KR20060108198A - 급배수 시스템과 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급배수 시스템과 그 장치를 제공한다. 부분막 여과장치의 유입측 1차수(원수)를 공급하는데 있어서, 막면 통과수를 계외 유로로 하는 관로를 설치하고, 투과수측 2차수계 관로와 더불어 각각에 제어가능한 적어도 1개의 수전을 배치하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템과 그 장치를 기본으로 하여 평소의 정밀여과막 혹은 한외여과막에 의한 투과수의 사용상태를 장기간 가능하도록 하기 위해 1차측 막면 투과수를 충분히 활용한다. 사용중에 투과막이 막히면, 투과측 2차수 출력압과 유입측 1차수 수입압에서 파생하는 차압의 상승에 따라, 투과수측 밸브를 차압 스위치에 의해 닫고 1차측 막면 통과수를 많이 사용하여 막면의 막힘을 해소한 후에, 투과수측 밸브를 열어 막투과수의 공급을 재개할 수 있게 한다. 또한, 채용하는 여과막으로는 분획분자량이 5만개 이상 50만개 이하인 한외여과막 필터를 사용하는데, 바람직하게는 저지 구멍의 직경이 0.2㎛ 이하인 정밀여과막 필터를 사용한다.

급배수, 여과막, 투과수

Description

급배수 시스템과 그 장치{WATER FEED AND DISTRIBUTION SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}

도 1은 본 발명의 기본 사상을 나타내는 흐름도이다. 펌프로 가압된 통수(通水)가 부분막 여과장치에 도입되어, 막면(膜面) 통과수와 투과수가 얻어지는 모식도이다.

도 2는 투과수측 관로(管路)와 유입수측 관로의 각각에 수압측정점을 설치하고 그 차압(differential pressure)에 따라 투과수측 관로의 밸브를 작동시키며, 투과수측 관로의 분기 관로에 설치한 체크타이머에 의해 차압 스위치를 통하여 해제하는 시스템을 설명하는 모식도이다.

도 3은 부분막 여과장치의 막면 통과수의 계외(系外) 급수와, 투과수를 수돗물의 물받이조(受水槽)에 접속한 급수방법을 나타낸 모식도이다.

도 4는 부분막 여과장치의 막면 통과수의 계외 급수 및 투과수를 수돗물의 물받이조에 접속하고, 여과수의 공급이 따라잡을 수 없게 되어 물받이조의 수위가 낮아지면, 수위센서에 의해 작동하는 밸브로 상수를 급수하는 시스템의 모식도이다.

도 5는 투과수측 관로와 유입수측 관로의 각각에 수압측정점을 설치하여, 그 차압에 따라 투과수의 밸브를 정지시키고, 신호등이 점멸하도록 하는 모식도를 나 타낸다.

도 6은 투과수측 관로와 유입수측 관로의 각각에 수압측정점을 설치하고, 그 차압에 따라 작동하는 부스터 펌프(booster pump)를 유입수측 관로에 설치한 모식도를 나타낸다.

**주요 도면부호의 부호설명**

1: 분리막

2: 분리막 모듈의 막투과수(투과수라고도 함)측

3: 분리막 모듈의 투과수 관로

4: 막면 통과수측 관로

5: 분리막 모듈의 막면 통과수측

6: 막면 통과수측 관로에 직결된 수도꼭지(수전(水栓))

7: 투과수 관로에 직결된 수도꼭지(수전)

8: 수압을 가지는 유입수 입구

9: 차압 스위치

10: 타이머로 작동하는 계외배출용 투과수측 관로의 압력측정용 밸브

11: 배출용 투과수측 관로의 압력측정용 관로

12: 투과수측 관로의 개폐원 밸브 13: 부분막 여과장치

14: 수도 물받이조 15: 상수도관

16: 수위센서 17: 신호등

18: 부스터 펌프 19: 상수돗물

20: 상수도관 개폐밸브 21: 정류량 밸브

a: 투과수측 관로의 압력측정부 b: 막면 통과수측 관로의 압력측정부

본 발명은 지하수, 공업용 수돗물, 수돗물로 이루어지는 원수(原水)를 부분막 여과장치에 의해 정밀여과 혹은 한외(限外)여과할 때, 여과의 중추기능인 여과막 표면의 청정유지가 필수 조건이 되는데, 특별한 세정장치를 사용하지 않고 막면을 자동적, 효율적으로 세정하면서 영구적인 여과를 보장할 수 있는 시스템과 그 장치에 관한 것이다.

