KR101184651B1 - Forward osmotic desalination device for using osmotic membrane submerged in salty water and nanofilter and the method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 염수가 유입 및 배출되는 염수 입출구와, 농축된 유도 용액이 공급되는 용액 유입구와, 삼투막에 의해 염수에서 유도된 담수가 혼합되어 희석된 유도 용액이 배출되는 용액 배출구를 구비하는 삼투막 모듈과; 염수가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 구비되어 내부에 일정한 양의 염수가 저장되고, 상기 삼투막 모듈이 염수 수위 밑으로 침지되는 저류조와; 상기 삼투막 모듈의 용액 배출구와 연결되는 용액 배출 배관과; 상기 용액 배출 배관과 이의 유입구가 연결 설치되고, 희석된 유도용액에서 담수를 회수하고, 담수 배출구를 통해 배출하고, 농축된 유도용액을 배출구를 통해 배출하는 나노필터와; 상기 나노필터의 유입구 전단에 설치되어 희석된 유도용액을 가압하여 상기 나노필터로 공급하는 가압펌프; 및 상기 나노필터의 배출구와 상기 삼투막 모듈의 용액 유입구를 연결하는 농축 용액 회수 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 삼투현상 유도용액으로서 휴믹산 수용액을 사용함에 따라 휴믹산의 물에 대한 용해도가 큼과 점성이 작음으로 인하여 높은 삼투압을 유발함과 동시에 농도분극에 의한 담수 생산유량 감소를 최소화하여 지속적인 담수 생산량을 확보할 수 있고, 휴믹산의 분자량보다 투과분자량이 상당히 작은 나노필터를 적용함에 따라 생산수의 수질을 보증할 수 있고, 나노필터에 적용되는 압력이 역삼투 대비 40% 이하 수준으로서 고압 펌프가 불필요하고, 이에 따라 고압 펌프의 구동을 위한 에너지 소비가 60% 이상 절감됨에 따라 생산단가를 크게 절감할 수 있으며, 복수의 관형 또는 중공사형 삼투막 모듈을 나노필터와 최소 배관연결로 유니트(UNIT)화함에 따라 담수장치의 설계와 운전이 간편해질 수 있다.
The present invention relates to an apparatus and method for dipping a saltwater reservoir immersion type forward osmosis desalination of an osmosis membrane using an osmosis membrane and a nanofilter, and in particular, a brine inlet and outlet through which brine flows in and out, a solution inlet through which a concentrated induction solution is supplied, and an osmosis membrane. An osmosis membrane module having a solution outlet through which fresh water induced by brine is mixed to discharge the diluted solution; A storage tank having an inlet port and an outlet port so that the brine flows in and out, and a predetermined amount of brine is stored therein, and the osmosis membrane module is immersed below the brine level; A solution discharge pipe connected to the solution discharge port of the osmosis membrane module; A nano filter configured to connect the solution discharge pipe and its inlet to recover fresh water from the diluted induction solution, discharge the fresh water through the discharge port, and discharge the concentrated induction solution through the discharge port; A pressurized pump installed at the front end of the inlet of the nanofilter to pressurize the diluted induction solution to supply the nanofilter; And a concentrated solution recovery pipe connecting the outlet of the nanofilter and the solution inlet of the osmosis membrane module.
According to the present invention as described above, by using the humic acid aqueous solution as the osmotic induction solution, the high solubility and low viscosity of the humic acid causes high osmotic pressure and at the same time minimizes the decrease in freshwater production flow due to concentration polarization. It is possible to secure continuous fresh water production, guarantee the quality of the water produced by applying nano filter which has a significantly smaller permeate molecular weight than humic acid, and the pressure applied to nano filter is less than 40% of reverse osmosis. Since the pump is unnecessary, and thus the energy consumption for driving the high pressure pump is reduced by more than 60%, the production cost can be greatly reduced, and a plurality of tubular or hollow fiber osmosis membrane modules can be connected to the nano filter and the minimum pipe connection unit. UNIT) can simplify the design and operation of desalination systems.

Figure R1020100104595
Figure R1020100104595

Description

삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치 및 방법{FORWARD OSMOTIC DESALINATION DEVICE FOR USING OSMOTIC MEMBRANE SUBMERGED IN SALTY WATER AND NANOFILTER AND THE METHOD THEREOF}FORWARD OSMOTIC DESALINATION DEVICE FOR USING OSMOTIC MEMBRANE SUBMERGED IN SALTY WATER AND NANOFILTER AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 해수, 기수(brackish water), 하수처리방류수 등의 염수로부터 담수를 회수하기 위한 것으로서, 유입 염수는 삼투막을 경계로 반대편의 유입 염수보다 삼투압이 높은 유도 용액과의 삼투압차에 의해 염수중의 담수는 삼투막을 통과하게 되고, 삼투압에 의하여 막을 통과한 담수와 희석된 유도용액은 나노필터로 압송된 후 다시 회수되어 연속 순환되고, 나노필터를 통과한 생산수를 생산하도록 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a brine reservoir immersion type forward osmosis desalination apparatus and method of the osmosis membrane, and specifically to recover fresh water from salt water, such as seawater, brackish water, sewage treatment effluent, the influent brine is bound to the osmosis membrane The osmotic pressure difference between the induction solution with the osmotic pressure higher than the influent brine on the other side causes the fresh water in the brine to pass through the osmosis membrane, and the fresh water and the diluted induction solution passed through the membrane by the osmotic pressure are collected by the nanofilter and recovered again and continuously circulated. The present invention relates to an osmosis membrane and an osmotic membrane using a nanofilter to produce a production water that has passed through a nanofilter.

담수화 방법으로는 크게 증발법과 막여과법으로 대별된다.Desalination methods are largely classified into evaporation and membrane filtration.

현재 담수화 기술은 증발법에서 요구되는 고에너지, 고비용 문제를 극복하기 위하여 막의 성능개선과 생산단가의 절감을 기반으로 급속하게 막분리식으로 전환되고 있다. 향후 담수화 기술은 역삼투법의 담수 생산단가의 절감에 집중될 것이나 염수의 삼투압을 극복하고 그 이상의 압력을 적용해야만 담수를 생산할 수 있다는 전제는 유지된다. 예를 들어 해수의 경우는 25기압 이상의 삼투압을 가지고 있는데, 역삼투막에서의 압력손실 등을 고려할 때 최소 40기압 이상으로 운전해야하는데, 이에 따른 고가의 고압펌프 설치 및 전력사용에 따라 생산단가의 절감은 저단가의 막생산과 관계없이 한계에 이른다.Currently, desalination technology is rapidly being converted to membrane separation based on the improvement of membrane performance and the reduction of production cost in order to overcome the high energy and high cost required by the evaporation method. In the future, desalination technology will focus on reducing the cost of freshwater production by reverse osmosis. However, the premise that fresh water can be produced only by overcoming the osmotic pressure of brine is applied. For example, seawater has an osmotic pressure of 25 atm or more, and considering the loss of pressure in the reverse osmosis membrane, it must be operated at a minimum of 40 atm. Regardless of low-cost film production, the limit is reached.

