KR102343749B1 - 다중 필터 장치를 포함하는 수처리 시스템 - Google Patents

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박성용
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Abstract

본 발명은 다중 필터 장치를 포함하는 수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유입되는 물을 마실 수 있는 깨끗한 물로 정수 처리하면서도, 수질의 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 하는, 다중 필터 장치를 포함하는 수처리 시스템에 관한 것이다.

Description

다중 필터 장치를 포함하는 수처리 시스템{WATER TREATMENT SYSTEM INCLUDING MULTIPLE FILTER UNITS}
본 발명은 다중 필터 장치를 포함하는 수처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유입되는 물을 음용이 가능한 깨끗한 물로 정수 처리하면서도, 수질의 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 하는, 다중 필터 장치를 포함하는 수처리 시스템에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 원수는, 대부분 강 또는 하천으로부터 얻어진다. 얻어진 원수는 침전, 약품, 및 소독 등의 단계를 거쳐서 각종 이물질, 불순물을 걸러내어 수돗물로서 가정 또는 산업으로 제공된다.
일반적으로, 가정에 공급되는 수돗물은 국가에서 엄격하게 관리하는 정수장에서 고도의 정수 처리를 하여 물을 깨끗하게 정수시킨 다음 각 가정에 공급시키고 있으며, 정수장에서 깨끗하게 정수된 수돗물은 정수장으로부터 수도 배관을 타고 각 가정에 공급되도록 되어 있다.
상기와 같이 정수장으로부터 각 가정으로 연결된 수도 배관은 배관 자재가 통상 부식성이 강한 금속재로 구성된 것이고, 또한 상기 금속재의 수도 배관을 매년 새것으로 교체할 수 없는 것이어서 노후화되어 있는 실정이다.
따라서, 일반 가정에서는 수돗물이 그 자체적으로 매우 깨끗한 정수과정을 거친 식용 가능한 물로 인식하고 있지만, 수도 배관의 노후화로 인한 녹물의 발생, 이물질의 유입 등으로 인하여 많은 불신을 초래함은 물론, 실질적으로 각종 통계상으로도 수도관을 통하여 공급되는 수돗물을 그냥 식음하는 경우는 극히 드문 실정이며, 이를 끓여 먹거나 별도의 정수 장치를 통하여 정수시켜 먹고 있는 실정이다.
이와 같이 수돗물을 일일이 가열시켜 먹는 방법은 시간적인 낭비와 취 사연료의 낭비를 가져오게 된다는 문제점이 있을 뿐 아니라, 수돗물을 끊이는 과정에서 수돗물 속에 포함된 각종 유용한 성분을 파괴시킨다는 단점이 있는 것이다.
따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 오염된 수돗물을 정수하는 정수기가 다양하게 제안되어 이용되고 있다.
그러나, 제안된 종래의 정수기는 대체적으로 대형화되어 있고 그 내부 구조가 매우 복잡하게 구성되어 있기 때문에 일반인들이 쉽게 유지 보수를 할 수 없는 단점이 있다. 또한, 대부분의 정수기는 수도꼭지 또는 씽크대 내의 원수 라인과 간단하게 연결하여 사용할 수 있도록 구축되어 있고, 이 경우 계량기를 거쳐 댁내로 인입되는 물을 모두 정수하여 사용할 수 없는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0094144호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유입되는 물을 음용이 가능하도록 정수 처리하면서도, 그 구조가 단순하고 교체가 용이하며, 수질의 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 하는 수처리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부를 포함하는 수처리 시스템에 있어서, 상기 필터부는, 유입구와 유출구가 구비되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 구비되는 여과재;를 포함하고, 상기 유입구로 공급된 물은 여과재를 통과하여 정화된 후, 유출구로 배출되는 것을 특징으로 하는, 수처리 시스템에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 여과재는, 부직포, 활성탄, 이온 교환 수지, 세라믹볼, 미네랄 수소볼, 토르말린볼, 자철광 세라믹볼, 매직정수볼, 항균볼, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 수처리 시스템은, 상기 여과재에 의해 정화하고자 하는 물에 포함된 미세입자, 염료, 잉크, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불순물이 흡착 및/또는 제거되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 내부로 유입되는 물에 포함된 미세입자, 염료, 또는 잉크 등의 불순물을 흡착 및/또는 제거하여 음용이 가능한 깨끗한 물로 정수할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수처리 시스템은 그 구조가 단순하고 교체가 용이하며, 수질의 상태를 실시간으로 파악할 수 있어 적은 비용과 인력으로도 유지 및 보수를 수행할 수 있다는 장점을 