 수 있는 수자원은 줄어들고 있다.
안전하고 깨끗한 물 확보는 전 세계가 직면하고 있는 가장 큰 과제 중 하나이지만 지구상의 물은 대부분 염분수이거나 심하게 오염화되어 있어 사용하기 전에 특별한 처리과정을 거쳐야 한다. 그러나 수자원 확보를 위하여 용수원 확보 추진 및 확보된 물을 지역으로 고르게 공급하는 등의 노력을 하고 있지만 오염된 물을 정화하는 정화시설이 턱없이 부족한 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로써, 대한민국 특허등록 제10-2009-0016863호(2009년02월18일)에는 배수처리장치에 있어서, 처리해야 할 배수를 저장하는 배수탱크와 배수탱크에서 공급된 배수를 가열하고 배수에 포함된 이물을 단화시키는 단화장치와 온수를 저유하는 온수탱크와 단화장치에서 발생한 증기와 온수와의 사이에서 열교환을 하고 증기를 냉각함과 동시에 온수를 가열하는 열교환기와 열교환기에 의해서 냉각된 액체를 여과하는 역침투막식여과장치와 역침투막식여과장치에 의해서 여과된 액체를 정화하는 오존정수장치와 오존정수장치에 의해서 정화된 재생수를 저장하는 재생수저장탱크를 갖춘 것을 특징으로 하는 배수처리장치가 공지되어 있다.
그러나 상기한 배수처리장치는 배수를 정화시키기 위하여 가열장치 및 오존정수장치 등을 사용하여 초기설치비용이 비싼 단점이 있다. 또한, 배수를 가열하는 과정에서 열을 발생시키기 위하여 전기를 사용하여 유지비용이 발생하며 특히 많은 양의 배수를 가열하기 위해서는 많은 비용이 발생하여 유지보수 비용 또한 매우 비싼 단점이 있다.
또 다른 종래의 기술로써, 대한민국 특허공개 제10-2009-0037325호(2009년04월15일)에는 상방 역류형 정수 카트리지 장치 및 이를 포함하는 호환형 정수장치에 있어서 유체를 담지하는 내부 공간이 형성되는 메인 저수조의 내부에 위치되며, 유체를 담지하기 위한 유입부가 하단부에 형성되는 본체; 상기 본체의 내측에 배치되며 하단부로 필터링된 유체를 배출하는 필터; 상기 본체 내측의 전체 또는 일부에 상하방의 장향으로 형성되어 하단은 상기 유입부와 연결되고, 상단은 상기 필터의 상단부와 연결되어, 상기 유입부로부터 유입된 유체가 상방으로 이동하여 상기 필터의 상부로 투입되도록 하기 위한 내부유로를 포함하는 카트리지를 구비하는 상방 역류형 정수 카트리지 장치가 공지되어 있다.
그러나 상기한 상방 역류형 정수 카트리지 장치는 적은 양의 물은 정화가 가능하지만 한꺼번에 많은 양의 물을 정화하지 못하는 단점이 있으며 정화시 전기를 사용하기 때문에 비용이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이미 한번 정수된 물을 다시 한번 정수하는 장치로써, 단독으로 설치하지 못하는 단점이 있어 실용성이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공급된 원수를 정화시키기 위해 모래 등 큰 이물질을 제거하는 제1 세디먼트 필터에서 모래 등의 이물질을 제거하고, 입자상의 이물질을 제거하는 제2 세디먼트 필터에서 미세한 입자 및 유기 불순물을 제거하고, 미립자상의 이물질을 제거하는 중공사막 필터에서 세균, 미생물 및 중금속 등을 제거하고, 냄새 제거하는 활성탄 필터에서 냄새 유발물질을 제거 및 정화하여 식수로 사용가능한 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 약 5~6m 높이의 구조물 상부에 안착된 원수탱크로부터 지상에 형성된 정수장치까지 도달하는 원수의 위치에너지를 동력으로 삼아 원수를 정수하는데 비용이 발생하지 않는 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법에 관한 것이다.
