KR102267130B1 - Membrane Distillation system for treatment of high temperature and high salt groundwater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템은 고온고염의 지하수(1)가 유입되어 저장되는 지하수 저장부(100); 지하수 저장부(100)로부터 지하수(1)가 유입되며, 유입된 지하수(1)를 공기와 간접접촉시키고, 지하수(1)와 공기 간의 온도 및 분압 차를 이용하여 지하수(1)에 포함된 수증기를 분리하는 수증기 분리부(300); 수증기 분리부(300)로부터 수증기가 유입되며, 유입된 수증기를 냉각하는 냉각부(400); 및 냉각부(400)로부터 수증기의 냉각에 의해 응축되어 생성되는 응축수(2)가 유입되며, 응축수(2)에 포함된 공기는 분리하여 외부로 배출하고, 공기가 분리된 응축수(2)는 배출을 차단하며 저장하는 공기분리부(500);를 포함하여 구성된다.The present invention discloses a membrane evaporation system for the treatment of high-temperature, high-salt groundwater. A membrane evaporation system for treating high-temperature, high-salt groundwater according to an embodiment of the present invention includes: a groundwater storage unit 100 into which high-temperature, high-salt groundwater 1 is introduced and stored; Groundwater (1) flows in from the groundwater storage unit (100), the introduced groundwater (1) is indirectly contacted with air, and water vapor contained in the groundwater (1) using the temperature and partial pressure difference between the groundwater (1) and air a water vapor separation unit 300 to separate the a cooling unit 400 to which water vapor is introduced from the water vapor separation unit 300 and cools the introduced water vapor; And condensed water (2) generated by being condensed by the cooling of water vapor from the cooling unit (400) flows in, the air contained in the condensate (2) is separated and discharged to the outside, and the condensed water (2) from which the air is separated is discharged It is configured to include; an air separation unit 500 for blocking and storing.

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Figure 112019023461640-pat00001

Description

고온고염 지하수 처리를 위한 막 증발시스템{Membrane Distillation system for treatment of high temperature and high salt groundwater}Membrane Distillation system for treatment of high temperature and high salt groundwater

본 발명은 고온고염 지하수 처리를 위한 막 증발시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane evaporation system for the treatment of high-temperature, high-salt groundwater.

막 증류법은 용매나 용질(친수성 물질)의 표면장력이 분리막 표면보다 커서 액체 상태로는 막 기공을 통과하지 못하고, 분리막 표면에서 반발되므로 분리막의 표면 기공입구에서 분리대상 물질을 증기상으로 상변환시켜 기공 안으로 확산, 투과되어 최종적으로 처리수 측에서 응축 및 분리되는 공정을 의미한다. 이러한 공정은 비휘발성 물질이나 휘발성이 상대적으로 낮은 물질을 분리 제거하는 탈염 공정에 이용되거나, 수용액 중에 휘발성이 높은 유기물을 분리하는데도 이용할 수 있다.In the membrane distillation method, the surface tension of the solvent or solute (hydrophilic material) is greater than the surface of the membrane, so it cannot pass through the membrane pores in a liquid state and is repelled by the membrane surface. It refers to the process of diffusion and permeation into pores and finally condensing and separating from the treated water side. Such a process may be used in a desalting process for separating and removing nonvolatile substances or substances having relatively low volatility, or may be used to separate highly volatile organic substances in aqueous solution.

이와 같은, 막 증류에 대한 개념은 1960년에 제안된 이래, 현재에 이르기까지 막 증류에 대한 연구는 주로 미국, 유럽, 일본, 호주 중심으로 진행되어 왔다. 최근에 막 증류 분리 공정을 종래의 증발 또는 역삼투압 막을 이용한 분리공정으로 대체하려는 움직임이 활발하다.As such, since the concept of membrane distillation was proposed in 1960, research on membrane distillation has been mainly conducted in the United States, Europe, Japan, and Australia until now. Recently, there is an active movement to replace the membrane distillation separation process with a separation process using a conventional evaporation or reverse osmosis membrane.

그러나 순수제조나 담수화 공정으로 사용되고 있는 증발법과 역삼투압법은 에너지가 많이 소요된다. 특히, 역삼투압법은 오염과 파울링의 문제로 인하여 사용 전에 여러 단계의 전처리 과정을 거쳐야 하므로, 운전 관리상의 어려움이 존재한다. 또한, 역삼투압법은 높은 압력에서 운전되므로 펌프 동력원인 전기에너지가 과하게 소비되어 관리비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.However, the evaporation method and reverse osmosis method, which are used for pure water production or desalination process, require a lot of energy. In particular, since the reverse osmosis method has to go through several stages of pretreatment before use due to problems of contamination and fouling, there is a difficulty in operation management. In addition, since the reverse osmosis method is operated at a high pressure, there is a problem in that electrical energy, which is a pump power source, is excessively consumed, and thus management costs are high.

반면에, 막 증류 분리법은 다공성 막을 사용하기 때문에 한외여과법과 역삼투압법에 비해 낮은 압력에서 운전이 가능하며, 증기압 분압 차에 의해 분리가 이루어진다. 그리고 막 증류 분리법을 이용하면, 염과 같은 비휘발성 물질을 분리 및 제거하는데 있어서 종래의 증류법이 가지는 비말 동반이 없고 높은 압력에서 우전되어야 하는 여과기 또는 분리막을 사용하지 않아도 된다.On the other hand, since the membrane distillation separation method uses a porous membrane, it is possible to operate at a lower pressure than the ultrafiltration method and the reverse osmosis method, and the separation is performed by the difference in vapor pressure and partial pressure. And, if the membrane distillation separation method is used, there is no entrainment of the conventional distillation method in separating and removing nonvolatile substances such as salts, and there is no need to use a filter or a separation membrane that must be operated at a high pressure.

이러한 막 증류 분리공정의 장점으로 인하여, 막 증류법을 이용한 담수화(탈염화) 처리공정은 저비용의 운전비용과 분리장치의 내구성이 우수하므로 전 세계적으로 음용수 생산에 있어 경쟁력 있는 방법 중 하나로 부상하고 있다.Due to the advantages of the membrane distillation separation process, the desalination (desalination) treatment process using the membrane distillation method is emerging as one of the competitive methods in the production of drinking water worldwide because of its low operating cost and excellent durability of the separation device.

