KR20100089311A - Hybrid type desalination device, desalinating method using the same and regenerating method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A high pressure pump capacity of the desalination plant of the conventional reverse osmosis mode can be low made remarkably. The energy efficiency of the whole desalination plant can be multiplied a lot. CONSTITUTION: A hybrid-type brackish water desalination plant. With the celebration deionization unit(1) reducing the density of salt of the salty water the first. The reverse osmosis unit reducing the salinity of the salty water in which the salinity is reduced with the celebration deionization unit the first the second is included. The reverse osmosis unit comprises a plurality of membranes. The celebration deionization unit is included within a plurality of membranes.

Description

하이브리드형 담수화 장치, 이를 이용한 담수화 방법 및 재생 방법{Hybrid type desalination device, desalinating method using the same and regenerating method thereof}Hybrid type desalination device, desalination method and regeneration method using the same {Hybrid type desalination device, desalinating method using the same and regenerating method

본 발명은 하이브리드형 담수화 장치 및 이를 담수화 방법 및 이의 재생 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 담수화 장치를 구동시키기 위한 에너지가 절감되어, 매우 경제적인 하이브리드형 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법 및 재생 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid desalination apparatus, a desalination method, and a regeneration method thereof, and more particularly, a hybrid economical desalination apparatus and a desalination method and a regeneration method using the same, which save energy for driving the desalination apparatus. It is about.

최근 수질환경 오염과 물 부족에 대한 사회적 관심이 고조되면서 과거 대형 선박에서 사용되었던 염수담수화를 포함한 다양한 수처리기술들의 응용 및 조합시스템, 이의 고효율화 기술개발이 진행되고 있다. 이러한 수처리기술은 크게 증발증류나 역삼투막 분리와 같은 물리적 처리방법, 생물분해 또는 화학적 산화 및 침전과 같은 생화학적 처리방법, 전기투석 또는 이온교환 등과 같은 전기화학적 처리방법으로 분류할 수 있는데, 특히 현재 상업적으로 주로 이용하고 있는 담수화 기술로 증발법과 막분리법, 그리고 이온교환 방법을 들 수 있다. 하지만, 증발법은 원리 및 장치가 단순하고 고순도의 담수를 얻을 수 있는 장점은 있으나 에너지비용이 너무 높다는 문제가 있다. 이 중 막분리법에 해당하는 역삼투(RO; Reverse Osmosis)는 삼투압보다 높은 압력을 가할 때 용액으로부터 순수한 용매가 반투막을 통해 빠져 나오는 현상을 의미하며, 이러한 역삼투 현상을 이용하면 염수 등의 수용액에서 순수한 물을 얻을 수 있다는 원리를 이용하여 염수를 담수화시킨다. 역삼투 방식 담수화 장치를 이용하여 염수로부터 순수한 물을 얻기 위해서는, 보통 고압펌프를 가동하여 표준염수 삼투압인 25bar보다 더 높은 압력, 일반적으로 42~60bar 정도의 압력을 역삼투 필터에 가해 주어야 한다. 특히 이러한 고압펌프의 소비동력은 역삼투방식의 담수화 비용 중 약 60% 이상을 차지하고 있다. Recently, as social concern about water pollution and water shortages is increasing, the application and combination system of various water treatment technologies including salt water desalination, which has been used in large ships in the past, and the development of high efficiency thereof are being developed. These water treatment technologies can be broadly classified into physical treatment methods such as evaporation distillation or reverse osmosis membrane separation, biochemical treatment methods such as biodegradation or chemical oxidation and precipitation, and electrochemical treatment methods such as electrodialysis or ion exchange. The desalination techniques commonly used include evaporation, membrane separation, and ion exchange. However, the evaporation method has the advantage that the principle and the device is simple and high purity fresh water can be obtained, but the energy cost is too high. Reverse osmosis (RO), which corresponds to the membrane separation method, refers to a phenomenon in which a pure solvent flows out through a semipermeable membrane when a pressure higher than the osmotic pressure is applied, and when such a reverse osmosis phenomenon is used, Desalination of the brine using the principle that pure water can be obtained. In order to obtain pure water from the brine by using the reverse osmosis desalination system, a high pressure pump is usually operated to apply a pressure higher than the standard brine osmotic pressure of 25 bar, typically 42 to 60 bar, to the reverse osmosis filter. In particular, the power consumption of such a high pressure pump accounts for more than 60% of the cost of desalination of the reverse osmosis method.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 종래 기술에 비하여 보다 높은 에너지 효율을 갖는 염수 담수화 장치를 제공하는 데 있다. Therefore, the first problem to be solved by the present invention is to provide a salt water desalination apparatus having a higher energy efficiency than the prior art.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 종래 기술에 비하여 보다 높은 에너지 효율을 달성할 수 있는 염수 담수화 방법을 제공하는 데 있다. In addition, a second problem to be solved by the present invention is to provide a brine desalination method that can achieve a higher energy efficiency than the prior art.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 염수 담수화 장치를 효과적으로 재생할 수 있는 재생방법을 제공한다.In addition, a third problem to be solved by the present invention is to provide a regeneration method that can effectively reproduce the brine desalination apparatus.