본 발명이 제안하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법은 전기를 사용하지 않고 중력의 낙차를 이용하여 원수를 배출시킬 수 있도록 지상에서 5 ~ 6m 높이를 갖는 인공구조물 또는 자연구조물 상부에 안치하여 원수를 임시저장하였다가 일측면에 형성된 연결파이프로 원수를 배출하는 원수탱크;와 상기 원수탱크에서 공급하는 원수를 내부로 유입하도록 일측면에 유입구를 형성하고 타측면에 외부로 배출하는 배출파이프를 형성한 케이스와, 상기 케이스 내부에 형성되어 유입구로부터 유입한 원수에서 모래, 토사물 및 석회를 제거하도록 제1 여과부재를 구비한 제1 세디먼트필터와, 상기 제1 세디먼트필터에서 모래, 토사물 및 석회를 제거한 원수를 유입하여 유기 불순물을 제거하도록 제2 여과부재를 구비한 제2 세디먼트필터와, 상기 제2 세디먼트필터에서 유기 불순물을 제거한 원수를 유입하여 세균, 미생물 및 중금속을 제거하도록 멤브레인부재를 구비한 중공사막필터와, 상기 중공사막필터에서 세균, 미생물 및 중금속을 제거한 원수를 유입하여 냄새 유발물질을 제거하도록 활성탄을 수납한 활성탄필터로 구성되는 정수장치;를 포함하여 이루어진다.
상기 케이스는 내부에 형성된 제1 세디먼트필터, 제2 세디먼트필터, 중공사막필터 및 활성탄필터가 움직이지 않도록 지지대를 구비한다.
상기 제1 세디먼트필터 및 제2 세디먼트필터의 제1 및 제2 여과부재는 부직포를 사용하여 원수를 정화하되 제1 여과부재는 5㎛메시(mesh) 제2 여과부재는 1㎛메시(mesh)로 형성한다.
상기 제1 세디먼트필터는 하부에 드레인코크를 형성하고 제1 여과부재 내부에 세척볼을 구비하여 유입되는 원수의 수압에 의해 세척볼이 움직이며 제1 여과부재에 충격을 가하여 부착된 이물질을 탈거하여 드레인코크를 통하여 외부로 토출한다.
상기 중공사막필터의 멤브레인부재는 0.01㎛메시(mesh)로 형성한다.
상기 활성탄 필터는 한개 또는 복수개의 가닥이 형성된 카트리지를 구비하여 카트리지에 활성탄을 수납한다.
지상에서 5 ~ 6m 높이에 위치한 원수탱크에서 중력의 낙차를 이용하여 상기 정수장치의 유입구로 원수를 유입하는 원수유입단계;와 상기 원수유입단계에서 유입된 원수는 수압에 의해 제1 세디먼트필터 하부로 유입되어 제1 여과부재 내부에서 외부로 이동하며 모래, 토사물 및 석회를 제거한 후 제1 세디먼트필터 상부로 배출하는 제1 여과단계;와 상기 제1 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 제2 세디먼트필터 상부로 유입되어 제2 여과부재 외부에서 내부로 이동하며 유기 불순물을 제거한 후 제2 세디먼트필터 하부로 배출하는 제2 여과단계;와 상기 제2 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 중공사막필터 하부로 유입되어 멤브레인부재 외부에서 내부로 이동하며 세균, 미생물 및 중금속을 제거한 후 중공사막필터 상부로 배출하는 제3 여과단계;와 상기 제3 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 활성탄필터 상부로 유입되어 하부로 이동하며 활성탄과 접촉하여 냄새 유발물질을 제거하는 흡착단계;와 상기 흡착단계의 활성탄필터 하부에서 배출된 정화된 물을 배출파이프로 배출하되 수전을 구비하여 정화된 물의 배출량을 조절하는 배출단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 흡착단계는 활성탄필터에 카트리지가 구비될 경우 상부로 유입된 원수는 카트리지 내부에서 외부로 이동하며 냄새유발물질을 제거한다.
