KR102011115B1

KR102011115B1 - 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템

Info

Publication number: KR102011115B1
Application number: KR1020170159978A
Authority: KR
Inventors: 노현철; 권태옥; 최태승; 전은만; 박보배; 진채현; 김인태
Original assignee: 죽암건설 주식회사
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-08-14
Also published as: KR20190061523A

Abstract

본 발명은 CDI(Capacitive Deionization) 기술과 ED(Electro Dialysis) 기술의 융합을 통해 CDI처리부에서 배출되는 고농도 이온 농축수의 외부 배출을 없애고, ED처리부에서 반복 농축되어 한계 포화농도에 근접한 ED농축수만을 최종 배출하도록 하여 전체 시스템의 농축수 발생량을 획기적으로 저감할 수 있는 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템에 관한 것으로 상세하게는, 복수의 양전극과 음전극이 일정 간격을 두고 적층 구성되는 하나 이상의 CDI모듈을 포함하고, 상기 양전극과 음전극 사이를 유동하는 유입수에 존재하는 이온을 흡착하여 배출하는 과정과 상기 양전극과 음전극에 흡착된 이온을 탈착하는 재생 과정을 반복 수행하는 CDI처리부; 및 상기 CDI처리부에서 이온을 탈착하여 전극을 재생하는 과정 중 배출되는 CDI농축수를 회수하고, 전기투석(Electro Dialysis) 방식을 통해 상기 CDI농축수로부터 이온을 분리하는 ED처리부;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템{capacitive deionization system for concentrated water saving type}

본 발명은 CDI(Capacitive Deionization) 기술과 ED(Electro Dialysis) 기술의 융합을 통해 CDI처리부에서 배출되는 고농도 이온 농축수의 외부 배출을 없애고, ED처리부에서 반복 농축되어 한계 포화농도에 근접한 ED농축수만을 최종 배출하도록 하여 전체 시스템의 농축수 발생량을 획기적으로 저감할 수 있는 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템에 관한 것이다.

국내뿐만 아니라 전세계적으로 날로 심각해지고 있는 가용 수자원의 부족현상으로 물 재이용에 대한 관심이 날로 증가하고 있다.

가용 수자원의 재이용 및 재활용 산업에서 가장 대표적인 방법이 하,폐수 처리장의 방류수를 처리하여 재이용하는 것이다. 이는 다른 수자원과는 달리 하,폐수 처리장의 방류수가 배출농도와 발생량이 상대적으로 일정하며 후속 처리공정을 통해 재사용하기에 가장 적절한 수자원으로 주목받고 있기 때문이다.

따라서 하,폐수 처리장에서 발생되는 방류수를 처리하여 공업용수로 재이용하기 위한 경제적이고 효과적인 수처리 공정의 개방리 절실히 필요한 실정이다.

한편 국내 하·폐수 처리장에 적용되는 가장 보편적인 공정은 기본적으로 생물반응조를 이용한 SBR, A2O공정 및 최근 강화된 방류수 수질기준의 충족을 위한 생물반응조와 분리막 공정을 결합한 MBR공정으로서, 국내 하·폐수 처리장의 방류수질 기준은 표 1과 2와 같이 지역별 규제농도 차이는 있으나, 주로 BOD, COD, SS, T-N, T-P, 대장균 및 생태독성 항목만을 규제하고 있다. 그러나 산업폐수의 경우 일반적인 하·폐수와 달리 폐수 발생 업종 및 제조공정에 따라 다양한 난분해성 물질 및 오일(Fat, Oil, Grease etc.)류 그리고 다량의 무기염류(TDS)성분들이 포함되어 있다. 따라서 하·폐수 처리장의 방류수를 공업용수로 재이용하기 위해서는 방류수 수질 기준뿐만 아니라 공업용수의 사용목적(용도)에 따라 다양한 별도의 단위공정 기술을 복합적으로 결합한 통합 수처리공정기술이 요구된다.

