KR102144037B1 - 수처리용 역세정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수처리용 역세정 장치에 관한 것으로, 유입수가 저장되는 저장부와, 저장부에 저장된 유입수를 강제 이송시키는 펌프부와, 펌프부에서 공급되는 유입수를 필터링하는 처리부와, 처리부에 플라즈마를 발생시켜 이물질을 제거하는 세정부를 포함하여, 플라즈마를 이용한 분리막 이물질 제거가 가능하다.
Description
본 발명은 수처리용 역세정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 분리막 이물질을 제거할 수 있는 수처리용 역세정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 막여과 공정이란 분리막을 여과재로 사용하여 물을 통과시켜서 원수 속의 불순한 물질을 분리 제거하고 깨끗한 여과수를 얻는 물리적 여과 방법을 의미한다.
최근 역삼투(RO, reverse osmosis) 여과와 반대 개념으로서 정삼투(FO, forward osmosis) 여과, 직삼투(DO, Direct Osmosis) 여과에 대한 상용화 연구가 활발히 진행되고 있다.
정삼투 공정은 서로 다른 농도의 용액인 원수와 유도용액이 정삼투 처리부에 투입되면, 선택적 투과성을 갖는 분리막(membrane)을 사이에 두고, 저농도 쪽의 물이 농도의 평형을 유지하기 위해 분리막을 통과하여 고농도 쪽으로 이동하는 물리 현상인 삼투(osmosis) 원리를 이용한다. 여기에서 고농도 쪽으로 상대적으로 많은 양의 물이 이동하여 발생되는 압력을 삼투압(osmotic pressure)이라 하는데, 정삼투 분리를 위한 구동력은 수압(hydraulic pressure)을 이용하는 역삼투 공정과 달리 삼투압 구배(osmotic pressure gradient)이다.
한편, 이와 같은 정삼투 처리부의 여과 처리 과정에서 필연적으로 막오염이 발생한다. 여기에서, "막오염(membrane fouling)"이란 분리막에 유입되는 유입수 중에 존재하는 여러 가지 이물질들이 여과막의 표면에 침착되거나 흡착되어 분리막의 투과수량을 감소시키는 현상이다.
종래에는 막오염으로 인해 장시간 원수를 처리하는 과정에서 수처리 작업이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2018-0026442호(2018.09.06. 공개, 발명의 명칭 : 정삼투-역삼투 처리 공정에서 삼투압 역세정을 이용한 물리 세정 방법)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 플라즈마를 이용하여 분리막 이물질을 제거할 수 있는 수처리용 역세정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 수처리용 역세정 장치는: 유입수가 저장되는 저장부; 상기 저장부에 저장된 유입수를 강제 이송시키는 펌프부; 상기 펌프부에서 공급되는 유입수를 필터링하는 처리부; 및 상기 처리부에 플라즈마를 발생시켜 이물질을 제거하는 세정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는 처리케이스부; 상기 처리케이스부의 일측에 형성되고, 상기 펌프부와 연결되는 처리유입관부; 상기 처리케이스부에 내장되어 상기 처리케이스부의 내부를 구획하고, 유입수를 처리하는 처리분리막부; 상기 처리케이스부의 타측에 형성되고, 상기 처리분리막부의 하방에 배치되어 상기 처리분리막부를 통과하지 못한 농축수를 회수하는 처리회수관부; 및 상기 처리케이스부의 타측에 형성되고, 상기 처리분리막부의 상방에 배치되어 상기 처리분리막부를 통과한 처리수를 배출하는 처리배출관부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리분리막부는 세라믹재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 세정부는 상기 처리케이스부의 내측 하부에 배치되는 제1전극부; 상기 처리케이스부의 내측 상부에 배치되고, 상기 처리분리막부와 결합되는 제2전극부; 및 상기 제1전극부와 상기 제2전극부에 연결되어 전원을 인가하는 전원공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2전극부는 상기 처리분리막부를 통과한 처리수가 이동 가능하도록 메쉬 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수처리용 역세정 장치는: 상기 처리부에 기포를 제공하는 기포발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수처리용 역세정 장치는: 상기 처리부에서 처리되는 처리수의 유량을 측정하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지신호를 수신하여 상기 세정부를 작동시키는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수처리용 역세정 장치는 삼투 현상을 이용하여 수처리가 이루어지고, 처리분리막부에 부착된 이물질은 플라즈마 방식으로 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 수처리용 역세정 장치는 기포발생부에 의해 생성된 기포가 전하 이동을 촉진시켜 플라즈마가 신속하게 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 수처리용 역세정 장치는 처리부에서 처리되는 처리수의 유량에 따라 자동으로 세정부가 작동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포발생부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포발생부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수처리용 역세정 장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치(1)는 저장부(10)와, 펌프부(20)와, 처리부(30)와, 세정부(40)를 포함한다.