본 발명에 따른 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 방법에 의하면, 모래, 토사물 및 석회 등 이물질을 제거하는 제1 세디먼트 필터와 입자상의 이물질을 제거하는 제2 세디먼트 필터와 미립자상의 이물질을 제거하는 중공사막 필터와 냄새를 제거하는 활성탄 필터로 이루어진 4단계 정수장치로 원수에서 이물질을 완전히 제거하여 식수로 사용가능하여 정수장치가 부족한 지역 및 저개발국, 저소득층 식수문제를 해결하는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 5~6m 높이에 위치한 원수탱크로부터 지상에 설치된 정수장치까지 도달하는 원수의 위치에너지를 동력으로 삼아 원수를 정수하여 별도의 전원공급장치가 필요하지 않아 정수장치 설치가 간단하며 원수를 정수하는데 비용이 발생하지 않아 비용절감 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 제1 세디먼트필터를 나타내는 단면도.
도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 활성탄필터를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 블럭도.
도 7은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 사용상태를 나타내는 단면도.
도 8의 (a),(b)는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 활성탄필터의 사용상태를 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 검사서.
본 발명은 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법에 있어서, 전기를 사용하지 않고 중력의 낙차를 이용하여 원수를 배출시킬 수 있도록 지상에서 5 ~ 6m 높이를 갖는 인공구조물 또는 자연구조물 상부에 안치하여 원수를 임시저장하였다가 일측면에 형성된 연결파이프로 원수를 배출하는 원수탱크;와 상기 원수탱크에서 공급하는 원수를 내부로 유입하도록 일측면에 유입구를 형성하고 타측면에 외부로 배출하는 배출파이프를 형성한 케이스와, 상기 케이스 내부에 형성되어 유입구로부터 유입한 원수에서 모래, 토사물 및 석회를 제거하도록 제1 여과부재를 구비한 제1 세디먼트필터와, 상기 제1 세디먼트필터에서 모래, 토사물 및 석회를 제거한 원수를 유입하여 유기 불순물을 제거하도록 제2 여과부재를 구비한 제2 세디먼트필터와, 상기 제2 세디먼트필터에서 유기 불순물을 제거한 원수를 유입하여 세균, 미생물 및 중금속을 제거하도록 멤브레인부재를 구비한 중공사막필터와, 상기 중공사막필터에서 세균, 미생물 및 중금속을 제거한 원수를 유입하여 냄새 유발물질을 제거하도록 활성탄을 수납한 활성탄필터로 구성되는 정수장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스는 내부에 형성된 제1 세디먼트필터, 제2 세디먼트필터, 중공사막필터 및 활성탄필터가 움직이지 않도록 지지대를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 세디먼트필터 및 제2 세디먼트필터의 제1 및 제2 여과부재는 부직포를 사용하여 원수를 정화하되 제1 여과부재는 5㎛메시(mesh) 제2 여과부재는 1㎛메시(mesh)로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 세디먼트필터는 하부에 드레인코크를 형성하고 제1 여과부재 내부에 세척볼을 구비하여 유입되는 원수의 수압에 의해 세척볼이 움직이며 제1 여과부재에 충격을 가하여 부착된 이물질을 탈거하여 드레인코크를 통하여 외부로 토출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중공사막필터의 멤브레인부재는 0.01㎛메시(mesh)로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 활성탄 필터는 한개 또는 복수개의 가닥이 형성된 카트리지를 구비하여 카트리지에 활성탄을 수납하는 것을 특징으로 한다.
