KR102175288B1 - 해수 담수화 설비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해수 담수화 설비에 관한 것으로, 해수 또는 염 지하수를 담수화하여 각종 생활용수 또는 식수 등으로 활용하기 위한 해수 담수화 설비에 관한 것이다.
본 발명은 1차 역삼투모듈(4000)에서 발생되어 배출되는 농축수의 유체 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전모듈(G) 및 제2펌프(P2) 전단에 구비되며 상기 전처리부(3000)를 통과한 처리수의 온도를 1차 역삼투모듈(4000)로 공급하기에 적정한 온도로 조절시키며, 상기 발전모듈(G)에서 생상된 전기 에너지를 공급받아 가동되는 온도조절모듈(H)을 포함한다.
본 발명은 1차 역삼투모듈(4000)에서 발생되어 배출되는 농축수의 유체 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전모듈(G) 및 제2펌프(P2) 전단에 구비되며 상기 전처리부(3000)를 통과한 처리수의 온도를 1차 역삼투모듈(4000)로 공급하기에 적정한 온도로 조절시키며, 상기 발전모듈(G)에서 생상된 전기 에너지를 공급받아 가동되는 온도조절모듈(H)을 포함한다.
Description
본 발명은 해수 담수화 설비에 관한 것으로, 해수 또는 염 지하수를 담수화하여 각종 생활용수 또는 식수 등으로 활용하기 위한 해수 담수화 설비에 관한 것이다.
인구 증가, 기후 변화 등으로 인해 물 부족 현상이 점점 심해질 것으로 예측되고 있다. 국내에서도 도서지역 등에서는 실제 수자원 부족 현상을 체감하고 있다.
우리나라 유인도서의 90% 이상이 유네스코 기준에 따라 극소규모 도서에 해당한다. 도서지역은 하천의 발달이 미약하고 용수공급원의 개발이 어려우며 자연재해에도 상대적으로 취약하여, 안정적인 식수원의 확보가 어렵기 때문에 물부족 현상이 심각하다. 이러한 문제들로 유인도서의 상당수가 무인도로 바뀌는 실정이며 생활용수 및 식수의 확보가 시급하다.
도서지역에 적합한 소형 해수담수화 설비는 해수담수화 기술 중 하나인 역삼투법(Reverse osmosis, RO)을 도입하여 물을 공급하는 담수화 방법이 주로 사용되고 있다. 역삼투법은 해수에 고압을 가하여 물을 역삼투막에 투과시켜 담수를 생산하는 방법이다.
해수를 역삼투법을 이용하여 담수화하는데 해수를 가압하기 위한 고압펌프 등을 이용하여 역삼투막 장치에 압송할 필요가 있다. 이는 해수의 염 농도가 높을 수록 큰 에너지를 필요로 한다. 이를 해결하기 위하여 해수보다 염 농도가 낮은 물 또는 유도용액을 희석수로서 해수에 혼합한 혼합수를 역삼투막 장치에 공급한다. 역삼투법에 있어서, 플러스 증대 및 에너지 효율화를 위한 하수 또는 우수 등의 물을 재활용하는 것은 중요한 분야에 해당된다 할 수 있다.
또한, 역삼투법에서 에너지 소모를 저감시키기 위해 에너지 회수장치(Energy recovery device, ERD)를 적용하고 있다. 에너지 회수장치는 역삼투법에서 필연적으로 발생되는 고압의 농축수의 유체 에너지를 고압펌프의 축이나 저압으로 유입되는 원수에 전달하는 방법으로 에너지를 절감할 수 있다.
한편, 삼투압이 절대온도에 비례한다는 특성을 고려할 때, 적정 수온유지는 담수화 능력과 직결된다. 담수화 방법에 있어서 적정 수온 유지는 에너지 효율과 직접적 연관이 있다 할 수 있다.
