KR101020316B1 - 막증류 방식을 이용한 정삼투 담수화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 희석 유도용액 챔버; 상기 희석 유도용액 챔버로부터 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체로부터 가스와 담수가 분리되는 제 1 멤브레인 컨택터; 상기 분리된 가스가 재농축되도록 유입되어 그 내부에 유동하는 유체에 녹을 수 있는 제 2 멤브레인 컨택터; 및 상기 제 1 멤브레인 컨택터와 상기 제 2 멤브레인 컨택터와 연동하는 진공 펌프를 포함하는 담수 분리기 및 상기 담수 분리기를 포함하는 정삼투 담수화 장치를 제공한다.
상기와 같은 발명에 의해 유도용액의 회수율이 높고 담수화 정도가 증진되어 적은 에너지로도 많은 양의 담수 생산이 가능하며 투입되는 유도용액이 적어서 고효율의 담수화 공정을 이룩할 수 있다.

Description

막증류 방식을 이용한 정삼투 담수화 장치{Forward osmotic desalination device using membrane distillation method}
본 발명은 막증류 방식을 이용한 담수 분리기 및 상기 담수 분리기를 포함하는 정삼투 담수화 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 희석 유도용액 챔버; 상기 희석 유도용액 챔버로부터 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체로부터 가스와 담수가 분리되는 제 1 멤브레인 컨택터; 상기 분리된 가스가 재농축되도록 유입되어 그 내부에 유동하는 유체에 녹을 수 있는 제 2 멤브레인 컨택터; 및 상기 제 1 멤브레인 컨택터와 상기 제 2 멤브레인 컨택터와 연동하는 진공 펌프를 포함하는 담수 분리기 및 상기 담수 분리기를 포함하는 정삼투 담수화 장치에 관한 것이다.
원수로부터 오염 물질을 걸러내고 순수한 물질인 담수를 생성하는 다양한 공정이 연구되어 왔다. 특히, 원수가 해수인 경우 상기 공정을 수행하는 장치는 해수 담수화 장치로 지칭되며, Cl 및 Na 뿐만 아니라 다수의 무기 염류가 제거되는 공정이 이루어진다.
담수화 장치는 증발법, 역삼투법(RO; Reverse Osmosis), 결정법, 전기투석법, 정삼투법(FO; Forward Osmosis) 등을 활용하여 왔다. 다만, 정삼투법의 경우 대량의 해수 담수화가 아닌 소량의 비상 용수 생성기(emergency water generator) 정도에서 극히 제한적으로 사용되어왔다.
최근 정삼투 방식에 대한 연구가 활발한데, 이와 관련된 특허로서 US 7,560,029, US 7,566,402 등을 들 수 있다. 상기 문헌들에 기재된 종래의 정삼투법에 의한 해수 담수화 분리기(100)의 개략도를 도 1에서 도시한다.
서로 다른 농도의 용액이 선택적 투과성을 갖는 막(membrane)(110)을 사이에 두고 분리되어 있을 때, 저농도 쪽의 물이 농도의 평형을 유지하기 위해 막을 통과하여 고농도 쪽으로 이동하는 물리현상을 삼투라고 하며, 이렇게 고농도 쪽으로 상대적으로 많은 양의 물이 이동하여 발생되는 압력을 삼투압이라 한다.
정삼투는 저농도 수용액으로부터 물을 분리하기 위해 반투막을 이용하는 삼투공정이지만, 분리를 위한 구동력은 수압을 이용하는 역삼투 공정과 달리 삼투압 구배(osmotic pressure gradient)이다. 정삼투 공정에서는 공급수에 포함된 물만 막을 통과하는 순흐름(net flow)을 유도하기 위해 공급수에 비해 상대적으로 고농도의 용액(약 5~10배)인 유도용액(draw solution)을 사용한다.
