KR20210045466A - 복수의 스테이지에서 식수를 정화시키기 위한 디바이스 - Google Patents

복수의 스테이지에서 식수를 정화시키기 위한 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20210045466A
KR20210045466A KR1020217008106A KR20217008106A KR20210045466A KR 20210045466 A KR20210045466 A KR 20210045466A KR 1020217008106 A KR1020217008106 A KR 1020217008106A KR 20217008106 A KR20217008106 A KR 20217008106A KR 20210045466 A KR20210045466 A KR 20210045466A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hollow cylinder
water
activated carbon
bacteria
gel
Prior art date
Application number
KR1020217008106A
Other languages
English (en)
Inventor
마틴 웰터
크리스티안 마이어
크리스티안 렁필
Original Assignee
인스트랙션 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인스트랙션 게엠베하 filed Critical 인스트랙션 게엠베하
Publication of KR20210045466A publication Critical patent/KR20210045466A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C02F9/20—Portable or detachable small-scale multistage treatment devices, e.g. point of use or laboratory water purification systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/02—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing liquids as carriers, diluents or solvents
    • A01N25/04—Dispersions, emulsions, suspoemulsions, suspension concentrates or gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/23—Solid substances, e.g. granules, powders, blocks, tablets
    • A61L2/235—Solid substances, e.g. granules, powders, blocks, tablets cellular, porous or foamed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/24—Apparatus using programmed or automatic operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/30—Filter housing constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055—Carbonaceous material
    • B01D39/2058—Carbonaceous material the material being particulate
    • B01D39/2062—Bonded, e.g. activated carbon blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28047—Gels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/2805—Sorbents inside a permeable or porous casing, e.g. inside a container, bag or membrane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28052—Several layers of identical or different sorbents stacked in a housing, e.g. in a column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J45/00—Ion-exchange in which a complex or a chelate is formed; Use of material as complex or chelate forming ion-exchangers; Treatment of material for improving the complex or chelate forming ion-exchange properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/02—Column or bed processes
    • B01J47/022—Column or bed processes characterised by the construction of the column or container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/02—Column or bed processes
    • B01J47/022—Column or bed processes characterised by the construction of the column or container
    • B01J47/024—Column or bed processes characterised by the construction of the column or container where the ion-exchangers are in a removable cartridge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/12—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor characterised by the use of ion-exchange material in the form of ribbons, filaments, fibres or sheets, e.g. membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/80—Automatic regeneration
    • B01J49/85—Controlling or regulating devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C02F1/003—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using household-type filters for producing potable water, e.g. pitchers, bottles, faucet mounted devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/32—Organic compounds
    • A61L2101/46—Macromolecular compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/14—Means for controlling sterilisation processes, data processing, presentation and storage means, e.g. sensors, controllers, programs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2626—Absorption or adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2692—Sterilization
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/003—Coaxial constructions, e.g. a cartridge located coaxially within another
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/006—Cartridges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/05—Conductivity or salinity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/02—Odour removal or prevention of malodour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 하나의 모듈에 수직 정화 기술들을 결합하여 식수를 복수의 스테이지로 정화하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은, 디바이스가 하우징(3), 물 유입구(1), 물 배출구(2), 활성탄으로 채워진 중공 실린더(4) 및 반투과성 벽을 갖는 중공 실린더(5)를 포함하고, 중공 실린더(5)는 중금속 또는 박테리아를 제거하기 위하거나 중금속 및 박테리아를 제거하기 위한 킬레이트 살균 겔 또는 킬레이트 및 살균 겔을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수의 스테이지에서 식수를 정화시키기 위한 디바이스
본 발명은 적어도 2개의 정수 프로세스 하나의 유닛에 결합된 디바이스에 관한 것으로, 여기서 하나의 프로세스는 중금속 및/또는 박테리아를 제거하기 위한 킬레이트 겔 및/또는 살균 겔을 포함한다.
식수 정화를 위해 상이한 전략과 기술을 따르거나 일부 경우 이미 이들을 결합한 다수의 기기가 시장에서 이용 가능하다.
가장 큰 시장 점유율을 갖는 역삼투압의 지배적인 기술 외에도, 상이한 여과 기술 또는 증류 프로세스를 사용하는 다수의 기기가 있다.
알려진 모든 프로세스는 (때로는 심각한) 단점을 갖는다:
역삼투압의 경우, 가장 큰 단점은 사용되는 물 체적의 10%를 거의 넘지 않는 낮은 식수 수율이며, 에너지 집약적이고 또한 식수로부터 마그네슘과 같은 건강 증진 요소를 제거한다는 것이다. 이는 때때로 두 번째 단계에서 복잡한 방식으로 식수에 다시 추가된다.
극도로 높은 에너지 소비의 단점은 증류 프로세스에서 일반적이다. 또한, 역삼투압의 경우와 마찬가지로, 건강-증진 요소도 제거되어, 장기간의 소비에 적합하지 않은 증류수를 형성하게 되고, 마그네슘 염과 같은 중요한 성분을 후속 단계에서 다시 보충해야 한다.
몇몇 여과 기술을 별도의 유닛/카트리지에 결합한 정수기는 대응 밸브 또는 커넥터를 갖는 복잡한 배관을 필요로 하며, 이는 본질적으로 고장에 취약하고 누출 가능성 등에 열려 있다. 또한, 접속부는 유동 조건으로 인해 박테리아 등이 성장하기에 특히 좋은 기회를 갖는 장소이다.
