KR101913466B1 - Forward osmosis water treatment device using thermosensitive draw solute for treating high-temperature underground water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온의 지하수 처리를 위한 정삼투 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도응답성 유도용질을 이용하여 고온의 지하수를 처리할 수 있는 정삼투 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and method for cleansing osmosis water for treating groundwater at a high temperature, and more particularly, to a cleansing water treatment apparatus and method capable of treating a groundwater at a high temperature using a temperature responsive solute.
Description
본 발명은 고온의 지하수 처리를 위한 정삼투 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도응답성 유도용질을 이용하여 고온의 지하수를 처리할 수 있는 정삼투 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and method for cleansing osmosis water for treating groundwater at a high temperature, and more particularly, to a cleansing water treatment apparatus and method capable of treating a groundwater at a high temperature using a temperature responsive solute.
중동·북아프리카(MENA, Middle East and North Africa)에서 생존을 위해 가장 결정적인 중요성을 갖는 자원 중 하나는 물이다. 이 지역에서 이스라엘, 시리아, 요르단, 웨스트 뱅크 및 팔레스타인 당국은 가문 해에 수요가 부족한 물을 사용하고 있다. 향후 50년후 물 수요 예측에 따르면, 중동의 많은 국가들이 심각한 물 부족사태에 직면하게 될 것이다. 중동국가들 가운데는 터키와 레바논만이 유일하게 농업을 포함하여 현재 및 미래의 물 수요를 충족할 수 있는 수자원을 갖고 있다. 이집트와 이스라엘을 포함하는 다른 모든 국가들은 현재 이용할 수 있는 지표수 및 재생 가능한 지하수의 두 배 이상을 필요로 하고 있다(Ali Carkoglu et al., 1998: 129). One of the most crucial resources for survival in the Middle East and North Africa (MENA) is water. In this region, Israel, Syria, Jordan, West Bank and Palestinian Authorities are using water that is inadequate for their families. According to water demand forecasts in the next 50 years, many countries in the Middle East will face serious water shortages. Among the Middle Eastern countries, only Turkey and Lebanon have the only water resources to meet current and future water demand, including agriculture. All other countries, including Egypt and Israel, need more than twice the surface and renewable groundwater available today (Ali Carkoglu et al., 1998: 129).
이처럼 MENA 지역 국가들의 물부족 현상이 심화되면서 담수화·폐수 처리 등 수처리 시설에 대한 투자가 확대될 전망이다. 수자원 재활용의 중요성을 깨달은 걸프지역 국가들은 수자원 재활용 처리시설에 집중적인 투자를 하고 있으며, 특히 아부다비 수전력청(ADWEA, Abu Dhabi Water and Electricity)은 중장기 경제발전 계획에 따라 재활용 비율을 100%까지 올리겠다고 발표한 바 있다. As the water shortages in MENA countries become more widespread, investment in water treatment facilities such as desalination and wastewater treatment is expected to expand. Recognizing the importance of water recycling, the Gulf countries are investing heavily in water recycling facilities, and in particular the Abu Dhabi Water and Electricity Authority (ADWEA) has raised the recycling rate up to 100% I have announced.
상기 MENA 지역에서 수처리의 대상이 되는 수자원 중 지하수가 상당 부분을 차지하는데, MENA 지역에서 취수되는 지하수는 온도가 70℃ 이상의 고온이므로, 일반적으로 그 수처리를 위하여 우선 냉각 공정으로 지하수의 온도를 40℃ 정도로 낮춘 뒤 염수용 역삼투 공정(Brackish water reverse osmosis, BWRO)을 수행하여 수처리에 막대한 비용이 소요되었으나, 전체 피드(feed) 대비 생산량은 50% 정도로 매우 낮은 문제점이 있었다. In the MENA region, groundwater is a major part of the water resources to be treated. Since the ground water taken from the MENA region is at a high temperature of 70 ° C or more, generally, for the water treatment, (BWRO). However, the production cost of the water treatment was very low, about 50% of the total feed.
따라서, 최근에는 MENA 지역의 물부족 문제를 해결하기 위하여, 보다 저렴한 비용으로 고온의 지하수를 처리할 수 있는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, recently, in order to solve the water shortage problem in the MENA area, researches on a method of treating the ground water at a low cost with high temperature have been actively carried out.
본 발명의 일 목적은 온도응답성 유도용질을 이용하여 별도의 냉각수를 사용하지 않고도 고온의 지하수를 냉각시킨 뒤 정삼투 공정에 의해 정수 처리를 가능케 하는 장치를 제공하고자 한다. It is an object of the present invention to provide a device for cooling a ground water of high temperature without using any cooling water by using a temperature responsive solute, and then permitting purification by purified osmosis process.
본 발명의 다른 목적은 온도응답성 유도용질을 이용하여 별도의 냉각수를 사용하지 않고도 고온의 지하수를 냉각시킨 뒤 정삼투 공정에 의해 정수 처리를 가능케 하는 방법을 제공하고자 한다. It is another object of the present invention to provide a method for cooling a ground water of high temperature without using any cooling water by using a temperature responsive solute, and then performing a purification treatment by a purified osmosis process.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 50℃ 이상의 지하수가 저장되는 지하수 저장 탱크;According to an embodiment of the present invention, a groundwater storage tank in which groundwater at 50 ° C or higher is stored;
상기 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액 사이에 열 교환되는 열 교환기; 및 A heat exchanger that is heat exchanged between the groundwater and an induction solution comprising a temperature responsive solute; And
반투막에 의하여 지하수 구간과 유도용액 구간으로 구분되는 정삼투 반응조를 포함하는, 고온의 지하수 처리용 정삼투 수처리 장치에 관한 것이다.And a forward osmosis reaction tank divided into a ground water section and an induction solution section by a semi-permeable membrane.
본 발명에서 상기 유도용액 구간으로부터 배출되는 희석된 유도용액으로부터 청수를 분리하고 유도용액을 회수하는 유도용액 회수조를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include an induction solution recovery tank for separating fresh water from the diluted induction solution discharged from the induction solution section and recovering the induction solution.
본 발명에서 상기 유도용액 회수조는 냉각기를 포함할 수 있다. In the present invention, the induction solution recovery tank may include a cooler.
