KR20220051045A - 모듈형 저에너지 정수처리장치 - Google Patents

모듈형 저에너지 정수처리장치 Download PDF

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KR20220051045A
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Abstract

본 발명은 모듈형 저에너지 정수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는원수저류조(100), 응집침전부(200), 제1 여과부(300), 제2 여과부(400), 소독부(500) 및 공급 저류조(600)가 하우징(700)에 수납되어 있는 모듈형 정수처리장치에 관한 것이다.

Description

모듈형 저에너지 정수처리장치{Omitted}
본 발명은 모듈형 저에너지 정수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자체적으로 전력 생산이 가능하고, 응집, 침전, 여과 및 소독장치 등이 구비되어 있어 에너지비용을 절감하면서도 설치 및 이동이 용이한 모듈형 저에너지 정수처리장치에 관한 것이다.
UN 세계 수자원 개발 보고서에 의하면, 2025년에는 세계 인구의 40%인 약 27억 명이 물 부족에 직면할 것이고, 전 세계 국가의 약 20%는 심각한 물 부족 현상이 발생할 것으로 전망하였다. 이는 공급은 한정되어 있는 반면 인구증가, 소득수준 향상 등으로 인해 수요가 계속 증가하기 때문이다.
한편, 우리가 마시는 수돗물은 강, 댐, 호수 등 각종 수계를 원수로 이용하여 정화한 후 생산하고 있다. 구체적으로, 취수한 원수는 정수장에서 응집단계, 침전단계, 모래여과단계, 활성탄여과단계, 오존산화단계, 분리막 여과 단계 등을 거쳐 각종 현탁물질과 용존물질을 제거한다.
이후 미처 제거되지 못한 미생물들과 급수 과정에서 발생할 수 있는 미생물에 의한 오염을 차단하기 위하여, 마지막으로 살균과정 후 각 가정으로 급수하는 것이 일반적인 정수처리과정이다.
하지만, 섬이나 도서산간지역의 경우에는 제대로 된 정수장이 설치되지 않은 지역이 있고, 간이정수장이 설치되었다 하더라도 운영상의 미숙 등으로 인해 안전한 먹는 물을 생산 공급하지 못하는 사례가 빈번하다.
한국등록특허공보 제1645540호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 정수장이 설치되어 있지 않거나 전기 공급이 원활하지 않더라도 양질의 먹는 물을 제공할 수 있는 모듈형 저에너지 정수처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 모듈형 정수처리장치는, 원수저류조(100), 응집침전부(200), 제1 여과부(300), 제2 여과부(400), 소독부(500) 및 공급 저류조(600)가 하우징(700)에 수납되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 모듈형 정수처리장치에서, 상기 하우징(700)은 컨테이너인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 모듈형 정수처리장치에서, 상기 하우징(700) 외면에는 태양광 패널이 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 모듈형 정수처리장치에서, 상기 응집침전부(200)는, 소정의 부피와 형상을 가지며 원수가 유입되는 입구(211)와 상등수가 배출되는 출구(212)가 구비된 응집침전 본체부(210); 및 상기 응집침전 본체부(210)의 내부 공간을 흡착 및 응집 반응부(220)와 고액 분리부(230)로 구획하는 분리 격벽(216)을 포함하되,
상기 흡착 및 응집 반응부(220)는 1개 이상의 제1 방해판(222)과 1개 이상의 제2 방해판(224)을 포함하고, 상기 고액 분리부(230)는 다수개의 통공(231-1)이 형성된 1개 이상의 다공판(231)과, 수면과 50° 내지 70° 경사진 2개 이상의 경사판(233)을 포함하고, 각 경사판(233)은 4cm 내지 6cm 이격되어 있고,