위에서 언급한 RO 기술 및 증류 프로세스와 비교할 때, 여과(또는 다른 수직 여과 기술의 조합)에 기초하는 많은 정화 방법은 통상적으로 높은(100%) 수율과 라인 압력으로 동작하여 추가적인 에너지 소비가 없다. 그러나, 이를 위한 전제 조건은 장치에서의 낮은 압력 강하와 거친 입자 흡수제 수지의 사용의 셋업이며, 이는 소진 및 생산성의 효과를 감소시킨다.
시장에서 이용되는 알려진 필터 매체는 예를 들면, 활성탄이며, 이는 선형 관통 흐름을 갖는 카트리지에서 입자의 패킹된 베드(bed)로서 사용되거나 방사형 관통 흐름을 갖는 가압된 중공 실린더로서 사용된다. 생산성과 압력 강하의 관점으로부터, 중공 실린더는 이상적인 셋업을 나타낸다.
알려진 다른 매체는 식수로부터 중금속을 제거하기 위한 MetCap® 수지(WO2016030021) 및 식수로부터 박테리아를 제거하기 위한 BacCap® 수지(DE102017007273A1)이다. 둘 모두 통상적으로 카트리지에 사용되며 때로는 결합된다.
MetCap 수지는 다공성 입자에 도포된 후 이작용성 가교제와 반응하여 3차원 중합체 망을 형성하는 선형 폴리비닐아민이다. 이 망은 고밀도를 갖는 다수의 아미노기를 가지며, 매우 안정적인 금속-아민 복합체의 형성을 통해, 킬레이트 방식으로 고용량 용액으로부터 중금속을 결합하여 이를 제거할 수 있다. 약한 아민 착물(예를 들어, 니켈, 망간)만을 형성하는 중금속의 경우, 추가 킬레이트 기가 중합체 망, 예를 들어, 카르복실레이트, 티올 등에 도입될 수 있다.
BacCap 수지는 마찬가지로 MetCap 흡수제와 유사한 방식으로 생산되는 아미노 중합체이다. 그러나 블렌드, 화학양론, 가교도 등은 항균 작용에 최적화되어 있다. 항균 작용은 중합체의 적어도 부분적으로 양성자화된(따라서 양으로 하전된) 아미노 기와 음으로 극성화된 박테리아 세포 외피 사이의 상호 작용으로 인해 모든 가능성이 있다. 하나의 가능한 설명은 결과적으로 손상되는 세포 외피의 지방산과 중합체 아미노 기의 직접적인 상호 작용이다. 두 번째 설명은 아미노 중합체에 의한 세포벽의 이온 채널의 차단일 수 있다. 최종 분석에서, 양쪽 설명은 세포 멤브레인의 파괴 또는 손상을 초래하고 궁극적으로 박테리아가 죽어가는 결과를 낳는다.
식수로 방출되는 물질은 박테리아를 제거하거나 중금속을 결합하기 위한 것 중 어느 것도 아니라는 것이 여기서 특히 중요하다. 그 점에서 제안된 프로세스는 은, 염소 또는 다른 물질을 식수로 방출하여 이를 오염시키는 다른 프로세스와는 분명히 다르다.
제안된 디바이스의 추가적인 이점은 용이한 취급에 의해 드러난다. 역삼투압과 같은 여과 프로세스와 달리, 결국 전기를 필요로 하는 펌프에 의한 압력 증가가 필요하지 않다. 동일한 사항이 시중에 나와 있는 UV 시스템에 적용되며, 이는 또한 동작 중에 전력을 필요로 한다.
식수를 정화하기 위한 세 번째 프로세스는 마이크로- 및 나노 여과 프로세스에 의한 여과이다.
특히 연화시키기 위해 식수를 처리하기 위한 추가적인 프로세스는 이온 교환기를 통한 칼슘- 및 마그네슘-함유 식수의 여과이다. 해당 프로세스에서 칼슘과 마그네슘이 결합되며, 이를 위해 각각의 경우에 2 몰당량의 나트륨이 식수로 방출된다. 해당 프로세스는 너무 많은 나트륨이 심장 혈관계에 부정적인 영향을 미치기 때문에 비판을 받았다. 또한, 이러한 프로세스의 단점은 낮은 용량과 빈번한 교체 또는 재생에 대한 필요성이다. 또한, 이러한 기기는 미생물 오염 경향이 있다.
3개의 첫째 이름의 필터 매체와는 현격히 대조적으로, 이온 교환기의 여과 용량이 가장 빨리 소모된다. 경수가 사용되는 경우, 며칠만 지나면, 정상적인 사용에서 늦어도 1주 내지 2주 후에 수지를 교체하거나 재생할 필요가 있다.
중금속 흡수-수지(예를 들어, "MetCap®"), 박테리아-제거 수지(예를 들어, "BacCap®"), 활성탄 또는 여과 멤브레인으로 채워진 카트리지는 약 6개월의 수명을 갖는다. 이러한 요소가 기술적으로 소진되기 전에 예방 조치로서 교체해야 하는 것은 드문 일이 아니다.
상술한 디바이스에 추가하여, 개별 정화 기술을 모듈 방식으로 서로 결합하는 다양한 기기가 시중에 나와 있거나 보호되고 있다.
이러한 기기는 지역에 따라 다른 농도의 매우 다른 오염물을 함유할 수 있는 식수의 특성과 오염에 따라 개별 고객이 각각의 정화 카트리지가 소진되면 개별적으로 교체할 수 있다는 이점을 갖는다. 단점은 각각의 개별 카트리지의 용량을 모니터링하기 위해 시스템의 일부가 소진될 때 개별적으로 메시지를 발행하는 센서가 설치되어야 한다는 것이다. 대안적으로 제조자는 개별 카트리지를 변경할 특정 기간을 지정하는 프로토콜을 발행한다.