이와 같은 역삼투 기술과 대별되어 최근 관심을 받고 있는 담수화 기술이 정삼투 기술이다.The desalination technology that has recently attracted attention by being separated from such reverse osmosis technology is forward osmosis technology.

정삼투 기술은 정삼투막 사이에 염수와 해당 염수보다 삼투압이 최소한 같거나 큰 용액, 즉 정삼투 유도용액(draw solution)의 삼투압 차이만큼 농도의 평형을 유지하기 위하여 염수중의 담수가 반투과막을 통과하여 담수를 회수한다.Forward osmosis technology uses fresh water in the brine to pass through the semipermeable membrane to maintain equilibrium concentrations between the forward osmosis membrane and at least equal or greater osmotic pressure than that of the saline solution, ie the difference in osmotic pressure between the forward osmosis draw solutions. To recover fresh water.

정삼투 담수기술의 경우에는 담수의 회수가 삼투압차에 의하여 자연적으로 발생하여 무동력으로 담수가 생산가능하지만 담수를 포함한 유도용액으로부터 담수만을 회수하기 위한 에너지가 필요한데 유도용질만을 회수하여 순환하는 방법과 유도용질의 특성에 따라 소요되는 에너지는 다양할 수 있으며, 심지어 역삼투에 소요되는 에너지 소비량보다 클 수도 있다. 따라서 정삼투 기술의 핵심은 삼투현상을 유발하는 유도용액에서 그 용질의 회수 및 순환에 소요되는 에너지의 최소화에 달려 있다.In the case of forward osmosis desalination technology, the recovery of fresh water occurs naturally due to osmotic pressure difference, so that fresh water can be produced with no power, but energy is needed to recover only fresh water from induction solution including fresh water. Depending on the nature of the solute, the energy required can vary and even be greater than the energy consumption for reverse osmosis. Therefore, the core of forward osmosis technology depends on minimizing the energy required to recover and circulate the solute in the induction solution causing osmosis.

따라서 향후 담수화 기술의 생산단가 절감을 지속적으로 실현하기 위하여 정삼투 담수기술에서 적정 유도용액의 선정, 적용 농도 및 효율적인 유도용질의 회수기술과 정삼투용 전용막과 적용가능한 모듈 개발이 필수적이다.Therefore, in order to continuously reduce the production cost of desalination technology, it is essential to select an appropriate induction solution, apply concentration and efficient recovery of induction solute, and develop an exclusive osmosis membrane and applicable module in forward osmosis desalination technology.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 유입 염수로부터 담수를 회수하기 위한 관형 또는 중공사형 삼투막 모듈을 복수로 병렬 연결하고, 유입 염수로부터 담수 회수를 유도하는 유입염수보다 삼투압이 높고, 자연적속에서 안정적으로 존재하고, 물에 대한 용해도가 높고, 낮은 점성을 가지고 있어 높은 삼투압을 유발할 수 있는 휴믹산(humic acid)을 유도용액으로 사용하여 유입염수로부터 회수된 담수와 유도용액의 희석용액으로부터 생산수(최종 담수)를 생산하고 잔류한 유도용액은 다시 삼투막으로부터 담수를 회수하기 위하여 나노필터로 순환시킴으로써 삼투막을 통한 담수 회수율이 크고 막의 오염 및 막의 내외부 농도분극을 최소화할 수 있고, 역삼투 대비 최소 60% 이상 에너지를 절감함과 동시에 운전 및 유지관리가 용이하도록 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to meet the above requirements, a plurality of parallel tubular or hollow fiber osmosis membrane module for recovering fresh water from the influent brine, the osmotic pressure is higher than the influent brine to induce freshwater recovery from the influent brine, From the dilution of fresh water and induction solution recovered from the influent brine using humic acid as an induction solution, which is stable in nature, has high solubility in water, and has low viscosity and can cause high osmotic pressure. Produced water (final fresh water) and the remaining induction solution is circulated through the nanofilter to recover fresh water from the osmosis membrane. To save energy by at least 60%, and to be easy to operate and maintain. Is there is provided an osmotic membrane brine storage tank submerged forward osmosis desalination device and a method using a permeable membrane and a nano-filter.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

염수가 유입 및 배출되는 염수 입출구와, 농축된 유도 용액이 공급되는 용액 유입구와, 삼투막에 의해 염수에서 유도된 담수가 혼합되어 희석된 유도 용액이 배출되는 용액 배출구를 구비하는 삼투막 모듈과; 염수가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 구비되어 내부에 일정한 양의 염수가 저장되고, 상기 삼투막 모듈이 염수 수위 밑으로 침지되는 저류조와; 상기 삼투막 모듈의 용액 배출구와 연결되는 용액 배출 배관과; 상기 용액 배출 배관과 이의 유입구가 연결 설치되고, 희석된 유도용액에서 담수를 회수하고, 담수 배출구를 통해 배출하고, 농축된 유도용액을 배출구를 통해 배출하는 나노필터와; 상기 나노필터의 유입구 전단에 설치되어 희석된 유도용액을 가압하여 상기 나노필터로 공급하는 가압펌프; 및 상기 나노필터의 배출구와 상기 삼투막 모듈의 용액 유입구를 연결하는 농축 용액 회수 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.An osmosis membrane module having a brine inlet and outlet through which the brine is introduced and discharged, a solution inlet through which the concentrated induction solution is supplied, and a solution outlet through which fresh water derived from the brine by the osmosis membrane is mixed and the diluted induction solution is discharged; A storage tank having an inlet port and an outlet port so that the brine flows in and out, and a predetermined amount of brine is stored therein, and the osmosis membrane module is immersed below the brine level; A solution discharge pipe connected to the solution discharge port of the osmosis membrane module; A nano filter configured to connect the solution discharge pipe and its inlet to recover fresh water from the diluted induction solution, discharge the fresh water through the discharge port, and discharge the concentrated induction solution through the discharge port; A pressurized pump installed at the front end of the inlet of the nanofilter to pressurize the diluted induction solution to supply the nanofilter; And a concentrated solution recovery pipe connecting the outlet of the nanofilter and the solution inlet of the osmosis membrane module.