갖는다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 필터부를 나타낸 이미지이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본 발명의 명세서 전체에서, "그래핀(graphene)"이라는 용어는 복수개의 탄소 원자들이 서로 공유 결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성한 것을 의미하는 것으로서, 상기 공유 결합으로 연결된 탄소 원자들은 기본 반복 단위로서 6 원환을 형성하나, 5 원환 및/또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 그래핀이 형성하는 시트는 서로 공유 결합된 탄소 원자들의 단일층으로서 보일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 그래핀이 형성하는 시트는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5 원환 및/또는 7 원환의 함량에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 그래핀이 형성하는 시트가 단일층으로 이루어진 경우, 이들이 서로 적층되어 복수층을 형성할 수 있으며, 상기 그래핀 시트의 측면 말단부는 수소 원자로 포화될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 명세서 전체에서, "그래핀 옥사이드(graphene oxide)"이라는 용어는 그래핀 산화물이라고도 불리우고, "GO"로 약칭될 수 있다. 단일층 그래핀 상에 카르복실기, 히드록시기, 또는 에폭시기 등의 산소를 함유하는 작용기가 결합된 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 명세서 전체에서, "환원된 그래핀 산화물" 또는 "환원 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide)"이라는 용어는 환원 과정을 거쳐 산소 비율이 줄어든 그래핀 산화물을 의미하는 것으로서, "rGO"로 약칭될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부를 포함하는 수처리 시스템에 있어서, 상기 필터부는, 유입구와 유출구가 구비되는 하우징; 및 상기 하우징 내에 구비되는 여과재;를 포함하고, 상기 유입구로 공급된 물은 여과재를 통과하여 정화된 후, 유출구로 배출되는 것을 특징으로 하는, 수처리 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 수처리 시스템은, 내부로 유입되는 물에 포함된 미세입자, 염료, 또는 잉크 등의 불순물을 흡착 및/또는 제거하여 음용이 가능한 깨끗한 물로 정수할 수 있으며, 그 구조가 단순하고 교체가 용이할 뿐만 아니라 수질의 상태를 실시간으로 파악할 수 있어 적은 비용과 인력으로도 유지 및 보수를 수행할 수 있다는 장점을 갖는다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 수처리 시스템을 상세히 설명한다.
일 실시예에 있어서, 상기 수처리 시스템(100)은 제1 필터부(201), 제2 필터부(202), 및 제3 필터부(203)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 필터부(201), 제2 필터부(202), 및 제3 필터부(203)는 여과 능력을 향상시키고 교환 작업을 용이하게 할 수 있도록 직렬상으로 결합 및 분리될 수 있는 구조로 구축될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필터부(201), 제2 필터부(202), 및 제3 필터부(203)는 각각 유입구와 유출구가 구비된 하우징을 포함함으로써 상기 유입구를 통해 유입된 물을 정화하여 상기 유출구로 배출하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부는 상기 하우징 내에 구비되는 여과재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 필터부(201)는 유입구와 유출구가 구비된 하우징 및 상기 하우징 내에 구비되는 제1 여과재(301)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 필터부(202)는 유입구와 유출구가 구비된 하우징 및 상기 하우징 내에 구비되는 제2 여과재(302)를 포함할 수 있고, 상기 제3 필터부(203)는 유입구와 유출구가 구비된 하우징 및 상기 하우징 내에 구비되는 제3 여과재(303)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 필터부, 제2 필터부, 및 제3 필터부의 하우징은 각각 나사 결합 방식을 적용하여 결합되는 것일 수 있다. 