저염의 물을 활용할 뿐만 아니라, 적정 수온 유지 등을 통한 에너지 효율화 방안과 관련된 다양한 방안이 제시되고 있지만, 소규모 담수화 설비에 관련 문제 들을 적용한 사례는 보고되지 않고 있는 바 이를 해결하고자 함이다.
본 발명은 해수를 담수화 하여 식수뿐만 아니라 각종 생활용수 예를 들면, 가정용 생활용수, 양식장용 물, 농업용수 등으로 공급할 수 있도록 하여 식수가 부족한 곳에 식수를 손쉽게 공급하고 도서지역의 주민들에게 농작물 경작에 따른 소득증대에 이바지할 수 있도록 하는 친환경 저에너지 담수화 설비를 제공하기 위함이다.
본 발명은 해수 담수화 설비를 소형화하여 설치 면적에 구애를 받지 않고 주민수가 적은 도서지역에 적합한 해수 담수화 시스템을 제공하여 별도의 정수기를 설치할 필요 없이 깨끗한 식수 및 생활용수를 제공하기 위함이다.
본 발명은 1차 역삼투 막을 통과한 농축수가 가진 고압의 에너지를 이용하여 전기에너지로 변환시키며, 변환된 전기에너지를 전처리가 끝난 처리수의 온도를 조절하기 위한 히팅 모듈에 사용하여, 플럭스가 증대될 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명은 1차 역삼투막을 통과한 생활용수를 가압하여 디스크 필터로 유입시켜, 역세척 용도로 활용함으로서 동작, 역세척, 대기 상태를 번갈아 수행하여 주기적으로 여과 필터를 교체할 필요 없이 무정지 전처리 가동이 가능하게 하여 설비의 유지 관리가 쉽도록 하는 목적으로 한 해수 담수화 설비에 관한 것이다.
본 발명은 취수된 해수를 여과하기 위한 전처리부(3000); 상기 전처리된 처리수를 압송하기 위한 제2펌프(P2); 상기 제2펌프(P2)를 통하여 압송된 처리수를 공급받아 담수화하기 위한 1차 역삼투모듈(4000); 상기 1차 역삼투모듈(4000)에서 발생되어 배출되는 농축수의 유체 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전모듈(G); 상기 제2펌프(P2) 전단에 구비되며 상기 전처리부(3000)를 통과한 처리수의 온도를 상기 1차 역삼투모듈(4000)로 공급하기에 적정한 온도로 조절시키며, 상기 발전모듈(G)에서 생상된 전기 에너지를 공급받아 가동되는 온도조절모듈(H); 및 상기 1차 역삼투모듈(4000)을 통하여 1차 담수화된 물을 공급받아 2차 담수화하기 위한 2차 역삼투모듈(5000); 을 포함한다.
본 발명의 상기 전처리부(3000)는 상기 취수된 해수를 저장하는 원수 저장조(2000)에서 유입되는 원수를 멸균하기 위한 제균필터(3100)를 더 포함하되, 상기 제균필터(3100)는 요오드와 요오드화염을 혼합, 물에 고농도로 용해시킨 후 음이온교환수지에 결합시켜 (다)요오드음이온수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 전처리부(3000)는 상기 제균필터(3100)의 후단에 배치되며, 제균된 물을 공급받는 입구(3310); 상기 공급받은 물의 압력에 의하여 발생되는 와류에 의하여 소정크기 이상의 고형물은 아랫 방향으로 침전 배출시키기 위하여 단면의 형상이 역삼각형 형태를 이루는 고형 물배출부(3330); 및 상기 소정크기 미만의 용질이 포함된 상태의 물을 통과시키는 출구(3340);를 포함하는 하이드로 사이클론부(3300)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 제1 내지 3 디스크필터(3500A, 3500B, 3500C)를 포함하고, 제1내지 3디스크 필터 중 어느 하나는 여과 기능을 수행하며, 다른 하나는 대기하고, 또 다른 하나는 역세척되어 하이드로 사이클론부(3300)를 통과한 물이 계속적으로 여과되는 것을 특징으로 하는 디스크필터(3500);를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 1차 역삼투모듈(4000)를 통과하지 못한 농축수(①)를 공급받는 압력탱크(T); 상기 압력탱크(T)의 물이 상기 디스크필터(3500)로 유입되어 역세척될 수 있다.