여기에서, 상기 삼투막 모듈은 중공상으로 형성되고, 복수의 상기 염수 입출구가 형성되는 압력 케이스와; 내부가 빈 반구 형태로 형성되고, 각각의 끝단에 상기 용액 유입구와 용액 배출구가 형성되어 상기 압력 케이스의 상하단에 결합되는 압력 커버; 및 다발의 관형 또는 중공사형으로 형성되고, 각각의 상하단이 원판 형태의 고정 부재에 평행하게 고정되어 상기 압력 케이스 내에서 이의 길이 방향으로 설치되는 삼투막으로 이루어진다.Here, the osmosis membrane module is formed in a hollow shape, the pressure case is formed with a plurality of the brine inlet and outlet; A pressure cover having an inner hemispherical shape and having a solution inlet and a solution outlet formed at each end thereof and coupled to upper and lower ends of the pressure case; And an osmotic membrane formed in a bundle of tubular or hollow fiber shapes, each upper and lower end of which is fixed in parallel to a disk-shaped fixing member and installed in the longitudinal direction thereof in the pressure case.

여기에서 또한, 상기 삼투막 모듈은 상기 저류조에 저장된 염수가 복수의 상기 염수 입출구를 통하여 상기 압력 케이스 내부로 유입되어 상기 삼투막의 외부와 접촉되도록 하고, 염수에 포함된 담수가 상기 삼투막의 내부를 통하여 흐르는 농축된 유도용액과의 삼투압 차이에 의하여 상기 삼투막을 통과하여 유도용액과 혼합되어 흐르도록 하며, 담수가 회수되어 농축된 염수가 복수의 상기 염수 입출구를 통하여 상기 저류조로 배출되도록 하고, 상기 삼투막을 통하여 흐르는 담수가 혼합되어 희석된 유도용액을 상기 용액 배출구와 용액 배출 배관을 통해 상기 나노필터로 압송시켜, 상기 나노필터에 의하여 담수와 혼합된 유도용액중의 담수가 생산수로서 상기 담수 배출구를 통해 배출되도록 하고, 농축된 유도용액을 상기 나노필터의 배출구와 농축 용액 회수 배관을 통해 상기 용액 유입구로 유입시켜 순환시킨다.Here, the osmosis membrane module may allow the brine stored in the storage tank to be introduced into the pressure case through a plurality of the brine inlets and outlets to be in contact with the outside of the osmosis membrane, and the fresh water contained in the brine may pass through the inside of the osmosis membrane. The osmotic pressure of the concentrated induction solution flows through the osmosis membrane to be mixed with the induction solution, and the fresh water is recovered so that the concentrated brine is discharged to the storage tank through a plurality of the brine inlets and outlets. The induction solution diluted by mixing fresh water flowing through the solution is pumped to the nanofilter through the solution outlet and the solution discharge pipe, and the fresh water in the induction solution mixed with the fresh water by the nanofilter is produced through the freshwater outlet. And drain the concentrated draw solution with the outlet of the nanofilter. The solution is introduced into the solution inlet through the solution return pipe and circulated.

여기에서 또, 상기 유도용액은 휴믹산(humic acid) 수용액을 사용하고, 휴믹산 수용액의 농도는 유입되는 염수의 삼투압과 동일한 삼투압을 나타내는 농도부터 해당 농도의 포화용해도까지의 범위에서 결정한다.In addition, the induction solution is a humic acid (humic acid) aqueous solution, the concentration of the humic acid aqueous solution is determined in a range from the concentration showing the osmotic pressure equal to the osmotic pressure of the incoming brine to the saturated solubility of the concentration.

여기에서 또, 상기 나노필터는 유도용액으로 사용된 휴믹산의 분자량보다 투과분자량이 작은 규격을 사용한다.Here, the nanofilter uses a specification that the molecular weight of the permeation is smaller than the molecular weight of the humic acid used as the induction solution.

여기에서 또, 상기 삼투막 모듈은 병렬 다수개가 설치되어 1개의 유니트(UNIT)로 구성되되, 상기 삼투막 모듈의 설치 개수를 동일 압력에서의 상기 나노필터의 투과유량을 상기 삼투막 모듈의 담수 회수유량으로 나누어 결정하고, 상기 유니트의 삼투막 모듈의 개수가 담수회수유량이 상기 나노필터의 투과량을 넘지 않는 범위에서 결정한다.Here, the osmosis membrane module is composed of one unit (UNIT) is provided with a plurality of parallel in parallel, the number of installation of the osmosis membrane module to the permeate flow rate of the nano-filter at the same pressure fresh water recovery of the osmosis membrane module It is determined by dividing by the flow rate, and the number of osmosis membrane modules of the unit is determined in a range in which the freshwater recovery flow rate does not exceed the permeation amount of the nanofilter.

여기에서 또, 상기 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치는 상기 농축 용액 회수 배관 상에 전기 전도도계를 설치하고, 상기 나노필터의 담수 배출구의 후단에 유량계를 설치하여 상기 전기 전도도계의 전기 전도도가 기준값보다 10% 증가하거나 상기 유량계의 유량이 유량 기준값보다 10% 감소시 이상 발생을 자동으로 통보하는 콘트롤러를 더 구비한다.
Here, in the brine reservoir immersion type forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nanofilter, an electric conductivity meter is installed on the concentrated solution recovery pipe, and a flowmeter is installed at the rear end of the fresh water outlet of the nanofilter. The controller further includes a controller that automatically notifies the occurrence of abnormality when the electrical conductivity of the electrical conductivity meter increases by 10% from the reference value or the flow rate of the flowmeter decreases by 10% from the flow reference value.

본 발명의 다른 특징은,According to another aspect of the present invention,

상기의 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치를 이용한 정삼투 담수화 방법에 있어서, 염수가 저장된 저류조에 삼투막 모듈을 투입하여 염수를 삼투막 외부와 접촉시키는 염수 농축 공정과; 농축된 유도 용액을 상기 삼투막 모듈의 삼투막 내부에서 일방향으로 흐름을 갖도록 공급하여 삼투압에 의해 염수에서 담수를 분리하여 배출하는 정삼투 공정과; 상기 삼투막 모듈에서 담수와 혼합되어 희석된 유도 용액을 나노필터로 배출하는 희석 용액 배출 공정; 및 상기 나노필터에서 희석된 유도 용액을 상호 분리시켜 담수인 생산수를 외부로 배출시키고, 농축된 유도 용액을 상기 삼투막 모듈로 순환 공급하는 생산수 분리 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the forward osmosis desalination method using the osmosis membrane and the osmosis membrane brine storage tank immersion forward osmosis desalination apparatus using the osmosis membrane and the nano-filter, the brine concentration process of contacting the brine to the outside of the osmosis membrane by introducing the osmosis membrane module ; A forward osmosis process of supplying the concentrated induction solution to have a flow in one direction inside the osmosis membrane of the osmosis membrane module to separate and discharge fresh water from the brine by osmotic pressure; A dilute solution discharge process of discharging the induction solution diluted with fresh water in the osmosis membrane module to the nanofilter; And separating the induction solution diluted in the nanofilter to each other to discharge fresh water production water to the outside, and circulating and supplying the concentrated induction solution to the osmosis membrane module.

