KR102165767B1

KR102165767B1 - 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템

Info

Publication number: KR102165767B1
Application number: KR1020190115890A
Authority: KR
Inventors: 강성종
Original assignee: 강성종
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-10-14

Abstract

본 발명은 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 공급되는 용암해수의 미네랄 농도를 측정하여 목적하는 미네랄 함량을 가지는 미네랄수로 담수가능한 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 미네랄수로 처리할 용암해수를 공급하는 용암해수공급부와; 상기 용암해수공급부로부터 용암해수를 공급받아 해당 용암해수의 미네랄 함량 정도를 측정하는 제1농도측정부와; 상기 제1농도측정부로부터 용암해수를 공급받아 농축수와 투과수로 분리하는 나노필터부와; 상기 나노필터부로부터 농축수를 공급받아 농축 미네랄수와 배출수로 분리하기 위한 전기탈이온부와; 상기 나노필터부로부터 투과수를 공급받아 생산수와 농축수로 분리하기 위한 역삼투부; 및 상기 역삼투부로부터 생산수를 공급받으며 상기 전기탈이온부로부터 농축 미네랄수를 공급받아 이를 믹싱하여 미네랄수를 생성하는 제1미네랄수생산부;를 포함한다.

Description

미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템{Lava sea mineral control system with mineral content control}

본 발명은 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 공급되는 용암해수의 미네랄 농도를 측정하여 목적하는 미네랄 함량을 가지는 미네랄수로 담수가능한 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템에 관한 것이다.

제주도의 동부지역은 지질학적 특성상 바닷물이 내륙 쪽으로 쉽게 유입되는 구조를 갖고 있어서, 수천년 동안 육지로 침투된 청정 지하해수를 보유하고 있다. 바닷물이 투수성이 좋은 화산 암반층에 의해 자연 여과되면서 육지로 침투한 지하염수를'용암해수'라고 명명하고 있는데, 이 해수는 담수 지하수와의 밀도 차이에 의해 서로 섞이지 않으며 담수 층 아래에 위치하고 있다.

용암해수는 해안으로부터 최대 8㎞까지 내륙으로 흘러 들어와 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 육지기준으로는 제주시 조천읍 북촌리에서 서귀포시 남원읍 위미리에 이르는 동부 해안지역에 주로 분포하고 있다.

용암해수의 수질은 계절변동 및 물리적 특성 변화가 거의 없는 안정성(수온 16~18℃, pH 7.5)을 확보하고 있고, 바닷물이 지속적으로 유입되어 자원 고갈 문제가 없어 산업 자원 원료로는 충분하다. 해수 유입이 없다고 가정했을 때 1일 1,000㎥를 취수 하더라도 19,602년 동안 사용이 가능한 것으로 예측되고 있다.

또한, 대장균, 암모니아질소, 페놀류, 수은, 카드늄 등 유해성분이 검출되지 않고, 동물의 급성독성이 없어 수질 안전성과 청정성을 확보하고 있다. 특히, 용암해수는 바닷물 속의 주요 미네랄 성분들을 함유하고 있을 뿐만 아니라 화산 암반층에 의해 육지로 서서히 침투하면서 인체에 유용한 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 바나듐(V), 게르마늄(Ge), 셀레늄(Se) 등의 미량 미네랄을 다량 보유하고 있어서 다양한 생리적 효과를 갖고 있다.

아래의 [표 1]에 나타난 바와 같이 용암해수는 염분, 칼슘, 마그네슘 등의 항목에서는 일반 염지하수와 유사하지만, 바나듐, 게르마늄, 셀레늄 등의 미량원소 항목에서는 뚜렷한 차이를 보이고 있고, 또한 유해한 중금속을 거의 포함하고 있지 않는 것을 알 수 있다.

따라서 용암 해수는 일반 해수와 달리 유해 물질을 함유하지 않는 점과 이물질이 모두 걸러진 점에서 일반 해수 보다 더 경제적인 담수화가 가능함에도 이에 대한 연구는 아직 미비하며, 또한 용암 해수로부터 유용한 미네랄을 추출하는 기술은 아직은 일반 해수로부터 미네랄을 추출하는 기술이 그대로 적용되고 있어 설비비 및 효율의 향상을 가져오지 못하고 있는 실정이다.

아울러 용암해수는 취수하는 위치에 따라 수온 및 대표적인 미네랄 분포가 상이하다.