유도용액을 사용하여 막(110) 사이에서 삼투현상이 발생해 해수 내의 물만이 고농도의 유도용액 쪽으로 투과된다. 해수는 브라인(brine)이 되어 배출되고 유도용액은 희석되어 별도의 유도용액 분리기(120)를 통과한다. 유도용액 분리기(120)에서는 희석된 유도용액으로부터 담수와 유도용질을 분리하고 분리된 유도용질은 다시 재농축시켜 정삼투공정으로 공급하게 된다. 이와 같은 공정은 시스템 내에서 반복되어 담수를 연속적으로 생산할 수 있게 된다.
일반적으로, 해수 담수화 장치는 투입되는 에너지 또는 투입되는 화학 약품 대비 담수 생산량이 문제된다. 특히, 정삼투 방식 담수화 장치의 경우 유도용액의 회수율이 해수 담수화 장치의 효율 문제와 직결된다.
US 2009/0297431 특허의 경우, 유도용액의 회수율을 높이기 위한 방법을 제안한다. 상기 방법은 MSF(Multiple-stage Flash Distillation; 다단 플래쉬 방식) 또는 MED(Multi-Effect Distillation; 다중 효용 방식)을 도입하여 유도용액을 회수하게 되는데, 이 경우 바람직한 회수율을 이루기 위해서는 많은 수의 챔버를 사용하여야 하여 실재 적용이 어렵고 설치 비용이 고가이며 별도의 압력 조절이 필요하여 공정이 까다롭고 투입 에너지가 높다는 단점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 착안된 것으로, 유도용액의 회수율을 높여서 담수화 장치의 효율을 증가시키고자 한다. 즉, 유도용액의 분리/재농축 효율을 개선하고자 한다.
특히, 유도용액의 회수율을 높이기 위해 투입되는 에너지의 최소화를 이루고 설치를 간결하게 함과 동시에 담수화 정도를 증진시키고자 한다.
투입되는 원수가 비단 해수에 그치지 않고 어떠한 종류의 원수에서도 유도용질을 분리할 수 있는 고효율 담수화 장치를 제안하고자 하며, 궁극적으로는 정삼투 방식의 후단 공정이 아니라 정삼투 방식을 사용하지 않고서도 자체적으로 담수화가 가능한 장치를 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 희석 유도용액 챔버; 상기 희석 유도용액 챔버로부터 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체로부터 가스와 담수가 분리되는 제 1 멤브레인 컨택터; 상기 분리된 가스가 재농축되도록 유입되어 그 내부에 유동하는 유체에 녹을 수 있는 제 2 멤브레인 컨택터; 및 상기 제 1 멤브레인 컨택터와 상기 제 2 멤브레인 컨택터와 연동하는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 담수 분리기를 제공한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터는, 상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터 내부에 위치하여 유체가 유동할 수 있으며, 다수의 개구부를 포함하는 분배 튜브; 및 다수의 중공 섬유 카트리지를 포함하여 상기 분배 튜브를 둘러싸는 카트리지를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 가스가 상기 제 2 멤브레인 컨택터로 유동하는 배관에 가열 부재가 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 가스가 응축기를 통과하며, 그리고 상기 응축기에 냉각수 순환 배관이 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 멤브레인 컨택터는 둘 이상인 것이 바람직하다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시예는, 막을 포함하는 정삼투 분리기; 및 상기 정삼투 분리기와 유체 소통하는 담수 분리기 를 포함하는 담수화 장치로서, 상기 정삼투 분리기에서는, 정삼투에 의해, 상기 막의 일측에는 원수가 유입되어 브라인으로 유출될 수 있고, 막의 타측에는 농축 유도용액이 유입되어 희석 유도용액이 유출될 수 있으며, 상기 담수 분리기는, 상기 희석 유도용액이 유입되는 희석 유도용액 챔버; 상기 희석 유도용액 챔버로부터 상기 희석 유도용액이 유입되어 가스와 담수가 분리되는 제 1 멤브레인 컨택터; 상기 분리된 가스가 유입되어 그 내부에 유동하는 유체에 녹아 상기 농축 유도용액을 형성할 수 있는 제 2 멤브레인 컨택터; 및 상기 제 1 멤브레인 컨택터와 