KR20050084667A - 압력강하를 극복하여 물을 탈염하는 방법 및 장치 - Google Patents

압력강하를 극복하여 물을 탈염하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역 삼투압에 의해 연속적으로 물을 탈염, 특히 바닷물을 탈염하는 탈염방법에 관한 것으로서,
염수(10)가 운송펌프(1)에 의하여 1차 압력(p1)하에서 압력 보상수단(2)으로 유입되고,
염수(11)가 2차로 증가된 압력(p2)에서 압력 보상수단(2)으로부터 분리막 모듈(3)로 연속적으로 유입되고, 그곳에서 분리막(6)에 의해 탈염수(12)와 농축된 염수(13)로 분리되고,
분리막 모듈(3)로부터 배출되는 농축된 염수(13)는 약 2차 압력(p2)하에서 연속적으로 압력 보상수단(2)으로 유입되어 압력 보상수단(2)으로 유입되는 염수(10)에 약 2차 압력(p2)을 가하며 염수(11)를 분리막 모듈(3)로 유입시키기 위해 사용된다. 본 발명은 조작시 장애와 분리막(6)의 가능한 손상을 피하기 위해, 분리막 모듈(3)로 유입되는 염수(11)의 연속적인 흐름이 저장소(15; 403, 20)로부터 배출되는 염수에 의해 분리막(6)의 표면 위로 유지되도록 한다.

Description

압력강하를 극복하여 물을 탈염하는 방법 및 장치{Method and device for desalinating water while overcoming decreases in pressure}
본 발명은 역삼투압(Reverse osmosis)에 의해 연속적으로 물을 탈염 특히, 바닷물을 탈염하는 방법 및 이에 따른 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 장치는 예컨대 WO 02/41979 A1에 기술되어 있다. 상기 장치에서 염수는 1차 압력하에서 압력 보상수단(pressure compensating device)으로 유입되고 보다 높은 2차 압력하에서 상기 압력 보상수단으로부터 배출되어 분리막 모듈(membrane module)을 통과한다. 염수는 상기 분리막 모듈에서 탈염수(desalinated water) 및 농축된 염수로 분리된다. 2차 압력 상태로 배출되는 농축된 염수는 다시 압력 보상수단으로 연속적으로 유입되어 목적 염수가 2차 압력으로 압력 보상수단으로 유입되고, 염수를 분리막 모듈로 유입되도록 하기 위해 사용된다. 보다 명확하게, 상기 압력 보상수단은 상반된 상(phase) 관계로 작동하는 두 개의 피스톤/실린더 장치를 포함하고, 상기 두 개의 피스톤은 추가적으로 작동되는 피스톤 로드에 의해 상호 고정되도록 연결설치된다.
역삼투압 원리를 기초로 하여 작동하는 종류의 탈염설비에 있어서, 농축된 염수 및 탈염수로 분리되는 것은 분리막 모듈에 구비되는 “교차흐름(crossflow)“이라 불리는 분리막에 의해 이루어진다. 이와 같은 분리막의 경우, 염수는 그 일부가 분리막에 대하여 수직방향으로 통과하여 탈염수(식수)로 되는 동안 분리막의 표면을 따라 흐르게 된다. 이와 같은 물의 교차적인 흐름을 ”교차흐름“이라 지칭하기도 한다. 이때, 분리막의 표면 흐름은 상기 분리막 표면상의 원하지 않는 외부 물질을 흘려보내 이에 따라 분리막을 연속적으로 세척하는 효과가 있다.
두 개의 피스톤/실린더 장치를 갖는 종래의 탈염장치의 구성에 있어서, 피스톤의 운동방향이 전환되는 순간에 일반적으로 충분한 고압으로 존재하여 분리막을 통해 물을 가압하므로써 탈염수를 제조한다. 그러나 교차흐름은 운동방향의 전환시점에서 붕괴되는 것을 알 수 있다. 그러므로 이러한 순간에 상기 분리막은 더 이상 충분히 수세되지 않아 소금 분자가 분리막의 표면에 농축되어 삼투압 및 조작압력의 증가를 초래하게 되고, 더 나아가 분리막 표면에 형성되는 소금층으로 인하여 조작이 영구적으로 중단된다.
