KR101446205B1 - Seawater desalination system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수 담수화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스케일 문제를 사전에 예방할 수 있는 전처리를 도입함으로써 기존 해수담수방법에 비하여 저압으로 공정 운전이 가능하면서도 시스템 전체의 담수 회수율을 증가시킬 수 있으며, 나아가 공정 중 사용되는 분리막의 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 시스템 운전비용을 절감시킬 수 있는 에너지 효율 및 생산 효율을 높인 해수 담수화 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for desalination of seawater, and more particularly, to a method and apparatus for desalination of seawater by introducing a pretreatment that can prevent a scale problem in advance, And more particularly, to a method and an apparatus for desalination of seawater that improve the energy efficiency and production efficiency, which can reduce the operation cost of the system, as well as improve the lifetime of the separation membrane used in the process.

Description

해수 담수화 방법 및 장치{Seawater desalination system}Seawater Desalination System < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 해수에 존재하는 염류를 제거하여 담수를 얻는 담수화 공정에 관한 해수 담수화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스케일 유발을 방지하도록 하는 전처리를 도입하여 저압으로 담수화 공정 운전이 가능하면서도 시스템 전체의 담수 회수율을 증가시킨 해수 담수화 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a desalination method for desalination of fresh water by removing salt existing in seawater, and more particularly, to a desalination method for desalination by introducing pretreatment for preventing scale induction, And more particularly, to a desalination method of seawater having an increased freshwater recovery rate.

물과 에너지는 인류의 생존을 좌우하는 중요한 자원으로서, 유엔보고서에 따르면 2025년에는 78억 인구의 38%, 2050년에는 94억 인구의 42%가 물 부족으로 고통을 겪을 것으로 전망하고 있다. 또한, 세계 경제가 당면한 문제는 물 부족뿐만 아니라 에너지 부족으로, 화석 연료의 고갈에 따른 고유가, 화석원료 사용으로 인한 지구온난화, 그에 따른 탄소 배출권 제한에 이르기까지 에너지 문제해소가 국가경쟁력이 되고 있다. 이에 물 부족해소와 더불어 에너지 문제를 해소할 수 있는 기술개발에 국가간 경쟁이 치열하다. Water and energy are important sources of human survival. According to the United Nations report, 38% of the 7.8 billion people in 2025 and 42% of the 9.4 billion people in 2050 will suffer from water shortages. In addition, the problem facing the world economy is not only the lack of water but also the lack of energy, high oil prices due to the depletion of fossil fuels, global warming due to the use of fossil raw materials, and restriction of carbon emissions. In addition to the water shortage, competition among countries is fierce in the development of technologies that can solve energy problems.

현재 담수 생산방법은 취수한 해수를 한외여과막(Ultrafilter membrane, UF) 또는 정밀여과막(Microfilter membrane, MF)을 통해 미세불순물까지 제거하는 전처리공정을 거친 후에, 열원을 이용해 해수를 가열하고 발생한 증기를 응축시켜 담수를 얻는 다단증발법, 해수에 높은 압력을 가해 삼투현상(Osmosis)을 역으로 이용하여 해수를 반투막(Semi-permeable Membrane)을 통과시켜 담수를 생산하는 역삼투법(Reverse Osmosis, RO), 다단증발법과 비슷하지만 중간 규모의 설비에 적합한 다단효용증발법 등이 있다.Currently, the freshwater production method uses a heat source to heat the seawater and to condense the generated steam through a pretreatment process to remove fine impurities from the seawater through an ultrafilter membrane (UF) or a microfilter membrane (MF) (Reverse Osmosis, RO), which produces fresh water by passing seawater through semi-permeable membranes using reverse osmosis by applying high pressure to seawater, and multi-stage evaporation And multi-stage utility evaporation methods suitable for medium-sized plants.

상기 다단증발법은 태양열을 이용하여 염수를 가열하고 챔버 안에 공기를 주입하고 온도를 100℃이하, 약 80℃정도로 가열하여, 해수가 끓게 되면 물은 증기로 기화되고 냉각 코일로 통과시켜 압축하면 담수를 얻는 방식이다. 이때, 남겨진 농축된 소금 용액은 공장으로 보내져 소금으로 이용될 수 있으나, 상기 방법은 대부분 60∼100℃의 높은 온도와 에너지가 요구된다. 또한 높은 에너지비용에 비해 해수에서 담수로의 회수율이 10~20% (MED의 경우 20~35%)정도로 낮다.In the multi-stage evaporation method, the brine is heated by using solar heat, air is injected into the chamber, the temperature is heated to about 100 ° C or about 80 ° C, and when the seawater is boiled, water is vaporized by the steam, . At this time, the remaining concentrated salt solution can be sent to the factory to be used as salt, but most of the above methods require high temperature and energy of 60-100 ° C. In addition, the recovery rate from seawater to freshwater is 10 to 20% (20 to 35% for MED) compared to high energy costs.

역삼투법은 증발법에 비하여 단위 부피의 물을 생산하기 위한 에너지 필요량이 상대적으로 작으며, 시스템 회수율 또한 45%정도로 증발법에 비해 상대적으로 높다. 이러한 점으로 역삼투법이 널리 사용되어, 현재 해수담수화 방식 중에서 50%를 차지하고 있다. 역삼투법은 해수나 기수에 함유되어 있는 성분을 고분자 분리막(역삼투막)을 이용하여 생산수(또는 처리수)와 농축수로 분리시키며, 생산수는 성분농도를 희석하여 용수 및 음용수로 활용하고 농축수는 다시 바다로 배출하게 되는데, 해수담수방법에 적용되는 종래의 역삼투막은 해수로부터 정제된 생산수를 얻는 동안 파울링 및 스케일링이라 불리는 막오염 현상이 불가피하게 발생하여 이를 해소하기 위한 화학 약품의 소모가 크며, 오염물 제거를 위한 역수세 등 다량의 에너지가 투입된다. 이 과정은 전체 수처리 공정에서 소모되는 에너지의 20%를 차지한다는 보고가 있다. 따라서 환경친화적이고 에너지 소모량이 적은 저비용, 저에너지의 새로운 수처리 기술이 요구되며, 이에 따라 나노분리막을 적용한 해수담수방법의 연구 개발이 이루어지고 있다.
The reverse osmosis method requires a relatively small amount of energy to produce a unit volume of water as compared with the evaporation method, and the system recovery rate is about 45%, which is relatively high compared to the evaporation method. In this regard, reverse osmosis is widely used and currently accounts for 50% of the seawater desalination methods. The reverse osmosis method separates the components contained in seawater or sea water into product water (or treated water) and concentrated water using a polymer membrane (reverse osmosis membrane). The product water is used as water and drinking water by diluting the component concentration. The conventional reverse osmosis membrane applied to the seawater desalination method inevitably produces a membrane contamination phenomenon called fouling and scaling while obtaining purified water from seawater and consumes a large amount of chemicals to solve the problem , And reverse water for removing pollutants. This process has been reported to account for 20% of the energy consumed in the entire water treatment process. Therefore, new water treatment technology which is environmentally friendly, low energy consumption, low cost and low energy is required, and research and development of a seawater desalination method using nano separator is being conducted.

나노분리막(Nano Filtration Membrane)은 1가의 이온을 투과시키면서, 2가 이상의 이온은 배제하는 특징이 있다. 이러한 특성으로 인해, 모든 1가 이온이 투과되는 막은 상대적으로 해수 내의 염분 농도를 거의 감소시키지 않는 문제가 있다. 예를 들어, 2가 이온인 칼슘, 마그네슘 및 황산 이온만을 배제한다면 1가 이온인 나트륨, 염소 및 칼륨 이온이 막을 투과하여 생산수에 포함된다. 다시 말해 다가 이온만이 배제된다고 가정한다면, 생산수의 염분 농도는 공급 해수의 염분 농도의 86%가 되므로 해수 내 염분 농도와 큰 차이가 없다.   The Nano Filtration Membrane is characterized by permeating monovalent ions while eliminating ions with a valence of two or more. Due to these properties, there is a problem that the membrane through which all monovalent ions are permeated does not substantially reduce the salt concentration in the sea water. For example, if only calcium ions, magnesium ions and sulfate ions, which are bivalent ions, are excluded, monovalent ions such as sodium, chlorine and potassium ions permeate the membrane and are included in the production water. In other words, assuming that only multivalent ions are excluded, the salinity concentration of produced water is 86% of the salinity of supplied sea water, so there is no significant difference from the salinity concentration in seawater.

