KR20020076197A - 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치 - Google Patents

농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치 Download PDF

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KR20020076197A
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Abstract

본 발명은 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치에 관한 것으로, 공급수를 공급시키기 위한 취수구, 순환수를 공급시키기 위한 취수구, 취수구로 공급되는 공급수와 순환수를 정수시키기 위한 역삼투 멤브레인, 역삼투 멤브레인으로부터의 정수수를 방출시키기 위한 정수수 방출구, 정수되지 않은 농축수를 방출시키기 위한 농축수 방출구로 구성된 역삼투 멤브레인 필터; 방출되는 농축수를 순환시켜 역삼투 멤브레인 필터에 재공급시키는 순환펌프로 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 물의 낭비를 종래에 비하여 획기적으로 줄일 수 있고, 저장탱크가 필요하지 않기 때문에 장치의 부피가 줄어들게 되고 세균이 번식할 염려가 없으며, 정수 동작시에 충분한 유량이 생산되기 때문에 필요한 수량을 얻기 위해 많은 시간을 소요할 필요가 없는 장점이 있다.

Description

농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치{Reverse Osmosis Water Purification Apparatus for Coercive Circulation of Waste Water}
본 발명은 정수장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 역삼투 멤브레인으로부터 방출되는 농축수를 강제로 재순환시키는 수단을 포함하는 역삼투압방식 정수 시스템에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 정수 시스템에 의하면, 공급수에 대한 정수수의 비율을 획기적으로 증대시킬 수 있어 종래의 정수 시스템에 비하여 동일한 정수수를 생산하는데 필요한 공급수를 감소시킬 수 있다.
근래에 가정이나 영업소에서 정수수를 제공하고자 정수기의 설치가 크게 늘어나고 있다. 이러한 정수기는 다양한 정수방법에 의해 수도관으로부터의 원수를 적절히 정수한 후 저장탱크에 저장하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.
이러한 정수방법중에 역삼투(Reverse Osmosis) 현상을 이용한 역삼투 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Membrane Filter)를 채용한 정수기가 효율과 관리면에서 우수한 장점이 있어 일반적으로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 역삼투압방식 정수기의 구성의 예를 나타낸 블록도이다. 도면에서 참조부호 10은 세디멘트 필터(Sediment Filter), 20은 승압펌프(Boosting Pump), 30은 프리 카본 필터(Pre-Carbon Filter), 40은 역삼투 멤브레인 필터(Reverse Osmosis Membrane Filter), 50은 포스트 카본 필터(Post-Carbon Filter), 60은 저장탱크(Water Storage Tank)를 나타낸다. 또한 참조부호 Do는 원수(Raw), DF는 공급수(Feed), DP는 정수수(Product), DC는 농축수(Concentrate)를 나타낸다.
여기서 세디멘트 필터(10)와 프리 카본 필터(30)는 전처리기라 하고, 포스트 카본 필터(50)는 후처리기라 한다.
상기 세디멘트 필터(10)의 전단에는 공급수관(71)이 연결되고, 저장탱크(60)의 후단에는 정수수관(78)이 연결된다. 상기 세디멘트 필터(10)는 원수(Do)에 포함된 먼지, 모래, 녹찌거기 등 큰 입자를 제거해 역삼투 멤브레인 필터(40)를 보호하게 된다. 그리고 프리 카본 필터(30)는 물속의 염소와 유기물질을 흡착 제거한다.
한편, 승압펌프(20)는 수압을 상승시킴으로써 유량을 증대시킨다.
그리고 역삼투 멤브레인 필터(40)는 물속에 포함된 세균, 바이러스, 작은 미립자, 및 중금속을 분리하여 제거시킨다. 이때 물속에 포함된 산소는 100% 투과되게 된다. 또한, 포스트 카본 필터(50)는 상기 역삼투 멤브레인 필터(40)를 통과한 정수수(DP)에 잔류된 염소와 냄새 또는 향을 제거하게 된다. 상기 역삼투 멤브레인 필터(40)로부터 방출되는 농축수(DC)는 모두 버려진다.
도 2는 도 1에 도시된 역삼투압방식 정수기의 배치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 세디멘트 필터(10), 승압펌프(20), 프리 카본 필터(30), 역삼투 멤브레인 필터(40), 포스트 카본 필터(50), 및 저장탱크(60)는 정수기 내부에 일체로 구성된다. 상기 필터에 의해 정수된 정수수는 저장탱크(60)에 보관된 후, 방출되게 된다.
