KR20140044548A

KR20140044548A - 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 처리 장치 및 연수화 정수 방법

Info

Publication number: KR20140044548A
Application number: KR1020120110651A
Authority: KR
Inventors: 윤희성; 김건중; 박희성; 이동진
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-15

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예는 하천 표류 수나 호소의 물을 원수로 하여 사용목적에 적합하도록 수질을 개선하는 정수 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 분리막으로 유입되는 처리 대상수의 경도를 일정하게 유지되도록 하고, 나노 분리막에 흡착된 불순물 입자를 정수 처리수와 농축수로서 플러싱 할 수 있도록 한 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 나노 분리막으로 정수 처리수를 연수화 하고, 나노 분리막의 스케일 생성을 방지하여 나노 분리막의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.

Description

나노 분리막을 이용한 연수화 정수 처리 장치 및 연수화 정수 방법{A Water treatment Apparatus Using Nano Membrane for Softening Water and Method Using the Same}

본 발명의 예시적인 실시예는 하천 표류 수나 호소의 물을 원수로 하여 사용목적에 적합하도록 수질을 개선하는 정수 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 분리막으로 유입되는 처리 대상수의 경도를 일정하게 유지되도록 하고, 나노 분리막에 흡착된 불순물 입자를 정수 처리수와 농축수로서 플러싱 할 수 있도록 한 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 오수에 포함된 부유물질 및 콜로이드 등의 탁도 유발물질, 색ㆍ냄새ㆍ이취미 등을 유발하는 일부 용존 물질 및 각종 세균 및 바이러스와 같은 미생물 등의 불순물을 제거하기 위해서 다양한 정수 처리 기술들이 사용되고 있다.

이러한 정수 처리 과정은 상수의 용도, 급수 과정 등에 따라 그 처리 방법이 달라지기는 하나, 일반적으로 공공 수도의 경우 침사, 보통 침전, 약품 침전, 완속 모래여과, 급속 모래여과 및 살균 등과 같은 순차적인 과정들을 통하여 이루어진다.

상기와 같은 정수를 위하여 최초 취수된 원수는 착수정→혼화지→응집지→침전지→여과지→정수지를 거치게 되는바, 착수정은 취수된 원수가 1차 저장되는 곳이며, 혼화지는 응집제를 급속 교반하는 곳이고, 응집지는 응집한 미소 플록을 크게 성장시키는 곳이다. 그리고, 침전지는 자연 상태로 침전물을 침전시키는 보통 침전지와, 정수 약품 주입 후 혼화 및 플록 형성 단계를 거쳐 응집된 침전물을 가라앉히는 약품 침전지로 대별되는바, 보통 침전지로는 완속 여과지가, 약품 침전지로는 급속 여과지가 채택되는 것이 일반적이며, 상기의 침전지에서 침전되지 않은 불순물은 여과지에서 다시 걸러진 후 소독지에서 염소 소독에 의해 각종 병원균이 살균되는 과정을 거치게 된다.

그러나, 이와 같은 처리를 거치더라도 강원도 지역 등과 같은 경우 정수 처리수의 경도가 높아 비누가 잘 풀리지 않아서 세탁과 세면시 불편함을 겪는 경우가 많다. 이는 칼슘이나 마그네슘과 같이 2가의 양이온들을 다량 함유하고 있는 지층의 지하수들은 고압으로 인한 과량의 탄산가스의 수중용해로 인하여 pH가 감소하고, 칼슘, 마그네슘 등 경도를 유발하는 광물질을 과다하게 함유하고 있기 때문이다. 이에 따라 경도를 제거할 수 있는 연수화 시설이 필요하게 된다. 연수화 시설로는 양이온 교환수지나 혼합형 이온교환수지를 사용하여 수중의 칼슘과 마그네슘 이온을 제거하는 연수화 공정이 대부분을 차지한다.

일례로 대한민국 실용신안 등록 20-0346461호는 일정량의 강산성 양이온 교환 수지가 충진 형성되는 연수화 장치를 포함하는 집단 주거용 건물 또는 공공건물 등에 설치되는 정수 처리 시스템을 개시하고 있다.

그러나, 정수장의 연수화 공정에 적용하는데 있어 이러한 이온교환수지는 운영의 자동화가 어려운 단점이 있다. 따라서, 정수장 부지 면적의 활용성을 높이고, 운영의 자동화가 가능한 연수화 설비가 요구된다.