그밖에 나노분리막을 해수담수시스템에 적용된 사례로, 가압조건 하에서 하나 이상의 기존 나노분리막 모듈을 사용한 나노분리공정에 대해 다음과 같이 제안하였다. 황산나트륨 또는 이크롬산나트륨 등의 다가의 이온이 포함되어 있는 고염농도의 수용액에서, 원하지 않은 이온을 나노분리막을 이용하여 제거한 다음, 염화나트륨 또는 염소산나트륨과 같은 1가 이온으로 구성된 처리수를 분리, 농축하는 공정이 제시되었다. 이 공정은 클로로알칼리와 염소산염에 포함되어 있는 실리카와 이크롬산 이온 등 원하지 않은 이온의 농도를 낮추는데 유용하나, 칼슘과 마그네슘 잔류하고 있는 점은 여전히 개선되어야 되는 문제점이다. As an example of application of a nanofiber separator to a seawater desalination system, the following proposal for a nanofiber separation process using one or more conventional nanofiber membrane modules under pressurized conditions was proposed. Undesired ions are removed by using a nanofiber separation membrane in an aqueous solution of high salt concentration containing polyvalent ions such as sodium sulfate or sodium dichromate and then the treated water composed of monovalent ions such as sodium chloride or sodium chloride is separated and concentrated The process was presented. This process is useful for lowering the concentration of undesirable ions such as silica and chromic acid ions contained in chloralkalates and chlorates, but the problem of residual calcium and magnesium still needs to be improved.

또 다른 일례로서, 해수로부터 음용수를 제조하기 위해 RO막 및 NF막을 서로 조합시키고 사용하는 것을 제안하고 있다. 해수를 250~350psi로 가압하여 먼저 1개 이상의 NF모듈을 투과하고, 이때 생성된 생산수는 저장탱크를 거쳐 RO전단에 유입되는 해수에 포함된다. NF생산수와 기존 유입되는 해수가 혼합되어 1개 이상의 RO베셀에 유입되고, 생산수는 최종생산수가 된다. RO를 거쳐 나온 농축수는 후단에 장착된 1개 이상의 NF 모듈을 투과하게 되면서 연속적으로 운전이 가능하다. NF에서 생산된 생산수는 2가 이온을 약 95%가량 제거하고, 1가 이온을 약 50%가량이 제거되는 것이 제안되어 있다. 해수 중에는 Na+와 Cl-이 높은 농도로 존재하고 있으므로, 초기 생산수의 염분 농도가 약 10,000~15,000mg/l이 되는 것이 제안 되어 있다. 제 2 단계의 RO에서는 유입수의 염분 함유량이 낮아지므로, 보다 낮은 압력하에서 운전할 수 있다고 언급한다. 그리고 NF생산수의 수율이 공급 해수의 최소 40~45%이고, 전형적인 운전 조건 하에서 RO 생산수의 수율이 NF 생산수의 약 80~85%인 것을 제안하고 있다. NF와 RO단계에 각각 부하되는 압력은 72MPa~2.41MPa (250psi~350psi)이며, 해수로부터 생산된 음용수의 전체적인 회수율은 약 26~30% 로 제안하고 있다. As another example, it is proposed to combine and use the RO membrane and the NF membrane to produce drinking water from seawater. Seawater is pressurized to 250 ~ 350 psi to permeate more than one NF module, and the produced water is included in the seawater flowing into the RO shear through the storage tank. The NF production number and the existing inflowing seawater are mixed and flowed into one or more RO vessels, and the production number is the final production number. Concentrated water flowing through RO can be continuously operated as it passes through at least one NF module installed at the rear end. It has been proposed that about 95% of divalent ions are removed and about 50% of monovalent ions are removed from the production water produced by NF. Since Na + and Cl - are present in seawater at a high concentration, it has been proposed that the salt concentration of the initial production water is about 10,000 to 15,000 mg / l. In the RO of the second stage, the sodium content of the influent water is lowered, so that it can be operated at lower pressure. It is suggested that the yield of NF production is at least 40-45% of the supply sea water and that the yield of RO production under typical operating conditions is about 80-85% of the NF production. The pressure applied to the NF and RO stages is 72MPa to 2.41MPa (250psi to 350psi), respectively, and the overall recovery rate of drinking water produced from seawater is about 26-30%.

그리고 해수를 나노분리막만을 이용하여 음용수로 생산하는 내용이 제안되고 있다. 많은 RO 시스템에서는 6~8개의 모듈로 하나의 베셀을 구성하고 있으며, 요구되는 수질에 따라 1, 2단으로 구성하기도 하나, 이는 고성능 나노분리막으로 2단 구성을 통해 음용수 생산공정을 제안하였다. 35,000ppm 해수를 나노분리막으로 1차 처리하여 525psi 가압조건에서 NaCl 86~88%, SO4 2- 99.7%, Ca2+ 97.8% 제거를 하고, 1차 생산수를 나노분리막으로 300psi 가압조건에서 2차 처리를 하여 NaCl 95%, SO4 2- 100%, Ca2+ 95.9% 제거하여 음용수를 생산하였다. 기존 해수담수화 RO공정에서는 800psi 이상 압력을 가해줘야 되는 점에서 비교해볼 때, 저압에서도 충분히 음용수를 생산할 수 있는 가능성을 제시하였다.It has been proposed to produce seawater as drinking water using only nano separator. In many RO systems, one vessel is composed of 6 ~ 8 modules and one or two stages may be constructed depending on the required water quality. However, this is a high performance nano separator, and a drinking water production process has been proposed through a two stage construction. 35,000ppm by the water treatment in the primary nano-membrane NaCl 86 ~ 88% at 525psi pressure conditions, SO 4 2- 99.7%, Ca 2+ 2 a 97.8% removal, and the pressure condition at 300psi the number of primary separators produced nano the primary treatment to produce potable water was removed NaCl 95%, SO 4 2- 100 %, Ca 2+ 95.9%. Compared with existing seawater desalination RO process, it is necessary to apply pressure of 800 psi or more. Therefore, possibility of producing enough drinking water at low pressure is suggested.

그러나 상술한 해수담수화 공정은 95%수준의 2가 이온이 나노분리막을 통해 제거됨으로써 나노분리막 표면에서 2가 이온들이 농축되어 CaSO4, BaSO4, SrSO4 등의 불용성 염을 형성하고 스케일이 유발될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 고압으로 역삼투 운전되어 생산된 생산수는 시스템 전체 회수율이 45%정도인 것에 비해 생산수의 회수율이 30% 내외에 불과한 정도로 낮아 경제적이지 못하다는 문제점이 있었다.However, in the above-described seawater desalination process, 95% of the divalent ions are removed through the nanofiber separation membrane, so that divalent ions are concentrated on the surface of the nanofiber separation membrane to form insoluble salts such as CaSO 4 , BaSO 4 and SrSO 4 , There is a problem. In addition, there is a problem in that the production rate produced by the reverse osmosis operation at a high pressure is about 45% of the total recovery rate of the system, and the recovery rate of the production water is as low as about 30%, which is not economical.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 해수담수공정에서 발생하는 스케일 문제를 사전에 예방할 수 있는 전처리를 도입하여 기존 해수담수방법에 비하여 저압으로 공정 운전이 가능하면서도 시스템 전체의 담수 회수율을 증가시키며, 공정 중 사용되는 분리막의 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 시스템 운전비용의 절감이 가능한 해수 담수화 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a pretreatment method capable of preventing a scale problem occurring in a seawater desalination process, And to provide a method for desalination of seawater capable of reducing the operating cost of the system as well as improving the lifetime of the separation membrane used in the process, while increasing the freshwater recovery rate throughout the system.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, In order to solve the above-described problems,

해수 담수화 방법에 있어서, (1) 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 분리막을 통해 해수를 여과하여 전처리수를 형성하는 전처리 단계; 및 (2) 상기 전처리수를 탈염(脫鹽)시켜 담수를 형성하는 단계;를 포함하는 해수 담수화 방법을 제공한다.
A method for seawater desalination, comprising: (1) a pretreatment step of filtering seawater through a separation membrane which selectively removes divalent anions and divalent cations to form pretreated water; And (2) desalting the pretreated water to form a fresh water.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 전처리 단계는, 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 투과시켰을 때 2가 음이온 제거율이 2가 양이온 제거율보다 45%이상 높은 나노분리막으로 여과할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the pretreatment step (1) can be performed by filtering the nano separator having a divalent anion removal rate of 45% or more higher than the divalent cation removal rate when the seawater is permeated under the inlet pressure of 75 to 125 psi have.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 전처리 단계는, 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 투과시켰을 때 이온 별 제거율이 황산이온(SO4 2-)은 98% 이상이고, 칼슘이온(Ca2+)은 33%이하인 나노분리막으로 여과할 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the pretreatment step (1) comprises: when the seawater is permeated under an inlet pressure of 75 to 125 psi, the removal rate by ion is not less than 98% of the sulfate ion (SO 4 2- ) The ion (Ca 2+ ) can be filtered with a nanoparticle membrane of 33% or less.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 분리막은 2000ppm MgSO4, 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2의 압력으로 투과시켰을 때, 98% 이상의 MgSO4 제거율 및 35% 이하의 NaCl 제거율을 갖는 나노분리막일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, when the raw water of 2000 ppm MgSO 4 , 2000 ppm NaCl is permeated at a pressure of 5.3 kgf / cm 2 , the separation membrane has a MgSO 4 removal rate of 98% or more and a NaCl removal rate of 35% Nano separator.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 전처리 단계는, 해수에서 부유물을 제거하여 1차 전처리수를 형성하는1차 전처리 단계; 및 상기 1차 전저리수에서 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하여 2차 전처리수를 형성하는 2차 전처리 단계;를 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the pretreatment step (1) includes a first pre-treatment step of removing floating matters from seawater to form a first pretreatment water; And a second pre-treatment step of selectively removing a divalent anion and a divalent cation from the first pre-aqueous solution to form a second pre-treatment water.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2) 담수형성 단계는, 상기 (1) 전처리 단계에서 형성된 전처리수를 역삼투법, 다단증발법 및 다단효용증발법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 탈염과정을 통해 담수를 형성할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, (2) the step of forming fresh water comprises the steps of (1) mixing the pretreated water formed in the pretreatment step with at least one selected from the group consisting of reverse osmosis, multistage evaporation, Fresh water can be formed through the desalination process.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 해수 담수화 방법은 담수 회수율이 70%이상일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the seawater desalination method may have a fresh water recovery rate of 70% or more.