여기에서, 상기 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 방법은, 농축 용액 회수 배관 상에 설치된 전기 전도도계로부터 측정된 전기 전도도가 기준값보다 10% 증가하거나 상기 나노필터의 담수 배출구의 후단에 설치된 유량계로부터 측정된 유량이 유량 기준값보다 10% 감소시 이상 발생을 자동으로 통보하는 모니터링 공정을 더 포함한다.Here, in the brine reservoir immersion type forward osmosis desalination method of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter, the electrical conductivity measured from the electrical conductivity meter installed on the concentrated solution recovery pipe 10% higher than the reference value or the fresh water outlet of the nano-filter The method further includes a monitoring process for automatically notifying an occurrence of an abnormality when the flow rate measured from the flow meter installed at the rear end of the flow rate decreases by 10% from the flow rate reference value.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치 및 방법에 따르면, 삼투현상 유도용액으로서 휴믹산 수용액을 사용함에 따라 휴믹산의 물에 대한 용해도가 큼과 점성이 작음으로 인하여 높은 삼투압을 유발함과 동시에 농도분극에 의한 담수 생산유량 감소를 최소화하여 지속적인 담수 생산량을 확보할 수 있고, 휴믹산의 분자량보다 투과분자량이 상당히 작은 나노필터를 적용함에 따라 생산수의 수질을 보증할 수 있고, 나노필터에 적용되는 압력이 역삼투 대비 40% 이하 수준으로서 고압 펌프가 불필요하고, 이에 따라 고압 펌프의 구동을 위한 에너지 소비가 60% 이상 절감됨에 따라 생산단가를 크게 절감할 수 있으며, 복수의 관형 또는 중공사형 삼투막 모듈을 나노필터와 최소 배관연결로 유니트(UNIT)화함에 따라 담수장치의 설계와 운전이 간편해질 수 있다.According to the present invention, the osmosis membrane and the osmosis membrane immersion type forward osmosis desalination apparatus and method using the osmotic membrane and the nano-filter according to the present invention, the solubility of the humic acid in water and the viscosity of the humic acid as large as the osmotic induction solution is used Due to its small size, high osmotic pressure can be minimized, and the reduction of freshwater production flow due to concentration polarization can be minimized to ensure continuous freshwater production. As the pressure applied to the nanofilter is less than 40% of reverse osmosis, a high pressure pump is unnecessary, and as a result, energy consumption for driving the high pressure pump is reduced by more than 60%, thereby greatly reducing the production cost. And a plurality of tubular or hollow fiber osmosis membrane modules with a minimum of With the condensation unit (UNIT), the design and operation of the desalination system can be simplified.

도 1은 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치중 삼투막 모듈의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of the salt water reservoir immersion type forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the osmosis membrane module of the saline reservoir submerged forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2. FIG.
4 is a side cross-sectional view of FIG. 2.
Figure 5 is a flow chart for explaining a saline reservoir immersion type forward osmosis desalination method of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the configuration of the saline reservoir immersion type forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention will be described in detail.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치의 구성을 나타낸 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치중 삼투막 모듈의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 측단면도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of the salt osmosis tank immersion forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention, Figure 2 is a salt storage tank immersion type of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention. It is a perspective view which shows the structure of an osmosis membrane module in osmosis desalination apparatus, FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2, and FIG. 4 is a side sectional view of FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치(100)는, 삼투막 모듈(110)과, 저류조(120)와, 용액 배출 배관(130)과, 나노필터(140)와, 가압펌프(150)와, 농축 용액 회수 배관(160)으로 구성된다.1 to 4, the saline reservoir immersion forward osmosis desalination apparatus 100 of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention, the osmosis membrane module 110, the storage tank 120, and the solution discharge The pipe 130, the nano filter 140, the pressure pump 150, and the concentrated solution recovery pipe 160 are configured.

먼저, 삼투 막모듈(110)은 압력 케이스(111)와, 압력 커버(113)와, 삼투막(115)으로 구성된다.First, the osmosis membrane module 110 is composed of a pressure case 111, a pressure cover 113, and the osmosis membrane 115.

압력 케이스(111)는 스테인레스 또는 강화 아크릴 재질로 중공상으로 형성되고, 측면에 해수, 기수(brackish water), 하수처리방류수 등의 염수가 유입되고, 염수에서 담수가 분리되어 측면 하단에 농축된 농축수를 배출, 즉 염수가 유통하는 염수 입출구(111a)가 복수개가 형성된다. 여기에서, 압력 케이스(111)는 상하단 내주면에 하기에서 설명할 삼투막(115)의 고정 부재(115a)가 고정되는 제 1고정턱(111c)이 돌출 형성되는 것이 바람직하다. 여기에서 또한, 압력 케이스(111)는 상하단 내주면에 하기에서 설명할 압력 커버(113)와 결합을 위해 나사탭(111d)이 형성되는 것이 바람직하며, 나사탭 이외에 클램프 방식, 후크 결합, 용접 결합 등으로 결합될 수도 있다.The pressure case 111 is formed of a stainless steel or reinforced acrylic material in a hollow shape, and brine, such as seawater, brackish water, and sewage treatment effluent, is introduced into the side, and concentrated water is concentrated at the bottom of the side by separating fresh water from the brine. A plurality of brine inlets and outlets 111a through which the water is discharged, that is, the brine flows, are formed. Here, it is preferable that the pressure case 111 protrudes from the upper and lower inner circumferential surfaces of the first fixing jaw 111c to which the fixing member 115a of the osmosis membrane 115 to be described below is fixed. Here, the pressure case 111 is preferably formed on the inner peripheral surface of the upper and lower end thread tabs 111d for coupling with the pressure cover 113 to be described below, in addition to the screw tab, clamping method, hook coupling, welding coupling, etc. May be combined.