해당 프로세스는 복잡하고 소비자-친화적이지 않다. 복잡한 프로토콜이나 유지 보수 기간을 준수하지 않을 위험이 있으며 식수 품질이 개선되기보다는 평균적으로 더 악화될 가능성이 높다.
DE202018101926U1호는 항공기의 물 정화를 위한 2부분의 필터 디바이스를 개시한다. 공개된 문서는 내부에 멤브레인(특히 중공 필터 멤브레인)을 갖는 활성탄으로 이루어진 외부 중공 실린더를 설명한다. 여과될 물은 활성탄에 측면으로 유입되어 이를 통해 여과된 후 최종적으로 활성탄 중공 실린더 내부에 도달한다. 활성탄의 기공 크기는 바람직하게는 0.5 ㎛이다. 내부 멤브레인의 기공 크기는 바람직하게는 약 0.2 μm 영역에 있다. 이러한 상대적으로 큰 기공은 시스템의 배압을 낮게 유지하기 위해 선택되었다. 저자들은 이들이 청구한 디바이스로 박테리아와 중금속을 보유할 수 있다고 주장한다.
멤브레인, 특히 물 여과용 중공 섬유 멤브레인은 광범위하게 사용되는 것으로 알려져 있다. 박테리아를 제거하기 위해, 통상적으로 0.02 μm(20 nm)의 기공 크기를 갖는 멤브레인이 사용되며, 더 큰 기공 크기는 박테리아 및 다른 미생물(특히 바이러스)을 보유하지 않기 때문이다. 박테리아 보유를 보장하기 위해 명확한 압력 증가가 허용된다. 현재 공개된 문서에서 제안된 200 nm는 분명히 통상의 20 nm 위에 있다. 따라서 현저한 박테리아 보유는 거의 발생하지 않을 것으로 보인다. 아마도, 배압 최소화의 이유로 큰 기공 크기가 선택되었을 것이다.
lo7 소진의 특정된 예가 브레번디모나스 디미누타(Brevundimonas diminuta)를 사용하여 예시된다. 이러한 미생물은 어떠한 식수 법령에도 게시되어 있지 않으며 오히려 특이한 미생물이다. 통상적으로 대장균(E. coli) 또는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)이 시험 유기체로서 사용된다.
활성탄 자체는 박테리아 보유로 대체로 적합하지 않다. 물론, 충분히 작은 기공으로 박테리아는 초기에 보유된다. 그러나 이는 활성탄의 0.5 μm의 기공 크기로 인해 이미 의심스럽다. 후속적으로, 박테리아는 활성탄에서 성장한 다음 물로 방출되며, 이에 의해 물이 오염된다. 이로써 상기 두 번째 정화 스테이지는 확실히 의미가 있다. 그러나, 위에서 지적한 바와 같이 기공이 크게 선택되면, 효과적인 여과가 매우 의심스러워 보인다.
동일 사항이 중금속 제거에도 적용된다. 중금속은 활성탄에 의해 전혀 제거되지 않거나, 매우 적은 용량으로 매우 적은 비율로만 제거된다. 중금속은 확실히 울트라 여과 멤브레인에 의해 막히지 않는다. 이를 위해, 한 자리 수 나노미터 범위의 기공 크기를 가진 멤브레인이 필요하며, 이는 높은 압력 강하로 인해 의도한 어플리케이션에 적합하지 않다.
DE202018101926U1호에 특정된 활성탄과 막 여과의 조합만 있는 디바이스와 달리, 본 특허 명세서에서는 식수 정화를 위해 구체적으로 개발된 흡수 겔과의 조합이 제안된다. 구체적으로, instrAction에서 개발된 킬레이트 흡수제 겔은 중금속을 효과적으로, 빠르게 그리고 고용량으로 결합한다. 이러한 성능은 단순한 멤브레인 여과로는 달성될 수 없다. 동시에, 항균 작용을 갖는 입자는 박테리아의 소스로 고려될 가능성이 더 높은 활성탄과 너무 큰 기공 크기를 갖는 필터 멤브레인과 반대로, 제안된 셋업에서 여과에 의해 식수와 관련된 미생물, 특히 박테리아를 효과적으로 제거한다.
DE10217649A1 에서는 귀금속 표면이 처리되어 물과 접촉하자마자 금속 이온을 물로 방출하여 박테리아를 죽이는 프로세스가 제시된다. 특히 은이 선호되는 귀금속으로서 제안된다. 따라서, 작용 원리는 항균 물질의 방출에 기초한다. 따라서, 동일한 목적을 위한 이온 교환기의 은 처리와 유사하며 비판을 받고 있다. 건강에 잠재적으로 해로운 금속의 방출이 이러한 프로세스에 내재되어 있다. 또한, 은-내성을 갖는 미생물의 출현은 단점으로 간주된다. 반대로 중금속은 이러한 프로세스를 사용하여 제거되지 않으며: 결국에는 이전보다 (해당 발명에 따른) 여과물에 더 많은 중금속이 있다.
본 발명은 항균 작용을 갖는 중금속 이온을 식수로 방출하는 것이 아니라 제안된 디바이스에서 입자 표면과 박테리아의 상호 작용에 기초한다. 제안된 프로세스를 통해, 식수로부터 박테리아 및 다른 미생물을 효과적으로 여과할 뿐만 아니라, 추가적으로 중금속도 제거된다.