아래 [표 2]는 한동지역의 용암해수 취수공, 해수, 해양심층수의 수질을 비교한 것이다.

한동 1, 2, 4공의 경우 일반해수와 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 염소이온, 황산이온 등의 농도가 비슷하다. 이것은 해양심층수의 경우도 마찬가지이다. 하지만 한동 3공의 경우 매우 특이한 성질을 보인다. 한동 3공에서 채취된 용암해수의 경우 해수에 비해 나트륨의 농도가 매우 낮았고, 해수의 경우 칼슘에 비해서 마그네슘의 농도가 매우 높은 반면에 (Ca/Mg=0.3), 칼슘과 마그네슘의 농도가 거의 비슷했다 (Ca/Mg=1.1).

이처럼 용암해수는 취수 위치, 취수 깊이에 따라서 담수층과의 혼합 정도가 차이가 있으므로 농도가 편차가 크며, 기타 요인에 따라 농도의 편차가 생길 수 있다.

관련 종래기술을 살펴보면, 도 1에 도시된 등록특허공보 제10-1338233호(등록일자: 2013. 12. 02)인 '해수 담수화에 따른 농축수 내 유용금속 회수장치 및 그 회수방법'을 들 수 있다.

상기 종래기술은 해수의 담수화 처리를 위한 역삼투공정에서 농축수가 발생시, 혼상(Mixed Bed) 이온교환수지탑을 통해 리튬 손실이 최소화되도록 농축수에 함유된 불순물을 제거한 후 불순물이 제거된 농축수에 인산 또는 인산화합물을 투입하여 용해도가 낮은 유용금속인 인산리튬을 추출하는 기술이다.

상기 종래기술에 따르면 해수의 담수화 처리시 발생하는 농축수를 해양으로 방류하지 않으면서 해양환경 오염이 발생하는 방지함은 물론, 농축수로부터 인산리튬과 같은 유용금속의 회수로부터 폐기물에 대한 자원화를 도모하고, 농축수로부터 유용금속을 회수하는데 따른 작업시간과 전력 낭비를 최소화시켜 경제적이면서 효율적으로 유용금속을 용이하게 회수할 수 있는 효과가 있다.

다만, 상기 종래기술은 일반 해수 담수화 기술로서는 효과적이나, 용암 해수의 장점을 살릴 수 있는 구성을 가지지 못하며, 특히 용암 해수이므로 가능할 수 있는 담수 생산 효율의 극대화를 가져옴과 동시에 유용 미네랄 생산도 극대화 시킬 수 있는 구성을 보여주지 못한다.

따라서 취수되는 용암해수를 일률적으로 일반 해수에 적용되는 담수화 공정을 거치게 한다면 에너지와 공정의 낭비가 심할 수 있다. 그러나 이처럼 취수 시기와 취수 깊이에 따라 염도차이가 있을 경우 염도에 따라 적절한 여과 공정을 거칠 수 있는 기술은 현재로서는 존재하지 않는다.

등록특허공보 제10-1338233호(등록일자: 2013. 12. 02)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 공급되는 용암해수의 미네랄 농도를 측정하여 목적하는 미네랄 함량을 가지는 미네랄수로 담수가능한 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 미네랄수로 처리할 용암해수를 공급하는 용암해수공급부와; 상기 용암해수공급부로부터 용암해수를 공급받아 해당 용암해수의 미네랄 함량 정도를 측정하는 제1농도측정부와; 상기 제1농도측정부로부터 용암해수를 공급받아 농축수와 투과수로 분리하는 나노필터부와; 상기 나노필터부로부터 농축수를 공급받아 농축 미네랄수와 배출수로 분리하기 위한 전기탈이온부와; 상기 나노필터부로부터 투과수를 공급받아 생산수와 농축수로 분리하기 위한 역삼투부; 및 상기 역삼투부로부터 생산수를 공급받으며 상기 전기탈이온부로부터 농축 미네랄수를 공급받아 이를 믹싱하여 미네랄수를 생성하는 제1미네랄수생산부;를 포함한다.

여기서 상기 제1농도측정부는 용암해수공급부로부터 공급되는 용암해수를 전처리하기 위한 전처리부를 포함한다.

