KR102061975B1 - 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법 - Google Patents

가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법에 관한 것으로, 역삼투 분리막 필터에서 배출되는 농축수를 활용하여 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시킬 수 있는 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 원수를 여과하여 생산수와 농축수를 생성하는 역삼투 분리막 필터를 포함하는 가정용 역삼투 정수기에 있어서, 상기 역삼투 분리막 필터로 부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하고, 이 수력에너지를 이용하여 상기 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시키도록 구성되는 에너지 회수장치를 포함하는 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 역삼투 분리막 필터에서 배출되는 농축수를 활용하여 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시킬 수 있고, 이로 인하여 원수의 승압 펌프가 필요하지 않거나 적어도 그 용량을 줄일 수 있고, 나아가 생산수의 유량을 상승시키고 양질의 음용수를 생성할 수 있다.

Description

가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법{REVERSE OSMOTIC WATER PURIFIER AND MERHOD FOR PURIFYING WATER USING THE WATER PURIFIER}
본 발명은 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에너지 회수장치가 구비된 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법에 관한 것이다.
가정용 정수기에 채용되고 있는 분리막으로는 한외여과막(UF), 폴리아마이드계 복합막(나노분리막 및 역삼투막)이 대표적이다. 그 중에서 역삼투 분리막은 막 표면이 0.0001㎛ 정도 크기의 기공으로 이루어져 유기 및 무기 오염물질, 세균, 바이러스, 중금속을 포함한 이온성 물질을 90% 이상 제거할 수 있어 가정용 정수기 시장에서 역삼투 분리막 필터를 장착한 정수기 방식이 큰 비중을 차지하고 있다.
상기 역삼투 분리막 필터는 이온성 물질을 걸러주는 기능을 갖기 때문에 가정용 역삼투 정수기에 있어서 중요한 역할을 한다.
통상적인 가정용 역삼투 정수기에서는 농축수 조절 밸브 등을 통해 사용자가 회수율을 조절하여 역삼투 분리막 필터에서 배출되는 생산수 및 농축수의 양을 조절하고 있다. 이 때, 농축수는 보통 버려지게 되는데, 특히 회수율이 낮게 조절되는 경우에는 버려지는 농축수의 양이 증가될 수 있다.
이에, 가정용 역삼투 정수기에서 버려지는 농축수를 활용하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다.
그 예로는 농축수로 버려지는 물을 재사용 하는 기술(대한민국 공개특허 제2004-0040913호), 농축수의 배출량을 최소화하는 기술(대한민국 공개특허 제2006-0042580호) 및 역삼투 분리막 필터를 통과한 농축수를 역삼투 분리막 필터에서 걸러진 생산수와 일부분 혼합시켜 원수의 TDS를 조절하고, 역삼투 분리막 필터의 오염을 저감시키는 기술(미국특허 제 6190558호) 등이 알려져 있다.
대한민국 공개특허 제2004-0040913호에는 역삼투 분리막 필터를 통과한 농축수가 비재생형 폴리셔로 구성된 내추럴 필터를 통과하도록 하여 물의 이온농도를 감소시키고, 이를 다시 역삼투 분리막 필터 전단에 공급함으로써 농축수로 버려지는 물을 재사용 하는 기술이 개시되어 있다.
대한민국 공개특허 제2006-0042580호에는 역삼투 정수기의 농축수 배출 저감장치 설계를 통해 농축수가 역삼투 분리막 필터를 강제로 통과할 수 있는 수압을 유지하도록 하여 미리 정해진 유량만 배출시키도록 배출밸브, 급속배출라인, 개폐밸브, 제어부를 구비하여 농축수의 배출량을 최소화하는 한편, 역삼투 분리막 필터 내의 오염물질을 간헐적인 개폐밸브의 개방을 통해 세척하여 외부로 배출할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 미합중국 특허 제 6190558 B1호 에는 가압된 원수, 역삼투 분리막 필터로 구성되며, 역삼투 분리막 필터를 통과한 농축수를 역삼투 분리막 필터에서 걸러진 생산수와 일부분 혼합시켜 원수의 TDS를 조절하고, 역삼투 분리막 필터의 오염을 저감시키도록 하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행 기술은 농축수의 재사용을 위한 필터를 주기적으로 교체해야 하거나 농축수와 생산수를 혼합하여 사용할 시 혼합 TDS는 원수의 TDS 보다 높아져 유량과 제거율이 하락하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 공보 제2004-0040913호 대한민국 공개특허 공보 제2006-0042580호 미국 등록 특허 제6190558호
본 발명의 바람직한 일 실시예는 역삼투 분리막 필터에서 배출되는 농축수를 활용하여 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시킬 수 있는 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 원수를 여과하여 생산수와 농축수를 생성하는 역삼투 분리막 필터를 포함하는 가정용 역삼투 정수기로서, 상기 역삼투 분리막 필터로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하고, 이 수력에너지를 이용하여 상기 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시키도록 구성되는 에너지 회수장치를 포함하는 가정용 역삼투 정수기를 제공한다.