근래, 사용시점 근방에 용수를 정화하기 위해 주로 막필터가 사용되고 있다. 사용 실태의 진화에 따라 작고 콤팩트한 것은 수도꼭지 직결 혹은 언더싱크(under sink)의 형태가 주류를 이루고 있다.

하지만, 이것들에 사용되는 막필터는 모두, 필터가 막혔을 때 필터 카트리지를 바꾸는 일회용 타입이다. 한편, 중대규모로 구분된 정수에서는, 막필터의 막힘 상태를 여과 유량 혹은 여과 차압을 감지하여, 역세(逆洗) 조작을 수동 혹은 자동으로 하고 있다.

이 방법에 따르면, 역압(逆壓) 가압펌프, 공기 버블링 장치, 역세수 배출과 헹굼 공정 등이 필요하기 때문에, 결과적으로 장치가 번잡화되거나 에너지를 손실시키는 등 반드시 실용적이지는 못하였다.

이를 방지하기 위한 방법으로서 물 여과 장치의 구성을 부분 여과 즉, 크로스플로우 여과기구를 짜넣는 방식이 채용되는 경우도 있는데, 순환펌프, 순환탱크 등을 준비해야 하는데다가, 플러싱(flushing), 농축수의 배출 등 번잡한 공정을 동반하여 에너지 손실, 물 회수율 저하 등의 결점이 지적되고 있다.

또한, 막여과공정을 원칙으로 하면서도 효율적으로 급수하는 시스템으로서, 용수급수 시스템에 역침투막 필터를 사용하여 물을 여과할 때, 미처리수, 순환수, 여과수를 각각 급수관을 통하여 사용장소로 직접 보내는 방법(일본특허공개 2000-319944호 참조)이 제안되고 있다.

하지만, 이 방식에서는 필터의 막힘을 야기하기 쉬워, 역침투막의 세정을 컨트롤하는 방법을 해결할 수 없어 실용적이지 못하다.

한편, 여과수와 미처리수를 동시에 사용할 때, 과연 고압을 요하는 역침투막의 여과기구가 안정적으로 작동할 수 있을지 여부 등 기술적인 검토가 필요하다.

또한, 역침투막 필터로 우물물, 지하수를 처리하고, 처리수를 상수용으로 하며, 농축수를 관개용으로 사용하는 방법(일본특허공개 평5-7873호 참조)이 제안되고 있다. 이 방법은 각각의 물을 일단 탱크에 저장하여 작동하는 방식인데, 일차측의 압력보유 방법이 불명확하고, 또한 역침투막 여과기구의 실효성 자체에도 의문이 있으며, 직접 사용이 아니라는 점에서 탱크 등 여잉설비가 필요하기 때문에 실용적이지 못하다.

이상 설명한 바와 같이 현상태에서는, 어떤 방법이든 사용중에 여과막 표면을 자동으로 세정하고, 거의 영구적 내지는 장기간 동안 여과막을 교환하지 않으면 서 막여과 장치를 실용적으로 사용하는 것이 불가능하다.

본 발명의 이상과 같은 상황에 감안하여, 통상의 물처리에 사용되고 있는 여과막을 채용하여 특별한 역세 공정 및 장치없이, 막사용효율 100%로 용수처리할 수 있는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 이와 같은 관점에서 상기 목적을 달성하기 위하여 세밀히 연구한 결과, 부분막 여과(크로스 플로우 여과라고도 함)의 막면 통과수(순환수를 사용하지 않음)와 투과수를 번갈아 사용함으로써, 놀랍게도 특별한 역세 공정 및 장치없이 사용효율 100%로 용수처리를 할 수 있는 방법을 발견하여 본 발명에 이르렀다.

즉, 종래 막여과 방식에 따라 정수처리를 하는 경우에는, 여과수를 일단 여과수조에 저장하고, 사용점으로의 수도꼭지에 접속하는 한편, 순환수로서 막여과계 안에도 순환시켰다.

또한, 일정한 시점을 정하여 여과수조로부터의 투과수를 역통(逆通)시켜 역통수 세정하거나 혹은 순환수측을 높은 막면유속으로 플러싱 세정한 후 배수하는 방법이 일반적으로 채용되었다.

