KR102055255B1 - A seawater desalination plant integrated with seawater battery - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트는, 염이 함유된 유입수가 역삼투공정을 거치면서 염이 제거된 생산수와 염이 농축된 농축수로 수처리되는 역삼투공정부가 구비된 해수담수화공정부; 해수담수화공정부에 연결되고, 해수담수화공정부에서 배출된 생산수가 저장되는 생산수저장탱크; 및 음극전극이 설치된 음극부와, 음극 전극와 전기적으로 연결된 양극 집전체가 마련된 양극부와, 양극부로 공기를 공급하는 공기탱크와, 양극부에서 배출된 염소기체가 저장된 염소탱크와, 양극부에서 배출된 수산화나트륨수용액이 저장되는 NaOH저장탱크가 구비된 해수전지부를 포함하고, 해수전지부는 해수담수화공정부와 생산수저장탱크에 연결되어, 충전 시 양극부로 농축수를 제공받아 농축수에 함유된 염으로부터 염소기체 및 나트륨이온을 발생시키고, 방전 시 양극부로 생산수 및 공기를 제공받아, 충전 시 음극전극에 저장된 나트륨이온이 생산수 및 공기와 화학반응하여 수산화나트륨수용액을 발생시키는 것이 바람직하다. In the seawater desalination plant combined with a seawater battery according to an embodiment of the present invention, the reverse osmosis process unit in which the salt-containing inflow water is treated with the production water from which the salt is removed and the concentrated salt water is concentrated while the reverse osmosis process is performed. Seawater desalination process unit provided; A production water storage tank connected to the seawater desalination process unit and storing the produced water discharged from the seawater desalination process unit; And a cathode portion having a cathode electrode installed therein, an anode portion provided with an anode current collector electrically connected to the cathode electrode, an air tank for supplying air to the anode portion, a chlorine tank in which chlorine gas discharged from the anode portion is stored, and discharged from the anode portion. The seawater battery unit is provided with a NaOH storage tank for storing the sodium hydroxide solution, the seawater battery unit is connected to the seawater desalination process unit and the production water storage tank, the salt is contained in the concentrated water by receiving the concentrated water to the anode during charging It is preferable to generate chlorine gas and sodium ions from, and to receive the production water and air to the anode during discharge, the sodium ions stored in the cathode electrode during the chemical reaction with the production water and air to generate a sodium hydroxide solution.

Description

해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트{A seawater desalination plant integrated with seawater battery}Seawater desalination plant integrated with seawater battery

본 발명은 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트에 관한 것이며, 상세하게는 기존에 해수전지부 충전/방전 시 발생하는 부산물을 해수담수화공정에서 소비되는 화학물로 사용하여, 해수담수화공정에 필요한 화학물을 자체적으로 생산할 수 있는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트에 관한 것이다. The present invention relates to a seawater desalination plant combined with seawater cells, and in particular, by-products generated during charging / discharging of seawater cells are used as chemicals consumed in seawater desalination processes, and chemicals required for seawater desalination processes. It relates to a seawater desalination plant combined with a seawater battery that can produce itself.

해수는 지구상의 물의 양에 있어서 절대 다수를 차지하고 있으나 인간의 생활용수나 산업용수로 이용하기에는 염도가 너무 높아서 사용하지 못하고 있는 실정이다. 부족한 육수를 보충하고 담수의 부족현상과 고갈현상 등의 문제점을 해결하기 위해서는 해수를 담수로 전환시킬 필요가 있다. 담수화의 의미는 미네랄 성분을 제거하는 탈염화와 이온을 제거하는 탈이온화를 종합한 것으로서 탈염 담수화로 일컫기도 한다. Seawater occupies an absolute majority in the amount of water on the planet, but the salt is too high to be used as human or industrial water for human use. It is necessary to convert seawater to freshwater to replenish the scarce water and to solve problems such as lack of freshwater and depletion. Desalination means a combination of desalination to remove minerals and deionization to remove ions, also referred to as desalination desalination.

해수담수화 방법에는 특수한 막을 이용하는 역삼투법 및 전기투석법, 해수를 증기로 변화시켜서 담수화하는 증발법(다단 플래쉬 증발법, 다중 효용법, 증기 압축법), 그 외에 냉동법, 태양열 이용법 등이 있다. 그러나 해수담수화에는 주로 증발법과 역삼투법이 사용되고 있다.Seawater desalination methods include reverse osmosis and electrodialysis using special membranes, evaporation (multi-stage flash evaporation, multi-utilization, steam compression), which converts seawater into steam and desalination, as well as freezing and solar heat. However, seawater desalination mainly uses evaporation and reverse osmosis.

이중, 역삼투법에 의한 해수담수화 시설은 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고 순수한 물은 통과되는 반투막(멤브레인)에 의해 해수 중에 용해되어 있는 이온성 물질을 여과하는 것이다.Among them, the reverse osmosis desalination plant filters ionic substances dissolved in seawater by a semi-permeable membrane (membrane) through which pure water is almost eliminated.

도 1에는 역삼투법에 의한 해수담수화 공정도가 개략적으로 도시되어 있다.1 schematically shows a seawater desalination process diagram by reverse osmosis.

도 1을 참조하면, 역삼투법에 의한 해수담수화 공정은 전처리공정, 역삼투공정 및 후처리공정으로 구분된다. Referring to FIG. 1, the seawater desalination process by reverse osmosis is divided into a pretreatment process, a reverse osmosis process, and a posttreatment process.

도 1을 참조하면, 해수는 전처리부(10)에서 이물질 및/또는 부유물이 걸러진 후 역삼투공정부(20)로 공급된다. 역삼투공정부(20)로 유입된 해수는 42bar 내지 60bar 정도의 높은 압력을 받아 역삼투막을 두고 염이 농축된 농축수와 염이 제거된 생산수로 분리된다.Referring to FIG. 1, seawater is supplied to the reverse osmosis process unit 20 after foreign matter and / or suspended matter is filtered out of the pretreatment unit 10. The seawater introduced into the reverse osmosis process unit 20 receives a high pressure of 42 bar to 60 bar and is separated into concentrated water and salt-produced concentrated water with a reverse osmosis membrane.

염이 제거된 생산수는 생산수 저장탱크(30)로 공급된다. 생산수는 염소기체에 의해 소독을 거친 후 사용된다. 농축수는 해수에서 생산수를 발생한 후 남은 물이다. 따라서 염의 농도가 매우 높으며 고압상태이다. 농축수는 에너지회수부를 거쳐 고압을 유입수에 전달한 후 압력이 낮아진 상태로 바다로 배출된다.The salt-free production water is supplied to the production water storage tank 30. Produced water is used after disinfection by chlorine gas. Concentrated water is the water left after producing water from seawater. Therefore, the concentration of salt is very high and under high pressure. The brine is discharged to the sea at a reduced pressure after passing high pressure to the influent through the energy recovery unit.

화학약품제공부(50)는 역삼투공정부(20)로 pH조절액 및 스케일링 방지제 등을 투입한다.The chemical providing unit 50 inputs a pH adjusting liquid and a scaling inhibitor to the reverse osmosis process unit 20.

해수는 보론이나 실리카 등의 물질을 함유하고 있는데, 해수담수화공정을 거친 생산수의 보론 및 실리카 농도는 낮아야 한다. 특히, 보론의 경우 독성을 갖기 때문에 적정 농도 이하로 제거해야만 한다. Seawater contains materials such as boron and silica, and the concentration of boron and silica in the seawater desalination process should be low. In particular, boron is toxic and must be removed at an appropriate concentration.

보론이나 실리카 등 특정 물질의 제거율을 높이기 위해선 pH 9 이상의 수질 조건이 요구된다. 따라서, 역삼투공정에서 수산화나트륨을 주입하여 해수의 pH를 높인다. 다만, 높은 pH에서는 스케일링이 발생하기 쉬우므로, 스케일링 방지제도 함께 투입해야 한다. In order to increase the removal rate of certain substances such as boron and silica, water conditions of pH 9 or higher are required. Therefore, sodium hydroxide is injected in the reverse osmosis process to increase the pH of seawater. However, since scaling is likely to occur at high pH, a scaling inhibitor should also be added.

또한, 역삼투공정에서, 물에 녹아 있는 이산화탄소는 역삼투막을 통해 제거되지 않는다. 그러나 수산화나트륨을 사용하여 pH를 8.2 정도로 조정할 경우 이산화탄소가 중탄산이온으로 바뀌어 역삼투막으로 제거가 가능하다. In addition, in the reverse osmosis process, carbon dioxide dissolved in water is not removed through the reverse osmosis membrane. However, if the pH is adjusted to 8.2 using sodium hydroxide, carbon dioxide is converted into bicarbonate ions, which can be removed by reverse osmosis membrane.

역삼투공정은 탄산이온 및 중탄산이온을 제거하므로 생산수의 알칼리도가 적다. 따라서 유입수의 pH를 낮춰서 이산화탄소 형태로 역삼투공정을 통과한 후, 후처리공정에서 pH를 높여 알칼리도를 회수하기도 한다. Reverse osmosis process removes carbonate and bicarbonate ions, so the alkalinity of the produced water is low. Therefore, after lowering the pH of the influent and passing the reverse osmosis process in the form of carbon dioxide, the alkali may be recovered by increasing the pH in the post-treatment process.

이때 수산화나트륨이 사용된다. 또한, 생산수에 미네랄을 첨가할 때는 pH를 낮춰야 염이 잘 녹을 수 있다. 하지만 생산수를 관망을 통해 공급하기 위해선 pH를 다시 적정 수준으로 올려줘야 한다. 이를 통해 관망의 부식 문제를 해결할 수 있지만 수산화나트륨이 사용된다. 이에 따라, 종래의 역삼투법에 따른 해수담수화공정에는 수산화나트륨, 스케일링 방지제와 같은 화학약품이 지속적으로 소모되고 있는 실정이다. Sodium hydroxide is used here. In addition, when adding minerals to the production water to lower the pH can be dissolved salts well. However, to supply the production water through the network, the pH must be raised to an appropriate level. This solves the problem of corrosion in the network but sodium hydroxide is used. Accordingly, in the seawater desalination process according to the conventional reverse osmosis, chemicals such as sodium hydroxide and antiscaling agents are continuously consumed.

