KR20010111954A - 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수기에 관한 것이다.

정수기에 있어서의 역삼투압 정수 방식은 그 특성상 물 이외의 모든 오염 물질을 제거한다는 장점이 있으면서도 오염 물질이 농축되는 제거수는 필연적으로 발생될 수 밖에 없어 제거수의 과다 발생에 따른 물 낭비의 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 멤브레인을 통과한 물을 제거수로 방출하지 않고 일부를 다시 원수와 혼합하여 재활용(Recycle)하는 것을 주 목적으로 하는 것으로, 이 경우 원수를 바로 농축하지 않고 일부 농축 후 다시 원수와 혼합 희석하고 제거수와 원수가 일정하게 혼합된 물이 다시 농축됨으로 막 표면에 인가되는 제거수 농도의 급격한 상승을 막을 수 있으며, 가정용 정수기의 수량이(190ℓ/day) 작은 것을 감안하여 제거수 배출량을 미세하게 조절할 수 있도록 일정시간 마다 개폐되는 솔레노이드 밸브를 장착하고 밸브를 PCB 타이머 등으로 동작되게 하여 일정시간 개방하게 됨으로서, 멤브레인 표면에 농축된 오염 물질을 순간적으로 빠른 유속으로 흘려 제거함으로써 멤브레인의 표면 세척 기능 수행에 따른 멤브레인의 정수 성능 향상으로 전체적인 정수 효율을 향상 시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수기{Reverse osmosis type water purifier having recycling structure of waste water}

본 발명은 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수기에 관한 것으로, 상세하게는 정수 과정에서 농축되는 오염물질을 제거수로 배출시킴에 있어 배출되는 제거수를 리사이클 시켜 기준량 이하의 저농도 상태로 재공급 함으로써 제거수 배출로 인한 물의 낭비를 막을 수 있도록 한 것이다.

역삼투압 방식의 정수기는 정수 시스템의 구성중 역삼투압 멤브레인(Membra-

ne; 막)을 사용하는 정수기를 지칭하며, 역삼투 막이란 삼투 현상을 일으킬 수 있는 미세 기공을 가진 막을 지칭하는 것으로, 이러한 멤브레인에 삼투압력 이상의 압력을 가하여 오염물질을 농축시켜 제거수로 방출하고 정수 쪽으로 순수한 물을 생산하는 방식을 의미한다.

이와 같은 역삼투압 정수 방식은 그 특성상 물 이외의 모든 오염 물질을 제거한다는 장점이 있으면서도 오염 물질이 농축되는 제거수는 필연적으로 발생될 수 밖에 없는 것으로서, 오늘날 환경오염의 가중으로 마실 물이 점차 부족해짐에 따라 제거수의 과다 발생문제가 점차 중요하게 다루어지고 있는 실정이다.

제거수의 량은 정수기에 공급되는 원수의 오염 농도에 따라 적절히 조절 가능하나 제거수의 량을 줄이게 되면 그만큼 제거수에 농축되는 오염 물질의 농도는 증가하고 이로써 전체 정수기의 효율에 나쁜 영향을 미치게 된다.

예를 들어 역삼투압 멤브레인의 효율이 95%라고 가정하고, 원수의 오염도를 TDS기준으로 100ppm 이라하고, 정수:제거수의 비율을 1:3으로 가정 한다면, 멤브레인 표면의 TDS 농도는 원수의 100ppm이 아니라 134ppm으로 증가하게 된다. 그 이유는 전체 유량이 4에서 3으로 농축되면서 TDS는 약 134ppm으로 증가하게 된다. 따라서, 이 경우 멤브레인의 효율이 95%라 가정하였으므로 정수기의 TDS 수치는 약6,7ppm이 된다.

반면, 정수:제거수의 비율을 1:0.2로 가정 한다면 제거수의 DS는 전체 유량이 1.2에서 0.2으로 농축되면서 TDS는 약 600ppm으로 농축된다. 따라서, 이 경우멤브레인의 효율이 95%라 가정하였으므로 정수의 TDS수치는 약 30ppm이 된다.

물론, 실제의 경우는 멤브레인 표면 이온의 농축 및 정수 TDS 증가로 제거수 농축 정도가 상기의 계산과는 상이하나 이러한 영향은 간단히 계산해 보기 위하여 무시된 것이다.

이상과 같은 제거수의 농축 현상으로 제거수의 방출량을 줄이면 정수의 수질이 악화되며, 제거수의 방출량을 늘리면 낭비되는 물의 량이 많아지게 되는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 멤브레인을 통과한 물을 제거수로 방출하지 않고 일부를 다시 원수와 혼합하여 재활용(Recycle)하는 것을 주 목적으로 하는 것으로, 통상의 역삼투압 정수기에 있어서, 농축수 배출관의 토출부 측과 프리카본필터와 멤브레인필터 사이의 정수 배관 간을 리사이클 관으로 연결하고, 하부측 연결부에 PCB 타이머 등에 의하여 제어되며 솔레노이드 밸브 등으로 된 압력 조절밸브를 장착하여 밸브를 일정시간 씩 개방 개방함으로써, 멤브레인 표면에 농축된 오염 물질을 순간적으로 빠른 유속으로 흘려 제거하여 멤브레인의 표면 세척 기능을 수행케 함으로써 멤브레인의 정수 성능을 향상 시키게 됨으로써 전체 시스템의 정수 효율이 향상될 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 개략도

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 보인 전체 개략도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 - 침전필터 2 - 프리카본필터