종래의 막여과 방식에서는 상기 방법이 정설적인 방법이지만, 본 발명자들은 여기서 사용되는 순환수에 대하여 세밀히 검토한 결과, 보통의 사용태양에서 그대로 수도꼭지에 직결한 계외 유출로서 런닝하면, 막여과계 안에서 일정시간 순환수 로 한 경우와 비하여 여과막 표면의 오염도가 낮은 것을 알게 되었다.

이는 여과막면을 통과할 때 막면을 세정하는 효과를 나타내는 것으로, 막투과수와 더불어 번갈아 사용함으로써 막면세정의 기회가 많아지는 효과를 나타낸다는 점을 알게 되었다. 이러한 결과로부터, 특별한 역통수 혹은 역압 통수 세정 및/또는 고유속 순환수에 의한 플러싱 세정보다도, 여과막 표면을 정상적으로 유지하여 장기간에 걸쳐 안정된 세정효과를 얻을 수 있는 방향을 알게 되었다.

이러한 힌트에 근거하여, 세밀한 검토를 거듭하여 이 교호(交互) 사용에 일정한 조건을 설정함으로써 이 용수처리 방법을 확실하게 실행할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명에 이르렀다.

본 발명의 요지는 부분막 여과장치의 유입측 1차수를 공급하는데 있어서, 막면 통과수를 계외 유로로 하는 관로를 설치하고, 투과측 2차수계 관로와 더불어 각각에 제어가능한 적어도 1개의 수전을 배치하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템을 기본으로 한다. 여기서, 제어란 자동제어 혹은 수동을 포함하여 개폐가능한 수전을 가리키며, 제어작동시에 경보를 포함한 작동을 표시할 수도 있다.

또한, 투과측 2차수 출력압과 유입측 1차수 수입압에서 파생하는 차압에 따라 개폐하도록 설정한 2차수측 밸브를 배치함으로써, 투과수의 통수를 제어할 수 있다.

상기 제어에 있어서, 상기 차압에 의해 작동한 투과측 2차수의 통수 정지를, 체크타이머로 차압 감시하여 해제하도록 설정할 수도 있다.

한편, 상기 부분막 여과장치로부터의 투과측 2차수 물받이조에 수위센서를 설치하고, 유입이 미리 설정한 수위 이하인 경우, 상기 물받이조에 상수도 등으로부터의 음료수를 급수할 수 있다.

이상에 나타낸 차압에 근거하여 밸브개폐 및/또는 타이머 작동시에 작동표시를 할 수도 있다.

한편, 투과측 2차수 출력압과 유입측 1차수 수입압 원수 입구의 압력으로 파생하는 차압에 따라 정해진 검출폭으로 작동하는 증압 펌프를 가지고, 막여과의 개시 및 정지를 관로 안의 압력차에 연동하여 작동하도록 설정할 수도 있다.

여과막으로서는 분획분자량이 5만개 이상 50만개 이하인 한외여과막 필터를 사용하거나, 또는 여과막으로서 저지구멍 직경이 0.2㎛ 이하인 정밀여과막 필터를 채용할 수 있다.

본 발명에서 말하는 여과막은, 통상의 수도수압 즉, 200에서 500Kpa 정도이며 상온에서 충분히 물이 투과하는 정밀여과막, 한외여과막 등이 바람직하다.

즉, 부스터 펌프의 보조를 받는 케이스를 포함하여, 1MPa 이하의 차압하, 상온에서 유속 50L/m²/hr 이상, 바람직하게는 차압 100MPa하에서 유속이 20L/m²/hr 이상인 여과막을 사용한다. 이 사양 범위 밖에서는 통상의 생활용 정수를 한 개 이상의 수도꼭지로부터 사용한다면 여과막의 막힘이 빈번히 발생한다.

여과막의 형상으로서 특히 분획분자량이 작은 한외여과막에서는, 비대칭막으로 스킨층 즉, 분리·분획막부가 얇거나 혹은 가늘게 크레이프된 것이 바람직한데, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

한편, 막면 통과수의 잡용수로서의 사용으로 막면을 세정하는 것을 고려하면, 막표면은 평평하고, 막표면의 작은 구멍은 가는 것이 바람직하다.