한편, 수처리 되는 수자원은 지하수가 상당 부분을 차지하는데 취수되는 지하수는 고온고염인 상태로서, 고온고염의 지하수를 수처리하기 위하여 우선 냉각 공정으로 지하수의 온도를 낮춘 뒤 염수용 역삼투 공정을 수행하여 수처리하는 것이 일반적이다.On the other hand, as for the water resources to be treated, groundwater occupies a significant part of the groundwater, and the groundwater taken in is in a high-temperature, high-salt state. it is common

그러나 이러한 염수용 역삼투 공정은 수처리에 막대한 비용이 소요되며, 전체 피드 대비 생산량이 50% 밖에 되지 않는 문제점이 있었다.However, this reverse osmosis process for brine requires a huge cost for water treatment, and there is a problem that the production is only 50% of the total feed.

따라서, 고비용 및 저효율적으로 지하수를 처리하는 역삼투 공정을 대체할 수 있는 지하수 처리 방법에 대한 연구가 요구되고 있다.Therefore, there is a need for research on a groundwater treatment method that can replace the reverse osmosis process that treats groundwater at high cost and low efficiency.

대한민국 등록특허 제10-0509321호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0509321 대한민국 등록특허 제10-1804485호Republic of Korea Patent No. 10-1804485

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 고비용 및 저효율적으로 지하수를 처리하는 역삼투 공정을 대체하여 저비용 및 고효율적으로 고온고염 지하수를 처리할 수 있는 막 증발시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the present invention provides a membrane evaporation system that can treat high-temperature, high-salt groundwater at low cost and high efficiency by replacing the reverse osmosis process that treats groundwater at high cost and low efficiency. Its purpose is to provide

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. it could be

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템은 고온고염의 지하수(1)가 유입되어 저장되는 지하수 저장부(100); 지하수 저장부(100)로부터 지하수(1)가 유입되며, 유입된 지하수(1)를 공기와 간접접촉시키고, 지하수(1)와 공기 간의 온도 및 분압 차를 이용하여 지하수(1)에 포함된 수증기를 분리하는 수증기 분리부(300); 수증기 분리부(300)로부터 수증기가 유입되며, 유입된 수증기를 냉각하는 냉각부(400); 및 냉각부(400)로부터 수증기의 냉각에 의해 응축되어 생성되는 응축수(2)가 유입되며, 응축수(2)에 포함된 공기는 분리하여 외부로 배출하고, 공기가 분리된 응축수(2)는 배출을 차단하며 저장하는 공기분리부(500);를 포함하여 구성된다.As a technical means for achieving the above object, the membrane evaporation system for treating high-temperature, high-salt groundwater according to an embodiment of the present invention includes a groundwater storage unit 100 into which high-temperature, high-salt groundwater 1 is introduced and stored; Groundwater (1) flows in from the groundwater storage unit (100), the introduced groundwater (1) is indirectly contacted with air, and water vapor contained in the groundwater (1) using the temperature and partial pressure difference between the groundwater (1) and air a water vapor separation unit 300 to separate the a cooling unit 400 to which water vapor is introduced from the water vapor separation unit 300 and cools the introduced water vapor; And condensed water (2) generated by being condensed by the cooling of water vapor from the cooling unit (400) flows in, the air contained in the condensate (2) is separated and discharged to the outside, and the condensed water (2) from which the air is separated is discharged It is configured to include; an air separation unit 500 for blocking and storing.

일 실시예에서, 수증기 분리부(300)는 공기가 저장되며, 지하수(1)로부터 분리된 수증기를 냉각부(400)로 유입되도록 하는 막증발 챔버(310); 막증발 챔버(310)의 일측에 설치되되, 지하수 저장부(100)와 연결되어 지하수(1)가 유입되는 지하수 유입부(340); 막증발 챔버(310) 내에 설치되되, 일측이 지하수 유입부(340)와 연결되어 지하수(1)가 유입되며, 유입된 지하수(1)와 막증발 챔버(310) 내의 공기를 간접접촉시키고, 간접접촉동안 지하수(1)로부터 분리되는 수증기가 막증발 챔버(310) 내로 유출되도록 표면에 기공이 복수로 형성되는 소수성 분리막(320); 막증발 챔버(310)의 타측에 설치되되, 소수성 분리막(320)의 타측과 연결되며, 수증기가 분리된 지하수(1)를 외부로 배출하는 지하수 배출부(350); 및 공기분리부(500)와 연결되며, 공기분리부(500)가 배출하는 공기를 순환시켜 막증발 챔버(310)로 유입되도록 하여 막증발 챔버(310) 내에 잔존하는 수증기에 흐름을 주는 공기 순환부(330);를 포함하여 구성된다.In one embodiment, the water vapor separation unit 300 includes a film evaporation chamber 310 for storing air, and allowing the water vapor separated from the groundwater 1 to flow into the cooling unit 400 ; Doedoe installed on one side of the membrane evaporation chamber 310, the groundwater inlet 340 is connected to the groundwater storage unit 100, the groundwater (1) is introduced; Installed in the membrane evaporation chamber 310, one side is connected to the groundwater inlet 340, the groundwater (1) is introduced, the indirect contact with the groundwater (1) and the air in the membrane evaporation chamber 310 indirectly, a hydrophobic separation membrane 320 having a plurality of pores formed on its surface so that water vapor separated from groundwater 1 during contact flows into the membrane evaporation chamber 310; a groundwater discharge unit 350 installed on the other side of the membrane evaporation chamber 310, connected to the other side of the hydrophobic membrane 320, and discharging the groundwater 1 from which the water vapor is separated to the outside; And connected to the air separation unit 500, circulating the air discharged from the air separation unit 500 to flow into the membrane evaporation chamber 310, air circulation to give a flow to the water vapor remaining in the membrane evaporation chamber (310) Part 330; is configured to include.

일 실시예에서, 냉각부(400)는 수증기 분리부(300)와 연결되어 수증기가 유입되며, 유입되는 수증기를 냉각하기 위한 냉각부재가 구비되는 냉각기(420); 및 냉각기(420)의 일측에 설치되며, 수증기를 냉각하면서 발열되는 냉각기(420)의 열을 내부에 저장되는 냉각수로 이동시켜 발열된 냉각기(420)를 냉각하는 워터블록(410);을 포함하여 구성된다.In one embodiment, the cooling unit 400 is connected to the water vapor separation unit 300, the water vapor is introduced, the cooler 420 is provided with a cooling member for cooling the incoming water vapor; and a water block 410 installed on one side of the cooler 420 and cooling the cooler 420 by moving the heat of the cooler 420 that is generated while cooling water vapor to the coolant stored therein; is composed

일 실시예에서, 냉각기(420)는 히트싱크가 구비되는 공랭식 냉각기, 수냉식 냉각기, 열전소자가 구비되는 열전소자 냉각기, 압축공기를 이용하는 볼텍스 냉각기 중 적어도 하나로 마련된다.In one embodiment, the cooler 420 is provided with at least one of an air-cooled cooler with a heat sink, a water-cooled cooler, a thermoelectric cooler with a thermoelectric element, and a vortex cooler using compressed air.