아울러, 생산수는 관망을 통해 공급된다. 이때, 미생물 발생으로 인한 생산수 오염을 방지하기 위해. 생산수에 염소 소독을 실시해야 한다. 염소탱크(40)가 저장탱크(30)에 연결되어, 저장탱크(30)로 염소기체를 제공하여, 생산수를 소독한다. 이에 따라, 염소를 사용한 소독에 부대비용이 발생한다. In addition, the production water is supplied via a network. At this time, to prevent the production water pollution due to microbial generation. Chlorine disinfection should be applied to the production water. The chlorine tank 40 is connected to the storage tank 30 to provide chlorine gas to the storage tank 30 to disinfect the produced water. This incurs additional costs for disinfection with chlorine.

기존 해수담수화 공정은 후처리공정에서, 농축수가 활용되지 못하고 방류되고 있는 실정이다. 상술했듯이 역삼투공정을 거친 농축수는 염도가 매우 높다. 농축수를 희석시키지 않고 염도가 높은 상태 그대로 바다로 방류되면, 해양 환경에 부정적인 영향을 미친다. Existing seawater desalination process is being discharged without using concentrated water in the post-treatment process. As described above, the concentrated water after the reverse osmosis process has a very high salinity. If the saltwater is discharged to the sea without high dilution, the marine environment will be adversely affected.

한국등록특허 제10-1526299호에는 플랜트-정삼투 하이브리드 담수화 시스템 및 방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1526299 discloses a plant-forward osmosis hybrid desalination system and method.

본 발명은 기존에 해수전지부 충전/방전 시 발생하는 부산물을 해수담수화공정에서 소비되는 화학물로 사용하여, 해수담수화공정에 필요한 화학물을 자체적으로 발생할 수 있는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention uses a seawater desalination plant combined with a seawater battery that can generate chemicals required for the seawater desalination process by using the by-products generated during charging / discharging of the seawater battery unit as chemicals consumed in the seawater desalination process. It aims to provide.

본 발명은 해수전지부에 저장된 전기에너지가 해수담수화공정부의 운영에 필요한 전기에너지로 사용됨에 따라, 해수담수화공정부의 에너지 자립을 도모할 수 있는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to provide a seawater desalination plant combined with a seawater battery capable of promoting energy independence of the seawater desalination process, as the electric energy stored in the seawater battery unit is used as electrical energy required for operation of the seawater desalination process. do.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트는, 염이 함유된 유입수가 역삼투공정을 거치면서 염이 제거된 생산수와 염이 농축된 농축수로 수처리되는 역삼투공정부가 구비된 해수담수화공정부; 해수담수화공정부에 연결되고, 해수담수화공정부에서 배출된 생산수가 저장되는 생산수저장탱크; 및 음극전극이 설치된 음극부와, 음극 전극와 전기적으로 연결된 양극 집전체가 마련된 양극부와, 양극부로 공기를 공급하는 공기탱크와, 양극부에서 배출된 염소기체가 저장된 염소탱크와, 양극부에서 배출된 수산화나트륨수용액이 저장되는 NaOH저장탱크가 구비된 해수전지부를 포함하고, 해수전지부는 해수담수화공정부와 생산수저장탱크에 연결되어, 충전 시 양극부로 농축수를 제공받아 농축수에 함유된 염으로부터 염소기체 및 나트륨이온을 발생시키고, 방전 시 양극부로 생산수 및 공기를 제공받아, 충전 시 음극전극에 저장된 나트륨이온이 생산수 및 공기와 화학반응하여 수산화나트륨수용액을 발생시키는 것이 바람직하다. In the seawater desalination plant combined with a seawater battery according to an embodiment of the present invention, the reverse osmosis process unit in which the salt-containing inflow water is treated with the production water from which the salt is removed and the concentrated salt water is concentrated while the reverse osmosis process is performed. Seawater desalination process unit provided; A production water storage tank connected to the seawater desalination process unit and storing the produced water discharged from the seawater desalination process unit; And a cathode portion having a cathode electrode installed therein, an anode portion provided with an anode current collector electrically connected to the cathode electrode, an air tank for supplying air to the anode portion, a chlorine tank in which chlorine gas discharged from the anode portion is stored, and discharged from the anode portion. The seawater battery unit is provided with a NaOH storage tank for storing the sodium hydroxide solution, the seawater battery unit is connected to the seawater desalination process unit and the production water storage tank, the salt is contained in the concentrated water by receiving the concentrated water to the anode during charging It is preferable to generate chlorine gas and sodium ions from, and to receive the production water and air to the anode during discharge, the sodium ions stored in the cathode electrode during the chemical reaction with the production water and air to generate a sodium hydroxide solution.

본 실시예에 있어서, 해수담수화공정부는, 역삼투공정부와 해수전지부에 연결되고, 역삼투공정부에서 농축수를 제공받아 농축수의 압력을 유입수로 전달하고, 압력이 감소된 농축수를 해수전지부로 제공하는 에너지회수부를 포함하는 것이 바람직하다.In this embodiment, the seawater desalination process unit is connected to the reverse osmosis process unit and the seawater battery unit, receives the concentrated water from the reverse osmosis process unit to transfer the pressure of the concentrated water to the influent, and the concentrated water reduced pressure seawater battery It is preferable to include an energy recovery unit to provide a wealth.

본 실시예에 있어서, 해수전지부는, 충전 시, 염소기체가 양극부에서 포집되어 염소탱크에 저장되고, 생산수저장탱크로 공급되어 생산수를 소독하는 것이 바람직하다. In this embodiment, the seawater battery unit, during charging, it is preferable that the chlorine gas is collected at the anode and stored in the chlorine tank, and supplied to the production water storage tank to disinfect the production water.

본 실시예에 있어서, 해수전지부는 방전 시, 생산수가 생산수저장탱크에서 양극부로 제공되고, 생산수와 나트륨이온이 화학반응하면서 전기에너지와 수산화나트륨수용액이 발생되고, 방전 시, 해수전지부의 저장된 전기에너지는 역삼투공정부로 제공되고, 수산화나트륨수용액은 양극부에서 NaOH저장탱크로 배출되고, 농축수에서 나트륨이온 및 염화이온이 제거된 희석농축수는 외부로 배출되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the seawater battery unit is discharged, the production water is provided to the anode portion in the production water storage tank, the electrical energy and sodium hydroxide solution is generated while the production water and sodium ions chemically react, and during discharge, the seawater battery unit The stored electrical energy is provided to the reverse osmosis process unit, the sodium hydroxide aqueous solution is discharged to the NaOH storage tank at the anode portion, the dilute concentrated water from which sodium and chloride ions are removed from the concentrated water is discharged to the outside.

본 실시예에 있어서, 해수전지부는, 양극부에 대해 공기탱크와 염소탱크를 연결하는 제1배관; 양극부와 NaOH저장탱크를 연결하는 제2배관; 양극부에 대해 해수담수화공정부의 에너지회수부와 생산수탱크부를 연결하는 제3배관; NaOH저장탱크와 역삼투공정부를 연결하는 제4배관; 및 제1배관 내지 제4배관에 각각 설치되어, 해수전지부의 충전 또는 방전에 따라 제1배관 내지 제4배관을 유동하는 기체 또는 유체의 흐름을 조절하는 적어도 하나의 개폐밸브를 포함하고, 적어도 하나의 개폐밸브의 조작에 의해, 충전 시, 에너지회수부에서 배출된 농축수가 제3배관을 통해 양극부로 유입되고, 염소기체가 제1배관을 통해 양극부에서 염소탱크로 제공되고, 방전시, 생산수가 제3배관을 통해 생산수저장탱크에서 양극부로 제공되고, 공기가 제1배관을 통해 공기탱크에서 양극부로 제공되며, 수산화나트륨수용액이 제2배관을 통해 양극부에서 NaOH저장탱크로 제공되는 것이 바람직하다.In this embodiment, the seawater battery unit, the first pipe connecting the air tank and the chlorine tank with respect to the positive electrode; A second pipe connecting the anode part and the NaOH storage tank; A third pipe connecting the energy recovery part of the seawater desalination process part and the production water tank part to the anode part; A fourth pipe connecting the NaOH storage tank and the reverse osmosis process unit; And at least one on / off valve installed at each of the first to fourth pipes to control a flow of gas or fluid flowing through the first to fourth pipes according to the charge or discharge of the seawater battery unit. By operation of one open / close valve, the concentrated water discharged from the energy recovery portion flows into the anode portion through the third pipe, the chlorine gas is provided from the anode portion to the chlorine tank through the first pipe, and during discharge, Production water is provided to the anode portion from the production water storage tank through the third pipe, air is supplied to the anode portion from the air tank through the first pipe, and sodium hydroxide solution is provided to the NaOH storage tank from the anode portion through the second pipe. It is preferable.

본 실시예에 있어서, 해수담수화공정부에는 복수의 해수전지부가 연결되어, 각각의 해수전지부에서 충전과 방전이 반복적으로 수행되고, 각각의 해수전지부에서 발생된 수산화나트륨수용액, 염소기체 및 전기에너지가 해수담수화공정부로 지속적으로 제공되는 것이 바람직하다.In this embodiment, the seawater desalination process unit is connected to a plurality of seawater battery unit, the charge and discharge is repeatedly performed in each seawater battery unit, the sodium hydroxide aqueous solution, chlorine gas and electricity generated in each seawater battery unit It is desirable that energy be continuously provided to the seawater desalination process.