또한, 본 발명은 해수 담수화 장치에 있어서, 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 분리막을 통해 해수를 여과하여 전처리수를 형성하는 전처리부; 상기 전처리부에서 유입된 전처리수를 탈염(脫鹽)시켜 담수를 형성하는 담수화부;를 포함하는 해수 담수화 장치를 제공한다.
The present invention also provides a seawater desalination apparatus comprising: a pretreatment unit for filtering seawater through a separation membrane that selectively removes divalent anions and divalent cations to form pretreated water; And a desalination unit for desalinating the pre-treatment water introduced from the pre-treatment unit to form fresh water.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전처리부는, 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 투과시켰을 때 이온 별 제거율이 황산이온(SO4 2-)은 98% 이상이고, 칼슘이온(Ca2+)은 33%이하인 나노분리막을 포함할 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, when the seawater is permeated under an inlet pressure of 75 to 125 psi, the removal rate of ions is equal to or higher than 98% of the sulfate ion (SO 4 2- ) 2+ ) may include nanoparticles of 33% or less.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 분리막은 2000ppm MgSO4, 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2의 압력으로 투과시켰을 때, 98% 이상의 MgSO4 제거율 및 35% 이하의 NaCl 제거율을 갖는 나노분리막일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when the raw water of 2000 ppm MgSO 4 and 2000 ppm NaCl is permeated at a pressure of 5.3 kgf / cm 2 , the separation membrane has a MgSO 4 removal rate of 98% or more and a NaCl removal rate of 35% Lt; / RTI >

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 분리막은 폴리아미드층을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 복합 나노분리막일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the separation membrane may be a polyamide composite nano separator comprising a polyamide layer.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 전처리부는, 상기 선택적 이온 제거 분리막을 포함하는 모듈; 상기 모듈이 적어도 하나 이상 내재되어 형성되는 베셀; 적어도 하나 이상의 상기 베셀이 병렬로 배치되어 형성되는 단(stage); 및 적어도 하나 이상의 상기 단(stage)이 직렬로 설치되는 구성을 갖을 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the pre-processing unit includes: a module including the selective ion removing membrane; A vessel in which at least one of the modules is formed; A stage in which at least one vessel is arranged in parallel; And at least one of the stages may be installed in series.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 선택적 이온 제거 분리막을 포함하는 모듈은 나권형 모듈(spiral wound module)일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the module including the selective ion removing membrane may be a spiral wound module.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 전처리부는, 유입된 해수에서 부유물을 제거하는 1차 전처리부; 및 상기 1차 전처리부를 통해 유입된 해수에서 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 2차 전처리부;를 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the pretreatment unit comprises: a primary pretreatment unit for removing suspended solids from the seawater; And a secondary pretreatment unit for selectively removing divalent anions and divalent cations from the seawater introduced through the primary pretreatment unit.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 1차 전처리부는 샌드필터, 디스크필터, 섬유사필터, 정밀여과막(MF) 및 한외여과막(UF)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 부유물을 제거할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the primary pretreatment unit includes at least one selected from the group consisting of a sand filter, a disk filter, a fiber yarn filter, a MF (microfiltration membrane), and an ultrafiltration membrane (UF) Can be removed.

본 발명의 해수 담수화 방법은 스케일 문제를 사전에 예방할 수 있는 전처리를 도입함으로써 기존 해수담수방법에 비하여 저압으로 공정 운전이 가능하면서도 시스템 전체의 담수 회수율을 증가시킬 수 있다. 나아가 공정 중 사용되는 분리막의 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 시스템 운전비용을 절감시킬 수 있는 에너지 효율 및 생산 효율을 높인 해수 담수화 방법을 제공할 수 있다. The seawater desalination method of the present invention can increase the fresh water recovery rate of the entire system while allowing a process operation to be performed at a lower pressure than the conventional seawater desalination method by introducing a pretreatment that can prevent the scale problem in advance. Furthermore, it is possible to provide a seawater desalination method which improves energy efficiency and production efficiency, which not only improves the life of the separation membrane used in the process, but also reduces the operation cost of the system.

도1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 해수 담수화의 공정도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 해수 담수화 장치에 대한 모식도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 선택적 이온 제거 전처리부에 포함되는 단(stage)에 대한 모식도이다.
도4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 선택적 이온 제거 전처리부에 대한 모식도이다.

1 is a process diagram of a desalination process according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a seawater desalination apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a stage included in the selective ion removal pretreatment unit according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a selective ion removal pretreatment unit according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

상술한 바와 같이 종래의 해수 담수화 시스템은 95%수준의 2가 이온이 나노분리막을 통해 제거됨으로써 나노분리막 표면에서 2가 이온들이 농축되어 CaSO4, BaSO4, SrSO4 등의 불용성 염을 형성하고 스케일이 유발될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 고압으로 역삼투 운전되어 생산된 생산수는 시스템 전체 회수율이 45%정도인 것에 비해 나노분리막을 적용한 공정은 생산수의 회수율이 30% 내외에 불과한 정도로 낮아 경제적이지 못하다는 문제점이 있었다.
As described above, in the conventional seawater desalination system, 95% of the divalent ions are removed through the nanofiber separation membrane, so that divalent ions are concentrated on the surface of the nanofiber separation membrane to form insoluble salts such as CaSO 4 , BaSO 4 and SrSO 4 , There is a problem that can be caused. In addition, the total recovered yield of the system produced through reverse osmosis operation at high pressure is about 45%, whereas the recovery rate of produced water is only about 30% at the process using nanofiber separation membrane, which is not economical.

이에 본 발명에서는 해수 담수화 방법에 있어서, (1) 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 분리막을 통해 해수를 여과하여 전처리수를 형성하는 전처리 단계; 및 (2) 상기 전처리수를 탈염(脫鹽)시켜 담수를 형성하는 단계;를 포함하는 해수 담수화 방법을 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 스케일 발생을 예방하고, 기존 해수 담수화 방법에 비하여 저압으로 공정 운전이 가능하면서도 시스템 전체의 담수 회수율을 증가시키며, 공정 중 사용되는 분리막의 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 시스템 운전비용의 절감을 가능하게 하여 에너지 효율 및 생산 효율을 높인 해수 담수화 방법을 제공할 수 있다.
Accordingly, the present invention provides a seawater desalination method comprising the steps of: (1) pre-treating seawater by filtering seawater through a separation membrane that selectively removes divalent anions and divalent cations; And (2) desalinating the pretreated water to form fresh water. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. As a result, it is possible to prevent the scale from occurring and to operate the system at a low pressure compared with existing seawater desalination methods, to increase the fresh water recovery rate of the entire system, to improve the lifetime of the membrane used in the process, Thereby providing a seawater desalination method with enhanced energy efficiency and production efficiency.

본 발명의 해수담수화 방법은 바다로부터 유입되는 해수의 부유 물질을 제거하는 1차 전처리 단계(S1)를 더 포함할 수 있으며, 부유물질이 제거된 1차 전처리수는 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 분리막을 통해 여과하는 2차 전처리 단계(S2)를 거쳐 2차 전처리수를 형성한다. 해수에 포함된 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거한 2차 전처리수는 역삼투법, 다단증발법 또는 다단효용증발법 등을 거쳐 탈염된 최종 생산수를 생산하는 담수화 단계(S3)로 진행된다.(도1참조) The seawater desalination method of the present invention may further include a first pre-treatment step (S1) for removing floating matters of seawater introduced from the sea, and the first pretreatment water from which suspended matters are removed may include a divalent anion and a divalent cation And a second pre-treatment step (S2) of filtering through a separating membrane that selectively removes water to form a second pretreated water. The second pre-treatment water that selectively removes divalent anions and divalent cations contained in seawater proceeds to a desalination step (S3) for producing final desalted water through a reverse osmosis method, a multi-stage evaporation method, or a multi-stage effect evaporation method. (See Fig. 1)

부유 물질이 제거된 1차 전처리수는, 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 분리막을 통해 여과됨으로써 스케일을 형성하는 이온들이 선택적으로 분리 제거된 2차 전처리수를 형성한다. The primary pretreatment water from which suspended substances are removed is filtered through a separation membrane that selectively removes divalent anions and divalent cations, thereby forming secondary pretreatment water in which ions forming scale are selectively separated and removed.