본 발명은 하수, 우수를 추가적으로 이용하여 해수를 담수화시켜 사용가능한 물을 공급할 수 있도록 하였다. 첫째, 해수 담수화 설비를 소형화함으로서 설치 장소에 구애받지 않고 도서지역의 적은 인구도 식수 및 생활용수, 농업용수, 소방용수 등으로 사용할 수 있도록 하여 지역 경제에 도움을 주는 효과가 있으며, 둘째, 해수를 담수화하는 과정에서 유기물을 걸러내는 전처리 과정 중 필터의 교체로 인한 시스템 정지 및 이로 인한 단수 시간의 발생을 방지하기 위하여 3단 디스크 필터가 교대로 운전되면서 무정지 운전 및 설비의 유지 보수가 쉬워져 경제적인 설치가 가능하게 하였으며, 셋째, 1차 역삼투 장치를 통과한 생활용수를 이용하여 전처리 과정 중 디스크 필터를 세척하고 1차 역삼투 장치에서 배출된 농축수의 압력을 전기에너지로 변환시켜 히팅모듈을 가동시킴으로서 에너지 절감에 도움을 주는 친환경 해수 담수화 시스템으로 효율적인 담수의 공급이 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해수 담수화 설비의 전체 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 발전 모듈 관련된 개념도
도 3은 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 전처리부 관련된 개념도
도 4는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 제균필터 관련된 개념도
도 5는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 하이드로사이클론 관련된 개념도
도 2는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 발전 모듈 관련된 개념도
도 3은 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 전처리부 관련된 개념도
도 4는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 제균필터 관련된 개념도
도 5는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 하이드로사이클론 관련된 개념도
이하, 본 발명에 따른 해수 담수화 설비를 첨부된 도면을 참고하여 상술하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 해수 담수화 설비의 전체 개념도이며, 도 2는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 발전 모듈 관련된 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 전처리부 관련된 개념도이다. 전처리부와 관련하여 도 4는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 제균필터 관련된 개념도이며, 도 5는 본 발명에 따른 해수 담수화 설비 중 하이드로 사이클론 관련된 개념도를 도시하였다.
도 1을 참고하면, 본 발명은 원수를 저장하는 원수저장조(2000), 원수저장조(2000)에 저장된 원수를 전처리부(3000)로 송출시키기 위한 제1펌프(P1), 전처리부(3000)를 통과하면서 오염물질 등이 배출된 처리수를 1차 역삼투모듈(4000)로 송출시키기 위한 제2펌프(P2), 1차 역삼투모듈(400)을 통과하면서 1차로 담수화된 생활용수가 송출되어 공급받는 2차 역삼투모듈(5000) 등을 포함한다. 2차 역삼투모듈(5000)을 통과한 물은 식수로 활용 가능하다.
도 1을 참고하면, 원수저장조(2000)는 해수 및 저염수가 혼합될 수 있다. 여기서 원수는 해수 및 저염수를 포함하는 용어로 이해하면 된다. 저염수는 민물 등을 사용하고 버려지는 폐수, 하수, 오수뿐만 아니라, 빗물인 우수, 바닷물과 민물이 만나는 지역의 물인 기수 등 원수 저장조로 유입되는 해수보다 염도가 낮은 물이면 모두 포함될 수 있다. 저염수는 해수와 혼합되어 염도가 낮아지므로 이후 상술하게 될 1차 및 2차 역삼투모듈(4000, 5000)의 압력 부하를 조절할 수 있다.
