KR100672844B1 - 에너지 저감형 해수담수화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 저감형 해수담수화 시스템에 관한 것으로,

전처리장치(10), 해수담수화장치(20) 및 후처리장치(30)로 이루어진 역삼투압 해수담수화 시스템에 있어서, 전처리장치(10)에 역세형 정밀여과장치(14) 및 외압형 한외여과장치(13)를 설치하여 불순물 제거 효율향상, 처리량 증대, 소모성 부품의 없음으로 인한 유지비 절감을 꾀함과 동시에 미세입자 제거로 역삼투압여과장치(22)의 막의 수명연장을 꾀하고, 해수담수화장치(20)의 역삼투압여과장치(22)에 근접 설치된 고압펌프(21)의 후측에 별도의 유체터빈(25)을 접속 설치하여 유체터빈(25)의 구동에너지에 의해 30~40％의 전기에너지를 절감할 수 있는 해수담수화 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

에너지 저감형 해수담수화 시스템 {ENERGY DECREASING TYPE FRESH WATER MAKING SYSTEM FROM SEAWATER}

도1은 본 발명의 전체 시스템을 나타낸도.

도2는 본 발명에 따른 역세형 정밀여과장치를 나타낸 정면도.

도3은 본 발명에 따른 고압펌프와 유체터빈의 설치상태를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 전처리장치 11: 해수(원수)저장탱크

12: 원수이송펌프 13: 외압형 한외여과장치

14: 역세형 정밀여과장치 20: 해수담수장치

21: 고압펌프 22: 역삼투압여과장치

25: 유체터빈 30: 후처리장치

31,32: 약품공급펌프

본 발명은 에너지 저감형 해수담수화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 전처리장치, 해수담수화장치 및 후처리장치로 이루어진 역삼투압 해수담수화 시스템에 있어서, 전처리장치에 역세형 정밀여과장치 및 외압형 한외여과장치를 설치하여 불순물 제거 효율향상, 처리량증대, 소모성부품의 없음으로 인한 유지비 절감을 꾀함과 동시에 미세입자제거로 역삼투압여과장치의 막의 수명연장을 꾀하고, 해수담수화장치의 역삼투압여과장치에 근접설치된 고압펌프의 후측에 유체터빈을 접속 설치하여 유체터빈의 구동에너지에 의해 30∼40％의 전기에너지를 절감할 수 있는 획기적인 해수담수화 시스템을 제공하고자 함에 주안점을 둔 것이다.

종래, 해수를 담수화하는 시스템을 살펴보면, 전처리단계로서 해수를 일정 용량의 저장탱크내에 저장한 상태에서 이송펌프에 의해 모래여과기 또는 다층여과기로 보내 1차 불순물을 제거하고 경우에 따라 활성탄 여과기를 거치게 하여 유기성 불순물을 제거하고 마지막으로 카트리지 여과기(5∼20㎛여과),백(Bag)여과기 등을 통과시켜 미세불순물을 제거한다.

이와 같이 전처리과정을 거친 전처리수는 탈염용 역삼투압여과장치로 유입되어 담수화된 처리수와 농축수로 분리되며, 농축수는 방류되고 담수화된 처리수는 후처리단계에서 미네랄화 및 살균처리 되어 최종 처리 저장탱크에 들어가게 된다.

한편, 상기와 같이 전처리단계에서 최종 여과장치로 사용되는 카트리지여과 기는 미세입자의 제거율이 낮은 관계로 본 처리인 역삼투압 막의 오염이 빨라져 막의 세정주기가 빨라질 뿐만 아니라 수명이 짧아지고, 가동시간이 흐르면 처리량이 떨어지게 되는 문제가 있었다.

그리고 상기 카트리지여과기는 1회용으로서 교체주기가 빨라 소모성에 따라 비용이 많이 들게 된다.

또한, 상기 본 처리의 역삼투압여과장치는 통상 50∼60㎏/㎠의 고압에서 담수화가 이루어지므로 전기료가 많이 들어 유지관리가 많이 드는 문제를 안고있다

본 발명은 종래 문제점을 해소하고자 한 것으로, 적은 에너지로서 많은 량의 해수담수화처리를 할 수 있는 에너지 저감형 해수담수화장치를 제공하고자 한 것으로, 전처리로서 모래여과기나 다층여과기 대신 역세형 정밀여과장치를 설치하여 불순물의 제거 효율향상 및 연속처리가 가능하고, 소모성 부품없이 유지비가 적게 들도록하며, 또한 그 후단에 외압형 한외여과장치를 두어 어떠한 미세입자도 제거하여 본처리 역삼투압여과장치에 설치된 막의 수명연장화를 유도함과 동시에 역삼투압여과장치측에 설치되는 고압펌프의 후측에 별도의 유체터빈을 접속시켜 30∼40％의 전기에너지를 절감시킬 수 있는 에너지 저감형 해수담수화장치를 제공하고자 한 것이다.