또한 상기 제1농도측정부의 측정데이터를 전달받아 기설정된 목적 미네랄 함량에 따라 나노필터부와 역삼투부의 처리 회수를 결정하고 미네랄생산부에서 혼합되는 농축 미네랄수와 생산수 간 혼합비를 조절하는 컨트롤부가 포함된다.

아울러 상기 나노필터부는 순차적으로 직렬 연결되는 제1나노필터부, 제2나노필터부, 제3나노필터부가 포함되며, 제1나노필터부와 제2나노필터부의 사이에는 상기 제1나노필터부로부터 배출되는 농축수를 전기탈이온부 및 제2나노필터부 중 어느 하나에 선택적으로 공급되도록 컨트롤부의 제어에 의해 경로가 단속되는 제1제어밸브가 설치되며, 제2나노필터부와 제3나노필터부의 사이에는 상기 제2나노필터부로부터 배출되는 농축수를 전기탈이온부 및 제3나노필터부 중 어느 하나에 선택적으로 공급되도록 컨트롤부의 제어에 의해 경로가 단속되는 제2제어밸브가 설치된다.

또한 상기 전기탈이온부는 전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.

아울러 상기 역삼투부는 순차적으로 직렬 연결되는 제1역삼투부와 제2역삼투부가 포함되며, 제1역삼투부와 제2역삼투부의 사이에는 상기 제1역삼투부로부터 배출되는 투과수를 제1미네랄수생산부 및 제2역삼투부 중 어느 하나에 선택적으로 공급되도록 컨트롤부의 제어에 의해 경로가 단속되는 제3제어밸브가 설치된다.

또한 상기 제1미네랄수생산부는 역삼투부로부터 생산수를 공급받으며 배출량이 제어되는 제1유량조절부와, 전기탈이온부로부터 농축 미네랄수를 공급받으며 배출량이 제어되는 제2유량조절부와, 상기 제1유량조절부 및 제2유량조절부로부터 각각 배출되는 생산수 및 농축 미네랄수를 공급받아 믹싱하여 최종적으로 미네랄수를 생산하는 믹싱부를 포함한다.

본 발명에 따르면 공급되는 용암해수의 미네랄 농도가 상이하더라도 컨트롤부의 나노필터부, 역삼투부 및 제1, 2미네랄수생산부의 처리과정을 제어하여 목적하는 미네랄 함량대로 미네랄수를 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 담수화기술을 나타내는 도면이다.
도 2는 용암해수가 존재하는 구역이 도시된 단면도와 지도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미네랄 조정시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미네랄 조정시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미네랄 조정시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 미네랄 조정시스템(100)은 크게 미네랄수로 처리할 용암해수를 공급하는 용암해수공급부(10)와, 상기 용암해수공급부(10)로부터 용암해수를 전달받아 해당 용암해수의 미네랄 함량 정도를 측정하는 제1농도측정부(20)와, 상기 제1농도측정부(20)로부터 용암해수를 전달받아 농축수와 투과수로 분리하는 나노필터부(30)와, 상기 나노필터부(30)로부터 농축수를 공급받아 농축 미네랄수와 배출수로 분리하기 위한 전기탈이온부(40)와, 상기 나노필터부(30)로부터 투과수를 공급받아 생산수와 농축수로 분리하기 위한 역삼투부(50) 및 상기 역삼투부(50)로부터 생산수를 공급받으며 상기 전기탈이온부(40)로부터 농축 미네랄수를 공급받아 이를 믹싱하여 미네랄수를 생성하는 제1미네랄수생산부(60) 및 상기 제1농도측정부(20)의 측정데이터를 전달받아 기설정된 목적 미네랄 함량에 따라 나노필터부(30)와 역삼투부(50)의 처리 회수를 결정하고 미네랄생산부(60)에서 혼합되는 농축 미네랄수와 생산수 간 혼합비를 조절하는 컨트롤부(70)로 이루어진다.

여기서 상기 제1농도측정부(20)는 용암해수공급부(10)로부터 공급되는 용암해수의 염도를 측정하는 염도 측정 센서일 수 있으나, 바람직하게는 각 미네랄 농도를 측정할 수 있는 일종의 농도 측정 센서임이 바람직하다.