CH339888A 는 정수를 위한 내부 중앙 드레인을 갖는 활성탄 패킹된 베드로 구성된 필터 캔들을 제안한다. 여기서 활성탄은 은 또는 구리 또는 이들 금속의 염과 같은 "올리고다이나믹(oligodynamical) 활성 물질"과 "결합 또는 함침"된다. 이러한 물질은 신뢰성 있게 박테리아를 죽인다. 결과적으로, 활성탄을 통해 미생물이 성장하는 것이 방지될 수 있고 박테리아가 여과수를 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 이러한 위험은 정수에서 활성탄 사용에 대한 비판의 핵심 포인트이다. 전체 디바이스는 흡수를 통해 "염소" 및 다른 부정적인 맛을 생성하는 물질을 제거하는 데 실질적으로 사용된다. 그 사이 이와 같은 디바이스가 추가로 개발되었으며, 현재 일반적으로 가압된 활성탄으로 판매되고 있다. CH339888A 에서 제안된 발명은 은 및 구리와 같은 독성 중금속이 여과물로 방출된다는 심각한 단점을 갖는다.
위에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 사용될 때 이러한 심각한 단점은 적용되지 않는다: 본 발명에 따른 설명된 디바이스에서, 박테리아는 항균 수지의 입자 표면과의 상호 작용에 의해 제거된다. 물질, 특히 중금속은 프로세스에서 여과물로 방출되지 않는다. 반대로, 킬레이트 수지를 통한 물의 여과에 의해 중금속이 제거된다.
DE3001674A1 는 활성탄과 이온 교환기를 포함하는 필터를 제안한다. 정화할 물의 pH는 필터에서 약 pH = 3으로 저하되며, 이에 의해 필터에서의 미생물 성장이 감소되거나 이미 존재하는 미생물이 죽는다. 동시에, 미생물을 죽이거나 추가 성장을 방지하기 위해 살균 작용을 갖는 물질이 용액에 방출된다.
이전에 공개된 문서에서와 같이, 살균 물질을 방출함으로써 활성탄을 미생물로 오염시키는 주요 문제에 대응하려는 시도도 있다. 잠재적으로 건강에 해로운 이러한 물질로 여과물을 오염시키는 것이 허용된다.
이러한 단점은 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스가 사용될 때 발생하지 않는다.
DE202018100396U1 에는 모듈식 정수 시스템이 설명되어 있으며, 여기서 2개 내지 5개의 상이한 정화 프로세스가 모듈식으로 서로 결합된다. 개별 정화 스테이지는 식수에 존재할 수 있는 상이한 오염물의 그룹을 각각 다룬다. 개별 모듈은 서로 독립적이며 배관을 통해 서로 접촉한다. 모듈은 개별적으로 교체할 수 있으며, 그 용량이 소진되는 즉시 개별적으로 교체될 수 있다. 모듈식 셋업은 대응 요구가 존재할 때 개별 구성 요소가 변경될 수 있는 한 이점을 갖는다. 단점은 복잡하고 여러 측면에서 취약한 배관이다. 또한, DE202018100396U1 에서는 간단한 여과에 의한 박테리아의 제거가 아직 제공되지 않았다.
현재 제안은 모든 정화 단계가 하나의 모듈에 집중되는 방식으로 수명이 가장 긴 2개 내지 3개의 정화 프로세스를 하나의 카트리지에 결합한다. 이는 DE202018100396U1호에 제안된 바와 같이 2개 내지 5개의 카트리지와 달리 하나의 카트리지만 모니터링하고 교체해야 하는 매우 공간-절약적이고 고객-친화적인 프로세스이다. 또한, 해당 프로세스는 낮은 배압만을 유발하는 방식으로 3차원 배열로 결합되며; 이는 DE202018100396U1에서는 계획되지 않았다.
특정된 공개 문서 중 어느 것도 경질 활성탄 중공 실린더와 킬레이트 및 항균 수지로 구성된 입자상 패킹된 베드를 결합하지 않는다. 이러한 조합은 종래 기술에서 지금까지 알려지지 않았다. 동일 사항이 전체 모듈에 걸쳐 중앙 드레인을 갖는 셋업에 적용되며, 이는 마찬가지로 CH339888A호에서 제공된다. 그러나, 미생물 감소를 위한 허용할 수 없는 설비만이 제안되었다. 항균 수지를 갖는 다중-스테이지, 방사형 필터의 혁신적인 접근법은 공개된 문서 중 어디에도 제공되거나 심지어 계획조차도 잡지도 않았다.
이러한 배경에 대한 결과적인 목적은 모듈식 셋업(setup)의 단점이 최소화되거나 심지어 처음부터 발생하지 않는 방식으로 알려진 여과 프로세스의 이점을 결합하는 것이다.
해당 목적은 하나의 모듈에 수직 정화 기술들을 결합하여 식수를 복수의 스테이지로 정화하기 위한 디바이스에 의해 달성되었으며, 디바이스는 하우징(3), 물 유입구(1), 물 배출구(2), 활성탄으로 채워진 외부 중공 실린더(4) 및 반투과성 벽을 갖는 내부 중공 실린더(5)를 포함하고, 내부 중공 실린더(5)는 중금속 및/또는 박테리아를 제거하기 위한 킬레이트 및/또는 살균 겔을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1: 물 입구(1), 물 출구(2), 하우징(3), 활성탄으로 이루어진 중공 실린더(4), 투과성 벽 또는 중공 섬유 멤브레인 다발(6)을 갖는 중공 실린더(5), 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7)에 대한 하나의 접속을 갖는 이중 중공 실린더 카트리지의 길이 방향 단면도.
도 2: 물 입구(1) 및 출구(2); 하우징(3), 활성탄(4), 충진재로서 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7), 투과성 벽을 갖는 중공 실린더(5) 또는 하나 이상의 중공 섬유(6)에 대한 하나의 접속을 갖는 이중 중공 실린더 카트리지의 단면도.