도 3은 일반적으로 사용되는 나선형 역삼투 멤브레인 필터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 43은 활성층(Active Layer 또는 Reverse Osmosis Membrane), 44는 집수관(Product Collection Pipe), 45는 투과수간격재(Permeate Spacer), 46은 원수 간격재(Feed Spacer)를 나타낸다. 그리고 참조부호 DF는 공급수(Feed), DP는 정수수(Product), DC는 농축수(Concentrate)를 나타낸다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예의 역삼투 멤브레인 필터는 나선형(Spiral Wound Type)으로 구성되어 있다. 이와 같은 역삼투 멤브레인 필터는 상기 활성층(43) 사이에 투과수 간격재(45)를 넣어 봉합하고, 활성층(43)의 외부에 원수 간격재(46)를 일정하게 깐 후, 집수관(44)을 중심으로 나선형으로 감아 하우징에 넣게 된다.
상기 역삼투 멤브레인 필터에 공급되는 공급수(DF)는 상기 활성층(43)의 외부 사이에 끼워진 원수 간격재(46)의 주변으로 흐르게 된다. 이때, 상기와 같이 공급되는 공급수(DF)중 일부는 상기 활성층(43)을 투과하여 활성층(43)의 내부의 투과수 간격재(45) 주변으로 흘러 집수관(44)에 모아지게 된다. 이와 같이 집수관(44)으로 모아진 것이 정수수(DP) 이다. 한편, 상기 활성층(43)을 통과하지 않은 공급수(DF)는 상기 원수 간격재(46)의 주변으로 흘러 농축수(DC)로 방출되게 된다. 상기 원수 간격재(46)는 활성층(43)의 외부에 난류를 촉진시켜 농도분극을 줄여주게 된다.
정수수가 역삼투 멤브레인을 통과하게 됨으로써 농도분극은 멤브레인을 오염시키게 된다. 멤브레인 표면을 통해 흐르는 물의 량을 늘림으로써 난류에 의해 농도분극이 방지되고 멤브레인의 수명을 늘일 수 있다. 이와 같은 이유로 종래의 역삼투 멤브레인 정수 시스템에서 공급수의 대부분이 농축수로 방출되게 되도록 비율이 구성되게 된다. 일반적으로 멤브레인에 의한 복구율은 약 25%가 된다.
즉, 상기와 같은 종래의 정수 시스템은 멤브레인 표면의 농도분극과 멤브레인 오염을 방지하도록 충분한 물의 난류를 발생시키기 위해 정수수의 수량의 약 3배를 버려야 한다.
도 4는 도 3에 도시된 역삼투 멤브레인 필터의 정수동작을 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 42는 경계층(Boundary Layer), 43은 활성층(역삼투 멤브레인), 44는 집수관, 46은 원수 간격재를 나타낸다. 그리고 참조부호 DF는 공급수(Feed), DP는 정수수(Product), DC는 농축수(Concentrate)를 나타낸다.
