KR101748183B1 - 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 담수화 장치는 해수가 유입되는 유도용액부 및 원수가 유입되는 원수부가 구비되고, 상기 유도용액부와 상기 원수부 사이는 삼투막이 형성되어 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투유닛; 상기 유도용액부와 제1 유입로를 통해 연결되며, 유도용액부의 제1 처리수가 유입되어 제2 처리수를 생성하는 전기흡착식 탈염유닛; 및 상기 원수부와 제2 유입로를 통해 연결되며, 원수부의 제1 농축수가 유입되어 제3 처리수를 생성하는 전기투석유닛;을 포함한다.

Description

담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법 {DESALINATION APPARATUS AND DESALINATING METHOD THEREOF}
본 발명은 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전처리 비용 및 에너지 소비량 절감 효과가 우수하며, 담수생산 회수율이 우수하고, 원하는 수질의 담수를 용이하게 생산할 수 있는 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다.
최근 지구 온난화에 따른 기후변화와 인구증가 및 산업화에 따른 수질환경오염문제로 전 세계적으로 물 부족 현상이 증가하고 있다. 이러한 물 부족 문제를 해결하기 위해서 과거부터 다양한 방법의 담수화 기술이 개발되어 이용되고 있고 현재도 담수생산 비용을 저감하기 위한 기술개발이 활발히 진행 중에 있다.
일반적으로 해수는 20,000 ppm 내지 50,000 ppm(mg/ℓ)의 총용존 고형물 농도를 가질 수 있다. 이들 용존 고형물은 다양한 일가, 이가, 다원자가, 다가 염 또는 화학종을 포함하며, 이중 염화나트륨이 전체 고형물의 75 중량%를 차지한다. 한편, 일반적으로 음용수는 500ppm 이하의 총용존 고형물(Total Dissolved Solids, TDS) 농도를 가진다.
염수를 담수화시키는 종래의 기술로는 증발법, 역삼투법(Reverse Osmosis, RO) 등과 같은 물리적 처리법과 전기흡착식 탈염법(Capacitive deionization, CDI), 전기투석과 같은 전기화학적 처리법으로 구분할 수 있다. 또한 공정상 상기 담수화 방법들을 단일 공정으로 사용하는 것 이외에 물리적 공정과 전기화학적 처리방법을 결합한 하이브리드형 담수화 기술이 있다.
상기 증발법은 원리 및 장치가 단순하고 고순도의 담수를 얻을 수 있는 장점이 있으나 에너지 비용이 많이 소요된다. 역삼투법(RO)은 삼투압보다 높은 압력을 가할 때 용액으로부터 순수한 물을 얻을 수 있다는 원리를 이용하여 염수를 담수화시킨다. 그러나 역삼투법 담수화 장치는 염수를 담수화시키기 위해서는 보통 고압의 펌프를 이용하여 염수의 삼투압 보다 높은 압력을 역삼투막에 가해 주어야 한다. 따라서 고압펌프의 높은 소비전력으로 인해 에너지 비용이 높고 또한 수중의 탁도성분 및 유기물에 매우 취약한 역삼투막을 보호하기 위한 전처리가 매우 까다롭고 장치로 유입되는 원수에 비해 생산되는 담수 회수율이 매우 낮아 현재까지 담수생산 비용이 높은 것이 사실이다.
전기화학적 처리방법 중 전기흡착식 탈염법은 현재 저에너지소비형 담수화 기술로 평가되고 있지만, 소규모로 적용되고 있을 뿐 아직 대용량 규모로 상용화되지 않고 있다. 이와 같이 대용량 상용화가 미뤄지고 있는 이유는 대용량화, 유로, 처리수질 품질 등에 있어서 미흡한 면을 보이고 있으며 또한 고농도의 염수를 처리하기에는 현재까지 기술 개발이 이루어지지 않고 있기 때문이다.
이러한 단일 공정의 문제점을 극복하기 위해서 증발법과 역삼투법, 역삼투법과 전기흡착식 탈염법을 결합한 다양한 하이브리드 담수화 공정이 개발되어 있지만 현재까지 에너지 소비량이 여전히 높고, 전처리 비용이 많이 들고, 회수율이 낮은 등 담수생산 비용이 여전히 높은 문제점이 존재하고 있다.
본 발명과 관련한 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1448017호 (2014.10.08 공고, 발명의 명칭: 정삼투막 및 이의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 기존 담수화 장치보다 에너지 소비량이 적고, 경제적이며, 담수생산 회수율이 우수한 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전처리 비용의 절감효과가 우수한 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원하는 수질의 담수를 용이하게 생산할 수 있는 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소규모 시설에서도 담수 생산이 가능한 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소형화된 시설에서 다양한 농도의 담수 생산이 가능한 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 담수화 장치를 이용한 담수화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 담수화 장치에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 담수화 장치는 해수가 유입되는 유도용액부 및 원수가 유입되는 원수부가 구비되고, 상기 유도용액부와 상기 원수부 사이는 삼투막이 형성되어 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투유닛; 상기 유도용액부와 제1 유입로를 통해 연결되며, 유도용액부의 제1 처리수가 유입되어 제2 처리수를 생성하는 전기흡착식 탈염유닛; 및 상기 원수부와 제2 유입로를 통해 연결되며, 원수부의 제1 농축수가 유입되어 제3 처리수를 생성하는 전기투석유닛;을 포함한다.