저장부(10)에는 유입수가 저장된다. 일 예로, 저장부(10)에는 수처리가 필요한 오염수가 저장될 수 있다.
펌프부(20)는 저장부(10)에 저장된 유입수를 강제 이송시킨다. 일 예로, 펌프부(20)는 저장부(10)와 처리부(30)를 연결하여 유입수를 안내하는 펌프배관부(21)와, 펌프배관부(21)에 형성되고 유입수를 강제로 이송시키는 펌프작동부(22)를 포함할 수 있다.
처리부(30)는 펌프부(20)에서 공급되는 유입수를 필터링한다. 일 예로, 처리부(30)는 저농도 쪽의 물이 농도의 평형을 유지하기 위해 분리막을 통과하여 고농도 쪽으로 이동하는 물리 현상인 삼투원리를 이용할 수 있다.
세정부(40)는 처리부(30)에 플라즈마를 발생시켜 처리부(30)에 형성되는 이물질을 제거한다. 일 예로, 세정부(40)는 처리부(30)에 내장되는 분리막에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 처리부(30)는 처리케이스부(31)와, 처리유입관부(32)와, 처리분리막부(33)와, 처리회수관부(34)와, 처리배출관부(35)를 포함한다.
처리유입관부(32)는 처리케이스부(31)의 일측에 형성되어 펌프부(20)와 연결된다. 일 예로, 처리유입관부(32)는 박스 형상을 갖는 처리케이스부(31)의 좌측에 형성되어 펌프배관부(21)와 연결될 수 있다.
처리분리막부(33)는 처리케이스부(31)에 내장되어 처리케이스부(31)의 내부를 구획하고 유입수를 처리한다. 일 예로, 처리분리막부(33)는 삼투압에 의해 유입수가 통과하면서 이물질이 제거되어 처리수가 될 수 있다. 처리분리막부(33)는 처리유입관부(32) 보다 상방에 배치될 수 있다.
한편, 처리분리막부(33)는 세라믹재질을 포함하여 이루어진다. 이러한 처리분리막부(33)는 내화학성과 내구성이 강하므로 수질이 열악한 폐수를 처리하기에 적합하다. 그리고, 세정부(40)를 통한 플라즈마 발생시 처리분리막부(33) 자체가 유전체가 될 수 있다.
처리회수관부(34)와 처리배출관부(35)는 처리케이스부(31)의 타측에 형성된다. 처리회수관부(34)는 처리분리막부(33)의 하방에 배치되어 처리분리막부(33)를 통과하지 못한 농축수를 회수한다. 그리고, 처리배출관부(35)는 처리분리막부(33)의 상방에 배치되어 처리분리막부(33)를 통과한 처리수를 배출한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세정부(40)는 제1전극부(41)와, 제2전극부(42)와, 전원공급부(43)를 포함한다.
제1전극부(41)는 처리케이스부(31)의 내측 하부에 배치된다. 일 예로, 제1전극부(41)는 처리케이스부(31)의 하부면에 장착될 수 있다.
제2전극부(42)는 처리케이스부(31)의 내측 상부에 배치된다. 이러한 제2전극부(42)는 처리분리막부(33)와 결합된다. 일 예로, 제2전극부(42)는 처리케이스부(31)의 상부면에 장착되고, 저면에는 처리분리막부(33)가 결합될 수 있다.
