KR20110111340A - Method for producing drinking water from deep sea water - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해양 심층수로부터 음료수를 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 전기추출과 역삼투여과한 담수에 미네랄조정제를 공급하여 경도를 조정하여 음료수를 생산하는 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수로부터 음료수 생산에 있어서, 상기 해양 심층수를 취수하여 가온처리, 전처리여과를 하여 전처리된 해양 심층수를 생산하는 전처리단계, 상기 전처리 된 해양 심층수를 전기추출법에 의해서 탈염처리하는 1차 탈염처리단계, 상기 1차 탈염처리한 것에 알칼리제를 공급하여 pH를 9∼11로 조정하여 붕산을 폴리붕산으로 전환한 다음, 역삼투여과를 하여 담수를 생산하는 단계, 상기 담수에 중화제를 주입하여 중화처리한 다음, 미네랄조정제를 주입하여 경도를 50∼1,000㎎/ℓ범위로 조정하여 음료수를 생산하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
The present invention relates to a method for producing a beverage from deep sea water, and more particularly, by taking the deep sea water of the deep seabed deeper than 200 m deep from the sea surface, and supplying a mineral modifier to the fresh water after electroextraction and reverse osmosis to adjust the hardness It relates to a method of producing a beverage.
To this end, the present invention, in the production of beverages from deep sea water deeper than 200m deep in the sea surface, the pre-treatment step of producing the pre-treated marine deep water by taking the deep sea water and warming treatment, pre-treatment, the pre-treated sea First desalination step of desalting deep water by electroextraction, supplying alkali agent to the desalting step, adjusting pH to 9-11, converting boric acid to polyboric acid, and then producing fresh water by reverse osmosis In the step, the neutralizing agent by injecting the neutralizing agent into the fresh water, it is characterized by consisting of the step of producing a beverage by adjusting the hardness in the range of 50 ~ 1,000mg / ℓ by injecting a mineral regulator.

Description

해양 심층수로부터 음료수를 생산하는 방법{Method for producing drinking water from deep sea water}Method for producing drinking water from deep sea water

본 발명은 해양 심층수로부터 음료수를 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 전기추출과 역삼투여과한 담수에 미네랄조정제를 공급하여 경도를 조정하여 음료수를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a beverage from deep sea water, and more particularly, by taking the deep sea water of the deep seabed deeper than 200 m deep from the sea surface, and supplying a mineral modifier to the fresh water after electroextraction and reverse osmosis to adjust the hardness It relates to a method of producing a beverage.

일반적으로 해양 심층수로부터 음료수의 생산방법은, 가온처리, 전처리여과와 같은 전처리 후 1차 역삼투여과 또는 전기투석에 의해서 1차 탈염처리한 다음, 2차 역삼투여과를 하여 담수를 생산하고, 이 담수에 미네랄조정제를 주입하여 경도를 조정하여 음료수를 생산하고 있으나, 1차 역삼투여과 또는 전기투석에 의한 방법은 전력소모량이 높아 음료수의 생산비용이 높은 문제점이 있다.In general, the production method of drinking water from deep sea water is the first desalination treatment by primary reverse osmosis or electrodialysis after pretreatment such as warming, pretreatment filtration, and then the second reverse osmosis to produce fresh water. Drinking water is produced by adjusting the hardness by injecting a mineral regulator, but the method by primary reverse osmosis or electrodialysis has a problem in that the production cost of the drink is high due to high power consumption.

상기의 문제점을 해결하기 위해서 문헌 1의 전기추출방법에 의해서 1차 염분을 탈염처리한 다음, 2차 역삼투여과를 한 여과수인 탈염수에 미네랄조정제를 주입하여 경도를 조정하여 음료수를 생산하는 방법이 제시되어 있으나, 전기추출장치가 탈염실 사이사이에 양극과 음극을 교호적으로 설치한 것에 의해서 1차 탈염처리하는 방법이 제시되어 있으나, 전극 간의 거리가 가까워서 염추출실에서 부반응으로 인하여 염소(Cl2), 이산화염소(ClO2), 산소(O2), 수소(H2)와 같은 가스발생이 심하여 대기오염과 전력소모량이 큰 문제점이 있었다.In order to solve the above problems, a method of producing a beverage by adjusting the hardness by demineralizing the primary salt by the electroextraction method of Document 1, and then injecting a mineral regulator into the demineralized water which is the filtered water subjected to the second reverse osmosis filtration. Although the method of primary desalination is proposed by alternately installing the positive and negative electrodes between the desalination chambers, the chlorine (Cl 2) may be caused by side reactions in the salt extraction chambers due to the close distance between the electrodes. ), Gaseous generation such as chlorine dioxide (ClO 2 ), oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ) is severe, and there is a problem of large air pollution and power consumption.