도면에 도시된 바와 같이, 공급수(DF)의 흐름 방향은 활성층(43)과 평행하게 되고, 정수수(DP)의 흐름은 상기 활성층(43)의 법선방향이 되게 된다. 따라서 공급수(DF)에 포함된 용질이 상기 활성층(43)상에 쌓이게 되어 경계층(42)을 형성하게 된다. 이와 같이 경계층(42)이 형성되는 것을 이른바 "농도 분극(Concentration Polarization)"이라 하는데, 농도 분극은 투과량(Flux)과 배제율(Rejection Ratio)에 영향을 주어 막의 성능을 저하시킨다. 따라서 종래의 정수 시스템은 농도 분극 현상을 줄이기 위해서 농축수(DC)를 일정량 이상 흘려보내야 할 필요가 있다. 즉, 종래의 정수 시스템은 이와 같은 농축수를 모두 버리도록 되어 있다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 버려지는 배수의 량을 감소시키면서 동작중의 정수수의 유량을 충분히 확보할 수 있도록 농축수를 순환시킬 수 있는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 역삼투압방식 정수기의 구성의 예를 나타낸 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 역삼투압방식 정수기의 배치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 역삼투 멤브레인 필터의 구조와 정수동작을 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 도 3에 도시된 역삼투 멤브레인 필터의 정수동작을 상세히 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치를 1개의 순환펌프로 구성한 예를 나타낸 블록도,
도 6은 도 5에 도시된 역삼투압방식 정수장치의 배치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치를 1개의 순환펌프와 1개의 승압펌프로 구성한 예를 나타낸 블록도,
도 8은 도 7에 도시된 역삼투압방식 정수장치의 배치를 개략적으로 나타낸도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치를 듀얼펌프로 구성한 예를 나타낸 블록도,
도 10은 도 9에 도시된 역삼투압방식 정수장치의 배치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 11은 도 5와 도 7 및 도 9에 도시된 역삼투 멤브레인 필터의 정수동작을 상세히 나타낸 도면,
도 12는 도 5와 도 7 및 도 9에 도시된 역삼투 멤브레인 필터를 병렬로 접속시켜 정수수를 충분히 생산할 수 있도록 구성한 예를 나타낸 도면,
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110, 210, 310 : 세디멘트 필터120, 220, 320 : 프리 카본 필터
130, 240, 340 : 역삼투 멤브레인 필터140, 250 : 순환펌프
150, 260, 350 : 포스트 카본 필터160, 270, 370 : 배수조절기
230 : 승압펌프330 : 듀얼펌프
본 발명은, 공급수를 공급시키기 위한 1개의 공급수 취수구, 순환수를 공급시키기 위한 1개의 순환수 취수구, 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수와 순환수 취수구로 공급되는 순환수를 정수시키기 위한 역삼투 멤브레인, 상기 역삼투 멤브레인으로부터 정수된 정수수를 방출시키기 위한 정수수 방출구, 상기 역삼투 멤브레인에서 정수되지 않은 농축수를 방출시키기 위한 농축수 방출구로 구성된 역삼투 멤브레인 필터부; 상기 농축수 방출구로 방출되는 농축수를 순환시켜 상기 역삼투 멤브레인 필터의 순환수 취수구로 공급시키는 순환펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 역삼투 멤브레인 필터는 상기 농축수 방출구로부터 배수되는 농축수의 수량을 제어할 수 있도록 농축수 방출구에 배수조절기가 연결된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 순환펌프는 상기 역삼투 멤브레인 필터의 농축수 방출구로부터 방출되는 농축수를 가압시켜 역삼투 멤브레인 필터의 순환수 공급구로 공급시킨다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 역삼투 멤브레인 필터는 공급수취수구로 공급되는 공급수가 미리 정수될 수 있도록 공급수 취수구가 세디멘트 필터 및 프리 카본 필터와 연결된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 역삼투 멤브레인 필터는 정수수 방출구로 방출되는 정수수가 다시 정수될 수 있도록 정수수 방출구가 포스트 카본 필터와 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치는 공급수를 공급시키기 위한 1개의 공급수 취수구, 순환수를 공급시키기 위한 1개의 순환수 취수구, 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수와 순환수 취수구로 공급되는 순환수를 정수시키기 위한 역삼투 멤브레인, 상기 역삼투 멤브레인으로부터 정수된 정수수를 방출시키기 위한 정수수 방출구, 상기 역삼투 멤브레인에서 정수되지 않은 농축수를 방출시키기 위한 농축수 방출구로 구성된 역삼투 멤브레인 필터; 상기 농축수 방출구로 방출되는 농축수를 순환시켜 상기 역삼투 멤브레인 필터의 순환수 취수구로 공급시키는 순환펌프; 및 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수를 