3 - 멤브레인필터 4 - 포스트카본필터

5 - 정수 배관 6 - 승압펌프

7 - 농축수 배출관 8 - 배수밸브

9 - 리사이클관 10 - 압력 조절밸브

이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

침전필터(1)와 프리카본필터(2), 멤브레인필터(3), 포스트 카본필터(4) 의 순으로 설치되어 상호 정수 배관(5)으로 연결되며, 침전필터(1)와 프리카본필터(2) 사이에 승압펌프(6)가 장착되고, 멤브레인필터(3)하부 측으로 연결된 농축수 배출관(7)에 배수밸브(8)가 장착된 통상의 역삼투압 정수기에 있어서, 상기 농축수 배출관(7)의 토출부 측과 상기 프리카본필터(2)와 멤브레인필터(3) 사이의 정수 배관(5) 간을 리사이클 관(9)으로 연결하고, 하부측 연결부에 PCB 타이머 등에 의하여 제어되며 솔레노이드 밸브 등으로 된 압력 조절밸브(10)를 장착하여 구성된 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 멤브레인필터(3) 하부측으로 배출되는 농축수를 리사이클 시켜 멤브레인필터(3)로 재공급하게 되는 것으로, 이러한 재활용 방법은 기존의 대형 역삼투압 정수 방식에서 사용하는 다단 여과방식과는 차이가 있으며, 특히, U.S. 4,988,445호 "Spiral Wound Filtration System and Method of Utilizing Same"에서 나타낸 단계별 농축으로 1단계 필터의 농축수를 2단계 필터에서 정수하고 이후 다시 2단계 농축수를 원수와 혼합하는 별도의 승압부를 통하여 다시 희석하여 1단계로 공급하는 구조와는 역삼투막의 정수 단계가 없이 단일로 구성된다는 점과 2단계의 역삼투막이 농축수 만으로 운전되지 않는 다는 점에서 확실히 다르다고 할 수 있다.

특히, U.S. 4,988,445호의 경우 1단계와 2단계의 필터 구성을 다르게 하여 농도 변화에 따른 적합한 엠브레인의 종류를 서로 변화 시킴이 가능한 반면 본 발명은 단일 멤브레인으로 막 자체에 유입되는 물을 자체의 농축수 일부와 희석 공급함으로 멤브레인 표면의 농축 현상을 줄이면서 동시에 제거율을 향상 시키게 되는 것이다.

또한, 가정용 정수기의 수량이 (190ℓ/day) 작은 것을 감안하여 제거수 배출량을 미세하게 조절할 수 있도록 일정시간 마다 개폐되는 솔레노이드 밸브를 사용함이 바람직하며, 일정시간마다 밸브를 동작시키는 것은 PCB 타이머 등으로 구현이 가능하고, 개폐시간 및 개방 지속시간은 오염도를 최소화 시키는 선에서 실험을 통하여 결정 및 변경이 가능하다. 이러한 밸브의 일정시간 개방은 멤브레인 표면에 농축된 오염 물질을 순간적으로 빠른 유속으로 흘려 제거 한다는 측면에서 멤브레인의 표면 세척 기능을 수행하여 멤브레인의 정수 성능을 향상 시키며, 이러한 특징은 오리피스로 일부 제거수를 방출하고 일부 제거수을 원수와 함께 재활용하는 기존의 역삼투압 재활용 방식과 크게 다른 차이점이 있으며, 운전 성능의 향상을 가져오게 된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 농축수 배출관(7)의 토출부 측과 상기 침전필터(1)와 승압펌프(6) 사이의 정수 배관(5) 간을 리사이클 관(9)으로 연결하고, 하부측 연결부에 압력 조절밸브(10)를 장착하여 구성된 것으로, 프리카본필터(2)를 2회 통과함으로 카본 필터와의 접촉 시간이 2배로 길어져 정수 효율이 증가하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명본 발명레인필터에서 생성되는 농축수를 리사이클 시켜 기준치 이하의 저농도 상태로 재순환 여과 시키게 됨으로써, 제거수 없이도운전이 가능한 시스템으로 구성되어 막대하게 손실되는 수자원의 낭비를 막을 수 있게되며, 리사이클 관 상에는 PCB 타이머 등에 의하여 제어되고 솔레노이드 밸브 등으로 된 압력 조절밸브를 장착하여 밸브를 일정시간 씩 개방 개방함으로써, 멤브레인 표면에 농축된 오염 물질을 순간적으로 빠른 유속으로 흘려 제거하는 세척 기능이 수행되어 멤브레인의 정수 성능 향상으로 전체 시스템의 정수 효율이 향상되는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 침전필터(1)와 프리카본필터(2), 멤브레인필터(3), 포스트 카본필터(4) 의 순으로 설치되어 상호 정수 배관(5)으로 연결되며, 침전필터(1)와 프리카본필터(2) 사이에 승압펌프(6)가 장착되고, 멤브레인필터(3)하부 측으로 연결된 농축수 배출관(7)에 배수밸브(8)가 장착된 통상의 역삼투압 정수기에 있어서, 상기 농축수 배출관(7)의 토출부 측과 상기 프리카본필터(2)와 멤브레인필터(3) 사이의 정수 배관(5) 간을 리사이클 관(9)으로 연결하고, 하부측 연결부에는 타이머에 의하여 일정시간씩 제어되는 압력 조절밸브(10)를 장착하여 구성됨을 특징으로 하는 제거수 재활용 구조를 갖는 역삼투압 정수기.