특허문헌 1 대한민국 특허공개번호 제10-2008-0003248호(2008.01.07)Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-0003248 (2008.01.07)

본 발명은 해양 심층수를 전력소모가 적으면서 악취가스발생이 없는 전기추출법에 의해서 1차 탈염처리한 다음, 2차 역삼투여과에 의해 탈염처리한 담수에 미네랄조정제를 혼합하여 음료수를 제조하는 방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.The present invention is to provide a method for producing a beverage by mixing the mineral deepener in the fresh water after the first desalination treatment by the deep extraction of the deep sea water by the electric extraction method without the generation of odor gas while low power consumption It is an object of the present invention.

본 발명은, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수로부터 음료수 생산에 있어서, 상기 해양 심층수를 취수하여 가온처리, 전처리여과를 하여 전처리된 해양 심층수를 생산하는 전처리단계, 상기 전처리 된 해양 심층수를 전기추출법에 의해서 탈염처리하는 1차 탈염처리단계, 상기 1차 탈염처리한 것에 알칼리제를 공급하여 pH를 9∼11로 조정하여 붕산을 폴리붕산으로 전환한 다음, 역삼투여과를 하여 담수를 생산하는 단계, 상기 담수에 중화제를 주입하여 중화처리한 다음, 미네랄조정제를 주입하여 경도를 50∼1,000㎎/ℓ범위로 조정하여 음료수를 생산하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.The present invention, in the production of beverages from deep sea water deeper than 200m deep from the sea surface, the pre-treatment step of producing the pre-treated marine deep water by taking the deep sea water and warming treatment, pre-treatment filtration, the deep sea water First desalting step of desalting by electroextraction, supplying alkali agent to the desalting step to adjust pH to 9-11, converting boric acid to polyboric acid, and producing fresh water by reverse osmosis , Neutralizing the fresh water by injecting a neutralizing agent, and then injecting a mineral modifier to adjust the hardness to a range of 50 to 1,000 mg / l to produce a beverage.

본 발명은, 해양 심층수를 가온처리, 전처리여과 등의 전처리 후 전기추출법에 의한 1차 탈염처리는 전력소모량이 적은 특성이 있으면서, 2차 역삼투여과는 저압에서 운전할 수 있기 때문에 저렴한 생산비로 음료수를 생산할 수 있는 효과가 있어 해양 심층수로부터 음료수 생산에 널리 이용될 것으로 기대된다.The present invention, the first desalination treatment by the electric extraction method after the pre-treatment, such as warm water treatment, pre-treatment of the deep sea water has a low power consumption characteristics, while the second reverse osmosis filtration can be operated at low pressure to produce a drink at a low production cost It is expected to be widely used for the production of beverages from deep sea water.

도 1은 해양 심층수로부터 음료수를 생산하는 공정도
도 2는 전기추출법에 의한 해양 심층수의 탈염처리 메커니즘(desalting mechanism) 설명도
도 3은 해양 심층수를 전기추출에 의한 탈염처리 장치도
1 is a process chart for producing a beverage from deep sea water
2 is an explanatory diagram of a desalting mechanism of deep sea water by electroextraction;
3 is a desalination apparatus using electric extraction of deep sea water

본 발명은 해양 심층수(海洋深層水)를 취수하여 담수화(淡水化)하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 가온처리, 전처리여과를 한 다음, 전기추출법(電氣抽出法)에 의한 염분을 1차 탈염처리(脫鹽處理) 후 pH를 9∼11로 조정하여 붕산(硼酸)을 폴리붕산(Poly boric acid)을 역삼투여과한 여과수인 담수를 중화처리 후 미네랄조정제로 경도를 조정하여 음료수를 생산하는 방법을 제시한다.The present invention relates to a method for desalination by ingesting deep sea water, and more specifically, to warm and purify deep sea water with a depth of seabed deeper than 200 m at sea level. Neutralize freshwater, filtered water obtained by reverse osmosis of boric acid with poly boric acid by adjusting the pH to 9-11 after primary desalination by electroextraction. After the treatment, the method of producing the drink by adjusting the hardness with the mineral adjuster is presented.

해양 심층수는 통상 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해수를 해양 심층수라고 부르며, 표층의 해수와는 달리 햇빛이 닿지 않아 플랑크톤(Plankton) 및 생명체가 증식하지 못하기 때문에 영양염류의 농도가 높으면서 수온에 따른 밀도차이로 표층해수와 혼합되지 않아 표층해수에 존재하는 오염물질이 없기 때문에 표층의 해수와 비교하였을 때 저온안정성(低溫安定性), 오염물질, 유해세균과 유기물이 매우 적은 청정성(淸淨性), 식물의 성장에 매우 중요한 무기영양염류가 풍부한 부영양성(富榮養性)과 다양한 미네랄성분이 균형있게 존재하는 특성과 고압 저온 상태에서 긴 세월동안 숙성된 숙성성(熟成性) 등의 특성이 있다.Deep sea water is generally called deep sea water that is deeper than 200m above sea level, and unlike surface water, sunlight does not reach, so plankton and living organisms do not proliferate. Due to the difference in density, there is no contaminant present in surface seawater because it is not mixed with surface seawater, so it has low temperature stability, less pollutants, no harmful bacteria and organic matters compared to surface seawater. ), Rich in nutrients, rich in inorganic nutrients, which are very important for plant growth, well balanced properties of various minerals, and ripening aged for a long time under high pressure and low temperature. have.