한 구체예에서 상기 해수는 제1 전처리유닛을 통해 전처리되어 유도용액부로 유입되며, 상기 원수는 제2 전처리유닛을 통해 전처리되어 원수부로 유입될 수 있다.
한 구체예에서 상기 정삼투유닛은 원수중의 담수가 삼투막을 통과하여 유도용액부의 해수가 담수로 희석되어 제1 처리수를 생성하고, 원수부의 원수는 농축되어 제1 농축수를 생성할 수 있다.
한 구체예에서 상기 전기흡착식 탈염유닛은 제2 농축수를 배출하며, 상기 제2 농축수는 제1 배출부를 통해 상기 전기투석유닛으로 유입될 수 있다.
한 구체예에서 상기 담수화 장치는 상기 제2 처리수가 유입되는 제3 유입로 및 저장된 상기 제2 처리수를 배출하는 제2 배출부가 구비되고, 상기 제2 처리수가 유입되어 저장되는 저장부; 상기 전기흡착식 탈염유닛 및 전기투석유닛과 전기적으로 연결되어 전원을 인가하는 전원공급부; 상기 제3 유입로 및 제2 배출부에 각각 구비되어 TDS(Total Dissolved Solids) 농도를 측정하는 제1 측정부 및 제2 측정부; 및 상기 제1 측정부, 제2 측정부, 및 전원공급부와 전기적으로 연결되어 제어하며, 상기 제1 측정부 및 제2 측정부로부터 얻은 TDS 농도값을 수용하는 제어부;를 더 포함하며, 상기 전기투석유닛은 제3 배출부를 통해 상기 제3 농축수를 배출하고, 상기 제3 처리수는 제4 유입로를 통해 상기 저장부에 유입되며, 상기 제4 유입로 및 제3 배출부에는 TDS 농도를 측정하는 제3 측정부 및 제4 측정부가 구비되며, 상기 제3 유입로 및 상기 제3 배출부에는 제1 유로변경부 및 제2 유로변경부가 각각 구비되고, 상기 제3 측정부, 제4 측정부, 제1 유로변경부, 및 제2 유로변경부는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제어부는 상기 제1 측정부에서 측정된 TDS 농도값이 500ppm을 초과하는 경우, 상기 제1 유로변경부를 제어하여 상기 제2 처리수를 상기 전기투석유닛으로 유입할 수 있다.
한 구체예에서 상기 정삼투유닛에 유입되는 해수 및 원수의 유량은 1:1 내지 1:5일 수 있다.
한 구체예에서 상기 전기흡착식 탈염유닛은 0.2V 내지 2V의 전압이 인가될 수 있다.
한 구체예에서 상기 전기투석유닛은 2V 내지 24V의 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 담수화 장치를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 담수화 방법은 전처리된 해수 및 전처리된 원수를 정삼투유닛에 공급하여, 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 단계; 및 상기 제1 처리수를 전기흡착식 탈염유닛에 유입하여 제2 처리수를 생성하고, 상기 제1 농축수를 전기투석유닛에 유입하여 제3 처리수를 생성하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 제어부는 상기 제1 측정부에서 측정된 TDS 농도값이 500ppm을 초과하는 경우, 상기 제1 유로변경부를 제어하여 상기 제2 처리수를 상기 전기투석유닛으로 유입할 수 있다.
한 구체예에서 상기 정삼투유닛에 유입되는 해수 및 원수의 유량은 1:1 내지 1:5일 수 있다.
한 구체예에서 상기 전기흡착식 탈염유닛은 0.2V 내지 2V의 전압이 인가될 수 있다.
한 구체예에서 상기 전기투석유닛은 2V 내지 24V의 전압이 인가될 수 있다.
본 발명에 따른 담수화 장치를 이용시, 기존 담수화 장치보다 담수생산 회수율이 우수하고, 전처리 비용 절감효과가 우수하고, 소규모 시설에서도 담수 생산이 가능하며, 원하는 다양한 농도의 담수 생산이 가능할 수 있으며, 담수 생산시 에너지 소비량을 크게 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 담수화 장치를 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 담수화 장치에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 담수화 장치(1000)를 나타낸 것이다. 한 구체예에서 한 구체예에서 담수화 장치(1000)는 해수가 유입되는 유도용액부(111) 및 원수가 유입되는 원수부(112)가 구비되고, 유도용액부(111)와 원수부(112) 사이는 삼투막(113)이 형성되어 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투유닛(110); 유도용액부(111)와 제1 유입로(14)를 통해 연결되며, 유도용액부(111)의 제1 처리수가 유입되어 제2 처리수를 생성하는 전기흡착식 탈염유닛(120); 및 원수부(112)와 제2 유입로(15)를 통해 연결되며, 원수부(112)의 제1 농축수가 유입되어 제3 처리수를 생성하는 전기투석유닛(160);을 포함한다.