도 3: 물 입구(1) 및 출구(2)(선형 구조); 하우징(3), 활성탄으로 이루어진 중공 실린더(4), 투과성 벽을 갖는 중공 실린더(5) 또는 하나 이상의 중공 섬유(6), 충진재로 사용되는 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7), 프릿(8)에 대해 각각 하나의 접속을 갖는 이중 중공 실린더 카트리지의 길이 방향 단면도.
도 4: 물 입구(1) 및 출구(반대쪽에 숨겨짐), (선형 구조); 하우징(3), 활성탄 중공 실린더(4), 충진재로서 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7), 투과성 벽을 갖는 중공 실린더(6) 또는 하나 이상의 중공 섬유(5)에 대한 2개의 접속을 갖는 이중 중공 실린더 카트리지의 단면도.
도 5: 카트리지 헤드에서 더 낮은 정체 압력으로 인해 중앙 드레인이 없는 흡수기 겔로 채워진 중공 섬유 카트리지의 경우 물의 불리한 여과 경로(화살표 두께로 카트리지에 표시되는 바람직한 흐름 방향);
물 입구(1), 물 출구(2), 하우징(3), 활성탄으로 이루어진 중공 실린더(4), 베드 형태의 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7), 프릿(8).
도 6: 물 입구(1), 물 출구(2), 하우징(3), 활성탄으로 이루어진 중공 실린더(4), 충진재로서의 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수진, 프릿(8) 및 채널 형성(우회(bypassing))(9)(6)을 갖는 중앙 드레인이 없는 중공 섬유 카트리지의 경우 여과될 물의 채널 형성(우회)(9).
도 7: 중앙 드레인 및 서로 대향되게 놓인 입구(2)와 출구(2)를 갖는 선형 구조를 갖는 채워진 중공 실린더의 경우 유리한 여과 경로;
물 입구(1), 물 출구(2), 하우징(3), 활성탄으로 이루어진 중공 실린더(4), 투과성 벽 또는 중공 섬유 멤브레인을 갖는 중공 실린더(5, 6), 충전재로서의 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7).
도 8: 동일 측 상의 입구(1) 및 출구(2)를 갖는 중공 실린더의 유리한 여과 경로;
물 입구(1), 물 출구(2), 하우징(3), 활성탄으로 이루어진 중공 실린더(4), (6), 투과성 벽 또는 중공 섬유 멤브레인을 갖는 중공 실린더(5, 6), 충진재로서의 중금속-결합 킬레이트 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7), 프릿(8).
유리하게는, 하우징(3), 물 유입구(1), 물 유출구(2), 외부 중공 실린더(4) 및 내부 중공 실린더(5)는 3D 인쇄에 의해 생산될 수 있다. 이는 비용 효율적인 생산을 가능하게 하며, 또한 디바이스의 형상 및 치수가 사용자에 대해 맞춤화될 수 있다.
청구된 디바이스에서, 활성탄, 중금속-결합 흡수제 수지 및/또는 박테리아-제거 수지뿐만 아니라, 선택적으로 한외 여과와 같은 긴 수명의 여과 매체 또는 기술 중 적어도 2개가 서로 결합된다.
이는 하우징(3)에 알려진 외부 활성탄 중공 실린더(4)를 중금속-결합 흡수제 수지 및/또는 박테리아-제거 수지(7)로 채움으로써 실시된다(도 1, 도 3). 중앙에서, 반투과성 벽(5) 또는 중공 섬유 멤브레인 또는 중공 섬유 멤브레인의 다발(6)을 갖는 추가 내부 중공 실린더 형태의 드레인이 바람직하게는 중공 실린더의 전체 길이에 걸쳐 도입되어, 그 결과 중간에 드레인을 배치하여 동심원으로 차례로 흐르는 적어도 총 2개의 수지 층이 표시된다.
요약하면, 따라서 여과될 물은 먼저 외부 활성탄 중공 실린더를 통과한 다음, 중금속-제거 흡수제 수지 및/또는 박테리아-제거 수지로 채워진 내부 중공 실린더를 통과한다. 마지막으로 물은 2개의 중공 실린더 전체 길이에 걸쳐 연장되는 중앙 드레인을 통과한다. 이는 세 번째 정화 스테이지로서 한외 여과 중공 섬유 멤브레인으로서 설계될 수 있다.
물 입구(1)는 정수 기기에 대한 용이한 교체/접속을 위해 물 출구(2)와 동일한 측 상에(도 1, 도 2), 또는 파이프라인에서 선형 설치를 위해 반대쪽에(도 3, 도 4) 설치될 수 있다.
중앙 드레인(5)은 전체 필터 길이에 걸쳐 동시에 작고 균일한 압력 강하와 함께 흡수제 재료를 통한 최적의 흐름과 관련하여 필수적이다.
필터 매체를 통한 선형 흐름의 경우, 지나치게 높은 배압이 발생하며, 이는 추가 펌프가 필요하게 하거나 허용할 수 없는 방식으로 생산성을 저하시킨다.
압력을 감소시키기 위해 너무 큰 입자가 선택되면, 오염된 물과 흡수제 재료 내의 결합 부위 사이의 느린 교환, 긴 확산 경로의 결과로서 생산성이 저하된다. 너무 낮은 베드 높이가 선택되고 흡수제 베드에 있는 물의 체류 시간이 그에 따라 감소하면, 이로부터 오염물이 불충분하게 소진된다.
내부 자유 활성탄 중공 실린더(5)가 본원에서 청구되는 중앙 드레인 없이 추가적인 흡수제 재료(6)로 채워지면, 중공 실린더의 길이에 걸쳐 압력 경사가 얻어지며, 이는 겔 베드(7)를 통한 균일한 흐름을 방지하고, 오염물의 불충분한 소진으로 이어진다. 늦어도 "최단 루트"에 의해 용량이 소진된 후에, 물의 정화가 이루어지지 않거나 단지 불충분하게 이루어진다(도 5 참조).