한편, 나노 분리막은 냄새나 맛, 소독 부산물 제거뿐만 아니라 트리할로메탄, 할로아세트산과 같은 발암 물질도 제거할 수 있으며, 고액분리, 이온제거 및 유기물질에도 탁월한 효과를 볼 수 있다. 특히, 지하수 중의 칼슘이온이나 마그네슘 이온을 효과적으로 제거할 수 있어서 연수화 공정에 유용하게 사용될 수 있다.

그러나, 나노 분리막을 이용한 정수 처리 공정에서 막 표면에는 농축배율에 따른 고농도의 농축수가 남게 된다. 이러한 현상은 나노 여과공정의 후단으로 갈수록 공정의 회수율이 높아질수록 농축수의 이온 농도가 높아지며 특히 막 표면에서의 농도분극 현상에 의해 이온들의 농도가 매우 높아져 스케일이 형성된다. 스케일의 형성은 막 오염의 원인이 되며, 이는 나노 분리막의 수명을 단축시키는 결과를 가져오게 된다. 또한, 계절, 시간대별로 나노 분리막으로 유입되는 처리 대상수의 경도가 일정하지 않아 적정 세정주기 판단을 어렵게 하고, 막오염의 가속화 현상을 유발하는 문제점이 있다.

대한민국 실용신안 등록 20-0346461호

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 나노 분리막을 이용해 처리 대상수 중의 경도를 제거할 수 있는 연수화 정수 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 나노 분리막으로 공급되는 처리 대상수의 경도가 일정 값 이하로 유지될 수 있는 연수화 정수 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 나노 분리막으로 공급된 처리 대상수와 이에 의해 분리된 농축수를 이용해 나노 분리막에 흡착된 불순물 입자를 플러싱(flushing) 할 수 있는 연수화 정수 장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치는, 를 포함한다.

상기 연수화 정수 장치에 있어서, 포함할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 방법은, 를 포함한다.

상기 연수화 정수 방법에 있어서, 상기 연수화 단계는 할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 나노 분리막을 통해 원수의 경도를 제거하므로, 이온교환수지를 이용한 연수화 공정과 달리 전처리 없이 연수화가 가능할 뿐만 아니라 운영의 자동화가 가능하다.

또한, 나노 분리막으로 공급되는 처리 대상수가 일정 경도 이하 값을 갖도록 함으로써 나노 분리막 오염을 예방하고, 막 오염 진행 정도에 따른 세정주기 판단이 가능하며, 플러싱수 반송으로 인한 나노 분리막의 부하를 최소화할 수 있다.

또한, 나노 분리막으로 공급된 처리 대상수 및 이를 통해 분리된 농축수로서 나노 분리막을 플러싱함으로써 사전에 나노 분리막 스케일 생성을 방지할 수 있다.

또한, 플러싱 후 발생한 플러싱수를 반송하여 처리 대상수로써 재사용함으로써 회수율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 나노 분리막의 수명을 더욱 연장하고, 스케일 방지 및 세정을 위한 약품과 세정액 제조시 소모되는 생산수의 사용량을 절감할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에는 하천 표류수나 호소의 물을 원수로 하여 사용목적에 적합하도록 수질을 개선하는 정수 장치(100)를 제공한다.

이러한 정수장치(100)는 하천 표류수나 호소의 물을 원수로 하여, 응집, 침전, 여과 등의 공정을 통해 원수에 포함된 입자성 불순물, 중금속, 미생물, 및 기타 유해물질을 제거한다.

본 실시예에 의한 상기 정수 장치(100)는 처리 대상수 중의 경도를 나타내는 칼슘 이온이나 마그네슘 이온을 뒤에서 더욱 설명될 나노 분리막(21)을 통해 필터링하여 연수화하고, 나노 분리막(21) 표면에 형성되는 스케일을 방지하기 위해 나노 분리막(21)으로 공급되는 처리 대상수가 일정 경도 이하 값을 유지할 수 있는 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 정수 장치(100)는 나노 분리막(21)으로 공급된 처리 대상수와 이에 의해 분리된 농축수로서 나노 분리막에 흡착된 불순물 입자를 물리적으로 플러싱(flushing) 하고, 이때 발생한 플러싱수를 반송하여 재사용할 수 있는 구성으로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 정수 장치(100)는 기본적으로, 정수부(10)와, 나노 분리막부(20)와, 플러싱부(30)와, 블렌딩부(40)와, 제어부(50)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서, 상기 정수부(10)는 취수된 원수를 순차적으로 처리하여 정수하기 위한 것으로서, 기본적으로 취수된 원수를 저장하고 유량 조절하는 착수정(1)과, 응집 플록을 성장시켜 침전시키는 응집 침전지(3)와, 상기 침전지에서 침전되지 않은 불순물을 여과하는 여과지(5)를 포함하고 있다.