상기 제1 여과부(300)는, 내부가 비어 있는 소정형상의 단면과 높이를 가지며, 벽면 소정 위치에는 여과수 배출관(310-3)이 구비된 여과장치 본체부(310); 상기 여과장치 본체부(310) 내부 소정 높이에 위치하며, 중앙부에는 여과용 원수 또는 역세척 폐수의 이동통로를 제공하는 제1 메인관로(318)가 연결되는 제1 메인관로 연결공(311-1)이 구비되고, 상기 제1 메인관로 연결공(311-1) 외측으로는 관통관 제1 연결공(311-2)이 형성된 상협하광 구조를 갖는 제1 경사판(311); 관통관 제2 연결공(312-2)이 형성된 상협하광 구조를 갖는 상기 제1 경사판(311) 아래 소정 거리 이격되어 위치하는 제2 경사판(312); 상기 제2 경사판(312)과 소정 거리 이격되어 아래에 위치하는 여과재층(314); 상기 여과재층(314) 아래에 위치하는 집수공간(315); 및 상기 관통관 제1 연결공(311-2)과 관통관 제2 연결공(312-2)을 연결하도록 구비되되, 상기 여과재층(314)을 관통하도록 수직으로 연장된 1개 이상의 관통관(317)을 포함하고, 여과재층(314) 상부에는 중심축을 중심으로 다수개의 날개판(313-2)이 방사상으로 연결되어 있는 회전판(313-1), 제2 메인관로(319)에서 연장되어 날개판(313-2)을 따라 위치하는 다수개의 분기관(313-3) 및 분기관(313-3)에 연결되어 날개판(313-2)을 향하고 있는 1개 이상의 노즐(313-4)로 이루어진 세척부(313)를 포함하고, 제2 여과부(400)는 정밀여과막 또는 한외여과막인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모듈형 저에너지 정수처리장치에 의하면, 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있어 도서산간 등 전기 공급이 원활하지 않더라도 먹는 물을 생산 공급하는 것이 가능하다.
또한 본 발명의 모듈형 저에너지 정수처리장치에 의하면, 원수저류조, 응집침전부, 제1 여과부, 제2 여과부, 소독부 및 공급 저류조 등 복수개의 단위 유닛이 하나의 하우징에 수납된 상태로 운영될 수 있어, 이동 및 설치가 매우 간편하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모듈형 저에너지 정수처리장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 응집침전부를 일측 방향에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A′ 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B′ 단면도이다.
도 5는 본 발명의 여과부로서, 상등수의 여과 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 경사판과 제2 경사판의 확대사시도이다.
도 7은 여과재층의 세정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 세척부재의 확대사시도이다.
도 9는 가압부재의 확대단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 모듈형 저에너지 정수처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모듈형 저에너지 정수처리장치의 블록도이다. 본 발명에 따른 모듈형 저에너지 정수처리장치는 원수저류조(100), 응집침전부(200), 제1 여과부(300), 제2 여과부(400), 소독부(500) 및 공급 저류조(600)가 하우징(700)에 수납되어 있다.
이와 같이 본 발명에서는 정수처리에 필요한 각 단위 유닛이 하나의 하우징(700)에 수납된 상태로 설치 및 운영이 가능하기 때문에, 설치와 이동이 매우 용이하다는 장점이 있다.
특히, 컨테이너로 이루어진 하우징(700) 외측에는 태양광 패널(미도시)이 장착되어 있어 전기 공급이 원활하지 않더라도 각 단위 유닛의 운전이 가능하여 저에너지로 먹는 물을 생산할 수 있다.
도 2는 본 발명의 응집침전부를 일측 방향에서 바라본 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 응집침전부(200)는 흡착 및 응집 반응부(220)와 고액 분리부(230)가 하나의 본체부(210)에 구비되어 있다. 즉, 도 2에서 볼 때, 응집침전 본체부(210) 길이 방향을 따라 분리 격벽(216)이 구비되어, 오른쪽에는 원수가 유입된 후 활성탄에 의해 냄새유발물질 등 각종 미량 오염물질이 흡착되고 또 이들 활성탄과 각종 오염물질이 주입한 응집제에 의해 서로 응집되는 흡착 및 응집 반응부(220)가 위치하고, 왼쪽에는 흡착과 응집된 원수가 유입된 후 고액 분리가 이루어지는 고액 분리부(230)가 위치한다.
종래에는 활성탄 흡착을 위한 반응조와 고액 분리를 위한 응집/침전 반응조가 별도로 구비하는 것이 일반적이어서, 설치 공간을 효율적으로 사용하지 못하였고 또 반응조를 별도로 제작하였기 때문에 설치비용이 많이 들었다는 문제점이 있었다. 하지만 본 발명의 응집침전부(200)는 하나의 응집침전 본체부(210) 내부에 일측에는 흡착 및 응집 반응부(220), 그리고 인근하는 타측에는 고액 분리부(230)를 함께 구비하고 있어 설치공간을 확보하는 것이 용이할 뿐만 아니라 제작비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다.