본 발명을 하기 도면에 나타낸 구체적인 예에 의하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 블록 회로 다이어그램을 나타내고,
도 2는 본 발명에 따른 장치의 실시양태를 나타낸다.
도 1에 도시된 블록 회로 다이어그램은 1차 압력 p1하에서 염수(10)를 압력 보조수단(2)으로 유입시키기 위한 운송펌프(1)를 나타낸다. 높은 조작압력 p2에 의해 적용을 받는 동일한 염수(11)는 압력 보상수단(2)으로부터 분리막 모듈(3)로 이동된다. 상기 염수(11)의 일부는 바람직하게 교차흐름 분리막으로 명명되는 형태의 분리막(6), 예를 들면 탈염함으로써 탈염수(12)의 형태로 배출되도록 염수(11)의 25%를 탈염하는 분리막(6)을 통과하여 이동한다. 상기 염수(11)의 나머지 부분, 예를 들면 75%는 분리막(6)을 통과하여 흐를 수 없으므로 분리막(6)의 표면을 따라 연결된 도관(5)으로 흐르며, 이는 농축된 염수(13)로서 분리막 모듈(3)로부터 배출된다. 상기 압력 약 p2에 상응하지만 그 보다 다소 낮은 고압을 갖는 농축된 염수(13)는 다시 압력 보상수단(2)으로 이동된다. 상기 고압 p2는 압력 보상수단(2)으로 유입되는 염수에 압력을 가하고 염수가 분리막 모듈(3)의 입구에서 분리막 모듈(3)로 공급되도록 하기 위한 목적으로 하기에서 상세히 기술되는 방법이 사용된다. 동시에 상기 압력은 배출도관(4)을 통하여 농축된 염수(14)가 최종적으로 배출되도록 하고, 농축되지 않은 염수(10)를 압력 보상수단(2)으로 공급하기 위한 압력 보상수단에서 사용한다. 전술한 모든 과정은 동시에 연속적으로 발생됨으로써 높은 조작압력을 전달하기 위한 고압펌프를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 탈염수(12)를 연속적으로 이용할 수 있다.
전술한 바와 같이, “교차흐름“ 분리막(6)을 사용할 경우, 분리막의 표면위로 염수의 흐름이 연속적으로 균일하게 고압으로 유지될 필요가 있다. 만약 그렇지 않다면, 염 분자들이 분리막의 표면에 침적될 수 있어, 분리막을 손상시키거나 시스템 작동의 중단을 초래할 수 있다. 그러나 다양한 환경에 의해 압력 보상수단(2)으로부터 배출되는 염수의 압력 p2는 순간적으로 매우 큰 폭으로 감소됨으로써 분리막 위로 흐르는 흐름이 감소되거나 심지어 중단되는 일이 발생할 수 있다. 탈염은 여전히 발생할 수 있다. 그러나 분리막은 농축된 염수(13)가 분리막 모듈(3)로부터 배출될 수 없기 때문에 손상될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 경우 압력 p2와 상기 흐름을 유지하기 위해, 본 발명은 추가적인 물이 분리막 모듈(3)로 이동되도록 하여 높은 작동압력 p2가 유지된 채로 존재하며, 분리막 표면 위로 흐르는 흐름이 감소되지 않도록 하는 저장소(15)가 구비된다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 구체적인 구성을 나타낸다. 이것은 염수를 수용하기 위한 입구챔버(201, 202) 및 농축된 염수(14)를 수용하기 위한 출구챔버(101, 102)를 갖는 각각의 실린더가 상호 마주보도록 나란히 배열된 두 개의 동일한 피스톤/실린더 수단(401, 402)을 포함한다. 상기 각각의 피스톤/실린더 수단(401, 402)의 내부에는 상기 피스톤 내부를 전술한 챔버들로 세분화하고, 도면에서 피스톤/실린더 수단의 수평 방향으로 이동시킬 수 있도록 하는 특별한 피스톤(301, 302)이 각각 구비되어 있다.