도1은 본 발명의 전체 시스템을 나타낸 도로써, 본 발명의 특징은 전처리장 치(10)에 있어서 역세형 정밀여과장치(14) 및 외압형 한외여과장치를 설치하고 있는 것과, 해수담수화장치(20)에 있어서 역삼투압여과장치(22)에 전처리 과정을 거친 전처리수를 고압으로 강제 이송시켜 여과시키는 고압펌프(21)에 유체터빈(25)을 접속설치함에 특징을 두고 있는 것으로, 이하 그 구성을 특징적 구조를 중점으로 하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다

일정 용량의 저장탱크(11)내에 저장된 해수를 담수와 혼합하여 혼합된 혼합수를 이송펌프(12)에 의해 가압 이송시켜 여과장치에 의해 여과시켜 미세불순물이 제거된 전처리수를 얻는 전처리장치(10)와,

상기 전처리과정을 거친 전처리수를 고압펌프(21)에 의해 역삼투압여과장치(22)로 강제 이송시켜 담수화처리시키는 해수담수화장치(20)와,

상기 담수화된 처리수를 미네랄화 및 살균처리하는 후처리장치(30)에 있어서,

상기 전처리장치(10)의 이송펌프(12)의 후측에 역세형 정밀여과장치(14)를 설치하여 불순물 제거 효율향상 및 연속처리로 인한 처리량증대를 가져오게 하고,

상기 역세형 정밀여과장치(14)의 후측에 외압형 한외여과장치(13)를 설치하여 역삼투압여과장치(22)에 설치된 막의 수명연장화를 꾀하고, 상기 해수담수화장치(20)의 세정탱크(23)와 역삼투압여과장치(22)의 사이에 설치된 고압펌프(21)의 후측에 유체터빈(25)을 접속시켜 전기에너지를 최소화 시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 역세형 정밀여과장치(14)는 도2에서 도시한 바와 같이 프레임 에 퍼미에이팅(처리수)파이프(15), 피드파이프(16), 공기파이프(17), 드레인파이프(18) 및 MF모듈(19)로 구성된다.

상기 역세형 정밀여과장치(14)는 원수(해수)중의 미세부유물질 20미크론 까지 처리가 가능하며, 후측에 설치된 외압형 한외여과장치(13)의 전처리 역할을 함과 동시에 여과막은 1000매시의 하이스크린으로 반영구적으로 사용이 가능하고, 미세부유물질은 역세시 공기방울에 의해 자동배출되도록 되어 있는 것으로, 불순물 제거 효율향상 및 연속처리로 인한 처리량 증대를 가져오고 또한, 소모성 부품이 없어 유지비가 적게드는 이점이 있다.

이와 같이 역세형 정밀여과장치(14)에 의해 여과된 원수는 이와 근접설치된 외압형 한외여과장치(13)를 거치면서 미세부유물질 0.01미크론 까지 여과되며, 프랑크톤, 박테리아, 유기물질 등이 제거 되게 되는 것이다.

한편, 상기 외압형 한외여과장치(13)는 어떠한 미세입자도 제거하여 후측의 해수담수화장치(20)에 설치된 역삼투압여과장치(22)의 막의 수명연장화를 돕게 되는 것이다.

이와 같이 역세형 정밀여과장치(14) 및 외압형 한외여과장치(13)를 거쳐 불순물이 제거된 전처리수는 전처리수 저장조(9)에 저장된 후 세정탱크(23)에 저장된 세정수와 혼합되어 역삼투압식 여과장치(22)에 공급된 후 후처리단계(마지막 공정)를 거치게 되는데 세정수는 고압펌프(21)와 유체터빈(25)의 압력에 의해 역삼투압식 여과장치(22)로 보내져 담수화가 이루어 진다.

상기 고압펌프(21)와 유체터빈(25)은 도3에서 도시한 바와 같이 근접설치되 어 역삼투압여과장치(22)측으로 고압을 유지시켜 여과를 행함과 동시에 이때 발생하는 역학적 에너지를 그대로 방류하지 않고 보조에너지로 재활용하도록 한 것으로 이와 같이 에너지를 재활용함에 따라 종래 전기료 대비 약30∼40％의 전기에너지를 절감할 수 있는 것이다.