본 발명에서 상기 유도용액 회수조에서 회수된 유도용액은 열 교환기로 공급될 수 있다. In the present invention, the inductive solution recovered in the induction solution recovery tank may be supplied to a heat exchanger.
본 발명에서 상기 유도용액 회수조에서 분리된 청수를 여과하는 여과조를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include a filtration tank for filtering fresh water separated in the induction solution collection tank.
본 발명에서 상기 여과조는 한외 여과기(ultra-filter) 또는 나노 여과기(nano-filter)를 포함할 수 있다. In the present invention, the filtration tank may include an ultrafilter or a nano-filter.
본 발명에서, 상기 지하수 저장 탱크와 열 교환기 사이에 지하수에 포함된 이물질을 전처리하는 전처리조를 더 포함할 수 있다. In the present invention, a pretreatment unit may be further provided between the groundwater storage tank and the heat exchanger for pretreating the foreign substances contained in the groundwater.
본 발명에서 상기 전처리조는 이중 여과 장치(Dual media filter, DMF)를 포함할 수 있다. In the present invention, the pretreatment tank may include a dual media filter (DMF).
본 발명에서 상기 여과조를 통과한 청수를 소독하는 소독조를 더 포함할 수 있다.
The present invention may further include a disinfection unit for disinfecting fresh water that has passed through the filtration tank.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 1) 50℃ 이상의 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액 사이에 열을 교환하는 단계;According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for the preparation of an aqueous solution comprising: 1) exchanging heat between an induction solution comprising groundwater at a temperature of 50 ° C or higher and a temperature responsive solute;
2) 지하수와 유도용액을 반투막을 통해 접촉시키는 단계; 및2) contacting the groundwater and the inducing solution through a semipermeable membrane; And
3) 정삼투압 현상에 의해 상기 지하수 내에 포함된 청수가 반투막을 통과하여 상기 유도용액으로 이동하는 단계를 포함하는, 고온의 지하수의 정삼투 수처리 방법에 관한 것이다.And 3) a step of moving fresh water contained in the ground water through the semi-permeable membrane to the induction solution by the positive osmotic phenomenon.
본 발명에서 상기 3) 단계에 후속적으로 희석된 유도용액으로부터 청수를 분리하고 유도용액을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the step (3) may further include separating fresh water from the subsequently diluted induction solution and recovering the inducing solution.
본 발명에서 상기 유도용액을 회수하는 단계는 희석된 유도용액을 온도응답성 유도용질의 상분리 온도 이하로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.In the present invention, the step of recovering the inductive solution may include cooling the diluted inductive solution to a temperature below the phase separation temperature of the temperature responsive solute.
본 발명에서 상기 유도용액을 회수하는 단계에서 회수된 유도용액은 2) 단계의 지하수와 열 교환 시 사용될 수 있다. In the present invention, the inductive solution recovered in the step of recovering the inductive solution may be used in heat exchange with the groundwater in step 2).
본 발명에서 상기 유도용액을 회수하는 단계에 후속적으로 분리된 청수를 여과하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the step of recovering the inducing solution may further include filtering the separated fresh water.
본 발명에서 상기 여과하는 단계는 한외 여과(ultra-filter) 또는 나노 여과(nano-filter)로 수행될 수 있다. In the present invention, the filtration may be performed by ultra-filtration or nano-filtration.
본 발명에서 상기 여과하는 단계에 후속적으로 청수를 소독하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the filtering step may further include disinfecting the fresh water.
본 발명에서 상기 1) 단계에 앞서 지하수에 포함된 이물질을 제거하는 전처리 단계를 더 포함할 수 있다.In the present invention, prior to step 1), the method may further include a pretreatment step of removing foreign matter contained in the groundwater.
본 발명에서 상기 전처리 단계는 이중 여과 공정(Dual media filtration, DMF)에 의해 수행될 수 있다.In the present invention, the pretreatment step may be performed by dual media filtration (DMF).
본 발명에서 상기 1) 단계에서 유도용액과 열 교환되는 지하수의 온도는 60℃ 이상일 수 있다. In the present invention, the temperature of the groundwater exchanged with the induction solution in the step 1) may be 60 ° C or higher.
본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질은 0 내지 45℃에서 상분리 현상이 발생될 수 있다. In the present invention, the temperature responsive solute may undergo phase separation at 0 to 45 ° C.
본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질은 고임계 용해온도(upper critical solution temperature, UCST)성 유도용질일 수 있다.In the present invention, the temperature responsive solute may be an upper critical solution temperature (UCST) inducing solute.
본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질은 이소부티르산(IBA), 이소부티르아미드(IBAm), 에틸렌글리콜모노페닐에테르(EGPE), 테트라-n-부틸포스포늄 푸마레이트(P4BF) 및 프로판 술포네이티드 폴리에틸렌이민(PS-PEI)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In the present invention, the temperature responsive solute may be selected from the group consisting of isobutyrate (IBA), isobutyramide (IBAm), ethylene glycol monophenyl ether (EGPE), tetra-n-butylphosphonium fumarate (P4BF) and propanesulfonated polyethylene Imine (PS-PEI).
본 발명에서 제공하는 정삼투 수처리 장치 및 방법은 온도응답성 유도용질을 사용하여 별도의 냉각수를 사용하지 않고도 고온의 지하수를 냉각할 수 있고, 에너지 공급 없이도 정삼투 공정에 의해 수처리가 가능하며, 얻어지는 식수의 생산량 또한 매우 높은 장점이 있다.The apparatus and method for cleansing osmosis water according to the present invention can cool a groundwater at a high temperature without using any cooling water by using a temperature responsive solute and can perform water treatment by a positive osmosis process without energy supply, The yield of drinking water is also very high.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정삼투 수처리 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 종래에 고온의 지하수 처리 시 사용되던 염수 역삼투 수처리 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. FIG. 1 schematically shows the structure of a hydro-osmotic water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically shows the structure of a conventional brine reverse osmosis water treatment apparatus used for treating ground water at a high temperature.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 50℃ 이상의 지하수가 저장되는 지하수 저장 탱크; 상기 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액 사이에 열 교환되는 열 교환기; 및 반투막에 의하여 지하수 구간과 유도용액 구간으로 구분되는 정삼투 반응조를 포함하는, 고온의 지하수 처리용 정삼투 수처리 장치에 관한 것이다.According to an embodiment of the present invention, a groundwater storage tank in which groundwater at 50 ° C or higher is stored; A heat exchanger that is heat exchanged between the groundwater and an induction solution comprising a temperature responsive solute; And a forward osmosis reaction tank divided into a ground water section and an induction solution section by a semi-permeable membrane.
