KR101772281B1 - 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염화나트륨이 함유된 해수를 초저온급속냉동실에 분사하여 물과 염화나트륨을 함빙점에 따라 분리 동결시켜 담수와 염화나트륨을 간단하고 효율적으로 분리하여 담수와 소금으로 분리하는 장치비용감소 및 공정을 단순화 할 수 있는 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
상기의 본 발명은 해수를 저장하는 저수조와, 상기 저수조에서 파이프로 연결되어 투입되는 해수에 고압을 공급하는 고압펌프와, 상기 고압펌프에서 고압의 해수가 파이프를 통해서 공급되는 해수를 분사하는 인젝터와, 상기 인젝터에서 분사되는 해수를 담수와 염화나트륨으로 동결 분리시키도록 내부가 영하 22℃ 이하 상태로 형성되고 내부에 격벽이 형성된 초저온급속냉동실로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치 및 그 방법{Separation apparatus and method for separating sea water into fresh water and salt}

본 발명은 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염화나트륨이 함유된 해수를 함빙점(cryohodrate) 이하 즉 적정온도 영하 50℃ 이하 급속 냉동탱크에서 Nacl과 2H₂O의 수화물 결정으로 분리하여 담수와 염화나트륨을 대량으로 간단하고 효율적으로 생산할 수 있어 장치비용감소 및 공정을 단순화 할 수 있는 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인류으로 발전으로 산업화가 이루어 짐으로써 생활용수와 공업용수의 사용이 크게 늘어나고 있는 추세에 있다.

따라서 생활용수와 공업용수가 부족하거나 지표수 및 지하수의 오염 확대 등으로 인한 물 부족 현상을 해결하기 위해 해수를 이용한 담수화 설비가 제안되고있으나 해수 또한 공업화가 지속되면서 해양 표층수 또한 산업 폐기물 등에 의한 오염이 날로 심화되어 최근에는 저온안정성, 풍부영양성, 청정성을 갖춘 심해의 해양심층수에 보다 많은 관심을 보이고 있다.

해양심층수에는 필수 4대 미네랄인 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 나트륨(Na)외에 Zn, Cu, Fe, P 등을 포함하고 있어 우리가 식수로 사용하고 있는 지표수와 지하수에 비해 미네랄이 균형 있게 포함되어 있다.

이렇게 해수로 부터 담수를 획득하기 위해서는 해수에 용존되어 있거나 부유 하는 성분들을 제거하여야 하였으며 부유하는 성분을 제거하기 위해서는 증발법, 막분리법, 전기 투석법, 냉동법 등이 있으나 가장 널리 적용되고 있는 기술은 증발법과 막 분리법이다. 증발법에는 다단 플래쉬법(multiple stage flash, MSF), 다단 효용 증발법(multiple effect evaporization, ME) 등이 주로 사용되며 기술의 완성도가 높아 비교적 일찍부터 널리 사용되고 있는 공정이다. 그러나 에너지 소모량이 많고 고온 운전에 의한 부식이 크며 생산설비 면적 및 초기 투자비가 많이 들어 주로 에너지가 풍부한 중동지역에서 대규모 해수담수화 설비에 사용되고 있다. 그러므로 에너지 사용량과 설비투자비 및 유지비가 많이 드는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 해수 및 고농도의 염분을 함유한 물을 담수 및 소금으로 생산하는 방법 및 장치에 관한 종래 기술로는 한국해양연구원에서 특허 제2001-12084호(2001.03.08)로 출원한 ‘수심 압력과 역삼투법을 이용한 담수 및 소금 생산 방법 및 그 장치’가 있으나, 이 방법은 역삼투 필터에 해수를 공급하여 담수를 얻는 방법이어서 단위 시간당 생산량이 적을 뿐만 아니라, 상기 필터의 청소 및 교환을 자주 해야하는 불가피성 때문에 생산성도 낮다는 문제점이 있는 것으로 알려지고 있다