또한, 지상에서 5 ~ 6m 높이에 위치한 원수탱크에서 중력의 낙차를 이용하여 상기 정수장치의 유입구로 원수를 유입하는 원수유입단계;와 상기 원수유입단계에서 유입된 원수는 수압에 의해 제1 세디먼트필터 하부로 유입되어 제1 여과부재 내부에서 외부로 이동하며 모래, 토사물 및 석회를 제거한 후 제1 세디먼트필터 상부로 배출하는 제1 여과단계;와 상기 제1 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 제2 세디먼트필터 상부로 유입되어 제2 여과부재 외부에서 내부로 이동하며 유기 불순물을 제거한 후 제2 세디먼트필터 하부로 배출하는 제2 여과단계;와 상기 제2 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 중공사막필터 하부로 유입되어 멤브레인부재 외부에서 내부로 이동하며 세균, 미생물 및 중금속을 제거한 후 중공사막필터 상부로 배출하는 제3 여과단계;와 상기 제3 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 활성탄필터 상부로 유입되어 하부로 이동하며 활성탄과 접촉하여 냄새 유발물질을 제거하는 흡착단계;와 상기 흡착단계의 활성탄필터 하부에서 배출된 정화된 물을 배출파이프로 배출하되 수전을 구비하여 정화된 물의 배출량을 조절하는 배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡착단계는 활성탄필터에 카트리지가 구비될 경우 상부로 유입된 원수는 카트리지 내부에서 외부로 이동하며 냄새유발물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법의 바람직한 일실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 중력의 낙차를 이용한 정수장치의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이 원수탱크(100) 및 정수장치(200)로 이루어져 있다.
상기 원수탱크(100)는 원수를 임시저장하였다가 일측면에 형성된 연결파이프(120)로 원수를 배출한다. 원수탱크(100)의 저장용량은 정수장치(200)를 사용하고자 하는 사용자의 시간당 최대 사용량에 따라 사이즈를 변경하는 것이 바람직하다. 단, 국내에 공급될 경우에 원수탱크(100)는 국가표준정보센터가 정한 KS F 4814 규격에 맞게 제작해야한다.
상기 원수탱크(100)는 전기를 사용하지 않고 중력의 낙차를 이용하여 원수를 배출할 수 있도록 지상에서 5~6m 높이를 갖는 구조물(110) 상부에 안치하는 것이 바람직하다. 구조물(110)의 상부는 평평한 곳을 선택하거나 형성하여 원수탱크(100)가 안치되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 구조물(110)은 지상에서 5~6m 높이를 갖는 자연구조물(110)에 설치하거나 인공구조물(110)을 형성하여 설치한다. 구조물(110)은 원수탱크(100)에 원수가 가득차있을 때의 하중을 견딜 수 있는 구조물(110)을 선택하거나 형성하는 것이 바람직하다.
상기 원수탱크(100)는 일측면 하부에 형성된 연결파이프(120)로 원수를 배출한다. 연결파이프(120)는 원수탱크(100)로부터 굴곡이 없는 직선으로 연결되었을 경우 10m이내 설치하는 것이 가능하다. 또한, 연결파이프(120)는 지상에서 5~6m 높이를 갖는 원수탱크(100)에서 지상으로 원수를 배출하기 때문에 원수의 수압을 견딜 수 있는 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 원수탱크(100)의 주변에는 구조물(110) 상부에 안치된 원수탱크(100)가 이탈되지 않도록 구조물(110) 상부 가장자리를 따라 일정한 높이의 안전난간(115)을 설치하는 것이 바람직하다.
상기 정수장치(200)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 원수탱크(100)에서 배출하는 원수를 케이스(10) 내부로 유입하여 케이스(10) 내부에 형성된 제1 세디먼트필터(20), 제2 세디먼트필터(30), 중공사막필터(40) 및 활성탄필터(50)에서 원수를 정수하여 외부로 배출한다.