한 구체예에서 상기 해수는 제1 전처리유닛(101)을 통해 전처리되어 유도용액부(111)로 유입되며, 상기 원수는 제2 전처리유닛(102)을 통해 전처리되어 원수부(112)로 유입될 수 있다.
해수유입부(10)에는 해수가 유입된다. 상기 해수는, 상기 원수의 염 농도보다 높은 염 농도를 가지며, 후술할 정삼투유닛(110)에서 정삼투 여과시 유도용액의 역할을 한다.
원수유입부(11)에는 원수가 유입된다. 본 발명에서 상기 원수로는 하수 처리수, 폐수 처리수, 빗물 또는 지하수 등을 사용할 수 있다.
상기 제1 전처리유닛(101) 및 제2 전처리유닛(102)은 상기 유입된 원수 ? 해수의 입자성 물질 및 유기성 물질을 각각 제거하여, 각각 제2 공급수 및 제1 공급수를 생성한다. 상기와 같이 전처리시, 후술할 정삼투유닛(110)의 손상을 방지하고, 정삼투 여과시간 및 에너지를 절감하기 위해 포함된다.
상기 제1 전처리유닛(101) 및 제2 전처리유닛(102)은 통상적인 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 샌드 필터(sand filter), 층상 필터, 마이크로필터, 역류 마이크로필터, 침전 탱크 및 에어레이터 장치 등을 포함하는 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기와 같은 종류의 전처리유닛을 사용시 상기 해수 및 원수에 포함된 입자성 물질 및 유기성 물질을 용이하게 제거할 수 있어, 정삼투 여과시 여과시간 및 에너지를 절감할 수 있다.
한 구체예에서, 제1 공급부(12) 및 제2 공급부(13)에는 각각 TDS 농도값을 측정할 수 있는 측정부(미도시)가 각각 구비되어, 상기 전처리된 해수 및 전처리된 원수의 TDS 농도를 측정할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 해수는 제1 공급부(12)를 통해 유도용액부(111)로 유입되고, 상기 원수는 제2 공급부(13)를 통해 원수부(112)로 유입되며, 상기 제1 공급부(12) 및 제2 공급부(13)는 상기 해수 및 원수의 유량을 조절하기 위한 제1 유량조절수단(401) 및 제2 유량조절수단(402)이 구비될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 한 구체예에서 정삼투유닛(110)은 원수 중의 담수가 삼투막(113)을 통과하여 유도용액부(111)의 해수가 담수로 희석되어 제1 처리수를 생성하고, 원수부(112)의 원수는 농축되어 제1 농축수를 생성할 수 있다. 상기와 같은 정삼투 여과시, 본 발명의 담수 회수율을 더욱 증가시키고, 담수 생성에 필요한 시간을 절감할 수 있다.
한 구체예에서 정삼투유닛(110)에 유입되는 원수의 유량은, 해수의 유량보다 많을 수 있다. 한 구체예에서 상기 해수 및 원수는 1:1~1:5의 유량비로 정삼투유닛(110)에 유입될 수 있다. 상기 범위의 유량비로 유입시, 정삼투유닛(110)의 정삼투 여과 효율이 우수하여 본 발명의 담수 회수율을 더욱 증가시키고, 담수 생성에 필요한 시간을 절감할 수 있다. 한 구체예에서 제어부(150)에서 제1 유량조절수단(401) 및 제2 유량조절수단(402)을 제어하여, 정삼투유닛(110)으로 유입되는 해수 및 원수의 유량을 제어할 수 있다.
전기흡착식 탈염유닛(120)은 상기 제1 처리수에 포함된 TDS 농도를 저감하여 제2 처리수를 생성하기 위해 포함된다. 한 구체예에서 전기흡착식 탈염유닛(120)은 유도용액부(111)와 제1 유입로(14)를 통해 연결되며, 유도용액부(111)의 제1 처리수가 유입되어 제2 처리수를 생성한다.
전기흡착식 탈염유닛(120)은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 이온교환 멤브레인 및 활성탄소 전극을 이용한 축전식 탈염(CDI, Capacitive Deionization)장치를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 축전식 탈염장치(CDI)를 사용시 낮은 전압에서 작동이 가능하며, 에너지 소비량이 다른 탈염장치에 비해 낮을 수 있다.
한 구체예에서 전기흡착식 탈염유닛(120)에는 0.2V 내지 2V의 전압이 인가될 수 있다. 상기 범위에서 적은 전력소비량으로 용이하게 상기 제1 처리수의 TDS을 저감하여 신속하게 제2 처리수를 생성할 수 있다.