막필터 모듈의 형식으로는 중공계 막모듈, 스파이럴(spiral) 모듈, 파이프형 필터 모듈 등 어느 것이어도 좋다. 또한, 분리막을 구성하는 소재는 무기재료, 금속, 합금, 금속산화물과 그 소결체(세라믹스), 글라스, 탄소질, 고분자 유기재료인 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 셀룰로오스 유기산 에스테르, 초산 셀룰로오스, 셀룰로오스 에스테르, 폴리에틸렌·폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플로로에틸렌, 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산과 그 유도체, 폴리에테르, 폴리페닐에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리아미드 및 그 유도체, 폴리이미드 등을 들 수 있다.

단, 이것들은 주요 예시로서 어떠한 것이어도 좋지만, 물 안에 미량으로 포함되는 유기물에 의한 막면의 오염을 고려하면, 소수성보다 친수성인 것이 바람직하다. 하지만, 소수성 재료라도

선처리, 친수기 그래프 등에 의해 친수화 처리한 것도 상관없이 사용할 수 있다. 중공계막의 제조법도 건식법, 습식법, 건습식법, 용융법 등 어떤 방법이라도 가능하지만, 비대칭막의 제조를 염두에 두면 습식법이 바람직하다.

본 발명에서 말하는 차압 스위치란, 예를 들어, 2개의 서로 다른 압력을 받는 부르동관(Bourdon tube)과 하나의 마이크로 스위치를 병용하여 형성되어, 미리 설정한 차압값이 되었을 때 전기회로를 개폐하는 것이다.

본 발명은 상수도의 수도수압, 공업용 수돗물의 수도수압, 혹은 지하수·복류수(伏流水, underground flow)·표류수 등을 원수로 하는 경우에는 압입 펌프를 사용하여 원수를 압입하는 것을 기본으로 하고 있지만, 수돗물을 원수로 할 때 수압이 불충분한 경우 또는 2단 펌프를 사용하여 막분리를 제어하는 경우에는 부스터 펌프를 사용한다.

본 발명의 장치에 유입하는 일차수는 상기와 같이 상수돗물, 공업용 수돗물, 지하수, 복류수, 표류수 등이 사용되는데, 막면 통과수를 사용하는 잡용수가 음료수 기준에 적합해야 하는 경우에는, 원수는 적어도 음료수로서 인정되는 기준을 만족하는 것이어야 한다.

본 발명에서 말하는 압입 펌프, 부스터 펌프는 메카니컬 펌프, 소용돌이 펌프, 왕복운동 펌프 등 비교적 낮은 점도의 액체에 사용하는 것이 사용된다.

본 발명에서 말하는 수위센서는, 예를 들어, 액면의 상승 및 하강을 플로우트(float)가 검지하여 스위치 작동하는 이른바 플로우트 스위치를 가리킨다. 즉, 이 경우, 물받이조의 일정 하한액면 검출위치를 정하고, 본 기기를 세트하여 두어 액면의 하강에 의해 플로우트가 하강하고, 암(arm)의 말단에 있는 마그네트가 상수도 급수관의 개폐밸브 접점을 개방하는 것이다. 본 플로우트 스위치는 시스템 내부에 리드 스위치가 밀봉되어 있으며, 플로우트 내의 마그네트 자력에 의해 스위치가 동작한다.

이 수위센서들은 물받이조 안에 설치하는데 가로형이어도 세로형이어도 좋다. 단, 식품위생법에 접합한 것을 사용할 필요가 있다.

본 발명에서 말하는 개폐밸브는 차압스위치로부터의 신호에 의해 개폐하는 것, 타이머로 개폐하는 것의 2가지가 그 목적에 따라 나뉘어 사용된다. 그리고, 이것들은 필요에 따라 제어기를 통하여 작동한다.

상기 어느 한가지 방법 혹은 시스템은 장치에 조립할 수 있다.

본 발명의 유입측 1차수의 대상이 될 수 있는 원수로서는 지하수, 복류수, 표류수, 공업용 수돗물, 수돗물 등을 들 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 6에 따라 본 발명의 실시예와 구성 및 그들의 제휴 상황을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 기본사상을 나타내는 흐름도이다. 펌프로 가압된 유입측 1차수(원수)가 부분막 여과장치에 도입되어, 막면 통과수와 막투과수가 얻어지는 모식도이다. 즉, 펌프로 가압된 유입측 1차수(이하, 원수라고 약칭하는 경우도 있다)(8)가 부분막 여과장치(13)에 도입된다. 도입된 원수는 여과막(1)의 표면을 통하여 막면 통과수측 관로(4)로 이동하여 사용점의 1군데 이상의 수도꼭지(6)에 압입된다. 한편, 분리막(1)을 투과한 여과수, 투과수는 투과수측 관로(3)를 통하여 사용점의 수도꼭지(7)에 채워진다.