일 실시예에서, 냉각부(400)는 냉각부재를 냉각하기 위한 냉각공기를 냉각부재에 공급하는 냉각공기 공급부(430);를 포함하여 구성된다.In an embodiment, the cooling unit 400 includes a cooling air supply unit 430 for supplying cooling air for cooling the cooling member to the cooling member.

일 실시예에서, 공기분리부(500)는 냉각부(400)와 연결되어 응축수(2)가 유입되며, 응축수(2)와 응축수(2)에 포함된 공기를 분리시키기 위한 분리부재(515)가 설치되는 워터트랩(510); 및 워터트랩(510)이 일측에 설치되며, 워터트랩(510)에 의해 공기가 분리된 응축수(2)를 저장하는 저장챔버(520);를 포함하여 구성된다.In one embodiment, the air separation unit 500 is connected to the cooling unit 400 so that the condensed water 2 is introduced, and a separation member 515 for separating the condensed water 2 and the air contained in the condensed water 2 . A water trap 510 is installed; And the water trap 510 is installed on one side, the storage chamber 520 for storing the condensed water (2) separated by air by the water trap 510; is configured to include.

일 실시예에서, 워터트랩(510)은 응축수(2)로부터 분리된 공기를 수증기 분리부(300)로 배출한다.In one embodiment, the water trap 510 discharges the air separated from the condensate 2 to the water vapor separation unit 300 .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템은 지하수(1)가 지하수 저장부(100)로부터 수증기 분리부(300)로 순환되도록 유도하는 펌프부(200);를 포함하여 구성된다.On the other hand, the membrane evaporation system for the treatment of high-temperature, high-salt groundwater according to an embodiment of the present invention is a pump unit 200 that induces the groundwater 1 to circulate from the groundwater storage unit 100 to the water vapor separation unit 300; consists of including

본 발명의 일 실시예에 따르면, 막 증발시스템은 막 증발 분리법을 이용함으로써, 역삼투 공정보다 저비용 및 고효율적으로 고온고염의 지하수를 처리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the membrane evaporation system can treat high-temperature, high-salt groundwater at a lower cost and more efficiently than the reverse osmosis process by using the membrane evaporation separation method.

그리고 막 증발시스템은 막 증발 분리법을 기반으로 고온고염의 지하수를 처리함으로써, 역삼투 공정보다 전체 피드 대비 음용수의 생산량이 향상될 수 있다.In addition, the membrane evaporation system treats high-temperature, high-salt groundwater based on the membrane evaporation separation method, thereby improving the production of drinking water compared to the total feed compared to the reverse osmosis process.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. will be able

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 성능시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 볼텍스 냉각기로 마련되는 냉각기의 단면도이다.1 is a schematic diagram of a membrane evaporation system for treating high-temperature, high-salt groundwater according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a performance test result of a cooling unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a cooler provided as a vortex cooler in an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION The detailed description set forth below in conjunction with the appended drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will recognize that the present invention may be practiced without these specific details. In addition, throughout the specification, when a part is said to "comprising or including" a certain component, it does not exclude other components, but may further include other components unless otherwise stated. means that In addition, in describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고온고염 지하수 처리를 위한 막 증발시스템(이하에서는 "막 증발시스템"이라 한다.)를 자세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a membrane evaporation system (hereinafter referred to as a “membrane evaporation system”) for treating high-temperature, high-salt groundwater according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

막 증발시스템의 구성Composition of membrane evaporation system

본 발명의 일 실시예에 따른 막 증발시스템은 막 증발 분리법을 기반으로 고온고염의 지하수를 처리하는 시스템으로서, 지하수 저장부(100), 펌프부(200), 수증기 분리부(300), 냉각부(400) 및 공기분리부(500)를 포함하여 구성된다. 이러한 막 증발시스템은 상기의 구성을 기반으로 종래의 역삼투 공정에 비해 저비용 및 고효율적으로 지하수(1)를 처리할 수 있다.A membrane evaporation system according to an embodiment of the present invention is a system for treating high-temperature, high-salt groundwater based on a membrane evaporation separation method, and includes a groundwater storage unit 100 , a pump unit 200 , a water vapor separation unit 300 , and a cooling unit. (400) and is configured to include an air separation unit (500). This membrane evaporation system can treat the groundwater 1 at low cost and high efficiency compared to the conventional reverse osmosis process based on the above configuration.

지하수 저장부(100)는 고온고염의 지하수(1)가 유출되는 지점과 관(미도시)을 통해 연결되어 관을 따라 순환되는 고온고염의 지하수(1)가 유입되며, 유입된 지하수(1)를 저장한다. 또한, 지하수 저장부(100)는 별도의 관을 통해 수증기 분리부(300)와 연결되어 수증기 분리부(300)로부터 수증기가 분리된 지하수(1)가 유입된다. 이러한 구성을 통해 고온고염의 지하수(1)는 본 발명의 막 증발시스템에서 반복적으로 수처리될 수 있다. 한편, 지하수 저장부(100)는 고온고염의 지하수(1)에 의해 부식되는 않는 재질의 챔버로 마련되는 것이 바람직할 것이다. 또한, 지하수 저장부(100)는 도면에 미도시되었지만, 지하수 저장부(100)를 제어하는 제어장치(미도시), 저장된 지하수량을 측정하는 측정장치(미도시)와 측정장치(미도시)가 측정한 지하수량이 출력되는 출력장치(미도시)가 설치될 수 있다.The groundwater storage unit 100 is connected through a pipe (not shown) with the point at which the high-temperature, high-salt groundwater (1) is discharged, and the high-temperature, high-salt, groundwater (1) circulated along the pipe flows in, and the inflowed groundwater (1) save the In addition, the groundwater storage unit 100 is connected to the water vapor separation unit 300 through a separate pipe, and the groundwater 1 from which the water vapor is separated from the water vapor separation unit 300 is introduced. Through this configuration, the high-temperature, high-salt groundwater 1 can be repeatedly water-treated in the membrane evaporation system of the present invention. On the other hand, it is preferable that the groundwater storage unit 100 is provided as a chamber made of a material that is not corroded by the high-temperature, high-salt groundwater 1 . In addition, although not shown in the drawing, the groundwater storage unit 100 is a control device (not shown) for controlling the groundwater storage unit 100, a measuring device (not shown) and a measuring device (not shown) for measuring the amount of stored groundwater An output device (not shown) for outputting the measured amount of groundwater may be installed.