실린더의 일측 상에 단순한 드레인을 갖는 채워진 중공 실린더의 경우, 채널이 유입 벽(7)(도 6)에 추가로 형성될 수 있으며, 이는 또한 흡수제 입자를 통한 흐름을 방지하고 물과 흡수제 사이의 불충분한 접촉으로 인해 오염물의 소진이 없게 되거나 너무 낮은 오염물의 소진으로 이어진다.
여기에서 하나의 대안은 중앙 드레인(5)을 갖는 활성 탄소 블록이 있는 상용 중공 실린더에서 이미 실현된 것과 같은 분리 매체 (5) 및 (7)의 방사형 배열을 제공한다(도 7 및 도 8). 이러한 셋업은 낮은 배압, 짧은 분리 거리 및 균질하고 균일하며 완전한 통류(8)로 높은 유속을 허용하며 동시에 흡수제 베드에서 물의 충분한 체류 시간을 허용한다.
드레인은 여과된 물이 주목할 만한 압력 강하없이 통과하지만 수지를 보유하게 하는 대응하는 작은 개구를 갖는 다중 천공 파이프(6)로 구성될 수 있다.
또한, 대응하는 작은 메시 크기(6)를 가진 적절한 여과포가 추가로 제공되는 경우, 중앙 파이프에는 수지의 입자 직경에 비해 큰 복수의 개구가 제공될 수 있다.
또한, 중앙 드레인은 실린더(6)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 하나 이상의 (다발로 된) 중공 섬유 멤브레인에 의해 달성될 수 있다.
파이프 라인의 선형 설치를 위해 입구와 출구가 서로 대향되게 배열이 설계될 수 있거나(도 7), 정수기에 용이하게 설치할 수 있도록 입구와 출구에 대해 하나만 접속되게 배열이 설계될 수 있다(도 8).
변형으로서, 결합된 중공 실린더가 또한 사용될 수 있으며, 여기에 활성탄과 하나 이상의 흡수제 수지가 적절한 방식으로 함께 가압/고착된다.
활성탄, 흡수제 수지의 양 또는 부피, 및 중앙 드레인 또는 멤브레인의 양과 용량은 정화의 최대 생산성과 효과가 최소화된 압력 강하로 달성되는 방식으로 식수 품질 표준과 매칭될 수 있으며 결합될 수 있다.
이러한 셋업을 통해 본원에서 청구하는 원리를 유지하면서 지역적 차이와 식수 시장에 적응할 수 있다.
청구된 디바이스는 하나의 카트리지에 적어도 2개의 긴 수명의 정수 프로세스를 결합하며, 이는 가능한 식수 오염물("염소", 작은 유기 분자, 제약 잔류물, 중금속, 박테리아, 바이러스, 입자 등)의 매우 넓은 범위를 커버한다.
여기서 정화 요소는 최적의 통류(따라서 최적의 물-흡수제 접촉)가 감소된 압력 강하로 달성되도록 배열된다.
이러한 셋업은 대안적인 셋업으로는 달성될 수 없는 최대 정화 효율로 높은 생산성을 허용한다(큰 표면적 및 작은 입자 직경이 가능함).
동시에, 최소한의 공간 요건을 가진 소형 유닛이 달성되며, 이는 소비자에 의해 쉽게 모니터링될 수 있다.
상이한(긴 수명의) 정화 기술의 결합은 구축 동안 그리고 대응 기계의 사용 동안 복잡성을 감소시킨다(파이프나 어댑터가 거의 없거나 전혀 없고, 단지 하나 내지 2개의 접속 등).
수도 꼭지(가능하게는 유연한 어댑터를 통해)에 대한 단순한 접속 또는 대응 물 파이프라인에의 설치를 또한 생각할 수 있다.
외향 선형 구조에도 불구하고, 짧은 여과 경로, 겔 베드에서 물의 충분한 체류 시간 및 매우 단순한 구조를 갖는 방사형 여과를 포함한다.
최종 사용자를 위한 처리는 모듈식으로 구성된 시스템에 비해 훨씬 간단하고(2개 또는 3개가 아닌 하나의 카트리지만 변경/모니터링); 동일 사항이 생산, 무역, 마케팅, 유통, 보관 등에 적용된다.
바람직한 실시예에서, 카트리지는 이미 시장에서 통상적으로 사용되는 것과 같이, 물 파이프라인에 또는 단일 접속을 통해 선형으로 설치될 수 있다.
해당 디바이스는 모든 통상적인 추가의 정화 또는 저장 모듈, 예를 들어, 정화수를 저장하기 위한 후속 탱크, 또는 (탱크 또는 온-라인에서의) UV 소독, 산화 환원 필터 등과 같은, 또는 온수 생산에 추가로 사용하기 위한 추가 정화 기술, 탄산수 생산을 위한 CO2 추가 모듈, 후속 소독 또는 보존을 위한 임의의 염소 처리 또는 과산화수소 첨가, 칼슘 및/또는 마그네슘과 같은 건강-증진 이온 첨가 등과 용이하게 결합될 수 있다.
해당 디바이스는 후속 취수 또는 수처리 유형에 영향을 주거나 손상시키지 않는다.