상기 선택적 이온 제거 전처리 단계는 1가 이온 및 2가 양이온 일부는 투과시키면서 황산 이온(SO4 2-)은 높은 배제율로 제거함으로써 스케일을 형성하는 이온들을 선택적으로 분리하여 스케일 발생을 사전에 예방하고, 저압으로 시스템 운전이 가능하며, 분리막 수명을 향상시키면서도 담수 회수율을 증가시킬 수 있다.The selective ion removal pretreatment step selectively removes ions forming a scale by removing part of monovalent ions and divalent cations while removing sulfate ions (SO 4 2- ) with a high rejection rate to prevent scale generation in advance , It is possible to operate the system at a low pressure, and the recovery rate of fresh water can be increased while improving separation membrane life.

상기 선택적 이온 제거 전처리 단계는, 보다 바람직하게는 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 여과시켰을 때 2가 음이온 제거율이 2가 양이온 제거율보다 45%이상 높은 나노분리막으로 여과할 수 있다. 가장 바람직하게는 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 여과시켰을 때 이온 별 제거율이 황산이온(SO4 2-)은 98% 이상이고, 1가 이온은 10% 미만이며, 칼슘이온(Ca2+)은 33%이하인 나노분리막을 포함함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다.
The selective ion removal pretreatment step may more preferably filtrate the nanoparticle membrane having a divalent anion removal rate of 45% or more higher than the divalent cation removal rate when the seawater is filtered at an inlet pressure of 75 to 125 psi. Most preferably the ion-specific removal rate when sikyeoteul sulfate was filtered from 75 to 125psi inlet pressure conditions the water (SO 4 2-) is at least 98%, and the monovalent ions are less than 10%, a calcium ion (Ca 2+) The above object can be achieved by including the nano-separator of 33% or less.

상기 선택적 이온 제거 전처리 단계에 사용되는 나노분리막은 상술한 바와 같이 2가 음이온 및 2가 양이온을 선택적으로 제거할 수 있다면 특별한 제한은 없지만, 보다 바람직하게는 다공성 지지층; 및 상기 다공성 지지층 일면에 형성된 폴리아미드층;을 포함하며, 상기 폴리아미드층은 다관능성 아민 및 다관능성 산할로겐화합물의 계면중합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 폴리아미드 복합 나노분리막일 수 있다. The nanostructured membrane used in the selective ion removal pretreatment step is not particularly limited as long as it can selectively remove divalent anions and divalent cations as described above, but is more preferably a porous support layer; And a polyamide layer formed on one surface of the porous support layer, wherein the polyamide layer is formed by interfacial polymerization of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide compound.

상기 다공성 지지층은 나노분리막을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 기계적 강도를 고려하기 위해 중량 평균 분자량이 65,000 내지 150,000범위인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 바람직한 일례로는 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰을 포함하는 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 고분자, 폴리벤조이미다졸 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리아크릴로니트릴 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있다.
The porous support layer is not particularly limited as long as it can form a nanostructured membrane. However, in consideration of mechanical strength, it is preferable to use a polymer having a weight average molecular weight in the range of 65,000 to 150,000, and preferred examples thereof include polysulfone or polyethersulfone Based polymers such as polyamide-based polymers, polyimide-based polymers, polyester-based polymers, and polypropylene, polybenzimidazole polymers, polyvinylidene fluoride or polyacrylonitrile, Mixed form.

다공성 지지층 상에 형성되는 폴리아미드층은 다관능성 아민을 포함하는 수용액에 침지한 후 다관능성 산할로겐화합물을 포함하는 유기용액에 접촉시켜 계면중합으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 다관능성 아민은 단량체 당 2~3개 아민 관능기를 갖는 물질로 1급 아민 또는 2급 아민을 포함하는 폴리아민일 수 있다. 이때, 다관능성 아민으로는 메타페닐렌디아민, 파라페닐렌디아민, 오르소페닐디아민 및 치환체로 방향족 1급 디아민이 사용될 수 있으며, 또 다른 예로 알리파틱 1급 디아민, 사이클로헥센디아민과 같은 사이클로알리파틱 1급 디아민, 피페라진과 같은 사이클로알리파틱 2급아민, 아로마틱 2급아민 등을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 다관능성 아민 중 아로마틱 1급 디아민인 메타페닐렌디아민 또는 사이클로알리파틱 2급 디아민인 피페라진을 사용할 수 있다. The polyamide layer formed on the porous support layer can be formed by interfacial polymerization by dipping in an aqueous solution containing a polyfunctional amine and then contacting the organic solution containing the polyfunctional acid halide compound. Specifically, the polyfunctional amine may be a polyamine having two or three amine functional groups per monomer, and may include a primary amine or a secondary amine. As the polyfunctional amine, an aromatic primary diamine may be used as the metaphenylenediamine, paraphenylenediamine, orthophenyldiamine and a substituent. As another example, aliphatic primary diamine, cyclic aliphatic diamine such as cyclohexenediamine, Cyclic aliphatic secondary amines such as piperazine, primary amines, piperazine, and aromatic secondary amines. More preferably, mephenylenediamine, which is an aromatic primary diamine among the above-mentioned polyfunctional amines, or piperazine, which is a cycloaliphatic secondary diamine, can be used.

다관능성 아민 수용액은 주로 0.1~20 중량%의 농도로 사용되는데, 더욱 바람직하게는 0.5~8 중량% 폴리아민 수용액이 사용될 수 있다. 다관능성 아민 수용액의 pH는 7~13의 영역을 가지며, 0.001~5 중량%의 산, 염기를 첨가함으로써 조절될 수 있다. 이러한 산, 염기의 예로는 하이드록사이드, 카르복실레이트, 카보네이트, 보레이트, 알킬금속의 포스포레이트, 트리알킬아민 등이 사용될 수 있다. 또한, 다관능성 아민 수용액에는 계면중합 시 발생되는 산(HCl)을 중화시킬 수 있는 염기성 산받게를 첨가하기도 하며, 또 다른 첨가제로 극성용매, 아민염, 다관능성 3급 아민 등을 첨가하여 사용할 수도 있다. The polyfunctional amine aqueous solution is used in a concentration of 0.1 to 20 wt%, more preferably 0.5 to 8 wt% of a polyamine aqueous solution. The pH of the polyfunctional amine aqueous solution ranges from 7 to 13, and can be adjusted by adding 0.001 to 5% by weight of an acid or base. Examples of such acids and bases include hydroxides, carboxylates, carbonates, borates, phosphates of alkyl metals, trialkylamines, and the like. In addition, a basic acid acceptor capable of neutralizing the acid (HCl) generated during interfacial polymerization may be added to the polyfunctional amine aqueous solution, and a polar solvent, an amine salt, or a polyfunctional tertiary amine may be added as another additive have.

본 발명의 폴리아미드층 형성 시, 다공성 지지체 상에 상기 다관능성 아민 함유수용액을 0.1 내지 10분간 도포하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1분간 침지할 수 있다.
Upon forming the polyamide layer of the present invention, the polyfunctional amine-containing aqueous solution may be applied onto the porous support for 0.1 to 10 minutes, more preferably for 0.5 to 1 minute.

또한, 본 발명의 폴리아미드층 형성 시 사용되는 상기 다관능성 아민과 반응하는 물질은 다관능성 산할로겐 화합물 즉, 다관능성 아실할라이드, 다관능성 설포닐할라이드, 다관능성 이소시아네이트 등이다. 바람직하게는 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드, 테레프탈로일클로라이드 등의 단독 또는 혼합형태로 사용할 수 있다. 이때, 혼합형태 사용이 염 제거율 측면에서 가장 바람직하다. 상기 다관능성 산할로겐 화합물은 일반적으로 물과 섞이지 않는 유기용매에 0.005~5 중량%(더욱 바람직하게는 0.01~0.5 중량%)로 용해시켜 사용될 수 있다. 유기용매의 예로써는 프레온류와 같은 할로게네이티드 하이드로카본, 헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 탄소 수 8~12인 알칸 등을 사용할 수 있다.
The material that reacts with the polyfunctional amine used in forming the polyamide layer of the present invention is a polyfunctional acid halide, that is, a polyfunctional acyl halide, a polyfunctional sulfonyl halide, a polyfunctional isocyanate, and the like. Preferably, it may be used alone or in a mixed form of trimesoyl chloride, isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, and the like. At this time, the use of the mixed form is most preferable in terms of the salt removal rate. The polyfunctional acid halide compound is generally used in an amount of 0.005 to 5% by weight (more preferably 0.01 to 0.5% by weight) in an organic solvent which is immiscible with water. Examples of the organic solvent include halogenated hydrocarbons such as Freon, hexane, cyclohexane, heptane, and alkanes having 8 to 12 carbon atoms.

상기 선택적 이온 제거 전처리 단계에 사용되는 폴리아미드 복합 나노분리막은 막 특성에 따라 해수 내 황산 이온(SO4 2-), 칼슘 이온(Ca2+), 1가 이온 제거를 제어할 수 있다. 상기 나노분리막에 형성된 폴리아미드의 기공크기에 따라 1,2가 이온이 일부 제거되며, 막 표면의 음전하 특성으로 인한 전기적인 반발력으로 인해 해수 내 포함되어 있는 음이온 제거율이 향상될 수 있다. The polyamide composite nano separator used in the selective ion removal pretreatment step can control sulfate ion (SO 4 2- ), calcium ion (Ca 2+ ), and monovalent ion removal in seawater depending on the membrane characteristics. According to the pore size of the polyamide formed on the nano-separator, the 1,2-valent ions are partially removed and the anion removal rate contained in the seawater can be improved due to the electrical repulsive force due to the negative charge characteristic of the membrane surface.