즉, 상기 필터부는 여과 능력을 향상시키고 교환 작업을 용이하게 할 수 있도록 나사 결합 방식을 통해 직렬상으로 결합 및 분리될 수 있는 구조로 구축될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필터부(201)은 제1 여과재(301)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 필터부(202)는 제2 여과재(302)를 포함할 수 있고, 상기 제3 필터부(203)는 제3 여과재(303)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 여과재(301), 제2 여과재(302), 및 제3 여과재(303)는 서로 같거나 상이할 수 있으며, 예를 들어, 각각 독립적으로, 부직포, 활성탄, 이온 교환 수지, 세라믹볼, 미네랄 수소볼, 토르말린볼, 자철광 세라믹볼, 매직정수볼, 항균볼, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 필터부의 하우징 내에 구비되는 여과재에 의해 유입구를 통해 유입된 정화하고자 하는 물에 포함된 불순물이 흡착 및/또는 제거되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 유입구를 통해 유입된 물이 제1 여과재, 제2 여과재, 및 제3 여과재를 순차적으로 통과함에 따라, 물에 포함된 미세입자, 염료, 잉크, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불순물이 흡착 및/또는 제거되는 것일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 수처리 시스템은, 상기 유기적으로 결합된 제1 필터부, 제2 필터부, 및 제3 필터부를 모두 포함함에 따라 물에 포함된 불순물이 순차적으로 제거됨으로써, 종래에 사용되던 수처리 시스템에 비하여 향상된 불순물 처리 효과를 나타내는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필터부 및 제2 필터부는 계량기(10) 내에 위치한 것일 수 있으며, 상기 제3 필터부는 계량기 밖에 위치한 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 필터부 및 제2 필터부는 계량기 내에 위치하고, 상기 제3 필터부는 수도꼭지 끝단에 위치함으로써, 상기 제3 필터부 내에 포함되는 수질 감지 센서에 의해 사용자가 수질의 변화를 용이하게 파악하게 하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 필터부(203)는 제3 여과재(303)와 함께 수질 검사 센서를 추가 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수질 검사 센서는 상기 제1 필터부 및 제2 필터부를 통과해 정수된 물의 수질을 실시간으로 검사하는 센서부 및 상기 센서부에서 검사된 결과를 나타낼 수 있는 라이트를 포함하는 것일 수 있다. 상기 센서부는 종래 수질 검사에서 사용되는 수질 검사용 장치 또는 수질 검사 키트라면 제한 없이 사용되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 프로브(probe)형 또는 랩온어칩(Lab on a chip, LoC)형을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 수질 검사 센서는 상기 제1 필터부 및 제2 필터부를 통해 정수된 물의 수질을 센서부를 통해 실시간으로 검사하고, 검사 결과를 라이트를 통해 불빛으로 나타냄으로써 관리자가 이를 확인하고 교환 조치를 수행하도록 할 수 있다. 더욱 구체적으로, 센서부의 수질 검사 결과 음용 기준에 적합하면 불빛이 나타나지 않을 수 있으며, 음용 기준에 미흡한 경우 적색의 불빛을 나타내어 관리자가 확인하고 교환 조치를 수행하도록 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 필터부는 제1 여과재와 함께, 모노필라멘트 섬유 또는 멀티필라멘트 섬유를 추가 포함할 수 있다. 예를 들어, 모노필라멘트 섬유 또는 멀티필라멘트 섬유는 약 1 내지 약 10 mm 길이를 갖도록 절단된 것일 수 있으며, 상기 절단되어 서로 엉겨붙은 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 섬유 사이로 불순물이 흡착되어 제거되는 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 필터부는 상기 제1 여과재와 함께 약 1 내지 약 10 mm 길이로 절단된 모노필라멘트 섬유 또는 멀티필라멘트 섬유를 추가 포함함에 따라 정수 능력이 향상되는 효과를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 모노필라멘트 섬유 또는 멀티필라멘트 섬유는 상기 제1 여과재의 전체 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 모노필라멘트 섬유 또는 멀티필라멘트 섬유가 상기 제1 여과재의 전체 중량부 대비 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우, 상기 모노필라멘트 섬유 또는 멀티필라멘트 섬유를 포함함에 따라 발생하는 정수 능력 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 10 중량부를 초과할 경우 오히려 불순물의 발생량이 증가하는 현상이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 모노필라멘트 섬유 또는 멀티필라멘트 섬유는 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들어, 나일론66 모노필라멘트 섬유, 폴리프로필렌 멀티필라멘트 섬유, 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 필터부는 제2 여과재와 함께, 전기석 분말을 추가 포함할 수 있다. 전기석은 토르말린(tourmaline)이라고도 불리우는 붕소 규산염 광물 중 하나로, 육방형계의 결정형을 가지며 결정 자체가 전기를 발생하는 특성을 지닌다.