도 1을 참고하면, 저염수는 별도 마련된 저염수저장조(1000)에 저장된다. 저염수저장조(1000)에 저장된 저염수를 원수저장조(2000)로 공급하기 전 저염수 내 불순물을 여과하기 위하여 필터(1100)가 구비될 수 있다. 필터(1100)는 샌드필터가 적합하다. 샌드필터는 용기 내에 모래(규사)만 사용될 수도 있으며, 이와 더불어 규석, 코크스 가루 등을 적당한 크기로 입자화하여 충전시켜 제작될 수 있다.
도 1을 참고하면, 원수 저장조에 저장된 원수는 제1펌프(P1)을 통하여 전처리부(3000)로 이송된다. 전처리부(3000)에 유입된 원수는 전처리부(3000)를 통과하면서 스케일 생성 억제, 부식 방지, 필터 막힘 방지 등을 위하여 이온치환되거나, 이물질 등이 배출된다. 전처리부(3000)에 대해서는 도 3 이하를 참고하여 이후 상술하도록 한다.
도 1을 참고하면, 전처리부(3000)를 통과한 처리수는 고압펌프인 제2펌프(P2)에 의하여 1차 역삼투모듈(4000) 및 2차 역삼투모듈(5000)을 순차적으로 통과한다. 1차 역삼투모듈(4000)을 통과한 물은 생활용수필터부(6000) 등을 거치면서 생활용수로 사용될 수 있다. 2차 역삼투모듈(5000)을 통과한 물은 식수필터부(7000) 등을 거치면서 식수로 사용될 수 있다. 1 및 2차 역삼투모듈(4000, 5000)을 통과한 물의 배관라인 측에는 수질측정기(M1)가 구비될 수 있다. 수질측정기(M1)은 pH, TDS, 온도 등이 측정될 수 있다. TDS(Total Disolved Solids)는 물속에 들어있는 용해성 고형물질의 총량으로 단위는 ppm이 사용될 수 있다.
도 1을 참고하면, 수질측정기(M1)에서 측정된 각종 지표 중 특히, TDS의 양에 따라 1 및 2차 역삼투모듈(4000, 5000) 각각을 통과한 생활용수 및 식수 라인을 관통하도록 연결된 배관측 밸브(V1)의 개도가 조절된다. 즉 TDS1의 ppm이 낮을 경우 밸브(V1)을 개방시켜 생활용수측 배관에서 식수측 배관으로 처리수가 유동될 수 있도록 할 수 있다. 보다 바람직하게는 1차 역삼투모듈(4000)을 통과한 물과, 2차 역삼투모듈(5000)을 통과한 물을 수질측정기(M1)를 통하여 각각 측정, 양자를 비교하여 비교된 값이 소정의 값보다 낮을 때에는 밸브(V1)을 개방시켜, 1차 역삼투모듈(4000)을 통과한 물을 2차 역삼투모듈(5000)을 통과한 물의 배관라인에 공급시킨다.
도 1을 참고하면, 1차 역삼투모듈(4000) 및 2차 역삼투모듈(5000)을 통과한 각각의 물의 배관 측에 밸브(V2, V3)를 설치하며, 이들 각각의 수질을 측정하기 위한 수질측정기(M2, M3)를 구비한다. M2 및 M3에서 계측된 ppm의 값이 소정값 이상일 때에는 밸브(V2, V3)의 개도를 조절한다. 소정값 이상일 때에는 닫힘 조절, 소정값 이하일 때는 열림 조절을 한다. 여기서 소정값은 M2의 경우 약 250 ~ 500 ppm, M3의 경우 약 1 ~ 200 ppm 정도를 기준으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 도 1을 참고하면, 2차 역삼투모듈(5000)의 농축수는 염도가 비교적 낮다. 1차 역삼투모듈(4000)을 통과하면서 염도가 낮아졌기 때문이다. 2차 역삼투모듈(5000)의 농축수를 원수저장조로 유입시킬 수 있다. 2차 역삼투모듈(5000)의 농축수가 원수저장조의 원수와 혼합되면서 염도가 낮아질 수 있다.