이 상태에서 수도꼭지(7)를 열면 막투과수 즉, 정화수가 음용, 조리용 외의 생활용 상수로서 공급된다. 한편, 수도꼭지(6)를 열면 막여과되지 않은 원수가 그대로 공급되어 이것은 살수용, 화장실용 등의 잡수용으로 사용된다. 이 상태를 본 발명에서는 '2원 급배수'라고 한다. 한 명의 사람이 하루에 필요로 하는 물은 상기 상수와 잡용수로 이루어지며, 그 비율은 약 1 대 10 내지 1 대 30 사이라고 한다.

따라서, 수도꼭지(6)와 수도꼭지(7)를 번갈아 사용하면, 수도꼭지(6) 사용시에 여과막 표면이 막면 통과수로 깔끔히 세정되며, 수도꼭지(7) 개방시, 즉 막여과시에 막표면에 체류하는 부착오물이나 퇴적오물은 통상적으로 제거된다.

의외로 이러한 메카니즘에 의해 안정된 2원 급배수 상태가 확보되며, 특별한 막세정 공정을 필요로 하지 않고 부분막 여과장치에 의한 정수처리가 안정되게 장시간 유지되는 것을 본 발명자들은 확인하였다. 본 발명에서는 이 시스템을 더욱 안정되게 하기 위한 방법을 제안하는 것이다.

즉, 수도꼭지(7)를 열어 투과수측 정수를 연속하여 사용하고, 수도꼭지(6)를 거의 사용하지 않는 상태가 있을 경우의 여과막 보호수단을 제공하는 것이다.

도 2는 막투과수측 관로와 유입수측 관로의 각각에 수압측정점을 설치하고, 그 차압에 따라 투과수측 관로의 밸브를 폐작동시켜 분리막의 과잉오염을 방지한다. 한편, 투과수측 관로의 분기관로에 설치한 체크타이머에 의해 작동하는 밸브(10)를 설치하여, 일정 시간마다 차압을 체크하여 차압이 미리 설정된 차압 이하이면 차압 스위치(9)를 통하여 밸브(12)를 개방으로 해제하는 시스템의 설명모식도이다.

즉, 투과수측 관로(3)의 수압측정점(a)과 유입수측 관로의 수압측정점(b) 사이의 차압 스위치(9), 이 차압 스위치(9)의 신호와 직결하여 개폐하는 투과수측 관로의 개패밸브(12), (a) 점과 개폐밸브(12)의 사이에 설치되어 타이머로 작동하는 방출밸브(10)를 가지는 투과수측 관로 수압측정용 분기관로(11)를 설치한 상기 2원 급수장치이다.

이 시스템에서 (a), (b) 사이의 차압이 미리 설정한 값을 넘는 경우, 개폐 밸브(12)가 닫히고, 그 이후에는 막여과가 정지한다. 그 후, 수도꼭지(6)의 잡용수를 사용하여 여과면이 세정되어 방출밸브(10)를 열었을 때, (a),(b) 사이의 차압이 회복한 경우, 차압 스위치(9)로부터의 신호에 의해 밸브(12)가 열리고, 다시 수도꼭지(7)로부터 투과수를 얻을 수 있다.

도 3은 부분막 여과장치의 막면 통과수의 계외 급수와 막투과수를 수돗물의 물받이조에 접속한 급수방법을 나타낸 모식도이다.

즉, 부분막 여과장치의 막면 통과수 출구측에 급수전(6)을 가지는 관로를 직결시키고, 다시 막투과수 출구측을 수돗물의 물받이조(14)에 관로접속하여 이루어지는 2원 급배수 방법을 나타내고 있다.

본 시스템에서도 차압 스위치(9), 개폐밸브(12) 및 방출밸브(10)를 가지는 투과수측 관로의 수압측정용 분기관로(11)를 설치하여, 여과막의 급격한 폐색에 의한 사고에 대비해 두는 것이 바람직하다.

도 4는 부분막 여과장치의 막면 통과수의 계외 급수와, 막투과수(단지 투과수라고 기재하는 경우도 있다)를 수돗물의 물받이조에 접속하고, 여과수의 공급이 따라갈 수 없게 되어 물받이조의 수위가 내려가면, 수위센서에 의해 작동하는 밸브로 상수를 급수하는 시스템의 모식도이다.