한 구체예에서 전기흡착식 탈염유닛(120)은 제2 농축수를 배출할 수 있다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 제2 농축수는 제1 배출부(17)를 통해 제2 유입로(15)로 유입되어, 전기투석유닛(160)에 유입될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 한 구체예에서 담수화 장치(1000)는 상기 제2 처리수가 유입되는 제3 유입로(16) 및 저장된 상기 제2 처리수를 배출하는 제2 배출부(19)가 구비되고, 상기 제2 처리수가 유입되어 저장 및 배출되는 저장부(130); 전기흡착식 탈염유닛(120) 및 전기투석유닛(160)과 전기적으로 연결되어 전원을 인가하는 전원공급부(140); 제3 유입로(16) 및 제2 유입로(15)에 각각 구비되어 TDS(Total Dissolved Solids) 농도를 측정하는 제1 측정부(201) 및 제2 측정부(202); 및 제1 측정부(201), 제2 측정부(202), 및 전원공급부(140)와 전기적으로 연결되어 제어하며, 제1 측정부(201) 및 제2 측정부(202)로부터 얻은 TDS 농도값을 수용하는 제어부(150);를 더 포함하며, 전기투석유닛(160)은 제3 농축수를 배출하며, 상기 제3 농축수는 제3 배출부(20)를 통해 외부로 배출되고, 상기 제3 처리수는 제4 유입로(18)를 통해 저장부(130)에 유입되고, 제3 유입로(16) 및 제3 배출부(20)에는 제1 유로변경부(301) 및 제2 유로변경부(302)가 각각 구비되며, 제1 공급부(12), 제2 공급부(13), 및 제2 유입로(15)에는 유량을 조절하는 제1 유량조절수단(401), 제2 유량조절수단(402), 및 제3 유량조절수단(403)이 각각 구비되고, 제1 유로변경부(301), 제2 유로변경부(301) 및 제1 유량조절수단 내지 제3 유량조절수단(401, 402, 403)은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어될 수 있다.
전기투석유닛(160)은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 양극 및 음극 사이에 양이온 교환 멤브레인 및 음이온 교환 멤브레인이 교대로 복수 개 구비된 것을 사용할 수 있다.
전기투석유닛(160)은 원수부(112)와 제2 유입로(15)를 통해 연결되며, 원수부(112)의 제1 농축수가 유입되어 제3 처리수를 생성한다. 한 구체예에서 전원공급부(140)에서 전기투석유닛(160)의 양단에 직류 전원을 공급하면서, 상기 유입된 제1 농축수를 일정한 압력으로 통과시키면서, 이온교환막법에 의하여 상기 제1 농축수에 포함된 음이온과 양이온을 각각 투과 분리시켜서, 제3 처리수 및 제3 농축수를 생성할 수 있다. 한 구체예에서 상기 직류전원은 2V~24V가 인가될 수 있다. 또한, 인가된 전류밀도값은, 1A/m2~100A/m2 일 수 있다. 상기 조건에서 전기투석 공정 효율이 우수할 수 있다.
상기 범위에서 적은 전력소비량으로 용이하게 상기 제1 농축수 및 제2 농축수의 TDS를 저감하여 신속하게 상기 제3 처리수를 생성할 수 있다. 또한 한 구체예에서 전원공급부(140)는, 전기흡착식 탈염유닛(120) 및 전기투석유닛(160)에 전원을 가변적으로 인가할 수 있다.
한 구체예에서 전기투석유닛(160)은 제3 배출부(20)를 통해 상기 제3 농축수를 배출하고, 상기 제3 처리수는 제4 유입로(18)를 통해 저장부(130)에 유입될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 제어부(150)에서 제3 유량조절수단(302)을 제어하여, 상기 제3 농축수를 제2 유입로(15)로 재유입하여 유량을 조절할 수 있다. 상기와 같이 제3 농축수를 재유입시, 전기투석유닛(160)의 운전 효율이 우수하여, 담수 생산효율이 우수할 수 있다.
또한, 도 1에는 도시되지 않았으나, 전기투석유닛(160)은 처리부 및 농축부가 구비된다. 이때 제2 유입로(15)는 상기 처리부와 연결된 제5 유입로 및 상기 농축부와 연결된 제6 유입로로 분기되어, 상기 제2 처리수가 농축부 및 처리부에 유입될 수 있다. 상기 처리부는 제4 유입로(18)와 연결되어 제3 처리수를 배출하며, 상기 농축부는 제3 배출부(20)와 연결되어 제3 농축수를 배출할 수 있다.
한 구체예에서, 제어부(150)에서 제3 유량조절수단(302)을 제어하여, 상기 제3 농축수를 상기 제6 유입로로 유입하여, 전기투석유닛(160)의 농축부로 유입할 수 있다. 상기와 같이 유입시 전기투석유닛(160)의 운전효율 및 담수 생산효율이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 농축부 및 처리부에 각각 1:0.5~1:5의 유량으로 제2 처리수가 유입될 수 있다. 상기 유량으로 유입시 운전효율 및 담수 생산효율이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 제1 공급부(12), 제2 공급부(13), 및 제2 유입로(15)에는 유량을 조절하는 제1 유량조절수단(401), 제2 유량조절수단(402), 및 제3 유량조절수단(403)이 각각 구비될 수 있다. 한 구체예에서 제1 유량조절수단 내지 제3 유량조절수단(401, 402, 403)은, 통상적인 유량제어밸브를 사용할 수 있으며, 제어부(150)와 전기적으로 연결되어 제어된다.