승압시켜 상기 역삼투 멤브레인 필터의 공급수 취수구로 공급시키는 승압펌프로 구성된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 역삼투 멤브레인 필터는 상기 농축수 방출구로부터 배수되는 농축수의 수량을 제어할 수 있도록 농축수 방출구에 배수조절기가 연결된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 순환펌프는 상기 역삼투 멤브레인 필터의 농축수 방출구로부터 방출되는 농축수를 가압시켜 역삼투 멤브레인 필터의 순환수 공급구로 공급시킨다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 승압펌프는 승압펌프의 취수구로 공급되는 공급수가 미리 정수될 수 있도록 취수구가 세디멘트 필터 및 프리 카본 필터와 연결된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 역삼투 멤브레인 필터는 정수수 방출구로 방출되는 정수수가 다시 정수될 수 있도록 정수수 방출구가 포스트 카본 필터와 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치는 공급수를 공급시키기 위한 1개의 공급수 취수구, 순환수를 공급시키기 위한 1개의 순환수 취수구, 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수와 순환수 취수구로 공급되는 순환수를 정수시키기 위한 역삼투 멤브레인, 상기 역삼투 멤브레인으로부터 정수된 정수수를 방출시키기 위한 정수수 방출구, 상기 역삼투 멤브레인에서 정수되지 않은 농축수를 방출시키기 위한 농축수 방출구로 구성된 역삼투 멤브레인 필터; 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수를 승압시켜 상기 역삼투 멤브레인 필터의 공급수 취수구로 공급시키고, 상기 농축수 방출구로 방출되는 농축수를 순환시켜 상기 역삼투 멤브레인 필터의 순환수 취수구로 공급시키는 듀얼펌프로 구성된 다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 역삼투 멤브레인 필터는 상기 농축수 방출구로부터 배수되는 농축수의 수량을 제어할 수 있도록 농축수 방출구에 배수조절기가 연결된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 듀얼펌프는 공급수 취수구로 공급되는 공급수가 미리 정수될 수 있도록 공급수 취수구가 세디멘트 필터 및 프리 카본 필터와 연결된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 역삼투 멤브레인 필터는 정수수 방출구로 방출되는 정수수가 다시 정수될 수 있도록 정수수 방출구가 포스트 카본 필터와 연결된다.
이하, 도 5 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 농축수를 강제 순환시키기 위한 수단을 포함하는 역삼투압방식 정수 시스템을 예를 나타낸 블록도이다. 도면에서 참조부호 110은 세디멘트 필터(Sediment Filter), 120은 프리 카본 필터(Pre-Carbon Filter), 130은 역삼투 멤브레인부(Reverse Osmosis Membrane Unit), 140은 순환펌프(Circulation Pump), 150은 포스트 카본 필터(Post-Carbon Filter), 160은 배수조절기(Drain Restrictor)를 나타낸다. 또한 참조부호 QO는 원수(Raw), QF는 공급수(Feed), QP는 정수수(Product), QR는 순환수(Circulate), QC는 농축수(Concentrate), QD는 배수(Drain)를 나타낸다.
상기 실시예에서 역삼투 멤브레인 필터(130)의 일측에는 공급수 취수구(Feed Inlet)와 순환수 취수구(Circulate Inlet)가 구성된다. 또한, 역삼투 멤브레인 필터(130)의 타측에는 정수수 방출구(Product Outlet) 및 농축수 방출구(Concentrate Outlet)가 구성된다.
상기 역삼투 멤브레인부(130)의 공급수 취수구는 파이프(163)를 통해 프리 카본 필터(120)의 방출구와 연결된다. 그리고 상기 프리 카본 필터(120)의 취수구는 파이프(162)를 통해 세디멘트 필터(110)의 방출구와 연결된다. 상기 세디멘트 필터(110)의 취수구는 공급관(161)을 통해 원수(Raw)가 공급된다.
또한, 상기 역삼투 멤브레인부(130)의 정수수 방출구는 파이프(164)를 통해 포스트 카본 필터(150)의 취수구와 연결된다. 그리고 상기 포스트 카본 필터(150)의 방출구는 정수수가 방출될 수 있도록 파이프(168)와 연결된다.
한편, 역삼투 멤브레인부(130)의 농축수 방출구는 파이프(165)를 통해 순환펌프(140)의 취수구와 접속된다. 그리고 순환펌프(140)의 방출구는 파이프(167)를 통해 상기 역삼투 멤브레인부(130)의 순환수 취수구와 연결된다. 마지막으로 배수조절기(160)의 취수구는 파이프(166)와 접속되어 농축수를 조절하여 방출하게 된다.
따라서 상기 역삼투 멤브레인부(130)의 공급수 취수구로는 상기 프리 카본필터(120)로부터의 공급수(QF)가 공급됨과 더불어, 순환수 취수구로는 순환펌프(140)로부터 방출되는 순환수(QR)가 공급된다.
상기 역삼투 멤브레인부(130)로 공급된 공급수와 순환수의 일부는 멤브레인을 통해 정수된 후 정수수(QP)로 방출되거나, 정수되지 않은 공급수는 농축수(QC)로 방출된다. 그리고 상기 농축수(QC)의 일부는 배수조절기(160)를 통과한 후 배수(QD)로 방출되거나, 순환펌프(140)에 의해 순환되어 역삼투 멤브레인부(130)로 공급된다.