즉, 부분막 여과장치의 막면 통과수 출구측에 급수전(6)을 가지는 관로를 직결하고 투과수 출구측을 수돗물의 물받이조(14)에 관로접속하여 이루어지는 2원 급배수 방법에 있어서, 여과수 출구근방(a)과 원수입구(b) 사이에 차압 스위치(9)를 배치한다. 상기 차압스위치(9)의 신호에 의해 개폐하는 밸브(12)를 여과수출구의 압력검출점(a)보다 하류의 관로에 설치하여 이루어지는 수처리 시스템에 의한 급수방법에 있어서, 물받이조(14)에 상수도 급수관(15)의 개폐밸브(20)에 신호를 보내는 수위센서(16)를 설치하고, 밸브(12)가 닫혀 부분막 여과장치로부터의 유입이 정지되거나, 물받이조(14)로의 수처리 시스템(5)으로부터의 공급이 따라가지 못하게 되어 물받이조(14)의 수위가 미리 설정한 수위 이하가 된 경우, 상수도 급수관(15)의 밸브(20)가 열려 상수도로부터 물받이조(14)에 급수되는 방법을 나타내고 있다.

한편, 물받이조(14)에 물이 가득찬 경우에는, 당연히 상수도 급수관 및 수처리 시스템으로부터의 급수를 별도의 제어 시스템에 의해 정지하도록 설정하였지만, 자명한 수법이기 때문에 설명을 생략한다.

도 5는 투과수측 관로와 유입수측 관로의 각각에 수압측정점을 설치하고, 그 차압에 근거하여 투과수의 밸브를 정지하며, 신호등(7)을 점멸시키는 모식도를 나타낸다.

즉, 부분막 여과장치(13)의 막면 통과수(5)의 출구 및, 투과수(2)의 출구를 각각 급수전을 가지는 관로에 직결시켜 이루어지는 2원 급배수 시스템에 있어서, 투과수(2)의 출구 근방(a)과 유입수 입구 근방(b) 사이의 차압 스위치(9)의 신호에 의해 점멸하는 신호등(17)을 여과수 급수전 근방에 설치하고, 여과막의 폐색시에 경고를 하도록 이루어져, 이 시점에서 수전(7)을 닫아 사용을 정지한다.

그 후, 수전(6)의 잡용수 즉, 막면 통과수만을 계속 사용하여 막면이 세정되고, 수전(7)을 열어도 차압 스위치(9)로부터의 신호로 신호등이 점등하지 않는 것 을 확인하여 수전(7)의 투과수를 사용한다. 신호등(17)은 이상을 알리는 부저이어도 좋다.

도 6은 투과수측 관로와 유입수측 관로 각각에 수압측정점을 설치하고, 그 차압에 따라 작동하는 부스터 펌프를 유입수측 관로에 설치한 모식도를 나타낸다. 즉, 투과수측 2차수 출구근방(a)과 유입수측 1차수 입구(b)의 압력으로 이루어지는 차압 스위치(9)를 배치하고, 상기 차압 스위치(9)의 신호에 따라 작동하는 부스터 펌프(18)를 일정 수압을 가지는 상수도수관(8) 혹은 공업용 수도수관(8)으로 이루어지는 유입수 입구의 압력검출점(b) 근방의 관로에 설치한다.

보통은 상기 부스터 펌프(18)에 의해 막여과하는데, (a), (b) 사이의 차압이 일정값 이상이 된 경우에는 부스터 펌프(18)를 정지하고, 상수도 수압 또는 공업용 수도수압으로 수전(6)으로부터의 막면 통과수만 공급하는 것이다.

이하, 실시예에 따라 상세히 본 발명을 설명한다.

실시예 1

공업용 수돗물을 원수로 하고 부스터 펌프에 의해 승압하여 수처리장치(크로스 플로우형 한외여과막 분리장치)에 도입하도록 한 정수장치를 설치하였다. 여기서 사용한 한외여과막 필터는 소재가 폴리불화비닐리덴으로 이루어지는 분획분자량 80,000, 저지구멍 직경 환산 0.005㎛의 내압형 중공계 막으로 구성된 막면적 50m²의 원통형 모듈이다.

