KR20030039513A - 수정화 시스템 및 수정화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 시스템 및 방법은 다량의 음용수(飮用水)를 정화한다. 본 발명에 따른 시스템은 수 유입구, 이 수 유입구에 연결되어 물에서 침전물과 입자 물질을 여과하는 여과 수단, 물이 미리 정해진 압력으로 하우징을 통해 계속 흐를 수 있도록 해주는 유입 펌프, 상기 여과 수단에 연결되어 물에서 오염물을 제거하고 유기물의 성장을 제어하는 혼합 베드형 다중 매체 유닛이 마련되어 있는 하우징을 포함한다. 상기 혼합 베드형 다중 매체 유닛에 연결되어 시스템 내의 물을 자외선 복사 처리하는 자외선 처리 수단과, 물을 1개 이상의 분배 스테이션에서 분배하기 전에 최종적으로 여과하도록 배치된 탄소 블록 여과 수단도 마련되어 있다. 상기 하우징 내부에는 정화수로 채우기 전에 물병을 세정하는 병 세정 수단도 마련되어 있다. 본 발명의 시스템은 공중(公衆) 전체가 이용할 수 있는 음용수를 공급할 수 있으며, 재해 지역으로 쉽게 운반할 수 있다.

Description

수정화 시스템 및 수정화 방법{WATER PURIFICATION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 수정화(水淨化) 시스템 및 음용수(飮用水) 정화 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 목욕할 수 있는 수질의 다량의 물을 공중(公衆) 전체가 사용할 수 있는 음용수로 정화하는 수정화 시스템 및 수정화 방법에 관한 것이다.

오염된 음용수는 개발 도상국에서 큰 문제로서, 감염 및 질병을 퍼뜨린다. 물이 부족한 나라에서는, 정화된 음용수는 종종, 보통 사람들이 구매하기에는 너무 비싸다. 또한, 정화된 음용수의 이용 가능한 양은 제한되어 있다. 이러한 상황은 허리케인, 지진, 홍수 등과 같은 자연 재해를 입은 지역에서 일시적으로 일어나기도 한다.

재해 지역에서, 물은 종종 대형 용기에 담겨 재해 지역으로 운반된다. 이러한 방법은 극히 비싸고 매우 성가신 방법이다.

다량의 음용수를 처리할 수 있는 수정화 시스템을 개발하기 위한 많은 시도가 있어 왔다. 몇몇 종래의 방법은 여과 및 염소와 같은 화학 소독제를 통해 물을 정화하는 것을 포함한다. 그러나, 화학 소독제는 유해한 부작용이 있을 수 있고, 염소와 같은 것은 발암 물질을 형성할 수도 있다.

이러한 문제에 대해 시도된 한 가지 해결책이 템피스트 2세(Tempest Jr.)의 미국 특허 번호 제5,741,416호에 개시되어 있다. 이 특허는 필터, 물에 있는 유기 물질을 산화시키기 위한 수단, 소독 수단 및 항(抗) 바이러스 수단, 콜로이드 입자를 응집시키는 기구 및 화학 소독제를 포함하는 수정화 시스템을 개시하고 있다. 다른 수정화 시스템으로는 호킨스(Hawkinson)의 미국 특허 번호 제5,728,305호 및 뎀포(Dempo)의 미국 특허 번호 제5,512,178호에 개시된 것이 있다.

오염수를 음용수로 전환할 수 있는 많은 시스템이 있지만, 이들 시스템 중많은 것들이 유해한 화학 물질을 사용하고, 또는 재해 지역으로 운반하기가 쉽지 않다. 또한, 종래의 시스템 중 그 어떤 시스템도 물을 필요로 하는 사람들이 물을처리 시스템으로부터 위생적으로 얻을 수 있는 방법을 제공하고 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 오염수를 저비용의 간단한 방법으로 음용수로 전환할 수 있는 수정화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 잠재적으로 유해한 어떠한 화학 물질도 물에 첨가하지 않는 수정화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 물을 필요로 하는 사람들이 물을 위생적으로 멀리 운반할 수 있게 해주는 수단이 마련된 수정화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 필요로 하는 지역으로 쉽게 운반할 수 있는 수정화 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수정화 시스템의 구성품의 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 수정화 시스템의 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 수정화 시스템의 평면 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 수 유입구

