KR20030039963A

KR20030039963A - 휴대용 고도 정수기

Info

Publication number: KR20030039963A
Application number: KR1020010072139A
Authority: KR
Inventors: 임정아; 윤정효; 신학기
Original assignee: 임정아
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-05-22
Also published as: KR100453024B1

Abstract

본 발명은 정수 시설이 없는 장소에서 물리적, 화학적, 생물학적으로 안전한 용수를 얻기 위해 고안되었다. 기존의 정수기는 무겁거나 220V의 전원을 필요로 하므로 휴대하기가 어려웠다. 또한 필터(막)의 재생이 어려웠다. 본 발명의 휴대용 고도 정수기는 재질이 가볍고, 자외선 살균 램프는 차량의 시거잭(12V)에 연결하여 사용 할 수 있도록 설계되었다. 본 발명의 주요 공정은 여과와 역세척시 공극 조절이 가능한 섬유 여과 공정과 TiO₂/충전식 UV의 고도 산화 공정, 그리고 입상 활성탄 흡착 공정으로 이루어진다. 공극 조절 섬유 여과기는 여과나 역세척시 공극 조절이 가능하여 여과 효율과 역세척 효율이 높다. 고도 산화 공정인 이산화 티탄과 자외선 공정(TiO₂/UV)은 용존성 유기물질과 무기물질, 그리고 박테리아나 바이러스 등을 산화 · 살균한다. 입상 활성탄 흡착 공정은 물에 잔류하는 냄새나 맛, 트리할로메탄과 미량 중금속을 흡착한다. 위 공정을 거쳐 생산된 용수는 물리 · 화학적, 그리고 바이러스나 박테리아의 생물학적인 위해를 근절할 수 있어, 바로 사용이 가능하다.

Description

휴대용 고도 정수기 {Potable Advanced Water Clearer}

현재 가정이나 공공시설에는 여러 방식의 정수기가 있다. 이들의 대표적 정수 방식은 역 삼투압(Reverse osmosis) 방식과 여러 소재의 필터 방식이다. 역 삼투압 방식이란 오염된 물에 압력을 가하면 반투막을 통하여 분자량이 적은 순수 물과 용존 산소, 미량의 미네랄만이 통과하고, 이온물질과 부유 물질은 통과하지 못하고 유입되는 물의 압력에 의해 폐수로 배출되는 방식이다. 역 삼투압 방식의 구조는 침전 필터와 선 카본필터, 멤브레인(반투막), 후 카본 필터, 자외선 살균기로 이루진 정수 공정은 침전필터에서 5㎛이상의 오염물질을 걸러주고, 활성탄 필터로 염소나 트리할로메탄, 유기물질등을 제거하고 반투막으로 중금속이나 박테리아, 바이러스 등 용존 유 · 무기물질을 제거한다. 후 카본 필터에서는 가스나 냄새를 제거한다. 역 삼투압방식에서 가장 중요한 사항은 반투막의 수명으로 원수 수질, 즉 온도와 압력, pH에 민감하게 영향을 받으며 대략 1∼2년이다. 사용 온도는 4∼38℃ 범위이나 온도가 낮으면 정수량이 적고, 온도가 높으면 멤브레인이 손상을 받는다. 압력은 20∼120psi 범위로 고압이 요구된다. 또한 수중에 염소나 미생물, 총 용존 고형물의 농도가 높으면 멤브레인이 손상을 받으므로 활성탄 필터가 필요하다. 이러한 역 삼투압 방식의 가장 큰 단점은 다음과 같다. 첫째는 반투막의 재생이 어렵다. 둘째는 정수 속도가 느려 정수량이 적고(0.13ℓ/min), 승압 펌프가 있어 무겁고 전원(220V)이 필요하다.