본 발명은 해수전지부를 이용하여 해수담수화공정에서 발생된 농축수를 이용하여 염소기체를 발생하는 동시에, 염도가 높은 농축수를 희석시켜 방류시킬 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 해수전지부에서 발생된 염소기체를 생산수 소독 시 사용하여 소독 시 소모되는 악품비용을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 해수전지부에서 화학반응에 의해 농축수의 염도를 희석시킴으로써, 기존에 염도가 높은 농축수가 바다로 방류됨에 따른 생태계 파괴를 줄일 수 있다. The present invention can generate chlorine gas by using the concentrated water generated in the seawater desalination process using the seawater battery unit, and dilute and discharge the concentrated water with high salinity. For this reason, the present invention can use the chlorine gas generated in the seawater battery unit when disinfecting the production water, thereby reducing the cost of bad products consumed during disinfection. In addition, the present invention by diluting the salinity of the concentrated water by the chemical reaction in the seawater battery unit, it is possible to reduce the destruction of the ecosystem due to the discharge of the concentrated salt water with high salt.

기존의 해수전지와 달리, 본 발명은 해수전지부의 방전 시 발생된 수산화나트륨을 그대로 바다로 방류하지 않고 해수담수화공정부의 수처리약품으로 사용함으로써, 수산화나트륨이 그대로 바다로 방류됨에 따른 해양생태계의 파괴를 방지할 수 있다. 이와 동시에, 본 발명은 해수전지부의 부산물인 수산화나트륨수용액을 해수담수화공정에서 pH를 조절하는데 사용하여 해수담수화 공정에서 소비되는 약품비용을 줄일 수 있다. Unlike the existing seawater battery, the present invention uses sodium hydroxide generated during discharge of the seawater battery part as a water treatment chemical of the seawater desalination process unit, as it is, the destruction of the marine ecosystem as the sodium hydroxide is discharged into the sea as it is Can be prevented. At the same time, the present invention can reduce the chemical cost consumed in the seawater desalination process by using the sodium hydroxide aqueous solution as a by-product of the seawater battery unit to adjust the pH in the seawater desalination process.

신재생에너지를 이용하여 해수담수화공정부를 구동시키는 경우에, 본 발명은 환경적 영향에 의해 신재생에너지(예컨대, 태양열에너지 또는 풍력에너지)의 전기에너지 수득이 일정하지 않더라도, 해수전지부에 저장된 전기에너지가 해수담수화공정부의 운영에 필요한 전기에너지로 사용됨에 따라, 해수담수화공정부의 에너지 자립을 도모할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 해수담수화공정부를 안정적으로 운영할 수 있어, 지속적으로 해수로부터 생산수(즉, 담수)를 발생할 수 있다. In the case of driving the seawater desalination process unit by using renewable energy, the present invention provides the electricity stored in the seawater battery unit even if the electrical energy of renewable energy (for example, solar energy or wind energy) is not constant due to environmental influences. As energy is used as electrical energy required for the operation of the seawater desalination plant, it is possible to promote energy independence of the seawater desalination plant. Accordingly, the present invention can stably operate the seawater desalination process unit, it is possible to continuously produce water (ie fresh water) from the seawater.

도 1은 종래기술에 따른 해수담수화공정 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 다른 해수담수화공정 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서, 해수전지부의 충전 시 해수담수화공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서, 해수전지부의 방전 시 해수담수화공정 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수전지부의 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서, 충전 및 방전 시 해수전지부의 작동상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서, 해수전지부의 충전 시의 물질 간에 화학반응을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서, 해수전지부의 방전 시의 물질 간에 화학반응을 개략적으로 도시한 것이다. Figure 1 schematically shows the configuration of the seawater desalination process according to the prior art.
Figure 2 schematically shows a schematic diagram of the seawater desalination process according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a seawater desalination process when the seawater battery unit is charged in an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a seawater desalination process during discharge of the seawater battery unit according to an embodiment of the present invention.
5 schematically illustrates a configuration of a seawater battery unit according to an embodiment of the present invention.
6 schematically shows an operation state of the seawater battery unit during charging and discharging in an embodiment of the present invention.
Figure 7 schematically shows a chemical reaction between materials during charging of the seawater battery unit in one embodiment of the present invention.
8 schematically shows a chemical reaction between materials during discharge of the seawater battery unit in one embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a seawater desalination plant combined with a seawater battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트(100)는, 해수담수화공정부(110), 해수전지부(120) 및 생산수저장탱크(130)를 포함한다.2 to 4, the seawater desalination plant 100 is a seawater desalination plant combined according to an embodiment of the present invention, seawater desalination process unit 110, seawater battery unit 120 and the production water storage tank ( 130).

본 발명은 기존에 해수전지부(120) 충전/방전 시 발생하는 부산물을 해수담수화공정에서 소비되는 화학물로 사용하여, 해수담수화공정에 필요한 화학물을 자체적으로 발생할 수 있고, 해수전지부(120)에 저장된 전기에너지가 해수담수화공정부(110)의 운영에 필요한 전기에너지로 사용됨에 따라, 해수담수화공정부(110)의 에너지 자립을 도모하기 위한 것이다.The present invention uses the by-products generated when the seawater battery unit 120 is charged / discharged as chemicals consumed in the seawater desalination process, and can generate chemicals required for the seawater desalination process by itself, and the seawater battery unit 120 As the electric energy stored in the) is used as the electric energy required for the operation of the seawater desalination process unit 110, the seawater desalination process unit 110 is intended to promote energy independence.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 해수담수화공정부(110)는 염이 함유된 유입수가 역삼투공정을 거치면서 생산수와 농축수로 수처리되는 장치이다. 생산수는 유입수에서 염이 제거된 유체이다. 농축수는 유입수에 염이 농축된 유체이다. 2 to 4, the seawater desalination process unit 110 is an apparatus in which salt-containing inflow water is treated with produced water and concentrated water while undergoing a reverse osmosis process. Produced water is a fluid desalted from the influent. Concentrated water is a fluid with concentrated salts in the influent.

해수담수화공정부(110)는 전처리공정부(111), 복수의 고압펌프, 역삼투공정부, 에너지회수부(116) 및 저압펌프(117)를 포함한다. The seawater desalination process unit 110 includes a pretreatment process unit 111, a plurality of high pressure pumps, a reverse osmosis process unit, an energy recovery unit 116, and a low pressure pump 117.

전처리공정부(111)는 유입수에 포함된 이물질 및/또는 부유물을 제거한다. 본 실시예에서, 염이 함유된 유입수는 해수가 해당될 수 있다.The pretreatment process unit 111 removes foreign matter and / or suspended matter contained in the influent. In this embodiment, the salt-containing influent may correspond to seawater.

본 실시예에서, 역삼투공정부는 최종생산수의 종류(식용수, 농업용수, 공업용수)에 따라 유입수에서 염이 제거되는 정도에 따라 역삼투공정이 여러 번 수행될 수 있다. 본 명세서에서는 도면을 참조하여, 역삼투공정부에 대해 제1역삼투공정부(113)와 제2역삼투공정부(115)로 구분지어 설명하기로 한다. 그리고, 복수의 고압펌프에 대해 제1고압펌프(112)와 제2고압펌프(114)로 구분지어 설명하기로 한다. In this embodiment, the reverse osmosis process unit may be performed a number of reverse osmosis process depending on the degree of the salt is removed from the influent according to the type of final production water (edible water, agricultural water, industrial water). In the present specification, the reverse osmosis process unit will be described by dividing the first reverse osmosis process unit 113 and the second reverse osmosis process unit 115. In addition, the plurality of high pressure pumps will be described by dividing the first high pressure pump 112 and the second high pressure pump 114.

제1역삼투공정부(113) 및 제2역삼투공정부(115)는 역삼투공정이 수행되는 장치이다. 제1역삼투공정부(113) 및 제2역삼투공정부(115)에서, 역삼투공정이 수행되면서, 유입수는 고압에 의해 생산수와 농축수로 분리된다. The first reverse osmosis process unit 113 and the second reverse osmosis process unit 115 are devices in which the reverse osmosis process is performed. In the first reverse osmosis process unit 113 and the second reverse osmosis process unit 115, while the reverse osmosis process is performed, the influent is separated into the production water and the concentrated water by high pressure.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 제1역삼투공정부(113)에서 분리된 생산수에 대해 1차생산수로 지칭하고, 제1역삼투공정부(113)에서 분리된 농축수에 대해 제1농축수로 지칭한다. 그리고, 제2역삼투공정부(115)에서 분리된 생산수에서 대해 최종생산수로 지칭하고, 제2역삼투공정부(115)에서 분리된 농축수에 대해 제2농축수로 지칭한다.In the present embodiment, for convenience of description, the first production water is referred to the production water separated in the first reverse osmosis process unit 113, the first for the concentrated water separated in the first reverse osmosis process unit 113 Refers to concentrated water. In addition, the production water separated in the second reverse osmosis process unit 115 is referred to as final production water, and the concentrated water separated in the second reverse osmosis process unit 115 is referred to as a second concentrated water.

제1역삼투공정부(113)는 전처리공정부(111)에 연결된다. 전처리공정부(111)와 제1역삼투공정부(113) 사이에는 제1고압펌프(112)가 설치된다. 유입수가 제1역삼투공정부(113)에 도달하기 전 가압되는 방법은 제1고압펌프(112)에서 바로 가압되거나, 또는, 에너지회수부(116)에서 제1농축수의 압력이 회수된 후 저압펌프(117)에서 추가로 가압되는 경우이다.The first reverse osmosis process unit 113 is connected to the pretreatment process unit 111. The first high pressure pump 112 is installed between the pretreatment step 111 and the first reverse osmosis step 113. The inflow water is pressurized before reaching the first reverse osmosis process unit 113 is directly pressurized by the first high pressure pump 112, or low pressure after the pressure of the first concentrated water is recovered from the energy recovery unit 116 It is a case where it presses further by the pump 117.

제1역삼투공정부(113)는 에너지회수부(116)에 연결된다. 제1역삼투공정부(113)에서 나온 제1농축수는 에너지회수부(116)로 유입된다. The first reverse osmosis process unit 113 is connected to the energy recovery unit 116. The first concentrated water from the first reverse osmosis process unit 113 flows into the energy recovery unit 116.