도 1을 참고하면, 1차 역삼투모듈(4000)을 통과한 처리수는 생활용수필터부(6000)를 통과하면서 생활용수로 활용될 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 생활용수필터부(6000)는 제균필터 및 복합 필터를 포함할 수 있다. 제균필터는 UF(Ultra filter; 한외여과)필터일 수 있다. UF필터는 마이크로필터보다 구멍이 작아 더 작은 입자까지 걸러준다. 복합 필터는 pH보정, 물맛 개선 및 제균 역할을 추가적으로 수행할 수 있는 필터가 바람직하다. 이를 위하여 복합 필터는 침전필터, 카본블럭필터 및 UF필터의 복합체일 수 있다.
복합필터는 5마이크론 정도의 미세한 불순물을 제거(침전 필터)하고, 유기화합 물질과 냄새를 흡착 제거하여 자연에 가까운 물을 만들거나, 세균 번식을 방지하고, 물에 스며든 불쾌한 냄새, 맛 및 색소 성분 등을 제거하여 무색, 무취의 깨끗한 물을 만들며(카본블럭필터), 불순물을 걸러내고 미네랄 성분이 그대로 함유된 깨끗한 물만을 통과시킬 수 있는 기능(UF필터) 등이 있다.
도 1을 참고하면, 2차 역삼투모듈(5000)을 통과한 처리수는 식수필터부(7000)를 통과하면서 식수로 활용될 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 식수필터부(7000)는 제균필터 및 복합 필터를 포함할 수 있다. 제균필터 및 복합필터는 전술한 생활용수필터부(6000)와 동일 또는 유사한 기능을 갖는다. 보다 바람직하게는, 제균필터의 경우 제균 성능이 더 향상된 필터가 활용될 수 있다. 식수로 활용하기 위함이다.
삼투압은 절대온도(T)에 비례한다. 수온은 담수화 능력과 직접적 연관이 있음을 의미한다. 본 발명은 삼투압이 절대온도와 비례관계에 있음을 고려하여, 1차 역삼투모듈(4000)에 유입되는 물의 온도를 조절할 수 있도록 하였다. 도 2에 도시하였다.
도 2를 참고하여, 농축수 압력 활용을 통한 에너지 절감 및 플럭스 증대효과가 있는 구성을 설명한다. 도 2를 참고하면, 1차 역삼투모듈(4000)에서 발생된 농축수의 압력은 발전모듈(G)에 유입된다. 농축수의 출수 압력을 활용하여 전기에너지를 생산한다. 생산된 전기에너지는 온도조절모듈(H)의 가동에 사용될 수 있다. 특히, 온도조절모듈(H)을 이용하여 수온이 낮은 겨울철에 1차 역삼투모듈에 적정한 20 ~ 30도씨로 전처리부(3000)를 통과한 처리수의 온도를 승온 또는 감온시킬 수 있다. 온도 조절된 처리수를 1차 역삼투모듈(4000)에 유입시킴으로써 제2펌프(P2)를 비교적 낮은 처리 용량의 펌프로 대체할 수 있는 효과가 있다.
부가적으로, 1차 역삼투모듈에 공급되는 처리수의 온도를 적정히 유지시키기 위하여 원수저장조에 유입되는 해수를 표층수와 심해수를 혼합할 수도 있다. 심할 경우 표층수와 심해수의 온도차는 20도씨까지 벌어질 수 있기 때문이다.
도 3을 참고하여, 전처리부(3000)를 상술한다. 전처리부(3000)는 제균필터(3100), 치환필터(3200), 및 하이드로 사이클론부(3300) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이들 중 어느 하나 또는 이들의 복합체를 통과한 처리수는 디스크필터(3500) 및 대유량필터(3600) 등을 순차적으로 통과한다. 이들을 순차적으로 통과하면서 5마이크론의 고형물까지 여과시킬 수 있다.