상기 응집침전 본체부(210)는 위에서 바라본 단면이 직사각형 또는 정사각형, 그리고 소정의 높이로 이루어져 있고 내부는 비어 있다. 또 일측에는 하천수나 호소수 등 먹는 물로 정화할 원수가 유입되는 원수 입구(211)가 구비되어 있고, 동일 측면 인근에는 최종 처리수가 배출되는 상등수 출구(212)가 형성되어 있다.
또 응집침전 본체부(210) 바닥면은 후술할 활성탄 흡착공정, 응집공정, 침전공정에서 발생하는 침강 또는 응집된 슬러지를 용이하게 수집할 수 있도록 아래로 갈수록 단면적이 점차 좁아하는 호퍼 형상의 슬러지 수집부(213)가 구비된다. 여기서, 상기 슬러지 수집부(213)는 활성탄 흡착공정, 응집공정 및 침전공정 각각에서 발생하는 슬러지를 개별적으로 수집할 수도 있다. 게다가, 상기 슬러지 수집부(213)에는 수집된 슬러지가 소정 농도 이상으로 농축되거나 또는 일정한 시간 간격으로 배출하기 위한 슬러지 배출관(214)이 구비되어 있고, 슬러지 배출관(214)에는 슬러지의 배출을 개폐하는 슬러지 배출밸브(215)가 장착되어 있다.
도 3은 도 2의 A-A′ 단면도이다. 도 2와 3을 함께 참조하면서 응집침전 본체부(210) 일측 공간부에 구비된 흡착 및 응집 반응부에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이 응집침전 본체부(210) 길이 방향을 따라 구비된 분리 격벽(216)에 의해 형성되는 흡착 및 응집 반응부(220)는 1개 이상의 제1 방해판(222)과 1개 이상의 제2 방해판(224)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세하게는 원수 입구(211)로 유입된 원수가 활성탄과 먼저 접촉하는 공간을 형성하도록 1개 이상, 보다 바람직하게는 2개 이상, 가장 바람직하게는 3개 이상의 제1 방해판(222)이 구비되어 있고, 원수 입구(211) 인근에는 활성탄을 주입하기 위한 활성탄 주입관(221)이 위치하고 있다. 이때 제1 방해판(222)은 위에서 바라볼 때 지그재그로 형성되는 것이 바람직하고, 이는 이동하는 원수의 수류에 의해 활성탄과 자연스럽게 교반 및 혼화를 유도하기 위한 것이다.
여기서, 상기 활성탄은 분말활성탄인 것이 바람직하고, 1,250메쉬 이하인 것이 보다 바람직하며, 물과 혼합한 슬러스 상태로 주입할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
제1 방해판(222) 후방에는 응집제 주입관(223), 제2 방해판(224) 그리고 교반기(225)가 구비된다. 상세하게는 응집제 주입관(223)을 통해 알루미늄 또는 철을 메인으로 하는 공지의 응집제가 제1 방해판(222) 후방에 소정 농도 범위로 주입된다. 이어서 1개 이상, 보다 바람직하게는 2개 이상의 제2 방해판(224)에 의해 구획되는 공간부에는 교반기(225)가 위치하여, 응집제와 원수를 교반한다.
이때 상기 교반기(225)는 2개인 것이 바람직하며, 1개는 급속교반용이고 나머지 1개는 완속 교반용이다. 상기와 같은 급속교반과 완속교반은 응집제를 이용한 수처리분야에서 통상적으로 채용하는 기술에 해당되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 물론 1개의 교반기(225)를 급속교반용으로 사용할 수 있고, 이는 후술할 다공판(231)이 완속교반의 역할을 할 수 있기 때문이다.
한편, 제1 방해판(222)과는 달리 제2 방해판은(224)은 상부 주연부를 제외한 나머지 하부 및 양측면 주연부는 본체부(210) 바닥, 측면 그리고 분리 격벽(216)과 접하고 있다. 따라서 제1 방해판(222)을 통과하는 원수는 제2 방해판(224)의 상부 주연부를 월류하면서 이동하고, 이를 위해 제1 방해판(222)보다 제2 방해판(224)의 높이가 낮다.
이상에서와 같은 흡착 및 응집 반응부(220)에서는, 원수에 포함되는 있는 냄새유발물질 등 각종 오염물질이 분말활성탄과 접촉함으로써 흡착되고, 이후 응집제 주입에 의해 현탁하는 오염물질과 용존하는 오염물질의 일부는 입자화되어 응집침전 본체부(210) 바닥으로 침전하고, 침전된 오염물질들은 슬러지 수집부(213)에 모인다.