디바이스의 효율성은 취수 지점 또는 개별 모듈 사이의 지점에서, 적절한 지점에서 적절한 센서에 의해 모니터링될 수 있다. 적절한 센서는 예를 들어, 하지만 배타적이지 않게, pH 센서, 전도도 센서, 박테리아 농도 확인용 센서, 이온 선택형 센서, UV 센서 등이다. 통류 셀은 처리된 물의 양을 측정할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 센서는 측정된 값에 기초하여 개별 모듈의 기능을 모니터링하고 카트리지의 교체 또는 재생이 실시되어야 하는 경우 대응 메시지를 발행하는 데이터 프로세싱 시스템에 접속된다. 모듈은 또한 순전히 시간-제어 또는 부피-제어 방식으로 센서의 도움으로 교체될 수 있다. 실시예에 따라, 데이터 프로세싱 시스템은 추가 동작을 위한 조건으로서 모듈 교체를 강제하기 위해 연화 모듈의 자동 재생을 개시하거나 밸브를 닫을 수 있다.
데이터 프로세싱 시스템은 소진 또는 오류의 경우, 예를 들어, 모바일 통신 디바이스, 이메일, SMS, 인스턴트 메시지 등을 통해 메시지를 발행하도록 프로그래밍될 수 있으며, 이는 소비자가 카트리지를 변경할 필요성을 알게 한다.
가장 작은 설계에서, 해당 디바이스는 가정용으로 적절하며, 일반 소비자에게 적합하다. 더 큰 설계에서, 해당 디바이스는 고품질 식수에 대한 요구를 갖는 아파트 건물, 주택 단지, 식당, 병원, 선박 또는 다른 시설에서 또한 사용될 수 있다.
카트리지 자체, 즉, 외부 하우징(3), 물 유입구(1), 물 배출구(2), 활성탄으로 이루어진 외부 중공 실린더(4) 및 중공 섬유 멤브레인 다발 또는 투과성 벽(6)을 갖는 내부 중앙 중공 실린더(6)는 바람직하게는 플라스틱으로 이루어진다. 생산은 확립된 사출 성형 프로세스 또는 3D 인쇄, 또는 이들의 조합에 따라 실시된다. 예를 들어, 드릴 구멍 등과 같은 개별 요소의 사후-프로세싱이 마찬가지로 제공된다. 중공 섬유 자체는 통상적으로 폴리에테르설폰(PES) 중합체로 구성된다. 그러나, 이는 또한 다른 재료로 구성될 수 있다.

Claims (12)

  1. 하나의 모듈에 수직 정화 기술들을 결합하여 식수를 복수의 스테이지로 정화하기 위한 디바이스로서,
    상기 디바이스는 하우징(3), 물 유입구(1), 물 배출구(2), 활성탄으로 채워진 외부 중공 실린더(4) 및 반투과성 벽을 갖는 내부 중공 실린더(5)를 포함하고, 상기 내부 중공 실린더(5)는 중금속 및/또는 박테리아를 제거하기 위한 킬레이트 및/또는 살균 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 킬레이트 겔 또는 상기 살균 겔 또는 둘 모두는 상기 내부 중공 실린더(5)의 전체 길이에 걸쳐 외부 활성탄 중공 실린더와 중앙 드레인 사이에 패킹되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 드레인은 개구들을 갖는 다중 천공 파이프로 구성되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 다중 천공 파이프의 상기 개구들은 킬레이트 및/또는 항균 작용을 갖는 흡수제 겔의 입자들보다 작은 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중앙 드레인은, 멤브레인으로 감싼 파이프로 구성되고, 킬레이트 및/또는 항균 작용을 갖는 흡수제 겔의 입자 직경보다 큰 개구들을 갖는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  6. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 킬레이트 및/또는 항균 작용을 갖는 흡수제 겔의 입자 직경보다 작은 기공들을 갖는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중앙 드레인은 하나 이상의 중공 섬유 멤브레인 또는 중공 섬유 멤브레인들의 다발로 구성되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 pH 센서, 전도도 센서, UV 센서 또는 박테리아 식별용 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    값들이 정의된 한계값들을 초과하거나 아래로 떨어지는 경우, 상기 센서들이 경고를 발행하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 추가적인 요소들을 포함하는, 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 추가적인 요소들은 물 탱크, 연화 시스템, 온수 생산 시스템, (UV) 소독용 시스템, 산화 환원 필터, CO2 추가 유닛 또는 염소화 유닛으로부터 선택되는, 디바이스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(3), 상기 물 유입구(1), 상기 물 배출구(2), 상기 외부 중공 실린더(4) 및 반투과성 벽을 갖는 상기 내부 중앙 중공 실린더(5)는 3D 인쇄로 생성되는, 디바이스.