운송펌프(1)로부터 하나의 (수동적인) 비순환 밸브(7)를 갖는 각각의 공급도관은 입구챔버(201, 202)로 이어진다. 그러한 경우 비순환 밸브(7)는 공급도관에서의 압력이 입구챔버(201, 202)에서 보다 더 클 때, 열리고 흐름을 통과시킬 수 있도록 구성된다. 다른 관통흐름(through-flow) 방향을 나타내는 유사한 비순환 밸브(8)는 입구챔버(201, 202)로부터 분리막 모듈(3)로 연결되는 공급도관에 배치된다.
반대로, 능동적으로 전환 가능한 메인밸브 V3, V6 및 V1, V4 각각은 분리막 모듈(3)로부터 출구챔버(101, 102)로 연결되는 공급도관(5) 및 출구챔버(101, 102)에 연결설치되는 배출도관(4)에 설치된다. 분리막 모듈(3)로부터 배출되는 농축된 염수(13)의 공급 흐름 및 압력 보상수단(2)으로부터 배출되는 농축된 염수(14)의 배출 흐름 각각은 상술한 메인밸브에 의해 제어될 수 있다.
상기 피스톤(301, 302)은 피스톤 로드(30)에 의해 상호 고정적으로 연결설치된다. 전기 기어 모터에 의해 구동될 수 있고, 피스톤 로드(30)에 구비되는 톱니배열(tooth arrangement)에 맞물리는 피니언(pinion, 40)은 압력손실을 보상하기 위해 피스톤 로드(30) 및 그곳을 경유하는 피스톤(301, 302)을 구동시킬 수 있다.
상기 피스톤들은 상반된 상 관계로 작동하는 방식으로 배열되어 있다. 그러므로 하나의 피스톤이 입구챔버(202)의 부피가 최대에 위치하고 배출챔버(102)의 부피가 최소로 위치할 때, 피스톤 로드(30)를 경유하여 연결설치된 다른 피스톤은 입구챔버(201)의 부피가 최소로 위치할 때, 배출챔버(101)의 부피가 최대로 위치한다(도 2 참조). 이러한 상황에서 입구챔버(202)는 물로 채워지고, 출구챔버(101)는 농축된 염수로 가득 채워진다. 여기서 스위치로 설명된 밸브 V1, V3, V4 및 V6은 V1 및 V6이 개방되는 동안 V3 및 V4가 폐쇄되는 방식으로 제어된다.
이러한 관계에서 밸브를 개방하는 것은 관통-흐름(through-flow)을 허용하기 위한 흐름간의 연결을 발생시키는 것을 의미하며, 이와 같은 목적으로 밸브가 단지 기계적으로 개방되어 진다. 마찬가지로, 밸브가 폐쇄되는 것은 관통-흐름을 억제하기 위한 흐름간의 연결을 중단하는 것을 의미하는 바, 이와 같은 목적으로 밸브가 단지 기계적으로 폐쇄되어 진다.
메인밸브 V1이 개방되기 때문에 먼저 출구챔버(101)의 농축된 염수의 압력이 감소한다. 메인밸브 V6의 개방 때문에, 배출챔버(102)에 챔버로 유입되는 농축된 염수의 압력(예를 들면, 약 65bar)이 가해진다. 동시에 입구챔버(202)에 위치하는 염수는 압력에 영향을 받는 피스톤에 의해 분리막 모듈(3)로 가압된다.
피스톤들이 상반된 상 관계로 작동하는 방식으로 배열되어 있기 때문에, 피스톤 로드(30)에 의해 출구챔버(102)로 가압(예를 들면, 약 65bar)되는 농축액의 도입은 보다 낮은 압력을 갖는 출구챔버(101)를 비우는 또 다른 피스톤(301)의 움직임을 유발시킨다. 동시에 입구챔버(201)의 압력이 감소되어 염수를 흡입하여 상기 챔버를 채우게 된다.