본 발명의 선택적 이온 제거 전처리 단계에 사용되는 폴리아미드 복합 나노분리막은 해수를 여과시켰을 때의 황산이온(SO4 2-)의 제거 성능을 98% 이상으로 높이고, 2가 양이온인 칼슘 이온(Ca2+)은 33% 이하로 제거함으로써 해수 내 함유된 스케일 유발 물질을 최대한 분리 제거하고, 역삼투 공정 또는 증발식 공정에 유입될 원수 또는 전처리 공정을 통한 농축수의 스케일 발생을 최소화할 수 있다. 황산칼슘(CaSO4)염은 온도와 pH에 따라 용해도가 크게 영향 받지 않고 과포화되기 쉬우므로 황산칼슘(CaSO4)의 용해도 한계 값이 나노분리막 뿐만 아니라 역삼투막의 최대 농축인자를 결정하게 된다. 따라서 황산칼슘(CaSO4)을 형성하는 황산 이온 및 칼슘 이온을 분리 제거하여 담수화 공정에 유입될 원수 또는 나노분리막을 통한 농축수 내의 스케일 발생을 예방하여 최종 생산수의 회수율을 증가시킬 수 있다.The polyamide composite nano-separator used in the selective ion removal pretreatment step of the present invention enhances the removal performance of sulfate ions (SO 4 2- ) when the seawater is filtered, and the divalent cationic calcium ions (Ca 2 + ) Is 33% or less, it is possible to minimize the scale generation of the concentrated water through the raw water or the pretreatment process to be introduced into the reverse osmosis process or the evaporation process. Calcium sulfate (CaSO 4) is a salt having a solubility depending on the temperature and the pH is liable to be significant because without being affected supersaturated solubility limit of calcium sulfate (CaSO 4) as well as nano-membrane determines the maximum enrichment factor of a reverse osmosis membrane. Therefore, sulfate ion and calcium ion forming calcium sulfate (CaSO 4 ) can be separated and removed, thereby preventing scale formation in the concentrated water through the raw water or the nanofiber separation membrane to be introduced into the desalination process, thereby increasing the recovery rate of the final production water.

상술한 바와 같이 황산이온(SO4 2-)의 제거율은 98% 이상을 확보하면서도 2가 양이온인 칼슘 이온(Ca2+)의 제거율은 33% 이하로 선택적 분리 제거하여 스케일 발생을 최소화하기 위해서는, 해수 담수화 공정의 선택적 이온 제거 전처리 단계에 사용되는 나노분리막은 나노분리막 업계 표준 조건인 2000ppm MgSO4, 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2의 압력으로 투과시켰을 때, 98% 이상의 MgSO4 제거율 및 35% 이하의 NaCl 제거율을 나타내는 것이 바람직하다. NaCl 제거율이 35%를 초과하는 경우 이를 고농도의 해수 여과에 적용시켰을 때는 칼슘 이온(Ca2+)의 제거율이 45%이상으로 높게 나타나 농축수에서의 스케일 발생으로 인해 투과 유량이 현저히 떨어지는 문제가 있을 수 있다. As described above, in order to minimize the generation of scale by selectively separating and removing the divalent cationic Ca 2+ removal rate to 33% or less while securing a removal rate of sulfate ion (SO 4 2- ) of 98% or more, when nano-membrane used in the selective ion removal step of preprocessing the desalination process sikyeoteul transmitted through the raw water of the nano-membrane industry-standard conditions of 2000ppm MgSO 4, 2000ppm NaCl at a pressure of 5.3kgf / cm 2, more than 98% MgSO 4 and removal 35 % Or less of NaCl. When the NaCl removal rate exceeds 35%, when it is applied to the high concentration of seawater filtration, the removal rate of calcium ion (Ca 2+ ) is higher than 45%, and the permeate flow rate is remarkably decreased due to scale formation in the concentrated water .

상기 선택적 이온 제거 전처리 단계는 웅진케미칼㈜의 SRM(Sulfate removal nanomembrane) 나노분리막을 사용하여 바람직한 일구현예에 따라 수행할 수 있다.
The selective ion removal pretreatment step may be performed according to a preferred embodiment using SRM (Sulfate Removal Nanomembrane) nanoparticles of Woongjin Chemical.

1가 이온 및 2가 양이온 일부는 투과시키고, 황산 이온(SO4 2-)은 높은 배제율로 제거함으로써 스케일을 형성하는 이온들을 선택적으로 분리한 최종 전처리수는 다음으로, 담수화 단계를 거쳐 탈염된 최종 생산수를 생산한다.The final pretreatment water that selectively separates the ions forming scale by permeating a part of monovalent ions and divalent cations and removing sulfate ions (SO 4 2- ) with a high rejection rate is then desalted through a desalination step Produce final production number.

상기 담수화 단계 역삼투법, 다단증발법 또는 다단효용증발법 등의 단독 또는 혼합 형태의 탈염과정을 통해 담수를 형성할 수 있다.  The desalting step may be performed by a desalting process such as a reverse osmosis method, a multi-stage evaporation method, or a multi-stage effect evaporation method.

상술한 바와 같이 본 발명의 해수 담수화 방법은, 상기 선택적 이온 제거 전처리 공정을 적용하여 담수화 과정에서 발생될 수 있는 스케일 문제를 예방하고, 저압으로 시스템 운전이 가능하며, 전체적인 최종 담수 회수율을 70%이상으로 향상시킬 수 있다.
As described above, the seawater desalination method of the present invention can prevent the scale problem that may occur in the desalination process by applying the selective ion removal pretreatment process, and can operate the system at a low pressure, .

또한, 본 발명은 상술한 해수 담수화 방법을 구현하는 해수 담수화 장치를 제공한다. 구체적으로, 해수 담수화 장치에 있어서, 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 분리막을 통해 해수를 여과하여 전처리수를 형성하는 전처리부; 상기 전처리부에서 유입된 전처리수를 탈염(脫鹽)시켜 담수를 형성하는 담수화부;를 포함하는 해수 담수화 장치를 제공한다. The present invention also provides a seawater desalination apparatus for implementing the seawater desalination method described above. Specifically, in a seawater desalination apparatus, a pretreatment unit for filtering seawater through a separation membrane that selectively removes divalent anions and divalent cations to form pretreated water; And a desalination unit for desalinating the pre-treatment water introduced from the pre-treatment unit to form fresh water.

도2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 해수 담수 장치에 대한 모식도이다. 도2에 도시된 바와 같이, 유입된 해수에서 부유물을 제거하는 1차 전처리부(100);를 포함할 수 있으며, 상기 1차 전처리부(100)를 통해 유입된 해수에서 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 2차 전처리부(200); 및 상기 전처리부에서 유입된 전처리수를 탈염(脫鹽)시켜 담수를 형성하는 담수화부(300);를 포함할 수 있다.
2 is a schematic diagram of a seawater desalination apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. 2, the first pretreatment unit 100 may include a first pretreatment unit 100 for removing suspended solids from the inflowed seawater, and a second pretreatment unit 100 for removing suspended solids from the inflowed seawater, A secondary pretreatment unit 200 for selectively removing cations; And a desalination unit 300 for desalinating the pretreatment water introduced from the pretreatment unit to form fresh water.

유입된 해수로부터 부유물질을 제거하는 1차 전처리부(100)는 샌드필터, 디스크필터, 섬유사필터, 정밀여과막(MF) 또는 한외여과막(UF) 등의 단독 또는 혼합 형태에 의해 해수로부터 부유 물질을 제거하여 1차 전처리수를 생성할 수 있다.
The primary pretreatment unit 100 for removing suspended solids from the influent seawater can be a floating material from seawater by a single or mixed form of a sand filter, a disk filter, a fiber filter, a microfiltration membrane (MF), or an ultrafiltration membrane (UF) The first pre-treatment water can be generated.

상기 1차 전처리부(100)로부터 유입된 해수로부터 선택적으로 이온을 제거하는 2차 전처리부(200)는, 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 분리막을 포함한다. The secondary pretreatment unit 200 for selectively removing ions from the seawater introduced from the primary pretreatment unit 100 includes a separation membrane for selectively removing divalent anions and divalent cations.

2차 전처리부(200)에 포함되는 상기 분리막은 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 여과시켰을 때 2가 음이온 제거율이 2가 양이온 제거율보다 45%이상 높은 나노분리막일 수 있다. 가장 바람직하게는 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 여과시켰을 때 이온 별 제거율이 황산이온(SO4 2-)은 98% 이상이고, 1가 이온은 10% 미만이며, 칼슘이온(Ca2+)은 33%이하인 나노분리막을 포함함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다.
The separation membrane contained in the secondary pretreatment unit 200 may be a nano-separator having a divalent anion removal rate of 45% or more higher than a divalent cation removal rate when the seawater is filtered under an inlet pressure of 75 to 125 psi. Most preferably the ion-specific removal rate when sikyeoteul sulfate was filtered from 75 to 125psi inlet pressure conditions the water (SO 4 2-) is at least 98%, and the monovalent ions are less than 10%, a calcium ion (Ca 2+) The above object can be achieved by including the nano-separator of 33% or less.