상기 가정용 역삼투 정수기는 상기 에너지 회수장치로 유입되는 원수의 압력을 승압시키는 승압펌프를 추가로 포함할 수 있고, 이때, 상기 에너지 회수장치에 유입되는 원수는 승압장치에 의해서 승압될 수 있다.
상기 가정용 역삼투 정수기는 상기 에너지 회수장치로 유입되는 원수의 압력을 승압시키는 승압펌프를 추가로 포함할 수 있고, 이때, 상기 승압펌프에 의해 승압된 원수의 일부는 상기 역삼투 분리막 필터에 유입되고, 나머지 일부는 상기 에너지 회수장치에 유입될 수 있다.
상기 가정용 역삼투 정수기는 원수의 유량을 제어하는 취수밸브, 원수 중의 불순물을 침전여과하는 침전필터, 침전필터에서 여괴된 원수에 함유된 유기 화합물 및 잔류 염소를 제거하는 선카본필터, 상기 역삼투 분리막 필터에서 여과된 생산수에 함유된 가스상 물질을 제거하는 후카본필터를 포함할 수 있고, 이때, 상기 선카본필터에서 여과된 원수는 상기 에너지 회수장치에 유입될 수 있다.
상기 에너지 회수장치는 농축수 흐름과 가압된 원수 전체가 서로 교차할 때, 터빈 및 수차(Wheel)가 가동되고 가압된 원수의 일부 흐름은 추가로 승압될 수 있는 원심식 방식과 피스톤 및 회전자가 가동되어 가압된 원수의 일부 흐름이 추가로 승압될 수 있는 용적식 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예는 원수 중의 불순물을 침전여과하는 침전필터, 침전필터에서 여괴된 원수에 함유된 유기 화합물 및 잔류 염소를 제거하는 선카본필터, 선카본필터에서 여과된 원수를 여과하여 생산수와 농축수를 생성하는 역삼투 분리막 필터, 역삼투 분리막 필터로 부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하고, 이 수력에너지를 이용하여 상기 선카본필터로부터 상기 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시키도록 구성되는 에너지 회수장치, 상기 역삼투 분리막 필터에서 여과된 생산수에 함유된 가스상 물질을 제거하는 후카본필터를 포함하는 가정용 역삼투 정수기를 이용하여 정수하는 방법으로서, 상기 에너지 회수장치에 의해서 증대된 압력 크기가 상기 에너지 회수장치에 유입되기 전의 원수압력에 대하여 20 ~ 99%이고, 상기 역삼투 분리막 필터에 유입되는 원수의 압력이 30~150psi가 되도록 상기 에너지 회수장치를 제어하는 정수방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 역삼투 분리막 필터에서 배출되는 농축수를 활용하여 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시킬 수 있고, 이로 인하여 원수의 승압 펌프가 필요하지 않거나 적어도 그 용량을 줄일 수 있고, 나아가 생산수의 유량을 상승시키고 양질의 음용수를 생성할 수 있는 가정용 역삼투 정수기를 제공할 수 있다.
도 1은 통상적인 가정용 역삼투 정수기의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가정용 역삼투 정수기의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 가정용 역삼투 정수기의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 가정용 역삼투 정수기의 모식도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에는 통상적인 가정용 역삼투 정수기의 일례가 도시되어 있다.
도 1에도 나타난 바와 같이, 통상적인 가정용 역삼투 정수기의 일례는
원수의 유량을 제어하는 취수밸브(1), 침전필터(2), 선카본필터(3), 역삼투 분리막 필터(4), 후카본필터(5), 역류방지밸브(미도시) 및 농축수 조절밸브(미도시) 등을 포함한다. 상기 선카본 필터(3)와 역삼투 분리막 필터(4) 사이에 구비되어 원수의 압력이 낮을 경우 원수의 압력을 높여주기 위한 승압펌프(7)을 구비할 수 있다.