출구챔버(102)가 채워지면, 메일밸브들이 적절히 제어되어 반대 과정이 발생되게 된다.
분리막에서의 압력손실은 최대 약 5 내지 10bar이고, 충분히 높은 수준의 담수를 제공하기 위해 상기 분리막 모듈이 바람직하게 약 70bar의 압력에서 조작되기 때문에 적어도 상기 언급한 농축된 염수 압력 약 65bar는 분리막 모듈(3)의 농축액 배출(5)에 이용될 수 있다.
피스톤(301, 302)의 운동 방향의 전환, 특히 피스톤(301, 302)이 정지하는 순간 분리막(6)의 표면을 통한 물의 흐름을 유지하기 위해, 본 발명에서는 이후 피스톤 저장소로 지칭되는 추가적인 피스톤/실린더 수단(403)이 제공된다. 이는 공급되는 염수(22)를 위한 공급도관과 연결설치된 공급수 챔버(입구챔버, 203), 농축도관(5)에 연결설치되는 농축챔버(배출챔버, 103) 및 압력챔버(503)로 불리는 세 개의 챔버를 포함하고 있다. 전술한 구성에서 압력챔버(503)는 한편으로는 활성 밸브 V7에 의해 공급도관(11)으로 연결설치되고, 다른 한편으로는 압력 저장소(20), 더 바람직하게는 블래더(bladder) 저장소에 직접 연결설치된다. 조작시에는 상기 밸브 V7은 항상 폐쇄되어 있는데, 이는 압력챔버(503)와 압력 저장소(20)로 구성된 회로를 조작중단한 후 압력유체, 예컨대 수력학적 유체로 채워질 수 있도록 하고, 조작이 끝난 후 압력 저장소(20)에 필요한 고압을 다시 유지할 수 있도록 한다.
농축챔버(103)의 피스톤(303)의 유효한 피스톤 영역이 공급수 챔버(203)에서 피스톤 영역의 약 4분의 3이고, 압력챔버(503)에서의 피스톤 영역이 그 영역에서 약 4분의 1이라면 압력분포는 다음과 같다. 공급수 챔버(203)는 조작하는 동안 약 70bar의 압력으로 적용받는다. 그리하여 압력챔버(104)와 압력 저장소(20)를 구성하는 회로를 280bar까지의 압력을 발생하게 된다. 그러나 이는 조작하는 동안 도달되지 않는다. 상기 범위에서의 조작압력은 약 200 내지 210bar 사이이다.
상기 피스톤(301, 302)의 움직임 방향을 스위치 전환할 때, 공급수 챔버(203)로부터 약 70bar의 압력이 피스톤(303)에 작용한다. 상기 저장소(20)에서의 압력은 단지 160bar 이다. 그곳으로부터 압력챔버(503)에서의 더 작은 피스톤 영역 때문에, 조작하는 압력은 약 160/4 즉 약 40bar가 된다. 농축 회로에서의 압력 즉, 분리막 모듈(3)로부터 배출되는 농축된 염수(13)의 압력은 약 68bar이다. 상기 압력은 피스톤 영역의 3/4을 포함하는 영역에서 작동한다. 그 결과 약 51bar의 압력이 여기에 작용한다. 상기 두 압력이 동일한 방향으로 작용하며 상기 두 압력은 약 91bar로 합산된다. 공급수 챔버(203)에서의 약 70bar 압력은 결과적인 압력에 반대로 작용한다. 그러므로 전술한 위치에서 피스톤(203)을 하부 방향으로 가압하고 분리막(6) 위를 흐르는 흐름을 유지하기 위한 충분히 높은 압력이 존재한다.
비록 농축 회로를 위해 제공되는 압력이 약 60bar 일지라도 그것은 여전히 농축챔버(103)에서 45bar의 부분이 존재한다. 비록 압력 저장소(20)의 압력이 120bar일지라도 이는 결국 30bar의 추가 압력이 발생되고, 분리막(6)에서의 흐름이 유지되도록 허용하는 총 75bar의 압력이 발생한다.