여러 소재의 필터 방식은 녹 찌꺼기를 제거하는 전처리 필터, 부유 물질을 제거하는 마이크로 필터, 염소와 냄새 및 미량 오염물질을 제거하는 활성탄 필터, 세균과 곰팡이를 제거하는 파이널 필터로 구성돼 있다. 이 방식은 pH 7∼8의 약 알카리수이며 미네랄을 유지시키는 효과가 있으며, 정수량(1ℓ/min)이 적당하고 정수에 따른 폐수 발생량이 거의 없다. 이 방식의 최대 단점은 여러 개의 필터로 구성되어 필터 오염시 세균 유출이 우려되며, 각각의 막 또한 재생이 어렵다. 현재 정수장의 음용수 생산 방법은 재래식 공정과 고도 정수 공정이 있다. 재래식 공정은 침사, 응집 · 침전, 모래여과, 소독이다. 고도 정수처리 공정은 전 오존, 응집 · 침전, 모래여과, 후 오존, 입상 활성탄, 소독이다. 즉 상수 원수중의 부유 물질을 응집 · 침전으로 제거하고, 모래여과로 탁도를 제거한 후 강 산화제인 오존 공정으로 박테리아, 바이러스살균, 무 · 유기물질을 산화 처리하고 입상 활성탄 공정으로 잔류물을 흡착제거하는 것이다. 즉 생물학적으로 안정한 수질을 얻기 위해 화학적 산화 공정인 오존 공정을 두고 있다.

본 발명의 휴대용 고도 정수기는 기존 정수 방식들의 최대 단점인 재생성과 화학 살균 공정을 보완하였으며, 재질이 가볍고, 차량의 전원에 연결하여 사용 할 수 있도록 고안하였다.

현재 가정이나 공공시설에 사용되고 있는 대표적 정수처리 방식은 역 삼투압 방식과 여러 소재의 필터 방식이다. 이 방식들은 필터가 오염되면 역세나 기타 세정으로는 재생이 어려워, 새것으로 교체해야 하므로 비용부담이 크다. 또한 220V 전원을 사용하거나 승압 펌프가 있어 그 중량이 무거워 휴대하기가 어렵다. 본 발명의 휴대용 고도 정수기는 자체 개발 공극 조절 섬유 여과기, TiO₂/충전식 UV, 입상 활성탄으로 구성되어 역세나 세정으로 재생이 가능하며, 장치의 재질이 가볍다. UV 램프는 낮은 전압(12V)의 전원에서도 충전하여 사용 가능하도록 설계되었다. 공극 조절 섬유 여과기는 원수수질에 따라 공극 조절이 가능하므로 정수 속도도 조절가능하며, TiO₂/UV 고도 산화 공정과 활성탄 흡착 공정으로 수인성 질병의 원인인 바이러스나 박테리아 그리고 발암성 물질의 위해를 근절할 수 있도록 고안되었다.

도면 1은 휴대용 고도 정수기의 전체 단면도이다.

도면 2는 공극 조절 섬유 여과기의 상세도이다.

<도면의 부호설명>

1. 원수 저장조 7. 충전용 전선

2. 원수 유입구 8. 자외선 램프

3. 섬유줄 지지대 9. 유리관

4. 섬유줄 10. TiO₂코팅관

5. 섬유줄 조임쇠 11. 입상 활성탄

6. 정수 유출구 12. TiO₂/UV 유출구

본 발명은 4단계로 이루어진다. 1단계는 원수를 저장하는 원수 저장조이다. 2단계는 부유 물질과 탁도를 제거하기 위한 공극 조절 섬유 여과기이다. 3단계는 용존성 유기물질과 무기물질, 그리고 박테리아나 바이러스 등을 산화 · 살균하기 위한 고도 산화 공정인 이산화 티탄과 자외선 공정(TiO₂/UV)이다. 유리관에 싸인 자외선 램프는 충전식으로 설계되어 야외나 차량내에서 자동차 시거잭으로 쉽게 사용할 수 있다. 4단계는 물에 잔류하는 냄새나 맛, 트리할로메탄과 미량 중금속을 흡착하는 입상 활성탄 공정이다. 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

1)은 원수 저장조이며, 원수는 계곡물이나 간이 상수시설 등에서 채수하면 된다. 원수 저장조는 채수시 분리되므로 편리하게 사용 가능하다.

2)는 원수 유입구이다. 원수는 부유 물질과 탁도를 제거하기 위해 공극 조절 섬유 여과기로 유입된다.