도 4는 도 2의 B-B′ 단면도이다. 도 2와 도 4를 함께 참조하면서 응집침전 본체부(210) 일측 공간부에 구비된 고액 분리부(230)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
전술한 흡착 및 응집 반응부(220)에서는 분말활성탄과 응집제를 주입함으로써 각종 오염물질의 일부를 침전 제거시킬 수 있다. 하지만 여전히 오염물질이 포함되어 있어 추가적인 정화단계가 필요하다. 특히 응집제를 주입하고 교반하면 입자가 커져 침강하기 쉬운 상태로 변하지만 일부 입자들은 여전히 작아 쉽게 침강하지 못한다. 고액 분리부(230)에서는 상기와 같이 입자가 작은 오염물질들을 더욱 크게 하여 침강시키고, 더 이상 입자가 커지지 않아 침강하기 어려운 물질들을 분리 제거하는 기능을 수행한다.
고액 분리부(230)는 다수개의 통공(231-1)이 형성된 1개 이상의 다공판(231), 안내판(232) 그리고 소정의 각도로 경사진 2개 이상의 경사판(233)을 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 분리 격벽(216)을 사이에 두고 흡착 및 응집 반응부(220) 반대측의 응집침전 본체부(210) 공간부에는, 표면에 다수개의 통공(231-1)이 가로와 세로 방향으로 뚫려 있는 얇은 다공판(231)이 수직으로 배치되어 있어, 오염물질들의 입자가 커지는 것을 유도한다. 즉, 흡착 및 응집 반응부(220)를 통과한 원수는 다공판(231)의 통공(231-1)을 통과할 때는 유속이 빨라지는 반면, 통공(231-1)을 통과한 이후에는 유속이 낮아지기 때문에 원수의 교반효과를 유도하고, 따라서 입자가 작은 오염물질도 다공판(231)을 통과하면서 침강할 수 있을 정도로 입경이 커질 수 있다.
한편, 흡착 및 응집 반응부(220) 유출수가 고액 분리부(230)로 유입될 수 있도록, 출구(212)와 가장 멀리 있는 다공판(231) 인근의 분리 격벽(216)은 약간 낮게 설치되거나, 분리 격벽(216)에 유로(미도시)가 개구되어 있는 것이 바람직하다.
다공판(231) 후방에는 다공판(231)을 통과한 원수가 본체부(210) 바닥 부근으로 이동할 수 있도록 하단 주연부가 출구(212) 방향으로 소정 각도 절곡된 안내판(232)이 위치한다. 이는 원수가 후술할 경사판(233)을 상향류로 통과할 수 있도록 원수의 흐름을 유도하기 위한 것이다.
상기와 같이 1개 이상의 다공판(231)을 통과하면서 오염입자들의 크기가 충분히 커져 본체부(210) 바닥으로 침강하지만, 더 이상 입자가 커지지 않는 오염물질들도 존재한다.
상기 안내판(232) 후방에 구비된 경사판(233)은 원수를 상향류로 유도하여 입자들과 경사판(233)과의 충돌을 야기시켜 침강하기 어려운 입자들도 제거하기 위함이다. 구체적으로, 경사판(233)은 소정의 각도, 보다 바람직하게는 수면과 50° 내지 70° 경사져 있는 2개 이상으로 이루어져 있다. 또 2개 이상의 경사판(233)은 소정 간격, 보다 바람직하게는 4cm 내지 6cm 이격되는 것이 바람직하다.
여기서, 경사판(233)의 각도가 50° 미만이거나 이격거리가 4cm 미만이면 원수의 처리용량이 너무 적고, 반대로 경사판(233)의 각도가 70°를 초과하거나 이격거리가 6cm를 초과하면 입자들과 경사판(233)이 충분히 접촉할 수 없어 입자들의 제거효율이 낮으므로 경사판(233)의 각도와 이격거리는 상기 범위인 것이 바람직하다.
상기와 같이 상향류로 경사판(233)을 통과한 물에는 조류와 각종 오염물질의 농도가 현저하게 낮고, 이후 경사판(233) 상부에 위치하는 월류웨어(234)를 경유한 후 최종 처리수는 출구(212)로 배출된다.