본 발명에서는 지하수 펌프 및 취수부를 이용하여 50℃ 이상, 또는 60℃ 이상, 또는 70℃ 이상의 지하수를 취수하여 지하수 저장 탱크에 저장할 수 있다. In the present invention, the groundwater pump and the water intake unit may be used to collect groundwater at 50 ° C or more, 60 ° C or more, or 70 ° C or more, and store the groundwater in the groundwater storage tank.
또한, 본 발명에서는 필요에 따라 상기 지하수 저장 탱크에 저장된 지하수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 전처리조를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 전처리조의 구조는 특별히 제한하지 않으며, 지하수에 포함된 이물질을 제거할 수 있는 장치라면 제한없이 사용될 수 있으나, 예를 들면, 이중 여과 장치(Dual media filter, DMF)일 수 있다. In addition, the present invention may further include a pretreatment tank for removing foreign matter contained in the groundwater stored in the groundwater storage tank, if necessary. In this case, the structure of the pretreatment tank is not particularly limited, and any device capable of removing foreign matter contained in groundwater can be used without limitation, but may be a dual media filter (DMF), for example.
본 발명에서는 상기와 같이 전처리조를 더 포함함으로써 그 후단에 배치되는 열 교환기 또는 정삼투 반응조 중 특히 반투막에 이물질이 침적되는 것을 방지하여 그 수명을 연장시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent foreign substances from being deposited on the semipermeable membrane, particularly in the heat exchanger or the forward osmosis reaction tank disposed at the rear end thereof, by further including the pretreatment tank.
본 발명에서는 상기와 같이 전처리조에서 이물질이 제거된 지하수를 열 교환기로 공급하고, 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액 또한 열 교환기에 공급하여 양자 사이 열 교환시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 열 교환기에서 고온의 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액이 열 교환되어, 지하수는 온도가 낮아지고 유도용액은 온도가 온도응답성 유도용질의 상분리 온도 이상으로 높아져 균일상을 이룰 수 있다.In the present invention, the groundwater from which foreign substances have been removed in the pretreatment tank is supplied to the heat exchanger, and the induction solution containing the temperature-responsive solute is also supplied to the heat exchanger to exchange heat between them. Specifically, in the heat exchanger, the induction solution including the high-temperature groundwater and the temperature-responsive solute is heat-exchanged so that the groundwater is lowered in temperature and the temperature of the inducing solution becomes higher than the phase-separation temperature of the temperature-responsive solute, .
본 발명에서는 상기와 같이 열 교환기에서 상대적으로 온도가 낮아진 지하수를 정삼투 반응조의 지하수 구간으로 공급하고, 열 교환기에서 상대적으로 온도가 높아져 균일상을 이루는 유도용액은 유도용액 구간으로 공급하여 반투막을 매개로 접촉시킬 수 있다. 그 경우 정삼투압 현상에 의하여 지하수 구간 내의 지하수에 포함된 청수가 반투막을 통과하여 유도용액 구간으로 이동해 유도용액이 희석될 수 있다. According to the present invention, the groundwater in the heat exchanger is supplied to the groundwater section of the forward osmosis reaction tank, and the induction solution having a relatively high temperature in the heat exchanger is supplied to the induction solution section. . In this case, fresh water contained in the groundwater in the groundwater section flows through the semipermeable membrane to the induction solution section due to the positive osmotic phenomenon, and the induction solution can be diluted.
또한, 본 발명에서 상기 반투막은 물에 대하여는 투과성(water-permeable)이고, 분리 대상 물질에 대하여 비투과성의 성질을 갖는 막으로, 삼투법에 의한 담수화 또는 정수방법에서 통상적으로 사용되는 반투막이라면 제한없이 사용가능하나, 예를 들면, 그 형태가 관형, 판형 또는 나권형일 수 있다. In addition, in the present invention, the semipermeable membrane is water-permeable to water and is impermeable to a substance to be separated, and can be any semipermeable membrane conventionally used in the desalination or purification method by an osmosis method. But it may be, for example, in the form of a tubular, a plate or a spiral.
또한, 본 발명에서 상기 반투막의 재질 역시 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들면 셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 아세틸화메셀로스, 폴리아미드, 폴리아크릴니트릴 및 술폰화된 폴리술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있고, 보다 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트 및 셀룰로오스 부틸레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있다. In addition, the material of the semipermeable membrane is not particularly limited, but may be any one selected from the group consisting of cellulose, polyvinyl alcohol, acetylated mesos, polyamide, polyacrylonitrile, and sulfonated polysulfone And more preferably one or more materials selected from the group consisting of cellulose acetate, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose propionate, and cellulose butyrate.
또한, 본 발명에서는 상기 유도용액 구간으로부터 배출되는 희석된 유도용액으로부터 청수를 분리하고 유도용액을 회수하는 유도용액 회수조를 더 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include an induction solution recovery tank for separating fresh water from the diluted induction solution discharged from the induction solution section and recovering the induction solution.
본 발명에서 상기 유도용액 회수조는 냉각기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 상기 유도용액은 온도응답성 유도용질을 포함하므로, 희석된 유도용액을 냉각기에 공급하여 유도용액의 온도를 온도응답성 유도용질의 상분리 온도 이하로 낮추면 청수와 유도용액이 상분리되는바 유도용액만을 용이하게 회수할 수 있다. In the present invention, the induction solution recovery tank may include a cooler. Specifically, in the present invention, since the induction solution includes a temperature-responsive solute, when the diluted induction solution is supplied to the cooler to lower the temperature of the induction solution below the phase-separation temperature of the temperature-responsive solute, Only the inductive solution can be easily recovered.
본 발명에서는 상기와 같이 유도용액 회수조에서 회수된 유도용액을 열 교환기로 재공급하여 고온의 지하수와의 열 교환에 재사용할 수 있고, 필요에 따라서는 이후의 정삼투 반응조의 유도용액 구간으로 재공급하여 유도용액으로 재사용할 수 있다. In the present invention, the induction solution recovered in the induction solution recovery tank may be re-supplied to the heat exchanger to be reused for the heat exchange with the high-temperature groundwater, and if necessary, And can be reused as an inducing solution.
또한, 본 발명에서는 상기 유도용액 회수조에서 분리된 청수에 잔존하는 유도용액을 추가로 회수하기 위하여, 상기 청수를 여과하는 여과조를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 여과조의 구성을 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면, 한외 여과기(ultra-filter) 또는 나노 여과기(nano-filter)를 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further comprise a filtration tank for filtering the fresh water to further recover the inductive solution remaining in the fresh water separated in the induction solution recovery tank. In the present invention, the structure of the filtration tank is not particularly limited, but may include, for example, an ultrafilter or a nano-filter.
본 발명에서 상기 여과조에서 추가 회수된 유도용액 또한 열 교환기로 재공급하여 고온의 지하수와의 열 교환에 재사용할 수 있고, 필요에 따라서는 정삼투 반응조의 유도용액 구간으로 재공급하여 유도용액으로 재사용할 수 있다. In the present invention, the inducted solution further recovered in the filtration tank can be re-supplied to the heat exchanger and reused for heat exchange with the high-temperature groundwater. If necessary, the solution can be re-supplied to the induction solution section of the forward osmosis reaction tank, can do.
또한, 본 발명에서는 필요에 따라서 상기 여과조를 통과한 청수를 소독하기 위한 소독조를 더 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include a disinfection unit for disinfecting fresh water that has passed through the filtration tank, if necessary.
본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질은 물질이 수용액 상태로 소정 몰분율 하에 있을 때 특정 온도를 기준으로 그 온도보다 높거나 낮은 영역에서는 균일한 용액상으로 존재하지만, 기준 온도의 반대편 영역에서는 급격히 용해도가 떨어지며 상분리가 일어나게 되는 물질을 의미한다. In the present invention, the temperature-responsive solute is present in a homogeneous solution phase in a region higher or lower than a specific temperature when the material is in a predetermined molar fraction under an aqueous solution state, but rapidly dissolves in a region opposite to the reference temperature It means a material that falls and phase separation occurs.
본 발명에서는 상기 온도응답성 유도용질로 상분리 온도보다 높은 온도에서는 균일상을 이루다가 상분리 온도보다 낮은 온도에서 상분리 현상이 발생되는 고임계 용해온도(upper critical solution temperature, UCST)성 유도용질인 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the temperature-responsive solute is an upper critical solution temperature (UCST) -induced solute which forms homogeneous phase at a temperature higher than the phase separation temperature and phase separation occurs at a temperature lower than the phase separation temperature Do.
또한, 본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질의 상분리 온도로는 50℃ 이상의 고온의 지하수와 열 교환에 의해 온도가 높아지면 균일상을 이루었다가 냉각기에서 냉각되면 상분리가 일어날 수 있도록 상분리 온도가 0 내지 45℃의 범위에 존재하는 것이 바람직하다. In the present invention, the phase-separation temperature of the temperature-responsive solute may be in the range of from 0 to 100 ° C so that phase separation may occur when the temperature is increased by heat exchange with a high- Lt; RTI ID = 0.0 > 45 C. < / RTI >
종래에는 70℃ 이상의 고온의 지하수를 수처리하기 위하여 일반적으로 냉각수를 사용하여 지하수의 온도를 40℃ 정도로 낮춘 뒤 염수 역삼투 공정(Brackish Water Reverse Osmosis, BWRO)을 수행하여, 수처리에 과다한 비용이 소요되나, 최종 얻어지는 식수의 생산량은 매우 낮은 단점이 있었다. Conventionally, in order to treat groundwater having a high temperature of 70 ° C or more, water is generally used to cool the groundwater to about 40 ° C. and then subjected to a Brackish Water Reverse Osmosis (BWRO) process. , There is a disadvantage in that the yield of the finally obtained drinking water is very low.
하지만, 본 발명에서는 상기와 같이 고온의 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액을 열 교환시켜 지하수의 온도를 낮추고 유도용액의 온도는 높여 균일상을 이루도록 한 뒤, 정삼투압 현상에 의하여 지하수 내에 포함된 청수만이 유도용액으로 이동할 수 있도록 하여 별도의 냉각공정을 거치지 않고도 저렴하고 간단한 공정으로 지하수의 수처리를 가능하게 할 수 있다.However, in the present invention, the induction solution containing the high-temperature groundwater and the temperature-responsive solute is heat-exchanged to lower the groundwater temperature and increase the temperature of the induction solution to form a homogeneous phase, Only the fresh water contained in the water can be moved to the induction solution, so that it is possible to perform the water treatment of the groundwater by an inexpensive and simple process without a separate cooling process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정삼투 수처리 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. FIG. 1 schematically shows the structure of a hydro-osmotic water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
지하수 저장 탱크(10)에 저장된 70℃ 이상의 고온의 지하수를 DMF의 전처리조(11)에 공급하여 그에 포함된 이물질을 제거한 뒤, 상기 전처리조(11)의 후단에 배치된 열 교환기(12)로 공급하여 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액과 열 교환시키면 지하수의 온도는 낮아지고, 유도용액은 온도가 높아져 균일상을 이룬다. 이후, 지하수를 정삼투 반응조(13)의 지하수 구간(13a)으로 공급하고, 유도용액을 정삼투 반응조(13)의 유도용액 구간(13b)로 공급하면 반투막(13c)을 매개로 정삼투 현상이 발생한다. 즉, 지하수에 포함된 청수가 반투막(13c)을 통과해 유도용액 구간(13b)으로 이동하여 유도용액이 희석된다. 상기 유도용액 구간(13b)으로부터 배출되는 희석된 유도용액을 유도용액 회수조(14)로 이송시켜 냉각기에 의해 상분리 온도 이하로 냉각시키면, 고농도의 유도용액과 청수가 상분리 된다. 여기서, 고농도의 유도용액만을 회수하여 열 교환기(12)에 다시 공급해 고온의 지하수와 열 교환시킨 뒤 정삼투 반응의 유도용액으로 재사용할 수 있다. 한편, 상기 유도용액 회수조(14)에서 분리된 청수는 여과조(15)로 공급하여, 상기 청수 내에 잔존하는 미량의 유도용액을 추가로 회수할 수 있다. 이때 회수된 유도용액은 유도용액 회수조(14)에서 회수된 고농도의 유도용액과 함께 열 교환기(12)에 재공급될 수 있다. 또한, 상기 여과조(15)에서 여과된 청수는 소독조(16)로 공급하여 소독 공정을 거친 뒤 식수로 사용할 수 있다.