여기서, 먼저 미정화된 상태의 원수를 사용가능하게 정화처리 하기 위하여 수원에서 취수하게 된다. 이렇게 취수된 원수를 취수조(미도시)에 모은 다음, 원수의 수위를 안정화시키고, 원수량을 조정하여 계속 이어지는 정수처리작업을 원활하게 하기 위한 착수정(1)을 거친다.

이어서, 상기 착수정(1)에서 응집 플록을 침전이 용이하도록 크게 성장시킨 뒤 침전시키는 응집 침전지(3)를 거친다. 이때 응집 침전지(3) 상단에는 원수와 정수약품이 잘 섞이도록 물을 흔들어서 섞어주는 시설인 혼화지를 거쳐 약품과 원수를 혼화할 수 있다.

다음으로, 상기 응집 침전지(3)에서 침전되지 않은 불순물이 걸러지는 여과지(5)를 거친다.

이렇게 정수부(10)을 거친 정수 처리수는 제1공급라인(43)을 유동하며 정수 처리수 공급펌프(P1)의 인입압으로 탱크(41)로 이송된다.

이러한 정수부(10)는 당 업계에서 널리 알려진 통상적인 장치로서 일반적인 정수장에 채용되는바, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 나노 분리막부(20)는 탱크(41)로부터 처리 대상수를 공급받아 냄새나 맛, 소독 부산물, 트리할로메탄, 할로아세트산을 제거할 뿐만 아니라, 경도를 나타내는 칼슘 이온, 마그네슘 이온 및 기타 이온 성분을 제거한다.

본 실시예에서, 상기 나노 분리막부(20)는 탱크(41)에 저장된 처리 대상수를 나노 분리막으로 공급하기 위한 처리 대상수 공급 펌프(P2)와, 상기 정수부에서 처리된 처리 대상수를 일정 인입압으로 나노 분리막으로 공급하기 위한 고압 펌프(P3)와, 상기 처리 대상수를 필터링하여 연수화하는 나노 분리막(21)과, 상기 나노 분리막에 의해 분리된 농축수를 외부로 배출하는 배출라인(23)과, 상기 배출라인에 설치되며, 전기적인 신호에 따라 개도가 조절되는 배출밸브(V1)를 포함하고 있다.

따라서, 탱크(41)로부터 처리 대상수가 처리 대상수 공급 펌프(P2)에 의해 일정 유량으로 공급되면 고압 펌프(P3)는 나노 분리막에서 처리 대상수 내 이온성분의 농도 분극을 위해 일정 인입압으로 처리 대상수를 나노 분리막(21)으로 공급한다. 그러면, 나노 분리막(21)에서는 여과처리과정을 통해 공급된 처리 대상수를 생산수와 이를 통과하지 못하는 농축수로 생산된다.

그러나, 이러한 농축수는 이온 농도가 높아서 막 표면에 스케일을 형성시키게 된다. 이에 이러한 나노 분리막(21)의 스케일 형성 및 오염을 방지하기 위해 약품 공급부(25)를 통해 제2공급라인(24)에 스케일 방지제 등의 약품을 계속 공급하여 나노 분리막의 스케일 형성을 예방한다.

상기 약품 공급부(25)는 약품 저장조, 약품 공급 펌프, 약품 공급 라인 등을 포함할 수 있으며, 이러한 약품 공급부(25)는 당 업계에서 널리 알려진 통상적인 장치로서 일반적인 전처리 약품 공급 장치에 채용되는바, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 나노 분리막(21)이 심하게 오염된 경우 화학 세정부(27)를 통해 화학 세정(Clean in Place, CIP: 정치세정)액을 공급하여 나노 분리막을 화학적으로 세정한다.