상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 염수 담수화 장치에 있어서, 상기 담수화 장치는 염수의 염분 농도를 제 1 저감시키는 축전 탈 이온화 유닛; 및 상기 축전 탈 이온화 유닛에 의하여 염분이 제 1 저감된 염수의 염분을 제 2 저감시키는 역삼투 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 장치를 제공한다. In order to solve the first problem, the present invention provides a desalination apparatus, wherein the desalination apparatus includes: a storage deionization unit configured to first reduce the salt concentration of saline; And a reverse osmosis unit for reducing the salinity of the brine, the salinity of which is first reduced by the capacitive deionization unit, to the second.

상기 역삼투 유닛은 복수 개의 반투막을 포함하며, 상기 축전 탈 이온화 유닛은 상기 복수 개의 반투막 내에 구비될 수 있다. 또한 상기 축전 탈 이온화 유닛은 양전극; 음전극; 및 상기 양전극과 음전극을 전기적으로 분리하는 분리막을 포함할 수 있다. 이때, 상기 축전 탈 이온화 유닛의 양전극, 음전극 및 분리막은 상기 염수를 투과시킬 수 있으며, 이를 위하여 상기 양전극, 음전극 및 분리막은 다공성 활성 탄소로 이루어질 수 있으며, 상기 다공성 활성 탄소의 비표면적은 1000 내지 1500m2/g일 수 있다. The reverse osmosis unit may include a plurality of semipermeable membranes, and the capacitive deionization unit may be provided in the plurality of semipermeable membranes. In addition, the storage deionization unit includes a positive electrode; Negative electrode; And a separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode. In this case, the positive electrode, the negative electrode and the separator of the capacitive deionization unit may transmit the brine. For this purpose, the positive electrode, the negative electrode and the separator may be made of porous activated carbon, and the specific surface area of the porous activated carbon is 1000 to 1500 m. May be 2 / g.

상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 염수를 축전 탈 이온화 방식에 의하여 제 1 탈염시키는 단계; 및 상기 제 1 탈염된 염수를 역삼투 방식에 의하여 제 2 탈염시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 방법을 제공한다. 상기 축전 탈 이온화 방식은 양전극; 음전극; 및 상기 양전극과 음전극을 전기적으로 분리하는 분리막을 포함하는 축전 탈 이온화 유닛에 의하여 수행될 수 있으며, 상기 양전극, 음전극 및 분리막은 상기 염수를 투과시킬 수 있다. In order to solve the second problem, the present invention comprises the steps of first desalting the brine by a capacitive deionization method; And a second desalting step of the first desalted saline solution by reverse osmosis. The capacitive deionization method includes a positive electrode; Negative electrode; And a capacitive deionization unit including a separator electrically separating the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode, the negative electrode, and the separator may permeate the brine.

또한, 상기 양전극 및 음전극은 다공성 활성 탄소로 이루어질 수 있으며, 상기 다공성 활성 탄소의 비표면적은 1000 내지 1500m2/g일 수 있다.In addition, the positive electrode and the negative electrode may be made of a porous activated carbon, the specific surface area of the porous activated carbon may be 1000 to 1500m 2 / g.