상기 제 2 멤브레인 컨택터와 연동하는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 담수화 장치를 제공한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터는, 상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터 내부에 위치하여 유체가 유동할 수 있으며, 다수의 개구부를 포함하는 분배 튜브; 및 다수의 중공 섬유 카트리지를 포함하여 상기 분배 튜브를 둘러싸는 카트리지를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 담수 분리기는 농축 유도용액 챔버를 더 포함하며, 상기 농축 유도용액 챔버에는 상기 제 2 멤브레인 컨택터로부터 상기 농축 유도용액이 유입되며, 그리고 상기 유입된 농축 유도용액은 상기 농축 유도용액 챔버로부터 상기 정삼투 분리기로 재유입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 농축 유도용액 챔버에 냉각수 순환 배관이 위치하는 것이 바람직하며, 상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 가스가 상기 제 2 멤브레인 컨택터로 유동하는 배관에 가열 부재가 위치하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 유도 용액은 NH4HCO3(l)이며, 상기 가스는 NH3(g) 및 CO2(g)이며, 상기 가열 부재에 의해 상기 배관은 60 내지 80℃로 유지될 수 있으며, 그리고, 상기 냉각수 순환 배관에 의해 상기 농축 유도용액 챔버는 5 내지 20℃로 유지될 수 있는 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 NH3(g) 및 CO2(g)가 응축기를 통과하며, 그리고 상기 응축기에 냉각수 순환 배관이 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 멤브레인 컨택터는 둘 이상인 것이 바람직하다.
상기와 같은 해결 수단에 의해, 본 발명은 유도용액의 회수율이 높고 담수화 정도가 증진되어 적은 에너지로도 많은 양의 담수 생산이 가능하며 투입되는 유도용액이 적어서 고효율의 담수화 공정을 이룩할 수 있다.
이를 통해 적은 설비 투자 및 적은 유지 운영비로서 높은 담수 생산량을 이룰 수 있다.
도 1은 종래의 정삼투 담수화 기기를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 담수화 기기를 도시하는 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 담수화 기기를 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 멤브레인 컨택터를 도시하는 사시도로서, 부분 단면도로서 도시된다.
본 명세서의 도면들에서는 각각의 배관, 탱크, 챔버 등에 위치할 수 있는 밸브, 압력계, 온도계 등의 도시를 생략한다. 이러한 밸브, 압력계, 온도계 등은 종래 기술에 따른 것을 사용할 수 있으며, 사용자의 선택에 따라 적절한 위치에 사용될 수 있음은 물론이다.
실시예 1
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 담수화 장치의 일 실시예를 설명한다.
담수화 장치는 정삼투 분리기(100)와 담수 분리기(1000)를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 정삼투 분리기(100) 없이 담수 분리기(1000)만으로 이루어지는 것도 가능하다.
정삼투 분리기(100)는 막(110)을 포함하는데, 막의 일측에서는 원수가 유입되고 브라인이 유출되며, 막의 타측에서는 농축 유도용액이 유입되고 희석 유도용액이 유출된다. 정삼투 분리기(100)의 정삼투 분리 원리는 도 1을 통해 전술한 바와 같다.
정삼투 분리기(100)의 막의 일측에 유입될 수 있는 원수는 해수(seawater), 기수(brackish water), 오수(wastewater), 오염수(contaminated water) 또는 다른 용액(solution)일 수 있다.
정삼투 분리기(100)로부터 유출된 희석 유도용액은 희석 유도용액 챔버(300)에 유입된다. 본 발명의 일 실시예에서는 희석 유도용액 챔버(300) 전에 버퍼 챔버(200)를 통과할 수 있다.