상기 침전필터(2)는 통상적으로, 원수에서의 부유물질 및 모래, 녹찌꺼기, 이끼 등의 비교적 큰 불순물을 제거하는 기능을 하고, 선카본필터(3)는 통상적으로, 원수에서 농약성분, 발암물질 등 휘발성 유기화합물질을 제거하고 후단의 역삼투 분리막이 잔류염소에 의해 산화ㆍ분해되는 것을 방지하기 위하여 잔류염소를 제거하는 기능을 한다. 상기 역삼투 분리막 필터(4)는 통상적으로, 원수에 함유된 유ㆍ무기 오염물질, 세균, 바이러스, 중금속을 포함한 이온성 물질을 걸러 주는 기능을 하며, 후카본필터(5)는 통상적으로 원수에 함유된 가스상 물질들을 제거하여 물 냄새를 제거하고 물맛을 향상시키는 기능을 한다.
상기 역삼투 분리막 필터는 이온성 물질을 걸러주는 기능을 갖기 때문에 상기 필터들 중에서도 가정용 역삼투 정수기에 있어서 가장 중요한 역할을 한다.
통상적인 가정용 역삼투 정수기에서는 농축수 조절 밸브 등을 통해 사용자가 회수율을 조절하여 역삼투 분리막 필터에서 배출되는 생산수 및 농축수의 양을 조절하고 있다. 이 때, 농축수는 보통 버려지게 되는데, 특히 회수율이 낮게 조절되는 경우에는 버려지는 농축수의 양이 증가될 수 있다.
이에, 가정용 역삼투 정수기에서 버려지는 농축수를 활용하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다.
본 발명도 가정용 역삼투 정수기에서 버려지는 농축수를 활용하고자 하는 것이다.
본 발명자들은 역삼투 분리막 필터를 포함하는 가정용 역삼투 정수기에서 배출되는 농축수의 활용에 대하여 오랜 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 기초하여 본 발명을 완성하게 이른 것으로, 본 발명은 종래 기술과는 전혀 다른 개념으로 버려지는 농축수를 활용하는 것이다.
즉, 본 발명은 가정용 역삼투 정수기의 역삼투 분리막 필터에서 배출되는 농축수를, 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시키는데 활용한 것이다.
이렇게 함으로써, 원수를 승압하기 위한 펌프가 필요하지 않거나 적어도 그 용량을 줄일 수 있고, 나아가 생산수의 유량을 상승시키고 양질의 음용수를 생성할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 가정용 역삼투 정수기는 원수를 여과하여 생산수와 농축수를 생성하는 역삼투 분리막 필터를 포함하는 가정용 역삼투 정수기에 있어서, 상기 역삼투 분리막 필터로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하고, 이 수력에너지를 이용하여 상기 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시키도록 구성되는 에너지 회수장치를 포함한다.
이하, 도 2 내지 4를 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 가정용 역삼투 정수기에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 적용될 수 있는 가정용 역삼투 정수기는 특별히 한정되는 것은 아니며, 원수를 여과하여 생산수와 농축수를 생성하는 역삼투 분리막 필터를 포함하는 가정용 역삼투 정수기라면 어느 것에나 적용될 수 있다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 가정용 역삼투 정수기의 일례가 도시되어 있다.
상기 가정용 역삼투 정수기의 일례는 도 2에 나타난 바와 같이, 원수의 유량을 제어하는 취수밸브(1), 침전필터(2), 선카본필터(3), 역삼투 분리막 필터(4), 후카본필터(5) 및 상기 역삼투 분리막 필터(4)로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하고, 이 수력에너지를 이용하여 상기 역삼투 분리막 필터(4)로 유입되는 원수의 압력을 증대시키도록 구성되는 에너지 회수장치(6)를 포함한다.
상기 가정용 역삼투 정수기는 역류방지밸브(미도시) 및 농축수 조절밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 침전필터(2)는 예를 들면, 원수에서의 부유물질 및 모래, 녹찌꺼기, 이끼 등의 비교적 큰 불순물을 제거하도록 구성되고, 선카본필터(3)는 예를 들면, 원수에서 농약성분, 발암물질 등 휘발성 유기화합물질을 제거하고 후단의 역삼투 분리막이 잔류염소에 의해 산화ㆍ분해되는 것을 방지하기 위하여 잔류염소를 제거하도록 구성된다.