상기 세 번째 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기 탈 이온화 유닛으로부터 흡착된 염분을 탈착시키는 단계; 및 상기 탈착된 염분을 포함하는 염수 담수화 장치 내의 염수를 염수 담수화 장치 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 재생방법을 제공한다.In order to solve the third problem, the present invention comprises the steps of desorbing the adsorbed salt from the deionization unit; And discharging the brine in the brine desalination apparatus including the desorbed salt to the outside of the brine desalination apparatus.

이를 위하여 상기 염수의 외부 배출 단계는 상기 염수 담수화 장치 외부의 제 2 염수를 상기 염수 담수화 장치 내로 유입시킴으로써 수행될 수 있다.For this purpose, the external discharge of the brine may be performed by introducing a second brine outside the brine desalination apparatus into the brine desalination apparatus.

본 발명에 따른 염수 담수화 장치 및 방법은 종래의 역삼투 방식의 담수화 장치의 고압 펌프 용량을 현저히 낮출 수 있으므로 전체적인 담수화 장치의 에너지 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 즉, 역삼투 방식을 통해 담수화해야 하는 염수의 농도가 상기 담수화 장치 내의 축전 탈 이온화(CDI) 장치에 의해서, 일차적으로 낮아지기 때문에 담수화 장치 내의 반투막 근처에서 발생하는 삼투압이 감소하게 되며, 따라서 가해주어야 하는 고압펌프의 압력 또한 감소하게 되고 이로써 고압펌프 소비동력도 감소하여 결과적으로는 담수화 장치의 전체적인 에너지 효율이 증가한다.The brine desalination apparatus and method according to the present invention can significantly lower the high-pressure pump capacity of the conventional reverse osmosis desalination apparatus, thereby greatly increasing the energy efficiency of the overall desalination apparatus. That is, since the concentration of the brine to be desalted by reverse osmosis is primarily lowered by the capacitive deionization (CDI) device in the desalination device, the osmotic pressure generated near the semipermeable membrane in the desalination device is reduced, and thus, The pressure of the high pressure pump is also reduced, thereby reducing the power consumption of the high pressure pump and consequently increasing the overall energy efficiency of the desalination system.

이하 도면 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하지만, 아래의 도면 및 실시예 등을 통하여 예시되는 구체적인 구성은 본 발명을 모두 예시하기 위한 것일 뿐, 이에 본 발명의 범위가 제한되거나, 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and examples. However, the specific configuration illustrated through the drawings and embodiments, etc. below are intended to illustrate all of the present invention, the scope of the present invention is not limited or limited thereto.

상술한 바와 같이 본 발명은 종래의 역삼투 방식의 담수화 장치에 축전 탈 이온화 유닛(CDI)을 결합시킨 구성을 새로운 하이브리드형 담수화 장치로 개시한다. 상기 축전 탈 이온화 방식은 해수와 같은 염수 내에 용존하는 이온을 전극으로 전기 흡착하여 제거함으로써 염수를 담수화하는 방식이다. 일반적으로 축전 탈 이온화 방식은 증발법 및 막여과법(RO, ED 등)에 비해 담수화에 소모되는 에너지가 작은 장점이 있지만, 현재로서는 기술상의 한계로 인해 해수와 같이 높은 농도를 가지는 염수의 담수화에는 적합하지 않다는 단점이 있다. 하지만 본 발명은 이러한 축전 탈 이온화 방식을 역삼투 방식의 대형 담수화 장치에 결합시키는 경우, 염수의 농도를 어느 정도 낮추는 기능은 충분히 해낼 수 있으며, 이에 따라 개선된 에너지 효율을 달성할 수 있는 점에 착안한 것이다.As described above, the present invention discloses a new hybrid type desalination apparatus in which a capacitive deionization unit (CDI) is combined with a conventional reverse osmosis desalination apparatus. The capacitive deionization method is a method of desalination of brine by electrosorption and removal of ions dissolved in brine such as seawater with an electrode. In general, storage deionization has the advantage of less energy desalination than evaporation and membrane filtration (RO, ED, etc.), but due to technical limitations, it is suitable for desalination of brine with high concentrations such as seawater. The disadvantage is not. However, the present invention focuses on the fact that when the capacitive deionization method is combined with a large-scale desalination apparatus of reverse osmosis, the function of lowering the concentration of brine to some extent can be sufficiently accomplished, thereby achieving improved energy efficiency. It is.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 담수화 장치의 단면도 및 정면도이다.1A is a cross-sectional view and a front view of a hybrid desalination apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 담수화 장치는 외부로부터 유입된 염수를 담수화하는 담수화 유닛(110) 및 상기 담수화 유닛에 의하여 담수화된 물을 외부로 배출시키는 중심부(100)를 구비한다. 특히, 본 발명은 상기 담수화 유닛(110)의 구조를 종래의 염삼투 필터 내에 축전 탈 이온화 유닛 전극을 포함시킨 구조이며, 이로써 종래 기술에 비하여 높은 에너지 효율의 담수화 장치가 가능하였는데, 이는 아래에서 보다 상세히 설명된다.Referring to FIG. 1A, a hybrid desalination apparatus according to an embodiment of the present invention includes a desalination unit 110 for desalination of salt water introduced from the outside and a central portion 100 for discharging the desalination water by the desalination unit to the outside. It is provided. Particularly, the present invention is a structure in which the desalination unit 110 includes the structure of the desalination unit 110 in a conventional salt osmosis filter, thereby enabling a desalination device having a higher energy efficiency than the prior art. It is explained in detail.