희석 유도용액 챔버(300)에는 히터(310)가 연결되어 유도용액 내의 가스가 분리될 수 있는 최적 조건의 온도를 유지할 수 있다.
희석 유도용액은 희석 유도용액 챔버(300)로부터 필터(320)를 거쳐 멤브레인 컨택터(400)에 유입될 수 있다. 이를 위해 상기 배관에는 피드 펌프(360)가 위치할 수 있다.
멤브레인 컨택터(400)에서는 유입된 유도용액에서 가스가 분리된다.
도 5를 참조하여 멤브레인 컨택터(400) 및 분리 과정을 상세히 설명한다.
본 도면은 멤브레인 컨택터(400)의 일 실시예인 중공형 타입(hollow type)만을 도시하고 설명하나, 이에 제한됨 없이 플랫 타입(flat type)의 적용도 가능함은 물론이다. 즉, 하기 설명하는 바와 같은 기능을 갖는 멤브레인 컨택터는, 어떠한 형식도 채택 가능함을 유의한다.
본 발명의 실시예들에 사용되는 멤브레인 컨택터들(400, 400a, 400b, 600)에 동일한 구성이 적용될 수 있다. 특히, 멤브레인 컨택터(600)는 후술하는 멤브레인 컨택터(400)의 반응의 역과정이 이루어지며, 이에 관한 자세한 설명은 생략한다. 또한, 가스가 분리되는 멤브레인 컨택터(400)와 가스가 녹는 멤브레인 컨택터(600)는 그 구분을 위해 각각 제 1 멤브레인 컨택터 및 제 2 멤브레인 컨택터로 지칭될 수 있음에 유의한다.
멤브레인 컨택터(400)는 하우징(410), 유도용액이 유입되는 유입구(411), 가스가 배출된 후 담수가 유출되는 유출구(412), 가스가 배출되는 가스 배출구(413, 414)를 포함한다.
하우징(410) 내부에는 분배 튜브(distribution tube)(430)와 이를 둘러싸는 카트리지(420)가 내장된다.
분배 튜브(430)에는 멤브레인이 소수성막이므로 액체는 통과하지 않고 가스만 통과할 수 있는 다수의 개구부(431)가 위치한다. 분배 튜브(430)에는 유입구(411)로부터 유입된 유도용액이 유입되어 유동할 수 있으며, 헨리의 법칙(Henry's law)에 의해 유도용액으로부터 분리된 가스 또는 증기가 분배 튜브(430)로부터 개구부(431)를 통해 카트리지(420)로 유입되고 이후 가스 배출구(413, 414)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
카트리지(420)는 다수의 중공 섬유 멤브레인(hollow fiber membrane)(421)로 이루어진다.
보다 상세하게 본 과정을 설명하면, 진공 펌프(450)(도 2~4 참조)에 의해 카트리지(420)에 진공이 형성될 수 있다. 이러한 환경에서 유입구(411)를 통해 유입된 유도용액이 분배 튜브(430)를 통과하게 되면 헨리의 법칙에 의해 유도용액으부터 가스가 분리된다. 분리된 가스는 유도용액 외측으로 나오게 되어 개구부(431) 및 중공 섬유 멤브레인(421)을 통과하게 되며 결과적으로 가스 배출구(413, 414)를 통해 멤브레인 컨택터(400) 외부로 배출된다.
유도용액으로부터 가스가 배출되어 유도용액 내의 가스 농도가 현저히 낮아지게 되며, 온도 및/또는 진공도를 이용하여 용존 가스의 부분압을 조절함으로써 유도용액 내에 존재하는 거의 모든 가스를 분리시켜 유도용액을 담수화시킬 수 있다.
담수는 유출구(412)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 멤브레인 컨택터(600)의 경우 상기 설명한 과정의 역과정으로 이루어질 수 있어서, 유입된 가스가 희석 유도용액에 녹아 농축 유도용액으로 만들 수 있다.