12 : 매크로 필터

13 : 유입 펌프

14 : 마이크로 필터

15 : 혼합 베드형 다중 매체 필터

16 : 자외선 처리부

17 : 오존 처리부

18 : 분배 펌프

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은 하우징, 수 유입구, 물에서 침전물과 입자 물질을 여과하는 여과 수단, 물이 미리 정해진 압력으로 상기 하우징을 통해 계속 흐를 수 있도록 하는 유입 펌프, 물에서 오염물을 제거하고 유기물의 성장을 제어하는 혼합 베드형 다중 매체 유닛(mixed bed multimedia unit)을 포함하는 수정화 시스템에 의해 달성된다. 상기 시스템 내의 물을 자외선 복사(ultraviolet radiation)의 작용을 받게 하는 자외선 처리 수단과, 물에서 유기 물질을 여과하기 위한 탄소 블록 여과 수단과, 상기 하우징 내부에 분배되는 물병을 세정하기 위한적어도 하나의 세정 수단도 마련되고, 상기 자외선 처리에 이어 잔류 박테리아 또는 유기물을 효과적으로 죽이는 오존 처리부도 제공된다. 다음에, 상기 여과수는 물을 상기 세정된 물병 내로 분배하는 분배 수단을 통해 펌핑된다.

상기 여과 수단은 매크로 여과 유닛(macrofiltration unit) 및 마이크로 여과 유닛(microfiltration unit)으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 매크로 여과 유닛은 물이 유입 펌프를 통해 펌핑되기 전에, 수 도관의 입력부에 연결된다. 상기 매크로 여과 유닛은 본질적으로, 80 미크론 보다 큰 침전물과 입자 물질을 제거하는 여과기이다. 이 유닛은 보수를 위해 상기 필터를 관찰할 수 있도록 하우징의 외부에서 볼 수 있는 것이 바람직하다. 펌프, 밸브 및 다른 구성품들이 손상, 기능 불량 및 수명 단축되지 않도록 하기 위하여 매크로 여과 유닛이 필요하다.

상기 마이크로 여과 유닛은 카트리지 필터이고, 10 미크론 및 가능하게는 0.35 미크론 정도로 작은 입자 물질 및 침전물을 제거한다. 1개의 마이크로 필터가 사용될 수도 있고, 또는 여러 개의 마이크로 필터를 직렬로 배치할 수도 있다. 상기 유입 펌프는 유입수가 계속 60 psi로 흐르도록 하는 데에 필요하다. 상기 유입 펌프는 상기 매크로 여과 유닛과 마이크로 여과 유닛 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 혼합 베드형 다중 매체 필터는 상기 마이크로 여과 유닛에 후속하고, 입상(粒狀)의 활성화된 탄소, 석영(石英), 입상화된 구리-아연 물질을 함유하고 있는 카트리지이다. 상기 석영은 분배 매체로서의 작용을 하고, 탄소는 유기물, 맛, 악취, 용해성 입자를 물에서 제거한다. 상기 구리-아연 물질은 그 갈바닉 작용을이용하여 염소, 중금속, 박테리아, 조류(藻類) 및 균류(菌類)를 제거한다. 상기 혼합 베드형 다중 매체 유닛용으로 적절한 구리-아연 물질은 KDF에서 KDF55라는 상표명으로 판매하는 것이다. 상기 마이크로 여과 유닛과 혼합 베드형 다중 매체 유닛 모두는 상기 필터에 걸친 압력 강하가 미리 정해진 수준에 도달하면 교체해야 한다.

상기 자외선 처리 유닛은 혼합 베드형 다중 매체 유닛에 후속하고, 강한 자외선 광을 방출하는 UV 전구를 포함한다. 상기 자외선 복사는 물에 존재할 수 있는 임의의 미생물 및 박테리아를 죽인다.

상기 오존 처리는 자외선 처리에 후속하고, 공기 스트림에 걸친 코로나 아크를 통해 이루어진다. 다음에, 오존 적재 공기가 스프레이 노즐을 통해 물에 분사된다. 오존은 물에 있는 유기물과 미생물을 제거한다. 오존은 물에 대해 소독 처리를 행하는 강력한 산화제이다. 오존은 박테리아 및 바이러스를 죽이고, 중금속을 산화시키며 악취를 제거한다. 오존은 몇 시간 후에 다시 산소로 전환된다. 오존 처리 직후에 물을 소비하는 경우, 오존은 사람에 따라서는 메스꺼움을 야기할 수 있기 때문에 물에서 제거해야 한다.