피스톤 저장소(403)는 입구챔버(201, 202)와 분리막 모듈(3) 사이에 연결되는 도관의 압력강하 또는 분리막(6)으로의 흐름이 감소하는 경우 상기 도관을 연결하는 곳에 추가적인 압력이 작용되도록 하는 방식으로 제어될 수 있다. 이와 같은 목적으로 본 발명은 예컨대 압력강하 또는 흐름의 감소를 측정하고, 적절한 압력제어 절차를 유발하는 절적한 센서를 구비할 수 있다. 추가적으로, 본 발명은 분리막 모듈(3)과 피스톤/실린더 수단(403) 사이의 농축 도관(5)에서 전술한 목적을 위하여 적절하게 제어될 수 있는 밸브를 제공할 수 있고, 상기 밸브는 필요에 따라 농축챔버(103)로의 압력 도입시 전술한 피스톤(303)의 하부 방향으로의 움직임을 발생시키도록 개방된다. 반대로 만약 상기 압력의 보조가 필요하지 않다면, 상기 밸브는 압력챔버(503)에 대해 공급수 챔버(203)가 고압이므로 다시 폐쇄됨으로써 피스톤(303)이 다시 상부로 이동되어 실질적인 준비된 위치에 있게 된다.
본 발명에 따른 피스톤 저장소(403)의 경우, 상기 제어는 조작시 자동적으로 지정된 압력상태가 되므로 생략될 수 있고, 요구되는 효과는 개별적인 제어에 의해 달성될 수 있다. 한편으로 공급수가 챔버(203)로부터 배출되어 흐를 수 있고, 다른 한편으로는 농축액은 분리막 모듈(3)로부터 배출되어 흐름으로써 분리막(6) 상의 흐름이 유지된다.
추가로, 본 발명은 메인밸브에 가해지는 부하를 감소시켜 밸브의 수명을 연장시킬 수 있도록 상술한 메인밸브 V1, V3, V4 및 V6 에 평행하도록 2차 또는 우회(bypass) 밸브를 더 구비할 수 있다. 또한 본 발명은 최대 정량적 관통흐름(through-flow)을 제한함으로써 압력의 정차적인 보상 및 급격한 압력변동 대신 압력의 느린 변동을 초래하도록 하는 급격한 압력보상 효과를 방지하는 하나 또는 그 이상의 최대 정량 흐름을 제한하는 수단을 구비할 수 있다. 이와 같은 수단은 전술한 WO 02/41979 A1에 기술 및 설명되어 있는 바, 상기 문헌은 이에 의하여 명백히 인용되어 있고, 그에 대한 설명은 본 발명에 포함되어 있다. 두개의 피스톤/실린더 수단을 갖는 장치의 기본적인 조작모드 또한 상기 문헌에 상세히 설명되어 있고, 또한 여기에서 인용된다.
본 발명은 역 삼투압 방식에 의한 물의 탈염하는 다소 다른 형태의 장치, 예를 들면, 두 개의 피스톤/실린더 수단 대신 다른 개수의 수단을 갖는 즉, 하나 또는 세 개의 피스톤/실린더 수단을 갖는 장치에 사용될 수 있다. 그것들은 대체로 다른 구성을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 세 개의 챔버를 갖는 피스톤/실린더 수단의 형태의 저장소 구성은 절대적으로 필수적인 것은 아니며 근본적으로 다른 형태일 수 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 전술한 분리막 모듈로 작동되는 역 삼투압에 의하여 연속적으로 물을 탈염하기 위한 종래의 방법 및 장치의 문제점을 극복하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 목적은 분리막 모듈로 유입되는 염수의 연속적인 흐름이 저장소(reservoir)로부터 배출되는 물에 의하여 분리막의 표면에 유지되는 것을 특징으로 하는 특허청구범위 제1항에 따른 방법에 의하여 달성된다.