KR1020217008106A 2018-09-07 2019-09-09 복수의 스테이지에서 식수를 정화시키기 위한 디바이스 KR20210045466A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018121904.0A DE102018121904A1 (de) 2018-09-07 2018-09-07 Doppelhohlmantelkartusche mit zentralem Ablauf
DE102018121904.0 2018-09-07
PCT/EP2019/073952 WO2020049184A1 (de) 2018-09-07 2019-09-09 Vorrichtung zur mehrstufigen reinigung von trinkwasser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210045466A true KR20210045466A (ko) 2021-04-26

Family

ID=67909400

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR2020180004710U KR20200000616U (ko) 2018-09-07 2018-10-16 중앙 배출구를 구비한 이중 중공 자켓형 카트리지
KR1020217008106A KR20210045466A (ko) 2018-09-07 2019-09-09 복수의 스테이지에서 식수를 정화시키기 위한 디바이스

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR2020180004710U KR20200000616U (ko) 2018-09-07 2018-10-16 중앙 배출구를 구비한 이중 중공 자켓형 카트리지

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20210317027A1 (ko)
EP (1) EP3846933A1 (ko)
JP (1) JP7441824B2 (ko)
KR (2) KR20200000616U (ko)
CN (2) CN210048603U (ko)
AU (1) AU2019334682A1 (ko)
CA (1) CA3109890A1 (ko)
DE (1) DE102018121904A1 (ko)
WO (1) WO2020049184A1 (ko)
ZA (1) ZA202102186B (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11090588B2 (en) * 2017-12-21 2021-08-17 Pepsico, Inc. Water filtration system
CA3171440A1 (en) * 2020-03-31 2021-10-07 Rhapis S.R.L System for exhaust gas purification of endothermic engines

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH339888A (de) * 1954-06-23 1959-07-15 Katadyn Ges Mbh Deutsche Einrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser
US3950251A (en) * 1974-03-25 1976-04-13 Rayne International Filter with quick-connect coupling
DE3001674A1 (de) * 1980-01-18 1981-07-23 Fichtel & Sachs Ag, 8720 Schweinfurt Filter
US4540489A (en) * 1983-10-18 1985-09-10 Barnard Royal W Compact water purifying device
US4575330A (en) * 1984-08-08 1986-03-11 Uvp, Inc. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography
GB2187396B (en) * 1986-03-07 1990-03-21 Pall Corp Filtering apparatus
US4828698A (en) * 1986-03-07 1989-05-09 Pall Corporation Filtering apparatus
BR0308964B1 (pt) * 2002-04-19 2014-04-15 3M Innovative Properties Co Cartucho de filtro encapsulado
DE10217649A1 (de) * 2002-04-19 2004-01-08 Stadelmann, Heinz W., Dr. Entkeimungssystem, insbesondere zur Entkeimung von Trink- und Brauchwasser sowie Herstellung und Verwendung des Entkeimungssystems
JP3734803B2 (ja) * 2003-03-27 2006-01-11 明智セラミックス株式会社 液体処理装置
DE10327111A1 (de) * 2003-06-13 2004-12-30 Bayer Chemicals Ag Vorrichtung zum Aufarbeiten von Wasser mittels Eisendotierter Ionenaustauscher
JP6182819B2 (ja) 2013-07-25 2017-08-23 大阪ガスケミカル株式会社 浄水カートリッジ、浄水器
DE102014012566A1 (de) 2014-08-29 2016-03-03 Instraction Gmbh Sorbens zur Bindung von Metallen und dessen Herstellung
WO2017018525A1 (ja) 2015-07-29 2017-02-02 株式会社カネカ 光硬化型３次元立体造形物の製造方法
DE202016100447U1 (de) * 2016-01-29 2017-05-04 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Filter zur Reinigung von Wasser
DE102016107485A1 (de) * 2016-04-22 2017-10-26 Poromembrane Gmbh Wasseraufbereitungsvorrichtung
KR102611950B1 (ko) * 2016-07-01 2023-12-08 주식회사 교원프라퍼티 활성탄을 이용한 정수용 다기능 복합 필터
DE102017007273A1 (de) 2017-08-01 2019-02-07 Instraction Gmbh Entfernung von Bakterien aus Trinkwasser über Filtration
CN107619127A (zh) * 2017-09-21 2018-01-23 南京律智诚专利技术开发有限公司 一种饮用水净水器
DE202018100396U1 (de) * 2018-01-24 2018-02-19 Instraction Gmbh Vorrichtung zur Reinigung von Trinkwasser
DE202018101926U1 (de) * 2018-04-10 2018-05-24 Aqua Free Gmbh Filtervorrichtung, insbesondere Filterkartusche, für Wasserfilter in Luftfahrzeugen

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200000616U (ko) 2020-03-18
EP3846933A1 (de) 2021-07-14
CN210048603U (zh) 2020-02-11
US20210317027A1 (en) 2021-10-14
JP7441824B2 (ja) 2024-03-01
CA3109890A1 (en) 2020-03-12
CN112770835A (zh) 2021-05-07
DE102018121904A1 (de) 2020-03-12
ZA202102186B (en) 2023-03-29
WO2020049184A1 (de) 2020-03-12
JP2021534965A (ja) 2021-12-16
AU2019334682A1 (en) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7275034B2 (ja) 超純水を製造するための方法
JP7475857B2 (ja) 超純水を製造するための方法
KR20210045466A (ko) 복수의 스테이지에서 식수를 정화시키기 위한 디바이스
CN214571340U (zh) 一种去离子水处理系统
JP2005313151A (ja) 水の処理方法
KR101051597B1 (ko) 인공신장기용 정수장치
JP2006281023A (ja) 浄水システムおよび浄水方法
RU2795541C2 (ru) Устройство для многоступенчатой очистки питьевой воды
JPH10249332A (ja) 浄水器および浄水装置
KR20240033085A (ko) 식수를 정제하기 위한 장치
KR19990070114A (ko) 고투수성한외여과막모듈을이용한중앙정수시스템
KR100416709B1 (ko) 정수 방법 및 그 시스템
JPS61242687A (ja) 精製水製造装置
Keshaviah Pretreatment and preparation of city water for hemodialysis
AU2021106161A4 (en) 5 in 1 Water Purifier
KR200242686Y1 (ko) 음용수 정수기
CN210103652U (zh) 一种河水净化系统
JPH11277062A (ja) 精製水の製造装置および製造方法
CN212669441U (zh) 一种净水系统
CN210915454U (zh) 杀菌水龙头及净水设备
Azar et al. Hemodialysis Water Treatment System
CN113023974A (zh) 一种反渗透净水器
CN116282727A (zh) 一种水处理净化反渗透装置及工艺流程
JP2005205256A (ja) 浄水器
KR200242688Y1 (ko) 정수기 필터 카트리지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination