KR101330131B1 - composite desalination device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분리막여과부에 가해지는 압력에너지를 회수하여 증발농축부의 열에너지로 공급하는 것에 의해 제염담수장치의 에너지효율을 상승시키는 것과 동시에, 분리막 방식과 증발방식의 순차공정에 의하여 담수제염성능을 향상시킬 수 있는 복합 담수제염장치에 관한 것으로, 원수를 가압하여 공급하는 원수공급부; 상기 원수공급부로부터 공급된 원수를 분리막을 통해, 여과된 여과수와 비투과된 1차농축수로 분리하는 분리막여과부; 상기 분리막여과부에서 배출되는 1차농축수를 이용하여 회전되는 터빈을 가지는 HST; 및 상기 HST를 통과한 1차농축수를 증발시켜 응축된 응축수와 농축된 2차농축수로 분리하는 증발농축부를 포함하고, 상기 증발농축부의 증기배출구는 상기 HST의 증기압축기와 연결되고, 상기 HST에서는 상기 터빈의 회전력이 상기 증기압축기에 전달돼서 상기 증기배출구로부터 배출되는 증기를 가압하여 단열압축시켜 상기 증발농축부의 증기유입구로 공급하는 것을 특징으로 한다.The present invention increases the energy efficiency of the decontamination desalination apparatus by recovering the pressure energy applied to the membrane filtration unit and supplying it to the thermal energy of the evaporation and concentrating unit, and improves the desalination performance by the sequential process of the membrane method and the evaporation method. The present invention relates to a complex desalination desalination apparatus, comprising: a raw water supply unit for supplying pressurized raw water; A membrane filtration unit for separating the raw water supplied from the raw water supply unit into the filtered filtered water and the non-permeable primary concentrated water through the separation membrane; An HST having a turbine which is rotated using the primary concentrated water discharged from the membrane filtration unit; And an evaporation condenser for evaporating the first condensate passing through the HST to separate the condensed condensate and the concentrated second condensate, wherein the vapor outlet of the evaporation concentrator is connected to the vapor compressor of the HST. In the turbine, the rotational force of the turbine is transmitted to the steam compressor to pressurize the steam discharged from the steam outlet to adiabatic compression characterized in that it is supplied to the steam inlet of the evaporative condensation unit.

Description

복합 담수제염장치{composite desalination device}Composite desalination device

본 발명은 복합 담수제염장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리막여과부에 가해지는 압력에너지를 회수하여 증발농축부의 열에너지로 공급하는 것에 의해 제염담수장치의 에너지효율을 상승시키는 것과 동시에, 분리막 방식과 증발방식의 순차공정에 의하여 담수제염성능을 향상시킬 수 있는 복합 담수제염장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a complex freshwater decontamination apparatus, and more particularly, by recovering the pressure energy applied to the membrane filtration unit and supplying it to the thermal energy of the evaporation and concentrating unit to increase the energy efficiency of the decontamination desalination system, The present invention relates to a complex desalination system capable of improving desalination performance by a sequential process of evaporation.

현재 알려진 해수의 담수화 방법으로는 증발법, 분리막법, 전기화학법 등이 일반적으로 알려져 있다. 증발법은 해수를 증발시켜 용매인 물은 증발시키고 용질은 잔류시키는 원리를 이용하는 것이며, 분리막법은 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 배제하고, 순수한 물만 통과시키는 막을 이용하여 해수 중에 용해된 이온성 물질을 여과하는 방법이고, 전기화학법은 음이온막과 양이온막을 교대로 배치한 후 음이온막과 양이온막의 양단에 위치한 전극에 직류전압을 걸어 양이온 및 음이온을 제거하여 순수한 담수를 얻는 방법이다. Currently known seawater desalination methods are generally known as evaporation, membrane, electrochemical, and the like. The evaporation method uses the principle of evaporating seawater to evaporate the solvent water and retaining the solute. The separation membrane method removes the ionic substances dissolved in water and removes the ionic substances dissolved in water. The material is filtered and the electrochemical method is to alternately arrange the anion membrane and the cationic membrane, and then apply DC voltage to the electrodes located at both ends of the anion membrane and the cationic membrane to remove the cations and anions to obtain pure fresh water.

담수화는 이러한 기술들 중에서 담수용량 및 물속의 염분조건(농도, 성분, 불순물종류 등)에 따른 지역(수요처)특성(경제성)을 고려하여 최적의 기술을 선택하거나 조합할 수 있다. 조합을 위한 기본적인 검토항목인 담수용량 및 염분조건 중에서 각각의 기술이 가지고 있는 염분제거 특성이 매우 중요하다.Desalination can be selected or combined with the optimal technology considering the area (demand) characteristics (economics) according to the fresh water capacity and salt conditions (concentration, composition, impurity type, etc.) in the water. The desalination characteristics of each technique are very important among the freshwater capacity and salinity conditions, which are the basic consideration items for the combination.

예를 들어, ED(Electro Dialysis, 전기투석), RO(Reverse Osmosis, 역삼투)는 염분농도가 낮은 약 3,500ppm 이하의 기수(brackish water)에 적합하다. 특히, RO의 경우는 비록 경제성이 낮아지지만 35,000ppm의 해수(sea water)담수화 적용이 가능하며 평균 회수율(생산담수/투입해수)은 30%정도이고, 농축염수(brine water)는 55,000ppm이내이다. 따라서 대부분의 분리막을 이용하는 방법은 저농도의 해수담수화에 적합하다.For example, ED (Electro Dialysis) and RO (Reverse Osmosis) are suitable for brackish water of less than about 3,500 ppm with low salt concentrations. In particular, although RO is less economical, 35,000 ppm of seawater desalination can be applied, and the average recovery rate (production fresh water / water input) is about 30%, and brine is less than 55,000 ppm. . Therefore, the method using most membranes is suitable for low concentration seawater desalination.

또한, 증발법은 대용량 담수화 및 고농도 농축범위에 유리하며, 회수율은 90%까지 가능하고. 농축되어 나오는 염수는 100,000~200,000ppm, 즉 10-20wt.% 범위이다.In addition, the evaporation method is advantageous for large-scale desalination and high concentration range, and the recovery rate is up to 90%. Concentrated brine ranges from 100,000 to 200,000 ppm, or 10-20 wt.%.

그러나, 고농도 농축범위로 갈수록 장치의 염분부식과 용액의 비점상승(BPR: Boiling Point Rising), 용질의 농도가 증가하면 비점이 상승하고 증기압 감소함) 때문에 경제성이 낮아진다. However, the higher the concentration range, the lower the economic feasibility due to the salt corrosion of the apparatus, the boiling point rising of the solution (BPR), and the boiling point increases and the vapor pressure decreases as the concentration of the solute increases.

따라서, 담수만을 목적으로 하는 경우 대부분 15wt.%이내에서 운전된다. 즉, 목적물이 담수인 경우에는 담수만을 취출하고, 염분이 농축된 염수는 다시 바다에 방출하게 된다. 그러나, 이 경우 바다 생태계에 염분의 다량 공급에 의한 염분쇼크가 발생하기 때문에, 담수를 취출하고 남은 농축된 염수로부터 소금 또는 Mg와 같은 미네랄을 추가로 생산한다면 부가가치가 높은 부산물을 얻을 수 있이서 경제적이다.Therefore, most of the freshwater is operated within 15wt.%. That is, when the target product is fresh water, only fresh water is taken out, and the brine concentrated in salt is discharged to the sea again. However, in this case, salt shock is generated by supplying a large amount of salt to the sea ecosystem, so if additional fresh minerals are produced from the brine remaining from the concentrated brine, high value-added by-products can be obtained. to be.

그러나, 담수화와 동시에 소금(미네랄) 생산을 하여 농축해수를 바다에 다시 방류하지 않는 무방류 해수담수화 및 제염시스템을 운영할 경우에는 15-25wt.% 농도까지 농축해야만 이후의 건조에 소요되는 시간, 비용, 공간 등을 절약할 수 있다. 특히, 무방류 시스템은 최근 바다 환경오염에 대한 관심이 높아지면서 염분 농도가 약간이라도 높은 물이 해수에 유입될 때 생태계 교란이라는 환경문제를 해소하기 위해 검토되기 시작하였다.However, when operating an undischarged seawater desalination and decontamination system that produces salt (mineral) at the same time as desalination and does not release the concentrated seawater back to the sea, the time and cost for subsequent drying must be concentrated to a concentration of 15-25 wt.%. , Space can be saved. In particular, as the concern for environmental pollution of the sea has increased recently, the zero discharge system has begun to be reviewed to solve the environmental problem of ecosystem disturbance when water with a slight salt concentration is introduced into the seawater.

특히, MVR(Mechanical Vapor Recompression, 기계적 증기재압축식 증발법)은 소비되는 에너지를 최소화하기 위해 증발관에서 발생된 저온의 증기잠열을 응축시켜 버리지 않고 기계적으로 압축하여 자체 가열원으로 재이용하기 때문에, 구조가 단순하여 운전이 용이하고 유지보수 비용이 거의 들지 않으면서도 기존의 증발법의 장점을 그대로 유지할 수 있다. 특히, MVR은 기존 증발법과 비교할 때 일일 5,000톤 이하 중소형 규모의 에너지소비량이 1/15~1/25정도에 불과하여 담수화장치에서 각광받는 기술의 하나이다. 이러한 MVR을 이용하여 소금을 제조하는 방법에 대해서는 한국특허출원 제 10-2000-0027775호(증기재압축 방식의 해수담수화 및 고농도 염수의 동시제조장치), 한국특허출원 제10-2008-0076260호(해양심층수로부터 분리된 미네랄을 포함하는 미네랄 소금의제조 방법) 및 한국특허출원 제10-2008-0076259호(해양심층수로부터 분리된 미네랄을 포함하는 미네랄 워터와미네랄염의 제조 방법)에서 개시된 바 있다.In particular, MVR (Mechanical Vapor Recompression) is mechanically compressed and reused as its own heating source without condensing the low temperature latent heat generated in the evaporation tube to minimize energy consumption. The simple structure makes it easy to operate and maintains the advantages of the conventional evaporation method with little maintenance cost. In particular, MVR is one of the technologies that are attracting attention in the desalination apparatus because energy consumption of small and medium-sized scale of 5,000 tons or less is only 1/15 ~ 1/25 compared to the conventional evaporation method. For the method of manufacturing salt using such MVR, Korean Patent Application No. 10-2000-0027775 (Seawater desalination and high concentration brine simultaneous production apparatus), and Korean Patent Application No. 10-2008-0076260 ( Method of producing mineral salts containing minerals separated from deep sea water) and Korean Patent Application No. 10-2008-0076259 (Method of preparing mineral water and mineral salts containing minerals separated from deep sea water).

그러나, 이러한 MVR해수담수화 장치의 경우, 유사 증발방식인 MSF(Multi-stage Flash Distillation)나 MED(Multi-Effect Distillation)와 달리 MVR의 기술적 한계 때문에 용량 및 농축범위(회수율)에 제한을 받는다.However, the MVR seawater desalination apparatus is limited in capacity and concentration range (recovery rate) due to technical limitations of the MVR, unlike the similar multi-stage flash distillation (MSF) or multi-effect distillation (MED).

좀 더 상술하면, MVR이 가지고 있는 본래의 의미, 즉 자기증기를 재압축하여 자신의 열원으로 사용(Mechanical auto-Vapor(or self-Vapor) Recompression)하는 것이기 때문에 보일러 스팀을 사용하는 MSF나 MED와는 달리 압축기의 승온폭이나 농축액의 비점상승에 큰 영향을 받는다.More specifically, the original meaning of MVR, that is, to recompress the self-vapour as a heat source (mechanical auto-Vapor (or self-Vapor) Recompression) because it is different from the MSF or MED that uses boiler steam Otherwise, it is greatly affected by the temperature rise of the compressor or the boiling point of the concentrate.

즉, 경제성이 확보된 1단 압축기 또는 블러워를 통해 할 수 있는 적정 승온폭이 7-8℃로 농축범위는 3.5wt%(해수농도)를 10-12wt.%까지 농축하는 것이 경제적 한계이다. 따라서 해수로부터 소금이 석출되기 시작하는 20-25wt.%까지의 농축은 MVR방식으로는 현실적으로 불가능하다고 할 수 있다. 특히, 20-21%의 염수(농축수)의 경우 자체 비점상승이 4-5℃까지 증가하기 때문에 MVR적정 승온폭 7-8℃에서 이를 뺀 약 3℃의 전열온도차로는 거의 운전이 불가하다. 따라서, 제염까지 진행되기 위해서 MVR에서의 농축수로 소금을 형성하기 위해서 다량의 수분을 증발시켜야 하기 때문에, 이는 해수를 끓여 소금을 얻는 정도로 큰 에너지를 소비하여야 하므로 현실적으로 한국특허출원 제10-2008-0076260호 및 한국특허출원 제10-2008-0076259호를 이용하여 담수 및 소금을 제조하는 장치를 플랜트화시키는 것은 불가능하다.In other words, it is economical to concentrate 3.5wt% (seawater concentration) to 10-12wt.% With a suitable temperature range of 7-8 ° C., which can be achieved through a single-stage compressor or a blower with economical efficiency. Therefore, it can be said that the concentration of up to 20-25wt.% When salt starts to precipitate from seawater is practically impossible by MVR method. Especially, in case of brine (concentrated water) of 20-21%, its boiling point increases to 4-5 ℃, so it is almost impossible to operate with the heat transfer temperature difference of about 3 ℃ minus 7-8 ℃ for MVR. . Therefore, in order to proceed to decontamination, a large amount of water must be evaporated in order to form salt with concentrated water in the MVR. Therefore, it is necessary to consume energy that is large enough to boil sea water to obtain salt. Using 0076260 and Korean Patent Application No. 10-2008-0076259, it is impossible to plant a device for producing fresh water and salt.

설령, 이 온도차로 고비용의 장치를 설계/제작한다 하더라도 높은 염분농도와 온도에서는 장치의 부식 및 스케일링이 심각하기 때문에 실질적으로 설치된 사례가 없다. 이를 방지하기 위하여 60℃정도의 진공증발 방식을 도입할 경우 저압증발에 따른 증기의 비체적이 크게 증가하여 압축기 동력이 증가하게 되고, 진공운전에 따른 외부 공기유입 방지 및 시스템 불안정성에 대비한 제어장치 비용 등이 크게 증가한다.
Even if an expensive device is designed / manufactured by this temperature difference, there is no practical installation since the corrosion and scaling of the device is severe at high salt concentrations and temperatures. In order to prevent this, when the vacuum evaporation method of about 60 ° C. is introduced, the specific volume of steam due to low pressure evaporation increases greatly, thereby increasing the power of the compressor, and preventing the inflow of external air due to the vacuum operation and controlling device costs against system instability. The back is greatly increased.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 분리막여과부에 가해지는 압력에너지를 회수하여 증발농축부의 열에너지로 공급하는 것에 의해 제염담수장치의 에너지효율을 상승시키는 것과 동시에, 분리막 방식과 증발방식의 순차공정에 의하여 담수제염성능을 향상시킬 수 있는 복합 담수제염장치를 제공하는 데에 있다.
The object of the present invention devised to solve the above problems is to increase the energy efficiency of the decontamination desalination apparatus by recovering the pressure energy applied to the membrane filtration unit and supplying it to the thermal energy of the evaporation and concentration unit, and at the same time, An object of the present invention is to provide a complex desalination apparatus capable of improving desalination performance by a sequential process of evaporation.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원수를 가압하여 공급하는 원수공급부; 상기 원수공급부로부터 공급된 원수를 분리막을 통해, 여과된 여과수와 비투과된 1차농축수로 분리하는 분리막여과부; 상기 분리막여과부에서 배출되는 1차농축수를 이용하여 회전되는 수압식 터빈과 이와 연결되는 증기압축기로 구성되는 수압식 증기터보차져부(Hydraulic Steam Turbocharger : HST); 및 상기 수압식 터빈을 통과한 1차농축수를 증발시켜 응축된 담수와 염분농도가 더욱 증가 된 2차 농축수로 분리하는 증발농축부를 포함하고, 상기 증발농축부의 증기배출구는 상기 HST의 증기압축기와 연결되고, 상기 HST에서는 상기 터빈의 회전력이 상기 증기압축기에 전달돼서 상기 증기배출구로부터 배출되는 증기를 가압하여 단열압축시켜 상기 증발농축부의 증기유입구로 다시 공급하는 것을 특징으로 하는 제염담수장치이다.The present invention for achieving the above object, the raw water supply unit for supplying pressurized raw water; A membrane filtration unit for separating the raw water supplied from the raw water supply unit into the filtered filtered water and the non-permeable primary concentrated water through the separation membrane; A hydraulic steam turbocharger (HST) consisting of a hydraulic turbine rotated by using the primary condensate discharged from the membrane filter unit and a steam compressor connected thereto; And an evaporation condenser for evaporating the primary condensed water passing through the hydraulic turbine to the condensed fresh water and the second condensed water whose salt concentration is further increased, wherein the vapor outlet of the evaporative condenser is the steam compressor of the HST. And the rotational force of the turbine is transmitted to the steam compressor, pressurizes the steam discharged from the steam outlet, and adiabatic compresses the steam discharged from the steam outlet to supply the steam to the vapor inlet of the evaporative concentration unit.

상기 증기유입구에는 스팀공급부가 연결돼서, 외부로부터 초기 증발을 위한 열원으로써 스팀이 공급되는 것을 특징으로 한다.The steam inlet is connected to the steam inlet, it characterized in that the steam is supplied as a heat source for the initial evaporation from the outside.

또, 상기 증발농축부의 2차농축수 배출관 또는 상기 증발농축부의 응축담수 배출관에는 1차 농축수의 예열을 위한 열교환기가 장착되는 것을 특징으로 한다.The heat exchanger for preheating the primary concentrated water may be installed in the secondary concentrated water discharge pipe of the evaporative concentration part or the condensed freshwater discharge pipe of the evaporative concentration part.

또, 상기 스팀은 상기 제염담수장치의 시동시에만 공급되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the steam is characterized in that it is supplied only at the start of the decontamination desalination device.