화학적 세정방법은 분리막에 부착되어 있는 오염물질을 세정액을 이용하여 화학적으로 분해하는 것이다. 화학세정은 무기오염물 제거를 위해 산 세척, 유기오염물질 제거를 위한 염기세척이나, 계면활성제 또는 효소나 소독제를 이용한 세척을 포함한다. 세정제는 파울링을 유발하는 물질에 따라 선택하여 사용한다.

예를 들어, 산화제(차아염소산나트륨(NaOCl), 과산화수소(H₂O2), 오존(O₃)은 유기물이나 미생물에 의해 막이 오염된 경우에 사용한다. 계면활성제(각종 이온성 비이온성 계면활성제, 유화제)는 지방이나 광유에 의해 오염된 경우, 산(질산(HNO₃), 인산(H₂PO₄), 염산(HCl), 황산(H₂SO₄), 구연산, 옥살산)은 칼슘스케일이나 금속물질에 의한 오염된 경우, 알칼리(수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화암모늄(NH₄OH) 탄산나트륨(Na₂CO₃))는 실리카 스케일이나 휴민질에 의해 오염된 경우에 사용된다. 그런데 이러한 세정액은 오염 막뿐만 아니라 분리막 자체에 손상을 주는 문제가 있다. 따라서 화학세정은 분리막이 심하게 오염된 경우 즉, 분리막의 막 투과압력(Trans membrane Pressure, TMP)이 한계치를 넘은 경우에만 제한적으로 실시한다. 아울러, 화학세정은 세정약품 비용, 화학세정기간 동안에 발생하는 비 가동시간 등을 고려하여 신중하게 결정한다.

상기 화학 세정부(27)는 CIP 탱크, CIP 필터, CIP 탱크와 나노 분리막을 연결하는 연결라인 등을 포함한다. 구체적으로, 나노 분리막(21)으로 화학 세정액(CIP 용액)을 공급하기 위한 CIP 탱크(미도시)가 연결되어 있고, 상기 CIP 탱크로부터 CIP 필터(미도시)를 거친 후 연결라인을 통하여 나노 분리막(21)으로 화학 세정액을 공급하게 된다. 이때, 상기 CIP 필터는 CIP 탱크로부터 나노 분리막(21)으로 화학 세정액이 공급될 때, 용액 내의 부유물이 나노 분리막(21)으로 유입되지 못하도록 차단하는 역할을 한다. 한편, 나노 분리막(21)으로 유입된 화학 세정액은 상기 나노 분리막(21)을 세척하고 난 후, 다시 CIP 회수 탱크로 유입된다. 즉, CIP 용액은 회수하여 재사용이 가능하다.

본 발명은 나노 분리막(21) 표면의 스케일 발생을 사전에 방지하고, 막 표면에 불순물을 물리적으로 세정하기 위해 플러싱부(30)를 포함한다.

즉, 상기 플러싱부(30)는 전술한 바와 같은 처리 대상수를 나노 분리막(21)이 필터링 하는 과정에서, 막 표면에 스케일이 형성되어 나노 분리막(21)의 고유 기능을 다 할 수 없게 되므로 이를 방지하기 위한 것이다.

상기 플러싱부(30)는, 상기 나노 분리막(21)으로 공급되는 처리 대상수 및 나노 분리막에 의해 분리된 농축수를 상기 탱크(41)로 반송하는 반송라인(31)과, 상기 반송라인에 설치되며, 전기적인 신호에 따라 개도가 조절되는 반송밸브(V2)를 포함한다.

따라서, 플러싱부(30)에 의해 나노 분리막(21)을 플러싱 한 후 발생한 플러싱수는 다시 반송라인(31)을 유동하며 탱크(41)로 반송된다.

이에 더하여, 본 발명은 나노 분리막(21)으로 공급되는 처리 대상수가 일정 경도 이하의 값을 유지할 수 있도록 하기 위해 블렌딩부(40)를 포함한다.

즉, 상기 블렌딩부(40)는 탱크(41)로 공급되는 정수 처리수, 농축수와 플러싱수 중 경도가 상대적으로 높은 농축수 및 플러싱수와, 상대적으로 경도가 낮은 정수 처리수를 혼합하여 나노 분리막(21)로 공급되는 처리 대상수의 경도를 일정 값 이하로 유지하기 위한 것이다.