이 정수장치의 투과수측 출구를 관로로 연장하고, 3개의 정화수용 수전(수도 꼭지) 관로에 직결하였다. 한편, 막면 통과수 출구(본 예에서는 일방 통행으로 하고, 순환시키지 않는다)도 관로로 연장하여 6개의 잡용수용 수전(수도꼭지) 관로에 직결하였다.

투과수 출구근방에 수압측정점(a)과 원수유입구 근방에 수압측정점(b)을 설치하고, (a),(b) 사이에 차압 스위치를 설치하였다. 또한, 투과수측 관로에 이 차압 스위치의 신호에 직결하여 개폐하는 투과수측 관로개폐 밸브, (a)점과 개폐밸브 사이에 설치하며 수동 또는 6시간마다 타이머로 작동하여 10초간만 정화수를 방출하는 방출밸브를 가지는 투과수측 관로 수압측정용 분기관로를 설치하였다.

이 시스템에서는 (a),(b) 사이의 차압이 300KPa를 넘는 경우, 투과수측 관로개폐밸브가 닫히도록 설정하였다.

이상의 조건으로 설정한 수처리장치에 탁도 9(mg/l), pH 6.9, 경도 CaCO₃98(mg/l) 증발잔류물 210(mg/l), 염소이온 Cl 35(mg/l), 철 Fe0.3(mg/l), COD 4.2(mg/l), 색도(도) 13, 수압 100KPa의 공업용 수돗물을 압입하고, 정화수 수도꼭지 3개를 모두 개방하며, 막면 통과수 출구의 잡용수 수도꼭지 1개를 개방하여 원수를 초기압력 250KPa로 처리를 시작하였다.

이어서, 잡용수측 수도꼭지를 닫고 정화수 수도꼭지로부터의 방수량이 1시간에 4.0m³이 되도록 원수입구측의 정류량 밸브를 조정하였다. 이 상태에서 연속 통수하였더니, 34시간 후에 투과수측 관로 개폐밸브가 자동적으로 닫혀 수처리장치는 운전을 정지한다.

이어서, 잡용수측 수도꼭지 3개를 모두 열고, 1시간에 10m³의 연속방수를 하였더니, 6시간 후에 투과수측 관로 개폐밸브가 자동적으로 열려, 정화수 수도꼭지로부터 방수가능하게 되었다.

이 시험운전을 거쳐, 다시 본 시스템을 계속하여 정화수와 잡용수를 번갈아 사용하는 형태로 1년 이상 동안 연속통수를 하였더니, 안정된 정화수 및 잡용수가 얻어졌다. 또한, 얻어진 정화수는 정기적인 수질시험으로 수도수질 기준 50항목을 모두 만족하였다.

실시예 2

저지구멍 직경이 0.1㎛인 친수화 폴리에틸렌제 외압형 중공계 정밀여과막 모듈(막면적 20m²) 10개를, 외형 1000mm으로 원수측 하부에 원수입구과 그 180도 반대측 상부에 각각 원수출구 및 여과수 출구를 설치한 부분막 여과장치에 설치하였다.

이 처리장치의 원수출구측에 잡용수용 급수전(수도꼭지)을 가지는 관로를 직결하고, 여과수(투과수) 출구측에 수돗물의 물받이조 관로를 접속하였다. 한편, 수돗물의 물받이조에는 당연히 수돗물 급수전이 접속되며, 이 물받이조 안에 상수도 급수관의 개폐밸브 제어용 신호를 보내는 수위센서를 설치하였다.

또한, 여과수 출구근방의 수압측정점(a)과 원수 입구근방의 수압측정점(b) 사이에 차압 스위치를 배치하고, 상기 차압 스위치의 신호에 따라 개폐하는 밸브를 여과수 출구의 압력검출점(a)보다 하류의 여과수 관로에 설치하였다. 이렇게 하여 수처리장치의 여과수 출구로부터 물받이조로의 급수관로에 있어서 상기 밸브가 닫 히고, 부분막 여과장치로부터 물받이조로의 유입이 정지한 경우, 혹은 물받이조로의 수처리장치로부터의 통수량에 변화가 일어난 경우에 대비하여 미리 설정한 수위 이상이 된 경우, 상기 물받이조에 상수도 급수관 밸브를 열어 상수도로부터 물받이조로 공급하도록 한 수처리 시스템을 완성하였다.