계속해서 제1 여과부(300)에 관해 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 여과부로서, 상등수의 여과 과정을 설명하기 위한 도면, 도 6은 제1 경사판과 제2 경사판의 확대사시도 그리고 도 7은 여과재층의 세정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 제1 여과부(300)는, 여과장치 본체부(310), 여과장치 본체부(310) 내부에 위치하는 제1 경사판(311), 제2 경사판(312), 세척부(313), 여과재층(314), 집수공간(350), 가압부재(316) 및 관통관(317) 등을 포함하여 이루어진다.
상기 여과장치 본체부(310)는 단면이 원형 또는 다각형 등 소정 형상으로 이루어져 있으며, 제1 경사판(311), 제2 경사판(312), 세척부(313), 여과재층(314), 집수공간(315), 가압부재(316) 및 관통관(317) 등을 수용할 수 있도록 내부가 비어 있는 소정의 높이를 갖는다. 여기서, 상기 여과장치 본체부(310)의 재질은 특별히 제한하지 않지만, 일예로 내식성 및 내구성을 갖는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
여과장치 본체부(310) 내부의 소정 높이에는 제1 경사판(311)이 구비되고, 상기 제1 경사판(311)은 여과용 원수인 상등수나 역세척 폐수가 이동하는 통로로 작용한다.
구체적으로, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 제1 경사판(311)의 중앙부에는 제1 메인관로 연결공(311-1)이 형성되어 있고, 제1 메인관로 연결공(311-1) 외측으로는 1개 이상의 관통관 제1 연결공(311-2)이 구비되어 있다. 여기서, 제1 메인관로 연결공(311-1)에는, 상등수를 공급하거나, 여과재층(314)에 쌓인 오염물질 입자층(314-1)을 배출시키기 위한 제1 메인관로(318)가 연결된다. 또 1개 이상의 관통관 제1 연결공(311-2)에는 관통관(317)이 장착된다.
제1 경사판(311)은 정면에서 바라볼 때, 상부는 좁고 하부는 넓은 상협하광구조인 것이 바람직하다. 이는 여과재층(314) 역세척 시 발생하는 역세척 폐수를 용이하게 집수하기 위한 것이다.
제1 경사판(311) 아래에는 여과재층(314) 표면에 상등수를 균일하게 공급하기 위한 제2 경사판(312)이 구비된다. 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 제2 경사판(312)은 제1 경사판(311)과 유사한 상협하광 구조이며, 관통관(317)이 장착되는 1개 이상의 관통공 제2 연결공(312-2)과 다수개의 급수공(312-1)이 형성되어 있다.
특히, 상기 다수개의 급수공(312-1)은 중심부, 즉 단면적이 상대적으로 좁은 상부에 형성된 급수공(312-1)의 단면적은 작고, 외곽부인 하부로 갈수록 급수공(312-1)의 단면적이 점진적으로 커지도록 형성되는 것이 바람직하다.
여과재를 사용한 여과공정의 경우, 입자상 물질은 여과재 표면에서 주로 제거되며 따라서 여과시간을 늘이거나 입자상 물질의 여과 효율을 향상시키기 위해서는 여과재 표면에 상등수를 균일하게 공급하는 것이 매우 중요하다. 본 발명에서는 전술한 바와 같은 상협하광 구조이고 게다가 중심부에서 외각으로 갈수록 단면적이 증가하는 다수개의 급수공(312-1)이 형성된 제2 경사판(312)을 구비하고 있어, 여과재층(314)에 공급하는 여과용 원수인 상등수를 매우 균일하게 공급하는 것이 가능하다. 즉, 제2 경사판(312) 중심 부근으로 공급된 상등수는 단면적이 상대적으로 작은 급수공(312-1)으로 일부만 통과하고, 나머지는 경사판(312)을 따라 흘러가면서 급수공(312-1)을 통과하기 때문에 여과재층(314)의 모든 표면을 활용할 수 있다는 이점이 있다.
상기 제2 경사판(312) 아래에는 여과재층(314)이 충진된다. 상기 여과재층(314)은 상등수에 포함되어 있는 일부의 조대입자와 미세입자를 제거하기 위한 것으로 아래로 갈수록 입경이 작은 여과재가 충진될 수 있다. 일예로, 상기 여과재는 자갈, 모래, 안트라사이트 및 활성탄 중 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
여과재층(314) 아래에는 소정의 공간부를 갖는 집수공간(315)이 구비된다. 상기 집수공간(315)에는 여과재층(314)을 통과하면서 입자상 물질이 제거된 깨끗한 여과수가 모이는 곳으로, 이렇게 모인 여과수는 관통관(317)을 경유하여 제1 경사판(311) 상부로 이동한 후 외부로 배출된다.