도 6은 도 5에 도시된 역삼투압방식 정수장치의 배치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 130은 역삼투 멤브레인부(Reverse Osmosis Membrane Filter), 140은 순환펌프(Circulation Pump), 160은 배수조절기(Drain Restrictor)를 나타낸다.
도면에 도시된 바와 같이, 역삼투 멤브레인부(130)의 상단에는 2개의 취수구가 구성되어 있고, 하단의 중심부에는 정수수 방출구, 하단의 주변부에는 농축수 방출구가 구성되어 있다. 그러나 상기 2개의 방출구의 위치는 하우징에 적합하게 조립되면 되므로 중요한 것은 아니다. 도면에는 정수장치의 내부에 흐르는 유량의 개략적으로 나타내도록 화살표가 표시되어 있다. 여기서 굵은 화살표는 유량이 큰 것을 나타내고, 가는 화살표는 유량이 작은 것을 나타낸다. 상기 화살표를 참조하면, 정수수(QP)는 공급수(QF)와 순환수(QR)를 합한 유량보다 작은 것을 알 수 있다. 또한, 배수(QD)는 상기 정수수(QP) 보다 작은 것을 알 수 있다. 본 발명에서 복구율(멤브레인을 통과하여 생산된 정수수의 비율)은 공급수의 TDS 수준에 따라 80%까지 증가될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치를 1개의 순환펌프와 1개의 승압펌프로 구성한 예를 나타낸 블록도이다. 도면에서 참조부호 210은 세디멘트 필터(Sediment Filter), 220은 프리 카본 필터(Pre-Carbon Filter), 230은 승압펌프(Boosting Pump), 240은 역삼투 멤브레인부(Reverse Osmosis Membrane Unit), 250은 순환펌프(Circulation Pump), 260은 포스트 카본 필터(Post-Carbon Filter), 270은 배수조절기(Drain Restrictor)를 나타낸다. 그리고 참조부호 QF는 공급수(Feed), QP는 정수수(Product), QR는 순환수(Circulate), QC는 농축수(Concentrate), QD는 배수(Drain)를 나타낸다.
상기 실시예에서 역삼투 멤브레인부(240)의 일측에는 공급수 취수구(Feed Inlet)와 순환수 취수구(Circulate Inlet)가 구성된다. 그리고 역삼투 멤브레인부(240)의 타측에는 정수수 방출구(Product Outlet)와 농축수 방출구(Concentrate Outlet)가 구성된다.
상기 역삼투 멤브레인부(240)의 공급수 취수구는 파이프(274)를 통해 승압펌프(230)의 방출구와 연결된다. 상기 승압펌프(230)의 취수구는 파이프(273)를 통해 프리 카본 필터(220)의 방출구와 연결된다. 그리고 상기 프리 카본 필터(220)의 취수구는 파이프(272)를 통해 세디멘트 필터(210)의 방출구와 연결된다. 상기 세디멘트 필터(210)의 취수구는 파이프(271)를 통해 원수가 공급된다.
또한, 상기 역삼투 멤브레인부(240)의 정수수 방출구는 파이프(275)를 통해 포스트 카본 필터(260)의 취수구와 연결된다. 그리고 상기 포스트 카본 필터(260)의 방출구는 취수할 수 있도록 파이프(279)와 연결된다.
한편, 역삼투 멤브레인부(240)의 농축수 방출구는 파이프(276)를 통해 순환펌프(250)의 취수구와 접속된다. 그리고 순환펌프(250)의 방출구는 파이프(278)를 통해 상기 역삼투 멤브레인부(240)의 순환수 취수구와 연결된다. 마지막으로 상기역삼투 멤브레인부(240)의 농축수 방출구로부터 방출되는 농축수의 일부는 파이프(277)를 통해 배수조절기(270)로 공급된 후 배수된다.
따라서 상기 역삼투 멤브레인부(240)의 공급수 취수구로는 상기 승압펌프(230)에서 승압된 공급수(QF)가 공급됨과 더불어, 순환수 취수구로는 순환펌프(250)로부터의 순환수(QR)가 공급된다.