즉, 전기에 의해 고압펌프(21)를 가동시켜 여과를 행하되 상기 고압방출 낙차에너지를 수력발전의 원리로 응용하여 별도 근접시킨 유체터빈(25)을 돌려주므로서 에너지화할 수 있게 되는 것이다.

상기 고압펌프(21)에 근접하여 유체터빈(25)을 설치함으로서 유체터빈(25)에서 발생된 에너지를 전기에너지로 바꾸지 않고 바로 역학적 에너지로 이용함으로서 에너지 재활용 효율이 우수하며, 상기 유체터빈(25)은 간단히 장착할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 에너지 재활용을 위한 유체터빈(25)을 고압펌프(21)의 후단에 근접 연결해서 사용하는 방법으로 하게 되면 650PSI의 상대적 저압펌프만 사용해도 실제 역삼투압여과장치(22)에 적용될 압력인 950PSI에 도달될 수 있는 것으로, 실제 사용에 있어서는 상기한 만큼의 전기에너지를 필요로 하는 고압펌프(21)모터의 부하가 줄어 들게 되는 것이다.

이어서, 상기와 같이 역삼투압여과장치(22)에 의해 여과된 물은 후처리장치에 설치된 미네랄투입장치(33) 및 이산화염소투입장치(34)로 부터 약품이 공급되어 믹서되어 담수화가 되며 담수는 처리수 저장조(35)로 보내져 저장된 후 필요한 사용처(예로써 배수지)로 이송 사용되게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기한 역세형 정밀여과장치(14)는 설계변경에 의 해 하이스크린형(Hi-Screen Type)정밀여과장치, 포-콘트롤형(Pore-Control Type)여과장치 혹은 멀티미디어(Multi-Media)정밀여과장치로 대체 사용하므로서 같은 목적을 달성할 수 있고, 상기 외압형 한외여과장치(13)는 가압형 평막여과장치, 외압형 중공사막 정밀여과장치, 스파이랄형 정밀여과장치, 스파이랄형 한외여과장치로 대체 사용함으로써 동일한 목적을 달성할 수 있는 것으로 이는 본 발명의 범주내에 속한다 할 것이다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 전처리장치에 여과장치로서 역세형 정밀여과장치 및 외압형 한외여과장치를 불순물 제거 효율향상 및 연속처리로 인한 처리량 증대를 가져오고 소모부품이 없어 유지비가 적게드는 이점이 있을 뿐만 아니라 미세입자의 제거로 인한 역삼투압막의 수명연장을 돕게 되며, 또한 고압펌프의 후측에 유체터빈을 설치하여 상기 유체터빈으로 부터 발생된 에너지를 활용 할 수 있도록 함으로서 전기료를 종래 구조에 대비 30∼40％내외로 절약할 수 있는 것으로, 경제성을 갖는 에너지 저감형 해수담수화 시스템을 제공받을 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 일정 용량의 저장탱크(11)내에 저장된 해수를 담수와 혼합하여 혼합된 혼합수를 이송펌프(12)에 의해 가압이송시켜 여과장치에 의해 여과시켜 미세불순물이 제거된 전처리수를 얻는 전처리장치(10)와;

   상기 전처리과정을 거친 전처리수를 고압펌프(21)에 의해 삼투압식 여과장치(22)로 강제 이송시켜 담수화처리시키는 해수담수화장치(20)와;

   상기 담수화된 처리수에 미네랄 및 이산화염소를 투입하여 미네랄화 및 살균처리하는 후처리장치(30)에 있어서,

   상기 전처리장치(10)의 이송펌프(12)의 후측에 역세형여과장치(14)를 설치하여 불순물 제거 효율향상 및 연속처리로 인한 처리량 증대를 가져오게 하고,

   상기 역세형 정밀여과장치(13)의 후측에 외압형 한외여과장치(13)를 설치하여 역삼투압여과장치(22)에 설치된 막의 수명연장을 꾀하며, 상기 해수담수화장치(20)의 세정탱크(23)와 역삼투압여과장치(22) 사이에 설치된 고압펌프(21)의 후측에 유체터빈(25)을 접속시켜 전기에너지를 절감할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 에너지 저감형 해수담수화 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 역세형 정밀여과장치(14)는 해수(원수)중의 미세부유물질을 20미크론 까지 처리가능하며, 여과막은 1000메시(mesh)의 하이스크린으로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 저감형 해수담수화 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유체터빈(25)은 고압펌프(21)의 후측에 설치되며 고압펌프(21)의 방출 낙차 에너지에 의해 회전되면서 역학적에너지로 활용될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 에너지 저감형 해수담수화 시스템.

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