펌프부(200)는 저장부(100)와 수증기 분리부(300)를 연결하는 관에 설치되며, 지하수 저장부(100)에 저장되는 지하수(1)가 수증기 분리부(300)로 순환되도록 관에 압력을 가하여 지하수(1)의 순환을 유도한다. 이러한 펌프부(200)를 통해 지하수 저장부(100)로부터 배출되는 지하수(1)는 수증기 분리부(300) 내에 유입된다.The pump unit 200 is installed in a pipe connecting the storage unit 100 and the water vapor separation unit 300 , and a pipe so that the groundwater 1 stored in the groundwater storage unit 100 is circulated to the water vapor separation unit 300 . Induce the circulation of groundwater (1) by applying pressure to the The groundwater 1 discharged from the groundwater storage unit 100 through the pump unit 200 is introduced into the water vapor separation unit 300 .

수증기 분리부(300)는 펌프부(200)를 통해 유입되는 지하수(1)에 포함된 수증기를 분리하기 위한 구성으로서 막증발 챔버(310), 소수성 분리막(320), 공기 순환부(330), 지하수 유입부(340), 지하수 배출부(350)를 포함하여 구성된다.The water vapor separation unit 300 is a configuration for separating water vapor contained in the groundwater 1 introduced through the pump unit 200, and includes a membrane evaporation chamber 310, a hydrophobic separation membrane 320, an air circulation unit 330, It is configured to include a groundwater inlet 340 and a groundwater outlet 350 .

막증발 챔버(310)는 소수성 분리막(320)이 내부에 설치되며, 상기 내부에는 공기가 저장되고, 분리된 수증기가 냉각부(400)로 순환되도록 냉각부(400)와 관을 통해 연결된다.The membrane evaporation chamber 310 has a hydrophobic separation membrane 320 installed therein, and air is stored therein, and is connected to the cooling unit 400 through a pipe so that the separated water vapor is circulated to the cooling unit 400 .

소수성 분리막(320)은 막증발 챔버(310) 내에 설치되며, 일측이 지하수 유입부(340)와 연결되어 지하수(1)가 내부로 유입되고, 타측이 지하수 배출부(350)와 연결되어 공기와의 간접접촉을 통해 수증기가 분리된 지하수(1)를 지하수 배출부(350)로 순환시킨다. 이러한 소수성 분리막(320)은 지하수(1)와 막증발 챔버(310) 내에 저장된 공기를 간접접촉시켜 지하수(1)와 공기 간의 온도 및 분압 차를 통해 지하수(1)에 포함된 수증기를 분리한다. 그리고 소수성 분리막(320)은 분리과정을 통해 지하수(1)로부터 분리한 수증기가 막증발 챔버(310) 내로 유출되도록 표면에 기공이 복수로 형성된다. 이러한 기공은 수증기는 유출되되, 액체 성질의 지하수(1)는 유출되지 않는 직경 및 방식으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.The hydrophobic separation membrane 320 is installed in the membrane evaporation chamber 310, one side is connected to the groundwater inlet 340 so that the groundwater 1 flows into the inside, and the other side is connected to the groundwater discharge unit 350 so that it is connected to air and The groundwater (1) from which water vapor is separated through indirect contact with the circulates to the groundwater discharge unit (350). The hydrophobic membrane 320 separates the water vapor contained in the groundwater 1 through the difference in temperature and partial pressure between the groundwater 1 and the air by indirectly contacting the groundwater 1 with the air stored in the membrane evaporation chamber 310 . In addition, the hydrophobic separation membrane 320 has a plurality of pores formed on the surface so that the water vapor separated from the groundwater 1 through the separation process flows into the membrane evaporation chamber 310 . It will be preferable that these pores are formed in a diameter and manner in which water vapor flows out, but the groundwater 1 of liquid nature does not flow out.

공기 순환부(330)는 공기분리부(500)와 관을 통해 연결되며, 공기분리부(500)에서 응축수로부터 분리되어 배출되는 공기를 순환시켜 막증발 챔버(310) 내로 유입시킨다. 이러한 공기 순환부(330)는 막증발 챔버(310) 내에 공기를 유입시켜 소수성 분리막(320)으로부터 막증발 챔버(310) 내로 유출된 수증기에 흐름을 주게 된다. 상기 흐름에 따라 수증기는 막증발 챔버(310)로부터 냉각부(400)로 순환하게 된다. 이와 같은, 공기 순환부(330)는 공기 순환을 위한 팬으로 마련되는 것이 바람직할 것이다. 더 나아가, 공기 순환부(330)는 공기분리부(500) 뿐 아니라, 공기주입장치(미도시)와 별도의 관을 통해 연결되어 공기주입장치(미도시)로부터 주입되는 공기를 순환시켜 막증발 챔버(310) 내로 유입시킬 수도 있다.The air circulation unit 330 is connected to the air separation unit 500 through a pipe, and circulates the air separated from the condensate in the air separation unit 500 and discharged into the membrane evaporation chamber 310 . The air circulation unit 330 introduces air into the membrane evaporation chamber 310 to give a flow to the water vapor leaked from the hydrophobic separation membrane 320 into the membrane evaporation chamber 310 . According to the flow, water vapor circulates from the film evaporation chamber 310 to the cooling unit 400 . As such, the air circulation unit 330 may be provided as a fan for air circulation. Furthermore, the air circulation unit 330 is connected through a separate pipe to the air injection device (not shown) as well as the air separation unit 500 to circulate the air injected from the air injection device (not shown) to evaporate the film. It may be introduced into the chamber 310 .

지하수 유입부(340)는 막증발 챔버(310)의 일측에 설치되며, 소수성 분리막(320)의 일측과 연결되어 소수성 분리막(320) 내에 지하수(1)를 유입시킨다. 이러한 지하수 유입부(340)는 지하수 유입을 위해 지하수 저장부(100) 및 소수성 분리막(320)과 관을 통해 연결되는 것이 바람직할 것이다.The groundwater inlet 340 is installed on one side of the membrane evaporation chamber 310 , and is connected to one side of the hydrophobic membrane 320 to introduce the groundwater 1 into the hydrophobic membrane 320 . The groundwater inlet 340 is preferably connected to the groundwater storage 100 and the hydrophobic separation membrane 320 through a pipe for the inflow of groundwater.