The groundwater of the high temperature of 70 ° C or higher stored in the groundwater storage tank 10 is supplied to the pretreatment tank 11 of DMF to remove the foreign substances contained therein and then the heat exchanger 12 disposed at the rear stage of the pretreatment tank 11 When the solution is heat-exchanged with an induction solution containing a temperature-responsive solute, the groundwater temperature is lowered, and the induction solution becomes homogeneous as the temperature rises. Thereafter, the groundwater is supplied to the
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 1) 50℃ 이상의 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액 사이에 열을 교환하는 단계; 2) 지하수와 유도용액을 반투막을 통해 접촉시키는 단계; 및 3) 정삼투압 현상에 의해 상기 지하수 내에 포함된 청수가 반투막을 통과하여 상기 유도용액으로 이동하는 단계를 포함하는, 고온의 지하수의 정삼투 수처리 방법에 관한 것이다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for the preparation of an aqueous solution comprising: 1) exchanging heat between an induction solution comprising groundwater at a temperature of 50 ° C or higher and a temperature responsive solute; 2) contacting the groundwater and the inducing solution through a semipermeable membrane; And 3) a step of passing the fresh water contained in the groundwater through the semi-permeable membrane to the induction solution by the positive osmotic pressure phenomenon.
본 발명에서는 우선 온도가 50℃ 이상, 바람직하게는 60℃ 이상, 보다 바람직하게는 70℃ 이상의 고온의 지하수를 취수하여 저장할 수 있다. In the present invention, ground water at a high temperature of 50 ° C or higher, preferably 60 ° C or higher, more preferably 70 ° C or higher can be collected and stored.
또한, 본 발명에서는 필요에 따라서는 상기 저장된 지하수에 포함된 이물질을 제거하기 위하여 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 전처리 공정을 수행하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 상기 저장수에 포함된 이물질을 제거할 수 있는 여과 공정이라면 제한없이 사용될 수 있으나, 예를 들면, 이중 여과 공정(Dual media filtration, DMF)에 의할 수 있다. Further, in the present invention, it may further include, if necessary, pretreatment to remove foreign matter contained in the stored groundwater. Here, the method of performing the pretreatment is not particularly limited, and any filtration process capable of removing the foreign substances contained in the stored water may be used without limitation. For example, the filtration process may be performed by a dual media filtration (DMF) Can be done.
본 발명에서는 상기와 같은 전처리하는 단계를 더 포함함으로써 후속적으로 수행되는 열 교환 시 사용되는 열 교환기나, 정삼투 공정이 이루어지는 반응조 또는 반투막에 이물질이 침적되는 것을 방지하여 그 수명을 연장시킬 수 있다. In the present invention, it is possible to prevent foreign matter from being deposited on the heat exchanger used in the subsequent heat exchange or the reaction tank or the semi-permeable membrane in which the forward osmosis process is performed by further including the pretreatment step as described above, .
본 발명에서는 상기와 같이 전처리 공정에 의해 이물질이 제거된 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액 사이에 열을 교환시킬 수 있고, 이로써 유도용액은 온도가 높아져 균일상을 이룰 수 있으며, 지하수에 대하여 별도의 냉각수를 사용하지 않고도 온도를 낮출 수 있다. In the present invention, the heat can be exchanged between the groundwater from which the foreign substance is removed by the pretreatment process and the induction solution including the temperature-responsive solute, whereby the induction solution can have a homogeneous phase with high temperature, The temperature can be lowered without using any separate cooling water.
본 발명에서는 상기와 같이 열 교환에 의하여 상대적으로 온도가 낮아진 지하수와 열 교환에 의하여 상대적으로 온도가 높아진 유도용액을 반투막을 매개로 접촉시킬 수 있다. In the present invention, the induction solution having a relatively high temperature by heat exchange with the groundwater whose temperature is relatively lowered by heat exchange can be contacted through the semipermeable membrane as described above.
본 발명에서 상기 유도용액은 수처리의 대상이 되는 지하수보다 높은 농도로 온도응답성 유도용질을 포함하는 것이 지하수 내에 포함된 청수를 삼투 현상에 의하여 반투막을 통과해 유도용액으로 이동시킬 수 있어 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the induction solution contains a temperature responsive solute at a concentration higher than that of the groundwater to be treated, because fresh water contained in the groundwater can be transferred to the induction solution through the semipermeable membrane by the osmosis phenomenon.
또한, 본 발명에서 상기와 같이 삼투 현상에 의해 청수가 이동하여 그 농도가 희석된 유도용액으로부터 유도용액을 회수하고 청수를 분리할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 유도용액은 온도응답성 유도용질을 포함하므로, 회수하는 공정 시 희석된 유도용액의 온도를 온도응답성 유도용질의 상분리 온도 이하로 냉각하는 경우 유도용액과 청수가 상분리되어, 유도용액만을 용이하게 회수할 수 있다. In addition, in the present invention, the fresh water is moved by the osmosis phenomenon as described above, and the inductive solution can be recovered from the inductive solution whose concentration is diluted, and the fresh water can be separated. Since the inducing solution used in the present invention includes a temperature responsive solute, when the temperature of the diluted inducing solution is lowered below the phase separation temperature of the temperature responsive solute in the recovering step, the induction solution and clear water are phase-separated, Only the solution can be easily recovered.