상기 선택적 이온 제거 전처리부(200)에 포함되는 나노분리막은 다공성 지지층; 및 상기 다공성 지지층 일면에 형성된 폴리아미드층;을 포함하며, 상기 폴리아미드층은 다관능성 아민 및 다관능성 산할로겐화합물의 계면중합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 폴리아미드 복합 나노분리막일 수 있다. The nano separator included in the selective ion removal pretreatment unit 200 includes a porous support layer; And a polyamide layer formed on one surface of the porous support layer, wherein the polyamide layer is formed by interfacial polymerization of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide compound.

상기 폴리아미드 복합 나노분리막은 막 특성에 따라 해수 내 황산 이온(SO4 2-), 칼슘 이온(Ca2+), 1가 이온 제거를 제어할 수 있다. 상기 나노분리막에 형성된 폴리아미드의 기공크기에 따라 1,2가 이온이 일부 제거되며, 막 표면의 음전하 특성으로 인한 전기적인 반발력으로 인해 해수 내 포함되어 있는 음이온 제거율이 향상될 수 있다. The polyamide composite nano separator can control the removal of sulfate ions (SO 4 2- ), calcium ions (Ca 2+ ), and monovalent ions in the seawater depending on the membrane characteristics. According to the pore size of the polyamide formed on the nano-separator, the 1,2-valent ions are partially removed and the anion removal rate contained in the seawater can be improved due to the electrical repulsive force due to the negative charge characteristic of the membrane surface.

상술한 바와 같이 황산이온(SO4 2-)의 제거율은 98% 이상을 확보하면서도 2가 양이온인 칼슘 이온(Ca2+)의 제거율은 33% 이하로 선택적 분리 제거하여 스케일 발생을 최소화하기 위해서는, 선택적 이온 제거 전처리부(200)에 포함되는 나노분리막은 나노분리막 업계 표준 조건인 2000ppm MgSO4, 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2의 압력으로 투과시켰을 때, 98% 이상의 MgSO4 제거율 및 35% 이하의 NaCl 제거율을 나타내는 것이 바람직하다. NaCl 제거율이 35%를 초과하는 경우 이를 고농도의 해수 여과에 적용시켰을 때는 칼슘 이온(Ca2+)의 제거율이 45%이상으로 높게 나타나 농축수에서의 스케일 발생으로 인해 투과 유량이 현저히 떨어지는 문제가 있을 수 있다.As described above, in order to minimize the generation of scale by selectively separating and removing the divalent cationic Ca 2+ removal rate to 33% or less while securing a removal rate of sulfate ion (SO 4 2- ) of 98% or more, The nano-separator included in the selective ion removal pretreatment unit 200 has an MgSO 4 removal rate of 98% or more and a removal efficiency of 35% or more when the raw water of 2000 ppm MgSO 4 , 2000 ppm NaCl, which is an industry standard condition of the nano separator, is permeated at a pressure of 5.3 kgf / cm 2 , Or less of NaCl. When the NaCl removal rate exceeds 35%, when it is applied to the high concentration of seawater filtration, the removal rate of calcium ion (Ca 2+ ) is higher than 45%, and the permeate flow rate is remarkably decreased due to scale formation in the concentrated water .

상기 선택적 이온 제거 전처리부(200)는 웅진케미칼㈜의 SRM(Sulfate removal nanomembrane) 나노분리막을 포함하여 바람직한 일구현예에 따라 수행될 수 있다.
The selective ion removal pretreatment unit 200 may include a SRM (sulfur removal nanomembrane) nanofiber separation membrane of Woongjin Chemical Co., Ltd. according to a preferred embodiment of the present invention.

나아가, 상기 선택적 이온 제거 전처리부(200)는, 상기 선택적 이온 제거 분리막을 포함하는 모듈(221); 상기 모듈이 적어도 하나 이상 내재되어 형성되는 베셀(222); 적어도 하나 이상의 상기 베셀이 병렬로 배치되어 형성되는 단(stage)(220); 및 적어도 하나 이상의 상기 단(stage)이 직렬로 설치되는 구성을 갖을 수 있다. 도3은 본 발명의 선택적 이온 제거 전처리부(200)에 포함되는 하나의 단(stage)(220)에 대한 바람직한 일실시예에 따른 모식도를 나타낸 것이다. 도3에 도시된 바와 같이, 상기 폴리아미드 복합 나노분리막을 포함하는 모듈(221)이 적어도 하나 이상, 더욱 바람직하게는 3 내지 8개의 폴리아미드 복합 나노분리막 모듈이 내재된 베셀(222)이 있으며, 상기 베셀(222)이 적어도 하나 이상 병렬 배치되어 하나의 단(Stage)(220)을 형성할 수 있다.  Furthermore, the selective ion removal pretreatment unit 200 may include a module 221 including the selective ion removal separation membrane; A vessel 222 in which at least one of the modules is formed; A stage 220 in which at least one vessel is arranged in parallel; And at least one of the stages may be installed in series. FIG. 3 is a schematic diagram of one stage 220 included in the selective ion removal pretreatment unit 200 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, there is a casing 222 in which at least one, more preferably three to eight, polyamide composite nano separator modules are installed, and a module 221 including the polyamide composite nano separator, At least one of the vessels 222 may be arranged in parallel to form one stage 220.

상기 선택적 이온 제거 분리막을 포함하는 모듈(221)은 나권형 모듈(spiral wound module)일 수 있다. 나권형 모듈(spiral wound module)은 넓은 막 면적을 컴팩트한 규모로 집적시킨 형태로써 모듈의 크기 및 공정의 규모 대비 많은 양의 생산수를 생산할 수 있다. 본 발명의 선택적 이온 제거 전처리에 있어서, 상기 나노분리막 모듈의 운전 압력은 10 kgf/㎠ 이내에서 수행되는 것이 바람직하다.
The module 221 including the selective ion removing membrane may be a spiral wound module. A spiral wound module is a compact size with a large membrane area integrated into a compact size, which can produce a large quantity of production volume relative to the size of the module and the size of the process. In the selective ion removal pretreatment of the present invention, the operating pressure of the nanofiber separation membrane module is preferably 10 kgf / cm 2 or less.

도3에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 일실시에에 따른 하나 이상의 단(stage)이 직렬로 설치되어 선택적 이온 제거 전처리부(200)를 구성할 수 있으며, 도 4는 본 발명의 다단으로 구성된 선택적 이온제거 전처리부(200)에 관한 구체적인 모식도를 나타낸 것이다. 본 발명의 바람직한 선택적 이온제거 전처리부(200) 구성은 상기 단(stage)(220,230,240)이 적어도 하나 이상 모여 직렬로 배치될 수 있다. 나노분리막을 통해 전처리된 해수의 회수율을 높이기 위해 하나 이상의 단(stage)이 직렬로 연결된 다단 시스템으로 구성될 수 있으며, 첫 번째 단(stage)(220)에서 얻어진 농축수(21)를 다음 단(230)으로 다시 처리시킴으로써, 전처리된 해수의 회수율을 최대 90%까지 회수할 수 있으며, 이와 같은 전처리 시스템의 투과 수율 향상은 해수 담수화 시스템의 전체 회수율을 향상시킬 수 있다.3, one or more stages according to a preferred embodiment of the present invention may be installed in series to constitute a selective ion removal pretreatment unit 200. FIG. And a selective ion removal pre-treatment unit 200 according to an embodiment of the present invention. In the preferred selective ion removal pre-treatment unit 200 of the present invention, at least one of the stages 220, 230 and 240 may be arranged in series. Stage system in which one or more stages are connected in series in order to increase the recovery rate of the seawater pretreated through the nano-separator, and the concentrated water 21 obtained in the first stage 220 is connected to the next stage 230), the recovery rate of the pretreated seawater can be recovered up to 90%, and the improvement of the permeate yield of such a pretreatment system can improve the overall recovery of the seawater desalination system.

상기 선택적 이온 제거 전처리부(200)를 통해 1가 이온 및 2가 양이온 일부는 투과시키고, 황산 이온(SO4 2-)은 높은 배제율로 제거함으로써 스케일을 형성하는 이온들을 선택적으로 분리한 최종 전처리수(50)는 다음으로, 담수화부(300)를 거쳐 탈염된 최종 생산수를 생산한다.
Through the selective ion removal pretreatment unit 200, a part of monovalent ions and divalent cations are permeated, and sulfate ions (SO 4 2- ) are removed at a high rejection rate, The water (50) then produces the desalted final water through the desalination unit (300).