제1농축수는 고압 및 고염 상태이다. 에너지회수부(116)는 제1농축수의 압력을 회수하고, 이 압력을 유입수 일부분에 전달한다. 이후, 유입수 일부분은 저압펌프(117)를 통해 다시 제1역삼투공정부(113)로 공급된다. 그리고, 에너지회수부(116)를 거친 제1농축수의 일부분은 해수전지부(120)의 양극부(121b)로 유입된다. The first concentrated water is under high pressure and high salt. The energy recovery unit 116 recovers the pressure of the first concentrated water and transfers the pressure to a portion of the influent. Thereafter, a part of the inflow water is supplied to the first reverse osmosis process unit 113 through the low pressure pump 117. In addition, a portion of the first concentrated water that has passed through the energy recovery unit 116 flows into the anode portion 121b of the seawater battery unit 120.

제1역삼투공정부(113)는 제2역삼투공정부(115)에 연결된다. 제1역삼투공정부(113)에서 나온 1차생산수는 제2역삼투공정부(115)로 유입된다. The first reverse osmosis process unit 113 is connected to the second reverse osmosis process unit 115. The primary production water from the first reverse osmosis process unit 113 flows into the second reverse osmosis process unit 115.

제2역삼투공정부(115)는 제1역삼투공정부(113)와 생산수저장탱크(130) 사이에 연결된다. 그리고, 제1역삼투공정부(113)와 제2역삼투공정부(115) 사이에는 제2고압펌프(114)가 설치된다. The second reverse osmosis process unit 115 is connected between the first reverse osmosis process unit 113 and the production water storage tank 130. In addition, a second high pressure pump 114 is installed between the first reverse osmosis process unit 113 and the second reverse osmosis process unit 115.

유입수는 전처리공정부(111)에서 부유물이 처리된 상태로, 제1역삼투공정부(113)로 유입된다. 제1역삼투공정부(113)에서, 유입수는 고압에 의해 1차생산수와 제1농축수로 분리된다. 1차생산수는 제2고압펌프(114)를 통해 제2역삼투공정부(115)로 유입된다. The inflow water is introduced into the first reverse osmosis process unit 113 in a state where the suspended matter is processed in the pretreatment process unit 111. In the first reverse osmosis process unit 113, the influent is separated into the primary production water and the first concentrated water by high pressure. The primary production water flows into the second reverse osmosis process unit 115 through the second high pressure pump 114.

1차생산수는 제1역삼투공정부를 거치면서 유입수에서 염이 대체로 제거된 상태이다. 1차생산수는 제2고압펌프(114)를 통해 제2역삼투공정부(115)로 유입된다. 1차생산수는 제2역삼투공정부(115)의 역삼투공정을 통해 최종생산수와 제2농축수로 분리된다. The primary production water is generally the salt is removed from the influent during the first reverse osmosis process. The primary production water flows into the second reverse osmosis process unit 115 through the second high pressure pump 114. The primary production water is separated into the final production water and the second concentrated water through the reverse osmosis process of the second reverse osmosis process unit 115.

제2농축수는 제1역삼투공정부(113)로 다시 제공된다. 제2농축수는 1차생산수가 농축된 상태로 유입수에 비해서는 염의 농도가 낮다. 따라서 제1역삼투공정부(113)로 다시 제공된다.The second concentrated water is provided back to the first reverse osmosis process unit 113. The second concentrated water has a lower concentration of salt than the influent with the primary production water concentrated. Therefore, the first reverse osmosis process unit 113 is provided again.

그리고, 최종생산수는 제2역삼투공정부(115)에서 생산수저장탱크(130)로 유동된다. 최종생산수는 생산수저장탱크(130)에 저장된다. In addition, the final production water flows from the second reverse osmosis process unit 115 to the production water storage tank 130. The final production water is stored in the production water storage tank 130.

이하에서는 해수전지부(120)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the seawater battery unit 120 will be described.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 해수전지부(120)는 해수담수화공정부(110)와 생산수저장탱크(130)에 연결된다. 구체적으로, 해수전지부(120)는 에너지회수부(116)에 연결되어 압력이 유입수로 회수된 제1농축수를 제공받고, 생산수저장탱크(130)에 연결되어 최종생산수를 공급받는다.2 to 4, the seawater battery unit 120 is connected to the seawater desalination process unit 110 and the production water storage tank 130. Specifically, the seawater battery unit 120 is connected to the energy recovery unit 116 is provided with the first concentrated water recovered with the pressure inflow water, is connected to the production water storage tank 130 is supplied with the final production water.

해수전지부(120)는 충전 시 해수담수화공정부에서 농축수를 제공받아 농축수에 함유된 염으로부터 염소기체를 발생시키면서 나트륨이온을 음극부로 이동시킨다. 해수전지부(120)는 방전 시 생산수저장탱크에서 생산수를 제공받아 생산수와 나트륨이온과의 화학반응에 의해 수산화나트륨수용액을 발생시킨다. The seawater battery unit 120 receives the concentrated water from the seawater desalination process unit during charging and moves sodium ions to the cathode while generating chlorine gas from the salt contained in the concentrated water. The seawater battery unit 120 receives the production water from the production water storage tank during discharge and generates an aqueous sodium hydroxide solution by a chemical reaction between the production water and sodium ions.

해수전지부(120)는 방전 시 저장된 전기에너지를 제1고압펌프(112), 제2고압펌프(114) 및/또는 저압펌프(117)로 제공한다. 그리고, 해수전지부(120)는 충전 및 방전 시 발생된 부산물을 해수담수화공정부(110)로 제공한다.The seawater battery unit 120 provides electrical energy stored at the time of discharge to the first high pressure pump 112, the second high pressure pump 114, and / or the low pressure pump 117. In addition, the seawater battery unit 120 provides a by-product generated during charging and discharging to the seawater desalination process unit 110.

충전 시, 해수전지부(120)는 제1농축수를 양극부(121b)로 유입하여 사용한다. 그리고, 해수전지부(120)는 해수담수화공정부(110)에서 최종생산수 또는 외부에서 순수(fresh water)를 제공받아, 방전 시 최종생산수(또는, 순수)를 양극부(121b)로 유입하여 사용한다. During charging, the seawater battery unit 120 flows the first concentrated water into the positive electrode portion 121b to be used. In addition, the seawater battery unit 120 receives the final production water or fresh water from the seawater desalination process unit 110 or the outside, and injects the final production water (or pure water) into the anode portion 121b during discharge. Use it.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 해수전지부(120)는 전지본체(121), 음극 전극(121d), 양극 집전체(121e), 공기탱크(122), 염소탱크(123), NaOH저장탱크(124), 제1배관(126), 제2배관(127), 제3배관(128), 제4배관(129), 및 복수의 밸브를 포함한다. 4 to 8, the seawater battery unit 120 includes a battery body 121, a cathode electrode 121d, a cathode current collector 121e, an air tank 122, a chlorine tank 123, and a NaOH storage tank. 124, a first pipe 126, a second pipe 127, a third pipe 128, a fourth pipe 129, and a plurality of valves.

본 실시예에서는 복수의 밸브에 대해, 제1배관(126)에 설치된 밸브에 대해, 제1a밸브(126a)와 제1b밸브(126b)로 구분지어 지칭한다. 제2배관(127)에 설치된 밸브에 대해, 제2a밸브(127a)와 제2b밸브(127b)로 구분지어 지칭한다. 제3배관(128)에 설치된 밸브에 대해, 제3a밸브(128a)와 제3b밸브(128b)로 구분지어 지칭한다. In the present embodiment, a plurality of valves are referred to as the first a valve 126a and the first b valve 126b for the valves provided in the first pipe 126. A valve provided in the second pipe 127 is referred to as a second a valve 127a and a second b valve 127b. The valve installed in the third pipe 128 is referred to as a third valve (128a) and a third b valve (128b).

전지본체(121)는 고체전해질에 의해 내부공간이 음극부(121a)과 양극부(121b)로 구획된다. 음극부(121a)에는 음극 전극(121d)이 설치되고, 양극부(121b)에는 양극 집전체(121e)가 설치된다. 양극 집전체(121e)는 음극 전극(121d)과 전기적으로 연결된다. In the battery body 121, an inner space is divided into a cathode part 121a and an anode part 121b by a solid electrolyte. The negative electrode 121d is provided in the negative electrode portion 121a, and the positive electrode current collector 121e is provided in the positive electrode portion 121b. The positive electrode current collector 121e is electrically connected to the negative electrode 121d.

염이 함유된 농축수는 해수전지부(120)의 충전 시 양극부(121b)로 유입하여 사용한다. The concentrated water containing the salt is introduced into the positive electrode portion 121b when the seawater battery unit 120 is charged and used.

해수전지부(120)는 충전 시 화학반응에 의해 농축수에 함유된 염으로부터 염소기체 및 나트륨이온이 발생된다. 나트륨이온은 고체전해질을 통과해 음극부(121a)로 유동되어 음극 전극(121d)에 저장된다. 염소기체가 포집되어 염소탱크(123)로 제공된다. 충전 시 발생된 부산물인 염소기체는 최종생산수를 소독하는데 사용될 수 있다. 그리고, 나트륨이온이 음극 전극(121d)에 저장되면서 농축수의 염도가 희석된다. 본 실시예에서는 염도가 희석된 농축수에 대해 희석농축수로 지칭한다. The seawater battery unit 120 generates chlorine gas and sodium ions from salts contained in the concentrated water by a chemical reaction during charging. Sodium ions flow through the solid electrolyte to the cathode portion 121a and are stored in the cathode electrode 121d. Chlorine gas is collected and provided to the chlorine tank 123. Chlorine gas, a by-product from charging, can be used to disinfect the final product water. As the sodium ions are stored in the cathode electrode 121d, the salinity of the concentrated water is diluted. In this example, the salinity is referred to as dilute concentrated water for the diluted concentrated water.