도 8은 도 7에 도시된 역삼투압방식 정수장치의 배치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 230은 승압펌프(Boosting Pump), 240은 역삼투 멤브레인부(Reverse Osmosis Membrane Unit), 250은 순환펌프(Circulation Pump), 270은 배수조절기(Drain Restrictor)를 나타낸다.
또한, 역삼투 멤브레인부(240)의 공급수 취수구로는 공급수가 승압펌프(230)에 의해 승압되어 공급된다. 또한 상기 역삼투 멤브레인부(240)의 순환수 취수구로는 순환수가 순환펌프(250)에 의해 승압되어 공급된다.
이와 같이 승압펌프(230)와 순환펌프(250)를 사용함으로써 역삼투 멤브레인부(240)에 공급되는 물의 압력을 충분히 높일 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 농축수를 강제 순환시키기 위한 수단을 구비한 역삼투압방식 정수 시스템의 예를 나타낸 블록도이다. 도면에서 참조부호 310은 세디멘트 필터(Sediment Filter), 320은 프리 카본 필터(Pre-Carbon Filter), 330은 듀얼펌프(Dual Pump), 340은 역삼투 멤브레인부(Reverse Osmosis Membrane Unit), 350은 포스트 카본 필터(Post-Carbon Filter), 370은배수조절기(Drain Restrictor)를 나타낸다. 그리고 참조부호 QF는 공급수(Feed), QP는 정수수(Product), QR는 순환수(Circulate), QC는 농축수(Concentrate), QD는 배수(Drain)를 나타낸다.
도면에 도시된 바와 같이, 역삼투 멤브레인부(340)의 일측에는 공급수 취수구(Feed Inlet)와 순환수 취수구(Circulate Inlet)가 구성된다. 또한 역삼투 멤브레인부(340)의 타측에는 정수수 방출구(Product Outlet)와 농축수 방출구(Concentrate Outlet)가 구성된다.
그리고 듀얼펌프(330)의 일측에는 2개의 취수구가 구성되고, 타측에는 2개의 방출구가 구성된다. 상기 듀얼펌프(330)는 2개의 플로우를 각각 승압시킬 수 있는 펌프 2개가 일체로 구성된 것이다.
상기 역삼투 멤브레인부(340)의 공급수 취수구는 파이프(364)를 통해 듀얼펌프(330)의 1개의 방출구와 연결된다. 그리고 역삼투 멤브레인부(340)의 순환수 취수구는 파이프(368)를 통해 듀얼펌프(330)의 다른 1개의 방출구와 연결된다.
한편, 상기 듀얼펌프(330)의 1개의 취수구는 파이프(363)를 통해 프리 카본 필터(320)의 방출구와 연결된다. 그리고 상기 듀얼펌프(330)의 다른 1개의 취수구는 파이프(366)를 통해 상기 역삼투 멤브레인부(340)의 농축수 방출구와 연결된다. 이때 상기 역삼투 멤브레인부(340)의 농축수 방출구로 방출되는 농축수는 배수조절기(370)에서 조절된 후 방출된다.
상기 프리 카본 필터(320)의 취수구는 파이프(362)를 통해 세디멘트필터(310)의 방출구와 연결된다. 그리고 상기 세디멘트 필터(310)의 취수구는 파이프(361)를 통해 원수가 공급된다.
마지막으로 상기 역삼투 멤브레인부(340)의 정수수 방출구는 파이프(365)를 통해 포스트 카본 필터(350)의 취수구와 접속된다.
도 10은 도 9에 도시된 역삼투압방식 정수장치의 배치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에서, 참조부호 310은 세디멘트 필터, 320은 프리 카본 필터, 330은 듀얼펌프, 340은 역삼투 멤브레인부, 350은 포스트 카본 필터를 나타낸다.
도면에 도시된 바와 같이, 듀얼펌프(330)의 일측의 펌프는 프리 카본 필터(320)의 방출구와 역삼투 멤브레인부(340)의 공급수 취수구 사이에 연결되어 공급수를 승압한다. 또한 상기 듀얼펌프(330)의 타측의 펌프는 역삼투 멤브레인부(340)의 농축수 방출구와 역삼투 멤브레인부(340)의 순환수 취수구 사이에 연결되어 순환수를 승압한다.