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특히, 하·폐수처리장의 최종 방류수를 공업용수로 이용하기 위해서는 기본적으로 BOD, COD,SS, T-N, T-P, 대장균 뿐만 아니라, 전체적인 유기물 농도를 지칭하는 TOC(Total Organic Carbon), TDS(Total Dissolved Solid), SS(Suspended Solid) 및 Oils류와 같은 성분들을 제거할 필요가 있으며, 이를 위한 최적 단위공정기술들의 효과적인 조합이 필요하다.

이에 따라 실제 산업현장에서 가장 널리 사용되고 있으며 그 효과가 입증된 기존 기술들과 근래 들어 새롭게 개발된 축전식 전기흡착 탈염 기술 등을 조합하여 하·폐수처리장에서 방류되는 방류수를 공업용수 수질 수준으로 처리하는 한편 처리 과정에서 발생할 수 있는 고농도의 이온 농축수의 배출량을 저감할 수 있는 통합 수처리 공정 기술이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0085983호(2015.07.27.)

따라서 본 발명의 목적은 CDI(Capacitive Deionization) 기술이 적용된 CDI처리부의 재생과정에서 배출되는 고농도 이온 농축수의 외부 배출을 차단하면서, 시스템 전체의 이온 농축수 발생량도 획기적으로 줄일 수 있는 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템을 제공하고자 함이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템은, 복수의 양전극과 음전극이 일정 간격을 두고 적층 구성되는 하나 이상의 CDI모듈을 포함하고, 상기 양전극과 음전극 사이를 유동하는 유입수에 존재하는 이온을 흡착하여 배출하는 과정과 상기 양전극과 음전극에 흡착된 이온을 탈착하는 재생 과정을 반복 수행하는 CDI처리부; 및 상기 CDI처리부에서 이온을 탈착하여 전극을 재생하는 과정 중 배출되는 CDI농축수를 회수하고, 전기투석(Electro Dialysis) 방식을 통해 상기 CDI농축수로부터 이온을 분리하는 ED처리부;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 ED처리부는, 상기 CDI처리부와 유입라인을 통해 연결되며 상기 CDI처리부의 재생 과정 중 배출되는 CDI농축수가 선택적으로 유입되고, 유입된 CDI농축수를 수용하는 유입/처리수 탱크; 상기 유입/처리수 탱크와 제 1순환라인을 통해 상호 연결되며 유입된 CDI농축수 중 이온이 제거되는 희석실과 이온이 분리 수집되는 농축실을 각각 하나 이상 구비하고, 상기 희석실의 ED처리수와 상기 농축실의 ED농축수를 각각 분리 배출하는 ED모듈; 및 상기 제 1순환라인에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 유입/처리수 탱크에 최초로 수용된 CDI농축수 또는 1회 이상의 순환을 통해 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 ED처리수가 상기 ED모듈로 유입되도록 하고, 상기 ED모듈의 희석실에서 배출되는 ED처리수가 상기 유입/처리수 탱크로 회수되도록 순환시키는 제 1순환펌프;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 ED처리부는, 상기 유입/처리수 탱크와 상기 CDI처리부의 유입측 간을 연통시키기 위한 재생수 공급라인; 및 상기 재생수 공급라인에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 ED처리수를 선택적으로 상기 CDI처리부의 유입측에 공급하기 위한 재생수 공급펌프;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 ED처리부는, 상기 CDI처리부의 이온을 흡착하는 시간 동안 상기 제 1순환펌프를 작동시켜 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 CDI농축수를 1회 이상 순환시켜 상기 ED모듈을 통해 이온이 분리 처리된 ED처리수가 상기 유입/처리수 탱크에 수용되도록 하는 과정과, 상기 CDI처리부의 재생 과정에서 상기 재생수 공급펌프를 작동시켜 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 ED처리수를 상기 CDI처리부의 재생 과정에서 재생수로 활용되도록 공급하는 과정이 반복 수행되도록 제어하는 제어부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 ED처리부는, 상기 ED모듈과 제 2순환라인을 통해 상호 연결되며 상기 ED모듈의 농축실에서 배출되는 ED농축수가 유입되고 유입된 ED농축수를 수용하면서 선택적으로 배출라인을 통해 배출하는 농축수 탱크; 및 상기 제 2순환라인에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 농축수 탱크에 수용된 ED농축수가 상기 ED모듈을 통과하도록 순환시키는 제 2순환펌프;를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제어부는, 상기 제 2순환펌프를 작동시켜 상기 농축수 탱크에 수용된 ED농축수를 1회 이상 순환시켜 누적 농축시키되, 상기 농축수 탱크 내부에 장착되는 이온 농도 센서를 구비하여 이온 농도 센서로부터 계측되는 이온 농도가 기 설정한 한계 포화농도에 근접하면 상기 제 2순환펌프의 작동을 정지시키고 상기 농축수 탱크에 수용된 ED농축수가 배출되도록 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템은, CDI(Capacitive Deionization) 기술과 ED(Electro Dialysis) 기술의 융합을 통해 CDI처리부에서 배출되는 고농도 이온 농축수의 외부 배출을 없애고, ED처리부에서 반복 농축되어 한계 포화농도에 근접한 ED농축수만을 최종 배출하도록 하여 전체 시스템의 농축수 발생량을 획기적으로 저감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CDI처리부와 ED처리부의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ED모듈의 작동 상태를 나타내는 개략도.