전술한 문제점을 극복하기 위한 장치는 특허청구범위 제4항에 기재되어 있으며, 본 발명에 따른 방법 및 장치의 바람직한 양태는 종속항에 기재되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 현실화하는 것을 기초로 하며, 특정적으로 분리막 표면의 오염과 막힘 또는 분리막에 가해지는 실질적인 손상에 의해 조작이 중단되는 것을 적절한 방법으로 분리막 상단을 흐르는 흐름이 연속적으로 유지되도록 함으로써 방지할 수 있다는 점에서 착안한 것이다. 본 발명은 전술한 목적을 위해 분리막 모듈로 유입되는 염수에 작용하고, 분리막 위로 흐르는 흐름을 유지하기 위하여 추가적으로 물을 특히 염수를 분리막 모듈로 유입시키는 작용을 하는 저장소를 제공한다.
바람직하게는 예를 들어 두 개의 피스톤/실린더 수단을 갖는 종래의 장치의 스위치 전화순간(switching-over time)에 압력강하 또는 흐름강하를 극복하여 분리막을 통해 흐르는 연속적인 흐름을 유지한다. 예를 들면, 적절한 센서들이 분리막을 통한 흐름의 감소를 측정하기 위해 제공된다.
본 발명에 따르면, 바람직하게 WO 02/41079 A1에 개시된 바와 같이 상반된 상 관계로 작동하는 두 개의 피스톤/실린더 수단이 제공된다. 저장소는 피스톤의 운동방향이 변할 때, 즉 피스톤이 정지하는 순간 보조 압력이 염수에 가해지도록 한다. 그러므로 스위치 전환되는 순간에 발생할 수 있는 압력강하가 보상되어 분리막상의 흐름이 유지된다.
보다 바람직한 구성은 특허청구범위 제3항으로 제공된다. 이 경우 저장소로부터 물이 배출되기 위해 요구되는 압력은 한편으로는 분리막 모듈로부터 배출되는 농축된 염수의 압력 및 압력 저장소에 저장된 압력으로부터 발생된다. 여기서, 상기 압력 저장소에 전체적으로 발생된 압력은 당연히 압력 보상수단으로부터 배출되는 염수의 압력보다 커야만 한다.
바람직한 압력 보조수단의 구성은 특허청구범위 제6항으로 나타낸다. 상기 청구항에 따르면, 압력 보상수단으로부터 배출되는 염수의 입구챔버(chamber), 분리막 수단으로부터 배출되는 농축된 염수의 출구챔버 및 압력 저장소에 저장되는 매체 예를 들면, 물 또는 수력학적 액체의 압력챔버에서 고압으로 존재하도록 실린더 내부가 세 개의 챔버로 세분화된 하나의 피스톤을 포함하는 피스톤-실린더 수단을 제공한다. 상기 저장소로부터의 물 배출에 의하여 흐름을 유지하기 위해 요구되는 효과는 그것에 의해 자연적으로 발생한다. 또한, 원하는 압력-보조 효과를 주기위해 피스톤/실린더 수단을 제어할 수 있는 적절한 제어수단 또한 제공될 수 있다.
바람직한 피스톤-실린더 수단의 구성은 특허청구범위 제7항 및 제8항에 나타냈다.