본 발명을 통하여, 분리막여과부에 가해지는 압력에너지를 회수하여 증발농축부의 열에너지로 공급하는 것에 의해 제염담수장치의 에너지효율을 상승시키는 것과 동시에, 분리막 방식과 증발방식의 순차공정에 의하여 담수제염성능을 향상시킬 수 있다.
Through the present invention, the pressure energy applied to the membrane filtration unit is recovered and supplied to the heat energy of the evaporation and concentrating unit to increase the energy efficiency of the decontamination desalination system, and the desalination performance by the sequential process of the membrane method and the evaporation method. Can improve.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 담수제염장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a complex freshwater desalination device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 또, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would unnecessarily obscure the gist of the present invention.

도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 복합 담수제염장치를 지시한다.In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a complex freshwater desalination device according to an embodiment of the present invention.

상기 복합 담수제염장치(100)는 원수를 가압하여 공급하는 원수공급부와, 상기 원수공급부로부터 공급된 원수를 분리막을 통해 여과된 여과수와 비투과된 1차농축수로 분리하는 분리막여과부(106)와, 상기 분리막여과부(106)에서 배출되는 1차고압 농축수를 이용하여 회전되는 수압식 터빈(120)을 가지는 HST(126)와, 상기 수압식 터빈(120)을 통과한 1차농축수를 증발시켜 응축된 담수와 염분농도가 높아진 2차농축수로 분리하는 증발농축부(146)를 포함한다.The composite freshwater desalination device 100 includes a raw water supply unit for pressurizing and supplying raw water, and a membrane filtration unit 106 for separating raw water supplied from the raw water supply unit into filtered water and non-permeable primary concentrated water through a separation membrane. , HST 126 having a hydraulic turbine 120 rotated using the primary high pressure concentrated water discharged from the membrane filtration unit 106, and the primary concentrated water passing through the hydraulic turbine 120 The evaporation condensation unit 146 is separated by evaporation to condensed fresh water and the secondary concentrated water having a high salt concentration.

그리고, 상기 증발농축부(146)에는 상기 HST(126)에서 얻어지는 에너지를 이용하여 자기증발증기를 재압축하고 자체 가열열원으로 공급된다. The evaporation concentrator 146 recompresses the self-evaporation steam using energy obtained from the HST 126 and is supplied to the self heating heat source.

상기 분리막여과부(106)로는 RO(Reverse Osmosis, 역삼투)나 MD(Membrane Distillation)를 적용할 수 있다. RO는 반투막(Semi-permeable Membrane)과 삼투압을 이용하여 해수에 용해되어 있는 용질을 제거하여 순도가 높은 담수를 얻는 프로세스이며, MD는 막분리법과 증발법을 조합한 담수화 기술로써, 막이라는 특수한 소재를 이용 투과와 증발이 동시에 일어나는 투과증발(Pervaporation)을 이용한 것이다.Reverse membrane osmosis (RO) or MD (Membrane Distillation) may be applied to the separator filtration unit 106. RO is a process that obtains high purity fresh water by removing solutes dissolved in seawater using semi-permeable membrane and osmotic pressure. MD is a desalination technology combining membrane separation method and evaporation method. Pervaporation is performed using permeation and evaporation simultaneously.

따라서, 상기 분리막여과부(106)로 공급되는 원수는 여과 가능한 충분한 압력(60~80bar)을 가져야 하며, 이는 상기 원수공급부에 설치되는 원수공급펌프(102)에 의한다. 상기 원수공급펌프(102)와 상기 분리막여과부(106) 사이에는 원수의 압력을 조절하기 위한 원수압력조절밸브(104)가 설치될 수 있다.Therefore, the raw water supplied to the membrane filtration unit 106 should have a sufficient pressure (60 to 80 bar) to be filtered, which is due to the raw water supply pump 102 installed in the raw water supply unit. A raw water pressure control valve 104 may be installed between the raw water supply pump 102 and the separator filtration unit 106 to adjust the pressure of the raw water.

상기 분리막여과부(106)을 통해 여과된 여과수는 식수로써 활용될 수 있다. 그리고, 상기 분리막여과부(106)에서 비투과된 고압 1차농축수는 상기 원수공급펌프(102)에 의해 제공된 압력을 유지한 상태로 상기 HST(126)부의 수압식 터빈(120)의 동력원으로 공급된다.Filtrate filtered through the membrane filtration unit 106 may be utilized as drinking water. In addition, the high-pressure primary concentrated water that is not permeated by the membrane filtration unit 106 is supplied to the power source of the hydraulic turbine 120 of the HST part 126 while maintaining the pressure provided by the raw water supply pump 102. do.