제3 유입로(16) 및 제2 유입로(15)에 각각 제1 측정부(201) 및 제2 측정부(202)를 포함시, 요구되는 처리수의 수질조건을 용이하게 조절할 수 있으며, 긴급한 수질제어가 요구되는 상황에서도 신속하게 대응하여 제어가 가능할 수 있다.
한 구체예에서 제3 유입로(16) 및 제2 유입로(15)에는 제1 유로변경부(301) 및 제2 유로변경부(302)가 각각 구비될 수 있다. 제1 유로변경부(301) 및 제2 유로변경부(302)는 통상적인 유로변경 밸브를 사용할 수 있다. 한 구체예에서, 제1 측정부(201), 제2 측정부(202), 제1 유로변경부(301), 및 제2 유로변경부(301)는 제어부(150)와 전기적으로 연결되어 제어될 수 있다.
또한, 한 구체예에서 제어부(150)는, 제1 측정부 및 제2 측정부에서 측정된 TDS 농도값을 이용하여, 처리수의 TDS 농도값을 만족시키기 위해 제1 유량조절수단(401) 내지 제3 유량조절수단(401, 402, 403)을 제어하여, 정삼투유닛(110) 및 전기투석유닛(160)에 유입되는 해수, 원수, 제1 농축수 및 제2 농축수의 유량을 각각 가변적으로 제어할 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 한 구체예에서 제어부(150)는 제1 측정부(201)에서 측정된 상기 제2 처리수의 TDS 농도값이 500ppm을 초과하는 경우, 제1 유로변경부(301)를 제어하여 상기 제2 처리수를 제2 유입로(15)에 유입하여, 전기투석유닛(160)으로 유입할 수 있다. 상기와 같이 제2 처리수를 전기투석유닛(160)으로 유입시, 담수 제조 효율이 우수할 수 있다. 예를 들면 500 ppm 초과~5,000ppm 이하의 TDS 농도값에서 제어할 수 있다. 예를 들면, 500.1 ppm 내지 3,500 ppm의 TDS 농도값에서 제어할 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서 제2 배출부(19) 및 제4 유입로(18)에는 각각 제3 측정부(미도시) 및 제4 측정부(미도시)가 구비되어 TDS 농도를 측정하며, 상기 측정된 TDS 농도값은 제3 측정부(미도시) 및 제4 측정부(미도시)와 전기적으로 연결된 제어(150)부로 전달되어 수용될 수 있다.
본 발명의 담수화 장치를 적용시, 기존 담수화 공정에 비해 유입되는 수질조건과 요구되는 생산 담수의 수질조건에 따라 각 유닛의 운전조건을 실시간 최적으로 조정이 가능하여 담수생산 에너지 소모량 저감, 회수율 증대, 원수 전처리 비용 저감 등 담수생산에 요구되는 비용을 최소화할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 담수화 장치를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다. 상기 담수화 방법은 제1 처리수 생성단계; 제2 처리수 및 제3 처리수 생성단계를 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 담수화 방법은 전처리된 해수 및 전처리된 원수를 정삼투유닛에 공급하여, 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 단계; 및 상기 제1 처리수를 전기흡착식 탈염유닛에 유입하여 제2 처리수를 생성하고, 상기 제1 농축수를 전기투석유닛에 유입하여 제3 처리수를 생성하는 단계;를 포함한다.
제1 처리수 생성단계
상기 단계는 전처리된 해수 및 전처리된 원수를 정삼투유닛에 공급하여, 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 단계이다.
한 구체예에서 해수유입부 및 원수유입부로부터 해수 및 원수를 제1 전처리유닛 및 제2 전처리유닛에 각각 공급하고, 상기 해수 및 원수의 입자성 물질 및 유기성 물질을 제거하여 전처리 해수 및 전처리 원수를 각각 생성할 수 있다. 상기 해수 및 원수를 전처리시 정삼투유닛 및 전기흡착식 탈염유닛의 손상을 방지하며, 처리수 생성에 소비되는 에너지를 절약하고, 처리수 생성시간을 단축할 수 있다.
한 구체예에서 정삼투유닛의 유도용액부에 상기 전처리된 해수를 유입하고, 원수부에 상기 전처리된 원수를 유입하고, 상기 유도용액부와 상기 원수부 사이는 삼투막이 형성되어 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성한다.
한 구체예에서 정삼투유닛에 유입되는 원수의 유량은, 해수의 유량보다 많을 수 있다. 한 구체예에서 상기 해수 및 원수는 1:1~1:5의 유량비로 정삼투유닛에 유입될 수 있다. 상기 범위의 유량비로 유입시, 정삼투유닛의 정삼투 여과 효율이 우수하여 본 발명의 담수 회수율을 더욱 증가시키고, 담수 생성에 필요한 시간을 절감할 수 있다. 한 구체예에서 상기 제어부에서 상기 제1 유량조절수단 및 제2 유량조절수단을 제어하여, 상기 유입되는 해수 및 원수의 유량을 제어할 수 있다.