상기 케이스(10)는 직사각형 형상으로 하단에 받침대(11)를 구비하여 지상에서 일정높이 떨어져 형성한다. 외부에 노출되어 형성되기 때문에 녹이 형성되지 않는 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 케이스(10)는 내부에 형성되는 4개 필터가 케이스(10) 내벽과 부딪쳐 손상되는 것을 방지하기 위하여 지지대(12)를 구비한다. 지지대(12)는 케이스(10) 내부에 형성되는 4개 필터가 움직이지 않도록 지지한다. 케이스(10)는 4개의 필터를 내부에 형성한 후 외관을 완전히 닫은 채로 사용한다.
상기 케이스(10)의 일측면에는 유입구(13)를 형성하고 연결파이프(120)와 연결되어 원수탱크(100)에서 배출하는 원수를 케이스(10) 내부로 유입한다. 케이스(10)의 타측면에는 배출파이프(15)를 형성하여 케이스(10) 내부에서 정화된 물을 외부로 배출한다. 배출파이프(15)에 수전(16)을 형성하여 정화된 물 배출을 조절하는 것도 가능하다.
상기 제1 세디먼트필터(20)는 원통형 형상으로 형성하여 유입구(13)와 파이프로 연결되어 유입구(13)에서 유입된 원수는 수압에 의해 제1 세디먼트필터(20) 하부로 유입된다. 파이프는 원수를 수송하는데 쓰이는 일반적인 파이프로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1 세디먼트필터(20)는 내부에 제1 세디먼트필터(20)의 직경보다 작은 직경으로 원기둥 형상의 제1 여과부재(22)를 구비하여 수압에 의해 하부에서 상부로 이동하는 원수에서 모래, 토사물 및 석화 등과 같은 이물질을 제거한다. 제1 여과부재(22)는 부직포를 사용하여 형성하되 5㎛메시(mesh)로 형성하여 5㎛이상의 이물질을 제거한다.
상기 제1 세디먼트필터(20)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 하단에 드레인코크(24)를 형성하고 제1 여과부재(22) 내부에 세척볼(26)을 구비하여 하부에서 상부로 이동하는 원수의 수압에 의해 세척볼(26)이 움직이며 제1 여과부재(22)에 충격을 가하여 제1 여과부재(22)에 부착된 이물질을 탈거하여 드레인코크(24)를 통해 외부로 토출한다. 세척볼(26)이 구비된 제1 세디먼트필터(20)는 교체주기가 길어져 유지비용절감에 효과적이며 반영구적 사용이 가능하다. 세척볼(26)은 줄을 구비하여 제1 여과부재(22) 상부에 매달아 수압에 의해 이동하며 제1 여과부재(22)에서 이물질을 탈거하는 것도 가능하다.
상기 제1 세디먼트필터(20) 하부로 유입된 원수는 제1 여과부재(22) 내부에서 외부로 이동하며 5㎛이상의 이물질을 제거한 후 제1 세디먼트필터(20) 상부로 배출한다.
상기 제2 세디먼트필터(30)는 원통형 형상으로 형성하고, 제1 세디먼트필터(20) 후면에 형성한다. 제2 세대먼트필터(30)는 제1 세디먼트필터(20) 상부와 파이프로 연결된 상부에서 제1 세디먼트필터(20)가 배출한 원수를 내부로 유입한다. 상기 파이프는 원수를 수송하는데 쓰이는 일반적인 파이프로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2 세디먼트필터(30)는 내부에 복수개의 가닥이 형성된 제2 여과부재(32)를 구비하여 상부에서 하부로 이동하는 원수에서 미세한 입자 및 유기 불순물 등과 같은 입자상의 이물질을 제거한다. 제1 여과부재(22)와 동일한 부직포를 사용하여 형성하되 1㎛메시(mesh)로 형성하여 1㎛이상의 이물질을 제거한다.