압력 커버(113)는 삼투막(115)에 압력과 유량을 균등하게 공급하도록 압력 케이스(111)와 동일 재질로 내부가 빈 반구 형태로 형성되고, 압력 케이스(111) 내로 농축된 유도 용액(draw solution)을 유입시켜 담수가 혼합되어 희석된 유도 용액을 배출시키도록 각각의 끝단에 용액 유입구(113a)와 용액 배출구(113b)가 형성되어 압력 케이스(111)의 상하단에 결합된다. 여기에서, 압력 커버(113)는 내주면에 삼투막(115)의 고정 부재(115a)가 고정되는 제 2고정턱(113c)이 돌출 형성되는 것이 바람직하다. 여기에서 또한, 압력 커버(113)는 하단 외주면에 압력 커버(113)와 결합을 위해 나사탭(113d)이 형성되는 것이 바람직하며, 나사탭 이외에 클램프 방식, 후크 결합, 용접 결합 등으로 결합될 수도 있다. 이때, 유도 용액은 물에 대한 높은 용해도 및 낮은 점성과 자연에서 안정된 상태로 존재하는 휴믹산(humic acid) 수용액을 사용하고, 휴믹산 수용액의 농도는 유입되는 염수의 삼투압과 동일한 삼투압을 나타내는 농도부터 해당 농도의 포화용해도까지의 범위에서 결정한다.The pressure cover 113 is formed in the same material as the pressure case 111 to have an empty hemispherical shape so as to equally supply pressure and flow rate to the osmosis membrane 115, and a draw solution concentrated in the pressure case 111 (draw). A solution inlet 113a and a solution outlet 113b are formed at each end to introduce a solution) to discharge the induction solution diluted by mixing fresh water, and are coupled to upper and lower ends of the pressure case 111. Here, the pressure cover 113 preferably has a second fixing jaw 113c protruding from the inner circumferential surface of the fixing member 115a of the osmosis membrane 115. Here, the pressure cover 113 is preferably formed with a thread tab 113d for coupling with the pressure cover 113 on the lower outer circumferential surface, and may be coupled by a clamp method, a hook coupling, a welding coupling, etc. in addition to the screw tab. have. In this case, the induction solution uses a high solubility and low viscosity in water and a humic acid aqueous solution which is present in a stable state in nature, and the concentration of the humic acid aqueous solution is from the concentration which shows the same osmotic pressure as the osmotic pressure of the incoming brine. It is determined in the range up to the saturated solubility of.

삼투막(115)은 다발의 관형 또는 중공사형으로 형성되고, 각각의 상하단이 원판 형태의 고정 부재(115a)에 평행하게 고정되어 압력 케이스(111) 내에서 이의 길이 방향으로 설치된다. 여기에서, 고정 부재(115a)는 삼투막(115)의 외측면 밀봉을 위해 레진과 같은 수지 재질로 삼투막(115)의 상하단과 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 삼투막(115)의 고정 부재(115a)를 압력 케이스(111)의 제 1고정턱(111c)과 압력 커버(113)의 제 2고정턱(113c) 사이에 설치시 수밀을 위하여 그 단면 형상이 "디귿자"인 패킹(117)이 설치되는 것이 바람직하고, 압력 케이스(111)의 나사탭(111d)과 압력 커버(113)의 나사탭(113d) 사이에는 오링(119)이 설치되는 것이 바람직하다.The osmosis membrane 115 is formed in a bundle of tubular or hollow fiber, and the upper and lower ends thereof are fixed in parallel to the fixing member 115a in the form of a disk and installed in the longitudinal direction thereof in the pressure case 111. Here, the fixing member 115a is preferably formed integrally with the upper and lower ends of the osmosis membrane 115 with a resin material such as resin for sealing the outer surface of the osmosis membrane 115. At this time, when the fixing member 115a of the osmosis membrane 115 is installed between the first fixing jaw 111c of the pressure case 111 and the second fixing jaw 113c of the pressure cover 113, the cross section thereof for watertightness. It is preferable that a packing 117 having a shape of "dimple" is provided, and the O-ring 119 is provided between the thread tap 111d of the pressure case 111 and the thread tap 113d of the pressure cover 113. desirable.

한편, 삼투막 모듈(110)은 병렬 다수개가 설치되어 1개의 유니트(UNIT)로 구성되되, 삼투막 모듈(110)의 설치 개수를 동일 압력에서의 하기에서 설명할 나노필터(140)의 투과유량을 삼투막 모듈(110)의 담수 회수유량으로 나누어 결정하고, 유니트의 삼투막 모듈(110)의 개수가 담수회수유량이 나노필터(140)의 투과량을 넘지 않는 범위에서 결정한다.
On the other hand, the osmosis membrane module 110 is composed of one unit (UNIT) is installed a plurality of parallel, permeate flow rate of the nano-filter 140 to be described below the number of the osmosis membrane module 110 at the same pressure It is determined by dividing by the freshwater recovery flow rate of the osmosis membrane module 110, the number of the osmosis membrane module 110 of the unit is determined in the range that the freshwater recovery flow rate does not exceed the permeation amount of the nano-filter 140.

그리고, 저류조(120)는 염수가 유입되는 유입구(121)와 농축수가 배출되는 배출구(123)가 구비되어 내부에 일정한 양의 염수가 저장되고, 삼투막 모듈이 염수 수위 밑으로 침지된다. 여기에서, 저류조(120)는 염수의 농도가 균일해지도록 교반기(125)를 구비한다.In addition, the storage tank 120 is provided with an inlet 121 through which the brine is introduced and an outlet 123 through which the concentrated water is discharged so that a predetermined amount of saline is stored therein, and the osmosis membrane module is immersed below the brine level. Here, the storage tank 120 is provided with a stirrer 125 so that the concentration of the brine is uniform.

또한, 용액 배출 배관(130)은 삼투막 모듈(110)의 압력 커버(113)에 형성된 용액 배출구(113b)와 연결된다. 여기에서, 용액 배출 배관(130)은 각각의 삼투막 모듈(110)의 용액 배출구(113b)와 분기식으로 병렬 연결되는 것이 바람직하다.
In addition, the solution discharge pipe 130 is connected to the solution discharge port 113b formed in the pressure cover 113 of the osmosis membrane module 110. Here, the solution discharge pipe 130 is preferably connected in parallel with the solution outlet (113b) of each osmosis membrane module 110 in a branched manner.

또한, 나노필터(140)는 용액 배출 배관(130)과 이의 유입구(141)가 연결 설치되고, 희석된 유도용액에서 담수를 회수하고, 담수 배출구(143)를 통해 배출하고, 농축된 유도용액을 배출구(145)를 통해 배출한다. 여기에서, 나노필터(140)는 유도용액으로 사용된 휴믹산의 분자량보다 투과분자량이 작은 규격을 사용한다.
In addition, the nano filter 140 is connected to the solution discharge pipe 130 and its inlet 141 is installed, recovering fresh water from the diluted induction solution, discharged through the fresh water outlet 143, and the concentrated induction solution Discharge through the outlet 145. Here, the nano filter 140 uses a specification that the molecular weight of the permeation is smaller than the molecular weight of the humic acid used as the induction solution.