제2 처리수 및 제3 처리수 생성단계
상기 단계는 상기 제1 처리수를 전기흡착식 탈염유닛에 유입하여 제2 처리수를 생성하고, 상기 제1 농축수를 전기투석유닛에 유입하여 제3 처리수를 생성하는 단계이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 한 구체예에서 제어부는 제1 측정부(201)에서 측정된 상기 제2 처리수의 TDS 농도값이 500ppm을 초과하는 경우, 제1 유로변경부를 제어하여 상기 제2 처리수를 제2 유입로에 유입하여, 전기투석유닛으로 유입할 수 있다. 상기와 같이 제2 처리수를 전기투석유닛으로 유입시, 담수 제조 효율이 우수할 수 있다. 예를 들면 500 ppm 초과~5,000ppm 이하의 TDS 농도값에서 제어할 수 있다. 예를 들면, 500.1 ppm 내지 3,500 ppm의 TDS 농도값에서 제어할 수 있다.
또한 상기 제어부는 상기 제3 유량조절수단을 제어하여, 상기 제3 농축수를 상기 제2 유입로로 재유입하여 유량을 제어할 수 있다. 상기와 같이 제3 농축수를 재유입시, 상기 전기투석유닛의 운전 효율이 우수하여, 담수 생산효율이 우수할 수 있다.
또한, 도 1에는 도시되지 않았으나, 전기투석유닛은 처리부 및 농축부가 구비된다. 이때 제2 유입로는 상기 처리부와 연결된 제5 유입로를 및 상기 농축부와 연결된 제6 유입로로 분기되어, 상기 제2 처리수가 농축부 및 처리부에 유입될 수 있다. 상기 처리부는 제4 유입로와 연결되어 제3 처리수를 배출하며, 상기 농축부는 제3 배출부와 연결되어 제3 농축수를 배출할 수 있다.
한 구체예에서, 제어부에서 제3 유량조절수단을 제어하여, 상기 제3 농축수를 상기 제6 유입로로 유입하여, 전기투석유닛의 농축부로 유입할 수 있다. 상기와 같이 유입시 전기투석유닛의 운전효율 및 담수 생산효율이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 농축부 및 처리부에 각각 1:0.5~1:5의 유량으로 제2 처리수가 유입될 수 있다. 상기 유량으로 유입시 운전효율 및 담수 생산효율이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 전기흡착식 탈염유닛은 0.2V 내지 2V의 전압이 인가될 수 있다. 상기 범위에서 적은 전력소비량으로 용이하게 상기 제1 처리수의 TDS을 저감하여 신속하게 제2 처리수를 생성할 수 있다.
한 구체예에서 상기 전기투석유닛은 2V~24V의 직류전원이 인가될 수 있다. 또한, 인가된 전류밀도값은, 1A/m2~100A/m2 일 수 있다. 상기 조건에서 전기투석 공정 효율이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예에 대하여 상기 도 1과 같은 담수화 장치(1000)를 제조하였다. 제1 전처리 유닛(101) 및 제2 전처리 유닛(102)은 유효입경 0.4mm의 여과사(濾過砂)를 충진한 샌드필터를 이용하였다. 전기흡착식 탈염유닛(120)으로는 이온교환 멤브레인 및 활성탄소 전극을 이용한 축전식 탈염(CDI)유닛을 사용하였다.
실시예
TDS 농도값이 약 41,000 ppm인 해수 및 TDS 농도값이 약 12,000ppm인 원수를 상기 담수화 장치를 사용하여 여과하였다.
해수유입부(10)를 통해 제1 전처리유닛(101)에 유입된 해수의 입자성 물질 및 유기성 물질을 제거하여 제1 공급수를 생성하고, 원수유입부(11)를 통해 제2 전처리유닛(102)에 유입된 원수의 입자성 물질 및 유기성 물질을 제거하여 제1 공급수를 생성하였다.
상기 도 1과 같이 제1 공급부(12)를 통해 전처리된 해수를 유도용액부(111)로 유입하고, 제2 공급부(13)를 통해 전처리된 원수를 원수부(112)로 유입하였다.
상기 유입된 원수중의 담수가 삼투막(113)을 통과하여 유도용액부(111)의 해수가 담수로 희석되어 제1 처리수를 생성하고, 원수부(112)의 원수는 농축되어 제1 농축수를 생성하였다.
상기 제1 처리수는 유도용액부(111) 연결된 제1 유입로(14)를 통해 전기흡착식 탈염유닛(120)으로 유입되고, 제어부(150)에서 전원공급부(140)를 제어하여 전기흡착식 탈염유닛(120)에 전압을 0.2V 내지 2.0V로 인가하면서 TDS 농도를 저감하여 제2 처리수 및 제2 농축수를 생성하였다. 상기 제2 농축수는 제1 배출부(17)를 통해 제2 유입로(15)로 유입되어 전기투석유닛(160)으로 유입되었다.