상기 제2 세디먼트필터(30)는 도면에 도시되지는 않았지만 하단에 드레인코크(24)를 형성하고 제2 여과부재(32) 내부에 세척볼(26)을 구비하여 원수의 수압에 의해 제2 여과부재(32)를 세척하는 것이 가능하다.
상기 제2 세디먼트필터(30) 상부로 유입된 원수는 제2 여과부재(32) 외부에서 내부로 이동하며 1㎛이상의 이물질을 제거한 후 제2 세디먼트필터(30) 하부로 배출한다.
상기 중공사막필터(40)는 원통형 형상으로 형성하고, 제2 세디먼트필터(30) 측면에 형성한다. 중공사막필터(40)는 제2 세디먼트필터(30) 하부와 파이프로 연결된 하부에서 제2 세디먼트필터(30)가 배출한 원수를 내부로 유입한다. 상기 파이프는 원수를 수송하는데 쓰이는 일반적인 파이프로 상세한 설명은 생략한다.
상기 중공사막필터(40)는 내부에 복수개의 가닥이 형성된 멤브레인부재(42)를 구비하여 하부에서 상부로 이동하는 원수에서 세균, 미생물 및 중금속 등의 미립자상의 이물질을 제거한다. 멤브레인부재(42)는 미립자상의 이물질을 제거할 수 있도록 높은 투과율(permeate flux), 높은 염 배제율(salt rejention rate) 및 화학적-생물학적 안전성(chemical and biological stability) 등이 뛰어난 CA(Cellulose Acetate)막 등을 사용하여 형성한다. 또한, 멤브레인부재(42)는 0.01㎛메시(mesh)로 형성하여 미립자상의 이물질을 제거한다.
상기 중공사막필터(40) 하부로 유입된 원수는 멤브레인필터(42) 외부에서 내부로 이동하며 미립자상의 이물질을 제거한 후 수압에 의해 중공사막필터(40) 상부로 배출한다.
상기 활성탄필터(50)는 원통형 형상으로 형성하고, 중공사막필터(40) 정면에 형성한다. 활성탄필터(50)는 중공사막필터(40) 상부와 파이프로 연결된 상부에서 중공사막필터(40)가 배출한 원수를 내부로 유입한다. 상기 파이프는 원수를 수송하는데 쓰이는 일반적인 파이프로 상세한 설명은 생략한다.
상기 활성탄필터(50)는 내부에 활성탄(52)을 가득 수납하여 상부에서 하부로 이동하는 원수와 접촉하여 냄새 유발물질을 제거한다. 활성탄(52)은 대부분의 구성물질이 탄소질로 된 물질로 흡착성이 강하여 냄새 유발물질을 제거할 뿐만 아니라 식수로서 맛도 향상시킨다.
상기 활성탄필터(50)는 도 6의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이, 한개 또는 복수개의 가닥을 형성한 카트리지(54)를 구비하여 카트리지(54)에 활성탄(52)을 수납하는 것도 가능하다. 활성탄필터(50) 상부로 유입된 원수는 카트리지(54) 내부에서 외부로 이동하며 냄새 유발물질을 제거한 후 수압에 의해 하부로 배출한다. 활성탄필터(50)에서 정화된 물은 배출파이프(15)를 통하여 외부로 배출한다. 배출된 물은 식수로 사용가능하다.
본 발명에 따른 중력의 낙차를 이용한 정수방법은 도 1, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 원수유입단계(S10), 제1 여과단계(S20), 제2 여과단계(S30), 제3 여과단계(S40), 흡착단계(S50) 및 배출단계(S60)로 이루어져 있다.
상기 원수유입단계(S10)는 지상에서 5~6m 높이에 위치한 원수탱크(100)에서 연결파이프(120)로 배출한 원수를 중력의 낙차를 이용하여 상기 정수장치(200)의 유입구(13)로 유입한다.