염이 제거된 최종생산수는 해수전지부(120)의 방전 시 양극부(121b)로 유입하여 사용한다. 해수전지부(120)의 방전 시, 음극 전극(121d)에 저장된 나트륨이온과 생산수가 화학반응하면서, 수산화나트륨수용액이 생산된다. 방전 시 발생된 부산물인 수산화나트륨수용액은 해수담수화공정부(110)로 공급되어 역삼투공정 전후에 유체(예컨대, 유입수, 1차생산수, 또는 최종생산수)의 pH를 조절할 수 있다. The final product of which salt is removed is used to flow into the positive electrode portion 121b during discharge of the seawater battery unit 120. When the seawater battery unit 120 discharges, sodium hydroxide aqueous solution is produced while chemically reacting the sodium ions stored in the cathode electrode 121d with the produced water. The by-product sodium hydroxide solution generated during discharge may be supplied to the seawater desalination process unit 110 to adjust the pH of the fluid (eg, influent, primary production water, or final production water) before and after the reverse osmosis process.

해수전지부(120)는 방전 시, 최종생산수와 나트륨이온이 화학반응하면서 전기에너지와 수산화나트륨수용액이 발생된다. 방전 시 전기에너지는 제1고압펌프(112), 제2고압펌프(114) 및/또는 저압펌프(117)로 제공된다. 그리고, 방전 시 화학반응에 의해 발생된 수산화나트륨수용액은 양극부(121b)에서 NaOH저장탱크(124)로 배출된다. The seawater battery unit 120 generates electrical energy and sodium hydroxide solution while the final production water and sodium ions are chemically reacted during discharge. During discharge, electrical energy is provided to the first high pressure pump 112, the second high pressure pump 114, and / or the low pressure pump 117. In addition, the sodium hydroxide aqueous solution generated by the chemical reaction during discharge is discharged from the anode portion 121b to the NaOH storage tank 124.

도 5에 도시된 바와 같이, 해수전지부(120)는 복수의 전지본체(121)가 일렬로 연결된 구조가 사용될 수 있다. 각각의 전지본체(121)는 물질 간의 교환이 되지 않는 독립된 구조로 결합된 것이 바람직하다. As shown in FIG. 5, the seawater battery unit 120 may have a structure in which a plurality of battery bodies 121 are connected in a line. Each battery body 121 is preferably combined in an independent structure that does not exchange between materials.

각각의 전지본체(121)의 양극부(121b)에는 제1배관(126), 제2배관(127) 및 제3배관(128)이 연결된다. 제1배관(126) 내지 제3배관(128)은 각각의 전지본체(121)에 독립적으로 연결되는 복수의 배출구가 마련된다. The first pipe 126, the second pipe 127, and the third pipe 128 are connected to the positive electrode portion 121b of each battery body 121. The first pipe 126 to the third pipe 128 are provided with a plurality of outlets that are independently connected to each battery body 121.

각각의 전지본체(121)는 공기탱크(122), 염소탱크(123), NaOH저장탱크(124), 생산수저장탱크(130) 및 에너지회수부(116)가 연결된다. Each battery body 121 is connected to the air tank 122, chlorine tank 123, NaOH storage tank 124, production water storage tank 130 and the energy recovery unit 116.

공기탱크(122)는 제1배관(126)에 의해 각각의 전지본체(121)의 양극부(121b)에 연결된다. 공기탱크(122)는 공기 또는 산소가 저장된 탱크이다. 제1배관(126)은 공기탱크(122)와 염소탱크(123)에 연결되되, 양극부(121b)에 연결되게 전지본체(121)에 설치된다. The air tank 122 is connected to the positive electrode portion 121b of each battery body 121 by the first pipe 126. The air tank 122 is a tank in which air or oxygen is stored. The first pipe 126 is connected to the air tank 122 and the chlorine tank 123, it is installed in the battery body 121 to be connected to the positive electrode (121b).

염소탱크(123)는 제1배관(126)에 의해 각각의 전지본체(121)의 양극부(121b)에 연결된다. 염소탱크(123)는 염소기체가 저장되는 탱크이다. 염소기체는 충전 시 제1농축수에 함유된 염(NaCl)이 화학반응에 의해 음극 전극(121d)으로 나트륨이온이 저장되는 과정에서 발생된 기체이다. The chlorine tank 123 is connected to the positive electrode portion 121b of each battery body 121 by the first pipe 126. The chlorine tank 123 is a tank in which chlorine gas is stored. Chlorine gas is a gas generated during the process of storing sodium ions in the cathode electrode 121d by the chemical reaction of the salt (NaCl) contained in the first concentrated water during charging.

제1배관(126)은 공기탱크(122)와 염소탱크(123)를 연결하는 배관이다. 제1배관(126)은 방전 시 공기가 유동하고, 충전 시 염소기체가 유동하는 배관이다. 제1배관(126)의 일단에는 제1a밸브(126a)가 설치된다. 그리고, 제1배관(126)의 타단에는 제1b밸브(126b)가 설치된다. The first pipe 126 is a pipe connecting the air tank 122 and the chlorine tank 123. The first pipe 126 is a pipe in which air flows during discharge and chlorine gas flows in charging. The first a valve 126a is installed at one end of the first pipe 126. In addition, a first b valve 126b is installed at the other end of the first pipe 126.

제1a밸브(126a)는 공기탱크(122)에서 양극부(121b)로의 공기의 유동을 개폐하는 밸브이다. 그리고, 제1b밸브(126b)는 양극부(121b)에서 염소탱크(123)로의 염소기체의 유동을 개폐하는 밸브이다. The first a valve 126a is a valve for opening and closing the flow of air from the air tank 122 to the anode portion 121b. The first b valve 126b is a valve for opening and closing the flow of chlorine gas from the anode portion 121b to the chlorine tank 123.

해수전지부(120)의 방전과정에서, 제1a밸브(126a)는 개방되고, 제1b밸브(126b)는 폐쇄된다. 방전 시 공기는 제1배관(126)을 통해 공기탱크(122)에서 양극부(121b)로 유동된다. 해수전지부(120)의 충전과정에서, 제1a밸브(126a)는 폐쇄되고 제1b밸브(126b)는 개방된다. 충전 시 발생된 염소기체는 제1배관(126)을 통해 양극부(121b)에서 염소탱크(123)로 유동된다. During the discharge of the seawater battery unit 120, the first a valve 126a is opened and the first b valve 126b is closed. During discharge, air flows from the air tank 122 to the anode 121b through the first pipe 126. In the charging process of the seawater battery unit 120, the first a valve 126a is closed and the first b valve 126b is opened. Chlorine gas generated during filling is flowed from the anode portion 121b to the chlorine tank 123 through the first pipe 126.

NaOH저장탱크(124)는 제2배관(127)에 의해 양극부(121b)에 연결되고, 제4배관(129)에 의해 해수담수화공정부(110)에 연결된다. NaOH저장탱크(124)는 양극부(121b)에서 배출된 수산화나트륨수용액이 저장된다. The NaOH storage tank 124 is connected to the anode portion 121b by the second pipe 127 and is connected to the seawater desalination process unit 110 by the fourth pipe 129. The NaOH storage tank 124 stores the sodium hydroxide solution discharged from the anode portion 121b.

제2배관(127)은 방전 시 수산화나트륨수용액이 유동되고, 충전 시 희석농축수가 유동되는 배관이다. 제2배관(127)의 일단에는 제2a밸브(127a)가 설치된다. 그리고, 제2배관(127)의 타단에는 제2b밸브(127b)가 설치된다. The second pipe 127 is a pipe through which the sodium hydroxide aqueous solution flows during discharge, and the dilute concentrated water flows during filling. A second a valve 127a is installed at one end of the second pipe 127. In addition, a second b valve 127b is installed at the other end of the second pipe 127.

제2a밸브(127a)는 양극부(121b)에서 NaOH저장탱크(124)로의 수산화나트륨수용액의 유동을 개폐하는 밸브이다. 제2b밸브(127b)는 양극부(121b)에서 배출되는 희석농축수가 외부로의 유동을 개폐하는 밸브이다. 여기서, 희석농축수는 충전 시 화학반응에 의해 제1농축수에서 나트륨이온과 염화이온이 제거된 농축수를 지칭한다. 희석농축수는 제1농축수보다 염도가 낮다.The second a valve 127a is a valve for opening and closing the flow of the sodium hydroxide aqueous solution from the anode portion 121b to the NaOH storage tank 124. The second b valve 127b is a valve for opening and closing the flow of dilute concentrated water discharged from the anode portion 121b to the outside. Here, dilute concentrated water refers to concentrated water from which sodium ions and chloride ions are removed from the first concentrated water by a chemical reaction during charging. Dilute concentrated water has a lower salinity than the first concentrated water.

해수전지부(120)의 충전과정에서, 제2a밸브(127a)는 폐쇄되고, 제2b밸브(127b)는 개방된다. 그리고, 제3a밸브(128a)는 폐쇄되고, 제3b밸브(128b)는 개방된다. 제3b밸브(128b)가 개방되면서 제1농축수는 양극부(121b)로 유입된다. 해수전지부의 충전 시, 제1농축수는 양극부(121b)로 유입하여 사용된다. 충전 시 발생된 희석농축수는 제2배관(127)을 통해 외부로 배출된다. In the charging process of the seawater battery unit 120, the second a valve 127a is closed and the second b valve 127b is opened. The third a valve 128a is closed and the third b valve 128b is opened. As the 3b valve 128b is opened, the first concentrated water flows into the anode portion 121b. When charging the seawater battery unit, the first concentrated water flows into the positive electrode unit 121b and is used. The dilute concentrated water generated during filling is discharged to the outside through the second pipe 127.