도 3을 참고하면, 제균필터(3100)는 (다)요오드(iodine) 관련 제균필터일 수 있다. (다)요오드 관련 제균필터의 경우 요오드와 요오드화염을 혼합, 물에 고농도로 용해시킨 후 음이온교환수지에 결합시켜 (다)요오드음이온수지를 제조한다. 이때 이온형태의 요오드 화합물 (I3 -, I5 -, I7 -)은 요오드 1~4몰과 요오드화염 1몰을 혼합하여 최소량의 물에 용해시켜 제조될 수 있다.
도 4를 참고하면, 제균필터(3100)는 원수가 유입되는 입구(3110) 및 빠져나가는 출구(3140)가 구비된다. 그 내부에는 (다)요오드음이온수지를 포함하는 필터부(3130)가 구비된다. 입구(3110)를 통하여 유입된 원수는 유동로(3120)를 따라 하방으로 유동된다. 유동로(3120)를 따라 유입된 원수는 필터부(3130)의 내측을 유동하면서 하방으로 유동되면서 제균된 후 출구(3140)측으로 출수한다.
도 3을 참고하면, 제균필터(3100)에서 출수된 물은 치환필터(3200)로 유입된다. 치환필터는 앞서 전술한 종래기술인 등록특허 제10-1845674호의 폴리인산나트륨 용해 필터 관련 기술 내용을 참고할 수 있다.
치환필터(3200) 즉, 폴리인산나트륨 용해 필터는 내부에 채워진 폴리인산나트륨 볼을 접촉하며 통과한 원수에 포함된 칼슘 이온, 철 이온, 등을 나트륨 이온으로 치환시켜 배출함으로 막산화에 의한 해수 담수화 설비의 스케일 생성 억제, 해수 담수화 설비의 부식 방지, 해수 담수화 설비의 역삼투막 조기 막힘 등을 방지하여 수명을 연장할 수 있도록 한다.
도 3 및 도 5를 참고하면, 하이드로 사이클론부(3300)는 치환필터(3200)에서 이온 치환 과정을 거친 처리수를 받아 와류를 생성시켜 100마이크론 이상의 고형물은 아랫 방향으로 침전 배출되고 100마이크론 미만의 용질이 포함된 상태의 물을 통과시킨다. 도 5를 참고하면, 치환필터(3200)를 거친 처리수는 하이드로사이클론의 입구(3300)로 유입되어 나선형 와류가 형성되면서 회전된다. 처리수의 100마이크론 이상의 고형물은 그 무게 등으로 인하여 아랫방향으로 침전되어 포집부(3320)측으로 내려간다. 이후 고형물 배출부(3330)로 배출된다. 100마이크론 미만의 고형물을 포함하는 물은 상측 출구(3340)측으로 유출된 후 디스크필터(3500) 측으로 유동한다.
도 3을 참고하면, 디스크필터(3500)는 제1 내지 3 디스크필터(3500A, 3500B, 3500C)를 포함한다. 디스크필터(3500)관련 주요 구조 등은 앞서 전술한 종래기술인 등록특허 제10-1845674호의 도 13 및 이의 상세한 설명 등을 참고 할 수 있다.
도 3을 참고하면, 하이드로 사이클론부(3300)를 통과한 물은 제1 디스크 필터, 제2 디스크 필터, 제3 디스크 필터 중 어느 하나에서 여과처리된 후 대유량필터(3600)측으로 유동한다. 제1내지 3디스크 필터 중 어느 하나는 여과 기능을 수행하는 동작을 하며, 다른 하나는 대기 역할을 한다. 마지막 다른 하나는 역세척 동작을 수행한다. 즉 3개의 디스크필터가 교호적으로 대기, 동작, 역세척을 반복적으로 수행하는 무정지 전처리 시스템이다. 디스크 필터(3500)를 통과하면서 25마이크론 이상의 이물질을 여과할 수 있다.
도 1 내지 3을 참고하면, 1차 역삼투모듈(4000)의 농축수(①)는 도 2에 도시된 바와 같이 발전모듈(G)측으로 공급되어 전기에너지 생산에 사용되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 압력탱크(T) 등에 저장되어, 디스크 필터(3500)의 역세척에 사용된다. 여기서 압력탱크(T)는 선택사항이다.