상기 제2 경사판(312)과 여과재층(314) 사이에는 세척부(313)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 여과용 원수를 여과재층(314)으로 통과시키면 상등수에 포함되어 있던 입자상 물질이 여과재층(314)에서 제거되지만, 여과재층(314)에서 제거된 입자상 물질이 여과재의 공극을 폐쇄하게 되어 상등수가 여과재층(314)을 잘 통과하지 못하게 되다. 따라서 일정시간 또는 일정량의 상등수를 공급하여 여과한 이후에는 주기적 또는 비주기적으로 여과재층(314)을 세척하는 역세과정을 실시하는 것이 일반적이고, 이때 상등수의 공급방향과 반대방향으로 여과수를 공급하면 여과재층(314)의 표면에 쌓인 오염물질 입자층(314-1)과 여과재 사이 공극을 막고 있는 입자들이 떨어져 여과성능을 회복하게 된다.
그러나 여과재층(314) 상부에 축적된 오염물질 입자층(314-1)의 양이 너무 많은 경우에는, 여과재층(314) 하부로 공급되는 역세수가 잘 통과하지 못하게 되고 따라서 역세효율이 떨어지는 결과를 초래한다.
본 발명에서는 오염물질 입자층(314-1)을 용이하게 파쇄, 분산시킬 수 있도록 여과재층(314) 상부에 세척부(313)를 더 구비하고 있어, 여과재층(314)의 역세를 매우 효율적으로 수행할 수 있다는 이점이 있다.
세척부의 확대사시도인 도 8를 참조하면서 보다 상세하게 설명하면, 세척부(313)는 제2 메인관로(319) 일측이 관통하여 자유롭게 회전할 수 있도록 중심축이 위치하고, 중심축을 중심으로 다수개의 날개판(313-2)이 방사상으로 연결되어 있는 회전판(313-1), 제2 메인관로(319)에서 연장되어 날개판(313-2)을 따라 위치하는 다수개의 분기관(313-3) 그리고 분기관(313-3)에 연결된 채 날개판(313-2)을 향하고 있는 1개 이상의 노즐(313-4)로 이루어져 있다. 여기서, 날개판(313-2)은 모두가 동일한 소정 각도로 경사져 있고, 노즐(313-4)은 경사면과 수직방향으로 위치한다.
상기 분기관(313-3)과 노즐(313-4)은 제2 메인관로(319)와 연통되어 있고, 또 상기 제2 메인관로(319)에는 제1 메인관로(318)와 연통되도록 제2 보조관로(318-2)와 제3 밸브(319-1)가 구비된다. 따라서 세척부(331-3)에 에어만 공급하는 경우에는 제2 보조관로(318-2)를 폐쇄하고 콤프레서(미도시)로부터 이송되는 압축공기를 공급하며, 역세용수를 공급하는 경우에는 제2 보조관로(318-2)를 개방함으로써, 에어 또는 역세용수를 선택할 수 있다.
통상 에어나 역세용수만으로 여과재층(314)을 역세하는 것이 일반적이나, 이 경우 노즐을 다량 준비해야 하고 또 노즐에서 분사되는 에어나 역세용수들이 서 겹쳐지기 때문에 충분한 역세효과를 기대하기 어렵다.
하지만 본 발명에서는 에어나 역세용수를 분사하는 노즐(313-4)이 경사진 날개판(313-2)을 향하고 있으며 이는 날개판(312-2)의 회전을 유도하고, 결과적으로 여과재층(314) 표면에서 소용돌이가 발생하여 세척효과를 극대화할 수 있다.
한편, 본 발명의 여과부(300)는 상기 제1 경사판(311), 제2 경사판(312) 그리고 여과재층(314)을 순차적으로 관통하는 수직으로 연장된 1개 이상의 관통관(317)을 더 구비하고 있다.