따라서, 고압 1차농축수가 상기 터빈(120)을 통과하면서 1차농축수가 가지고 있는 압력에너지는 상기 터빈(120)에 전달되고, 상기 1차농축수는 감압된 상태로 상기 증발농축부(146)에 도달하게 된다.Accordingly, while the high pressure primary concentrate water passes through the turbine 120, the pressure energy possessed by the primary concentrate water is transferred to the turbine 120, and the primary concentrate water is decompressed to the evaporative concentration unit 146. Will be reached.

상기 고압 1차농축수가 상기 터빈(120)에 공급되는 유량을 조절하기 위해 1차농축수 유량조절밸브(108)가 상기 터빈(120)과 상기 분리막여과부(106) 사이에 설치된다. 그리고, 상기 터빈(120)의 출력측에는 상기 터빈(120)을 통과한 1차농축수의 압력을 조절하기 위한 터빈배출수압력조절밸브(122)가 설치된다. 상기 1차농축수 유량조절밸브(108)로는 공지의 니들밸브를 사용할 수 있고, 상기 터빈배출수압력조절밸브(122)로는 공지의 스로틀밸브를 사용할 수 있다.In order to control the flow rate of the high pressure primary concentrated water supplied to the turbine 120, a primary concentrated water flow control valve 108 is installed between the turbine 120 and the membrane filter 106. And, on the output side of the turbine 120, a turbine discharge water pressure control valve 122 for adjusting the pressure of the primary concentrated water passing through the turbine 120 is provided. A well-known needle valve may be used as the primary concentrate water flow control valve 108, and a well-known throttle valve may be used as the turbine discharge water pressure control valve 122.

상기 터빈배출수압력조절밸브(122)를 지나서 증발농축부(146)가 배치된다. 상기 증발농축부(146)로는 공지의 MD(Membrane Distillation) 또는 공지의 MSF, MED와 같은 증발법을 사용할 수 있다.The evaporation concentration unit 146 is disposed past the turbine discharge water pressure control valve 122. As the evaporation concentration unit 146, a known MD (Membrane Distillation) or a known evaporation method such as MSF, MED may be used.

상기 증발농축부(146)는 증발현상을 이용하므로, 열에너지가 공급되어야 한다. 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 상기 HST(126)의 상기 터빈(120)에서 얻어지는 전기적 또는 기계적 에너지를 이용하여 상기 터빈(120)에 연결부(125)를 통해 연결되는 증기압축기(124)에 열에너지를 공급할 수 있다. 상기 연결부(125)는 상기 터빈(120)의 축에 상기 증기압축기(124)의 축을 직접 기계적인 방법(예를 들어, 동일축을 사용 또는, 기어 등의 전동기구에 의한 동력전달 등)으로 연결하거나, 상기 터빈(120)에 의해 발전기(미도시)를 작동시켜 전기를 생산하고 이를 다시 모터를 통해 상기 증기압축기(124)를 회전시키는 방법을 사용할 수 있다.Since the evaporation concentration unit 146 uses an evaporation phenomenon, heat energy should be supplied. In the present invention, as described above, using the electrical or mechanical energy obtained from the turbine 120 of the HST (126) heat energy to the steam compressor 124 connected to the turbine 120 through the connection portion 125 Can supply The connecting portion 125 connects the shaft of the steam compressor 124 to the shaft of the turbine 120 directly by a mechanical method (for example, using the same shaft or power transmission by an electric mechanism such as a gear) or the like. In addition, a method of operating electricity (not shown) by the turbine 120 to produce electricity and rotating the steam compressor 124 through the motor may be used.

상기 증발농축부(146) 내부에서 발생되는 저압 증기는 상기 HST(126)의 증기압축기(124)로 유입이 되고, 상기 증기압축기(124)는 상기 증기를 가압/승온 시켜서 상기 증발농축부(146)로 유입된 저압 1차 농축수의 증발에 필요한 온도(예를 들어, 60~100℃)까지 승온시킨다. 증기압축기(124)에서 가압/승온된 증기는 다시 상기 증발농축부(146)의 가열공간에 남은 자체 열교환기로 리사이클 되어 상기터빈(120)으로부터 유입된 저압 1차 농축수에 열을 전달하고 자신은 응축된다.The low pressure steam generated in the evaporative condenser 146 is introduced into the vapor compressor 124 of the HST 126, and the vapor compressor 124 pressurizes / heats up the vapor to condense the evaporative concentrator 146. Heat up to the temperature (for example, 60 ~ 100 ℃) required for evaporation of the low-pressure primary concentrated water introduced into. The steam pressurized / heated up in the steam compressor 124 is recycled back to its own heat exchanger remaining in the heating space of the evaporative concentrator 146 to transfer heat to the low pressure primary concentrated water introduced from the turbine 120. Condensation.