다시 도 2로 돌아와서, 상기와 같은 멤브레인 컨택터(400)의 기능에 의해 유도용액은 담수화되어 별도의 담수 탱크(500)에 담수가 저장된다.
유도용액으로부터 분리된 가스는 전술한 바와 같이 진공 펌프(450)에 의해 멤브레인 컨택터(600)로 유입된다. 특히, 가스가 유동하는 가스 배관에는 가열 부재(451, 452)가 위치할 수 있다. 가열 부재(451, 452)는 멤브레인 컨택터(600)로 유동하는 가스의 온도가 낮아짐으로 인하여 고체 물질(유도용액으로 NH4HCO3(l)을 사용하는 경우 고상 암모늄)이 발생하는 것을 방지한다. 상세한 온도 및 원리는 후술한다.
또한, 도 2에서는 가열 부재(451, 452)의 일 실시예로서 열선 히터를 사용한 것을 도시하나 열선 히터 외에 배관을 가열할 수 있는 어떠한 종류의 가열 부재도 사용 가능함은 물론이다.
농축 유도용액 챔버(700)에는 초기에 일정량의 물 또는 희석 유도용액이 채워져 있는데, 이는 피드 펌프(760)에 의해 멤브레인 컨택터(600)에 유입될 수 있다. 한편, 멤브레인 컨택터(600)에는 멤브레인 컨택터(400)로부터 분리된 가스가 유입될 수 있어서, 도 5와 관련하여 전술한 반응의 역과정을 통해서 멤브레인 컨택터(600)에 유입된 물에 가스가 녹아 농축된 유도용액을 재생산할 수 있다. 농축 유도용액은 다시 농축 유도용액 챔버(700)로 유입된다.
한편, 농축 유도용액 챔버(700)에는 별도 배관(510)을 통해 담수가 유입될 수도 있다. 멤브레인 컨택터(600)로부터 유입되는 농축 유도용액과 배관(510)을 통해 유입되는 담수를 통해 사용자가 원하는 적절한 농도로서 유도용액의 농도를 제어할 수 있다.
농축 유도용액 챔버(700)에는 냉각기(750)가 냉각수 순환 배관(751)을 통해 연결되어 유도용액 내의 가스가 녹는 조건의 온도를 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 농축 유도용액 챔버(700)가 저장 챔버(800)에 연결될 수 있다. 저장 챔버(800)에는 별도 배관(520)을 통해 담수가 유입되어 유도용액의 농도를 추가로 제어할 수 있다.
이와 같이 바람직한 농도의 농축 유도용액은 피드 펌프(860)에 의해 다시 정삼투 분리기(100)에 유입되어 정삼투 담수화 공정이 반복된다.
본 발명의 일 실시예에서, 유도용액으로 NH4HCO3(l)가 사용될 수 있다. 다만, 다른 어떠한 용액도 유도용액으로 사용 가능함을 강조해 둔다.
유도용액으로 NH4HCO3(l)가 사용되는 경우, 멤브레인 컨택터(400)에서 NH4HCO3(l) 용액으로부터 NH3(g)와 CO2(g)가 가스 형태로 분리된다. 여기에서, NH4HCO3이 NH3, CO2, H2O로 분리되는 적합한 온도는 약 30 내지 60℃이다. 즉, 역으로 약 60℃ 이하가 되면 고상 암모늄이 발생하기 시작한다. 고상 암모늄의 발생은 유도용액의 회수율을 감소시킬 뿐만 아니라 멤브레인에 큰 손상을 줄 수 있다. 따라서, 이를 방지하고자 가열 부재(451, 452)를 채택하여 적절한 온도로서 배관을 가열하며, 그 온도는 약 60℃ 이상인 것이 바람직하며, 특히 약 60 내지 80℃인 것이 바람직하다.