일 실시예에 있어서, 상기 전기석 분말은 음이온 및 미약전류를 형성함으로써, 상기 전기석 분말을 구성성분으로서 추가 포함할 경우 뛰어난 탈취 및 염소 제거 효과를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전기석 분말은 약 1,000 내지 약 3,000 메쉬의 입경을 갖도록 분쇄된 것일 수 있다. 상기 전기석 분말의 입경이 약 1,000 메쉬 미만일 경우 탈취 효과가 감소할 수 있으며, 상기 전기석 분말의 입경이 약 3,000 메쉬를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있으므로, 상기 전기석 분말은 약 1,000 내지 약 3,000 메쉬의 입경을 갖도록 분쇄된 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 전기석 분말은 상기 제2 여과재의 전체 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 전기석 분말이 상기 제2 여과재의 전체 중량부 대비 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우, 상기 전기석 분말을 포함함에 따라 발생하는 탈취 및 염소 제거 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 10 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 필터부는 제3 여과재와 함께, 환원된 산화 그래핀 시트를 추가 포함할 수 있다. 상기 환원된 산화 그래핀은 나노 사이즈의 기공을 다수 포함하는 다공성으로서, 흑연(graphite)을 과산화시켜 산화 그래핀을 수득하고, 상기 수득된 산화 그래핀을 환원시켜 환원된 산화 그래핀을 수득함으로써 제조되는 것일 수 있다. 상기 흑연이 과산화되는 과정에서, 그래핀의 가장자리 및 그래핀 내부에 산소-함유 기능기가 생성되고, 결함이 발생하여 핀홀이 생성됨으로써 최종 수득되는 상기 환원된 산화 그래핀 시트는 산소-함유 기능기 및/또는 핀홀을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 환원 산화 그래핀 시트는 산소-함유 기능기 및/또는 핀홀을 포함함에 따라, 정수하고자 하는 물에 포함되는 미세입자, 염료, 잉크 등의 불순물이 상기 핀홀 사이로 끼어들어감으로써 흡착되어 제거되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 환원된 산화 그래핀 시트의 기공(pore)의 크기는 약 1 nm 내지 약 20 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 환원된 산화 그래핀 시트는 나노 사이즈의 기공을 다수 포함함에 따라, 정수하고자 하는 물에 포함되는 미세입자, 염료, 잉크 등의 불순물이 상기 기공 사이로 끼어들어감으로써 흡착되어 제거되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 환원된 산화 그래핀 시트는 상기 제3 여과재의 전체 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 환원된 산화 그래핀 시트가 상기 제3 여과재의 전체 중량부 대비 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우, 상기 환원된 산화 그래핀 시트를 포함함에 따라 발생하는 정수 능력 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 제조비용이 지나치게 향상될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 필터부는 제3 여과재와 함께, 은 분말을 추가 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 은(Ag)은 유해 가스 흡착 항균성 향상을 위해 포함되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 은(Ag)은 미생물의 세포막에 달라붙어 미생물을 불활성화시킴으로써 항균 효과를 발휘할 수 있으며, 흡착 성질을 가져 유해 가스를 효과적으로 흡착시켜 제거하는 효과를 발휘할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 은(Ag)은 분말 형태로 포함되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 직경 약 1 내지 50 nm 범위의 은 분말이 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 은 분말의 직경이 약 1 nm 미만일 경우 항균성 및 유해 가스 흡착 효과가 감소할 수 있으며, 직경이 약 50 nm를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 은 분말은 상기 제3 여과재의 전체 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 은 분말이 상기 제3 여과재의 전체 중량부 대비 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우, 상기 은 분말을 포함함에 따라 발생하는 항균성 및 유해 가스 흡착 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 제조비용이 지나치게 향상될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