해수전지부(120)의 방전과정에서, 제2a밸브(127a)는 개방되고, 제2b밸브(127b)는 폐쇄된다. 그리고, 제3a밸브(128a)는 개방되고, 제3b밸브(128b)는 폐쇄된다. 제3a밸브(128a)의 개방시 최종생산수는 생산수저장탱크(130)에서 양극부(121b)로 유입된다. 상술했듯이, 해수전지부의 방전 시, 최종생산수는 양극부(121b)로 유입하여 사용한다. 방전 시 화학반응에 의해 발생된 수산화나트륨수용액은 제2배관(127)을 통해 양극부(121b)에서 NaOH저장탱크(124)로 유동된다. In the discharge process of the seawater battery unit 120, the second a valve 127a is opened and the second b valve 127b is closed. The third a valve 128a is opened and the third b valve 128b is closed. When the third a valve 128a is opened, the final product water flows into the anode part 121b from the production water storage tank 130. As described above, when discharging the seawater battery unit, the final production water flows into the positive electrode unit 121b and is used. The aqueous sodium hydroxide solution generated by the chemical reaction during discharge flows from the anode portion 121b to the NaOH storage tank 124 through the second pipe 127.

NaOH저장탱크(124)에 저장된 수산화나트륨수용액은 제4배관(129)을 통해 해수담수화공정부(110)로 유동된다. 도 4를 참조하면, 제4배관(129)에는 복수의 배출구가 마련된다. 복수의 배출구에는 각각의 밸브가 설치된다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 복수의 배출구에 대해 제4a배출구(129a), 제4b배출구(129b) 및 제4c배출구(129c)로 구분지어 설명한다. 그리고, 제4배관(129)에 설치된 밸브에 대해, 제4a밸브(129d), 제4b밸브(129e) 및 제4c밸브(129f)로 구분지어 지칭한다. The sodium hydroxide aqueous solution stored in the NaOH storage tank 124 flows to the seawater desalination process unit 110 through the fourth pipe 129. Referring to FIG. 4, the fourth pipe 129 is provided with a plurality of outlets. Each valve is provided with a plurality of outlets. In the present embodiment, for convenience of description, the plurality of outlets are described by being divided into a fourth outlet 4a (129a), a fourth outlet 4b (129b), and a fourth outlet 4c (129c). The valve provided in the fourth pipe 129 is referred to as a fourth a valve 129d, a fourth b valve 129e, and a fourth c valve 129f.

제4a배출구(129a)는 전처리공정부(111)와 제1역삼투공정부(113) 사이에 배치된다. 제4a배출구(129a)에는 제4a밸브(129d)가 설치된다. 제4b배출구(129b)는 제1역삼투공정부(113)와 제2역삼투공정부(115) 사이에 배치된다. 제4b배출구(129b)에는 제4b밸브(129e)가 설치된다. 제4c배출구(129c)는 제2역삼투공정부(115)와 생산수저장탱크(130) 사이에 배치된다. 제4c배출구(129c)에는 제4c밸브(129f)가 설치된다. The fourth discharge outlet 129a is disposed between the pretreatment step 111 and the first reverse osmosis step 113. The fourth a valve 129d is provided at the fourth a discharge port 129a. The fourth discharge port 129b is disposed between the first reverse osmosis process unit 113 and the second reverse osmosis process unit 115. The fourth b valve 129e is installed at the fourth b outlet 129b. The fourth c outlet 129c is disposed between the second reverse osmosis process unit 115 and the production water storage tank 130. The fourth c valve 129f is provided at the fourth c outlet 129c.

배경기술에서 설명했듯이, 해수는 보론이나 실리카 등의 물질을 함유하고 있는데, 해수담수화공정을 거친 생산수의 보론 및 실리카 농도는 낮아야 한다. 특히, 보론의 경우 독성을 갖기 때문에 적정 농도 이하로 제거해야만 한다. 이를 위해, 해수담수화공정에서 수산화나트륨 및/또는 스케일링 방지제와 같은 화학약품이 투입되어야 한다. 스케일링 방지제의 경우 제1 및 2역삼투공정 앞에 모두 들어간다. 보통 보론 및 실리카의 제거율을 높이는 건 제2역삼투공정으로서, 제2역삼투공정부로 수산화나트륨수용액 및 스케일링 방지제의 투입이 요구된다. 스케일링 방지제는 제4b배출구(129b)를 통해 수산화나트륨수용액과 함께 제2역삼투공정부(115)로 제공될 수 있다. As explained in the background, seawater contains substances such as boron and silica, and the concentration of boron and silica in the seawater desalination process should be low. In particular, boron is toxic and must be removed at an appropriate concentration. To this end, chemicals such as sodium hydroxide and / or antiscaling agents should be introduced in the seawater desalination process. In the case of the antiscaling agent, it enters both the first and second reverse osmosis processes. Usually, increasing the removal rate of boron and silica is the second reverse osmosis process, and it is required to add an aqueous sodium hydroxide solution and a scaling inhibitor to the second reverse osmosis process unit. The anti-scaling agent may be provided to the second reverse osmosis process unit 115 together with the sodium hydroxide aqueous solution through the fourth b outlet 129b.

본 발명은 제4a밸브(129d) 내지 제4c밸브(129f)의 개폐를 제어하여, 각각의 공정을 통과하는 유체(예컨대, 유입수, 1차생산수, 또는 최종생산수)의 pH를 조절할 수 있다. 본 발명은 제4a밸브(129d) 내지 제4c밸브(129f)의 개폐정도를 조절하여, 제1역삼투공정부(113), 제2역삼투공정부(115) 그리고 생산수저장탱크(130)로 유입되는 유체의 pH를 조절할 수 있다. The present invention can control the opening and closing of the fourth valve (129d) to the fourth valve (129f), it is possible to adjust the pH of the fluid (e.g., influent, primary production, or final production) passing through each process. . The present invention controls the opening and closing degree of the fourth valve (129d) to the fourth valve (129f), the first reverse osmosis process unit 113, the second reverse osmosis process unit 115 and the production water storage tank 130 flows into The pH of the fluid can be adjusted.

이에, 역삼투공정을 통과한 이산화탄소가 탄산이온이나 중탄산이온으로 바뀌어 알칼리도를 회수할 수 있다. 아울러, 미네랄 주입 후 낮은 pH를 가진 최종생산수에 수산화나트륨수용액을 투입하여, 최종생산수가 유동하는 관망의 부식을 방지할 수 있다. 아울러, 수산화나트륨수용액은 최종생산수에서 알칼리도를 회수할 때 사용된다. Accordingly, the carbon dioxide passed through the reverse osmosis process is converted into carbonate ions or bicarbonate ions to recover the alkalinity. In addition, by injecting sodium hydroxide solution into the final production water having a low pH after mineral injection, it is possible to prevent the corrosion of the network of the final production water flow. In addition, an aqueous sodium hydroxide solution is used to recover alkalinity from the final production water.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 해수담수화공정부(110)에는 복수의 해수전지부(120)가 연결될 수 있다. 본 발명은 각각의 해수전지부(120)에서 충전과 방전이 반복적으로 수행되고, 각각의 해수전지부(120)에서 발생된 수산화나트륨수용액, 염소기체 및 저장된 전기에너지가 해수담수화공정부(110)로 지속적으로 제공될 수 있다. As shown in FIG. 6, the seawater desalination process unit 110 may include a plurality of seawater battery units 120. In the present invention, charging and discharging are repeatedly performed in each seawater battery unit 120, and sodium hydroxide aqueous solution, chlorine gas, and stored electrical energy generated in each seawater battery unit 120 are seawater desalination process unit 110. Can be provided continuously.

이하에서는 해수담수화공정부(110)와 해수전지부(120)가 연계되어 작동되는 방식에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the seawater desalination process unit 110 and the seawater battery unit 120 will be described in the manner of operation in conjunction.

우선, 해수담수화공정부(110)에서, 염이 함유된 유입수(예컨대, 해수)가 수처리되면서 염이 제거된 최종생산수와 염이 농축된 농축수로 분리되는 과정에 대해, 유체의 흐름을 기준으로 설명하기로 한다. First, the seawater desalination process unit 110, based on the flow of the fluid for the process in which the salt-containing influent (eg, seawater) is separated into the final production water from which the salt is removed and the salt is concentrated concentrated water while the water is treated. This will be described.

도 3을 참조하면, 유입수는 전처리공정부(111)로 유입되어, 유입수에 포함된 부유물이 제거된다. 이후, 유입수는 제1고압펌프(112)를 통해 제1역삼투공정부(113)로 유입된다. 유입수는 제1역삼투공정부(113)에서 수처리되면서, 제1농축수와 1차생산수로 분리된다. Referring to FIG. 3, the inflow water is introduced into the pretreatment process unit 111 to remove the suspended matter contained in the inflow water. Thereafter, the inflow water is introduced into the first reverse osmosis process unit 113 through the first high pressure pump 112. The influent is treated in the first reverse osmosis process unit 113, and is separated into the first concentrated water and the primary produced water.

제1농축수는 에너지회수부(116)로 유동되고, 1차생산수는 제2역삼투공정부(115)로 제공된다. 여기서, 제1농축수는 유입수보다 염의 농도가 높은 유체이다. 그리고, 1차생산수는 유입수보다 염의 농도가 낮은 유체이다.The first concentrated water flows to the energy recovery unit 116, and the primary production water is provided to the second reverse osmosis process unit 115. Here, the first concentrated water is a fluid having a higher salt concentration than the influent. The primary produced water is a fluid having a lower salt concentration than the influent.

1차생산수는 제2고압펌프(114)를 통해 제2역삼투공정부(115)로 제공된다. 1차생산수는 제2역삼투공정에서 수처리되어, 제2농축수와 최종생산수로 분리된다. 최종생산수는 생산수저장탱크(130)에 저장된다. 제2농축수는 다시 제1역삼투공정부(113)로 제공된다. 여기서, 제2농축수는 제1농축수 및 유입수보다는 염도가 낮고, 1차생산수보다는 염도가 높은 유체이다. 최종생산수는 1차생산수보다 염도가 낮은 유체이다. 본 발명은 최종생산수의 사용용도(예컨대, 공업용수, 농업용수, 식용수)에 따라, 염도를 조절하기 위해 상술한 역삼투공정을 2번 이상 더 추가할 수 있다. The primary production water is provided to the second reverse osmosis process unit 115 through the second high pressure pump 114. The primary produced water is water treated in the second reverse osmosis process, and is separated into the second concentrated water and the final produced water. The final production water is stored in the production water storage tank 130. The second concentrated water is again provided to the first reverse osmosis process unit 113. Here, the second concentrated water has a lower salinity than the first concentrated water and the influent, and a higher salinity than the primary produced water. Final production water is a fluid with lower salinity than primary production water. According to the present invention, the above-described reverse osmosis process may be added two or more times in order to adjust the salinity according to the use of the final production water (eg, industrial water, agricultural water, and drinking water).