상기 역삼투 분리막 필터(4)는 예를 들면, 원수에 함유된 유ㆍ무기 오염물질, 세균, 바이러스, 중금속을 포함한 이온성 물질을 걸러 주도록 구성되며, 후카본필터(5)는 예를 들면, 원수에 함유된 가스상 물질들을 제거하여 물 냄새를 제거하고 물맛을 향상시키도록 구성된다.
상기 에너지 회수장치(6)는 상기 역삼투 분리막 필터(4)로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하는 에너지 생성부(61) 및 이 에너지 생성부(61)에서 생성된 수력에너지를 이용하여 원수의 압력을 높여주는 원수 승압부(63)를 포함한다.
상기 에너지 생성부(61)는 농축수 배출관(41)을 통해 상기 역삼투 분리막 필터(4)와 유체 소통관계로 연결되어 있다.
상기 원수 승압부(63)는 원수 유입관(42)를 통해 상기 역삼투 분리막 필터(4)와 유체 소통관계로 연결되어 있다.
도 2에는 원수가 모두 상기 원수 승압부(63)를 통해 상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 원수 일부만 상기 원수 승압부(63)를 통해 상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되고, 나머지 일부는 상기 원수 승압부(63)를 거치지 않고 바로 상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입될 수 있다.
상기 에너지 생성부(61)와 원수 승압부(63)는 유체가 소통되지 않도록 격리되어 있다.
상기 에너지 회수장치(6)로는 예를 들면, 농축수 흐름과 가압된 원수 전체가 서로 교차할 때, 터빈 및 수차(Wheel)가 가동되고 가압된 원수의 일부 흐름은 추가로 승압 될 수 있는 원심식 방식이나 피스톤 및 회전자가 가동되어 가압된 원수의 일부 흐름은 추가로 승압될 수 있는 용적식 방식이 바람직하게 사용될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 가정용 역삼투 정수기의 다른예가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 가정용 역삼투 정수기는 도 2에 도시된 가정용 역삼투 정수기에 더하여 선카본 필터(3)와 역삼투 분리막 필터(4) 사이에 구비되어 원수의 압력이 낮을 경우 원수의 압력을 높여주기 위한 승압펌프(7)을 추가로 포함한다.
상기 에너지 회수장치(6)는 상기 역삼투 분리막 필터(4)로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하는 에너지 생성부(61) 및 이 에너지 생성부(61)에서 생성된 수력에너지를 이용하여 상기 승압펌프(7)에 의해 승압된 원수의 압력을 높여주는 원수 승압부(63)를 포함한다.
도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 가정용 역삼투 정수기의 또 다른 예가 도시되어 있다.
상기 가정용 역삼투 정수기는 선카본 필터(3)와 역삼투 분리막 필터(4) 사이에 구비되어 원수의 압력이 낮을 경우 원수의 압력을 높여주기 위한 승압펌프(7)을 추가로 포함한다.
원수의 일부는 승압펌프(7)에 의해서 승압된 후 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되고, 나머지 일부는 승압펌프(7)에서 승압되지 않고, 원수 승압부(63)를 거쳐 승압된 후 역삼투 분리막 필터(4)에 유입된다.
이하, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르는 정수방법의 일례를 도 2를 통해 설명한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르는 정수방법은 원수 중의 불순물을 침전여과하는 침전필터(2), 침전필터(2)에서 여괴된 원수에 함유된 유기 화합물 및 잔류 염소를 제거하는 선카본필터(3), 선카본필터(3)에서 여과된 원수를 여과하여 생산수와 농축수를 생성하는 역삼투 분리막 필터(4), 역삼투 분리막 필터(4)로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하고, 이 수력에너지를 이용하여 상기 선카본필터(3)로부터 상기 역삼투 분리막 필터(4)로 유입되는 원수의 압력을 증대시키도록 구성되는 에너지 회수장치(6), 상기 역삼투 분리막 필터(4)에서 여과된 생산수에 함유된 가스상 물질을 제거하는 후카본필터(5)를 포함하는 가정용 역삼투 정수기를 이용하여 정수하는 방법으로서, 상기 에너지 회수장치(6)에 의해서 증대된 압력 크기가 상기 에너지 회수장치(6)에 유입되기 전의 원수압력에 대하여 20 ~ 99%이고, 상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되는 원수의 압력이 30~60psi가 되도록 상기 에너지 회수장치를 제어한다.