이하 본 발명의 실시 예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CDI처리부와 ED처리부의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ED모듈의 작동 상태를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템(이하, '본 발명의 시스템'이라 칭함)은 도 1에 도시된 바와 같이 CDI(Capacitive Deionization)처리부(10)와 ED(Electro Dialysis)처리부(20) 및 UV(Ultraviolet Ray)처리부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 CDI처리부(10)는 도면에 도시된 바 없으나 복수의 양전극과 음전극이 일정 간격을 두고 적층 구성되는 하나 이상의 CDI모듈(100)을 포함하고, 상기 양전극과 음전극 사이를 유동하는 유입수에 존재하는 이온성 물질을 흡착하여 배출하는 과정과 상기 양전극과 음전극에 흡착된 이온성 물질을 탈착하는 재생 과정을 반복 수행한다.

일 예로 상기 CDI처리부(10)는 상기 CDI모듈(100)에 더하여 각 CDI모듈(100)로 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈을 더 포함할 수 있으며, 상기 전원공급모듈의 정전압 인가 또는 역전압 인가에 따라 상기 CDI모듈(100)의 양전극 및 음전극에서 이온의 흡착과정과 탈착과정이 선택적으로 반복 수행될 수 있도록 하고, 흡착과정을 통해 배출되는 CDI처리수와 탈착과정을 통해 배출되는 CDI농축수가 분리배출될 수있도록 구성되어 있다.

이러한 CDI처리부(10)는 유입수에 존재하는 TDS(Total Dissolved Solid) 및 이온성 무기 오염물질을 전기장 원리를 이용하여 전기흡착 방식으로 제거하는 탈염기술로서, 이때 상기 CDI처리부(10)로 유입되는 유입수는 전처리 공정을 거친 처리수일 수 있다.

예를 들면, 상기 전처리 공정은 초미세기포의 주입을 통한 부상 원리를 이용하여 하·폐수 처리장 방류수 중에 포함되어 있는 유분(Fat, Oils, Grease 등), 입자성 SS(Suspended solid)DAF(Dissolved Air Flotation), 유기물 등을 제거하는 DAF(Dissolved Air Flotation) 공정과, 비표면적이 높은 다공성 활성탄소제를 이용하여 용존성(Soluble) 유기물인 TOC(Total Organic Carbon), 색도성 오염물을 흡착 제거하는 ACF(Activated carbon Filter)공정 및 1um 이하 세공경에 가지는 분리막을 이용하여 상기 DAF 공정과 ACF 공정을 거친 처리수에 잔존하여 입자성 고형물질을 여과 분리하는 MF(Micro Filtration)공정 중 하나 또는 둘 이상이 조합된 공정을 포함할 수 있다.