지하수 배출부(350)는 막증발 챔버(310)의 타측에 설치되며, 소수성 분리막(320)의 타측과 연결되어 공기와 간접접촉되어 수증기가 분리된 지하수(1)를 배출시킨다. 이러한 지하수 배출부(350)는 지하수 저장부(100) 및 소수성 분리막(320)과 관을 통해 연결되어 수증기가 분리된 지하수(1)를 지하수 저장부(100)로 배출한다. 그리고 지하수 배출부(350)는 지하수 저장부(100)와 연결되는 관과 다른 별도의 관을 통해 수처리장치(미도시)와 연결될 수 있으며, 수증기가 분리된 지하수(1)를 수처리장치(미도시)로 배출할 수 있다. 여기서, 수처리장치(미도시)라 함은 수증기가 분리된 지하수(1)를 수처리하는 장치를 의미한다.The groundwater discharge unit 350 is installed on the other side of the membrane evaporation chamber 310, is connected to the other side of the hydrophobic separation membrane 320, and is in indirect contact with air to discharge the groundwater 1 from which water vapor is separated. The groundwater discharge unit 350 is connected to the groundwater storage unit 100 and the hydrophobic separation membrane 320 through a pipe to discharge the groundwater 1 from which water vapor is separated to the groundwater storage unit 100 . In addition, the groundwater discharge unit 350 may be connected to a water treatment device (not shown) through a pipe that is different from the pipe connected to the groundwater storage unit 100 , and the groundwater 1 from which the water vapor is separated is transferred to the water treatment device (not shown). ) can be released. Here, the water treatment device (not shown) means a device for water treatment of the groundwater 1 from which water vapor is separated.

냉각부(400)는 막증발 챔버(310)로부터 배출되는 수증기 냉각하는 구성으로서 워터블록(410) 및 냉각기(420)을 포함하여 구성된다.The cooling unit 400 is configured to cool the water vapor discharged from the film evaporation chamber 310 and includes a water block 410 and a cooler 420 .

워터블록(410)은 냉각기(420)의 일측에 설치되며, 냉각기(420)가 수증기를 냉각하면서 발열될 때, 냉각기(420)의 열을 내부에 저장되는 냉각수로 이동시켜 냉각기(420)를 냉각한다.The water block 410 is installed on one side of the cooler 420, and when the cooler 420 generates heat while cooling water vapor, the heat of the cooler 420 is transferred to the coolant stored therein to cool the cooler 420. do.

냉각기(420)는 막증발 챔버(310)와 관을 통해 연결되어 막증발 챔버(310)로부터 배출되는 수증기가 유입되며, 유입된 수증기를 냉각부재를 통해 냉각한다. 이러한 냉각기(420)는 히트싱크가 구비되는 공랭식 냉각기, 수냉식 냉각기, 열전소자가 구비되는 열전소자 냉각기, 압축공기를 이용하는 볼텍스 냉각기 중 적어도 하나의 냉각기로 마련된다. 그리고 냉각기(420)는 공랭식 냉각기로 마련될 경우 냉각부재는 히트싱크가 될 것이며, 수냉식 냉각기일 경우 냉각부재는 냉각수가 될 것이고, 열전소자 냉각기일 경우 냉각부재는 열전소자가 될 것이며, 볼텍스 냉각기일 경우 냉각부재는 볼텍스 튜브가 될 것이 바람직할 것이다.The cooler 420 is connected to the film evaporation chamber 310 through a pipe to receive water vapor discharged from the film evaporation chamber 310, and cools the introduced water vapor through a cooling member. The cooler 420 is provided as at least one cooler among an air-cooled cooler equipped with a heat sink, a water-cooled cooler, a thermoelectric cooler equipped with a thermoelectric element, and a vortex cooler using compressed air. And when the cooler 420 is provided as an air-cooled cooler, the cooling member will be a heat sink, in the case of a water-cooled cooler, the cooling member will be cooling water, and in the case of a thermoelectric cooler, the cooling member will be a thermoelectric element, and a vortex cooler. In this case, the cooling element would preferably be a vortex tube.

이러한 냉각기(420)의 성능실험 결과는 도 2의 그래프와 같이 도출되었다. 이러한 그래프에 표기된 Flux는 냉각유량이며, PR(Performance ratio)은 막증발 시스템의 성능비를 나타낸 것으로 열 공정인 막증발 시스템에서 2.326kJ의 열에너지를 생산할 수 있는 담수량(kg)의 비를 의미한다. 그리고 냉각기(420)의 성능실험 결과 냉각부재 중 하나인 히트싱크(그래프 중 FAN)는 3.6kg/m2hfh의 냉각효율을 낸다고 산출되었다. 히트싱크와 다른 종류의 냉각기인 열전소자(그래프 중의 FAN+TEM)와 시중에 판매되는 냉동기(그래프 중의 Chiller)는 차례대로 3.4kg/m2hfh, 3.5kg/m2hfh의 냉각효율을 낸다고 산출되었다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예의 냉각기(420)는 성능실험을 통해 냉각부재 중 냉각효율이 뛰어난 히트싱크 기반의 공랭식 냉각기로 마련될 수 있다.The performance test result of the cooler 420 was derived as shown in the graph of FIG. 2 . Flux indicated in these graphs is the cooling flow rate, and PR (Performance Ratio) represents the performance ratio of the membrane evaporation system, which means the ratio of the amount of fresh water (kg) that can produce 2.326 kJ of thermal energy in the membrane evaporation system, which is a thermal process. And as a result of the performance test of the cooler 420 , it was calculated that the heat sink (FAN in the graph), which is one of the cooling members, has a cooling efficiency of 3.6 kg/m 2 hfh. It is calculated that the thermoelectric element (FAN+TEM in the graph), which is a different type of cooler from the heat sink, and a commercially available refrigerator (Chiller in the graph) produce cooling efficiencies of 3.4kg/m 2 hfh and 3.5 kg/m 2 hfh in turn. became Accordingly, the cooler 420 according to an embodiment of the present invention may be provided as an air-cooled cooler based on a heat sink having excellent cooling efficiency among cooling members through a performance test.

뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에서 냉각기(420)는 도 3에 도시된 바와 같이, 볼텍스 튜브를 냉각부재로 이용하는 볼텍스 냉각기로 마련될 수 있다. 일 실시예의 볼텍스 냉각기(420)를 구체적으로 살펴보면, 볼텍스 냉각기(420)는 압축기(미도시)를 이용하여 막증발 챔버(310)로부터 배출되는 수증기를 냉각 및 압축하여 압축공기를 생성한다. 이때, 압축공기는 압축기(미도시)를 통해 3-10kg/cm²로 압축될 수 있다. 그리고 압축공기는 유입관(421)을 통해 볼텍스 회전챔버(423)에 유입되며, 볼텍스 회전챔버(423)의 내부에서 초고속회전을 하게 된다. 그리고 초고속회전된 1차 볼텍스의 회전공기(422)는 일측방향으로 향하다가 냉각기(420)의 일측에 구비된 조절밸브(425)에 의해 일부만 제1 배출구(427)를 통해 외부로 배출된다. 여기서, 제1 배출구(427)로 배출되는 회전공기(422)는 100℃ 이상의 온공기일 수 있으며, 지하수(1) 또는 후술될 응축수(2)를 가열하는데 사용될 수 있다. 한편, 제1 배출구(427)로 배출되지 않은 나머지 회전공기(428)는 2차 볼텍스를 형성하게 된다. 또한, 2차 볼텍스의 회전공기(428)는 1차 볼텍스의 회전공기(422)의 흐름 안쪽에 있는 보다 낮은 압력의 영역을 통과하면서 열량을 잃게 되고, 타측방향을 향하여 냉각기(420)의 타측에 구비되는 제2 배출구(429)를 통해 외부로 배출된다. 여기서, 제2 배출구(429)로 배출되는 회전공기(428)는 -40℃ 정도의 냉공기일 수 있으며, 후술될 응축수(2) 또는 막증발시스템의 장치(300, 400, 410) 중 하나 이상의 장치를 냉각하는데 사용될 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the cooler 420 may be provided as a vortex cooler using a vortex tube as a cooling member, as shown in FIG. 3 . Looking specifically at the vortex cooler 420 of an embodiment, the vortex cooler 420 uses a compressor (not shown) to cool and compress the water vapor discharged from the film evaporation chamber 310 to generate compressed air. At this time, the compressed air may be compressed to 3-10 kg/cm² through a compressor (not shown). And the compressed air is introduced into the vortex rotation chamber 423 through the inlet pipe 421, and the inside of the vortex rotation chamber 423 is rotated at high speed. And, the high-speed rotation of the primary vortex rotating air 422 is directed in one direction, and only a portion is discharged to the outside through the first outlet 427 by the control valve 425 provided on one side of the cooler 420 . Here, the rotating air 422 discharged to the first outlet 427 may be warm air of 100° C. or higher, and may be used to heat ground water 1 or condensed water 2 to be described later. On the other hand, the remaining rotating air 428 that is not discharged to the first outlet 427 forms a secondary vortex. In addition, the rotational air 428 of the secondary vortex loses heat while passing through a region of lower pressure inside the flow of the rotational air 422 of the primary vortex, and is directed to the other side of the cooler 420 toward the other side. It is discharged to the outside through the provided second outlet (429). Here, the rotating air 428 discharged to the second outlet 429 may be cold air of about -40 ° C., and at least one of the condensate 2 or membrane evaporation system to be described later (300, 400, 410). It can be used to cool the device.

즉, 일 실시예의 냉각기(420)는 볼텍스 튜브를 냉각부재로 이용하는 볼텍스 냉각기로 마련됨으로써, 막증발 챔버(310)로부터 배출되는 수증기를 냉각하는 것은 물론이며, 가열 기능을 갖춰 지하수(1) 또는 후술될 응축수(2)를 가열하는 효과를 가지게 된다. 이러한 일 실시예의 볼텍스 냉각기(420)는 압축공기의 온도 강하(상승)가 냉비(%) 및 공급압력과 공급공기의 온도에 따라 달라지게 된다.That is, the cooler 420 of an embodiment is provided as a vortex cooler using a vortex tube as a cooling member, so that it not only cools the water vapor discharged from the film evaporation chamber 310, but also has a heating function to provide a heating function for groundwater 1 or to be described later. It has the effect of heating the condensate (2) to be. In the vortex cooler 420 of this embodiment, the temperature drop (rise) of the compressed air is changed according to the cooling ratio (%) and the supply pressure and the temperature of the supply air.

한편, 냉각기(420)는 냉각기의 종류에 따라 냉각부재에 냉각공기를 공급하는 공기 공급부(430)를 더 포함하여 구성된다.On the other hand, the cooler 420 is configured to further include an air supply unit 430 for supplying cooling air to the cooling member according to the type of the cooler.

공기 공급부(430)는 냉각부재를 냉각시키기 위한 냉각공기를 공급하는 냉각 팬으로 마련되는 것이 바람직할 것이다. 이러한 냉각 팬은 공랭식 냉각기, 열전소자 냉각기의 냉각부재에 냉각공기를 공급하여 냉각부재인 히트싱크 또는 열전소자를 냉각시킨다. 이와 달리, 공기 공급부(430)는 냉각기(420)가 볼텍스 냉각기인 경우, 냉각부재인 볼텍스에 압축공기를 공급하는 장치로서 사용될 수도 있다.The air supply unit 430 may be provided as a cooling fan for supplying cooling air for cooling the cooling member. Such a cooling fan supplies cooling air to a cooling member of an air-cooled cooler or a thermoelectric cooler to cool a heat sink or a thermoelectric element, which is a cooling member. Alternatively, when the cooler 420 is a vortex cooler, the air supply unit 430 may be used as a device for supplying compressed air to the vortex, which is a cooling member.

공기분리부(500)는 냉각기(420)가 수증기를 냉각시키면서 생성되는 응축수(2)로부터 공기를 분리하는 구성으로서, 워터트랩(510) 및 저장챔버(520)를 포함하여 구성된다.The air separation unit 500 is configured to separate air from the condensed water 2 generated while the cooler 420 cools the water vapor, and includes a water trap 510 and a storage chamber 520 .