물은 배출 분배기 헤드에서의 일정한 압력을 보장하는 분배 펌프를 이용하여 하우징으로부터 분배된다. 물을 각 하우징 내에서 분배하기 위하여 여러 개의 헤드를 마련하는 것이 바람직하다.

상기 탄소 블록 여과 유닛은 최종 정화로서 임의의 잔류 입자 및 용해된 유기 화합물이 보류되도록 하는 탄소 블록 필터 카트리지를 포함한다. 이 단계는 임의의 잔류 오존을 제거하기도 한다. 이 여과 유닛은 분배 헤드 바로 앞에서 분배 펌프 뒤에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 분배 펌프에는 1개 이상의 병 세정 스테이션에 이르는 병렬형 파이프 회로도 연결되어 있다. 상기 병 세정 스테이션은 1" 내지 2.5" 직경의 개구가 있는 병을 세정하도록 설정되어 있다. 청정제를 뒤집어진 병 내로 상향 분무하는 세정액 분무 노즐이 있다. 다음에, 상기 청정제는 병에서 빠져 나와 하우징에서 배수된다. 다음에, 상기 병은 정화수에 의해 수동으로 또는 뒤집어진 자동 노즐로 헹궈진다. 이러한 세정 작용은 병을 노즐에 배치하면 자동적으로 개시될 수 있고, 또는 푸쉬 버튼으로 개시될 수도 있다. 상기 세정 사이클은 10초 내지 30초 내에 이루어지는 세정, 배수 및 헹굼(rinse) 사이클을 포함하는데, 상기 시간 동안 병은 세정 스테이션으로부터 분리되어 분배 스테이션에서 물을 채울 준비 상태에 있게 된다. 상기 배수된 유출물은 지역의 규제를 충족시키기 위한 사후 처리를 위해 하수 처리장으로 보내진다.

정전 중에 전력을 공급하기 위하여, 상기 하우징 내부에 유입 펌프, 분배 펌프, UV 처리부, 오존 처리부, 청정제 혼합기에 연결되는 예비 발전기(back-up power generator)를 마련하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 시스템은 목욕 수질의 물을 취해 그 물을 간단하고도 경제적인 방식으로 음용수로 정화시킨다. 본 발명에 따른 상기 시스템은 저비용 및 낮은 유지 비용으로 마을 전체에 안전한 음용수를 공급할 수 있다. 상기 시스템은 트레일러나 헬리콥터를 통해 원하는 장소로 쉽게 운반된다. 여러 사람들이한 번에 물을 받을 수 있도록 2개의 병 세정 스테이션과 4개의 분배 헤드를 마련하는 것이 바람직하다. 상기 시스템에는 매일 약 5,000 내지 20,000 갤런의 음용수를 공급하기 위하여, 약 2,000 내지 3,000명이 필요로 하는 하루의 음용수를 공급할 수 있는 5,000 gpd 버젼이 장착된다. 최적량의 정화수를 달성하기 위하여 개개의 구성품의 설계 용량을 변화시킴으로써 상이한 유입수 조성물을 수용할 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부 도면과 함께 고려되는 다음의 상세한 설명을 통해 보다 명확해질 것이다. 그러나, 도면은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.

도면에서, 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.