도 3을 참고하여, 디스크필터(3500)의 작동에 대하여 설명한다.
제1디스크필터(3500A) 가동, 제2디스크필터(3500B) 역세척, 제3디스크필터(3500C) 대기 모드일경우, D1V1 밸브 열림, D2V1 밸브 및 D3V1 밸브 폐쇄를 통하여 제1디스크필터(3500A)측으로 물이 유입될 수 있도록 한다. 유입된 물은 D1V2밸브 폐쇄 및 D1V3 밸브 AB 방향 오픈을 통하여 대유량필터(3600)측으로 유동될 수 있다. 한편, D1V3 및 D3V3 밸브는 AB 방향으로 오픈시킴으로써 농축수(①)는 제1 및 제3디스크필터(3500A, 3500C)측으로는 유입이 불가능하다. D2V3 밸브를 AC라인방향으로 개방시키고, D2V2 밸브를 개방시킴으로써 제2디스크필터(3500B)는 역세척이 가능하다.
즉, 가동시키고자 하는 디스크필터의 입구측의 밸브만 열고시키고, 나머지 입구측의 밸브는 닫는다. 한편, 역세척하고자 하는 디스크필터의 후단에 배치된 3방향 밸브는 AC 방향으로 개방시키고 나머지 디스크필터는 AB 방향으로 유지시킨다. 이를 통하여 가동, 역세척 및 대기 모드가 수행됨으로써 무정지 전처리가 가능하다.
도 3을 참고하면, 대유량필터(3600)는 내구성과 내식성이 우수한 FRP소재를 사용하고, 대유량 플리티드 방식으로 설계하였으며, 5마이크론까지 여과가 가능하며 물리적 여과 후 다양한 배관 규격에 맞도록 설계하고 필터 교체가 편리하도록 하였다. 앞서 전술한 종래기술인 등록특허 제10-1845674호의 대유량 필터 관련 기술 내용을 참고할 수 있다.
원수는 순차 배치된 디스크 필터(3500)와 대유량 필터(3600)로 통과하여 정밀 여과되어 역삼투막 내의 스케일 생성 억제와 해수 담수화 설비의 부식을 방지할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 도 1을 참고하면, 전처리부(3000)를 통과하면서 처리된 원수는 1차 역삼투모듈(4000)를 통과하면서 생활용수가 생성되고, 순차 배치된 2차 역삼투모듈(5000)을 통과하면서 식수가 된다.
1차 역삼투모듈(4000)은 해수 처리용 역삼투막 모듈로서 55~65Kg의 고압운전으로 99.7%의 염분을 막분리 여과할 수 있도록 하여 생활용수로 사용할 수 있도록 하고, 생활용수 저장조 또는 생활용수 압력탱크(미도시)에 저장될 수 있다.
전술한 바와 같이, 1차 역삼투모듈(4000)를 통과하지 못한 농축수(①)는 압력탱크(T)를 통하면서 가압되어, 도 3에 도시된 디스크 필터(3500)를 역세척 하는 용도로 사용한다.
2차 역삼투모듈(5000)은 지하수용 역삼투막 모듈로서 15Kg의 저압운전으로 1차 역삼투모듈에서 1차 염분이 제거된 생활용수에 잔류하는 염분을 막분리하여 염분을 99.5% 제거하여 식수로 사용할 수 있도록 하고, 식수 저장조 또는 식수 압력탱크(미도시)에 저장될 수 있다.