3 개의 동일한 부직포 필터를 준비하여 각각 제1 여과재, 제2 여과재, 제3 여과재로서 사용하고, 상기 제1 여과재 및 제2 여과재를 유입구와 유출구가 구비된 각각의 하우징에 구비하여 제1 필터부 및 제2 필터부를 제조하였다. 제3 여과재를 포함하는 하우징의 경우에는 프로브형 수질 검사 센서를 추가로 구비하여 제3 필터부를 제조하였다. 각각의 하우징은 나사 체결 방식을 통해 서로 직렬로 연결하였으며, 이 때 상기 제1 필터부 및 제2 필터부는 계량기 내에 위치시키고, 제3 필터부는 계량기 밖에 위치한 수도꼭지와 연결되도록 하여 실시예 1의 수처리 시스템을 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 시스템을 제조하되, 제1 필터부는 하우징 내에 제1 여과재인 부직포 필터와 함께 5 mm 길이로 절단된 폴리프로필렌 멀리필라멘트 섬유를 상기 부직포 필터의 전체 중량부 대비 약 5 중량부로 포함시켜 제1 필터부를 제조하였다. 제조된 수처리 시스템을 실시예 2로 명명하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 시스템을 제조하되, 제1 필터부는 하우징 내에 제1 여과재인 부직포 필터와 함께 5 mm 길이로 절단된 폴리프로필렌 멀리필라멘트 섬유를 상기 부직포 필터의 전체 중량부 대비 약 5 중량부로 포함시켜 제1 필터부를 제조하고, 제2 필터부는 하우징 내에 제2 여과재인 부직포 필터와 함께 약 1,200 메쉬 입경을 갖도록 분쇄된 전기석 분말을 상기 제2 여과재 전체 중량부 대비 약 7 중량부로 추가 포함시켜 제2 필터부를 제조하였다. 제조된 수처리 시스템을 실시예 3으로 명명하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 시스템을 제조하되, 제1 필터부는 하우징 내에 제1 여과재인 부직포 필터와 함께 5 mm 길이로 절단된 폴리프로필렌 멀리필라멘트 섬유를 상기 부직포 필터의 전체 중량부 대비 약 5 중량부로 포함시켜 제1 필터부를 제조하고, 제2 필터부는 하우징 내에 제2 여과재인 부직포 필터와 함께 약 1,200 메쉬 입경을 갖도록 분쇄된 전기석 분말을 상기 제2 여과재 전체 중량부 대비 약 7 중량부로 추가 포함시켜 제2 필터부를 제조하며, 제3 필터부는 하우징 내에 제3 여과재인 부직포 필터와 함께 환원된 산화 그래핀 시트를 상기 제3 여과재 전체 중량부 대비 1.5 중량부로 추가 포함하고, 직경 약 30 nm의 은 분말을 4.5 중량부로 추가 포함하도록 제3 필터부를 제조하였다. 제조된 수처리 시스템을 실시예 3으로 명명하였다.
[비교예]
여과재로서 부직포 필터를 포함하는 필터부를 제조하고, 상기 제조된 필터부를 유입구와 유출구가 구비된 하우징 내에 위치시켜 비교예의 수처리 시스템을 제조하였다.
[실험예 1: 총 인(T-P) 제거 성능 평가]
상기 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예의 수처리 시스템의 총 인(T-P) 제거 성능을 평가하였다. 평가 방법은 인산칼륨(KH2PO4)을 증류수에 넣어 인산염-인(PO4-P) 100 ppm 용액을 수득하고, 이를 10 배로 희석하여 총 인 분해 시험용 원수를 제조하였다(총 인 함량: 10.00 mg/L). 그 후, 상기 실시예 및 비교예의 수처리 시스템에 통과시킨 후, 유출구를 통해 나온 정수를 채취하여 총 인을 측정하였다. 측정된 총 인 제거 성능 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
총 인(mg/L) N.D.
(불검출)		 N.D.
(불검출)		 N.D.
(불검출)		 N.D.
(불검출)		 6.496
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 시스템을 이용한 경우는 총 인이 검출되지 않은 반면, 비교예의 수처리 시스템을 이용한 경우에는 원수의 약 60% 이상의 인이 제거되지 않고 그대로 잔존하였음을 확인할 수 있었다.
[실험예 2: 수처리 효율 평가 - (1)]
상기 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예의 수처리 시스템의 수처리 효율을 평가하였다. 평가 방법은, 각각 흙탕물을 준비하여 상기 실시예 및 비교예의 수처리 시스템에 통과시킨 뒤, 유출구를 통해 나온 정수를 채취하여 대장균, 불소, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 잔류 염소, 냄새, 색도, 혼탁도 등을 측정하였다. 측정된 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
검사 항목 기준 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
일반 세균 100 CFU/ml 이하 0 0 0 0 0
총 대장균 N.D/100 ml N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
분원성 대장균 N.D/100 ml N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
불소 1.5 mg/L 이하 0.2 mg/L N.D. N.D. N.D. 0.7 mg/L
암모니아성 질소 0.5 mg/L 이하 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.
질산성 질소 10 mg/L 이하 0.7 0.3 0.1 N.D. 2
잔류 염소 4.0 mg/L 이하 0.2 N.D. N.D. N.D. 0.4
냄새 없음 없음 없음 없음 없음 염소 향취
색도 5 이하 1 1 1 1 1
혼탁도 0.5 NTU 이하 0.21 0.1 0.1 미만 0.1 미만 0.34
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 시스템의 경우, 비교예에 비해 불소, 질소, 잔류 염소, 냄새, 혼탁도 측면에서 향상된 결과값을 나타내었음을 확인할 수 있었다.