Claims (8)

  1. 염수(10)가 운송펌프(1)에 의하여 1차 압력(p1)하에서 압력 보상수단(2)으로 유입되고,
    염수(11)가 2차로 증가된 압력(p2)에서 압력 보상수단(2)으로부터 분리막 모듈(3)로 연속적으로 유입되고, 그곳에서 분리막(6)에 의해 탈염수(12)와 농축된 염수(13)로 분리되고,
    분리막 모듈(3)로부터 배출되는 농축된 염수(13)는 약 2차 압력(p2)하에서 연속적으로 압력 보상수단(2)으로 유입되어 압력 보상수단(2)으로 유입되는 염수(10)에 약 2차 압력(p2)을 가하며 염수(11)를 분리막 모듈(3)로 유입시키기 위해 사용되는 역 삼투압에 의해 연속적으로 물을 탈염, 특히 바닷물을 탈염하는 탈염방법에 있어서,
    분리막 모듈(3)로 유입되는 염수(11)의 연속적인 흐름이 저장소(15; 403,20)로부터 배출되는 염수에 의해 분리막(6)의 표면에 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 탈염방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상반된 상 관계로 작동하며 각각 하나의 피스톤(301, 302)을 갖는 두 개의 피스톤/실린더 수단(401, 402)을 갖는 압력 보상수단(2) 및 상기 저장소(15; 403, 20)가 상기 피스톤(301, 302)의 운동 방향의 변화에 따라 물을 저장소(15; 403; 20)로부터 분리막 모듈(3)로 이송시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 저장소(15; 403; 20)로부터 물을 배출하기 위한 압력이 분리막 모듈(3)로부터 배출된 농축된 염수(13)의 2차 압력(p2) 및 압력 저장소(20)의 보조 압력의 조합에 의해 생성된 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 1차 압력(p1)하에서 염수(10)를 압력 보상수단(2)으로 유입시키기 위한 운송펌프(1),
    유입된 염수(11)를 탈염수(12) 및 농축된 염수(13)로 분리하기 위한 분리막 모듈(3),
    2차로 증가된 압력(p2)하에서 염수(11)를 연속적으로 분리막 모듈(3)로 공급하고 상기 농축된 염수(13)를 배출하기 위한 압력 보상수단(2)으로 이루어진 역 삼투압에 의해 연속적으로 물을 탈염, 특히 바닷물을 탈염하는 탈염장치에 있어서,
    저장소(15; 403; 20)로부터 분리막 모듈(3)로 물의 배출에 의해 분리막(6)의 표면위에 분리막 모듈(3)로 유입되는 염수(11)의 연속적인 흐름이 유지되도록 하기 위한 저장소(15; 403, 20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈염장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상반된 상 관계로 작동하며 각각 하나의 피스톤(301, 302)을 갖는 두 개의 피스톤/실린더 수단(401, 402)을 갖는 압력 보상수단(2) 및 상기 저장소(15; 403, 20)가 상기 피스톤(301, 302)의 운동 방향의 변화에 따라 물을 저장소(15; 403; 20)로부터 분리막 모듈(3)로 이송시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 저장소(15; 403; 20)가 피스톤 전단부에 상기 압력 보상수단(2)의 염수 배출구 및 분리막 모듈(3)의 염수 입구와 연결되는 입구챔버(203)를 갖고, 상기 피스톤 후단부에 분리막 모듈(3)의 농축된 염수(13)의 배출구와 연결되는 출구챔버(103) 및 압력 저장소(20)에 연결설치된 압력 챔버(503)를 구비하고, 상기 피스톤 후단의 표면적 비율 및 압력 저장소(20)의 압력이 미리 설정된 순간에 입구챔버(203)에서 압력 보상수단(2)으로부터 배출된 염수(11)의 2차 압력(p2) 보다 큰 압력이 생성되도록 설정된 피스톤(303)이 구비된 피스톤 저장소(403)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    피스톤(303)이 압력챔버(503)에서의 압력이 피스톤 후단부면의 4분의 1에 작용되고, 배출챔버(103)에서의 압력이 피스톤 후단부면의 4분의 3에 작용되는 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6항 또는 제7항에 있어서
    압력 저장소(20)가 적어도 2차 압력(p2)의 2배의 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004061813A1 (de) * 2004-12-22 2006-07-06 Robert Bosch Gmbh Kolbenpumpe mit wenigstens einem Kolbenelement
KR101421461B1 (ko) * 2006-05-12 2014-07-22 에너지 리커버리 인코포레이티드 하이브리드 알오/피알오 시스템
WO2010124170A2 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 John Scialdone Deep water desalination system and method
DE102009020932A1 (de) * 2009-05-12 2010-11-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Druckaustauscher mit Linearantrieb
JP2011056439A (ja) * 2009-09-11 2011-03-24 Toshiba Corp 動力回収装置
US20140042102A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 World Wide Water Solutions Front Flush Systems and Methods
CN106369015B (zh) * 2016-09-07 2018-05-29 上海空间推进研究所 压差式能量回收泵
IL251499B (en) * 2017-04-02 2019-02-28 Efraty Avi Reverse osmosis installation in a closed circuit with a hydraulic arm for desalination with low energy consumption and a high recovery ratio
NL2019357B1 (en) * 2017-07-27 2019-02-18 Weir Minerals Netherlands Bv Pump system for handling a slurry medium