한편, 본 발명의 해수 담수화 설비는 1톤 트럭에 실릴 수 있는 부피로 통상의 캐비닛 크기로 소형화 함으로서 가정에서의 설치가 간편 용이하다. 적은 세대가 거주하는 도서지역에 설치하기 적합하며 설치공간에 크게 구애를 받지 않으며 관리가 간편하다. 상수도 비용을 절감할 수 있으며 여러 용도의 생활용수 및 식수로서의 수질을 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 해수 담수화 설비는 해수 또는 하수, 우수, 염지하수의 담수화를 효율적으로 할 수 있으며, 해수를 담수화 하는 과정에서 담수화 설비에 발생하는 부식, 스케일 침전을 폴리인산나트륨을 이용하여 방지하였다. 하이드로 사이클론부 및 자동 세척 크리닝부로 고형물을 여과시키고 3단 디스크 필터와 복수로 구비된 대유량 필터와 고압펌프로 설비의 정지 시간 없이 여과하는 전처리가 가능하게 하였다. 역삼투막의 막힘 현상을 방지하면서 식수의 수질을 확보하여 별도의 정수 장치를 설치하지 않고 먹는 물로 사용할 수 있는 정수 효과를 가지며 지속적으로 담수를 공급할 수 있게 하였다.
1차 역삼투모듈(4000)을 통과하지 못하고 배출되는 농축수는 전기 에너지로 전환시켜 온도조절모듈에 이용하거나 디스크필터(3500)의 역세척에 활용하였다. 온도조절모듈을 통과한 원수는 온도가 조절되어 역삼투막에서의 투과율을 향상시켜 전체 설비의 흐름이 개선되었다. 또는 1차 역삼투모듈(4000)을 통과하지 못한 농축수는 디스크 필터의 역세척 용도로 재사용할 수 있어 생산된 담수를 버리지 않고 효율적으로 사용할 수 있게 하였다.
1000 : 저염수저장조 2000 : 원수저장조
3000 : 전처리부 4000 : 1차 역삼투모듈
5000 : 2차 역삼투모듈 6000 : 생활용수필터부
7000 : 식수필터부
3000 : 전처리부 4000 : 1차 역삼투모듈
5000 : 2차 역삼투모듈 6000 : 생활용수필터부
7000 : 식수필터부
Claims (5)
- 취수된 해수를 여과하며, 제1 내지 3 디스크필터(3500A, 3500B, 3500C)를 포함하고, 상기 제1 내지 3디스크 필터 중 어느 하나는 여과 기능을 수행하며, 다른 하나는 대기하고, 또 다른 하나는 역세척되는 디스크필터(3500)를 포함하는 전처리부(3000);
상기 전처리부(3000)에서 전처리된 처리수를 압송하기 위한 제2펌프(P2);
상기 제2펌프(P2)를 통하여 압송된 처리수를 공급받아 담수화하기 위한 1차 역삼투모듈(4000);
상기 1차 역삼투모듈(4000)를 통과하지 못한 농축수(①)를 공급받는 압력탱크(T); 및
상기 1차 역삼투모듈(4000)을 통하여 1차 담수화된 물을 공급받아 2차 담수화하기 위한 2차 역삼투모듈(5000); 을 포함하되,
상기 압력탱크(T)의 물이 상기 디스크필터(3500)로 유입되어 역세척될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 설비.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전처리부(3000)는 상기 취수된 해수를 저장하는 원수 저장조(2000)에서 유입되는 원수를 멸균하기 위한 제균필터(3100)를 더 포함하되,
상기 제균필터(3100)는 요오드와 요오드화염을 혼합, 물에 고농도로 용해시킨 후 음이온교환수지에 결합시킨 요오드음이온수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 설비.
- 제 2 항에 있어서,
상기 전처리부(3000)는 상기 제균필터(3100)의 후단에 배치되며, 제균된 물을 공급받는 입구(3310); 상기 공급받은 물의 압력에 의하여 발생되는 와류에 의하여 소정크기 이상의 고형물은 아랫 방향으로 침전 배출시키기 위하여 단면의 형상이 역삼각형 형태를 이루는 고형 물배출부(3330); 및 상기 소정크기 미만의 용질이 포함된 상태의 물을 통과시키는 출구(3340);를 포함하는 하이드로 사이클론부(3300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 설비.
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| KR20200064725A (ko) | 2020-06-08 |
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