이제, 도면과 관련하여 상세하게 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 시스템(10)의 모든 구성품의 블록도를 나타낸다. 우물과 같은 지역 수원(水源)으로부터의 물이 유입구(11)를 통해 시스템(10)으로 들어오고, 다음에 침전물 및 큰 입자를 여과하는 매크로 필터(12)를 통과한다. 적당한 매크로 필터는 R30BB Ametek 30u 유닛이다. 다음에, 물은 유입 펌프(13)를 통과하는데, 이 펌프는 본 발명에 따른 수정화 시스템에 대해 최적의 압력인 60 psi로 시스템 내의 물을 유지한다. 유입 펌프(13)는 2 마력의 75 psig 펌프인 것이 바람직하다. 펌프(13)를 지나, 물은 좀 더 작은 입자를 제거하는 마이크로 필터(14)를 통과한다. 이러한 목적에 적당한 마이크로 필터는 CPSBB Ametek 필터이다. 다음에, 물은 마이크로 필터(14)로부터 혼합 베드형 다중 매체 필터(15)로 이동하는데, 상기 다중 매체 필터는 탄소, 석영 및 KDF55와 같은 입상 구리-아연 물질의 혼합물이다. 혼합 베드형 다중 매체 필터(15)를 통과한 후에, 물은 Pur Guard에서 제조한 것과 같은 자외선 전구를 포함하는 자외선 처리부(16)에서 자외선 복사를 받게 된다. 다음에, 물은 물을 추가적으로 정화하기 위하여 오존 처리부(17)에서 오존 처리된다. 다음에, 물은 1 마력의 50 psi 펌프인 것이 바람직한 분배 펌프(18)를 통과하여 이동한다. 매크로 필터(12), 유입 펌프(13), 마이크로 필터(14), 혼합 베드형 다중 매체 필터(15), 자외선 처리부(16), 오존 처리부(17) 및 분배 펌프(18)는 모드 상업적으로 이용 가능한 것이고, 당업계에 공지되어 있는 것이며, 따라서 본 명세서에서 상세하게 설명하지 않는다.

분배 펌프(18)를 지난 후에, 물은 최종 탄소 블록 필터(19)를 통과하여 1개 이상의 분배 스테이션(20)으로 빠져 나간다. 또한, 펌프(18) 후방에는, 혼합기(21)에 이르는 병렬형 수 도관이 있는데, 상기 혼합기는 청정체 펌프(22)를 통해 펌핑된 청정제를 수용하여, 분배 스테이션(20)으로부터의 정화수를 수용하기 전에 병 세정 스테이션(23)에서 병을 세정한다.

본 발명에 따른 시스템(10)의 물리적 레이아웃이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 시스템(10)은 정화수를 원할 때 사용자가 접근하는 하우징(30) 내에 넣어져 있다. 버튼(34)을 누르면, 분배 헤드(32)가 정화수를 분배 스테이션(20)에서 병(31) 내로 분배한다. 각 분배 헤드 아래에는 선반 배수부(shelf drain)(35)가 있어 물방울과 유출물을 받아 낸다. 하우징(30) 내에는 2개의 병 세정 스테이션(23)이 배치되어 있다. 도시한 바와 같이, 병(31)은 미리 정해진 양의 청정제 혼합물을 병(31) 내로 분무하여 그 병을 세정하는 청정제 펌프(25) 위에 뒤집어져 있다. 다음에, 청정제 혼합물은 병(31)으로부터 배출된다. 다음에, 병(31)은 청정제로 병(31)을 헹구는 것과 동일한 방식으로 오존 처리수를 병(31) 내로 분무하는 수 펌프(26) 위에 배치된다. 일단, 세정되면 병은 분배 헤드(32)로부터 정화수를 받을 준비 상태에 놓이게 된다.

오존 처리부 바로 아래에 놓이는 자외선 처리부(16) 및 탄소 블록 필터(19)를 제외하고, 시스템(10)의 구성품들이 도 3에 도시되어 있다. 일반적으로, 시스템(10)은 지역 전원에 의해 전력이 공급된다. 그러나, 도 3에 도시한 바와 같이, 정규의 지역 전원이 정전되는 경우에 시스템(10)에 전력을 공급할 수 있는 예비 발전기(40)가 제공되어 있다. 상기 발전기(40)는 상업적으로 이용 가능한 임의의 적당한 발전기일 수 있다. 채택 가능한 발전기의 한 가지 예는 220 볼트 5 킬로와트의 John Deer 가솔린 동력식 발전기이다.

본 발명의 한 가지 실시 형태를 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 일이 없이 그러한 실시 형태에 여러 가지 변화 및 수정을 가할 수 있다는 것은 명백하다.

본 발명에 따른 수정화 시스템 및 방법에 따르면, 잠재적으로 유해한 어떠한 화학 물질도 물에 첨가하지 않고도, 오염수를 저비용의 간단한 방법으로 음용수로 전환할 수 있고, 물을 필요로 하는 사람들이 물을 위생적으로 멀리 운반할 수 있다.