도 1b는 본 발명의 상기 실시예에 따른 하이브리드형 담수화 장치의 담수화 유닛의 모식도이다.1B is a schematic diagram of a desalination unit of a hybrid desalination apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드형 담수화 장치의 담수화 유닛은 종래의 역삼투 방식의 반투막 필터 내에 축전 탈 이온화 유닛이 포함된 구조이며, 상기 축전 탈 이온화 유닛은 염수 내의 이온이 흡착되는 전극과 상기 전극을 분리하기 위한 분리막으로 이루어진다. 도 1b에서 1과 2는 각각 음이온/양이온을 전기 흡착시켜 염수의 농도를 떨어뜨리는 역할을 하는 축전 탈 이온화 유닛의 양전극/음전극이며, 3은 물 분자를 선택적으로 투과시키는 역할을 하는 역삼투(RO) 필터 반투막, 그리고 4는 축전 탈 이온화 유닛의 분리기를 나타낸다. 즉, 본 발명에 따른 상기 담수화 장치는 상기 역삼투 필터 내의 축전 탈 이온화 유닛에 의하여 1차적인 염수의 이온 농도가 저감되고, 이후 역삼투 유닛에 의하여 2차적인 염수의 담수화 공정이 진행되는 구조이다.Referring to FIG. 1B, the desalination unit of the hybrid desalination apparatus according to the present invention has a structure in which a capacitive deionization unit is included in a semi-permeable membrane filter of a conventional reverse osmosis method, and the capacitive deionization unit is an electrode to which ions in the brine are adsorbed. And a separator for separating the electrode. In Figure 1b 1 and 2 are the positive electrode / negative electrode of the capacitive deionization unit which serves to reduce the concentration of the brine by electrosorption of the anion / cationic, respectively, 3 is reverse osmosis (RO) that selectively transmits water molecules A) filter semipermeable membrane, and 4 represents a separator of a storage deionization unit. That is, the desalination apparatus according to the present invention has a structure in which the ion concentration of the primary brine is reduced by the capacitive deionization unit in the reverse osmosis filter, and then the secondary desalination process is performed by the reverse osmosis unit. .

본 발명에 따른 담수화 장치는, 염수가 전극 및 분리막을 투과할 수 있도록 전극 및 분리기는 다공성 재료로 이루어진 축전 탈 이온화 유닛을 제공한다. 특히, 본 발명은 상기 염수가 전극 자체를 투과할 수 있는 구조이며, 이를 통하여 전극과 염수의 접촉면적 및 접촉 시간을 최대화할 수 있다. 특히 종래의 비투과형 전극을 사용하는 경우라면, 역삼투 유닛과 축전 탈 이온화 유닛은 상호 분리된 구조를 가지게 되므로, 본 발명을 이를 해결하고자 투과형 전극을 갖는 축전 탈 이온화 유닛을 하이브리드형 담수화 장치의 구성 유닛으로 제공한다. 예를 들면 마이크로 홀이나, 미세 기공 또한 가능하며, 염수 투과와 함께, 높은 비표면적을 달성할 수 있는 어떠한 구조도 모두 본 발명의 범위에 속한다. The desalination apparatus according to the present invention provides a capacitive deionization unit made of a porous material so that the brine can penetrate the electrode and the separator. In particular, the present invention has a structure in which the brine can penetrate the electrode itself, thereby maximizing the contact area and the contact time between the electrode and the brine. In particular, in the case of using a conventional non-transmissive electrode, since the reverse osmosis unit and the capacitive deionization unit have a structure separated from each other, in order to solve the present invention, the capacitive deionization unit having a transmissive electrode is configured as a hybrid desalination apparatus. Provide as a unit. Micropores, for example, micropores are also possible, and any structure capable of achieving high specific surface area with brine permeation is within the scope of the present invention.