상기 제1 여과단계(S20)는 유입구(13)로 유입된 원수가 수압에 의해 제1 세디먼트필터(20) 하부로 유입하여 제1 여과부재(22) 내부에서 외부로 이동하며 모래, 토사물 및 석회 등을 제거한 후 제1 여과부재(22) 외부에서 제1 세디먼트필터(20) 상부로 배출한다.
상기 제2 여과단계(S30)는 모래, 토사물 및 석회 등을 제거한 원수를 제2 세디먼트필터(30) 상부로 유입하여 제2 여과부재(32) 외부에서 내부로 이동하며 미세한 입자, 유기 불순물 등을 제거한 후 제2 여과부재(32) 내부에서 제2 세디먼트필터(30) 하부로 배출한다.
상기 제3 여과단계(S40)는 미세한 입자, 유기 불순물 등을 제거한 원수를 중공사막필터(40) 하부로 유입하여 멤브레인부재(42) 외부에서 내부로 이동하며 세균, 미생물 및 중금속 등을 제거한 후 멤브레인부재(42) 내부에서 중공사막필터(40) 상부로 배출한다.
상기 흡착단계(S50)는 세균, 미생물 및 중금속 등을 제거한 원수를 활성탄필터(50) 상부로 유입하여 하부로 이동하며 활성탄필터(50) 내부에 채워진 활성탄(52)과 접촉하여 냄새유발물질을 제거한다.
상기 흡착단계(S50)는 도 8의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이 활성탄필터(50) 내부에 활성탄(52)을 내부에 수납한 한개 또는 복수개의 가닥으로 이루어진 카트리지(54)를 구비하면 상부에서 유입된 원수는 카트리지(54) 내부에서 외부로 이동하며 냄새유발물질을 제거한다.
상기 배출단계(S60)는 냄새유발물질을 제거한 정화된 물을 배출파이프(15)로 배출한다. 정화된 물은 식수로 사용가능하여 배출파이프(15)에 수전(16)을 형성하여 정화된 물을 조절하여 배출하도록 하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 중력의 낙차를 이용한 정수장치를 사용하여 정수한 물은 도 9에 나타낸 바와 같이, 식수로 사용 불가능한 지하수 원수를 식수로 사용가능하도록 정화한다. 저수지에서 지하수 원수를 검사기관에서 취수하고, 동일한 저수지에서 지하수 원수를 정수장치에서 정수한 후 정수된 물을 검사기관에서 취수하여 비교검사하였다.
지하수 원수는 검사에서 수질기준초과항목 총대장균군, 과망간산칼륨소비량, 냄새, 맛, 색도, 수소이온농도 및 탁도에서 기준치 이상을 판정받아 식수로 사용하기에는 부적합한 판정을 받았지만 정수장치에서 지하수 원수를 정화한 후 검사에서는 총대장균군, 과망간산칼륨소비량, 냄새, 맛, 색도, 수소이온농도 및 탁도 등을 제거하여 식수기준에 적합한 판정을 받았다. 따라서, 중력의 낙차를 이용한 정수장치에서 정수한 물은 식수(食水)로 사용이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 케이스 11 : 받침대 12 : 지지대
13 : 유입구 15 : 배출파이프 16 : 수전
20 : 제1 세디먼트필터 22 : 제1 여과부재 24 : 드레인코크
26 : 세척볼 30 : 제2 세대먼트필터 32 : 제2 여과부재
40 : 중공사막필터 42 : 멤브레인부재 50 : 활성탄필터
52 : 활성탄 54 : 카트리지 100 : 원수탱크
110 : 구조물 115 : 안전난간 120 : 연결파이프
200 : 정수장치

Claims (8)

  1. 전기를 사용하지 않고 중력의 낙차를 이용하여 원수를 배출시킬 수 있도록 지상에서 5 ~ 6m 높이를 갖는 인공구조물 또는 자연구조물 상부에 안치하여 원수를 임시저장하였다가 일측면에 형성된 연결파이프로 원수를 배출하는 원수탱크;와