상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되는 원수의 압력이, 에너지 회수장치에서 유입되기 전의 압력에 대하여 20 ~ 99%, 바람직하게는 50 ~ 90% 더 증대되도록 상기 에너지 회수장치(6)를 제어한다.
상기 압력의 증대량이 너무 적은 경우에는 원수의 승압에 의한 충분한 효과를 달성하기 어렵고, 너무 큰 경우에는 에너지 회수장치에 무리가 갈 수 있다.
상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되는 원수의 압력이 30~60psi가 되도록 에너지 회수장치(6)를 제어한다.
상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되는 원수의 압력이 30psi 미만인 경우에는 역삼투 분리막 필터의 충분한 여과효과를 얻을 수 없다.
상기 농축수 배출관(41)의 직경은 예를 들면, 상기 원수 유입관(42)의 직경 보다 클 수 있다.
상기 농축수의 유량은 예를 들면, 50% 회수율 기준에서 20~100 Gallon/day 일 수 있으며, 상기 농축수의 압력은 20~50psi일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르는 정수방법의 다른 예를 도 3을 통해 설명한다.
도 3에 도시된 가정용 역삼투 정수기는 도 2에 도시된 가정용 역삼투 정수기에 더하여 선카본 필터(3)와 역삼투 분리막 필터(4) 사이에 구비되어 원수의 압력이 낮을 경우 원수의 압력을 높여주기 위한 승압펌프(7)을 추가로 포함한다.
상기 에너지 회수장치(6)는 상기 역삼투 분리막 필터(4)로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하는 에너지 생성부(61) 및 이 에너지 생성부(61)에서 생성된 수력에너지를 이용하여 상기 승압펌프(7)에 의해 승압된 원수의 압력을 높여주는 원수 승압부(63)를 포함한다.
상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되는 원수의 압력이, 에너지 회수장치(6)에서 유입되기 전의 압력에 대하여 20 ~ 99%, 바람직하게는 50 ~ 90% 더 증대되도록 상기 에너지 회수장치(6)를 제어한다.
상기 압력의 증대량이 너무 적은 경우에는 원수의 승압에 의한 충분한 효과를 달성하기 어렵고, 너무 큰 경우에는 에너지 회수장치에 무리가 갈 수 있다.
상기 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되는 원수의 압력이 60~150psi가 되도록 에너지 회수장치(6)를 제어한다.
상기 역삼투 분리막 필터에 유입되는 원수의 압력이 60psi 미만인 경우에는 역삼투 분리막 필터의 충분한 여과효과를 얻을 수 없고, 150psi를 초과하는 경우에는 에너지 회수장치에 무리가 갈 수 있다.
상기 농축수 배출관(41)의 직경은 예를 들면, 상기 원수 유입관(42)의 직경 보다 클 수 있다.
상기 농축수의 유량은 예를 들면, 50% 회수율 기준에서 50~160 Gallon/day 일 수 있으며, 상기 농축수의 압력은 예를 들면, 40~140psi 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르는 정수방법의 또 다른 예를 도 4를 통해 설명한다.
도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 가정용 역삼투 정수기의 또 다른예가 도시되어 있다.
상기 가정용 역삼투 정수기는 선카본 필터(3)와 역삼투 분리막 필터(4) 사이에 구비되어 원수의 압력이 낮을 경우 원수의 압력을 높여주기 위한 승압펌프(7)을 추가로 포함한다.
원수의 일부는 승압펌프(7)에 의해서 승압된 후 역삼투 분리막 필터(4)에 유입되고, 나머지 일부는 승압펌프(7)에서 승압되지 않고, 원수 승압부(63)를 거쳐 승압된 후 역삼투 분리막 필터(4)에 유입된다.
상기 역삼투 분리막 필터에 유입되는 원수의 압력이, 에너지 회수장치에서 유입되기 전의 압력에 대하여 20 ~ 99%, 바람직하게는 50 ~ 90% 더 증대되도록 상기 에너지 회수장치(6)를 제어한다.
상기 압력의 증대량이 너무 적은 경우에는 원수의 승압에 의한 충분한 효과를 달성하기 어렵고, 너무 큰 경우에는 에너지 회수장치에 무리가 갈 수 있다.