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 염화나트륨이 함유된 해수를 영하 50℃ 이하의 초저온급속냉동실에 분사하여 물과 염화나트륨을 함빙점에 따라 분리 동결시켜 담수와 염화나트륨을 간단하고 효율적으로 분리하여 담수와 소금으로 분리하는 장치비용감소 및 공정을 단순화 할 수 있는 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 해수를 저장하는 저수조와, 상기 저수조에서 파이프로 연결되어 투입되는 해수에 고압을 공급하는 고압펌프와, 상기 고압펌프에서 고압의 해수가 파이프를 통해서 공급되는 해수를 분사하는 인젝터와, 상기 인젝터에서 분사되는 해수를 담수와 염화나트륨으로 동결 분리시키도록 내부가 함빙점 이하 초저온급속냉동실로 형성되고 내부에 격벽이 형성된 초저온급속냉동실로 구성된 것을 특징으로 하는 해수를 담수와 염화나트륨으로 분리하는 분리장치를 제공한다.

해수를 저수조에 채워지는 단계와, 상기 저수조에 채워진 해수를 고압펌프로 압력을 가하여 이송하는 단계와, 압력이 가해진 해수를 인젝터를 통하여 분사하는 단계와, 분사되는 담수와 소금으로 급속냉동시켜 분리하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리 방법을 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 별도의 전처리 조작이 필요하지 않고 높은 온도까지 온도를 올려야 하는 증발농축과정에 따른 에너지 낭비도 없이 담수와 염화나트륨을 함빙점에 따라 분리 동결시켜 담수와 염화나트륨을 간단하고 효율적으로 분리하여 담수와 소금으로 분리하는 장치비용감소 및 공정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치를 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타낸 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 참고하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기의 실시 예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

(실시예)

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치를 나타낸 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리장치는 청정해수를 저장하는 저수조(10)를 형성한다.

이러한 상기 저수조(10)에서 파이프(1)로 연결되어 투입되는 해수에 고압을 공급하는 고압펌프(20)를 형성한다.

또한,상기 고압펌프(20)에서 고압의 해수가 파이프(1)를 통해서 공급되는 해수를 인젝터(30)를 통하여 분사한다.

상기와 같은 상기 인젝터(30)에서 분사되는 해수를 담수와 염화나트륨으로 동결 분리시키는 초저온급속냉동실(40)을 형성한다.

상기 초저온급속냉동실(40)의 내부는 영하 50℃ 이하 상태로 형성되고 상기 초저온급속냉동실(40)의 내부에는 분산되는 담수와 염화나트륨을 분리하기 위하여 내부에 격벽을 형성한다.

상기와 같은 해수를 담수와 소금으로 분리하는 장치를 통하여 해수를 담수와 소금으로 분리하는 분리방법은 도 3에 도시된 바와 같이 청정해수를 저수조(10)에 채워 넣는다.

이러한 상기 저수조(10)에 채워진 해수를 고압펌프(20)로 압력을 가하여 인젝터(30)로 이송한다.

이렇게 이송된 압력이 가해진 해수를 인젝터(30)를 통하여 분사한다.

상기와 같이 분사되는 담수와 소금으로 냉각시켜 분리한다.

이렇게 담수와 소금으로 분리되는 방법은 물과 염화나트륨의 다른 빙점으로 인하여 물은 먼저 동결되고 염화나트륨은 나중에 동결되어 먼저 동결된 물의 결정체는 초저온급속냉동실(40)의 전방에 낙하되고 나중에 동결된 염화나트륨의 결정체는 초저온급속냉동실(40)의 후방에 낙하되어 담수와 염화나트륨이 분리된다.

10 : 저수조 20 : 고압펌프
30 : 인젝터 40 : 초저온급속냉동실

Claims (4)

1. 해수를 저장하는 저수조(10)와,
   상기 저수조(10)에서 파이프(1)로 연결되어 투입되는 해수에 고압을 공급하는 고압펌프(20)와,
   상기 고압펌프(20)에서 고압의 해수가 파이프(10)를 통해서 공급되는 해수를 분사하는 인젝터(30)와,
   상기 인젝터(30)에서 분사되는 해수를 담수와 염화나트륨으로 동결 분리시키기 위하여 내부의 온도를 영하 50℃ 이하의 상태로 형성되고 저면에는 담수와 염화나트륨을 분리하기 위해서 내부에 격벽을 형성한 초저온급속냉동실(40)로 구성된 것을 특징으로 하는 해수를 담수와 염화나트륨으로 분리하는 분리장치.
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