    상기 원수탱크에서 공급하는 원수를 내부로 유입하도록 일측면에 유입구를 형성하고 타측면에 외부로 배출하는 배출파이프를 형성한 케이스와, 상기 케이스 내부에 형성되어 유입구로부터 유입한 원수에서 모래, 토사물 및 석회를 제거하도록 제1 여과부재를 구비한 제1 세디먼트필터와, 상기 제1 세디먼트필터에서 모래, 토사물 및 석회를 제거한 원수를 유입하여 유기 불순물을 제거하도록 제2 여과부재를 구비한 제2 세디먼트필터와, 상기 제2 세디먼트필터에서 유기 불순물을 제거한 원수를 유입하여 세균, 미생물 및 중금속을 제거하도록 멤브레인부재를 구비한 중공사막필터와, 상기 중공사막필터에서 세균, 미생물 및 중금속을 제거한 원수를 유입하여 냄새 유발물질을 제거하도록 활성탄을 수납한 활성탄필터로 구성되는 정수장치;를 포함하여 이루어지며,
    상기 제1 세디먼트필터는 하부에 드레인코크를 형성하고 제1 여과부재 내부에 세척볼을 구비하여 유입되는 원수의 수압에 의해 세척볼이 움직이며 제1 여과부재에 충격을 가하여 부착된 이물질을 탈거하여 드레인코크를 통하여 외부로 토출하는 것을 특징으로 하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스는 내부에 형성된 제1 세디먼트필터, 제2 세디먼트필터, 중공사막필터 및 활성탄필터가 움직이지 않도록 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 세디먼트필터 및 제2 세디먼트필터의 제1 및 제2 여과부재는 부직포를 사용하여 원수를 정화하되 제1 여과부재는 5㎛메시(mesh) 제2 여과부재는 1㎛메시(mesh)로 형성하는 것을 특징으로 하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중공사막필터의 멤브레인부재는 0.01㎛메시(mesh)로 형성하는 것을 특징으로 하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 활성탄 필터는 한개 또는 복수개의 가닥이 형성된 카트리지를 구비하여 카트리지에 활성탄을 수납하는 것을 특징으로 하는 중력의 낙차를 이용한 정수장치
  7. 청구항 1에 기재된 지상에서 5 ~ 6m 높이에 위치한 원수탱크에서 중력의 낙차를 이용하여 상기 정수장치의 유입구로 원수를 유입하는 원수유입단계;와
    상기 원수유입단계에서 유입된 원수는 수압에 의해 제1 세디먼트필터 하부로 유입되어 제1 여과부재 내부에서 외부로 이동하며 모래, 토사물 및 석회를 제거한 후 제1 세디먼트필터 상부로 배출하는 제1 여과단계;와
    상기 제1 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 제2 세디먼트필터 상부로 유입되어 제2 여과부재 외부에서 내부로 이동하며 유기 불순물을 제거한 후 제2 세디먼트필터 하부로 배출하는 제2 여과단계;와
    상기 제2 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 중공사막필터 하부로 유입되어 멤브레인부재 외부에서 내부로 이동하며 세균, 미생물 및 중금속을 제거한 후 중공사막필터 상부로 배출하는 제3 여과단계;와
    상기 제3 여과단계에서 배출한 원수는 수압에 의해 활성탄필터 상부로 유입되어 하부로 이동하며 활성탄과 접촉하여 냄새 유발물질을 제거하는 흡착단계;와
    상기 흡착단계의 활성탄필터 하부에서 배출된 정화된 물을 배출파이프로 배출하되 수전을 구비하여 정화된 물의 배출량을 조절하는 배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중력의 낙차를 이용한 정수방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 흡착단계는 활성탄필터에 카트리지가 구비될 경우 상부로 유입된 원수는 카트리지 내부에서 외부로 이동하며 냄새유발물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 중력의 낙차를 이용한 정수방법.
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