3)은 섬유줄 지지대이다. 역할은 섬유줄을 일정한 간격으로 고정시켜 준다. 4)는 섬유줄이다. 섬유줄은 원수의 부유 물질과 탁도에 따라 여러 재질을 선택 할 수 있다. 5)는 섬유줄 조임쇠이다. 조임쇠는 여과시에는 섬유줄을 팽팽히 조여주어 공극을 미세하게 하고, 역세척시에는 느슨하게 풀어주어 공극을 확대하여 세정을쉽게 한다. 즉 원수의 입자상 물질 제거시에는 먼저 3)의 섬유줄 지지대에 4)의 섬유줄을 고정시키고 5)의 조임쇠로 조여주어 여과를 수행하고, 역세척(backwashing) 시에는 조임쇠를 풀어주어 연결된 섬유줄을 완화하여 공극을 확보하여 세척을 효과적으로 수행한다.

7)은 자외선 램프의 충전용 전선이다. 차량내의 시거 잭(12V)에 연결하여 사용 가능하다. 8)은 자외선 램프(UV-254)이다. 램프는 수명이 다 되면 유리관내에서 꺼내 간편하게 교체된다. 9)는 유리관이다. 유리관은 자외선 램프를 물로부터 보호하면서 자외선은 투과시킨다. 10)은 TiO₂코팅관이다. TiO₂sol의 제조는 Ti(OC₃H₇)₄를 사용하며, 결합재로 Si(OC₂H₅)₄를 사용한다. sol을 제조하는데 촉매제로 아세트산을 소량 첨가한다. TiO₂는 dip coating으로 금속(스테인리스 스틸)에 코팅하였다. 이산화 티탄이 코팅된 관은 자외선과의 반응으로 용존성 유기물질과 무기물질, 그리고 박테리아나 바이러스 등을 산화 · 살균한다. 12)는 TiO₂/UV 유출구이다.

11)은 입상 활성탄이다. 활성탄 흡착 공정은 잔류하는 미량의 유기물질과 냄새나 맛, 트리할로메탄과 미량 중금속을 제거한다.

본 발명은 정수 시설이 없는 장소에서 물리적, 화학적, 생물학적으로 안전한 용수를 얻기 위해 고안되었다. 기존의 정수기는 무겁거나 220V의 전원을 필요로 하므로 휴대하기가 어려웠다. 또한 가격이 고가이고 재생이 어려웠다. 본 발명의 휴대용 고도 정수기는 재질이 가볍고, 차량의 전원(시거잭)에 연결하여 사용 할 수있어 휴대가 가능하다. 또한 여과시 공극 조절이 가능한 자체 개발 공극 조절 섬유 여과기와 TiO₂/UV의 고도 산화 공정, 입상 활성탄 공정은 일련의 분리형 구조로 이루어져 역세척 하거나 재생이 쉽도록 하였다.

Claims

유체중의 입자상 물질을 제거할 수 있는 공극 조절 섬유 여과기 부분으로 섬유줄을 여과나 재생시 공극을 작게 혹은 크게 조절하는 기술에 관한 것임. 섬유줄은 용도에 따라 여러 재질을 선정할 수 있다.

가) 섬유 여재를 섬유줄의 형태로 하여 여과재로 사용

나) 섬유줄을 섬유줄 지지대에 고정한 후 조임쇠로 섬유줄 간의 공극을 조절한다. 여과시에는 조임쇠를 조여주어 섬유줄을 팽팽히 당겨주어 섬유줄 간의 간격을 좁혀 공극을 미세하게 하여 여과를 실시하고 역세척(backwashing)시에는 조임쇠를 풀어주어 섬유줄을 느슨하게 늘어 뜨려 섬유줄 간의 간격을 넓혀 유체중의 입자상 물질을 떨어내어 역세척을 수행하는 것으로 이 원리의 여과 장치에 관한 것
가) 기존의 정수기는 220V의 전원을 필요로 하므로 야외에서 사용하거나 휴대하기가 어려우나 본 공정의 전원 공급 장치는 차량내의 시거 잭에 연결하여 사용 가능하도록 하는 충전식에 관한 고안

나) 이산화 티탄과 자외선(TiO₂/UV)과의 반응으로 용존성 유기물질과 무기물질, 그리고 박테리아나 바이러스 등을 산화 ·살균하는 TiO₂/UV의 고도 산화 처리 장치
가) 섬유 여과기와 TiO₂/UV의 고도 산화 공정, 그리고 활성탄 흡착 공정의 원리로 이루어진 유체 처리 장치에 관한 것