구체적으로 상기 관통관(317)은 상기 제1 경사판(311)의 관통관 제1 연결공(311-2)과 제2 경사판(312)의 관통관 제2 연결관(312-2)을 관통한 후, 다시 여과재층(314)을 통과하도록 위치한다. 여기서 상기 관통관(317)은 상부와 하부는 개방되고 측면은 폐쇄된 원기둥 또는 사각기둥일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
따라서 여과재층(314) 아래에 위치하는 집수공간(315)의 여과수가 상기 제1 경사판(311) 상부로 이동하거나, 또는 제1 경사판(311) 상부의 여과수가 집수공간(315)으로 이동하는 것은 가능하지만, 제1 경사판(311)과 제2 경사판(312) 사이 또는 제2 경사판(312)과 여과재층(314) 사이에 공급되는 여과용 원수와 역세척 폐수는 관통관(317) 내부로 유입될 수 없다.
본 발명의 제1 여과부(300)는, 여과재층(314)의 역세효과를 향상시키고 또 저에너지로 여과장치의 운전이 가능하도록 제1 경사판(311) 상부에 가압부재(316)를 더 포함하고 있다.
가압부재의 확대단면도인 도 9를 참고하면서 구체적으로 설명하면, 상기 가압부재(316)는 여과장치 본체부(310) 내부 상측에 위치하며, 소정의 크기를 가지고 팽창과 수축이 가능한 고무 등의 탄성재질로 이루어져 있다.
또 가압부재(316) 상부에는 일측이 여과장치 본체부(310)에 고정된 가압부재 고정부(316-3)가 구비되고, 가압부재(316) 아래에는 가압부재 이동부(316-4)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 가압부재 고정부(316-3)는 가압부재(316)가 여과장치 본체부(310) 소정 위치에 고정되도록 지지하고, 가압부재 이동부(316-4)는 가압부재(316)의 수축과 팽창을 자유롭게 허용할 수 있도록 가압부재(316)에만 고정되어 있다.
여기서, 상기 가압부재 이동부(316-4)는 제2 경사판(312) 상부의 여과수를 하방으로 가압할 수 있도록 여과장치 본체부(310) 내부 벽면과 밀착하는 것이 바람직하고, 소정의 두께를 가지며 탄성을 갖는 고무 또는 실리콘재질로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 가압부재(316)의 팽창과 수축을 위하여, 유체 공급관로(316-1)와 유체 배출관로(316-2)가 가압부재(316) 일측에 연결되고, 여과장치 본체부(310) 내부에는 수위센서(310-1)가 구비된다. 즉, 여과재층(314) 역세척 시, 제1 경사판(311) 상부의 수위를 수위센서(310-1)가 연속적으로 측정하고, 소정 수위 이하로 낮아지면 유체 공급관로(316-1)를 개방하여 유체를 공급하여 가압부재(316)를 팽창시킨다. 반대로 여과재층(314)의 역세가 종료되면, 유체 공급관로(316-1)를 폐쇄하고 유출 배출관로(316-2)를 개방하여 가압부재(316)가 자연 수축하도록 유도한다.
한편, 제1 경사판(311)의 제1 메인관로 연결공(311-1)에는 여과용 원수를 공급하거나 역세척 폐수를 외부로 배출하기 위한 제1 메인관로(318)가 연결되고, 상기 제1 메인관로(318)에는 제1 및 제2 보조관로(318-1, 318-2)가 구비되어 있다.
도면 부호 310-3은 여과수 배출관으로 여과장치 본체부(310)의 소정 높이에 구비되며 벽면을 관통하도록 구비되어 있고, 도면 부호 310-2는 기체를 배출하기 위한 배출관이다.
본 발명에서의 제2 여과부(400)는 입자상 물질과 일부 용존성 물질을 보다 확실하게 제거할 수 있는 분리막, 예를 들어 한외여과막 또는 정밀여과막이다.
그리고 소독부(500)에서는 염소소독을 위한 단위 유닛이고, 공급 저류조(600)는 염소소독이 끝난 최종 정화된 음용수를 일시적으로 보관하는 용기이다.