또, 가압펌프(150)는 용액 배출 배관(130) 상인 나노필터(140)의 유입구(141) 전단에 설치되어 희석된 유도용액을 가압하여 나노필터(140)로 공급한다.
In addition, the pressure pump 150 is installed at the front end of the inlet 141 of the nano filter 140 on the solution discharge pipe 130 to pressurize the diluted induction solution to supply to the nano filter 140.

한편, 농축 용액 회수 배관(160)은 나노필터(140)의 배출구(145)와 삼투막 모듈(110)의 압력 커버(113)에 형성된 용액 유입구(113a)를 연결한다. 여기에서, 농축 용액 회수 배관(160)은 각각의 삼투막 모듈(110)의 용액 유입구(113a)와 분기식으로 병렬 연결되는 것이 바람직하다.
Meanwhile, the concentrated solution recovery pipe 160 connects the outlet 145 of the nanofilter 140 and the solution inlet 113a formed in the pressure cover 113 of the osmosis membrane module 110. Here, the concentrated solution recovery pipe 160 is preferably connected in parallel with the solution inlet (113a) of each osmosis membrane module (110).

그리고, 본 발명에 따른 삼투막과 나노필터를 이용한 정삼투 담수화 장치(100)는 농축 용액 회수 배관(160) 상에 전기 전도도계(170)를 설치하고, 나노필터(140)의 담수 배출구(143)의 후단에 유량계(180)를 설치하여 전기 전도도계(170)의 전기전도도가 기준값보다 10% 증가하거나 유량계(180)의 유량이 유량 기준값보다 10% 감소시 이상 발생을 컨트롤러(190)에서 자동으로 통보한다. 이때, 통보 방법은 알람, 경고등, SMS 등 다양한 방법이 적용된다.
In addition, the forward osmosis desalination apparatus 100 using the osmosis membrane and the nanofilter according to the present invention installs the electrical conductivity meter 170 on the concentrated solution recovery pipe 160, and the fresh water outlet 143 of the nanofilter 140. The controller 190 automatically generates an abnormality when the flowmeter 180 is installed at the rear end of the c) and the electrical conductivity of the electrical conductivity meter 170 increases by 10% from the reference value or the flow rate of the flowmeter 180 decreases by 10% from the flow reference value. Notify by. In this case, various methods such as an alarm, a warning light, and an SMS may be applied.

이하, 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the saline reservoir immersion type forward osmosis desalination method of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nanofilter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 따른 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 5 is a flow chart for explaining a saline reservoir immersion type forward osmosis desalination method of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter according to the present invention.

도 5를 참조하면, 염수가 저류조(120)에 취수되어 일정 유량을 유지하면 삼투막 모듈(110)의 복수의 염수 입출구(111a)를 통해 압력 케이스(111) 내부로 염수가 자유롭게 유입된다.Referring to FIG. 5, when the salt water is collected in the storage tank 120 and maintains a constant flow rate, the salt water is freely introduced into the pressure case 111 through the plurality of salt water inlets and outlets 111a of the osmosis membrane module 110.

이와 동시에 농축된 유도용액은 농축 용액 회수 배관(160)을 통해 삼투막 모듈(110)의 용액 유입구(113a)로 유입되어 삼투막(115) 내부에서 일방향으로 흐르면서 삼투압이 발생하게 되고, 삼투압에 의해 염수 내의 담수가 분리된다.At the same time, the concentrated induction solution flows into the solution inlet 113a of the osmosis membrane module 110 through the concentrated solution recovery pipe 160 and flows in one direction within the osmosis membrane 115 to generate osmotic pressure. Fresh water in the brine is separated.

그리고, 담수가 분리되어 농축된 염수, 즉 농축수는 다시 염수 입출구(111a)를 통해 저류조(120)로 배출되고, 저류조(120) 내의 염수와 혼합되어 희석된다. 이때 저류조(120)에는 항시 일정한 양의 염수가 유입구(121)를 통해 유입되고, 항시 일정한 양의 염수가 배출구(123)를 통해 배출되며, 내부에서 교반기(125)가 교반되기 때문에 염수의 농도가 일정하게 유지된다.Then, the brine concentrated and separated from the fresh water, that is, the concentrated water is discharged to the storage tank 120 again through the brine inlet and outlet 111a, and mixed with the brine in the storage tank 120 to be diluted. At this time, the storage tank 120 is always introduced through a constant amount of salt water through the inlet 121, the constant amount of salt water is always discharged through the outlet 123, the concentration of the brine because the stirrer 125 is stirred inside Stays constant.

계속해서, 담수와 혼합되어 희석된 유도용액은 삼투막 모듈(110)의 용액 배출구(113b)와 용액 배출 배관(130)을 통해 나노필터(140)의 유입구(141)로 유입된다. 이때, 가압펌프(150)에 의해 희석된 유도용액이 가압되어 나노필터(140)로 공급된다.Subsequently, the induction solution diluted with fresh water is introduced into the inlet 141 of the nanofilter 140 through the solution outlet 113b of the osmosis membrane module 110 and the solution discharge pipe 130. At this time, the induction solution diluted by the pressure pump 150 is pressurized and supplied to the nano-filter 140.

그러면, 나노필터(140)에서 희석된 유도용액에서 담수를 회수하고, 담수 배출구(143)를 통해 배출하고, 농축된 유도용액을 배출구(145)를 통해 배출하면, 농축된 유도용액의 농축 용액 회수 배관(160)을 통해 삼투막 모듈(110)의 용액 유입구(113a)로 유입된다.Then, the fresh water is recovered from the induction solution diluted in the nano-filter 140, discharged through the fresh water outlet 143, and discharged the concentrated induction solution through the outlet 145, recovery of the concentrated solution of the concentrated induction solution It is introduced into the solution inlet 113a of the osmosis membrane module 110 through the pipe 160.

그리하여, 유도용액이 연속 순환되고, 염수가 지속적으로 공급됨으로써 연속해서 나노필터(140)에서 담수가 생산된다.Thus, the induction solution is continuously circulated and fresh water is continuously produced in the nanofilter 140 by continuously supplying the brine.