상기 역삼투 분리막 필터에 유입되는 원수의 압력이 60~150psi가 되도록 에너지 회수장치(6)를 제어한다.
상기 역삼투 분리막 필터에 유입되는 원수의 압력이 60psi 미만인 경우에는 역삼투 분리막 필터의 충분한 여과효과를 얻을 수 없고, 150psi를 초과하는 경우에는 너지 회수장치에 무리가 갈 수 있다.
상기 선카본 필터(3)에서 여과된 원수 량의 50~100%를 승압펌프(7)에서 승압할 수 있다.
상기 농축수 배출관(41)의 직경은 예를 들면, 상기 원수 유입관(42)의 직경 보다 클 수 있다.
상기 농축수의 유량은 예를 들면, 50% 회수율 기준에서 50~160 Gallon/day 일 수 있으며, 상기 농축수의 압력은 예를 들면, 40~140psi일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가정용 역삼투 정수기에 있어서 에너지 회수장치가 구비되어 역삼투 분리막 필터의 농축수와 가압된 원수의 전체 내지 일부를 에너지 회수장치에 통과시키면서, 동시에 가압된 원수의 전체 내지 일부는 승압 되어 에너지 회수장치를 통해 배출되어 역삼투 분리막 필터 전단의 압력을 상승시키고 역삼투 분리막 필터 표면의 구동압력을 높여 생산수의 유량 상승과 양질의 음용수를 생성하는 가정용 역삼투 정수기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 역삼투 가정용 정수기 시스템의 압력을 높이기 위해 펌프 부피가 커지고 소음이 유발될 수 있는 고용량 펌프의 개발 및 적용이 필요 없이, 본 발명의 에너지 회수장치의 구비만으로도 가정용 역삼투 정수기 시스템의 압력을 증가시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(발명예 1)
도 2에 도시된 바와 같이, 수도 배관과 직접 연결된 취수밸브, 침전필터, 선카본 필터, 역삼투 분리막 필터, 후카본 필터 및 원심식 에너지 회수장치로 구성된 가정용 역삼투 정수기를 이용하여 상온에서 수돗물을 정수하고 생산수 유량 및 염제거율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
이 때, 역삼투 분리막 필터는 Toray Chemical Korea Inc.의 RE1812-LP 제품을 사용하고, 상온에서 수돗물의 압력이 38± 2psi, 원수 TDS는 150ppm, 원수 pH는 7.5 및 역삼투 분리막 필터의 회수율은 50%이었으며, 이는 생산수와 농축수 비율이 1:1을 의미한다.
(발명예 2)
도 3에 도시된 바와 같이, 수도 배관과 직접 연결된 취수밸브, 침전필터, 선카본 필터, 승압펌프, 역삼투 분리막 필터, 후카본 필터 및 원심식 에너지 회수장치로 구성된 가정용 역삼투 정수기를 이용하여 상온에서 수돗물을 정수하고 생산수 유량 및 염제거율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
이 때, 역삼투 분리막 필터는 Toray Chemical Korea Inc.의 RE1812-HR+제품을 사용하고, 수돗물의 압력이 38± 2psi, 원수 TDS는 150ppm, 원수 pH는 7.5, 승압펌프의 용량은 70psi·0.6L/min 및 역삼투 분리막 필터의 회수율은 50%이었으며, 이는 생산수와 농축수 비율이 1:1을 의미한다.
(종래예 1)
에너지 회수장치가 구비되어 있지 않은 것을 제외하고는 발명예 1의 조건과 동일하게 상온에서 수돗물을 정수하고 생산수 유량 및 염제거율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(종래예 2)
에너지 회수장치가 구비되어 있지 않은 것을 제외하고는 발명예 2의 조건과 동일하게 상온에서 수돗물을 정수하고 생산수 유량 및 염제거율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
항 목 발명예 1 발명예 2 종래예 1 종래예 2
생산수 유량(gallon/day) 41.7 133.5 30.6 102.7
염제거율(%) 94.3 97.9 93.2 96.3
역삼투 분리막 필터 전단 압력(psi) 31 89 18 65
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 에너지 회수장치가 구비된 정수기를 사용하여 정수하는 경우(발명예 1 및 2)의 생산수 유량 및 염제거율이 에너지 회수장치가 구비되지 않은 정수기를 사용하여 정수하는 경우(종래예 1 및 2)의 것에 비하여 증가됨을 알 수 있다.