도 11은 도 5와 도 7 및 도 9에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 역삼투 멤브레인 필터의 정수동작을 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 131은 집수관(Product Collection Pipe), 132는 활성층(Active Layer 또는 Reverse Osmosis Membrane)을 나타낸다. 그리고 QF는 공급수(Feed), QP는 정수수(Product), QR는 순환수(Circulate), QC는 농축수(Concentrate), QD는 배수(Drain)를 나타낸다.
공급수(QF)는 활성층(132)을 통과하여 집수관(131)을 통해 정수수(QP)로 방출되게 된다. 이와 같이 멤브레인을 통과하여 정수수(QP)로 생산되거나 배수(QD)로 방출되지 않은 공급수(QF)는 순환수(QR)로서 순환되게 된다. 상기 순환수(QR)는 활성층(132) 상에 경계층이 생기지 않도록 멤브레인상에 필요한 난류를 발생시키게 된다.
도 12는 도 5와 도 7 및 도 9에 도시된 역삼투 멤브레인 필터를 병렬로 접속시켜 정수수를 충분히 생산할 수 있도록 구성한 예를 나타낸 도면이다. 여기서는 도 5에 도시된 역삼투 멤브레인 필터를 예로 들어 설명한다.
도면에서 참조부호 130은 분리된 역삼투 멤브레인부(Reverse Osmosis Membrane Filter), 140은 순환펌프(Circulation Pump), 160은 배수조절기(Drain Restrictor)를 나타낸다. 그리고 QF는 공급수(Feed), QP는 정수수(Product), QR는 순환수(Circulate), QC는 농축수(Concentrate), QD는 배수(Drain)를 나타낸다.
여기서, 역삼투 멤브레인 필터(130)는 다수의 제 1 내지 제 n 역삼투 멤브레인부(130a∼130n)로 구성된다. 상기 제 1 내지 제 n 역삼투 멤브레인부(130a∼130n)의 공급수 취수구(QFa∼QFn)는 파이프(163a∼163n)를 통해 파이프(163)와 연결되어 공급수(QF)가 동일하게 공급된다. 그리고 상기 제 1 내지 제 n 역삼투 멤브레인부(130a∼130n)의 농축수 방출구(QCa∼QCn)는 파이프(165a∼165n)를 통해 순환펌프(140)의 취수구와 연결된다. 또한, 순환펌프(140)의 방출구는 파이프(167)를 통해 제 1 내지 제 n 역삼투 멤브레인부(130a∼130n)의 순환수 공급구(QRa∼QRn)와 연결된다. 따라서 순환펌프(140)를 통해 방출되는 순환수(QR)는제 1 내지 제 n 역삼투 멤브레인부(130a∼130n)의 순환수 공급구(QRa∼QRn)에 동일한 압력과 유량으로 공급된다.
한편, 상기 제 1 내지 제 n 역삼투 멤브레인부(130a∼130n)의 정수수 방출구(QPa∼QPn)는 파이프(164a∼164n)를 통해 파이프(164)와 접속되어 정수수(QP)를 방출시킨다. 따라서 파이프(164)를 통해 방출되는 정수수의 수량은 상기 각각의 제 1 내지 제 n 역삼투 멤브레인부(130a∼130n)의 정수수 방출구로부터 방출되는 정수수를 합한 만큼이 된다. 그러므로 정수수의 수량만큼 적절히 역삼투 멤브레인 필터를 연결시키면 저장탱크를 구비하지 않더라도 즉시 필요한 수량을 확보할 수 있다.
만일 멤브레인부가 소망하는 정수수를 얻기에 충분하게 연결된 경우에는 저장탱크를 구비하지 않아도 되고, 공급수의 수량도 종래의 역삼투압 정수방식에 비하여 매우 줄어들게 된다. 또한 1개의 역삼투 멤브레인 필터로 충분한 정수수의 유량이 확보되는 경우에는 1개의 역삼투 멤브레인 필터로 구성하여도 된다.
본 발명에 의하면 정수수와 배수의 비율이 약 4:1이 되어, 버리게 되는 물을 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 가정용의 정수수를 생산하기 위해서 저장탱크를 구비하지 않는 것을 특징으로 하였으나, 필요에 따라 저장탱크를 구비하도록 본 발명을 구성하여도 된다.
본 발명은 종래의 역삼투방식 정수 시스템에서의 문제점을 해결할 수 있도록 농축수를 강제로 순환시키기 위한 수단을 구비한 역삼투방식 정수 시스템에 적합하다.