한편, 컨트롤러(190)는 전기 전도도계(170)와 유량계(180)를 모니터링하는 데, 전기 전도도계(170)의 전기전도도가 기준값보다 10% 증가하거나 유량계(180)의 유량이 유량 기준값보다 10% 감소시 이상 발생을 자동으로 통보한다. 이때, 유량계(180)의 유량이 유량 기준값보다 10% 감소하는 경우 나노필터(140)를 세정하거나 교체하고, 전기전도도가 기준값보다 10% 증가하는 경우 삼투막 모듈(110)을 세정하거나 교체한다.On the other hand, the controller 190 monitors the electrical conductivity meter 170 and the flow meter 180, the electrical conductivity of the electrical conductivity meter 170 is increased by 10% than the reference value or the flow rate of the flow meter 180 is 10 than the flow reference value Automatically notify of abnormality when% decreases. In this case, when the flow rate of the flow meter 180 is reduced by 10% from the flow rate reference value, the nanofilter 140 is cleaned or replaced, and when the electrical conductivity is increased by 10% from the reference value, the osmosis membrane module 110 is cleaned or replaced.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.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. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

110 : 삼투막 모듈 120 : 저류조
130 : 용액 배출 배관 140 : 나노필터
150 : 가압펌프 160 : 농축 용액 회수 배관
170 : 전기 전도도계 180 : 유량계
190 : 컨트롤러
110: osmosis membrane module 120: storage tank
130: solution discharge pipe 140: nano filter
150: pressurized pump 160: concentrated solution recovery pipe
170: electrical conductivity meter 180: flow meter
190 controller

Claims (9)