해양 심층수에는 표층해수에 비해서 오염물질 및 유해세균이 전혀 함유되어 있지 않으면서 약 5∼10배의 무기영양염류가 포함되어 있으며, 특히 동식물의 생육에 필요한 칼슘, 마그네슘, 철, 아연, 나트륨 등 주요원소가 70종류를 넘는 다종다양한 미네랄성분이 포함되어 있는 특성이 있으며, 해양 심층수와 표층해수의 성분 분석치는 다음 표1의 내용과 같다.The deep sea water contains about 5 to 10 times more inorganic nutrients than the surface sea water without any contaminants and harmful germs, and is especially important for calcium, magnesium, iron, zinc, sodium, etc. There are more than 70 kinds of elements, and various minerals are included. The analysis values of deep seawater and surface seawater are shown in Table 1 below.

해양 심층수와 표층해수의 성분 분석 치 Depth analysis of deep sea and surface seawater 구 분division 일본 고지현 무로도(高知縣室戶)Murodo, Koji Prefecture, Japan 374m 해양 심층수 374m deep sea water 표층해수 Surface waters


Work
half
term
neck
수온(℃) Water temperature (℃) 11.5 11.5 20.3 20.3
pH pH 7.98 7.98 8.15 8.15 DO 용존산소 (㎎/ℓ) DO dissolved oxygen (mg / l) 7.80 7.80 8.91 8.91 TOC 유기 탄소 (㎎/ℓ) TOC Organic Carbon (mg / L) 0.962 0.962 1.780 1.780 CODMn(㎎/ℓ)COD Mn (mg / L) -   - -   - 용해성 증발잔류물(㎎/ℓ) Soluble evaporation residue (mg / l) 47,750 47,750 37,590 37,590 M-알칼리도(㎎/ℓ) M-alkalido (mg / l) 114.7 114.7 110.5 110.5


week
Yo
won
small
Cl 염화물이온(wt%) Cl chloride ion (wt%) 2.237 2.237 2.192 2.192
Na 나트륨 (wt%) Na sodium (wt%) 1.080 1.080 1.030 1.030 Mg 마그네슘(㎎/ℓ) Mg magnesium (mg / l) 1,300 1,300 1,310 1,310 Ca 칼슘(㎎/ℓ) Ca calcium (mg / L) 456 456 441 441 K 칼륨(㎎/ℓ) K potassium (mg / L) 414 414 399 399 Br 취소(㎎/ℓ) Br Cancel (mg / L) 68.8 68.8 68.1 68.1 Sr 스트론튬(㎎/ℓ) Sr Strontium (mg / L) 7.77 7.77 7.61 7.61 B 붕소(㎎/ℓ) B boron (mg / L) 4.44 4.44 4.48 4.48 Ba 바륨(㎎/ℓ) Ba barium (mg / l) 0.044 0.044 0.025 0.025 F 불소(㎎/ℓ) F Fluorine (mg / l) 0.53 0.53 0.56 0.56 SO4 2 -황산 이온(㎎/ℓ)SO 4 2 - sulfate ion (mg / l) 2,833 2,833 2,627 2,627


spirit
amount
salt
Liu
NH4 +암모니아태질소(㎎/ℓ)NH 4 + ammonia nitrogen (mg / l) 0.05 0.05 0.03 0.03
NO3 -질산태질소(㎎/ℓ)NO 3 - Nitrogen Nitrate (mg / l) 1.158 1.158 0.081 0.081 PO4 3 -인산태인(㎎/ℓ)PO 4 3 - phosphate (mg / l) 0.177 0.177 0.028 0.028 Si 규소(㎎/ℓ) Si silicon (mg / l) 1.89 1.89 0.32 0.32


beauty
Amount
won
small
Pb 납(㎍/ℓ) Pb lead (μg / ℓ) 0.102 0.102 0.087 0.087
Cd 카드뮴(㎍/ℓ) Cd cadmium (µg / l) 0.028 0.028 0.008 0.008 Cu 구리(㎍/ℓ) Cu copper (µg / l) 0.153 0.153 0.272 0.272 Fe 철(㎍/ℓ) Fe iron (㎍ / ℓ) 0.217 0.217 0.355 0.355 Mn 망간(㎍/ℓ) Mn manganese (㎍ / ℓ) 0.265 0.265 0.313 0.313 Ni 니켈(㎍/ℓ) Ni nickel (µg / l) 0.387 0.387 0.496 0.496 Zn 아연(㎍/ℓ) Zn zinc (µg / l) 0.624 0.624 0.452 0.452 As 비소(㎍/ℓ) As arsenic (㎍ / ℓ) 1.051 1.051 0.440 0.440 Mo 몰리브덴(㎍/ℓ) Mo molybdenum (µg / l) 5.095 5.095 5.565 5.565 Cr 크롬(㎍/ℓ) Cr chromium (µg / l)
Fungus
Number
생균 수(개/㎖) Number of live bacteria (dog / ml) 00 540540
대장균 수(개/㎖) E. coli count (pcs / ml) 음성voice 음성voice

일반적으로 해양 심층수나 표층해수를 탈염처리하여 담수화하는 방법은, 정밀여과(Microfiltration)나 한외여과(限外濾過: Ultrafiltration)에 의한 전처리 여과를 한 다음에, 나노여과(Nanofiltration)와 역삼투여과(reverse osmosis filtration)을 조합하여 해양 심층수나 표층해수에 함유되어 있는 염분을 제거하는 방법 또는 이온교환막을 이용한 전기투석(電氣透析: Electrodialysis)과 역삼투여과를 조합한 방법을 주로 적용하고 있으나, 나노여과와 역삼투여과에 의한 방법은 고압으로 운전을 하면서 회수율이 40∼60%로 낮기 때문에 경제성이 없는 문제점과 막의 오염(Fouling)에 의한 막의 교체비용으로 인한 유지관리비가 높은 문제점이 있으며, 전기투석에 의한 탈염(脫鹽)은 전기전도도(電氣傳導度) 값이 6∼12㎳/㎝범위 이하에서는 용액저항이 급격히 증가하기 때문에 고도로 탈염처리가 어려운 문제점이 있다.In general, desalination of deep seawater or superficial seawater is carried out by prefiltration by microfiltration or ultrafiltration, followed by nanofiltration and reverse osmosis. Osmosis filtration is used to remove salts from deep seawater and surface seawater, or electrodialysis and reverse osmosis using ion exchange membranes are mainly applied.However, nanofiltration and reverse osmosis The method by the administration section has a problem that there is no economical problem and high maintenance cost due to the membrane replacement cost due to fouling of the membrane due to the low recovery rate of 40 to 60% while operating at high pressure. I) Altitude is high because the solution resistance increases rapidly in the electric conductivity value of 6 ~ 12㎳ / ㎝ or less. There is a desalination process difficult.

그래서 본 발명에서는 염추출실 내의 양극과 음극 사이에 격막으로 분리된 다단의 탈염실로 해양 심층수를 공급하면서 정류기로부터 직류전기를 양극과 음극에 인가 (印加)하여 전기장(電氣場: Electric field)을 형성하여 탈염실 내의 해양 심층수에 함유되어 있는 염(NaCl, KCl, MgSO4, MgCl2, CaSO4, MgBr2 … 등)을 전기영동(電氣泳動: Electrophoresis)에 의해서 염추출실로 원래 상태의 염으로 추출하여 제거하는 탈염장치(본 발명에서는 이를 "전기추출탈염장치"라 칭함)에 의해서 낮은 전압과 전류를 인가하여 전력소모량이 적은 상태에서 1차 탈염처리를 한 다음, 2∼10㎏/㎠의 저압으로 역삼투여과를 하여 운전비용과 유지관리비용이 저렴한 담수화 방법을 제시한다.Thus, in the present invention, while supplying deep sea water to a multistage desalting chamber separated by a diaphragm between the anode and the cathode in the salt extraction chamber, direct current is applied to the anode and the cathode from the rectifier to form an electric field. Salts (NaCl, KCl, MgSO 4 , MgCl 2 , CaSO 4 , MgBr 2 ..., Etc.) contained in the deep seawater in the desalting chamber are extracted into the salt extraction chamber as the salts of the original state by electrophoresis. By applying a low voltage and a current by a desalting apparatus (referred to as "electric extraction desalting apparatus" in the present invention) to remove by means of the first desalting treatment in a state of low power consumption, then a low pressure of 2 ~ 10㎏ / ㎠ By reverse osmosis, we propose a desalination method with low operating and maintenance costs.

본 발명에서 해양 심층수의 비중을 나타내는 보메도 비중계(Baume's hydrometer)의 보메도(°Be)는 액체의 비중을 측정하기 위하여 보메도 비중계를 액체에 띄웠을 때의 눈금의 수치로 나타낸 것으로, 순수(純水)를 0°Be로 하고, 15% 식염수를 15°Be로 하여, 그 사이를 15 등분한 눈금을 매기고 있으며, 보메도(°Be)는 해양 심층수의 경우 염 농도(wt%)와 근사(近似)하기 때문에 농도를 표시하는 척도로도 널리 사용되고 있다.In the present invention, the Bumedo (° Be) of the Bumedo hydrometer (° Be) representing the specific gravity of the deep sea water is expressed as a numerical value of the scale when the Bumedo hydrometer is floated in the liquid to measure the specific gravity of the liquid, 15 ° saline is 15 ° Be and 15% is divided between them. Bomedo (° Be) approximates the salt concentration (wt%) for deep sea water. (I) it is widely used as a measure of concentration.

d = 144.3/(144.3-°Be) ………………………………………………(1) d = 144.3 / (144.3- ° Be). … … … … … … … … … … … … … … … … … (One)

전기전도율지시제어기(Electric conductivity indicating switch: ECIS)에서 측정되는 전기전도율(Electric conductivity)은 수용액이 전기를 전도하는 정도를 나타내는 지표로서 수중의 염류농도를 나타내는 기준으로 단위는 수용액의 전기저항률의 역수에 상당하는 ㎳/㎝(Siemens/meter)이며, 전기전도도(EC)와 수중의 총가용성염(TSS)과의 관계는 다음 식 (2)와 같다.The electrical conductivity measured in the electric conductivity indicating switch (ECIS) is an indicator of the degree of conduction of an aqueous solution by conducting electricity, and the unit represents the salt concentration in water. The unit is the inverse of the electrical resistivity of the aqueous solution. Corresponding Siemens / meter, the relationship between the electrical conductivity (EC) and the total soluble salt (TSS) in water is given by the following equation (2).

 TSS(ppm)=640 X EC(㎳/㎝) …………………………………………(2)TSS (ppm) = 640 X EC (mm / cm). … … … … … … … … … … … … … … … (2)

그리고 이중의 염분농도(NaCl ppm)는 전기전도율(EC)과의 관계는 다음 식(3)에 의해서 간단히 추정할 수 있다.The double salinity concentration (NaCl ppm) can be estimated simply by the following equation (3).

염분농도(NaCl ppm) = 552×EC(㎳/㎝)-200 …………………………(3)Salinity concentration (NaCl ppm) = 552 x EC (cc / cm) -200. … … … … … … … … … (3)

전기전도도 값은 국제단위계인 ㎳/m(millisimenss/meter), 또는 ㎲/㎝(microsiemens/centimeter) 단위로 표기하며, ㎳/m = 10㎲/㎝(또는 10μmhos/㎝)이다. The conductivity value is expressed in units of millimenss / meter, or microsiemens / centimeter, which is an international system of units, and ㎳ / m = 10 μs / cm (or 10 μmhos / cm).

본 발명은 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 가온처리와 전처리여과처리를 한 다음, 1차 전기추출법에 의한 탈염처리한 것을, 2차 pH를 9∼11로 조정한 후 역삼투여과에 의해 탈염처리하여 담수를 생산하고, 이 담수를 이용하여 음료수를 생산하는 방법에 관한 것으로, 이하 첨부된 도면에 의해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
The present invention is to take the deep sea water of the seabed deeper than 200m deep from the sea surface, and then subjected to warming treatment and pre-treatment, and then desalted by the first electroextraction method, after adjusting the secondary pH to 9-11, reverse osmosis It relates to a method of producing desalination by desalting by the administration section, and producing a drinking water using the fresh water, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

Ⅰ. 전처리단계Ⅰ. Pretreatment stage

1. 취수 및 가온처리 공정1. Intake and warming process

전처리공정에서는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 후속처리를 원만하게 처리될 수 있도록 가온처리를 한다.In the pretreatment process, the deep sea water of the seabed deeper than 200m deep from the sea surface is taken out and warmed so that the subsequent treatment can be smoothly processed.

해양 심층수는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층에서 취수를 하며, 취수방법은 선상(船上)에서 해저 200m보다 깊은 해저심층에 배관을 내려 취수하던가, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층까지 배관을 설치하여 펌프(Pump)로 취수하던가, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층까지 배관을 설치하여 취수정을 해수면보다 깊게 설치하여 사이펀(siphon) 원리에 의해서 취수를 한다.Deep sea water is taken from deep seabeds deeper than 200m deep from the sea surface, and the intake method is piped down to deep seabeds deeper than 200m below sea level, or pipes are installed to deep seabed deeper than 200m deep from sea level. The water is pumped or the pipe is installed from the sea level to the sea floor deeper than 200m deep, and the water intake well is installed deeper than the sea level to take water according to the siphon principle.