상기 블렌딩부(40)은 처리 대상수를 저장하는 탱크(41)과, 상기 탱크 내 설치되며, 처리 대상수의 경도를 측정하는 TDS 측정장치(42)와, 상기 정수부(10)에서 처리된 정수 처리수를 나노 분리막(21)으로 공급하기 위한 정수 처리수 공급 펌프(P1)과, 상기 정수부(10)와 나노 분리막을 연결하는 제1공급라인(43)과, 상기 제1공급라인(43)에 설치되며, 전기적인 신호에 따라 개도가 조절되는 공급밸브(V3)를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 제어부(50)는 정수장치(100)의 제반 작동을 제어하기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 정수장치(100)의 작동 모드를 상기 나노 분리막을 통해 처리 대상수를 연수화하는 연수화 모드와, 상기 플러싱부(30)를 통해 상기 나노 분리막을 플러싱 하는 플러싱 모드와, 상기 블렌딩부(40)를 통해 정수 처리수, 플러싱수 및 농축수를 혼합하는 블렌딩 모드로서 제어하기 위한 것이다.

즉, 상기 제어부(50)은 연수화 모드 시, 설정시간 동안 나노 분리막(21)에 의한 처리 대상수의 연수화를 제어하고, 플러싱 모드 시, 처리 대상수의 필터링 과정을 차단함과 동시에 설정시간 동안 나노 분리막(21)의 플러싱을 제어한다. 그리고 블렌딩 모드 시, 처리 대상수의 필터링 과정을 차단하고, 정수 처리수의 인입을 제어함으로써, 블렌딩을 제어한다.

이 경우, 상기 제어부(50)은 연수화 모드, 플러싱 모드 및 블렌딩 모드 작동에 필요한 설정시간과 각종 데이터 값의 로직을 저장하고 있는 통상적인 메모리부(도면에 도시되지 않음)에 의해서 정수장치(100)의 전반적인 작동 모드를 제어한다.

우선 제어부(50)에 의한 정수장치(100)의 연수화 모드 시, 본 실시예에서는 탱크(41)에 저장된 처리 대상수를 제2공급라인(24)을 통해 처리 대상수 공급펌프(P2) 및 고압펌프(P3)의 인입압으로 나노 분리막(21)으로 공급한다.

이때 제2공급라인(24)에는 약품 공급부(25)를 통해 나노 분리막(21)의 오염 및 스케일 형성을 방지하기 위한 전처리 약품이 공급된다.

상기 나노 분리막(21)에 의해 정수 처리가 필터링 되면서 생산수와 농축수가 생성되고, 상기 배출밸브(V1)와 상기 반송밸브(V2)는 입력된 유량 값에 맞춰 조절된 개도에 따라 유로를 개방하여 농축수 일부를 배출라인(23)을 통해 외부를 배출하고, 농축수 일부를 반송라인(31)을 통해 탱크(41)로 반송한다.

여기서, 여과 공정을 실시하면서 일정 시간이 흐르면 막 표면 오염 물질로 인해 막 투과압력(Transmembrane Pressure, TMP)이 상승하게 된다.

이에, 본 실시예에서는 나노 분리막부(20)를 통해 정수 처리수의 연수화 과정이 기설정된 시간 동안 이루어진 후, 제어부(50)를 통해 정수장치(100)의 작동 모드를 연수화 모드에서 나노 분리막(21)의 플러싱 모드로 변환한다.

상기 플러싱 모드 시, 제어부(50)는 배출밸브(V1)의 개도를 폐쇄하고, 반송밸브(V2)의 개도를 전부 개방한다.

그러면, 나노 분리막(21)으로 공급된 처리 대상수를 여과하지 않고 이를 배출되지 않았던 농축수 전부와 함께 고압펌프(P3)의 인입압을 이용하여 반송라인(31)을 통해 탱크(41)로 반송한다. 이로써, 나노 분리막(21)의 표면의 불순물 입자를 정수 처리수와 농축수로서 플러싱하여 제거한다.

따라서, 나노 분리막(21) 표면에 흡착된 불순물 입자가 일정 주기로 물리적으로 세정되므로 막 표면의 스케일 형성을 방지할 수 있게 된다.