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

한국 동해 해수 기준으로 이온분석을 실시하여 다음 표1과 같은 이온 조성이 함유된 합성 해수를 테스트 원수로 준비하였다. Ion analysis was conducted on the basis of the Korean East Sea seawater, and synthetic sea water containing the ion composition as shown in Table 1 was prepared as test water.

이온 종류Ion type 농도 (ppm)Concentration (ppm) Na+ Na + 10731.910731.9 Cl- Cl - 19417.519417.5 K+ K + 393.3393.3 Mg2+ Mg 2+ 666.4666.4 Ca2+ Ca 2+ 986.6986.6 SO4 2- SO 4 2- 2701.22701.2

<실시예1>&Lt; Example 1 >

웅진케미칼㈜의 SRM(Sulfate removal nanomembrane) 폴리아미드 복합 나노분리막으로 구성된 개별 모듈에 원수를 통과시키되, 개별 회수율 15%로 설정된 정압 운전 방식으로 실시하여 온도 25℃, pH 8 조건하에서 측정 압력을 7kgf/㎠ 로 수행하였다. 나노분리막 업계 표준 조건으로 상기 폴리아미드 복합 나노분리막을 테스트한 결과, 2000ppm MgSO4 및 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2 압력으로 투과시켰을 때 98%의 MgSO4 및 35%미만의 NaCl 제거성능과 12000GPD 생산유량을 나타내었으며, 고농도의 해수의 원수조건에 상기 막 모듈을 사용하였을 때 처리수 내의 투과된 1,2가 이온 농도 및 유량을 관찰하였다.
The raw water was passed through an individual module composed of SRM (Sulfate removal nanomembrane) polyamide composite nano separator of Woongjin Chemical Co., Ltd., and the static pressure operation method set to 15% of individual recovery rate was carried out. Under the conditions of 25 ° C and pH 8, Cm &lt; 2 &gt;. As a result of testing the polyamide composite nano separator under the standard conditions of the nanometer membrane industry, when the raw water of 2000 ppm MgSO 4 and 2000 ppm NaCl was permeated at 5.3 kgf / cm 2 pressure, 98% MgSO 4 and less than 35% 12000GPD, and when the membrane module was used in the raw water condition of high concentration of seawater, the concentration of 1,2-cations and the flow rate of permeated water in the treated water were observed.

<비교예1>&Lt; Comparative Example 1 &

고유량 폴리아미드 복합 나노분리막(웅진케미칼㈜, NE40)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였다. 나노분리막 업계표준조건으로 상기 나노분리막을 테스트한 결과, 2000ppm MgSO4 및 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2 압력으로 투과시켰을 때 98%의 MgSO4 및 40~70%의 NaCl 제거성능과 12500GPD 생산유량을 나타내었다.
Except that a high-flow polyamide composite nano separator (NE40) (Woongjin Chemical Co., Ltd.) was used. As a result of testing the nano-separator under the standard conditions of the nanometer membrane industry, when the raw water of 2000 ppm MgSO 4 and 2000 ppm NaCl was permeated at 5.3 kgf / cm 2 pressure, 98% MgSO 4 and 40 ~ 70% NaCl removal performance and 12500 GPD production Flow rate.

<비교예2>&Lt; Comparative Example 2 &

폴리아미드 복합 나노분리막(웅진케미칼㈜, NE70)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였다. 나노분리막 업계표준조건으로 상기 나노분리막을 테스트한 결과, 2000ppm MgSO4 및 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2 압력으로 투과시켰을 때 98%의 MgSO4 및 70% 이상의 NaCl 제거성능과 7800GPD 생산유량을 나타내었다.
Polyamide composite nano separator (Woongjin Chemical Co., Ltd., NE70) was used. As a result of testing the nano separator under the standard conditions of the nanometer membrane industry, when the raw water of 2000 ppm MgSO 4 and 2000 ppm NaCl was permeated at a pressure of 5.3 kgf / cm 2 , 98% MgSO 4 and 70% NaCl removal performance and 7800 GPD production flow rate Respectively.

상기 실시예1 및 비교예1 내지 2에서 각각 제시된 나노분리막의 성능을 평가하여 하기 표2로 나타내었다. 해수 및 처리수 내의 이온 농도는 이온분석기(IC, Ion Chromatography)를 사용하여 측정하였다.The performance of the nanofiber separator shown in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated and shown in Table 2 below. Ion concentration in seawater and treated water was measured by ion chromatography (Ion Chromatography).

구분division 유량flux 이온별 제거율 (%)Ion Removal Rate (%) GPDGPD Cl- Cl - SO4 2- SO 4 2- Na+ Na + K+ K + Ca2+ Ca 2+ Mg2+ Mg 2+ 실시예 1Example 1 11122.711122.7 7.167.16 98.3098.30 7.827.82 8.638.63 30.9430.94 39.4039.40 비교예 1Comparative Example 1 7635.47635.4 11.9811.98 98.6598.65 4.704.70 6.556.55 55.6255.62 74.7174.71 비교예 2Comparative Example 2 4226.94226.9 16.6816.68 99.399.3 5.535.53 7.787.78 69.9369.93 88.4788.47

상기 표2에서 알 수 있듯이, 고농도의 합성해수를 원수로 사용함으로써 이온 별 제거성능에 따라 생산유량이 차이가 남을 확인할 수 있다. 비교예 2는 황산 이온(SO4 2-)이 99%이상 제거되나, 칼슘 이온(Ca2+) 또한 70% 정도 제거함으로써 농축수에서 황산칼슘 스케일이 발생할 가능성이 높다. 해수와 같이 고농도의 원수를 사용할 경우 발생하는 막오염 원인 중 하나인 황산칼슘염(CaSO4)은 담수화 공정에서만 발생되는 것이 아니라, 나노분리막을 적용하여 선택적으로 이온을 제거하는 전처리 공정의 농축수에서도 발생될 수 있다. 이러한 막오염은 차후 생산유량감소의 원인이 된다. As can be seen from the above Table 2, it can be confirmed that the production flow rate is different depending on the ion removal performance by using the high concentration synthetic sea water as the raw water. Comparative Example 2 is a sulfate ion (SO 4 2-), but the removal of more than 99%, a calcium ion (Ca 2+) is also a high possibility calcium sulfate scale in the concentrated water by removing occur about 70%. CaSO 4 , which is one of the causes of membrane contamination when using high concentration of raw water such as seawater, does not occur only in the desalination process, but also in the concentrated water of the pretreatment process that selectively removes ions by applying a nanofiber membrane Lt; / RTI &gt; Such membrane contamination may cause a decrease in the production flow rate in the future.

비교예1과 실시예1은 표준 조건(2000ppm MgSO4, 2000ppm NaCl, 5.3kgf/cm2)에서는 동일 수준의 유량을 보이나, 고농도의 합성해수조건에서는 2가 양이온인 칼슘 이온(Ca2+) 및 마그네슘 이온(Mg2+) 제거율이 더 높은 비교예1이 생산유량이 현저히 낮음을 알 수 있다. 고농도 해수조건에서도 11000GPD 이상의 생산유량을 가지는 실시예1은 본 발명 담수 회수율 증가를 위한 해수 담수화 시스템 설계에도 유용할 것으로 예상된다.
Comparative Example 1 and Example 1 showed the same level of flow rate under the standard conditions (2000 ppm MgSO 4 , 2000 ppm NaCl, and 5.3 kgf / cm 2 ), but calcium ions (Ca 2+ ) and divalent cations It can be seen that Comparative Example 1, in which the magnesium ion (Mg 2+ ) removal ratio is higher, has a remarkably low production flow rate. Example 1 having a production flow rate of 11000 GPD or more even under high concentration sea water conditions is expected to be useful for designing a desalination system for increasing the fresh water recovery rate of the present invention.

부유물을 제거하기 위하여 한외여과막(UF) 또는 정밀여과막(MF)을 적용한 전처리 공정은 85~90%의 높은 회수율을 보이므로, 나노분리막을 적용한 선택적 이온제거 전처리 공정 또한 이와 비슷한 경쟁력을 가지기 위해서는 고회수율 조건에서 운전이 되어야 한다.The pretreatment process using ultrafiltration membranes (UF) or microfiltration membranes (MF) to remove suspended solids shows a high recovery rate of 85 to 90%. Therefore, the selective ion removal pretreatment process using nano- It should be operated under conditions.

하기 표3은 앞서 표2의 실시예1 및 비교예1 내지 2 이온 별 제거율을 90% 회수율 전처리 공정 적용 시 농축수의 농도를 나타낸 것이다.Table 3 below shows the concentrations of the concentrated water in the pretreatment process of 90% recovery rate according to the removal rates of the ions of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 in Table 2 above.