한편 상기 ED처리부(20)는 상기 CDI처리부(10)에서 이온을 탈착하여 전극을 재생하게 되는 재생과정 중 배출되는 CDI농축수를 회수하고, 전기투석(Electro Dialysis) 방식을 통해 회수한 CDI농축수로부터 이온을 분리하며, 이온이 분리 처리된 ED처리수와 이 과정에서 이온이 더욱 농축된 ED농축수를 각각 분리 배출하도록 한다.

특히 상기 ED처리부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 이온이 분리 처리된 상기 ED처리수를 상기 CDI처리부(10)에 공급하여 CDI모듈(100)의 재생과정에서 재생수로 활용될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 ED처리부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 유입/처리수 탱크(210)와 ED모듈(200) 및 제 1순환펌프(255)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 유입/처리수 탱크(210)는 상기 CDI처리부(10)에서 배출되는 CDI농축수 또는 이하에서 설명하는 ED모듈(200)의 순환 과정에서 처리되는 ED처리수가 선택적으로 유입되어 이를 수용하도록 한다.

즉 상기 유입/처리수 탱크(210)는 상기 CDI처리부(10)와 유입라인(240)을 통해 연결되어 있으며 상기 CDI처리부(10)의 재생 과정 중 배출되는 CDI농축수가 선택적으로 유입되고, 유입된 CDI농축수를 수용한다.

상기 ED모듈(200)은 상기 유입/처리수 탱크(210)와 제 1순환라인(250)을 통해 상호 연결되어 있으며, 유입된 CDI농축수 중 이온이 제거되는 희석실(205)과 이온이 분리 수집되는 농축실(206)을 각각 하나 이상 구비하고, 상기 희석실(205)의 ED처리수와 상기 농축실(206)의 ED농축수를 각각 분리 배출한다.

상기 제 1순환펌프(255)는 상기 제 1순환라인(250)에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 유입/처리수 탱크(210)에 최초로 수용된 CDI농축수 또는 1회 이상의 순환을 통해 상기 유입/처리수 탱크(210)에 수용된 ED처리수가 상기 ED모듈(200)로 유입되도록 하고, 상기 ED모듈(200)의 희석실(205)에서 배출되는 ED처리수가 상기 유입/처리수 탱크(210)로 회수되도록 순환시킨다.

구체적으로 도 3을 참조하면, 상기 ED모듈(200)은 이격된 일측과 타측에 각각 양전극(201)과 음전극(202)이 배치되고, 그 사이 공간에는 음이온만을 투과하는 음이온교환막(203)과 양이온만을 투과하는 양이온교환막이 일정 간격을 가지면서 교대로 배치되도록 하여, 상기 음이온교환막(203)과 양이온교환막(204) 간에는 희석실(205)과 농축실(206)이 교대로 형성되도록 한다.

이러한 ED모듈(200)의 작동을 간략히 설명하자면 외부로부터 인가되는 직류전압을 상기 양전극(201)과 음전극(202)에 공급하면서 상기 유입/처리수 탱크(210)에 수용된 CDI농축수를 순환시키게 되면, 상기 CDI농축수가 상기 ED모듈(200)의 희석실(205)과 농축실(206)로 유입됨과 더불어 CDI농축수에 존재하는 이온 중 양이온은 음전극(202) 방향으로 이동하려 하고, 음이온은 양전극(201) 방향으로 이동하게 된다.

이때 양이온은 음전극(201) 방향으로 이동하면서 양이온교환막(204)을 통과하지만 음이온교환막(203)은 통과하지 못해 농축실(206)에 남아있게 되고, 반대로 음이온의 경우 양전극(201) 방향으로 이동하면서 음이온교환막(203)을 통과하나 양이온교환막(204)은 통과하지 못해 농축실(206)에 남아 있게 됨으로써, 결과적으로 각 농축실(206)에서는 양이온과 음이온이 계속적으로 축적되어 농축이 일어나고 이웃하는 희석실(205)에서는 양이온과 음이온이 계속적으로 빠져나가게 되어 CDI농축수에 대한 탈염을 실시하게 되는 것이다.