본 발명에서 상기와 같이 회수된 유도용액은 고온의 지하수와 열 교환 시 재사용할 수 있고, 필요에 따라서는 이후의 정삼투 공정에 유도용액으로도 재사용할 수 있다. The inductive solution thus recovered in the present invention can be reused at the time of heat exchange with the high temperature groundwater, and can be reused as an induction solution in a subsequent forward osmosis process, if necessary.
또한, 본 발명에서 상기와 같은 상분리 공정에 의하여 희석된 유도용액으로부터 청수를 분리할 수 있으나, 그 청수에는 미량의 유도용액이 여전히 잔존할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 필요에 따라 상기 청수에 잔존하는 유도용액을 여과 및 회수하기 위하여 여과하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 여과 방법을 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 한외 여과(ultra-filtration) 또는 나노 여과(nano-filtration)에 의할 수 있다. Also, in the present invention, fresh water can be separated from the diluted induction solution by the phase separation process as described above, but a trace amount of the induction solution may still remain in the fresh water. Therefore, in the present invention, it is possible to further include a step of filtering, if necessary, to filter and recover the inductive solution remaining in the fresh water. Here, the filtration method is not particularly limited, but may be performed by, for example, ultra-filtration or nano-filtration.
본 발명에서 상기와 같이 여과 공정에 의해 추가로 회수된 유도용액 또한 고온의 지하수와의 열 교환 시 재사용할 수 있고, 필요에 따라서는 이후의 정삼투 공정에서 유도용액으로 재사용할 수 있다.In the present invention, the inductive solution further recovered by the filtration process as described above can be reused at the time of heat exchange with the high-temperature groundwater, and can be reused as an induction solution in a subsequent positive osmosis process, if necessary.
본 발명에서 잔량의 유도용액이 제거된 청수를 식수로 사용하기 위하여 필요에 따라서는 상기 청수를 소독하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. The method of the present invention may further include the step of disinfecting the fresh water if necessary in order to use fresh water from which the remaining amount of the inducing solution has been removed as drinking water.
본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질은 물질이 수용액 상태로 소정 몰분율 하에 있을 때 특정 온도를 기준으로 그 온도보다 높거나 낮은 영역에서는 균일한 용액상으로 존재하지만, 기준 온도의 반대편 영역에서는 급격히 용해도가 떨어지며 상분리가 일어나게 되는 물질을 의미한다. In the present invention, the temperature-responsive solute is present in a homogeneous solution phase in a region higher or lower than a specific temperature when the material is in a predetermined molar fraction under an aqueous solution state, but rapidly dissolves in a region opposite to the reference temperature It means a material that falls and phase separation occurs.
본 발명에서는 상기 온도응답성 유도용질로 상분리 온도보다 높은 온도에서는 균일상을 이루다가 상분리 온도보다 낮은 온도에서 상분리 현상이 발생되는 고임계 용해온도(upper critical solution temperature, UCST)성 유도용질인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the temperature-responsive solute is an upper critical solution temperature (UCST) -induced solute which forms homogeneous phase at a temperature higher than the phase separation temperature and phase separation occurs at a temperature lower than the phase separation temperature Do.
또한, 본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질의 상분리 온도로는 50℃ 이상의 고온의 지하수와 열 교환에 의해 온도가 높아지면 균일상을 이루었다가 냉각기에서 냉각되면 상분리가 일어날 수 있도록 상분리 온도가 0 내지 45℃의 범위에 존재하는 것이 바람직하다. In the present invention, the phase-separation temperature of the temperature-responsive solute may be in the range of from 0 to 100 ° C so that phase separation may occur when the temperature is elevated by heat exchange with a high- Lt; RTI ID = 0.0 > 45 C. < / RTI >
또한, 본 발명에서 상기 온도응답성 유도용질의 종류를 특별히 제한하지는 않으나, 바람직하게는 하기 화학식들로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다:Further, in the present invention, the type of the temperature responsive solute is not particularly limited, but it may preferably be one or more substances selected from the group consisting of the following formulas:
이소부티르산(IBA); Isobutyric acid (IBA);
이소부티르아미드(IBAm);Isobutyramide (IBAm);
에틸렌글리콜모노페닐에테르(EGPE);Ethylene glycol monophenyl ether (EGPE);
테트라-n-부틸포스포늄 푸마레이트(P4BF); 및Tetra-n-butylphosphonium fumarate (P4BF); And
프로판 술포네이티드 폴리에틸렌이민(PS-PEI)
Propanesulfonated polyethyleneimine (PS-PEI)
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
[실시예 1][Example 1]
70℃의 고온의 지하수를 도 1에 나타낸 정삼투 수처리 장치를 사용하여 수처리하였다. 구체적으로는 취수된 70℃, 5,000ppm의 지하수 10,000톤을 DMF의 전처리조(11)에 공급하여 그에 포함된 이물질을 제거한 뒤, 상기 전처리조(11)의 후단에 배치된 열 교환기(12)로 공급하여, 40℃의 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액(2,500톤)과 열 교환시켰다. 이로써 유도용액은 온도가 60℃로 높아져 균일상을 이루었고, 지하수는 63℃로 온도가 낮아졌다. 지하수를 정삼투 반응조(13)의 지하수 구간(13a)으로 공급하고, 유도용액을 정삼투 반응조(13)의 유도용액 구간(13b)로 공급하자, 반투막(13c)을 매개로 정삼투 현상이 발생하였다. 즉, 지하수에 포함된 청수가 반투막(13c)을 통과하여 유도용액 구간(13b)으로 이동해 12,000톤의 처리수(60℃, 250ppm)와 500톤의 농축수(95,250ppm)가 얻어졌다. 이후, 유도용액 회수조(14)에서 처리수를 온도응답성 유도용질의 상분리 온도 이하로 냉각하자 고농도의 유도용액(40℃, 2,400톤)과 청수(이하, '1차 분리된 청수'라 한다, 40℃, 250ppm, 9,600톤)가 상분리 되었다. 유도용액(이하, '1차 회수된 유도용액'이라 한다, 40℃, 2,400톤)만을 회수하여 열 교환기(12)로 다시 공급하였고, 1차 분리된 청수(40℃, 250ppm, 9,600톤)는 여과조(15)로 공급하여 상기 청수 내에 잔존하는 미량의 유도용액(이하, '2차 회수된 유도용액'이라 한다, 40℃, 100톤)을 추가로 회수한 뒤 1차 회수된 유도용액(40℃, 2,400톤)과 함께 열 교환기(12)로 재공급하였다. 이후, 잔량의 유도용액이 제거된 청수(이하, '2차 분리된 청수'라 한다, 250ppm, 9,500톤)를 소독조(16)에서 소독하여 식수 9,500톤(250ppm)을 얻었다. 상기 정삼투 공정에서 처리수와 함께 얻어진 농축수(95,250ppm, 500톤)는 증발탑(17)으로 보내어 후처리하였다.