농축수 농도(mg/L) = (생산수 농도 X 회수율 ? 원수농도)/(회수율 ? 1)Concentration of concentrated water (mg / L) = (production water concentration X recovery rate / raw water concentration) / (recovery rate? 1)

구분division 선택적 이온제거 나노분리막 전처리 90%회수율 적용 시 이온별 농도 (mg/L)Selective Ion Removal Nanoparticle Pretreatment Concentration (mg / L) by ion at 90% recovery rate Cl- Cl - SO4 2- SO 4 2- Na+ Na + K+ K + Ca2+ Ca 2+ Mg2+ Mg 2+ 실시예 1Example 1 31932.131932.1 26599.226599.2 18282.418282.4 698.9698.9 3734.23734.2 3029.53029.5 비교예 1Comparative Example 1 40348.840348.8 26684.726684.7 15267.315267.3 625.3625.3 5925.25925.2 5146.95146.9 비교예 2Comparative Example 2 48567.448567.4 26842.326842.3 19424.719424.7 668.9668.9 7196.37196.3 5972.35972.3

상기 표3은 나노분리막을 이용한 선택적 이온제거 전처리 시스템의 회수율을 90%로 운전하였을 때의 농축수 이온 별 농도이다. 상기 결과에서 실시예1은 비교예 1, 2에 비해 농축수 내의 칼슘 이온(Ca2+) 농도가 37%~48% 정도 낮음을 볼 수 있다. 이는 나노분리막을 통해 대부분 제거되어 농축수에 과량 포함되어 있는 황산 이온(SO4 2-)과 염을 형성할 수 있는 칼슘 이온(Ca2+)의 농도가 현저히 차이가 남으로써, 황산칼슘(CaSO4)염이 형성되어 발생될 수 있는 스케일 문제를 줄일 수 있다. Table 3 above shows concentrations of concentrated water ions when the recovery rate of the selective ion removal pretreatment system using nano-separator is 90%. From the above results, it can be seen that the concentration of calcium ions (Ca 2+ ) in concentrated water is about 37% to 48% lower in Example 1 than in Comparative Examples 1 and 2. This is largely eliminated by the nanoparticles, and the concentrations of calcium ions (Ca 2+ ) that can form salts with sulfuric acid ions (SO 4 2- ), which are excessively contained in the concentrated water, 4 ) It is possible to reduce scale problems that may occur due to salt formation.

10: 유입수(해수) 210: 고압펌프
21: 1단 농축수 220, 230, 240: 단(stage)
22: 1단 처리수 221: 모듈
31: 2단 농축수 222: 베셀
32: 2단 처리수
41: 3단 농축수
42: 3단 처리수
50: 최종 전처리수
10: Inflow water (sea water) 210: High pressure pump
21: 1 Concentration 220, 230, 240: stage
22: 1 Process 221: Module
31: Concentration in the second stage 222: Bezel
32: Two-stage process number
41: Concentration of 3 stages
42: Three-stage process number
50: Final preprocessing water

Claims (15)

해수 담수화 방법에 있어서,
(1) 1가 이온, 2가 음이온 및 2가 양이온을 다른 제거율로 제거하는 나노분리막을 통해 해수를 여과하여 전처리수를 형성하는 전처리 단계; 및
(2) 상기 전처리수를 탈염(脫鹽)시켜 담수를 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 (1) 전처리 단계는 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 투과시켰을 때 이온별 제거율이 황산이온(SO4 2-)은 98% 이상이고, 칼슘이온(Ca2+)은 33% 이하인 나노분리막으로 여과하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
In the seawater desalination method,
(1) a pretreatment step in which seawater is filtered through a nanofiber separation membrane which removes monovalent ions, divalent anions and divalent cations at different removal rates to form pretreated water; And
(2) desalting the pretreated water to form fresh water,
The pretreatment step (1) is a step in which the removal rate of ions is 98% or more of sulfate ions (SO 4 2- ) and 33% or less of calcium ions (Ca 2+ ) when the seawater is permeated under an inlet pressure of 75 to 125 psi Wherein the filtration is carried out by a centrifugal separator.
제1항에 있어서,
상기 (1) 전처리 단계는, 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 투과시켰을 때 2가 음이온 제거율이 2가 양이온 제거율보다 45%이상 높은 나노분리막으로 여과하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pretreatment step (1) is performed by filtration with a nano-separator having a divalent anion removal rate of at least 45% higher than a divalent cation removal rate when the seawater is permeated under an inlet pressure of 75 to 125 psi.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분리막은 2000ppm MgSO4, 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2의 압력으로 투과시켰을 때, 98% 이상의 MgSO4 제거율 및 35% 이하의 NaCl 제거율을 갖는 나노분리막인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the separation membrane is a nanofiber separation membrane having a MgSO 4 removal rate of 98% or more and a NaCl removal rate of 35% or less when raw water of 2000 ppm MgSO 4 and 2000 ppm NaCl is permeated at a pressure of 5.3 kgf / cm 2 .
제1항에 있어서,
상기 (1) 전처리 단계는,
해수에서 부유물을 제거하여 1차 전처리수를 형성하는1차 전처리 단계; 및
상기 1차 전저리수에서 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하여 2차 전처리수를 형성하는 2차 전처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
The method according to claim 1,
The pre-processing step (1)
A primary pretreatment step of removing the suspended matter from seawater to form primary pretreatment water; And
And a second pre-treatment step of selectively removing the divalent anion and the divalent cation from the primary pre-wash water to form a secondary pretreatment water.
제1항에 있어서,
상기 (2) 담수형성 단계는, 상기 (1) 전처리 단계에서 형성된 전처리수를 역삼투법, 다단증발법 및 다단효용증발법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 탈염과정을 통해 담수를 형성하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
The method according to claim 1,
(2) The fresh water forming step is characterized in that the pretreatment water formed in the step (1) is desalinated through at least one desalting process selected from the group consisting of reverse osmosis, multi-stage evaporation and multi-stage evaporation Seawater desalination method.
제1항에 있어서,
상기 해수 담수화 방법은 담수 회수율이 70%이상인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the seawater desalination method has a fresh water recovery rate of 70% or more.
해수 담수화 장치에 있어서,
1가 이온, 2가 음이온 및 2가 양이온을 다른 제거율로 제거하는 나노분리막을 통해 해수를 여과하여 전처리수를 형성하는 전처리부;
상기 전처리부에서 유입된 전처리수를 탈염(脫鹽)시켜 담수를 형성하는 담수화부;를 포함하며,
상기 전처리부의 나노분리막은 해수를 75 내지 125psi 유입 압력 조건에서 투과시켰을 때 이온별 제거율이 황산이온(SO4 2-)은 98% 이상이고, 칼슘이온(Ca2+)은 33% 이하인 것을 특징으로 하는 해수담수화장치.
In a seawater desalination apparatus,
A pretreatment unit for filtering the seawater through a nanofiber separation membrane which removes monovalent ions, divalent anions and divalent cations at different removal rates to form pretreated water;
And a desalination unit for desalinating the pretreatment water introduced from the pretreatment unit to form fresh water,
The nano-separator of the pretreatment unit is characterized in that when the seawater is permeated under an inlet pressure of 75 to 125 psi, the removal rate of ions is 98% or more of sulfate ions (SO 4 2- ) and 33% or less of calcium ions (Ca 2+ ) A seawater desalination device.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 분리막은 2000ppm MgSO4, 2000ppm NaCl의 원수를 5.3kgf/cm2의 압력으로 투과시켰을 때, 98% 이상의 MgSO4 제거율 및 35% 이하의 NaCl 제거율을 갖는 나노분리막인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the separation membrane is a nanofiber separation membrane having a MgSO 4 removal rate of 98% or more and a NaCl removal rate of 35% or less when raw water of 2000 ppm MgSO 4 and 2000 ppm NaCl is permeated at a pressure of 5.3 kgf / cm 2 .
제8항에 있어서,
상기 분리막은 폴리아미드층을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 복합 나노분리막인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the separation membrane comprises a polyamide composite membrane. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 15. &lt; / RTI &gt;
제8항에 있어서,
상기 전처리부는,
상기 나노분리막을 포함하는 모듈;
상기 모듈이 적어도 하나 이상 내재되어 형성되는 베셀;
적어도 하나 이상의 상기 베셀이 병렬로 배치되어 형성되는 단(stage); 및
적어도 하나 이상의 상기 단(stage)이 직렬로 설치되는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
9. The method of claim 8,
The pre-
A module including the nano-separator;
A vessel in which at least one of the modules is formed;
A stage in which at least one vessel is arranged in parallel; And
Wherein at least one of the stages is installed in series.
제12항에 있어서,
상기 나노분리막을 포함하는 모듈은 나권형 모듈(spiral wound module)인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the module comprising the nano-separator is a spiral wound module.
제8항에 있어서,
상기 전처리부는,
유입된 해수에서 부유물을 제거하는 1차 전처리부; 및
상기 1차 전처리부를 통해 유입된 해수에서 2가 음이온과 2가 양이온을 선택적으로 제거하는 2차 전처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
9. The method of claim 8,
The pre-
A primary pretreatment unit for removing suspended solids from the influent seawater; And
And a secondary pretreatment unit for selectively removing divalent anions and divalent cations from the seawater introduced through the primary pretreatment unit.
제14항에 있어서,
상기 1차 전처리부는 샌드필터, 디스크필터, 섬유사필터, 정밀여과막(MF) 및 한외여과막(UF)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 부유물을 제거하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the primary pretreatment unit includes at least one selected from the group consisting of a sand filter, a disk filter, a fiber yarn filter, a microfiltration membrane (MF), and an ultrafiltration membrane (UF) to remove suspended matters.
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