이후 탈염된 ED처리수는 순환 과정에서 상기 유입/처리수 탱크(210)로 재 수용될 수 있으며, 축적 농축되는 ED농축수는 이하에서 설명하는 농추수 탱크(220)에 수용될 수 있다.

이처럼 본 발명의 시스템에 의하면 CDI처리부(10)에서 전기장(Electric Field)의 인력을 이용한 용존 양이온과 음이온의 전기적 흡착으로 수중의 이온성 오염물을 제거함으로써 유기물에 대한 오염 위험성이 상대적으로 낮고 흡착된 이온들은 전극 공급 전위의 단락 또는 역전을 통하여 효과적으로 재생할 수 있어 재생폐액이 거의 발생되지 않아 환경 친화성이 매우 높다고 할 수 있다.

특히 상기 CDI처리부(10)에서 적용되는 CDI기술과 유사한 전기장의 원리를 이용하는 ED(Electro Dialysis)기술을 융합함으로써 CDI 공정의 높은 회수율을 더욱 높이고, CDI처리부(10)는 물론 시스템 전체의 농축수 발생량을 획기적으로 저감할 수 있도록 하였다.

이에 더하여 상기 ED처리부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 재생수 공급라인(260)과 공급펌프(265)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 재생수 공급라인(260)은 상기 유입/처리수 탱크(210)와 상기 CDI처리부(20)의 유입측 간을 연통시키도록 배치되어 있다.

상기 재생수 공급펌프(265)는 상기 재생수 공급라인(260)에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 유입/처리수 탱크(210)에 수용된 ED처리수를 선택적으로 상기 CDI처리부(20)의 유입측을 통해 유입될 수 있도록 한다.

그리고 상기 ED처리부(20)는 도면에 도시된 바 없으나 제어부를 더 포함할 수 있는 바, 이러한 제어부는 상기 CDI처리부(20)의 이온을 흡착하는 시간 동안 상기 제 1순환펌프(255)를 작동시켜 상기 유입/처리수 탱크(210)에 수용된 CDI농축수를 1회 이상 순환시켜 상기 ED모듈(200)을 통해 이온이 분리 처리된 ED처리수가 상기 유입/처리수 탱크(210)에 수용되도록 하는 과정과, 상기 CDI처리부(10)의 재생 과정에서 상기 재생수 공급펌프(265)를 작동시켜 상기 유입/처리수 탱크(210)에 수용된 ED처리수를 상기 CDI처리부(10)의 재생 과정에서 재생수로 활용되도록 공급하는 과정이 반복 수행되도록 제어하게 된다.

즉, 본 발명의 시스템에서는 상기 CDI처리부(10)와 ED처리부(20)의 복합 공정을 통해 CDI처리부(10)에서 배출되는 고농도 이온 농축수의 외부 배출을 없앨 수 있다.

이에 더하여 상기 ED모듈(200)에서 반복 농축되어 한계 포화농도에 근접한 ED농축수의 일부만을 최종 배출하게 함으로써 전체 시스템의 농축수 발생량을 기존 CDI처리부(10)만 구성하였을 경우와 대비하여 10% 이하로 획기적으로 저감하도록 한다.

이를 위해 상기 ED처리부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 농축수 탱크(220) 및 제 2순환펌프(275)를 더 포함할 수 있다.

상기 농축수 탱크(220)는 상기 ED모듈(200)과 제 2순환라인(270)을 통해 상호 연결되며 상기 ED모듈(200)의 농축실(206)에서 배출되는 ED농축수가 유입되고 유입된 ED농축수를 수용하면서 선택적으로 배출라인(280)을 통해 배출한다.