일반적으로 종래의 시스템에서는 공급수와 정수수의 비율이 4:1이고, 약 1리터의 정수수를 생산하기 위해서 약 10분이 소요된다. 이러한 이유로 대부분의 정수기는 저장탱크를 포함한다. 즉, 일반적은 상수도 공급조건에서 종래의 시스템은 저장탱크를 구비하지 않고서는 충분한 정수수를 얻을 수 없다. 또한 이러한 이유로 정수기의 부피는 커지게 되고 설치공간을 많이 차지하게 된다. 더욱이 저장탱크에 저장된 물은 세균, 박테리아 등에 오염되기 쉽다.
그러나 본 발명은 공급수에 대한 생산수의 비율을 증가시킴으로써 공급수의 소비를 감소시키고 저장탱크를 구비하지 않아도 된다.

Claims (14)

  1. 공급수를 공급시키기 위한 공급수 취수구, 순환수를 공급시키기 위한 순환수 취수구, 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수와 순환수 취수구로 공급되는 순환수를 정수시키기 위한 역삼투 멤브레인, 상기 역삼투 멤브레인으로부터 정수된 정수수를 방출시키기 위한 정수수 방출구, 상기 역삼투 멤브레인에서 정수되지 않은 농축수를 방출시키기 위한 농축수 방출구로 구성된 역삼투 멤브레인부; 와
    상기 농축수 방출구로 방출되는 농축수를 순환시켜 상기 역삼투 멤브레인부의 순환수 취수구로 공급시키는 순환펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 상기 농축수 방출구는 배수되는 농축수의 수량을 조절할 수 있도록 배수조절기가 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환펌프는 상기 역삼투 멤브레인부의 농축수 방출구로부터 방출되는 농축수를 가압시켜 역삼투 멤브레인부의 순환수 공급구로 공급시키는 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 상기 공급수 취수구는 전처리기와 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 상기 정수수 방출구는 전처리기와 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  6. 공급수를 공급시키기 위한 공급수 취수구, 순환수를 공급시키기 위한 순환수 취수구, 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수와 순환수 취수구로 공급되는 순환수를 정수시키기 위한 역삼투 멤브레인, 상기 역삼투 멤브레인으로부터 정수된 정수수를 방출시키기 위한 정수수 방출구, 상기 역삼투 멤브레인에서 정수되지 않은 농축수를 방출시키기 위한 농축수 방출구로 구성된 역삼투 멤브레인부; 와
    상기 농축수 방출구로 방출되는 농축수를 순환시켜 상기 역삼투 멤브레인부의 순환수 취수구로 공급시키는 순환펌프; 및
    상기 공급수를 승압시켜 상기 역삼투 멤브레인부의 공급수 취수구로 공급시키는 승압펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 상기 농축수 방출구는 배수되는 농축수의 수량을 제어할 수 있도록 배수조절기가 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 순환펌프는 상기 역삼투 멤브레인부의 농축수 방출구로부터 방출되는 농축수를 가압시켜 역삼투 멤브레인부의 순환수 공급구로 공급시키는 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 취수구는 전처리기와 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 상기 정수수 방출구는 전처리기와 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치.
  11. 공급수를 공급시키기 위한 공급수 취수구, 순환수를 공급시키기 위한 순환수 취수구, 상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수와 순환수 취수구로 공급되는 순환수를 정수시키기 위한 역삼투 멤브레인, 상기 역삼투 멤브레인으로부터 정수된 정수수를 방출시키기 위한 정수수 방출구, 상기 역삼투 멤브레인에서 정수되지 않은 농축수를 방출시키기 위한 농축수 방출구로 구성된 역삼투 멤브레인부; 와
    상기 공급수 취수구로 공급되는 공급수를 승압시키고, 상기 농축수 방출구로 방출되는 농축수를 순환시켜 상기 역삼투 멤브레인 필터의 순환수 취수구로 공급시키는 듀얼펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 상기 농축수 방출구는 배수되는 농축수의 수량을 조절할 수 있도록 배수조절기가 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부의 취수구는 전처리기와 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 역삼투 멤브레인부는 정수수 방출구가 전처리기와 연결된 것을 특징으로 하는 농축수 강제 순환기능을 갖는 역삼투압방식 정수장치.
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