이들 제2 여과부(400), 소독부(500) 및 공급 저류조(600)는 공지된 구성에 해당되므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 원수저류조
200 : 응집침전부
210 : 응집침전 본체부
211 : 원수 입구 212 : 상등수 출구
213 : 슬러지 수집부 214 : 슬러지 배출관
215 : 슬러지 배출밸브 216 : 분리 격벽
220 : 흡착 및 응집 반응부
221 : 활성탄 주입관 222 : 제1 방해판
223 : 응집제 주입관 224 : 제2 방해판
225 : 교반기
230 : 고액 분리부
231 : 다공판 231-1 : 통공
232 : 안내판 233 : 경사판
234 : 월류웨어
240 : 교반기
300 : 제1 여과부
310 : 여과장치 본체부
310-1 : 수위센서 310-2 : 기체 배출관
310-3 : 여과수 배출관
311 : 제1 경사판
311-1 : 제1 메인관로 연결공 311-2 : 관통관 제1 연결공
312 : 제2 경사판
312-1 : 급수공 312-2 : 관통관 제2 연결공
313 : 세척부
313-1 : 회전판 313-2 : 날개판
313-3 : 분기관 313-4 : 노즐
314 : 여과재층
314-1 : 오염물질 입자층
315 : 집수공간
316 : 가압부재
316-1 : 유체 공급관로 316-2 : 유체 배출관로
316-3 : 가압부재 고정부 316-4 : 가압부재 이동부
317 : 관통관
318 : 제1 메인관로
318-1 : 제1 보조관로 318-2 : 제2 보조관로
318-3 : 제1 밸브 318-4 : 제2 밸브
319 : 제2 메인관로
319-1 : 제3 밸브
400 : 제2 여과부
500 : 소독부
600 : 공급 저류조
700 : 하우징

Claims (4)

  1. 원수저류조(100), 응집침전부(200), 제1 여과부(300), 제2 여과부(400), 소독부(500) 및 공급 저류조(600)가 하우징(700)에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 정수처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(700)은 컨테이너인 것을 특징으로 하는 모듈형 정수처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(700) 외면에는 태양광 패널이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 정수처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 응집침전부(200)는, 소정의 부피와 형상을 가지며 원수가 유입되는 입구(211)와 상등수가 배출되는 출구(212)가 구비된 응집침전 본체부(210); 및 상기 응집침전 본체부(210)의 내부 공간을 흡착 및 응집 반응부(220)와 고액 분리부(230)로 구획하는 분리 격벽(216)을 포함하되,
    상기 흡착 및 응집 반응부(220)는 1개 이상의 제1 방해판(222)과 1개 이상의 제2 방해판(224)을 포함하고, 상기 고액 분리부(230)는 다수개의 통공(231-1)이 형성된 1개 이상의 다공판(231)과, 수면과 50° 내지 70° 경사진 2개 이상의 경사판(233)을 포함하고, 각 경사판(233)은 4cm 내지 6cm 이격되어 있고,
    상기 제1 여과부(300)는, 내부가 비어 있는 소정형상의 단면과 높이를 가지며, 벽면 소정 위치에는 여과수 배출관(310-3)이 구비된 여과장치 본체부(310); 상기 여과장치 본체부(310) 내부 소정 높이에 위치하며, 중앙부에는 여과용 원수 또는 역세척 폐수의 이동통로를 제공하는 제1 메인관로(318)가 연결되는 제1 메인관로 연결공(311-1)이 구비되고, 상기 제1 메인관로 연결공(311-1) 외측으로는 관통관 제1 연결공(311-2)이 형성된 상협하광 구조를 갖는 제1 경사판(311); 관통관 제2 연결공(312-2)이 형성된 상협하광 구조를 갖는 상기 제1 경사판(311) 아래 소정 거리 이격되어 위치하는 제2 경사판(312); 상기 제2 경사판(312)과 소정 거리 이격되어 아래에 위치하는 여과재층(314); 상기 여과재층(314) 아래에 위치하는 집수공간(315); 및 상기 관통관 제1 연결공(311-2)과 관통관 제2 연결공(312-2)을 연결하도록 구비되되, 상기 여과재층(314)을 관통하도록 수직으로 연장된 1개 이상의 관통관(317)을 포함하고, 여과재층(314) 상부에는 중심축을 중심으로 다수개의 날개판(313-2)이 방사상으로 연결되어 있는 회전판(313-1), 제2 메인관로(319)에서 연장되어 날개판(313-2)을 따라 위치하는 다수개의 분기관(313-3) 및 분기관(313-3)에 연결되어 날개판(313-2)을 향하고 있는 1개 이상의 노즐(313-4)로 이루어진 세척부(313)를 포함하고,
    제2 여과부(400)는 정밀여과막 또는 한외여과막인 것을 특징으로 하는 모듈형 정수처리 장치.
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