Claims (13)

1. 하우징과,

   정화시킬 물을 하우징 내로 수용하는 수 유입구와,

   상기 수 유입구에 연결되어 물에서 침전물 및 입자 물질을 여과하는 여과 수단과,

   상기 하우징 내부에서 상기 여과 수단에 연결되고, 물이 미리 정해진 압력으로 하우징을 통해 계속 흐를 수 있도록 구성되어 있는 유입 펌프와,

   상기 하우징 내부에서 상기 여과 수단에 연결되어 물에서 오염물을 제거하고 유기물의 성장을 제어하는 혼합 베드형 다중 매체 유닛과,

   상기 하우징 내부에서 상기 혼합 베드형 다중 매체 유닛에 연결되어 시스템 내의 물을 자외선 복사 처리하는 자외선 처리 수단과,

   상기 하우징 내부에 배치되어 물에서 유기 물질을 여과하는 탄소 블록 여과 수단과,

   상기 하우징 내부에 배치되는 수 용기를 세정하는 적어도 하나의 세정 수단과,

   상기 세정된 수 용기 내로 정화수를 분배하는 상기 하우징 내부의 분배 수단

   을 포함하는 수정화 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 자외선 처리 수단에 연결되어 물에 있는 박테리아및 바이러스를 제거하는 오존 처리 시스템을 더 포함하는 수정화 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 수 용기 세정 수단은 미리 정해진 양의 청정제를 뒤집어진 병 내로 상향 분무하는 청정제 분무 장치와, 미리 정해진 양의 헹굼용 물을 뒤집어진 병 내로 상향 분무하여 병에 있는 임의의 청정제를 헹구어 내는 헹굼 분무 장치를 포함하는 수정화 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 헹굼 분무는 오존 처리수인 수정화 시스템.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합 베드형 다중 매체 유닛은 입상의 활성화된 탄소, 고등급의 석영, 구리 및 아연을 함유하는 입상 물질을 함유하는 것인 수정화 시스템.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 하우징 내부에 정전 동안에 상기 시스템에 전력을 공급하는 예비 발전기를 더 포함하는 수정화 시스템.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 분배 수단은 분배 펌프 및 적어도 1개의 분배 헤드를 포함하는 것인 수정화 시스템.
8. 청구항 7에 있어서, 4개의 분배 헤드가 제공되는 수정화 시스템.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 여과 수단은 상기 유입구와 유입 펌프 사이에 배치되어 침전물 및 큰 입자를 여과하는 매크로 필터와, 상기 유입 펌프와 혼합 베드형 다중 매체 유닛 사이에 배치되어 용해된 입자 물질을 여과하는 마이크로 필터를 포함하는 것인 수정화 시스템.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 유입 펌프는 물이 60 psi로 계속 흐르도록 해주는 것인 수정화 시스템.
11. 청구항 9에 있어서, 상기 매크로 필터는 80 미크론보다 큰 침전물과 입자를 제거하는 여과기인 것인 수정화 시스템.
12. 물을 매크로 필터를 통해 펌핑하여 침전물과 입자 물질을 제거하고,

    상기 물을 마이크로 필터를 통해 펌핑하여 용해된 입자 물질을 제거하며,

    상기 물을 혼합 베드형 다중 매체 유닛을 통해 펌핑하여, 염소, 유기물, 맛, 악취, 중금속, 오염물, 박테리아, 조류(藻類) 및 균류(菌類)를 제거하고,

    상기 물을 자외선 복사 처리하여 미생물과 박테리아를 죽이며,

    오존 처리된 공기(ozonated air)를 상기 물을 통해 펌핑하여 미생물을 추가적으로 죽이고,

    상기 물을 탄소 필터를 통해 펌핑하여 임의의 용해된 유기 화합물 및 입자물질을 추가적으로 제거하며,

    상기 물을 병에 분배하는 것

    을 포함하는 음용수의 정화 및 분배 방법.
13. 청구항 12에 있어서, 물을 분배하기 전에 병을 자동화 병 세정기로 세정하는 것을 더 포함하는 음용수의 정화 및 분배 방법.