더 나아가, 상기 분리기 역시 전극간의 접촉은 방지하면서도, 염수가 쉽게 투과할 수 있도록 비교적 기공의 크기가 큰 다공성 재료로 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 양전극, 음전극 및 분리막은 다공성 활성 탄소로 이루어질 수 있으며, 이때 비표면적은 1000 내지 1500m2/g일 수 있다. 만약, 상기 범위 미만인 경우라면, 충분한 접촉 면적에 따른 이온 흡착을 달성하기 어렵고, 만약 상기 범위를 초과하는 경우라면, 경제성이 떨어진다.Furthermore, the separator may also be made of a porous material having a relatively large pore size so that salt water can easily penetrate while preventing contact between electrodes. In one embodiment of the present invention, the positive electrode, the negative electrode and the separator may be made of porous activated carbon, wherein the specific surface area may be 1000 to 1500m 2 / g. If it is less than the above range, it is difficult to achieve ion adsorption according to a sufficient contact area, and if it exceeds the above range, the economy is inferior.

상기 축전 탈 이온화 유닛의 동작 과정을 살펴보면 다음과 같다. The operation process of the capacitive deionization unit is as follows.

상기 축전 탈 이온화 유닛의 전극은 담수화 과정이 진행되는 동안 이온흡착-이온제거-축전이라는 사이클을 겪게 되는데, 먼저 일정한 양의 양전하/음전하가 축전 탈 이온화 유닛의 전극에 축전된다. 축전된 상기 축전 탈 이온화 유닛 전극에는 염수 내에 용존하는 이온이 흡착되며, 이온이 전극에 흡착되는 동안에는 역삼투 필터 내부의 염수의 이온 농도가 낮아지게 된다. 따라서 기존의 역삼투 필터에 가해주어야 하는 압력보다 낮은 압력을 가해주어도 담수화가 가능해진다. The electrode of the capacitive deionization unit undergoes a cycle of ion adsorption-ion elimination-condensation during the desalination process. First, a positive amount of positive charge / negative charge is stored in the electrode of the capacitive deionization unit. Ions dissolved in the brine are adsorbed to the accumulator deionization unit electrode, and the ion concentration of the brine inside the reverse osmosis filter is lowered while the ions are adsorbed to the electrode. Therefore, desalination is possible even if a pressure lower than that of the conventional reverse osmosis filter is applied.

이후 축전 탈 이온화 유닛 전극에 흡착되는 이온의 양이 증가하게 됨에 따라 전극에 축전된 전하의 양은 감소하게 되고, 전극의 효과 또한 감소하게 된다. 따라서 적절한 시점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 담수화 장치의 재생 공정이 개시되는데, 이는 축전 탈 이온화 유닛 전극을 단락시키거나 순간적으로 반대 전하를 대전시켜서 전극에 흡착되어 있는 이온들을 떼어내는 단계로 개시된다. 흡착되어 있던 이온이 전극으로부터 떨어져 나가는 동안에는 역삼투 필터 내부의 염수 농도가 높아지게 되고, 담수화의 효율은 순간적으로 감소한다. 이온이 떼어진 후에는 다시 일정한 양의 양전하/음전하를 축전 탈 이온화 유닛 전극에 축전함으로써 전극은 다시 사이클을 시작하게 된다. Then, as the amount of ions adsorbed on the capacitive deionization unit electrode is increased, the amount of charge stored in the electrode is decreased, and the effect of the electrode is also reduced. Therefore, at a suitable time, a regeneration process of a desalination apparatus according to an embodiment of the present invention is disclosed, which starts by shorting a capacitive deionization unit electrode or by charging an opposite charge to remove ions adsorbed on the electrode. do. While the adsorbed ions are separated from the electrode, the brine concentration inside the reverse osmosis filter becomes high, and the efficiency of desalination decreases instantaneously. After the ions are released, the electrode starts the cycle again by accumulating a certain amount of positive / negative charges to the storage deionization unit electrode.