집수조에 취수된 해양 심층수는 온도가 낮으면서 점도가 높아 처리효율이 떨어지기 때문에 보일러(Boiler)에서 열을 공급받아(여름철에는 표층해수의 수온을 이용할 수도 있음) 20∼30℃로 가온하여 전처리여과공정으로 보낸다.
The deep sea water collected in the sump is low in temperature and high in viscosity, resulting in low treatment efficiency, so it is supplied with heat from a boiler (in summer, the surface water temperature may be used), and then warmed to 20 to 30 ° C. Send to fair

2. 전처리여과공정2. Pretreatment Filtration Process

전처리여과공정은 모래여과, 정밀여과(Micro filter)나 한외여과(限外濾過: Ultra filter)를 단독 또는 2가지 이상의 공정을 조합한 여과를 하여 수중의 부유고형물질(SS: Suspended solid)을 제거한 다음, 전기추출법에 의한 탈염공정의 전처리된 해양 심층수 저장조(1)로 보낸다.The pretreatment filtration process removes suspended solids (SS) by filtration through sand filtration, micro filtration or ultra filtration alone or a combination of two or more processes. Next, it is sent to the pre-treated deep sea water storage tank (1) of the desalination process by the electroextraction method.

이때 여과압력은 운전조건에 따른 여과기의 압력손실과 배관의 압력손실을 고려하여 결정하며, 모래여과의 경우 여과속도는 6∼10m/시간으로 하고, 여과사(濾過砂)의 유효경(有效徑)은 0.3∼0.45㎜, 균등계수(均等係數)는 2.0 이하로 하며, 여층(濾層)의 두께는 0.5∼1.0m로 한다.At this time, the filtration pressure is determined in consideration of the pressure loss of the filter and the pressure loss of the pipe according to the operating conditions.In the case of sand filtration, the filtration speed is 6-10 m / hour, and the effective diameter of the filter sand Is 0.3 to 0.45 mm, the uniformity factor is 2.0 or less, and the thickness of a fibrous layer is 0.5 to 1.0 m.

이때 취수된 해양 심층수의 탁도(濁度)가 2㎎/ℓ이하인 경우는 모래여과는 할 필요가 없다.At this time, if the turbidity of the deep ocean water taken is 2 mg / ℓ or less, it is not necessary to sand filtration.

그리고 정밀여과(Micro-filter)와 한외여과(Ultra-filter)는 여과막의 종류에는 구애받지 않으며, 벤더(Vendor)의 사양에 따라서 여과속도와 압력손실을 고려하여 펌프(Pump)의 공급압력을 결정한다.Micro-filter and Ultra-filter are not limited to the type of filtration membrane, and the supply pressure of the pump is decided by considering the filtration speed and the pressure loss according to the vendor's specifications. do.

정밀여과 또는 한외여과에서 여과는 물의 FI(Fouling index)값을 2∼4 범위로 처리한다.In microfiltration or ultrafiltration, filtration treats the water's fouling index (FI) in the range of 2-4.

FI값은 대상 수중의 미세한 탁질(濁質) 농도를 나타내는 수치로 다음 (4) 식으로 표현된다.The FI value is a numerical value representing the fine turbidity concentration in the target water, and is expressed by the following equation (4).

FI = (1-T0/T15)×100/15 ……………………………………………………(4)FI = (1-T 0 / T 15 ) x 100/15... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (4)

여기서 T0는 0.45㎛의 정밀여과막을 이용하여 시료 수를 0.2㎫로 가압 여과했을 때에 최초의 500㎖의 시료수의 여과에 필요로 한 시간이며, T15는 T0와 동일한 상태에서 15분간 여과한 후에 500㎖의 시료수의 여과에 필요로 하는 시간이다.
T 0 is the time required for filtration of the first 500 mL of sample water when the sample water was filtered under pressure of 0.2 MPa using a 0.45 μm microfiltration membrane, and T 15 was filtered for 15 minutes in the same state as T 0. It is time required for filtration of 500 ml of sample water after that.

Ⅱ. 1차 탈염처리단계II. First desalination step

본 발명은, 해수 또는 해양 심층수를 전기투석장치나 역삼투여과장치로 탈염처리를 하는 경우, 전력소모량이 높은 문제점을 해결하기 위해서, 염추출실(3) 내부에 양극(8)과 음극(9) 사이에 양이온교환격막(5)과 음이온교환격막(6)으로 격리된 탈염실(4)을 다단(多段)으로 설치한 전기추출에 의한 탈염장치에 관한 것으로, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention, in order to solve the problem of high power consumption when the desalination treatment of seawater or deep sea water with an electrodialysis apparatus or reverse osmosis filtration apparatus, the anode 8 and the cathode 9 in the salt extraction chamber (3) It relates to a desalination apparatus by electric extraction in which a desalting chamber (4) separated by a cation exchange diaphragm (5) and an anion exchange diaphragm (6) is installed in a plurality of stages. As follows.

본 발명은, 해양 심층수를 전기투석장치나 역삼투여과장치로 탈염처리하는 경우, 전력소모량이 높은 문제점을 해결하기 위해서, 염추출실(3) 내부에 양극(8)과 음극(9) 사이에 양이온교환격막(5)과 음이온교환격막(6)으로 격리된 탈염실(4)을 다단(多段)으로 설치한 전기추출에 의한 탈염장치에 관한 것으로, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention, in order to solve the problem of high power consumption when desalination of the deep sea water by electrodialysis or reverse osmosis filtration device, the cation between the anode (8) and the cathode (9) inside the salt extraction chamber (3) The desalination apparatus by electroextraction in which the desalination chamber 4 separated by the exchange diaphragm 5 and the anion exchange diaphragm 6 is installed in multiple stages will be described in detail with reference to the accompanying drawings. .