한편, 상기 제1 농축수는, 원수부(112)와 연결된 제2 유입로(15)를 통해 전기투석유닛(160)으로 유입되고, 제어부(150)에서 전원공급부(140)를 제어하여 전기투석유닛(160)에 직류전원을 2V로 인가하면서 상기 제1 농축수의 TDS 농도를 저감하여 제3 처리수 및 제3 농축수를 생성하였다. 제4 유입로(18)에 구비된 제4 측정부(미도시)에서 측정된 상기 제3 처리수의 TDS는 350ppm으로 측정되었으며, 상기 제3 처리수는 제4 유입로(18)에 유입되어 저장부(130)로 유입되었다.
또한, 제어부(150)에서 제2 유로변경부(302)를 제어하여 상기 제3 농축수를 제2 유입로(15)로 유로 변경하여 전기투석유닛(160)으로 재유입하였다.
상기 저장부에 유입된 제2 처리수 및 제3 처리수는, 제2 배출부(19)에 유입되어 외부로 배출되었으며, 제2 배출부(19)에 구비된 제3 측정부(미도시)에서 측정된 TDS 농도는 360ppm으로 측정되었다.
비교예
정삼투유닛(110) 대신에 역삼투유닛을 구비하고, 전처리된 해수 및 원수를 상기 역삼투유닛에 유입한 것을 제외하고 실시예와 동일한 방법으로 처리수를 생성하였다.
상기 실시예 및 비교예의 담수화 장치 운전시의 총 에너지 소비량을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
에너지소비량(Wh/L)
실시예 3.5
비교예 6.1
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 담수화 장치는 역삼투 여과를 적용한 비교예의 담수화 장치보다 에너지소비량이 현저히 낮음을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 해수유입부 11: 원수유입부
12: 제1 공급부 13: 제2 공급부
14: 제1 유입로 15: 제2 유입로
16: 제3 유입로 17: 제1 배출부
18: 제4 유입로 19: 제2 배출부
20: 제3 배출부 101: 제1 전처리유닛
102: 제2 전처리유닛 110: 정삼투유닛
111: 유도용액부 112: 원수부
113: 삼투막 120: 전기흡착식 탈염유닛
130: 저장부 140: 전원공급부
150: 제어부 160: 전기투석유닛
201: 제1 측정부 202: 제2 측정부
301: 제1 유로변경부 302: 제2 유로변경부
401: 제1 유량조절수단 402: 제2 유량조절수단
403: 제3 유량조절수단 1000: 담수화 장치

Claims (14)

  1. 해수가 유입되는 유도용액부 및 원수가 유입되는 원수부가 구비되고, 상기 유도용액부와 상기 원수부 사이는 삼투막이 형성되어 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투유닛;
    상기 유도용액부와 제1 유입로를 통해 연결되며, 유도용액부의 제1 처리수가 유입되어 제2 처리수를 생성하는 전기흡착식 탈염유닛; 및
    상기 원수부와 제2 유입로를 통해 연결되며, 원수부의 제1 농축수가 유입되어 제3 처리수를 생성하는 전기투석유닛;을 포함하는 담수화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해수는 제1 전처리유닛을 통해 전처리되어 유도용액부로 유입되며, 상기 원수는 제2 전처리유닛을 통해 전처리되어 원수부로 유입되는 담수화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정삼투유닛은 원수중의 담수가 삼투막을 통과하여 유도용액부의 해수가 담수로 희석되어 제1 처리수를 생성하고, 원수부의 원수는 농축되어 제1 농축수를 생성하는 담수화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기흡착식 탈염유닛은 제2 농축수를 배출하며, 상기 제2 농축수는 제1 배출부를 통해 상기 전기투석유닛으로 유입되는 담수화 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 처리수가 유입되는 제3 유입로 및 저장된 상기 제2 처리수를 배출하는 제2 배출부가 구비되고, 상기 제2 처리수가 유입되어 저장되는 저장부;
    상기 전기흡착식 탈염유닛 및 전기투석유닛과 전기적으로 연결되어 전원을 인가하는 전원공급부;
    상기 제3 유입로 및 제2 유입로에 구비되어 TDS(Total Dissolved Solids) 농도를 측정하는 제1 측정부 및 제2 측정부; 및
    상기 제1 측정부, 제2 측정부, 및 전원공급부와 전기적으로 연결되어 제어하며, 상기 제1 측정부 및 제2 측정부로부터 얻은 TDS 농도값을 수용하는 제어부;를 더 포함하며,
    상기 전기투석유닛은 제3 농축수를 배출하며, 상기 제3 농축수는 제3 배출부를 통해 배출되고,
    상기 제3 처리수는 제4 유입로를 통해 상기 저장부에 유입되고,
    상기 제3 유입로 및 상기 제3 배출부에는 제1 유로변경부 및 제2 유로변경부가 각각 구비되며,
    상기 해수는 제1 전처리유닛을 통해 전처리되어, 제1 공급부를 통해 상기 유도용액부로 유입되고, 상기 원수는 제2 전처리유닛을 통해 전처리되어, 제2 공급부를 통해 상기 원수부로 유입되며,
    상기 제1 공급부, 제2 공급부, 및 제2 유입로에는 유량을 조절하는 제1 유량조절수단, 제2 유량조절수단, 및 제3 유량조절수단이 각각 구비되고,
    제1 유로변경부, 제2 유로변경부 및 제1 유량조절수단 내지 제3 유량조절수단은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어되는 것을 특징으로 하는 담수화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 측정부에서 측정된 TDS 농도값이 500ppm을 초과하는 경우,
    상기 제1 유로변경부를 제어하여 상기 제2 처리수를 상기 전기투석유닛으로 유입하는 것을 특징으로 하는 담수화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정삼투유닛에 유입되는 해수 및 원수의 유량은 1:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 담수화 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전기흡착식 탈염유닛은 0.2V 내지 2V의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 담수화 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전기투석유닛은 2V 내지 24V의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 담수화 장치.