용암해수의 경우 취수 장소 또는 취수 깊이에 따라 미네랄 농도가 상이하여 담수화 과정을 통해 생산되는 미네랄수의 미네랄 농도도 각각 달라지게 되는데, 본 발명에서는 이와 같은 취수 장소 또는 취수 깊이에 따라 상이해지는 미네랄 농도를 제1농도측정부(20)를 통해 측정한 후 후술할 나노필터부(30)와 역삼투부(50) 및 제1미네랄수생산부(60)의 처리 회수 및 혼합비를 컨트롤부(70)가 조절함으로써 기설정 또는 목적한 미네랄 농도를 가지는 미네랄수 취득이 가능해진다.

또한 이러한 제1농도측정부(20)는 농도 측정을 수행함과 동시에 전처리부(21)를 포함하여 용암해수의 전처리가 이루어지도록 구성할 수 있다.

이러한 전처리부(21)는 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 침지막필터(SMF) 및 울트라필터(UF)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이 구비되는 것이 바람직하다. 전처리부(21)로 용암해수가 통과하는 과정에서 용암해수 내에 다양한 오염물질이나 SO₄ ^2-등의 후속 공정에 악영향을 미치는 물질들을 사전에 제거하여 설비 전체의 안전한 운전과 긴 수명을 유도할 수 있다.

한편 상기 나노필터부(30)는 전처리된 용암해수를 공급받아 농축수와 투과수로 분리하도록 구비되는데, 이러한 나노필터부(30)는 제1나노필터(31), 제2나노필터(32) 및 제3나노필터(33)가 순차적으로 직렬로 연결되어 농축수를 재농축시키고 각각 배출되는 투과수는 혼합하여 역삼투부(50)로 공급한다.

나노필터를 이용한 여과 과정을 통해, 투입되는 용암해수에서 1가 이온 성분은 20~30%, 2가 이온 성분은 90~95 중량% 가량이 제거되어 투과수로 배출되고, 이러한 성분들이 농축되어 농축수로 배출되게 되는데, 제1나노필터(31), 제2나노필터(32) 및 제3나노필터(33)의 처리 회수에 따라 배출수의 미네랄 함량 및 투과수의 미네랄 함량이 서로 상이하게 형성된다.

본 발명에서는 이와 같은 제1나노필터(31), 제2나노필터(32) 및 제3나노필터(33) 간을 순차 직렬로 연결관에 각각 제1제어밸브(71)와 제2제어밸브(72)를 설치하여 컨트롤부(70)의 제어에 따라 나노필터 처리회수가 결정되게 된다.

상기 제1제어밸브(71) 및 제2제어밸브(72)는 후속 연결되는 각각 제2나노필터(32) 및 제3나노필터(33)로 처리된 농축수를 공급할지 전기탈이온부(40)로 공급할지 하나를 선택하여 이송시키는 삼방밸브인 것이 바람직하다.

이로써 최종적으로 2가 양이온 성분이 고농도로 함유된 미네랄수를 생산하기 위해 우선적으로 1가 이온 성분의 대부분을 제거하고, 2가 이온 성분을 농축시킬 수 있다.

한편 상기 나노필터부(30)로부터 배출되는 농축수는 전기탈이온부(40)로 공급되어 2가 양이온 성분이 농축되는 농축 미네랄수를 생산하는데, 이러한 전기탈이온부(40)는 적어도 하나 이상의 2가 양이온 교환막(41)이 구비되어 2가 양이온 성분이 고농도로 농축된 농축 미네랄수를 생산하는 것을 목적으로 한다.

전기탈이온부(40)는 종래의 전기투석막(Electro-dialysis, ED)에서 보다 개선된 전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.

전기탈이온장치(EDI)는 전기 재생식 이온교환장치로서 전기 투석 장치의 희석실에 이온교환수지를 충진시켜 저항을 감소시키고 전류 효율을 증대시키는 장치로, 전기투석막(ED)의 응용 공정이다. 또한, 전기흡착식 탈이온장치(CDI)는 활성탄소전극 자체에서 용존 이온을 흡착하여 제거하는 공정으로 해수 담수화 기술 중 에너지 소비량이 가장 적은 미래가 촉망되는 담수화 기술로, 이온을 전극 자체에서 흡착 제거하므로 구성 설비가 단순하고 운전이 편리하며 장치 효율이 높다.

또한 여기에 2가 양이온 교환막(41)을 구비토록 함으로써, 나노필터부(30)를 거치면서 1가 이온 성분이 대부분 제거된 농축수에서 2가 양이온 성분의 미네랄만을 선택적으로 분리해 낼 수 있다.

또한, 2가 양이온 교환막(41)에 더하여 2가 음이온 교환막(42)을 구비하여, 2가 양이온 성분이 농축된 농축 미네랄수(4), 2가 음이온 성분이 농축된 음이온 농축수 및 2가 이온들이 제거된 탈이온수로 분리하여 이들을 다른 공정에서 유용하게 재활용할 수 있다.

또한, 농축 미네랄수의 일부는 별도로 설치되는 미네랄 생산부에 공급하여 고형 미네랄을 제조할 수 있다.

상기 미네랄 생산부는 막 결정화(MCr) 장치이거나 증발기일 수 있으며, 종래의 후처리 기술에 비해 고형 미네랄의 입도 선별 등의 후속 분리 공정이 요구되지 않아 효과적이다. 이때 제조되는 고형 미네랄은 그 자체의 생산품으로 유통될 수도 있으나, 제1미네랄수생산부(60)에서 기 설정된 농도의 미네랄수를 제조하는데 전기탈이온부(40)로부터 공급되는 농축 미네랄수로는 부족한 경우에, 제조된 고형 미네랄을 추가적으로 제1미네랄수생산부(60)에 공급할 수 있도록 함으로써, 공정 운전에 보다 유연성을 부여할 수 있다.

한편 상기 역삼투부(50)는 상기 나노필터부(30)로부터 투과수를 공급받아 생산수와 농축수로 분리하기 위해 구비되는데, 이러한 역삼투부(50)는 제1역삼투부(51)와 제2역삼투부(52)가 직렬로 연결되어 전술한 나노필터부(30)와 마찬가지로 처리 회수가 선택적으로 수행되도록 구성된다.

이와 같은 역삼투부(50)는 나노필터부(30)로부터 배출되는 투과수를 공급받아 농축수와 생산수로 분리한다. 역삼투부(50)는 역삼투막(reverse osmosis(RO) membrane)이 구비된 분리조로서, 1가 이온 성분을 약 99 중량% 이상 제거하여 생산수(7)로 배출한다.

이로써 거의 완전하게 탈염된 생산수(7)와 선택적으로 농축된 농축 미네랄수가 전기탈이온부(40)와 역삼투부(50)의 후단에 위치하는 제1미네랄수생산부(60)에서 혼합되어 최종적으로 미네랄 음료가 제조된다.

역삼투부(50)는 제1역삼투부(51)와 제2역삼투부(52)가 직렬로 연결되고 이들 간 연결관에 제3제어밸브(73)를 설치하여 컨트롤부(70)의 제어에 따라 역삼투 처리회수를 제어할 수 있다.

이에 따라 제1역삼투 단계와 제2역삼투 단계를 순차적으로 수행하는 경우 생산수의 순도 내지 탈염율이 보다 향상시킬 수 있다.

한편 제1미네랄수생산부(60)는 상기 역삼투부(50)로부터 생산수를 공급받으며 상기 전기탈이온부(40)로부터 농축 미네랄수를 공급받아 이를 믹싱하여 미네랄수를 생성하도록 구비되는데, 이러한 제1미네랄수생산부(60)는 역삼투부(50)로부터 생산수를 공급받으며 배출량이 제어되는 제1유량조절부(61)와, 전기탈이온부(40)로부터 농축 미네랄수를 공급받으며 배출량이 제어되는 제2유량조절부(62)와, 상기 제1유량조절부(61) 및 제2유량조절부(62)로부터 각각 배출되는 생산수 및 농축 미네랄수를 공급받아 믹싱하여 최종적으로 미네랄수를 생산하는 믹싱부(63)로 구성된다.

여기서 상기 제1유량조절부(61)와 제2유량조절부(62)는 생산수의 배출량과 농축 미네랄수의 배출량을 컨트롤부(70)가 기설정된 목적 미네랄 함량에 적합하도록 유량조절을 수행하게 된다.

이에 따라 컨트롤부(70)를 통한 나노필터부(30)의 처리 회수와 역삼투부(50)의 처리 회수 및 제1유량조절부(61), 제2유량조절부(62)의 배출량 제어에 의해 최종적으로 배출되는 미네랄수의 미네랄 함량은 달라지게 되며 용암해수의 취수 깊이, 취수 위치에 따라 미네랄 함량이 상이하더라도 상기와 같은 컨트롤부(70)의 제어에 의해 목적한 미네랄 함량으로 제어가능하다.