따라서, 상기 증발농축부(146)에서 증발된 수증기는 응축되어 담수형태로 외부로 배출되고, 농축공간에서는 수증기의 계속적인 증발에 의해 고농도의 2차농축수가 형성된다. 이렇게 형성된 고농도의 2차농축수는 제염을 위해 외부로 유출된다. 상기 응축담수는 상기 분리막여과부(106)에서 얻어지는 여과수와 합쳐져서 담수저장 탱크에 저장 또는 외부 상수관망과 연결되어 배출된다. 상기 여과공간과 상기 농축공간의 하부는 응축수와 2차농축수가 서로 섞이지 않도록 격리되어야 한다.Therefore, water vapor evaporated from the evaporation concentrator 146 is condensed and discharged to the outside in the form of fresh water, and in the concentrated space, secondary concentrated water of high concentration is formed by continuous evaporation of water vapor. The high concentration of the secondary concentrated water thus formed is discharged to the outside for decontamination. The condensed freshwater is combined with the filtrate obtained from the membrane filtration unit 106 and stored in a freshwater storage tank or discharged in connection with an external water pipe network. The lower part of the filtration space and the enrichment space should be isolated so that the condensed water and the secondary concentrated water do not mix with each other.

상기 증발농축부(146)로부터 배출되는 고농도 2차농축수 및 응축수는 각각 끓는점에 근접한 온도를 가지는 열수이므로, 상기 증발농축부(146)의 고농도 2차농축수 배출관 또는 상기 증발농축부(146)의 응축수 배출관에는 터빈으로 유입되는 저압 1차농축수의 예열을 위해 열교환기(147,148)가 장착될 수 있다.Since the high concentration secondary concentrated water and the condensed water discharged from the evaporation concentration unit 146 are hot water each having a temperature close to a boiling point, the high concentration secondary concentration water discharge pipe of the evaporation concentration unit 146 or the evaporation concentration unit 146. The condensate discharge pipe of the heat exchanger (147, 148) may be equipped for preheating the low pressure primary concentrated water flowing into the turbine.

또, 상기 증발농축부(146)가 계속적으로 1차농축수를 증발시키기 위해서는 끓는점 온도를 유지하여야 하지만, 최초 시동시에는 상기 증발농축부(146)의 온도가 끓는점 온도보다 낮으므로, 증발이 가능한 온도까지 신속하게 가열하도록 외부에서 고온의 스팀을 공급하는 것이 바람직하다. 상기 스팀의 공급량은 상기 증발농축부(146)에 연결되는 스팀공급관에 설치되는 스팀조절밸브(150)에 의해 조절된다.In addition, the evaporation concentration unit 146 must maintain a boiling point temperature in order to continuously evaporate the primary concentrated water, but at the first start-up, since the temperature of the evaporation concentration unit 146 is lower than the boiling point temperature, evaporation is possible. It is desirable to supply hot steam from the outside so as to quickly heat up to temperature. The supply amount of steam is controlled by the steam control valve 150 is installed in the steam supply pipe connected to the evaporative concentrator 146.

상기 리사이클관과 상기 스팀공급관은 상기 증발농축부(146)에 별개로 설치되거나, 일체로 연결되어 상기 증발농축부(146)에 설치되는 것도 가능하다.The recycling pipe and the steam supply pipe may be separately installed on the evaporation concentration unit 146 or may be integrally connected to the evaporation concentration unit 146.

상기 분리막여과부(106) 및 상기 증발농축부(146)에 의한 2차농축에 의해 얻어진 고농도 2차농축수는 결정 석출이 가능한 염분 농도 18~25wt.%를 얻을 수 있다. 다만, 원수 및 1차 농축수를 분리막여과부(106)나 증발농축부(146)에서 각종 파울링 및 스케일링 방지를 목적으로 화학약품에 의해 전처리하는 경우 석출된 소금은 식용으로 보다는 공업용으로 사용된다.The high concentration secondary concentrated water obtained by the secondary concentration by the membrane filtration unit 106 and the evaporation concentration unit 146 may obtain a salt concentration of 18 to 25 wt. However, when the raw water and the primary concentrated water are pretreated by a chemical for the purpose of preventing various fouling and scaling in the membrane filtration unit 106 or the evaporation concentration unit 146, the precipitated salt is used for industrial rather than edible. .

특히, 식용 소금제조의 경우 18~25wt.% 정도의 염분농도를 가지는 농축수는 원수에 따라 Mg 성분이 다량 함유될 수 있어서, 쓴맛을 가지게 된다. 따라서, Mg 성분을 적정량으로 조절, 분리하는 것이 바람직하며, 분리방법은 공지의 선택적 흡착분리법을 사용할 수 있다.In particular, in the case of edible salt manufacturing, the concentrated water having a salt concentration of about 18 to 25 wt.% May contain a large amount of Mg component depending on the raw water, thereby having a bitter taste. Therefore, it is preferable to adjust and separate the Mg component to an appropriate amount, and the separation method may use a known selective adsorption separation method.