GB201813792D0 (en) * 2018-08-23 2018-10-10 Davies Philip Andrew Desalination system and method
US11072542B2 (en) 2019-01-17 2021-07-27 A. O. Smith Corporation High water efficiency TDS creep solution
US11502323B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof
US11502322B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell with heat pump
US12040517B2 (en) 2022-11-15 2024-07-16 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof
US11855324B1 (en) 2022-11-15 2023-12-26 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump
CN118026409B (zh) * 2024-04-11 2024-06-14 四川发展环境科学技术研究院有限公司 一种厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化的废水脱氮系统

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3498910A (en) * 1968-09-03 1970-03-03 Morris Mendelson Apparatus and process for the controlled osmotic separation of water from sea water
FR1585376A (ko) * 1968-10-11 1970-01-16
IL51522A0 (en) * 1976-02-27 1977-04-29 Ocean Water Ltd Improvements in or relating to water purification by reverse osmosis
US4178240A (en) * 1976-05-17 1979-12-11 Pinkerton Harry E Fluid handling system
US4187173A (en) * 1977-03-28 1980-02-05 Keefer Bowie Reverse osmosis method and apparatus
US4288326A (en) * 1978-03-14 1981-09-08 Keefer Bowie Rotary shaft driven reverse osmosis method and apparatus
US4434056A (en) * 1979-04-06 1984-02-28 Keefer Bowie Multi-cylinder reverse osmosis apparatus and method
US4367140A (en) * 1979-11-05 1983-01-04 Sykes Ocean Water Ltd. Reverse osmosis liquid purification apparatus
US4637783A (en) 1980-10-20 1987-01-20 Sri International Fluid motor-pumping apparatus and method for energy recovery
GR75052B (ko) * 1981-01-05 1984-07-13 Mesple Jose L R
DE3344628A1 (de) * 1982-12-10 1984-06-14 Uop Inc., Des Plaines, Ill. Verfahren zum konzentrieren alkoholischer getraenke
HU197953B (en) * 1984-07-30 1989-06-28 Eszakdunantuli Regionalis Vizm Method for utilizing the static gain of head of liquid medium
JPS6181584A (ja) 1984-09-28 1986-04-25 Shimadzu Corp 送液ポンプ
JPH07102305B2 (ja) * 1988-06-29 1995-11-08 株式会社ササクラ 逆浸透膜濃縮装置
DE3923722C2 (de) * 1989-07-18 1997-07-10 Uraca Pumpen Kombination von Verdrängerpumpe, insbesondere Kolbenpumpe, und Verdrängermotor, insbesondere Kolbenmotor
US5531887A (en) * 1995-05-24 1996-07-02 Howell Laboratories, Inc. Manually operated reverse osmosis desalinization system
US5628198A (en) * 1996-05-13 1997-05-13 Permar; Clark Liquid treatment apparatus for filtering liquid under pressure
US6017200A (en) * 1997-08-12 2000-01-25 Science Applications International Corporation Integrated pumping and/or energy recovery system
US6558537B1 (en) * 1999-05-25 2003-05-06 Miox Corporation Portable hydration system
NO309398B1 (no) * 1999-06-16 2001-01-22 Bjoern Lyng Fremgangsmåte og anlegg for produksjon av ferskvann fra saltholdig vann
DE19933147C2 (de) * 1999-07-20 2002-04-18 Aloys Wobben Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Wasser
DE10066033B4 (de) * 2000-11-21 2007-01-11 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Wasser
CN2461915Y (zh) * 2000-12-29 2001-11-28 刘博渊 带活塞式能量回收器的反渗透装置
CN1156334C (zh) * 2001-08-15 2004-07-07 天津大学 反渗透淡化系统阀控余压回收装置

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Publication number Publication date
CA2502736A1 (en) 2004-05-21
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