제1농축수는 에너지회수부(116)로 유입된다. 제1농축수의 압력은 에너지회수부(116)에서 회수되고, 이 압력은 유입수 일부분에 전달된다. 이후, 유입수 일부분은 저압펌프(117)를 통해 다시 제1역삼투공정부(113)로 공급된다. 그리고, 에너지회수부(116)를 거친 제1농축수의 일부분은 해수전지부(120)의 양극부(121b)로 유입된다. The first concentrated water flows into the energy recovery unit 116. The pressure of the first concentrated water is recovered in the energy recovery unit 116, and this pressure is transmitted to a portion of the influent. Thereafter, a part of the inflow water is supplied to the first reverse osmosis process unit 113 through the low pressure pump 117. In addition, a portion of the first concentrated water that has passed through the energy recovery unit 116 flows into the anode portion 121b of the seawater battery unit 120.

도 3 및 도 7을 참조하면, 해수전지부(120)의 충전 시, 제1농축수는 양극부(121b)로 유입된다. 전류가 인가되어 양극 집전체(121e)에서 음극 전극(121d)으로 전자가 이동하면, 상기 식 (1)에 따라 염(NaCl)이 함유된 제1농축수에서 나트륨이온과 염소기체가 분리된다. 전류는 신재생에너지원(160)으로부터 공급받는다.3 and 7, when the seawater battery unit 120 is charged, the first concentrated water flows into the anode portion 121b. When electrons move from the positive electrode current collector 121e to the negative electrode 121d by applying a current, sodium ions and chlorine gas are separated from the first concentrated water containing salt (NaCl) according to Equation (1). The current is supplied from the renewable energy source 160.

4NaCl --> 4Na+ +2Cl2 +4e- ........................식 (1) 4NaCl -> 4Na + + 2Cl 2 + 4e - ........................ formula (1)

나트륨이온은 고체전해질을 통과하여 음극부(121a)로 유동되고, 음극 전극(121d)에 저장된다. Sodium ions flow through the solid electrolyte to the cathode portion 121a and are stored in the cathode electrode 121d.

그리고, 염소기체는 포집되어 염소탱크(123)로 제공된다. 이후, 염소기체는 생산수저장탱크(130)로 제공되어, 최종생산수를 소독한다. 이에 따라, 본 발명은 최종생산수를 소독하는데 별도의 염소약품을 사용하지 않고도, 최종생산수를 소독할 수 있어, 약품처리비용을 줄일 수 있다. The chlorine gas is collected and provided to the chlorine tank 123. Thereafter, the chlorine gas is provided to the production water storage tank 130 to disinfect the final production water. Accordingly, the present invention can disinfect the final production water, without using a separate chlorine chemical to disinfect the final production water, it is possible to reduce the cost of chemical treatment.

해수전지부(120)의 충전과정에서, 제1농축수에서 나트륨이온이 음극 전극(121d)에 저장되고 염소 이온이 염소기체로 방출되면서 염의 농도가 낮아지게 되어 희석농축수가 된다. 희석농축수는 외부로 방류된다. In the charging process of the seawater battery unit 120, sodium ions are stored in the cathode electrode 121d in the first concentrated water, and chlorine ions are released into the chlorine gas, so that the concentration of the salt is lowered, resulting in dilute concentrated water. Dilute concentrated water is discharged to the outside.

본 발명은 해수담수화공정시 발생된 염도가 높은 제1농축수를 그대로 바다로 방류하지 않고, 해수전지부(120)의 양극부(121b)로 유입하여 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 제1농축수가 그대로 바다로 방류됨에 따른 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 기존의 해수전지는 전처리가 되지 않은 해수를 사용하는데 반해, 본 발명은 해수에서 부유물이 전처리된 제1농축수를 양극부(121b)의 유입수로 사용함으로써, 부유물로 인한 해수전지부(120)의 성능저하를 방지할 수 있어 장기 운전에 용이하다.The present invention can be used by flowing into the positive electrode portion 121b of the seawater battery unit 120 without directly discharging the first concentrated water having high salinity generated during the seawater desalination process. Accordingly, the present invention can prevent environmental pollution as the first concentrated water is discharged into the sea as it is. In addition, while the conventional seawater battery uses seawater that has not been pretreated, the present invention uses the first concentrated water pretreated with suspended solids in seawater as the inflow of the anode portion 121b, so that the seawater battery unit 120 due to the suspended matter It is possible to prevent the performance deterioration of), so it is easy for long-term operation.

한편, 도 4 및 도 8을 참조하면, 해수전지부(120)의 방전 시 최종생산수(또는, 순수(fresh water))가 양극부(121b)로 유입된다. 공기탱크(122)가 개방되면서 공기가 양극부(121b)로 유입된다. Meanwhile, referring to FIGS. 4 and 8, final discharged water (or fresh water) flows into the anode portion 121b when the seawater battery unit 120 is discharged. As the air tank 122 is opened, air is introduced into the anode portion 121b.

최종생산수가 양극부(121b)로 유입될 때, 제1농축수는 양극부(121b)로 유입되지 않는다. 생산수는 해수전지부(120)의 방전 시 양극부(121b)로 유입되어 사용된다.When the final production water flows into the anode portion 121b, the first concentrated water does not flow into the anode portion 121b. The production water flows into the positive electrode portion 121b during discharge of the seawater battery unit 120 and is used.

나트륨이온은 음극 전극(121d)에서 분리되어, 고체전해질을 통과해 양극부(121b)로 이동되고, 양극부(121b)에서 최종생산수와 공기에 포함된 산소(O2)가 화학반응한다. 상기 식 (2)에 따라, 음극 전극(121d)에 저장된 나트륨이온, 양극부(121b)로 유입된 최종생산수(H2O)와 공기에 포함된 산소(O2)가 화학반응하면서 수산화나트륨수용액이 생산된다. Sodium ions are separated from the cathode electrode 121d, move through the solid electrolyte to the anode portion 121b, and the final production water and oxygen (O 2 ) contained in the air react with each other at the anode portion 121b. According to Equation (2), sodium ions stored in the cathode electrode 121d, the final production water (H 2 O) introduced into the anode portion 121b and oxygen (O 2 ) contained in the air react with sodium hydroxide. An aqueous solution is produced.

4Na+ +2H2O + O2 + 4e- -->4NaOH(aq)........................식 (2) 4Na + + 2H 2 O + O 2 + 4e - -> 4NaOH (aq) ........................ formula (2)

기존의 해수전지는 수산화나트륨을 그대로 바다로 방류하는데 반해, 본 발명은 수산화나트륨수용액을 해수담수화공정부(110)의 pH를 조절하는데 사용할 수 있다. 이에, 해수담수화 플랜트에 사용하는 약품 비용을 줄일 수 있다.Conventional seawater batteries are discharged into the sea as it is sodium hydroxide, the present invention can be used to adjust the pH of the seawater desalination process unit 110, the sodium hydroxide solution. Thus, it is possible to reduce the cost of drugs used in the seawater desalination plant.

역삼투공정을 통과하는 유입수에서 보론이나 실리카 등 특정 물질의 제거율을 높이기 위해선 pH 9 이상의 수질 조건이 요구된다. 이를 위해, 유입수에 수산화나트륨을 주입하여 유체(예컨대, 유입수, 1차생산수, 또는 최종생산수)의 pH를 높일 수 있다. 이때, 특정 물질들이 화학 변환 과정을 거쳐 역삼투막을 통해 제거되는 비율이 높아진다. In order to increase the removal rate of certain substances such as boron and silica from the influent flowing through the reverse osmosis process, water quality conditions of pH 9 or higher are required. To this end, sodium hydroxide may be injected into the influent to increase the pH of the fluid (eg, influent, primary production, or final production). At this time, the rate at which specific substances are removed through the reverse osmosis membrane through a chemical conversion process is increased.

수산화나트륨수용액은 양극부(121b)에서 배출되어, NaOH저장탱크(124)에 저장된다. 수산화나트륨수용액은 제1역삼투공정부(113), 제2역삼투공정부(115)로 유입되는 유체(예컨대, 유입수, 1차생산수, 또는 최종생산수)에 투입되어, 투입되는 유체의 pH를 높일 수 있다. 이에, 역삼투공정을 통과한 이산화탄소가 탄산이온이나 중탄산이온으로 바뀌어 알칼리도를 회수할 수 있다. 아울러, 미네랄 주입 후 낮은 pH를 가진 최종생산수에 수산화나트륨수용액을 투입하여, 최종생산수가 유동하는 관망의 부식을 방지할 수 있다. The sodium hydroxide aqueous solution is discharged from the anode portion 121b and stored in the NaOH storage tank 124. The sodium hydroxide aqueous solution is added to the fluid (for example, inflow water, primary production water, or final production water) flowing into the first reverse osmosis process unit 113 and the second reverse osmosis process unit 115 to adjust the pH of the introduced fluid. It can increase. Accordingly, the carbon dioxide passed through the reverse osmosis process is converted into carbonate ions or bicarbonate ions to recover the alkalinity. In addition, by injecting sodium hydroxide solution into the final production water having a low pH after mineral injection, it is possible to prevent the corrosion of the network of the final production water flow.