특히 본 발명은 이러한 재생 단계를 보다 신속하게 진행하고자, 상기 역삼투 필터 내의 농축 염수를 외부로 배출시키는 구성을 제공한다. 이를 보다 상세히 설명하면, 만약 역삼투 필터 내의 염수의 이온 농도가 과도하게 높은 경우, 다시 담수화 공정을 재개시하는 경우, 매우 높은 삼투압이 요구되며, 이는 담수화 장치 전체의 낮은 에너지 효율로 이어질 수 있다. 따라서 역삼투 유닛 내의 과도 농축된 염수 이온을 감소시키는 것이 필요하면, 본 발명은 이를 달성하기 위하여 외부의 염수를 상기 역삼투 필터 내로 유입시킴으로써 상기 역삼투 필터 내의 농축 염수를 외부로 배출시키게 된다. 즉, 본 발명에 따른 하이브리드형 담수화 장치는 작동 전 과정에 걸쳐서 본 발명의 장치 입구로는 염수가 주입되며, 특히 재생단계의 이온 탈착 과정에서는 상기 염수를 이용하여 전극에 흡착된 이온을 떼어내게 되고, 결과적으로 이 과정에서는 외부로 배출되는 염수의 농도가 더 높게 되게 된다. In particular, the present invention provides a configuration for discharging the concentrated brine in the reverse osmosis filter to the outside in order to proceed more quickly this regeneration step. In more detail, if the ion concentration of the brine in the reverse osmosis filter is excessively high, when restarting the desalination process, very high osmotic pressure is required, which can lead to low energy efficiency of the entire desalination apparatus. Therefore, if it is necessary to reduce the excessively concentrated brine ions in the reverse osmosis unit, the present invention discharges the concentrated brine in the reverse osmosis filter to the outside by introducing external brine into the reverse osmosis filter to achieve this. That is, in the hybrid type desalination apparatus according to the present invention, brine is injected into the apparatus inlet of the present invention throughout the operation, and in particular, in the ion desorption process of the regeneration step, the ions adsorbed to the electrode are removed using the brine. As a result, this process results in a higher concentration of brine to the outside.

도 2는 염수가 역삼투 필터 내의 반투막 및 축전 탈 이온화 유닛 전극을 투과하면서 겪게 되는 양이온 및 음이온 농도의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the change in cation and anion concentration experienced by brine as it permeates through the semipermeable membrane and the capacitive deionization unit electrode in the reverse osmosis filter.

도 2를 참조하면, 축전 탈 이온화 유닛 전극을 사용함으로써 염수가 반투막을 투과하며 겪게 되는 양이온 및 음이온의 농도 변화는 감소함을 알 수 있다. 즉, 상기 결과로부터 가해주어야 하는 고압펌프의 압력 또한 감소하게 되고 고압펌프 소비동력도 감소하여 결과적으로는 담수화 장치의 전체적인 에너지 효율이 증가한다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the use of the capacitive deionization unit electrode reduces the concentration change of cations and anions experienced by the brine penetrating the semipermeable membrane. In other words, the pressure of the high pressure pump to be applied from the result is also reduced and the power consumption of the high pressure pump is also reduced, resulting in an increase in the overall energy efficiency of the desalination apparatus.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드형 담수화 장치의 단면도 및 정면도이다.1A is a cross-sectional view and a front view of a hybrid desalination apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1b는 본 발명의 상기 실시예에 따른 하이브리드형 담수화 장치의 담수화 유닛의 모식도이다.1B is a schematic diagram of a desalination unit of a hybrid desalination apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 2는 염수가 역삼투 필터 내의 반투막 및 축전 탈 이온화 유닛 전극을 투과하면서 겪게 되는 양이온 및 음이온 농도의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the change in cation and anion concentration experienced by brine as it permeates through the semipermeable membrane and the capacitive deionization unit electrode in the reverse osmosis filter.