제2전극부(42)는 처리분리막부(33)를 통과한 처리수가 이동 가능하도록 메쉬 형상을 한다. 일 예로, 제2전극부(42)는 처리수가 이동 가능하도록 상당한 두께가 형성될 수 있으며, 단수로 배치되거나 복수개가 적층될 수 있다.
전원공급부(43)는 제1전극부(41)와 제2전극부(42)에 연결되어 전원을 인가한다. 일 예로, 전원공급부(43)는 처리케이스부(31)의 외측에 장착되거나 처리케이스부(31)와 이격되어 배치될 수 있다. 전원공급부(43)는 처리케이스부(31)를 관통하여 제1전극부(41) 및 제2전극부(42)와 연결되어 제1전극부(41)와 제2전극부(42)에 전원을 인가할 수 있다.
전원공급부(43)가 전원을 인가하면, 처리케이스부(31) 내부에 저장된 유체에서 전하가 이동되어 유전체 기능을 하는 처리분리막부(33)의 표면에 집중될 수 있다. 그리고, 이러한 전하를 통해 플라즈마가 발생하여 처리분리막부(33)에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포발생부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치(1)는 기포발생부(50)를 더 포함할 수 있다.
기포발생부(50)는 처리부(30)에 기포를 제공한다. 일 예로, 기포발생부(50)는 기체가 저장되는 기포저장부(51)와, 기포저장부(51)와 처리부(30)를 연결하는 기포공급부(52)와, 기포공급부(52)에 형성되어 기체 공급량을 조절하는 기포조절부(53)를 포함할 수 있다. 기포공급부(52)는 처리케이스부(31)와 직접 연결되거나, 펌프배관부(21)와 연결될 수 있다. 이러한 기포발생부(50)를 통해 처리부(30)에 공급된 기포는 전하 이동을 촉진시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치(1)는 감지부(60)와 제어부(70)를 더 포함할 수 있다.
감지부(60)는 처리부(30)에서 처리되는 처리수의 유량을 측정한다. 일 예로, 감지부(60)는 처리배출관부(35)에 형성되어 처리분리막부(33)를 통과한 처리수의 유량 또는 유압을 측정할 수 있다.
제어부(70)는 감지부(60)의 감지신호를 수신하여 세정부(40)를 작동시킨다. 일 예로, 감지부(60)가 측정한 처리수의 유량 또는 유압이 설정값 보다 크면, 제어부(70)는 처리분리막부(33)에 이물질이 부착된 것으로 판단하여 세정부(40)를 작동시킨다. 이때, 제어부(70)는 설정시간 동안 세정부(40)를 작동시키며, 세정부(40) 작동시 기포발생부(50)도 작동시킬 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
펌프부(20)가 구동되면, 저장부(10)에 저장된 유입수가 처리부(30)로 이동되고, 처리부(30)에 내장된 처리분리막부(33)를 통과한 처리수는 처리배출관부(35)를 통해 배출되며, 처리분리막부(33)를 통과하지 못한 농축수는 처리회수관부(34)를 통해 배출된다.
한편, 감지부(60)는 처리배출관부(35)에 형성되어 처리분리막부(33)를 통과한 처리수의 유량 또는 유압을 측정하는데, 감지부(60)가 측정한 처리수의 유량 또는 유압이 설정값 보다 크면, 제어부(70)는 세정부(40)를 설정시간 동안 작동시킨다.
세정부(40)의 작동으로 전원공급부(43)가 제1전극부(41)와 제2전극부(42)에 전원을 인가하면, 전하가 이동되어 유전체 기능을 하는 처리분리막부(33)의 표면에 집중되고 플라즈마가 발생하여 처리분리막부(33)에 부착된 이물질을 제거한다.