워터트랩(510)은 냉각기(420)와 관을 통해 연결되어 냉각기(420)로부터 응축수(2)가 유입되며, 응축수(2)와 응축수에 포함된 공기를 분리하기 위한 분리부재(515)가 내부에 설치된다. 여기서, 분리부재(515)라 함은 응축수(2)와 공기를 분리시키며, 서로 분리된 응축수(2)와 공기를 서로 다른 구성으로 순환시키는 부재를 의미하고, 이러한 역할 수행이 가능하다면 구성을 한정하지 아니한다. 이러한 워터트랩(510)은 공기가 분리된 응축수를 저장챔버(520)로 배출하며, 응축수(2)로부터 분리된 공기를 공기 순환부(330)가 설치된 막증발 챔버(310)와 연결되는 관으로 배출한다. 이에 따라, 워터트랩(510)로부터 배출되는 공기는 공기 순환부(330)를 통해 막증발 챔버(310) 내에 유입되어 막증발 챔버(310) 내에 잔존하는 수증기에 흐름을 주게 된다.The water trap 510 is connected to the cooler 420 through a pipe so that the condensed water 2 is introduced from the cooler 420, and a separation member 515 for separating the condensed water 2 and the air contained in the condensed water is inside. is installed on Here, the separation member 515 means a member that separates the condensed water 2 and the air and circulates the separated condensate 2 and air in different configurations, and if this role can be performed, the configuration is limited. don't This water trap 510 discharges the condensed water from which the air is separated to the storage chamber 520, and the air separated from the condensate 2 is connected to the membrane evaporation chamber 310 in which the air circulation unit 330 is installed. discharge Accordingly, the air discharged from the water trap 510 flows into the film evaporation chamber 310 through the air circulation unit 330 to give a flow to the water vapor remaining in the film evaporation chamber 310 .

저장챔버(520)는 워터트랩(510)의 일측에 설치되어 워터트랩(510)으로부터 공기가 분리된 응축수(2)가 유입되며, 유입된 응축수(2)를 저장한다. 그리고 저장챔버(520)는 별도의 관을 통해 음용수 생산장치(미도시)와 연결될 수 있으며, 저장된 응축수(2)를 관을 통해 음용수 생산장치(미도시)로 배출할 수 있다. 여기서, 음용수 생산장치(미도시)라 함은 저장챔버(520)로부터 유입되는 응축수를 수처리하여 음용수로 생산하는 장치를 의미한다.The storage chamber 520 is installed on one side of the water trap 510 so that the condensed water 2 from which the air is separated from the water trap 510 flows, and stores the introduced condensed water 2 . And the storage chamber 520 may be connected to the drinking water production device (not shown) through a separate pipe, and may discharge the stored condensate 2 to the drinking water production device (not shown) through the pipe. Here, the drinking water production device (not shown) refers to a device for producing drinking water by treating the condensed water flowing in from the storage chamber 520 .

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

1: 지하수,
2: 응축수,
100: 지하수 저장부,
200: 펌프부,
300: 수증기 분리부,
310: 막증발 챔버,
320: 소수성 분리막,
330: 공기 순환부,
340: 지하수 유입부,
350: 지하수 배출부,
400: 냉각부,
410: 워터블록,
420: 냉각기,
430: 냉각공기 공급부,
500: 공기분리부,
510: 워터트랩,
515: 분리부재,
520: 저장챔버.1: groundwater,
2: condensate,
100: groundwater storage unit,
200: pump unit;
300: water vapor separation unit,
310: film evaporation chamber,
320: hydrophobic separator,
330: air circulation unit;
340: groundwater inlet,
350: groundwater discharge unit,
400: cooling unit;
410: water block,
420: cooler,
430: cooling air supply,
500: air separation unit,
510: water trap,
515: separation member;
520: storage chamber.

Claims (8)