상기 제 2순환펌프(275)는 상기 제 2순환라인(270)에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 농축수 탱크(220)에 수용된 ED농축수가 상기 ED모듈(200)을 거치도록 순환시킨다.

여기서 상기 제어부에서는 상기 제 2순환펌프(275)를 작동시켜 상기 농축수 탱크(220)에 수용된 ED농축수를 1회 이상 순환시켜 누적 농축시키되, 도면에 도시된 바 없으나 상기 농축수 탱크(220) 내부에 장착되는 이온 농도 센서를 구비하여 이온 농도 센서로부터 계측되는 이온 농도가 기 설정한 한계 포화농도에 근접하면 상기 제 2순환펌프(275)의 작동을 정지시키고 상기 농축수 탱크(220)에 수용된 누적 농축된 ED농축수가 최종적으로 배출되도록 제어할 수 있다.

마지막으로 상기 ED처리부(20)는 상기 ED모듈(200)과 순환라인을 통해 연통되며 내부에는 이온 전도의 매체 역할을 수행하는 전해액이 수용된 전해액탱크(230)를 더 포함할 수 있는 바, 이러한 전해액탱크(230)는 상기 ED모듈(200)에 있어 양측에 각각 배치되어 양전극(201)과 음전극(202)을 구성하게 되는 전극실로 수용된 전해액을 공급하게 되며 상기 순환라인에 순환펌프를 구성하여 공급된 전해액이 상기 전극실로부터 회수하고 재공급될 수 있도록 순환시킬 수 있다.

한편 본 발명의 시스템에서는 저전압 고전류를 이용하는 CDI모듈(100)용 전원공급수단과 고전압을 이용하는 ED모듈(200)용 전원공급수단을 별도로 구성하지 않고, CDI모듈(100)을 직/병렬로 혼용 구성하여 CDI처리부(10)에 공급되는 전압을 높이고 전류량을 낮춘다면 고전압을 이용하는 ED모듈(200)과 하나의 전원공급수단을 통해 운전하도록 하여 시스템 구성의 편리성을 확보할 수 있다.

예를 들면, 50V/20A의 ED모듈(200)을 운전하기 위해서 1.0V/200A의 CDI모듈(100)을 50 SET 직렬구성하여 50V/4A로 만든다면 50V/30A 전원공급모듈 하나로 CDI처리부(10)와 ED모듈(200)을 함께 운전할 수 있게 되는 것이다.

한편 상기 UV처리부(30)는 상기 CDI처리부(10)에서 배출되는 CDI처리수가 유입되고, 상기 CDI처리수에 자외선을 조사하여 미생물을 살균한 후 방류도록 한다.

즉 상기 UV처리부(30)는 앞서 언급된 전처리 공정과 상기 CDI처리부(10) 및 ED처리부(20)의 융합 공정을 통해 TOC, SS 및 TDS가 제거된 최종 처리수에 존재하는 대장균과 미생물 등을 자외선을 이용하여 살균/소독한 후 방류하는 것으로, 이때 UV 파장 영역은 강력한 살균력을 가지고 있다고 알려진 230nm 영역대를 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 시스템은 방류수 재이용에서 요구되는 최소 처리성능을 충족하여 냉각수 보충수 또는 세정수와 같은 일반적인 공업용수로 사용할 수 있으며, 재이용 공업용수의 목적 및 용도에 따라 고급산화공정(AOP: Advanced Oxidation Process) 또는 RO, EDI, IEX공정 등의 후속 공정을 부가하여 순수 또는 초순수로도 활용할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

10 : CDI처리부 20 : ED처리부
30 : UV처리부 100 : CDI모듈
200 : ED모듈 201: 양전극
202 : 음전극 203 : 음이온교환막
204 : 양이온교환막 205 : 희석실
206 : 농축실 210 : 유입/처리수 탱크
220 : 농축수 탱크 230 : 전해액 탱크
240 : 유입라인 250 : 제 1순환라인
255 : 제 1순환펌프 260 : 재생수 공급라인
265 : 재생수 공급펌프 270 : 제 2순환라인
275 : 제 2순환펌프 280 : 배출라인
290 : 전해액 순환라인