Ground water at a high temperature of 70 占 폚 was treated with water using the osmosis water treatment apparatus shown in Fig. Specifically, 10,000 tons of groundwater at 5,000 ppm at 70 DEG C is supplied to the pretreatment tank 11 of the DMF to remove foreign substances contained therein, and then the heat exchanger 12 disposed at the rear end of the pretreatment tank 11 (2,500 tonnes) containing a temperature responsive solute at 40 < 0 > C. As a result, the induction solution became homogeneous with the temperature rising to 60 ° C, and the groundwater was lowered to 63 ° C. The groundwater is supplied to the
[비교예 1][Comparative Example 1]
60℃의 고온의 지하수를 도 2에 나타낸 종래의 염수 역삼투 수처리 장치를 사용하여 수처리하였다. 구체적으로는 취수된 60℃, 5,000ppm의 지하수 10,000톤을 DMF의 전처리조(21)에 공급하여 그에 포함된 이물질을 제거한 뒤, 상기 전처리조(21)의 후단에 배치된 냉각탑(22)으로 공급하여 냉각수(2,000ppm, 2,750톤)와의 열 교환을 통해 30℃로 냉각시켰다. 단, 이 과정에서 냉각수 550톤이 수증기로 손실되었다. 30℃로 냉각된 지하수(5,000ppm, 10,000톤)를 염수 역삼투 반응기(23)로 공급하여, 역삼투 공정을 수행한 결과 5,650톤의 처리수(300ppm 미만)와 4,350톤의 농축수(11,500ppm)가 얻어졌다. 상기한 바와 같이 지하수와의 열 교환 시 냉각수 중 상당 부분이 손실되므로, 처리수 중 대략 650톤 정도를 냉각수로 사용하였다. 남은 5,000톤의 처리수(300ppm 미만)를 소독조(24)에서 소독하여 식수 5,000톤(300ppm 미만)을 얻었다. 역삼투 공정에서 얻어진 농축수(11,500ppm, 4,350톤)와 냉각수 중 블로-다운(2,000ppm, 100톤)은 증발탑(25)으로 보내어 후처리하였다.
The ground water at a high temperature of 60 占 폚 was treated with water using the conventional brine reverse osmosis water treatment apparatus shown in Fig. Specifically, 10,000 tons of groundwater at 5OkPa at 60 DEG C is supplied to the
상기와 같이 본 발명의 정삼투 수처리 장치에 의하는 경우, 고온의 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액의 열 교환을 통해 별도의 냉각수를 사용하지 않고도 지하수의 온도를 낮출 수 있고, 상기 열 교환 과정에서 온도가 증가된 유도용액은 균일상을 이루어 바로 정삼투 공정에 이용할 수 있다. 더욱이, 본 발명에서는 지하수 처리 시 정삼투 공정에 의함으로써 수처리 비용이 종전의 역삼투 공정보다 저렴하고 간단할 뿐만 아니라, 식수 생산량은 매우 높은 결과를 볼 수 있다. As described above, according to the osmosis water treatment system of the present invention, the temperature of the groundwater can be lowered without using any additional cooling water through heat exchange between the induction solution including the high temperature groundwater and the temperature responsive solute, The induction solution with increased temperature in the heat exchange process can be used for the positive osmosis process immediately after forming the homogeneous phase. Furthermore, in the present invention, the water treatment cost is lower and simpler than that of the conventional reverse osmosis process, and the yield of drinking water is very high, by using the cleansing process in groundwater treatment.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.
10, 20: 지하수 저장 탱크 11, 21: 전처리조
12: 열 교환기 13: 정삼투 반응조
13a: 지하수 구간 13b: 유도용액 구간
13c: 반투막 14: 유도용액 회수조
15: 여과조 16, 24: 소독조
17, 25: 증발탑 22: 냉각탑
23: 역삼투 반응기 26: 냉각수 저장 탱크10, 20: Groundwater storage tank 11, 21: Pretreatment tank
12: heat exchanger 13: positive osmosis reaction tank
13a: Groundwater section 13b: Induced solution section
13c: semi-permeable membrane 14: induction solution recovery tank
15: Filtration tank 16, 24: Disinfection tank
17, 25: evaporation tower 22: cooling tower
23: reverse osmosis reactor 26: cooling water storage tank
Claims (22)
상기 지하수와 온도응답성 유도용질을 포함하는 유도용액 사이에 열 교환되는 열 교환기; 및
반투막에 의하여 지하수 구간과 유도용액 구간으로 구분되는 정삼투 반응조를 포함하며,
상기 열 교환기에서 온도가 낮아진 지하수를 상기 정삼투 반응조의 지하수 구간으로 공급하고, 상기 열 교환기에서 온도가 높아져 균일상을 이루는 유도용액은 상기 정삼투 반응조의 유도용액 구간으로 공급하여 상기 반투막을 통해 접촉시키는 것을 특징으로 하는 고온의 지하수 처리용 정삼투 수처리 장치.A groundwater storage tank in which groundwater at 50 ° C or higher is stored;
A heat exchanger that is heat exchanged between the groundwater and an induction solution comprising a temperature responsive solute; And
A reverse osmosis reaction tank divided into an underground water section and an induction solution section by a semipermeable membrane,
Wherein the induction solution is supplied to the induction solution section of the forward osmosis reaction tank through the heat exchanger so that groundwater having a low temperature in the heat exchanger is supplied to the groundwater section of the forward osmosis reaction tank, Wherein the high-temperature groundwater treatment system comprises:
상기 유도용액 구간으로부터 배출되는 희석된 유도용액으로부터 청수를 분리하고 유도용액을 회수하는 유도용액 회수조를 더 포함하는, 정삼투 수처리 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an induction solution recovery tank for separating fresh water from the diluted induction solution discharged from the induction solution section and for recovering the induction solution.