이때, 제어부(70)는 세정부(40) 외에 기포발생부(50)도 작동시킨다. 이러한 기포발생부(50)가 작동되면, 처리부(30)에서 발생된 기포가 처리분리막부(33) 표면으로 전하가 이동되도록 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치(1)는 삼투 현상을 이용하여 수처리가 이루어지고, 처리분리막부(33)에 부착된 이물질은 플라즈마 방식으로 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치(1)는 기포발생부(50)에 의해 생성된 기포가 전하 이동을 촉진시켜 플라즈마가 신속하게 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 역세정 장치(1)는 처리부(30)에서 처리되는 처리수의 유량에 따라 처리분리막부(33)에 부착된 이물질 제거를 위해 세정부(40)가 자동으로 작동될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 저장부 20 : 펌프부
30 : 처리부 31 : 처리케이스부
32 : 처리유입관부 33 : 처리분리막부
34 : 처리회수관부 35 : 처리배출관부
40 : 세정부 41 : 제1전극부
42 : 제2전극부 43 : 전원공급부
50 : 기포발생부 60 : 감지부
70 : 제어부
30 : 처리부 31 : 처리케이스부
32 : 처리유입관부 33 : 처리분리막부
34 : 처리회수관부 35 : 처리배출관부
40 : 세정부 41 : 제1전극부
42 : 제2전극부 43 : 전원공급부
50 : 기포발생부 60 : 감지부
70 : 제어부
Claims (7)
- 유입수가 저장되는 저장부;
상기 저장부에 저장된 유입수를 강제 이송시키는 펌프부;
상기 펌프부에서 공급되는 유입수를 필터링하는 처리부;
상기 처리부에 플라즈마를 발생시켜 이물질을 제거하는 세정부; 및
상기 처리부에 기포를 제공하여 전하 이동을 촉진시키는 기포발생부;를 포함하고,
상기 기포발생부는
기체가 저장되는 기포저장부;
상기 기포발생부와 상기 펌프부를 연결하는 기포공급부; 및
상기 기포공급부에 형성되어 기체 공급량을 조절하는 기포조절부;를 포함하며,
상기 처리부는
처리케이스부;
상기 처리케이스부의 일측에 형성되고, 상기 펌프부와 연결되는 처리유입관부;
상기 처리케이스부에 내장되어 상기 처리케이스부의 내부를 구획하고, 유입수를 처리하는 처리분리막부;
상기 처리케이스부의 타측에 형성되고, 상기 처리분리막부의 하방에 배치되어 상기 처리분리막부를 통과하지 못한 농축수를 회수하는 처리회수관부; 및
상기 처리케이스부의 타측에 형성되고, 상기 처리분리막부의 상방에 배치되어 상기 처리분리막부를 통과한 처리수를 배출하는 처리배출관부;를 포함하고,
상기 처리분리막부는 세라믹재질을 포함하여 이루어지며,
상기 세정부는
상기 처리케이스부의 내측 하부에 배치되는 제1전극부;
상기 처리케이스부의 내측 상부에 배치되고, 상기 처리분리막부와 결합되는 제2전극부; 및
상기 제1전극부와 상기 제2전극부에 연결되어 전원을 인가하는 전원공급부;를 포함하고,
상기 제2전극부는 상기 처리분리막부를 통과한 처리수가 이동 가능하도록 메쉬 형상인 것을 특징으로 하는 수처리용 역세정 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 처리부에서 처리되는 처리수의 유량을 측정하는 감지부; 및
상기 감지부의 감지신호를 수신하여 상기 세정부를 작동시키는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 역세정 장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020190013713A KR102144037B1 (ko) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 수처리용 역세정 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020190013713A KR102144037B1 (ko) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 수처리용 역세정 장치 |
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| KR20200095846A KR20200095846A (ko) | 2020-08-11 |
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Family
ID=72039033
Family Applications (1)
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| KR1020190013713A KR102144037B1 (ko) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 수처리용 역세정 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102144037B1 (ko) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2009226269A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Saga Univ | フィルタ処理装置 |
| KR101508852B1 (ko) * | 2013-11-29 | 2015-04-07 | 성균관대학교산학협력단 | 에어를 이용한 막증류모듈 역세정 장치 및 방법 |
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Family Cites Families (1)
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2019
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Patent Citations (3)
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