그 역반응을 고려한 같은 원리로서, 냉각기(750)에 의해 농축 유도용액 챔버(700)의 온도는 약 5 내지 20℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 이러한 담수 분리기(1000)가 정삼투 분리기(100) 없이 그 자체로 원수 정화 기능을 수행할 수도 있다. 즉, 버퍼 탱크(200)에 원수가 직접 유입될 수 있으며, 원수가 해수일 경우 이는 필터(320)를 통해 필터링되고 멤브레인 컨택터(400, 600)에 의해 원수의 농도가 조절된다. 이 경우 담수 탱크(500)에는 브라인이 저장되어 배출되고 멤브레인을 통과한 수증기를 응축시키면 담수를 용이하게 생산할 수 있다. 또한, 이 경우에는 원수에서 분리된 물질을 재농축시킬 필요가 없으므로 멤브레인 컨택터(600)가 필요하지 않을 수 있다.
실시예 2
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 담수화 장치의 다른 실시예를 설명한다. 도 2에 도시된 실시예와 비교하여 동일한 구성요소에 동일한 도면부호가 기재된다. 동일한 구성요소 및 원리는 본 실시예에서는 설명을 생략한다.
도 3의 실시예는 고체 물질(유도용액으로 NH4HCO3(l)을 사용하는 경우 고상 암모늄)의 재생성 방지를 위해 분리된 가스로부터 수분(vapor)을 제거하도록 응축기(453, 454)를 추가한다. 진공 펌프(450)에 의해서 멤브레인 컨택터(400)로부터 분리된 가스는 응축기(453) 및 응축기(454)를 통과하여 증기(수분)만 제거되어 멤브레인 컨택터(600)로 유입된다.
응축기(453, 454)는 냉각수 순환 배관(753, 754)에 의해 각각 냉각기(750)와 연결되어 적절한 온도를 유지할 수 있다.
실시예 3
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 담수화 장치의 다른 실시예를 설명한다. 도 3에 도시된 실시예와 비교하여 동일한 구성요소에 동일한 도면부호가 기재된다. 동일한 구성요소 및 원리는 본 실시예에서는 설명을 생략한다.
도 3의 실시예는 가스를 보다 확실하게 분리하여 담수화 정도를 높이도록 2개의 멤브레인 컨택터(400a, 400b)를 채택한다. 2개의 멤브레인 컨택터(400a, 400b) 채택에 따라 2개의 진공 펌프(450a, 450b) 및 각각 2개의 응축기(453a, 453b; 454a, 454b)와 냉각수 순환 배관(753a, 753b; 754a, 754b)를 채택할 수 있다.
여기에서, 다수의 멤브레인 컨택터의 연결 방식은 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬이 혼합된 어떠한 형태도 가능하다. 또한, 멤브레인 용량 등을 고려하여 진공 펌프를 1개만을 사용하거나 또는 2개 이상을 사용할 수 있기에, 그 개수에 제한됨이 없음을 주의한다.
전술한 바와 같이 멤브레인 컨택터(400a)를 통해 가스가 분리되고 담수가 유출된다. 1개의 멤브레인 컨택터(400a)를 통과한 담수에 일부의 가스가 포함될 수 있는데, 추가 멤브레인 컨택터(400b)로 유입됨으로써 담수화 정도를 높일 수 있다.
같은 원리로서 2개 이상의 다수의 멤브레인 컨택터를 사용할 수 있음은 물론이다.