Claims

복수의 양전극과 음전극이 일정 간격을 두고 적층 구성되는 하나 이상의 CDI모듈을 포함하고, 상기 양전극과 음전극 사이를 유동하는 유입수에 존재하는 이온을 흡착하여 배출하는 과정과 상기 양전극과 음전극에 흡착된 이온을 탈착하는 재생 과정을 반복 수행하는 CDI처리부; 및
상기 CDI처리부에서 이온을 탈착하여 전극을 재생하는 과정 중 배출되는 CDI농축수를 회수하고, 전기투석(Electro Dialysis) 방식을 통해 상기 CDI농축수로부터 이온을 분리하는 ED처리부;를 포함하되,
상기 ED처리부는,
상기 CDI처리부와 유입라인을 통해 연결되며 상기 CDI처리부의 재생 과정 중 배출되는 CDI농축수가 선택적으로 유입되고, 유입된 CDI농축수를 수용하는 유입/처리수 탱크;
상기 유입/처리수 탱크와 제 1순환라인을 통해 상호 연결되며 유입된 CDI농축수 중 이온이 제거되는 희석실과 이온이 분리 수집되는 농축실을 각각 하나 이상 구비하고, 상기 희석실의 ED처리수와 상기 농축실의 ED농축수를 각각 분리 배출하는 ED모듈; 및
상기 제 1순환라인에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 유입/처리수 탱크에 최초로 수용된 CDI농축수 또는 1회 이상의 순환을 통해 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 ED처리수가 상기 ED모듈로 유입되도록 하고, 상기 ED모듈의 희석실에서 배출되는 ED처리수가 상기 유입/처리수 탱크로 회수되도록 순환시키는 제 1순환펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 ED처리부는,
상기 유입/처리수 탱크와 상기 CDI처리부의 유입측 간을 연통시키기 위한 재생수 공급라인; 및
상기 재생수 공급라인에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 ED처리수를 선택적으로 상기 CDI처리부의 유입측에 공급하기 위한 재생수 공급펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 ED처리부는,
상기 CDI처리부의 이온을 흡착하는 시간 동안 상기 제 1순환펌프를 작동시켜 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 CDI농축수를 1회 이상 순환시켜 상기 ED모듈을 통해 이온이 분리 처리된 ED처리수가 상기 유입/처리수 탱크에 수용되도록 하는 과정과, 상기 CDI처리부의 재생 과정에서 상기 재생수 공급펌프를 작동시켜 상기 유입/처리수 탱크에 수용된 ED처리수를 상기 CDI처리부의 재생 과정에서 재생수로 활용되도록 공급하는 과정이 반복 수행되도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 ED처리부는,
상기 ED모듈과 제 2순환라인을 통해 상호 연결되며 상기 ED모듈의 농축실에서 배출되는 ED농축수가 유입되고 유입된 ED농축수를 수용하면서 선택적으로 배출라인을 통해 배출하는 농축수 탱크;
상기 제 2순환라인에 장착되며 외부의 제어신호에 의해 작동되어 상기 농축수 탱크에 수용된 ED농축수가 상기 ED모듈을 통과하도록 순환시키는 제 2순환펌프;를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 제 2순환펌프를 작동시켜 상기 농축수 탱크에 수용된 ED농축수를 1회 이상 순환시켜 누적 농축시키되, 상기 농축수 탱크 내부에 장착되는 이온 농도 센서를 구비하여 이온 농도 센서로부터 계측되는 이온 농도가 기 설정한 한계 포화농도에 근접하면 상기 제 2순환펌프의 작동을 정지시키고 상기 농축수 탱크에 수용된 ED농축수가 배출되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 농축수 저감형 전기흡착 탈염 시스템.