염수가 유입 및 배출되는 염수 입출구와, 휴믹산(humic acid) 수용액을 사용하고, 휴믹산 수용액의 농도가 유입되는 염수의 삼투압과 동일한 삼투압을 나타내는 농도부터 해당 농도의 포화용해도까지의 범위에서 결정되는 유도 용액이 농축되어 공급되는 용액 유입구와, 삼투막에 의해 염수에서 유도된 담수가 혼합되어 희석된 유도 용액이 배출되는 용액 배출구를 구비하는 삼투막 모듈과;
염수가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 구비되어 내부에 일정한 양의 염수가 저장되고, 상기 삼투막 모듈이 염수 수위 밑으로 침지되는 저류조와;
상기 삼투막 모듈의 용액 배출구와 연결되는 용액 배출 배관과;
상기 용액 배출 배관과 이의 유입구가 연결 설치되고, 희석된 유도용액에서 담수를 회수하고, 담수 배출구를 통해 배출하고, 농축된 유도용액을 배출구를 통해 배출하는 나노필터와;
상기 나노필터의 유입구 전단에 설치되어 희석된 유도용액을 가압하여 상기 나노필터로 공급하는 가압펌프; 및
상기 나노필터의 배출구와 상기 삼투막 모듈의 용액 유입구를 연결하는 농축 용액 회수 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치.
Induction solution using a brine inlet and outlet where the brine is introduced and discharged, and a humic acid aqueous solution, and the concentration of the humic acid solution is determined from the concentration of osmotic pressure equal to the osmotic pressure of the brine to which the brine is introduced to the saturated solubility of the corresponding concentration. An osmosis membrane module having the concentrated solution supplied inlet and a solution outlet through which a fresh solution derived from brine by the osmotic membrane is mixed and the diluted induction solution is discharged;
A storage tank having an inlet port and an outlet port so that the brine flows in and out, and a predetermined amount of brine is stored therein, and the osmosis membrane module is immersed below the brine level;
A solution discharge pipe connected to the solution discharge port of the osmosis membrane module;
A nano filter configured to connect the solution discharge pipe and its inlet to recover fresh water from the diluted induction solution, discharge the fresh water through the discharge port, and discharge the concentrated induction solution through the discharge port;
A pressurized pump installed at the front end of the inlet of the nanofilter to pressurize the diluted induction solution to supply the nanofilter; And
An osmosis membrane immersion type forward osmosis desalination apparatus for an osmosis membrane using an osmosis membrane and a nanofilter, characterized in that it comprises a concentrated solution recovery pipe connecting the outlet of the nanofilter and the solution inlet of the osmosis membrane module.
제 1 항에 있어서,
상기 삼투막 모듈은,
중공상으로 형성되고, 복수의 상기 염수 입출구가 형성되는 압력 케이스와;
내부가 빈 반구 형태로 형성되고, 각각의 끝단에 상기 용액 유입구와 용액 배출구가 형성되어 상기 압력 케이스의 상하단에 결합되는 압력 커버; 및
다발의 관형 또는 중공사형으로 형성되고, 각각의 상하단이 원판 형태의 고정 부재에 평행하게 고정되어 상기 압력 케이스 내에서 이의 길이 방향으로 설치되는 삼투막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치.
The method of claim 1,
The osmosis membrane module,
A pressure case formed in a hollow shape and having a plurality of salt water inlets and outlets formed therein;
A pressure cover having an inner hemispherical shape and having a solution inlet and a solution outlet formed at each end thereof and coupled to upper and lower ends of the pressure case; And
It is formed in a bundle of tubular or hollow fiber, each of the upper and lower ends is fixed in parallel to the disk-shaped fixing member made of an osmosis membrane, characterized in that the osmosis membrane is installed in the longitudinal direction in the pressure case using an osmosis membrane and a nano-filter Saline reservoir submerged forward osmosis desalination device of osmosis membrane.
제 2 항에 있어서,
상기 삼투막 모듈은,
상기 저류조에 저장된 염수가 복수의 상기 염수 입출구를 통하여 상기 압력 케이스 내부로 유입되어 상기 삼투막의 외부와 접촉되도록 하고, 염수에 포함된 담수가 상기 삼투막의 내부를 통하여 흐르는 농축된 유도용액과의 삼투압 차이에 의하여 상기 삼투막을 통과하여 유도용액과 혼합되어 흐르도록 하며, 담수가 회수되어 농축된 염수가 복수의 상기 염수 입출구를 통하여 상기 저류조로 배출되도록 하고, 상기 삼투막을 통하여 흐르는 담수가 혼합되어 희석된 유도용액을 상기 용액 배출구와 용액 배출 배관을 통해 상기 나노필터로 압송시켜, 상기 나노필터에 의하여 담수와 혼합된 유도용액중의 담수가 생산수로서 상기 담수 배출구를 통해 배출되도록 하고, 농축된 유도용액을 상기 나노필터의 배출구와 농축 용액 회수 배관을 통해 상기 용액 유입구로 유입시켜 순환시키는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치.
The method of claim 2,
The osmosis membrane module,
The brine stored in the storage tank is introduced into the pressure case through a plurality of brine inlet and outlet to be in contact with the outside of the osmosis membrane, and the osmotic pressure difference with the concentrated induction solution flowing through the inside of the osmosis membrane of fresh water contained in the brine By passing through the osmosis membrane and mixed with the induction solution to flow, fresh water is recovered and concentrated brine is discharged to the storage tank through a plurality of the brine inlet and outlet, and the fresh water flowing through the osmosis membrane is mixed and diluted induction The solution is pumped to the nanofilter through the solution outlet and the solution discharge pipe so that fresh water in the induction solution mixed with fresh water by the nanofilter is discharged through the freshwater outlet as production water, and the concentrated induction solution is The solution through the outlet of the nanofilter and the concentrated solution recovery pipe To flow into the inlet by the osmotic membrane and the nano-filter, comprising a step of circulating osmosis membrane brine storage tank submerged forward osmosis desalination unit.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 나노필터는,
유도용액으로 사용된 휴믹산의 분자량보다 투과분자량이 작은 규격을 사용하는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치.
The method of claim 1,
The nano filter,
A salt storage tank immersed forward osmosis desalination apparatus for an osmosis membrane using an osmosis membrane and a nanofilter, characterized in that a standard having a smaller permeation molecular weight than that of a humic acid used as an induction solution is used.
제 1 항에 있어서,
상기 삼투막 모듈은,
병렬로 다수개가 설치되어 1개의 유니트(UNIT)로 구성되되, 상기 삼투막 모듈의 설치 개수를 동일 압력에서의 상기 나노필터의 투과유량을 상기 삼투막 모듈의 담수 회수유량으로 나누어 결정하고, 상기 유니트의 삼투막 모듈의 개수가 담수회수유량이 상기 나노필터의 투과량을 넘지 않는 범위에서 결정하는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치.
The method of claim 1,
The osmosis membrane module,
Multiple units are installed in parallel and consist of one unit. The number of osmosis membrane modules is determined by dividing the permeate flow rate of the nanofilter at the same pressure by the freshwater recovery flow rate of the osmosis membrane module. The osmosis membrane immersion forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter, characterized in that the number of osmosis membrane module is determined in the range that the freshwater recovery flow rate does not exceed the permeation amount of the nanofilter.
제 1 항에 있어서,
상기 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치는,
상기 농축 용액 회수 배관 상에 전기 전도도계를 설치하고, 상기 나노필터의 담수 배출구의 후단에 유량계를 설치하여 상기 전기 전도도계의 전기 전도도가 기준값보다 10% 증가하거나 상기 유량계의 유량이 유량 기준값보다 10% 감소시 이상 발생을 자동으로 통보하는 콘트롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치.
The method of claim 1,
The saline reservoir immersion type forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter,
An electric conductivity meter is installed on the concentrated solution return pipe, and a flow meter is installed at the rear end of the fresh water outlet of the nanofilter so that the electric conductivity of the electric conductivity meter increases by 10% from the reference value or the flow rate of the flow meter is 10 than the flow reference value. Saline reservoir immersion forward osmosis desalination device of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter characterized in that it further comprises a controller for automatically notifying the occurrence of abnormalities when the% decrease.
제 1 항의 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 장치를 이용한 정삼투 담수화 방법에 있어서,
염수가 저장된 저류조에 삼투막 모듈을 투입하여 염수를 삼투막 외부와 접촉시키는 염수 농축 공정과;
농축된 유도 용액을 상기 삼투막 모듈의 삼투막 내부에서 일방향으로 흐름을 갖도록 공급하여 삼투압에 의해 염수에서 담수를 분리하여 배출하는 정삼투 공정과;
상기 삼투막 모듈에서 담수와 혼합되어 희석된 유도 용액을 나노필터로 배출하는 희석 용액 배출 공정; 및
상기 나노필터에서 희석된 유도 용액을 상호 분리시켜 담수인 생산수를 외부로 배출시키고, 농축된 유도 용액을 상기 삼투막 모듈로 순환 공급하는 생산수 분리 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 방법.
In the forward osmosis desalination method using the saline reservoir submerged forward osmosis desalination apparatus of the osmosis membrane using the osmosis membrane and nano-filter of claim 1,
A brine concentration step of bringing the brine into contact with the outside of the osmosis membrane by introducing an osmosis membrane module into a storage tank in which the brine is stored;
A forward osmosis process of supplying the concentrated induction solution to have a flow in one direction inside the osmosis membrane of the osmosis membrane module to separate and discharge fresh water from the brine by osmotic pressure;
A dilute solution discharge process of discharging the induction solution diluted with fresh water in the osmosis membrane module to the nanofilter; And
Separating the induction solution diluted in the nano-filter mutually to discharge the fresh water production water to the outside, and the osmosis membrane and nano-filter comprising a production water separation process for circulating the concentrated induction solution to the osmosis membrane module Saline reservoir submerged forward osmosis desalination method of the osmosis membrane by using.
제 8 항에 있어서,
상기 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 방법은,
농축 용액 회수 배관 상에 설치된 전기 전도도계로부터 측정된 전기 전도도가 기준값보다 10% 증가하거나 상기 나노필터의 담수 배출구의 후단에 설치된 유량계로부터 측정된 유량이 유량 기준값보다 10% 감소시 이상 발생을 자동으로 통보하는 모니터링 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼투막 및 나노필터를 이용한 삼투막의 염수 저류조 침지형 정삼투 담수화 방법.
The method of claim 8,
The saline reservoir submerged forward osmosis desalination method of the osmosis membrane using the osmosis membrane and the nano-filter,
When the electrical conductivity measured from the electrical conductivity meter installed on the concentrated solution return pipe increases by 10% from the reference value or the flow rate measured by the flowmeter installed at the rear end of the fresh water outlet of the nanofilter decreases by 10% from the flow reference value, an abnormality is automatically generated. Saline reservoir immersion type forward osmosis desalination method of the osmosis membrane using an osmosis membrane and a nano-filter characterized in that it further comprises a monitoring step of notifying.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9039899B2 (en) 2011-04-25 2015-05-26 Oasys Water, Inc. Osmotic separation systems and methods
US9919936B2 (en) 2012-11-16 2018-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Water recovery method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101537444B1 (en) * 2013-08-20 2015-07-16 한국기계연구원 Water separation system using forward osmosis membrane module thereof
KR101878096B1 (en) * 2017-02-10 2018-07-13 부경대학교 산학협력단 Multi forward osmosis membrane module system
US11092141B1 (en) * 2020-06-19 2021-08-17 James Cheng-Shyong Lu Method and system for generating large-scale renewable energy by pressure-enhanced osmosis and synergistic effects

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100155329A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Quantumsphere, Inc. Systems and methods for forward osmosis fluid purification

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100155329A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Quantumsphere, Inc. Systems and methods for forward osmosis fluid purification

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rong Wang et al., Characterization of novel forward osmosis hollow fiber membranes, Journal of Membrane Science, 2010, vol. 355, pp.158-167*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9039899B2 (en) 2011-04-25 2015-05-26 Oasys Water, Inc. Osmotic separation systems and methods
US10280097B2 (en) 2011-04-25 2019-05-07 Oasys Water LLC Osmotic separation systems and methods
US9919936B2 (en) 2012-11-16 2018-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Water recovery method

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