도 8에 도시된 바와 같이, 해수전지에 저장된 전기에너지는 방전 시 펌프(112, 114)에 제공되어 역삼투공정부를 운영하는 전기에너지로 활용된다. 본 발명은 에너지 소모가 큰 역삼투공정으로, 신재생에너지원을 해수전지부(120)에 저장하여 사용할 경우, 기존에 역삼투공정에 투입되는 에너지 소비를 대체할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 해수담수화공정부(110)에서 소비되는 전력의 일부를 지속적으로 제공하여, 전력비용을 절감할 수 있다. As shown in FIG. 8, the electric energy stored in the seawater battery is provided to the pumps 112 and 114 at the time of discharge and utilized as electric energy for operating the reverse osmosis process unit. The present invention is a reverse osmosis process that consumes a lot of energy, and when the renewable energy source is stored and used in the seawater battery unit 120, it can replace the energy consumption that is previously put into the reverse osmosis process. Accordingly, the present invention can continuously provide a portion of the power consumed by the seawater desalination process unit 110, thereby reducing the power cost.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

100: 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트
110: 해수담수화공정부 111: 전처리공정부
112: 제1고압펌프 113: 제1역삼투공정부
114: 제2고압펌프 115: 제2역삼투공정부
116: 에너지회수부 117: 저압펌프
120: 해수전지부 121: 전지본체
122: 공기탱크 123: 염소탱크
124: NaOH저장탱크 126: 제1배관
127: 제2배관 128: 제3배관
129: 제4배관 130: 생산수저장탱크100: seawater desalination plant with seawater battery
110: seawater desalination process 111: pretreatment process
112: first high pressure pump 113: first reverse osmosis process unit
114: second high pressure pump 115: second reverse osmosis process unit
116: energy recovery unit 117: low pressure pump
120: seawater battery unit 121: battery body
122: air tank 123: chlorine tank
124: NaOH storage tank 126: first piping
127: second piping 128: third piping
129: fourth piping 130: production water storage tank

Claims (6)

염이 함유된 유입수가 역삼투공정을 거치면서 염이 제거된 생산수와 염이 농축된 농축수로 수처리되는 역삼투공정부가 구비된 해수담수화공정부;
상기 해수담수화공정부에 연결되고, 상기 해수담수화공정부에서 배출된 상기 생산수가 저장되는 생산수저장탱크; 및
음극전극이 설치된 음극부와, 상기 음극 전극과 전기적으로 연결된 양극 집전체가 마련된 양극부와, 상기 양극부로 공기를 공급하는 공기탱크와, 상기 양극부에서 배출된 염소기체가 저장된 염소탱크와, 상기 양극부에서 배출된 수산화나트륨수용액이 저장되는 NaOH저장탱크가 구비된 해수전지부를 포함하고,
상기 해수전지부는 상기 해수담수화공정부와 상기 생산수저장탱크에 연결되어,
충전 시 상기 양극부로 상기 농축수를 제공받아 상기 농축수에 함유된 염으로부터 상기 염소기체 및 나트륨이온을 발생시키고,
방전 시 상기 양극부로 상기 생산수 및 상기 공기를 제공받아, 상기 충전 시 상기 음극전극에 저장된 나트륨이온이 상기 생산수 및 상기 공기와 화학반응하여 상기 수산화나트륨수용액을 발생시키는 것을 특징으로 하는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트.A seawater desalination process unit equipped with a reverse osmosis process unit in which salt-containing inflow water is treated with a production water from which salts are removed and concentrated salts with concentrated salts through a reverse osmosis process;
A production water storage tank connected to the seawater desalination process unit and storing the production water discharged from the seawater desalination process unit; And
A positive electrode portion provided with a negative electrode electrode, a positive electrode portion provided with a positive electrode current collector electrically connected to the negative electrode, an air tank for supplying air to the positive electrode portion, a chlorine tank storing chlorine gas discharged from the positive electrode portion, A seawater battery unit is provided with a NaOH storage tank for storing the sodium hydroxide solution discharged from the positive electrode,
The seawater battery unit is connected to the seawater desalination process unit and the production water storage tank,
When charged, the concentrate is supplied with the concentrated water to generate the chlorine gas and sodium ions from the salt contained in the concentrated water,
The seawater battery is characterized by receiving the production water and the air to the positive electrode during discharge, the sodium ions stored in the negative electrode during the charging chemically reacts with the production water and the air to generate the sodium hydroxide solution Combined desalination plant. 제 1 항에 있어서, 상기 해수담수화공정부는,
상기 역삼투공정부와 상기 해수전지부에 연결되고, 상기 역삼투공정부에서 상기 농축수를 제공받아 상기 농축수의 압력을 상기 유입수로 전달하고, 압력이 감소된 상기 농축수를 상기 해수전지부로 제공하는 에너지회수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트. According to claim 1, The seawater desalination process unit,
It is connected to the reverse osmosis process unit and the seawater battery unit, receiving the concentrated water from the reverse osmosis process unit to transfer the pressure of the concentrated water to the inflow water, and to provide the concentrated water reduced pressure to the seawater battery unit Seawater desalination plant combined with a seawater battery, characterized in that it comprises an energy recovery unit. 제 1 항에 있어서, 상기 해수전지부는,
상기 충전 시, 상기 염소기체가 상기 양극부에서 포집되어 상기 염소탱크에 저장되고, 상기 생산수저장탱크로 공급되어 상기 생산수를 소독하는 것을 특징으로 하는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트.The method of claim 1, wherein the seawater battery unit,
The seawater desalination plant combined with a seawater battery, wherein the chlorine gas is collected at the anode and stored in the chlorine tank and supplied to the production water storage tank to disinfect the production water. 제 1 항에 있어서,
상기 해수전지부는 상기 방전 시, 상기 생산수가 상기 생산수저장탱크에서 상기 양극부로 제공되고, 상기 생산수와 상기 나트륨이온이 화학반응하면서 전기에너지와 상기 수산화나트륨수용액이 발생되고,
방전 시, 상기 해수전지부의 저장된 전기에너지는 상기 역삼투공정부로 제공되고,
상기 수산화나트륨수용액은 상기 양극부에서 상기 NaOH저장탱크로 배출되고,
상기 농축수에서 상기 나트륨이온 및 염화이온이 제거된 희석농축수는 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트. The method of claim 1,
The seawater battery unit is the discharge water, the production water is provided to the anode portion in the production water storage tank, electrical energy and the sodium hydroxide aqueous solution is generated while the production water and the sodium ions chemically react,
During discharge, the stored electrical energy of the seawater battery unit is provided to the reverse osmosis process unit,
The aqueous sodium hydroxide solution is discharged from the anode portion to the NaOH storage tank,
The seawater desalination plant combined with the seawater battery, characterized in that the dilute concentrated water from which the sodium and chloride ions are removed from the concentrated water is discharged to the outside. 제 1 항에 있어서, 상기 해수전지부는,
상기 양극부에 대해 상기 공기탱크와 상기 염소탱크를 연결하는 제1배관;
상기 양극부와 상기 NaOH저장탱크를 연결하는 제2배관;
상기 양극부에 대해 상기 해수담수화공정부의 에너지회수부와 상기 생산수저장탱크를 연결하는 제3배관;
상기 NaOH저장탱크와 상기 역삼투공정부를 연결하는 제4배관; 및
상기 제1배관 내지 상기 제4배관에 각각 설치되어, 상기 해수전지부의 상기 충전 또는 상기 방전에 따라 상기 제1배관 내지 상기 제4배관을 유동하는 기체 또는 유체의 흐름을 조절하는 적어도 하나의 개폐밸브를 포함하고,
상기 적어도 하나의 개폐밸브의 조작에 의해,
상기 충전 시, 상기 에너지회수부에서 배출된 상기 농축수가 상기 제3배관을 통해 상기 양극부로 유입되고, 상기 염소기체가 상기 제1배관을 통해 상기 양극부에서 상기 염소탱크로 제공되고,
상기 방전시, 상기 생산수가 상기 제3배관을 통해 상기 생산수저장탱크에서 상기 양극부로 제공되고, 상기 공기가 상기 제1배관을 통해 상기 공기탱크에서 상기 양극부로 제공되며, 상기 수산화나트륨수용액이 상기 제2배관을 통해 상기 양극부에서 상기 NaOH저장탱크로 제공되는 것을 특징으로 하는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트.The method of claim 1, wherein the seawater battery unit,
A first pipe connecting the air tank and the chlorine tank to the anode part;
A second pipe connecting the anode part and the NaOH storage tank;
A third pipe connecting the energy recovery unit and the production water storage tank of the seawater desalination process unit to the anode unit;
A fourth pipe connecting the NaOH storage tank and the reverse osmosis process unit; And
At least one opening / closing disposed in each of the first to fourth pipes to control a flow of gas or fluid flowing through the first to fourth pipes according to the charging or discharging of the seawater battery unit; Including a valve,
By operating the at least one on-off valve,
When the filling, the concentrated water discharged from the energy recovery unit is introduced into the anode portion through the third pipe, the chlorine gas is provided to the chlorine tank at the anode portion through the first pipe,
During the discharge, the production water is provided to the anode portion in the production water storage tank through the third pipe, the air is provided to the anode portion in the air tank through the first pipe, and the aqueous sodium hydroxide solution is The seawater desalination plant combined with the seawater battery, characterized in that provided to the NaOH storage tank in the anode portion through a second pipe. 제 1 항에 있어서,
상기 해수담수화공정부에는 복수의 상기 해수전지부가 연결되어,
각각의 상기 해수전지부에서 상기 충전과 상기 방전이 반복적으로 수행되고,
각각의 상기 해수전지부에서 발생된 상기 수산화나트륨수용액, 상기 염소기체 및 전기에너지가 상기 해수담수화공정부로 지속적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 해수전지가 결합된 해수담수화 플랜트. The method of claim 1,
The seawater desalination process unit is connected to a plurality of seawater battery unit,
The charging and discharging are repeatedly performed in each of the seawater battery units;
The seawater desalination plant combined with the seawater battery, characterized in that the sodium hydroxide aqueous solution, the chlorine gas and the electric energy generated in each of the seawater battery unit is continuously provided to the seawater desalination process unit.
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