상기 유도용액 회수조는 냉각기를 포함하는, 정삼투 수처리 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the induction solution recovery vessel includes a cooler.
상기 유도용액 회수조에서 회수된 유도용액은 상기 열 교환기로 공급되는, 정삼투 수처리 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the induction solution recovered in the induction solution recovery tank is supplied to the heat exchanger.
상기 유도용액 회수조에서 분리된 청수를 여과하는 여과조를 더 포함하는, 정삼투 수처리 장치.3. The method of claim 2,
Further comprising a filtration tank for filtering fresh water separated in the induction solution collection tank.
상기 여과조는 한외 여과기(ultra-filter) 또는 나노 여과기(nano-filter)를 포함하는, 정삼투 수처리 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the filtration tank comprises an ultra-filter or a nano-filter.
상기 지하수 저장 탱크와 열 교환기 사이에 지하수에 포함된 이물질을 전처리하는 전처리조를 더 포함하는, 정삼투 수처리 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a pretreatment unit for pretreating foreign matter contained in the groundwater between the groundwater storage tank and the heat exchanger.
상기 전처리조는 이중 여과 장치(Dual media filter, DMF)를 포함하는, 정삼투 수처리 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the pretreatment vessel comprises a dual media filter (DMF).
상기 유도용액 회수조에서 분리된 청수를 소독하는 소독조를 더 포함하는, 정삼투 수처리 장치. 3. The method of claim 2,
Further comprising a disinfection unit for disinfecting the fresh water separated in the induction solution collection tank.
2) 상기 지하수와 상기 유도용액을 반투막을 통해 접촉시키는 단계; 및
3) 정삼투압 현상에 의해 상기 지하수 내에 포함된 청수가 상기 반투막을 통과하여 상기 유도용액으로 이동하는 단계를 포함하며,
상기 1) 단계에 의해서 별도의 냉각수를 사용하지 않고도 상기 지하수의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 고온의 지하수의 정삼투 수처리 방법. 1) exchanging heat between an induction solution comprising groundwater at a temperature above 50 ° C and a temperature responsive solute;
2) contacting the groundwater and the induction solution through a semipermeable membrane; And
And 3) the fresh water contained in the groundwater is passed through the semipermeable membrane to the induction solution by the positive osmotic pressure phenomenon,
Wherein the temperature of the groundwater is lowered without using any additional cooling water by the step 1).
상기 3) 단계에 후속적으로 희석된 유도용액으로부터 청수를 분리하고 유도용액을 회수하는 단계를 더 포함하는, 정삼투 수처리 방법.11. The method of claim 10,
Further comprising the step of separating fresh water from the subsequently diluted induction solution and recovering the inducing solution in step 3).
상기 유도용액을 회수하는 단계는 희석된 유도용액을 냉각하는 단계를 포함하는, 정삼투 수처리 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the step of recovering the inductive solution comprises cooling the diluted inductive solution.
상기 유도용액을 회수하는 단계에서 회수된 유도용액은 2) 단계의 지하수와 열 교환 시 사용되는, 정삼투 수처리 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the inductive solution recovered in the step of recovering the induction solution is used for heat exchange with the groundwater in step 2).
상기 유도용액을 회수하는 단계에 후속적으로 분리된 청수를 여과하는 단계를 더 포함하는, 정삼투 수처리 방법.12. The method of claim 11,
Further comprising filtering the subsequently separated fresh water in the step of recovering the inductive solution.
상기 여과하는 단계는 한외 여과(ultra-filtration) 또는 나노 여과(nano-filtration)로 수행되는, 정삼투 수처리 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the filtering step is performed by ultra-filtration or nano-filtration.
상기 여과하는 단계에 후속적으로 청수를 소독하는 단계를 더 포함하는, 정삼투 수처리 방법.15. The method of claim 14,
Further comprising disinfecting the fresh water subsequently to the filtering step.
상기 1) 단계에 앞서 지하수에 포함된 이물질을 제거하는 전처리 단계를 더 포함하는, 정삼투 수처리 방법.11. The method of claim 10,
Further comprising a pretreatment step of removing foreign matter contained in the groundwater prior to the step (1).
상기 전처리 단계는 이중 여과 공정(Dual media filtration, DMF)에 의해 수행되는, 정삼투 수처리 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the pretreatment step is performed by dual media filtration (DMF).
상기 1) 단계에서 유도용액과 열 교환되는 지하수의 온도는 60℃ 이상인, 정삼투 수처리 방법. 11. The method of claim 10,
Wherein the temperature of the groundwater to be heat-exchanged with the induction solution in the step (1) is at least 60 ° C.
상기 온도응답성 유도용질은 0 내지 45℃에서 상분리 현상이 발생되는, 정삼투 수처리 방법. 11. The method of claim 10,
Wherein the temperature responsive solute causes a phase separation phenomenon at 0 to 45 캜.
상기 온도응답성 유도용질은 고임계 용해온도(upper critical solution temperature, UCST)성 유도용질인, 정삼투 수처리 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the temperature responsive solute is an upper critical solution temperature (UCST) inducing solute.
상기 온도응답성 유도용질은 이소부티르산(IBA), 이소부티르아미드(IBAm), 에틸렌글리콜모노페닐에테르(EGPE), 테트라-n-부틸포스포늄 푸마레이트(P4BF) 및 프로판 술포네이티드 폴리에틸렌이민(PS-PEI)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 정삼투 수처리 방법.11. The method of claim 10,
The temperature responsive solute may be selected from the group consisting of isobutyric acid (IBA), isobutyramide (IBAm), ethylene glycol monophenyl ether (EGPE), tetra-n-butylphosphonium fumarate (P4BF) and propanesulfonated polyethyleneimine -PEI). ≪ / RTI >
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