이렇게, 상기한 공정을 실시하면서 상기 탱크(41)에는 연수화 모드 시 반송된 농축수, 플러싱 모드 시 반송된 플러싱수가 모이게 된다.

이에, 본 실시예에서는 나노 분리막부(20)를 통해 플러싱 과정이 기설정된 시간 동안 이루어진 후, 제어부(50)를 통해 정수장치(100)의 작동 모드를 플러싱 모드에서 블렌딩 모드로 변환한다.

상기 블렌딩 모드 시, 제어부(50)는 배출밸브(V1)와 반송밸브(V2)의 개도를 폐쇄하고, 정수 처리수 공급밸브(V3)의 개도를 전부 개방한다.

그러면, 정수부(10)에서 처리된 정수 처리수가 제1공급라인(43)을 통해 정수 처리수 공급펌프(P1)의 인입압으로 탱크(41)로 공급된다. 이에 따라 상대적으로 경도 값이 낮은 정수 처리수가 공급됨에 따라 탱크(41) 내 처리 대상수의 경도 값이 점점 낮아지게 된다. 이때 탱크(41) 내에 설치된 TDS 측정장치(42)는 처리 대상수의 경도 값이 일정 값 이하에 도달하면, 그 신호를 제어부(50)로 보내게 되고, 제어부(50)은 정수 처리수 공급 밸브(V3)의 개도를 폐쇄하여, 정수 처리수의 탱크(41) 내로의 유입을 중단한다.

이러한 블렌딩 과정을 통해 탱크(41) 내 처리 대상수는 일정 경도 이하의 값을 유지할 수 있게 된 상태로 연수화 모드 시 나노 분리막(21)으로 공급될 수 있다.

이렇게 정수부(10)와 나노 분리막부(20)를 거치면서 정수, 연수화 처리된 처리수는 염소 소독에 의해 각종 병원성 미생물이 불활성화되는 정수지를 거치게 된다. 상기의 과정을 거쳐 완전처리된 물은 저장소에 저장된 후에 일반가정으로 급수가 됨으로써 정수처리의 제반 과정이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 정수장치(100)에 의하면, 정수 처리수를 연수화 하는 종래 기술의 이온교환수지 대신 나노 분리막(21)을 통해 정수 처리수를 연수화 하며, 나노 분리막(21)으로 공급되는 처리 대상수의 경도를 일정하게 유지하여, 나노 분리막(21)의 오염 속도를 저하시킬 수 있다.

또한, 일정 주기로 나노 분리막(21)에 공급된 처리 대상수와 생성된 농축수를 배출함으로써 나노 분리막(21)에 흡착된 불순물 입자를 플러싱(flushing) 할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 나노 분리막(21)의 플러싱과 처리 대상수의 블렌딩을 통해 나노 분리막(21)의 스케일 형성을 방지하여 그 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 나노 분리막(21)의 플러싱을 위해 생산수가 아닌 처리 대상수와 농축수를 사용함으로써, 나노 분리막(21)의 플러싱에 따른 생산수의 손실을 절감할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 나노 분리막(21)의 플러싱을 통해 발생한 플러싱수를 반송하여 재사용함으로써 회수율을 증가시킬 수 있다.

그리고, 이러한 사전 스케일 생성 방지를 통해 막 여과 부하를 감소시키므로 높은 회수율로 생산수 생산이 가능하고, 장시간 운전이 가능하다.

또한 화학적 세정 주기의 감소로 약품 및 세정시간, 에너지 등 전체 운영비 절감이 가능하다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1… 착수정 3… 응집 침전지
5… 여과지 10… 정수부 20… 나노 분리막부 21… 나노 분리막 23… 배출 라인 24… 제2공급라인
25… 약품 공급부 30… 플러싱부 31… 반송 라인 40… 블렌딩부 41… 탱크
42… TDS 측정장치 43… 제1공급라인
50… 제어부 V1… 배출밸브
V2… 반송밸브 V3… 공급밸브
P1… 정수 처리수 공급 펌프 P2… 처리 대상수 공급 펌프
P3… 고압 펌프