Claims (13)

염수 담수화 장치에 있어서, In the brine desalination apparatus, 상기 담수화 장치는 염수의 염분 농도를 제 1 저감시키는 축전 탈 이온화 유닛; 및 상기 축전 탈 이온화 유닛에 의하여 염분이 제 1 저감된 염수의 염분을 제 2 저감시키는 역삼투 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 염수 담수화 장치.The desalination apparatus includes a power storage deionization unit that first reduces the salt concentration of the brine; And a reverse osmosis unit for reducing the salinity of the brine, the salinity of which is first reduced by the storage deionization unit, to the second. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 역삼투 유닛은 복수 개의 반투막을 포함하며, 상기 축전 탈 이온화 유닛은 상기 복수 개의 반투막 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 염수 담수화 장치.The reverse osmosis unit includes a plurality of semi-permeable membranes, and the capacitive deionization unit is provided in the plurality of semi-permeable membranes. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 축전 탈 이온화 유닛은 양전극;The capacitive deionization unit includes a positive electrode; 음전극; 및 Negative electrode; And 상기 양전극과 음전극을 전기적으로 분리하는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 염수 담수화 장치.Hybrid salt water desalination apparatus comprising a separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 축전 탈 이온화 유닛의 양전극, 음전극 및 분리막은 상기 염수를 투과시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 염수 담수화 장치.Hybrid salt water desalination apparatus, characterized in that the positive electrode, the negative electrode and the separator of the capacitive deionization unit can pass the brine. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 양전극, 음전극 및 분리막은 다공성 활성 탄소로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드형 염수 담수화 장치.The positive electrode, the negative electrode and the separator is a hybrid salt water desalination device, characterized in that made of porous activated carbon. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 다공성 활성 탄소의 비표면적은 1000 내지 1500m2/g인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 염수 담수화 장치.Hybrid salt water desalination apparatus, characterized in that the specific surface area of the porous activated carbon is 1000 to 1500m 2 / g. 염수를 축전 탈 이온화 방식에 의하여 제 1 탈염시키는 단계; 및First desalting the brine by a capacitive deionization method; And 상기 제 1 탈염된 염수를 역삼투 방식에 의하여 제 2 탈염시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 방법.And a second desalting of the first desalted saline by reverse osmosis. 제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 축전 탈 이온화 방식은 양전극; The capacitive deionization method includes a positive electrode; 음전극; 및 Negative electrode; And 상기 양전극과 음전극을 전기적으로 분리하는 분리막을 포함하는 축전 탈 이 온화 유닛에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 방법.The desalination method, characterized in that the desorption is performed by a gentle unit comprising a separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 양전극, 음전극 및 분리막은 상기 염수를 투과시키는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 방법.The positive electrode, the negative electrode and the separator is brine desalination method characterized in that permeate the brine. 제 9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 양전극 및 음전극은 다공성 활성 탄소로 이루어진 것을 특징으로 하는 염수 담수화 방법.The positive electrode and the negative electrode are brine desalination method, characterized in that made of porous activated carbon. 제 10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 다공성 활성 탄소의 비표면적은 1000 내지 1500m2/g인 것을 특징으로 하는 염수 담수화 방법.The specific surface area of the porous activated carbon is a salt water desalination method, characterized in that 1000 to 1500m 2 / g. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 염수 담수화 장치의 재생방법에 있어서, In the regeneration method of the brine desalination apparatus according to any one of claims 1 to 6, 상기 탈 이온화 유닛으로부터 흡착된 염분을 탈착시키는 단계; 및 Desorbing the adsorbed salt from the deionization unit; And 상기 탈착된 염분을 포함하는 염수 담수화 장치 내의 염수를 염수 담수화 장치 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 재생방법.The brine desalination regeneration method comprising the step of draining the brine in the brine desalination device containing the desorption salt to the outside of the brine desalination device. 제 12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 염수의 외부 배출 단계는 상기 염수 담수화 장치 외부의 제 2 염수를 상기 염수 담수화 장치 내로 유입시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 염수 담수화 재생방법.The brine desalination recycling method of the brine desalination is performed by introducing a second brine outside the brine desalination apparatus into the brine desalination apparatus.
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