[실험예 3: 수처리 효율 평가 - (1)]
상기 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예의 수처리 시스템의 수처리 효율을 평가하였다. 평가 방법은, 각각 염색폐수를 준비하여 상기 실시예 및 비교예의 수처리 시스템에 통과시킨 뒤, 유출구를 통해 나온 정수를 채취하여 pH 및 탁도를 측정하였다. 측정된 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
검사 항목 pH 측정 결과 탁도 측정 결과
정수 전 염색 폐수 7.1 153.1
실시예 1 7.2 21.0
실시예 2 7.6 14.4
실시예 3 7.6 11.6
실시예 4 8.0 8.7
비교예 7.2 34.6
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수처리 시스템의 경우 비교예에 비해 낮은 탁도를 나타내었으며, 즉 염색폐수 처리 시 높은 정수 능력을 나타냄을 확인할 수 있었다.
[실험예 4: 실제 산업폐수에 대한 수처리 효율 평가]
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예의 수처리 시스템을 이용하여, 실제 산업폐수처리장의 산업폐수에 적용하여 수처리 효율을 평가하였다. 실제 산업폐수에 대한 수처리 효율 평가의 경우 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행규칙에 의거한 시설을 동일하게 이용하였다. 상기 수처리 평가에서, 여과선 속도는 40 m/hr, 체류시간은 5 분으로 하여 수질 정화를 수행하였으며, 수질오염공정시험방법에 의거하여 다양한 시험 항목을 통하여 수질정화 성능을 평가한 뒤 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
BOD (생물학적 산소요구량) T-N (총질소) T-P
(총 인)		 SS
(부유물질)		 N-H (광유류) NTU
(탁도)
원수 34.2 20.134 3.547 356.8 231.4 3,460
실시예 1 17.9 15.872 1.907 87.6 115.1 1,675
실시예 2 12.4 10.463 1.056 54.3 90.7 1,895
실시예 3 10.9 8.087 0.760 46.8 67.4 868
실시예 4 7.6 7.780 0.465 39.7 14.0 654
비교예 21.8 17.870 2.685 187.2 146.8 2,907
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 수처리 시스템을 이용할 경우, 비교예의 수처리 시스템에 비하여 고효율로 다양한 오염물질을 제거할 수 있어 수질 정화 성능이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
10 : 계량기 100 : 수처리 시스템
201 : 제1 필터부 202 : 제2 필터부
203 : 제3 필터부 301 : 제1 여과재
302 : 제2 여과재 303 : 제3 여과재

Claims (3)

  1. 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부를 포함하는 수처리 시스템에 있어서,
    상기 제1 필터부는,
    제1 유입구와 제1 유출구가 구비되는 제1 하우징; 및
    상기 제1 하우징 내에 구비되는 제1 여과재 및 상기 제1 여과재 전체 중량부 대비 1 내지 10 중량부로 포함되는, 1 내지 10 mm 길이로 절단된 폴리프로필렌 멀티필라멘트 섬유;를 포함하고,
    상기 제2 필터부는,
    제2 유입구와 제2 유출구가 구비된 제2 하우징; 및
    상기 제2 하우징 내에 구비되는 제2 여과재 및 상기 제2 여과재 전체 중량부 대비 1 내지 10 중량부로 포함하는, 1,000 내지 3,000 메쉬의 입경을 갖도록 분쇄된 전기석 분말;을 포함하며,
    상기 제3 필터부는,
    제3 유입구와 제3 유출구가 구비된 제3 하우징; 및
    상기 제3 하우징 내에 구비되는 제3 여과재;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 하우징, 제2 하우징 및 제3 하우징은 각각 나사 결합 방식을 통해 직렬상으로 결합 및 분리되도록 구축될 수 있으며,
    상기 제1 여과재, 제2 여과재 및 제3 여과재는 부직포를 포함하고,
    상기 제1 필터부의 제1 유입구로 공급된 물은 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부를 순차적으로 통과하여 정화된 후, 제3 필터부의 제3 유출구로 배출되는 것을 특징으로 하는,
    수처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 여과재, 제2 여과재 및 제3 여과재에 의해 정화하고자 하는 물에 포함된 미세입자, 염료, 잉크, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불순물이 흡착 및/또는 제거되는 것인, 수처리 시스템.
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