물론 제어의 정확도 즉, 제어 스케일이 매우 작을 수는 없으며, 어느 정도 수준에서 미네랄 함량을 제어할 수 있어 본 발명에 따른 미네랄 조정시스템은 미네랄 함량이 일정하지 않은 용암해수의 미네랄 조정이 가능한 시스템인 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미네랄 조정시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 미네랄 조정시스템(100)은 보다 미네랄 함량 제어 정확도를 증대시키도록 제2농도측정부(80), 저장탱크(85) 및 제2미네랄수생산부(90)가 더 추가된다.

여기서 제2농도측정부(80)는 제1미네랄수생산부(60)로부터 배출되는 미네랄수의 미네랄 농도를 측정하기 위해 구비된다.

이에 따라 측정된 미네랄 농도가 기설정된 목표 미네랄 함량에 적합한 것으로 판단되면 제2미네랄수생산부를 거쳐 최종 미네랄수로 배출되게 되고, 목표 미네랄 함량에 적합하지 않은 것으로 판단되면 저장탱크(85)와 제2미네랄수생산부(90) 중 어느 하나로 선택하여 미네랄수를 공급하는 제4제어밸브(75)에 의해 저장탱크(85)측으로 공급된다.

상기 저장탱크(85)는 목표 미네랄 함량에 적합하지 않은 미네랄수로 제2농도측정부(80)를 통해 공급받아 일시 저장하며 저장하는 동안 버블발생부(85b)와 산소공급부(85c)를 통해 용존 산소량을 증가시키고 프리라디칼 이온을 통한 멸균 효과가 유도되도록 컨트롤부(70)의 제어에 의해 수행될 수 있다.

아울러 제3농도측정부(85a)가 구비되어 현재 저장탱크(85) 내 미네랄수의 실시간 미네랄 농도를 컨트롤부(70)가 전달받아 현재 제1미네랄수생산부(60)에서 생산하고자 하는 미네랄수의 미네랄 농도를 제어하게 되는데, 이는 제2미네랄수생산부(90)에서 현재 제1미네랄수생산부(60)에서 생산하는 미네랄수의 배출량을 조절하는 제4유량조절부(92)와 저장탱크(85)의 미네랄수의 배출량을 조절하는 제3유량조절부(91) 및 양 미네랄수가 믹싱되는 믹싱부(93)를 통해 미네랄 농도의 재조정이 가능한 것이다.

물론 전술한 바와 같이 제2농도측정부(80)에서 제1미네랄수생산부(60)로부터 배출되는 미네랄수의 미네랄 농도를 측정하여, 측정된 미네랄 농도가 기설정된 목표 미네랄 함량에 적합한 것으로 판단되면 저장탱크 내 미네랄수의 배출량을 단속하는 제3유량조절부(91)는 폐쇄상태로 구성하여 제1미네랄수생산부(60)로부터 배출되는 미네랄수가 그대로 제4유량조절부(92) 및 믹싱부(93)를 거쳐 최종 미네랄배출수로 배출되도록 한다.

따라서 적합하지 않은 것으로 판단되는 경우 저장탱크는 이를 임시 저장하였다가 향후 생산할 제1미네랄수생산부의 미네랄수와 믹싱하여 배출하게 되는데, 컨트롤부(70)는 이를 위해 목표 미네랄 농도와 현재 저장탱크 내 미네랄 농도를 고려하여 생산할 제1미네랄수생산부의 미네랄 농도를 제어한다.

이와 같은 제2농도측정부(80), 저장탱크(85) 및 제2미네랄수생산부(90)가 더 추가됨에 따라 보다 정밀한 미네랄배출수의 미네랄 농도 제어가 가능해진다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 용암해수공급부 20 : 제1농도측정부
30 : 나노필터부 40 : 전기탈이온부
50 : 역삼투부 60 : 제1미네랄수생산부
70 : 컨트롤부 80 : 제2농도측정부
90 : 제2미네랄수생산부 100 : 미네랄 조정시스템