이상의 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
100: 정삼투 분리기
110: 막
120: 유도용액 분리기
200: 버퍼 탱크
300: 희석 유도용액 챔버
310: 히터
320: 필터
360, 760, 860: 피드 펌프
400, 600: 멤브레인 컨택터
410: 하우징
411: 유입구
412: 유출구
413: 가스 배출구
420: 카트리지
421: 중공 섬유 멤브레인
430: 분배 튜브
431: 개구부
450: 진공 펌프
451, 452: 가열 부재
453, 454: 응축기
500: 담수 탱크
510, 520: 배관
700: 농축 유도용액 챔버
750: 냉각기
751, 753, 754: 냉각수 순환 배관
800: 저장 탱크
1000: 담수 분리기

Claims (13)

  1. 희석 유도용액 챔버;
    상기 희석 유도용액 챔버로부터 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체로부터 가스와 담수가 분리되는 제 1 멤브레인 컨택터;
    상기 분리된 가스가 유입되어 그 내부에 유동하는 유체에 녹을 수 있는 제 2 멤브레인 컨택터; 및
    상기 제 1 멤브레인 컨택터와 상기 제 2 멤브레인 컨택터와 연동하는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    담수 분리기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터는,
    상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터 내부에 위치하여 유체가 유동할 수 있으며, 다수의 개구부를 포함하는 분배 튜브; 및
    다수의 중공 섬유 카트리지를 포함하여 상기 분배 튜브를 둘러싸는 카트리지
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    담수 분리기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 가스가 상기 제 2 멤브레인 컨택터로 유동하는 배관에 가열 부재가 위치하는 것을 특징으로 하는,
    담수 분리기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 가스가 응축기를 통과하며, 그리고
    상기 응축기에 냉각수 순환 배관이 위치하는 것을 특징으로 하는,
    담수 분리기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 멤브레인 컨택터는 둘 이상인 것을 특징으로 하는,
    담수 분리기.
  6. 막을 포함하는 정삼투 분리기; 및
    상기 정삼투 분리기와 유체 소통하는 담수 분리기
    를 포함하는 담수화 장치로서,
    상기 정삼투 분리기에서는, 정삼투에 의해, 상기 막의 일측에는 원수가 유입되어 브라인으로 유출될 수 있고, 막의 타측에는 농축 유도용액이 유입되어 희석 유도용액이 유출될 수 있으며,
    상기 담수 분리기는,
    상기 희석 유도용액이 유입되는 희석 유도용액 챔버;
    상기 희석 유도용액 챔버로부터 상기 희석 유도용액이 유입되어 가스와 담수가 분리되는 제 1 멤브레인 컨택터;
    상기 분리된 가스가 유입되어 그 내부에 유동하는 유체에 녹아 상기 농축 유도용액을 형성할 수 있는 제 2 멤브레인 컨택터; 및
    상기 제 1 멤브레인 컨택터와 상기 제 2 멤브레인 컨택터와 연동하는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터는,
    상기 제 1 및 제 2 멤브레인 컨택터 내부에 위치하여 유체가 유동할 수 있으며, 다수의 개구부를 포함하는 분배 튜브; 및
    다수의 중공 섬유 카트리지를 포함하여 상기 분배 튜브를 둘러싸는 카트리지
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 담수 분리기는 농축 유도용액 챔버를 더 포함하며,
    상기 농축 유도용액 챔버에는 상기 제 2 멤브레인 컨택터로부터 상기 농축 유도용액이 유입되며, 그리고
    상기 유입된 농축 유도용액은 상기 농축 유도용액 챔버로부터 상기 정삼투 분리기로 재유입되는 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 농축 유도용액 챔버에 냉각수 순환 배관이 위치하는 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 가스가 상기 제 2 멤브레인 컨택터로 유동하는 배관에 가열 부재가 위치하는 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 유도 용액은 NH4HCO3(l)이며,
    상기 가스는 NH3(g) 및 CO2(g)이며,
    상기 가열 부재에 의해 상기 배관은 60 내지 80℃로 유지될 수 있으며, 그리고,
    상기 냉각수 순환 배관에 의해 상기 농축 유도용액 챔버는 5 내지 20℃로 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 멤브레인 컨택터로부터 분리된 NH3(g) 및 CO2(g)가 응축기를 통과하며, 그리고
    상기 응축기에 냉각수 순환 배관이 위치하는 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 멤브레인 컨택터는 둘 이상인 것을 특징으로 하는,
    담수화 장치.
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