도 2는 "전기추출법에 의한 해양 심층수의 탈염처리 메커니즘(desalting mechanism) 설명도"로 염추출실(3) 내부에 설치된 양극(8)과 음극(9) 사이에 음극(9) 쪽은 양이온교환격막(5)을, 양극(8) 쪽은 음이온교환격막(6)을 설치하여 격리된 탈염실(4)을 다단을 설치한 것으로 구성된 "전기추출에 의한 탈염장치"에 의해서 해양 심층수를 1차 탈염처리(脫鹽處理) 한다.FIG. 2 is an explanatory view of a desalting mechanism of deep sea water by the electroextraction method. The negative electrode 9 is a cation exchanger between the positive electrode 8 and the negative electrode 9 installed inside the salt extraction chamber 3. The deep seawater is primary by an "extraction desalination apparatus" consisting of the diaphragm 5 and the anode 8 provided with an anion exchange diaphragm 6 and an isolated desalination chamber 4 with multiple stages. Desalting treatment.

전처리된 해양 심층수를 저장조(1)에 공급하고, 이 해양 심층수를 이송펌프(2)로 염추출실(3)과 탈염실(4)에 공급하고, 탈염실(4)에 공급하는 해양 심층수는 저장조(1)로 순환하면서, 송풍기(10)로부터 대기 중의 공기를 산기관(11)을 통해서 폭기하면서, 정류기로부터 4∼50볼트(Volt)의 직류전기를 인가(印加)하여 전기장(電氣場: Electric field)을 형성하면 전기영동(電氣泳動: Electrophoresis)에 의해서 탈염실(4)의 해양 심층수 중에 함유된 양이온(Na+, K+, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3+, Zn2 + …등)은 음극(9) 쪽의 양이온교환 격막(5)을 투과하여 염추출실(3)로 이동하게 되며, 음이온(Cl-, Br-, NO3 -, SO4 2 -, HCO3 -, CO3 2 -, HPO4 2 -, PO4 3 - …등)은 양극(8) 쪽의 음이온교환 격막(6)을 투과하여 염추출실(3)로 이동하게 되면서 농축 염수가 생산되면 소금제조공정으로 보내면서 해양 심층수에 함유된 염분을 1차 탈염처리 한다.The deep seawater to be pretreated is supplied to the storage tank 1, and the deep seawater to be supplied to the salt extraction chamber 3 and the desalination chamber 4 by a transfer pump 2, and the deep seawater to be supplied to the desalination chamber 4 is While circulating to the storage tank 1, aeration of air in the air from the blower 10 through the diffuser 11, 4 to 50 volts of direct current from the rectifier is applied to the electric field. When the electric field is formed, the cations (Na + , K + , Ca 2 + , Mg 2 + , Fe 2 + , Fe 3+ ) contained in the deep sea water of the desalting chamber 4 by electrophoresis. , Zn 2 + ..., Etc.) are transferred to the salt extraction chamber 3 by passing through the cation exchange diaphragm 5 on the cathode 9 side, and anion (Cl , Br , NO 3 , SO 4 2 , HCO 3 -, CO 3 2 -, HPO 4 2 -, PO 4 3 - ... and so on) is concentrated as it moves to the anode (8) an anion exchange membrane (6) transmitted by salt extraction chamber 3 to the side brine Is produced and sent to the salt manufacturing process The salts contained in the deep sea water are firstly desalted.

염추출실(3)에서 염수의 농도는 염추출실(3)에 설치된 보메도 비중 지시제어기(BIS: Baume's hydrometer indicating switch)의 보메도 비중이 12∼20°Be가 되게 유입되는 해양 심층수의 양을 조정한다. The concentration of brine in the salt extraction chamber (3) is the amount of deep ocean water that flows in such a way that the Bomedo specific gravity of the Baume's hydrometer indicating switch (BIS) installed in the salt extraction chamber (3) is 12 to 20 ° Be. Adjust it.

그리고 탈염실(4) 내의 해양 심층수 중에서 염분이 제거되어 탈염수 라인에 설치된 전기전도율지시제어기(ECIS: Electric conductivity indicating switch)의 전기전도율이 6∼12㎳/㎝범위로 탈염된 탈염수는 솔레노이드밸브를 작동하여 1차 탈염처리된 탈염수를 배출한다. The desalted water in which the salt is removed from the deep seawater in the desalination chamber 4 and the deionized water in the electric conductivity indicating range (ECIS) installed in the demineralized water line is in the range of 6-12 mW / cm operates the solenoid valve. To discharge the first desalted water.