  10. 제1항의 담수화 장치를 이용한 담수화 방법에 있어서,
    전처리된 해수 및 전처리된 원수를 정삼투유닛에 공급하여, 각각 제1 처리수 및 제1 농축수를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 처리수를 전기흡착식 탈염유닛에 유입하여 제2 처리수를 생성하고, 상기 제1 농축수를 전기투석유닛에 유입하여 제3 처리수를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수화 방법.
  11. 제5항의 담수화 장치를 이용한 담수화 방법에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 측정부에서 측정된 TDS 농도값이 500ppm을 초과하는 경우,
    상기 제1 유로변경부를 제어하여 상기 제2 처리수를 상기 전기투석유닛으로 유입하는 것을 특징으로 하는 담수화 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 정삼투유닛에 유입되는 해수 및 원수의 유량은 1:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 담수화 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 전기흡착식 탈염유닛은 0.2V 내지 2V의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 담수화 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 전기투석유닛은 2V 내지 24V의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 담수화 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240079575A (ko) 2022-11-29 2024-06-05 한국생산기술연구원 증기-농축수를 활용한 증산발전-전기투석 담수화 대면적 시스템 제조기술

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102011115B1 (ko) * 2017-11-28 2019-08-14 죽암건설 주식회사 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템
US11185823B2 (en) * 2018-11-26 2021-11-30 Palo Alto Research Center Incorporated Electrodialytic system used to remove solvent from fluid and non-fluid flows
KR102121841B1 (ko) * 2018-12-05 2020-06-12 재단법인 한국계면공학연구소 다중수원 상수 처리 최적화 시스템
KR102341372B1 (ko) * 2019-09-30 2021-12-21 한국기계연구원 신재생에너지를 이용한 고효율 해수담수화 복합 공정 시스템
CN112742176B (zh) * 2019-10-30 2023-05-05 中国石油化工股份有限公司 一种净化脱除胺液中热稳定盐的方法及装置
CN113493261A (zh) * 2020-04-01 2021-10-12 佛山市云米电器科技有限公司 一种家用净水装置
CN112591858A (zh) * 2020-12-10 2021-04-02 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 水路***及控制方法、净水机、机器可读存储介质
CN112759042A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 安徽三江水务工程有限公司 一种工业废水除盐设备及运用该设备除盐的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002346561A (ja) 2001-05-29 2002-12-03 Tsukishima Kikai Co Ltd 高濃度の塩類を含む廃水の処理方法
CN103288252B (zh) 2013-06-24 2014-09-17 北京赛科康仑环保科技有限公司 一种高产水率的废水脱盐工艺及装置
JP2015029931A (ja) 2013-07-31 2015-02-16 三菱重工業株式会社 淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060011544A1 (en) * 2004-03-16 2006-01-19 Sunity Sharma Membrane purification system
KR101394237B1 (ko) * 2011-12-26 2014-05-15 한국건설기술연구원 다중수원 유입수 및 해수 유도용액을 이용한 해수담수화를 위한 삼투막 공정제어 시스템 및 그 방법
KR20140073312A (ko) * 2012-12-06 2014-06-16 한국건설기술연구원 하수처리수와 해수를 사용하는 정삼투, 역삼투 및 압력지연삼투 공정을 이용한 담수 및 전력 생산장치 및 그 방법
KR101448017B1 (ko) 2013-06-24 2014-10-08 한국화학연구원 정삼투막 및 이의 제조방법
KR101389450B1 (ko) 2013-08-08 2014-04-25 한국전력공사 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002346561A (ja) 2001-05-29 2002-12-03 Tsukishima Kikai Co Ltd 高濃度の塩類を含む廃水の処理方法
CN103288252B (zh) 2013-06-24 2014-09-17 北京赛科康仑环保科技有限公司 一种高产水率的废水脱盐工艺及装置
JP2015029931A (ja) 2013-07-31 2015-02-16 三菱重工業株式会社 淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240079575A (ko) 2022-11-29 2024-06-05 한국생산기술연구원 증기-농축수를 활용한 증산발전-전기투석 담수화 대면적 시스템 제조기술

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