Claims

미네랄수로 처리할 용암해수를 공급하는 용암해수공급부(10)와;
상기 용암해수공급부(10)로부터 용암해수를 공급받아 해당 용암해수의 미네랄 함량 정도를 측정하는 제1농도측정부(20)와;
상기 제1농도측정부(20)로부터 용암해수를 공급받아 농축수와 투과수로 분리하는 나노필터부(30)와;
상기 나노필터부(30)로부터 농축수를 공급받아 농축 미네랄수와 배출수로 분리하기 위한 전기탈이온부(40)와;
상기 나노필터부(30)로부터 투과수를 공급받아 생산수와 농축수로 분리하기 위한 역삼투부(50); 및
상기 역삼투부(50)로부터 생산수를 공급받으며 상기 전기탈이온부(40)로부터 농축 미네랄수를 공급받아 이를 믹싱하여 미네랄수를 생성하는 제1미네랄수생산부(60);를 포함하고,
미네랄 함량 제어 정확도를 증대시키도록 제2농도측정부(80), 저장탱크(85) 및 제2미네랄수생산부(90)가 더 포함되며,
상기 제2농도측정부(80)는 상기 제1미네랄수생산부(60)로부터 배출되는 미네랄수의 미네랄 농도를 측정하기 위해 구비되고,
상기 제2농도측정부(80)에서 제1미네랄수생산부(60)로부터 배출되는 미네랄수의 미네랄 농도를 측정하여,
측정된 미네랄 농도가 기설정된 목표 미네랄 함량에 적합한 것으로 판단되면, 제2미네랄수생산부(90)를 거쳐 최종 미네랄수로 배출되게 되고,
상기 측정된 미네랄 농도가 기설정된 목표 미네랄 함량에 적합하지 않은 것으로 판단되면, 상기 저장탱크(85)로 되어 임시 저장되며,
상기 미네랄수가 상기 저장탱크(85)에 저장되는 동안 버블발생부와 산소공급부를 통해 용존 산소량을 증가시키고, 프리라디칼 이온을 통한 멸균 효과가 유도되도록 컨트롤부에 의해 제어되는 것
을 특징으로 하는 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1농도측정부(20)는
용암해수공급부(10)로부터 공급되는 용암해수를 전처리하기 위한 전처리부(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1농도측정부(20)의 측정데이터를 전달받아 기설정된 목적 미네랄 함량에 따라 나노필터부(30)와 역삼투부(50)의 처리 회수를 결정하고 미네랄생산부(60)에서 혼합되는 농축 미네랄수와 생산수 간 혼합비를 조절하는 컨트롤부(70)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템.
제1항에 있어서,
상기 나노필터부(30)는
순차적으로 직렬 연결되는 제1나노필터부(31), 제2나노필터부(32), 제3나노필터부(33)가 포함되며,
제1나노필터부(31)와 제2나노필터부(32)의 사이에는
상기 제1나노필터부(31)로부터 배출되는 농축수를 전기탈이온부(40) 및 제2나노필터부(32) 중 어느 하나에 선택적으로 공급되도록 컨트롤부(70)의 제어에 의해 경로가 단속되는 제1제어밸브(71)가 설치되며,
제2나노필터부(32)와 제3나노필터부(33)의 사이에는
상기 제2나노필터부(32)로부터 배출되는 농축수를 전기탈이온부(40) 및 제3나노필터부(33) 중 어느 하나에 선택적으로 공급되도록 컨트롤부(70)의 제어에 의해 경로가 단속되는 제2제어밸브(72)가 설치되는 것을 특징으로 하는 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템.
제3항에 있어서,
상기 전기탈이온부(40)는
전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 축전식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템.
제4항에 있어서,
상기 역삼투부(50)는
순차적으로 직렬 연결되는 제1역삼투부(51)와 제2역삼투부(52)가 포함되며,
제1역삼투부(51)와 제2역삼투부(52)의 사이에는
상기 제1역삼투부(51)로부터 배출되는 투과수를 제1미네랄수생산부(60) 및 제2역삼투부(52) 중 어느 하나에 선택적으로 공급되도록 컨트롤부(70)의 제어에 의해 경로가 단속되는 제3제어밸브(73)가 설치되는 것을 특징으로 하는 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1미네랄수생산부(60)는
역삼투부(50)로부터 생산수를 공급받으며 배출량이 제어되는 제1유량조절부(61)와,
전기탈이온부(40)로부터 농축 미네랄수를 공급받으며 배출량이 제어되는 제2유량조절부(62)와,
상기 제1유량조절부(61) 및 제2유량조절부(62)로부터 각각 배출되는 생산수 및 농축 미네랄수를 공급받아 믹싱하여 최종적으로 미네랄수를 생산하는 믹싱부(63)를 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템.