또한, 발명예 1 및 2의 역삼투 분리막 필터 전단 압력이 종래예 1 및 2 대비 증가됨을 알 수 있다.
[실시예 2]
도 2에 도시된 바와 같이, 수도 배관과 직접 연결된 취수밸브, 침전필터, 선카본 필터, 역삼투 분리막 필터, 후카본 필터 및 원심식 에너지 회수장치로 구성된 가정용 역삼투 정수기를 이용하여 하기 표 2의 조건으로 상온에서 수돗물을 정수하고 생산수 유량 및 염제거율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이 때, 역삼투 분리막 필터는 Toray Chemical Korea Inc.의 RE1812-LP 제품을 사용하고, 상온에서 수돗물의 압력이 38± 2psi, 원수 TDS는 150ppm, 원수 pH는 7.5 및 역삼투 분리막 필터의 회수율은 50%이었으며, 이는 생산수와 농축수 비율이 1:1을 의미한다.
실험예 NO. 에너지 장치에서 승압되기 전의 압력(psi) 에너지 장치에서의 압력 증가량(%) 역삼투 분리막 필터 전단 압력(psi) 생산수 유량(gallon/day) 염제거율(%)
1 20 20 24 33.8 93.9
2 20 50 30 38.8 94.7
3 20 90 38 45.1 95.7
4 20 40 28 36.2 94.2
5 20 80 36 43.9 95.1
6 20 15 23 32.2 93.5
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 에너지 회수장치가 구비된 정수기를 사용하여 에너지 회수장치에서의 압력증가량(%)이 50~90%이고 역삼투 분리막 필터 전단 압력이 30~38psi인 경우(실험예 2, 3 및 5)가 보다 우수한 생산수 유량 및 염 제거율이 얻어짐을 알 수 있다.
[실시예 3]
도 3에 도시된 바와 같이, 수도 배관과 직접 연결된 취수밸브, 침전필터, 선카본 필터, 승압펌프, 역삼투 분리막 필터, 후카본 필터 및 원심식 에너지 회수장치로 구성된 가정용 역삼투 정수기를 이용하여 하기 표 3의 조건으로 상온에서 수돗물을 정수하고 생산수 유량 및 염제거율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
이 때, 역삼투 분리막 필터는 Toray Chemical Korea Inc.의 RE1812-HR+제품을 사용하고, 수돗물의 압력이 38± 2psi, 원수 TDS는 150ppm, 원수 pH는 7.5, 승압펌프의 용량은 70psi·0.6L/min 및 역삼투 분리막 필터의 회수율은 50%이었으며.이는 생산수와 농축수 비율이 1:1을 의미한다.
실험예 NO. 에너지 장치에 유입되기 전의 압력(psi) 에너지 장치에서의 압력증가량(%) 역삼투 분리막 필터 전단 압력(psi) 생산수 유량(gallon/day) 염제거율
(%)
7 60 20 72 110.8 96.6
8 60 50 90 133.7 98.0
9 60 90 114 151.3 98.3
10 60 15 69 103.2 96.4
11 60 40 84 121.2 97.3
12 60 80 108 146.2 98.1
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 에너지 회수장치가 구비된 정수기를 사용하여 에너지 회수장치에서의 압력증가량(%)이 50~90%이고 역삼투 분리막 필터 전단 압력이 90~114 psi인 경우(시험예 8, 9 및 12)가 보다 우수한 생산수 유량 및 염 제거율이 얻어짐을 알 수 있다.
[실시예 4]
도 4에 도시된 바와 같이, 수도 배관과 직접 연결된 취수밸브, 침전필터, 선카본 필터, 승압펌프, 역삼투 분리막 필터, 후카본 필터 및 원심식 에너지 회수장치로 구성된 가정용 역삼투 정수기를 이용하여 하기 표 4의 조건으로 상온에서 수돗물을 정수하고 생산수 유량 및 염제거율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
이 때, 원수의 일부는 승압펌프에 의해서 승압된 후 역삼투 분리막 필터에 유입되고, 나머지 일부는 승압펌프에서 승압되지 않고, 원수 승압부를 거쳐 승압된 후 역삼투 분리막 필터에 유입되었다.