Claims

취수된 원수를 순차적으로 응집, 침전, 여과 처리하여 생산된 정수 처리수를 탱크로 공급하는 정수부;
상기 탱크로부터 처리 대상수를 공급 받아 나노 분리막으로 필터링하여 연수화 하는 나노 분리막부;
상기 나노 분리막으로 공급된 처리 대상수와 나노 분리막에 의해 분리된 농축수를 일정 주기로 상기 탱크로 반송하여 플러싱하는 플러싱부;
상기 정수 처리수와, 상기 플러싱부로부터 반송된 플러싱수와, 상기 나노 분리막에 의해 분리된 농축수를 혼합하여 나노 분리막으로 공급되는 처리 대상수가 일정 이하의 경도를 갖도록 하는 블렌딩부; 및
상기 나노 분리막을 통해 정수 처리수를 연수화하는 연수화 모드와, 상기 플러싱부를 통해 상기 나노 분리막을 플러싱 하는 플러싱 모드와, 상기 블렌딩부를 통해 탱크 내 처리 대상수가 일정 이하의 경도를 갖도록 혼합하는 블렌딩 모드를 실질적으로 제어하는 제어부
를 포함하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치.
제1항에 있어서, 상기 나노 분리막부는
상기 탱크에 저장된 처리 대상수를 나노 분리막으로 공급하기 위한 처리 대상수 공급 펌프와,
상기 처리 대상수를 일정 인입압으로 나노 분리막으로 공급하기 위한 고압 펌프와,
상기 처리 대상수를 필터링하여 연수화하는 나노 분리막과
상기 나노 분리막에 의해 분리된 농축수를 외부로 배출하는 배출라인과,
상기 배출라인에 설치되며, 전기적인 신호에 따라 개도가 조절되는 배출밸브
를 포함하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치.
제1항에 있어서, 상기 플러싱부는
상기 플러싱수를 탱크로 반송하는 반송라인과,
상기 반송라인에 설치되며, 전기적인 신호에 따라 개도가 조절되는 반송밸브
를 포함하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치.
제1항에 있어서, 상기 블렌딩부는
상기 처리 대상수를 저장하는 탱크와,
상기 탱크 내에 설치되며, 처리 대상수의 경도를 측정하는 TDS 측정장치와,
상기 정수부에서 처리된 정수 처리수를 나노 분리막으로 공급하기 위한 정수 처리수 공급 펌프와,
상기 정수부와 나노 분리막을 연결하는 제1공급라인과,
상기 제1공급라인에 설치되며, 전기적인 신호에 따라 개도가 조절되는 공급밸브
를 포함하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
상기 연수화 모드 시, 상기 배출밸브 및 반송밸브를 개방하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 플러싱 모드 시, 상기 배출밸브를 폐쇄하고, 반송밸브를 개방하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 블렌딩 모드 시, 상기 배출밸브 및 반송밸브를 폐쇄하고, 처리 대상수가 일정 경도 이하가 될 때까지 공급밸브를 개방하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 장치.
(1) 취수된 원수를 순차적으로 응집, 침전, 여과처리하여 정수 처리수를 생산하고, 이를 탱크로 공급하는 정수 단계;
(2) 상기 탱크로부터 처리 대상수를 공급 받아 나노 분리막을 통과시켜 연수화 하고, 처리수와 농축수로 분리하는 연수화 단계;
(3) 상기 나노 분리막으로 공급된 처리 대상수와 농축수를 일정 주기로 상기 탱크로 반송하여 플러싱하는 플러싱 단계; 및
(4) 상기 탱크로 공급된 정수 처리수, 플러싱수와 농축수를 혼합하여 일정 경도 이하의 값을 갖도록 혼합 하는 블렌딩 단계;
를 포함하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 방법.
제8항에 있어서,
상기 연수화 단계에서 나노 분리막에 의해 분리된 농축수는 일부 외부로 배출하고, 일부 탱크로 반송하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 방법.
제8항에 있어서,
상기 플러싱 단계에서 나노 분리막으로 공급된 처리 대상수와 나노 분리막에 의해 분리된 농축수는 전부 탱크로 반송하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 방법.
제8항에 있어서,
상기 블렌딩 단계에서 탱크 내 처리 대상수가 일정 경도 이하 값을 갖는 경우 정수 처리수가 탱크로 공급되는 것을 중단하는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 방법.
제8항에 있어서,
상기 연수화 단계에서 나노 분리막으로 공급된 처리 대상수에 나노 분리막의 오염 및 스케일 형성을 방지하기 위한 약품이 공급되는 나노 분리막을 이용한 연수화 정수 방법.