고온고염의 지하수(1)가 유입되어 저장되는 지하수 저장부(100);
상기 지하수 저장부(100)로부터 상기 지하수(1)가 유입되며, 상기 유입된 지하수(1)를 공기와 간접접촉시키고, 상기 지하수(1)와 상기 공기 간의 온도 및 분압 차를 이용하여 상기 지하수(1)에 포함된 수증기를 분리하는 수증기 분리부(300);
상기 수증기 분리부(300)로부터 상기 수증기가 유입되며, 상기 유입된 수증기를 냉각하는 냉각부(400); 및
상기 냉각부(400)로부터 상기 수증기의 냉각에 의해 응축되어 생성되는 응축수(2)가 유입되며, 상기 응축수(2)에 포함된 공기는 분리하여 외부로 배출하고, 상기 공기가 분리된 응축수(2)는 배출을 차단하며 저장하는 공기분리부(500);를 포함하고,
상기 냉각부(400)는,
상기 수증기 분리부(300)와 연결되어 상기 수증기가 유입되며, 상기 유입되는 수증기를 냉각하기 위한 냉각부재가 구비되는 냉각기(420); 및
상기 냉각기(420)의 일측에 설치되며, 상기 수증기를 냉각하면서 발열되는 냉각기(420)의 열을 내부에 저장되는 냉각수로 이동시켜 상기 발열된 냉각기(420)를 냉각하는 워터블록(410);을 포함하며,
상기 냉각기(420)는,
압축공기를 이용하는 볼텍스 냉각기로 마련되고,
상기 공기분리부(500)는,
상기 냉각부(400)와 연결되어 상기 응축수(2)가 유입되며, 상기 응축수(2)와 상기 응축수(2)에 포함된 공기를 분리시키기 위한 분리부재(515)가 설치되는 워터트랩(510); 및
상기 워터트랩(510)이 일측에 설치되며, 상기 워터트랩(510)에 의해 공기가 분리된 응축수(2)를 저장하는 저장챔버(520);를 포함하며,
상기 냉각기(420)는,
볼텍스 튜브를 냉각부재로 이용하는 볼텍스 냉각기로 마련되는 경우, 상기 수증기 분리부(300)로부터 배출되는 수증기를 냉각 및 압축하여 생성된 압축공기가 유입관(421)을 통해 볼텍스 회전챔버(423)에 유입되도록 하며, 상기 볼텍스 회전챔버(423)의 내부에서 상기 압축공기가 회전함에 따라 1차 볼텍스의 회전공기(422)가 일측방향으로 향하도록 하다가 조절밸브(425)에 의해 일부만 제1 배출구(427)를 통해 외부로 배출되도록 하여 상기 지하수(1) 또는 상기 응축수(2)를 가열하고, 상기 제1 배출구(427)로 배출되지 않은 나머지 회전공기(428)가 2차 볼텍스를 형성한 후, 상기 1차 볼텍스의 회전공기(422) 흐름 안쪽에 있는 보다 낮은 압력의 영역을 통과하면서 타측방향의 제2 배출구(429)를 통해 외부로 배출되도록 하여 상기 응축수(2) 또는 상기 수증기 분리부(300) 및 상기 냉각부(400) 중 하나 이상을 냉각하는 것을 특징으로 하는 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템.Groundwater storage unit 100 into which high-temperature, high-salt groundwater (1) is introduced and stored;
The groundwater (1) is introduced from the groundwater storage unit (100), the introduced groundwater (1) is indirectly contacted with air, and the groundwater (1) uses the temperature and partial pressure difference between the groundwater (1) and the air ( 1) a water vapor separation unit 300 for separating the water vapor included;
a cooling unit 400 for receiving the water vapor from the water vapor separation unit 300 and cooling the introduced water vapor; and
Condensed water (2) generated by being condensed by cooling of the water vapor is introduced from the cooling unit (400), the air contained in the condensed water (2) is separated and discharged to the outside, and the condensed water (2) from which the air is separated ) is an air separation unit 500 that blocks and stores the discharge;
The cooling unit 400,
a cooler 420 connected to the water vapor separation unit 300 to receive the water vapor and provided with a cooling member for cooling the incoming water vapor; and
A water block 410 installed on one side of the cooler 420 and cooling the cooler 420 by moving the heat of the cooler 420 that is generated while cooling the water vapor to the coolant stored therein; includes,
The cooler 420 is
It is provided with a vortex cooler using compressed air,
The air separation unit 500,
A water trap 510 in which a separation member 515 for separating the condensed water 2 and the air contained in the condensed water 2 is installed, the condensed water 2 is introduced by being connected to the cooling unit 400 . ; and
The water trap 510 is installed on one side, the storage chamber 520 for storing the condensed water (2) separated by the air by the water trap 510; includes;
The cooler 420 is
When provided as a vortex cooler using a vortex tube as a cooling member, compressed air generated by cooling and compressing the water vapor discharged from the water vapor separation unit 300 is introduced into the vortex rotation chamber 423 through the inlet tube 421 . As the compressed air rotates inside the vortex rotation chamber 423, the rotational air 422 of the primary vortex is directed in one direction, and only a portion of the first outlet 427 is caused by the control valve 425. After heating the groundwater (1) or the condensed water (2) to be discharged to the outside through the, and the remaining rotating air (428) not discharged to the first outlet (427) forms a secondary vortex, the 1 The condensed water 2 or the water vapor separation unit 300 and the condensed water 2 or the water vapor separation unit 300 and to be discharged to the outside through the second outlet 429 in the other direction while passing through the region of lower pressure inside the flow of the rotating air 422 of the car vortex Membrane evaporation system for high-temperature high-salt groundwater treatment, characterized in that for cooling one or more of the cooling unit (400). 제 1 항에 있어서,
상기 수증기 분리부(300)는,
상기 공기가 저장되며, 상기 지하수(1)로부터 분리된 수증기를 상기 냉각부(400)로 유입되도록 하는 막증발 챔버(310);
상기 막증발 챔버(310)의 일측에 설치되되, 상기 지하수 저장부(100)와 연결되어 상기 지하수(1)가 유입되는 지하수 유입부(340);
상기 막증발 챔버(310) 내에 설치되되, 일측이 상기 지하수 유입부(340)와 연결되어 상기 지하수(1)가 유입되며, 상기 유입된 지하수(1)와 상기 막증발 챔버(310) 내의 공기를 간접접촉시키고, 상기 간접접촉동안 상기 지하수(1)로부터 분리되는 수증기가 상기 막증발 챔버(310) 내로 유출되도록 표면에 기공이 복수로 형성되는 소수성 분리막(320);
상기 막증발 챔버(310)의 타측에 설치되되, 상기 소수성 분리막(320)의 타측과 연결되며, 상기 수증기가 분리된 지하수(1)를 외부로 배출하는 지하수 배출부(350); 및
상기 공기분리부(500)와 연결되며, 상기 공기분리부(500)가 배출하는 공기를 순환시켜 상기 막증발 챔버(310)로 유입되도록 하여 상기 막증발 챔버(310) 내에 잔존하는 수증기에 흐름을 주는 공기 순환부(330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템.The method of claim 1,
The water vapor separation unit 300,
a film evaporation chamber 310 in which the air is stored and the water vapor separated from the groundwater 1 is introduced into the cooling unit 400;
a groundwater inlet 340 installed on one side of the membrane evaporation chamber 310 and connected to the groundwater storage 100 to receive the groundwater 1;
Installed in the membrane evaporation chamber 310, one side is connected to the groundwater inlet 340, the groundwater 1 is introduced, and the introduced groundwater 1 and the air in the membrane evaporation chamber 310 are discharged. a hydrophobic separation membrane 320 in which a plurality of pores are formed on the surface of the membrane evaporation chamber 310 so that water vapor separated from the groundwater 1 during the indirect contact flows into the membrane evaporation chamber 310;
a groundwater discharge unit 350 installed on the other side of the membrane evaporation chamber 310, connected to the other side of the hydrophobic separation membrane 320, and discharging the groundwater 1 from which the water vapor is separated to the outside; and
It is connected to the air separation unit 500 and circulates the air discharged from the air separation unit 500 so that it flows into the membrane evaporation chamber 310 to flow to the water vapor remaining in the membrane evaporation chamber 310 . Giving air circulation unit 330; membrane evaporation system for high-temperature high-salt groundwater treatment, characterized in that it includes. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 냉각부(400)는,
상기 냉각부재를 냉각하기 위한 냉각공기를 상기 냉각부재에 공급하는 냉각공기 공급부(430);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템.The method of claim 1,
The cooling unit 400,
A membrane evaporation system for high-temperature high-salt groundwater treatment comprising a; a cooling air supply unit 430 for supplying cooling air for cooling the cooling member to the cooling member. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 워터트랩(510)은,
상기 응축수(2)로부터 분리된 공기를 상기 수증기 분리부(300)로 배출하는 것을 특징으로 하는 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템.The method of claim 1,
The water trap 510 is,
A membrane evaporation system for treating high-temperature, high-salt groundwater, characterized in that the air separated from the condensate (2) is discharged to the water vapor separation unit (300). 제 1 항에 있어서,
상기 지하수(1)가 상기 지하수 저장부(100)로부터 상기 수증기 분리부(300)로 순환되도록 유도하는 펌프부(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온고염 지하수 처리를 위한 막증발시스템.The method of claim 1,
and a pump unit (200) for guiding the groundwater (1) to circulate from the groundwater storage unit (100) to the water vapor separation unit (300).
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