여기서 역삼투 분리막 필터는 Toray Chemical Korea Inc.의 RE1812-HR+제품을 사용하고, 수돗물의 압력이 38± 2psi, 원수 TDS는 150ppm, 원수 pH는 7.5, 승압펌프의 용량은 70psi·0.6L/min 및 역삼투 분리막 필터의 회수율은 50%이었으며.이는 생산수와 농축수 비율이 1:1을 의미한다.
실험예 NO. 승압펌프에 의해서 승압되는 원수량의 분율(%) 에너지 장치에유입되기 전의 압력(psi) 에너지 장치에서의 압력증가량(%) 역삼투 분리막 필터 전단 압력(psi) 생산수 유량(gallon/day) 염제거율(%)
13 50 43 20 51.6 92.3 96.1
14 70 49 50 73.5 112.3 96.7
15 90 55 90 104.5 141.5 98.3
16 50 43 15 49.45 91.2 96.0
17 70 49 40 68.6 103.8 96.5
18 90 55 80 99.0 139.3 98.1
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 에너지 회수장치가 구비된 정수기를 사용하여 에너지 회수장치에서의 압력증가량(%)이 50~90%이고 역삼투 분리막 필터 전단 압력이 73.5~104.5psi인 경우(실험예 14, 15 및 18)가 보다 우수한 생산수 유량 및 염 제거율이 얻어짐을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 취수밸브
2 : 침전필터
3 : 선카본필터
4 : 역삼투 분리막 필터
5 : 후카본필터
6 : 에너지 회수장치
61: 에너지 생성부
63: 원수 승압부
7 : 승압펌프

Claims (10)

  1. 에너지 회수장치가 구비된 가정용 저소음 역삼투 정수기로서,
    상온에서 압력이 38 ± 2 psi 인 수돗물을 공급하는 수도 배관과 직접 연결되며 원수의 유량을 제어하는 취수밸브;
    상기 원수 중의 불순물을 침전여과하는 침전필터;
    상기 침전필터에서 여과된 원수에 함유된 유기 화합물 및 잔류 염소를 제거하는 선카본필터;
    상기 원수를 여과하여 생산수와 농축수를 1:1 비율로 생성시키는 역삼투 분리막 필터;
    상기 역삼투 분리막 필터에서 여과된 생산수에 함유된 가스상 물질을 제거하는 후카본필터 및
    상기 역삼투 분리막 필터로부터 배출되는 농축수를 이용하여 수력에너지를 생성하고, 이 수력에너지를 이용하여 상기 선카본필터로부터 상기 역삼투 분리막 필터로 유입되는 원수의 압력을 증대시키도록 구성되는 에너지 회수장치를 포함하고,
    상기 에너지 회수장치는 상기 농축수 흐름과 상기 선카본필터로부터 배출되는 원수 전체가 서로 교차할 때, 터빈 및 수차(Wheel)가 가동됨으로써 원수의 흐름이 승압될 수 있는 원심식 방식을 이용하여 상기 역삼투 분리막 필터 전단의 압력이 30 내지 38 psi psi가 되도록 승압시키는, 가정용 저소음 역삼투 정수기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103109A (ja) * 2007-10-25 2009-05-14 Ebara Corp 動力回収システム
JP2014015639A (ja) 2012-07-06 2014-01-30 Hitachi Ltd 塩排水の処理方法及び装置
KR101633314B1 (ko) 2015-02-27 2016-06-24 국민대학교산학협력단 역삼투 담수화 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103109A (ja) * 2007-10-25 2009-05-14 Ebara Corp 動力回収システム
JP2014015639A (ja) 2012-07-06 2014-01-30 Hitachi Ltd 塩排水の処理方法及び装置
KR101633314B1 (ko) 2015-02-27 2016-06-24 국민대학교산학협력단 역삼투 담수화 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220110949A (ko) * 2021-02-01 2022-08-09 도레이첨단소재 주식회사 가정용 정수기용 역삼투 분리막 제조방법, 이를 통해 제조된 가정용 정수기용 역삼투 분리막 및 이를 포함하는 역삼투 필터모듈
KR102508441B1 (ko) * 2021-02-01 2023-03-08 도레이첨단소재 주식회사 가정용 정수기용 역삼투 분리막 제조방법, 이를 통해 제조된 가정용 정수기용 역삼투 분리막 및 이를 포함하는 역삼투 필터모듈

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