이 부분막 여과장치에 탁도 9(mg/l), pH 6.9, 경도 CaCO₃98(mg/l) 증발잔류물 210(mg/l), 염소이온 Cl 35(mg/l), 철 Fe 0.3(mg/l), COD 0.11(mg/l), 색도(도) 2, 전기전도율(mS/m) 15의 지하수를 원수 송수압 100KPa으로 시간당 막투과 수량 5m³/시간이 되도록 조정하여 처리하여 막여과수를 물받이조에 보내고, 잡용 용도로는 수시로 필요에 따라 원수출구측의 잡용수 수도꼭지를 사용하도록 하여 일상적으로 사용하였다. 물받이조에 공급되는 막투과수(막여과수)의 수질은 안정된 수도수질 기준을 만족하였다.

한편, 물받이조(14)가 가득 찬 경우에는, 상수도 급수관 및 수처리 시스템으로부터의 급수는 별도로 준비한 제어시스템에 의해 정지시키도록 하였다. 자세한 것에 대해서는 통상의 수단을 사용하기 때문에 생략한다.

이러한 수처리 시스템으로 하루 2,000m³의 생활용수(음용수, 잡용수 모두)를 필요로 하는 사업소에 1년 이상 급수하고 있는데, 거의 수돗물의 사용을 필요로 하지 않고(보안용으로 때때로 상수도물의 공급을 하는 정도) 안정된 운전을 계속하고 있다.

이상과 같이, 각종 수원을 사용하는 부분막 여과방식을 사용하여 수도 수질 기준에 합치한 정수를 급수하는 한편, 막여과 처리되지 않은 순환수로 막면을 세정하여 막여과를 안정시키는 본 발명에 따르면, 합리적으로 분별된 용수를 사용할 수 있어, 본 발명의 효용은 공업적으로 현격하다고 확신한다.

본 발명은 유입측 1차수(원수)를 부분막 여과장치에 의해 정밀여과 혹은 한외여과하여 사용할 때, 특별한 세정장치를 사용하지 않고 여과막면을 자동적이면서 효율적으로 세정하여 영구적으로 사용하는 부분막 여과장치로서, 보통의 운전만으로 자동적으로 여과막면을 항상 세정하는 시스템과 그 장치를 제안하는 것이다.

즉, 종래의 부분막 여과방식에 의해 세정처리를 하는 경우에는, 여과수를 일단 여과수조에 저장하고, 사용점에 수도꼭지를 접속하는 한편, 순환수로서 막여과계 안에도 순환시켰다. 또한, 일정한 시점을 정하여 여과수조로부터의 여과수를 역통시켜 역통수 세정 혹은 순환수측을 높은 막면 유속으로 플러싱 세정한 후 배수하는 방법이 일반적으로 채용되어 왔다.

본 발명에 따르면, 이러한 걱정을 전혀 할 필요없이 보통의 사용상태에서 항상 여과막을 깨끗하게 유지할 수 있다.

Claims (10)

1. 부분막 여과장치의 유입측 1차수를 공급하는데 있어서, 막면 통과수를 계외 유로로 하는 관로를 설치하고, 투과측 2차수계 관로와 더불어 각각에 제어가능한 적어도 1개의 수전을 배치하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어작동시에 경보를 포함하는 작동을 표시하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   투과측 2차수 출력압과 유입측 1차수 수입압에서 파생하는 차압에 따라 개폐하도록 설정한 2차수측 밸브를 배치하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어에 있어서, 상기 차압에 의해 작동한 투과측 2차수의 통수 정지를, 체크타이머로 차압 감시를 통하여 해제하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 부분막 여과장치로부터의 투과측 2차수 물받이조에 수위센서를 설치하고, 유입이 미리 설정한 수위 이하인 경우, 상기 물받이조에 상수도 등으로부터의 음료수를 급수하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 차압에 따라 밸브 개폐 및/또는 타이머 작동시의 작동표시를 하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
7. 제 3 항에 있어서,

   투과측 2차수 출력압과 유입측 1차수 수입압 원수 입구의 압력으로 파생하는 차압에 따라 정해진 검출폭으로 작동하는 부스터 펌프를 가지고, 막여과의 개시 및 정지를 관로 안의 압력차에 연동하여 작동하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   여과막으로서 분획분자량 5만 이상 50만 이하의 한외여과막 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   여과막으로서 저지구멍의 직경이 0.2㎛ 이하인 정밀 여과막 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 2원 급배수 시스템.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 시스템을 채용하는 장치.

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