그리고, 분리된 고농도 농축염수를 다시 바람과 태양열을 이용하여 건조시키면 최종적으로 천연소금을 얻을 수 있게 된다. 따라서, 염전에 유입되는 농축수는 소금이 석출되기 시작한 상태이므로, 소금을 생산하기 위한 염전(Solar Pond)의 크기를 크게 줄일 수 있다. 특히, 염전의 상측에 온실을 설치하는 태양열 온실을 이용하면, 소금의 생산시 증발에 의한 담수를 수집할 수 있으므로 담수의 생산량을 극대화할 수 있다.Then, when the separated concentrated brine is dried again using wind and solar heat, natural salt can be finally obtained. Therefore, since the concentrated water introduced into the salt field starts to precipitate salt, the size of the salt pond (Solar Pond) for producing salt can be greatly reduced. In particular, when using a solar greenhouse to install a greenhouse on the upper side of the salt field, it is possible to maximize the production of fresh water because it can collect fresh water by evaporation during the production of salt.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 기술자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.

100: 복합 담수제염장치 102: 원수공급펌프
104: 원수압력조절밸브 106: 분리막여과부
108: 1차농축수유량조절밸브 120: 수압식 터빈
122: 터빈배출수압력조절밸브 124: 증기압축기
125: 연결부 126: HST
146: 증발농축부 147,148: 예열교환기
150: 스팀조절밸브
100: combined fresh water decontamination apparatus 102: raw water supply pump
104: raw water pressure control valve 106: membrane filter
108: primary concentrated water flow control valve 120: hydraulic turbine
122: turbine discharge water pressure control valve 124: steam compressor
125: connecting portion 126: HST
146: evaporation concentration section 147, 148: preheat exchanger
150: steam control valve

Claims (4)

원수를 가압하여 공급하는 원수공급부;
상기 원수공급부로부터 공급된 원수를 분리막을 통해, 여과된 여과수와 비투과된 1차농축수로 분리하는 분리막여과부;
상기 분리막여과부에서 배출되는 1차농축수를 이용하여 회전되는 터빈을 가지는 HST; 및
상기 HST를 통과한 1차농축수를 증발시켜 응축된 응축수와 농축된 2차농축수로 분리하는 증발농축부를 포함하고,
상기 증발농축부의 증기배출구는 상기 HST의 증기압축기와 연결되고, 상기 HST에서는 상기 터빈의 회전력이 상기 증기압축기에 전달돼서 상기 증기배출구로부터 배출되는 증기를 가압하여 단열압축시켜 상기 증발농축부의 증기유입구로 공급하는 것을 특징으로 하는 제염담수장치.
Raw water supply unit for supplying the raw water by pressing;
A membrane filtration unit for separating the raw water supplied from the raw water supply unit into the filtered filtered water and the non-permeable primary concentrated water through the separation membrane;
An HST having a turbine which is rotated using the primary concentrated water discharged from the membrane filtration unit; And
It includes an evaporation concentration unit for evaporating the primary concentrated water passing through the HST to separate the condensed condensed water and the concentrated secondary concentrated water,
The steam outlet of the evaporative condenser is connected to the steam compressor of the HST, and in the HST, the rotational force of the turbine is transmitted to the steam compressor to pressurize the steam discharged from the steam outlet to insulate and compress the steam to the vapor inlet of the evaporative condenser. Decontamination desalination device characterized in that the supply.
제1항에 있어서, 상기 증기유입구에는 스팀공급부가 연결돼서, 외부로부터 증발을 위한 열원으로써 스팀이 공급되는 것을 특징으로 하는 제염담수장치.
The decontamination desalination device according to claim 1, wherein the steam inlet is connected to a steam supply unit so that steam is supplied as a heat source for evaporation from the outside.
제1항에 있어서, 상기 증발농축부의 2차농축수 배출관 또는 상기 증발농축부의 여과수 배출관에는 열교환기가 장착되는 것을 특징으로 하는 제염담수장치.
The decontamination desalination apparatus according to claim 1, wherein a heat exchanger is installed in the secondary concentrated water discharge pipe of the evaporative concentration part or the filtrate discharge pipe of the evaporative concentration part.
제2항에 있어서, 상기 스팀은 상기 제염담수장치의 시동시에만 공급되는 것을 특징으로 하는 제염담수장치.The desalination desalination apparatus according to claim 2, wherein the steam is supplied only at the start of the decontamination desalination apparatus.
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