실제 해양 심층수의 탈염장치는, 도 3 "해양 심층수를 전기추출에 의한 탈염처리 장치도"에서와 같이 염추출실(3) 내부에 음극(9) 쪽은 양이온교환격막(5)을, 양극(8) 쪽은 음이온교환격막(6)을 설치하여 격리된 탈염실(4)을 양극(8)과 음극(9) 사이에 다단을 설치하고, 처리용량에 따라서 이를 교호적(交互的)으로 반복 설치된 전기추출에 의한 탈염장치에, 저장조(1)의 해양 심층수를 이송펌프(2)로 염추출실(3)과 탈염실(4)에 공급하면서 정류기로부터 직류전기를 인가하여 탈염실(4)에 전기장(電氣場)을 형성하면 전기영동(電氣泳動)에 의해서 탈염실(4)에 함유된 염분이 염추출실(3)로 추출되어 탈염처리되는 탈염장치이다. In the actual desalination apparatus for deep sea water, the cathode 9 side inside the salt extraction chamber 3 has a cation exchange diaphragm 5 as shown in FIG. 8) The anion exchange diaphragm 6 is provided to install an isolated desalting chamber 4 between the anode 8 and the cathode 9 in multiple stages, and this is alternately repeated depending on the processing capacity. The desalination chamber (4) is applied to the desalination unit by the electric extraction, by supplying the deep sea water of the storage tank (1) to the salt extraction chamber (3) and the desalination chamber (4) by the transfer pump (2), and applying direct current electricity from the rectifier. When the electric field is formed in the desalination apparatus, the salt contained in the desalination chamber 4 is extracted into the salt extraction chamber 3 by electrophoresis, and the desalination treatment is performed.

해양 심층수에 함유된 염분의 1차 탈염처리는, 전기추출에 의한 탈염처리하는 상기 탈염장치에 저장조(1)의 해양 심층수를 이송펌프(2)로 염추출실(3)과 탈염실(4)로 공급하고, 탈염실(4)에 공급된 해양 심층수는 저장조(1)로 반송하면서 송풍기(10)로부터 공기를 염추출실(3) 하부에 설치된 산기관(11)으로 공급하여 폭기를 하고, 정류기로부터 4∼50볼트(Volt)의 직류전기를 양극(8)과 음극(9)에 인가(印加)하여 탈염실(4)에 전기장(電氣場)을 형성하면 전기영동(電氣泳動)에 의해서 탈염실(4)의 해양 심층수에 함유된 양이온은 음극(9) 쪽의 양이온교환격막(5)을 투과하여 염추출실(3)로 이동하게 되며, 음이온은 양극(8) 쪽의 음이온교환격막(6)을 투과하여 염추출실(3)로 이동하게 되면서 염추출실(3)에서 농축 염수는 유입되는 해양 심층수의 공급량을 보메도 비중 지시제어기(BIS)의 보메도 비중이 12∼20°Be 범위로 솔레노이드밸브(ⓢ)를 작동하여 조정하면서 농축된 농축 염수는 소금제조공정으로 배출하고, 탈염실(4) 내의 해양 심층수 중에서 염분이 제거되어 탈염수 라인의 전기전도율지시제어기(ECIS)의 전기전도율이 6∼12㎳/㎝범위로 탈염된 탈염수는 솔레노이드밸브(ⓢ)를 작동하여 1차 탈염수는 알칼리제를 주입하여 pH를 9∼11로 조정한 다음, 역삼투여과공정으로 보낸다.In the first desalination treatment of the salt contained in the deep sea water, the deep sea water of the storage tank 1 is transferred to the desalting apparatus subjected to the desalination treatment by electric extraction to the salt extraction chamber 3 and the desalination chamber 4 by a transfer pump 2. The deep sea water supplied to the desalination chamber 4 is conveyed to the storage tank 1 while supplying air from the blower 10 to the diffuser 11 installed below the salt extraction chamber 3 to aeration. When a direct current of 4 to 50 volts is applied from the rectifier to the positive electrode 8 and the negative electrode 9 to form an electric field in the desalination chamber 4, electrophoresis is performed. The cations contained in the deep seawater of the desalting chamber 4 pass through the cation exchange diaphragm 5 on the cathode 9 side and move to the salt extraction chamber 3, and the anion is an anion exchange diaphragm on the anode 8 side. While passing through (6) to the salt extraction chamber (3), the concentrated brine from the salt extraction chamber (3) is the ratio of the supply of the deep sea water flowing in The concentrated brine is discharged by the salt manufacturing process while operating the solenoid valve (ⓢ) so that the specific gravity of the BIS in the BIS range is 12 to 20 ° Be. The desalted water is removed and the deionized water of the electroconductivity indicator controller (ECIS) in the demineralized water line is in the range of 6-12㎳ / ㎝. The solenoid valve (ⓢ) is operated. After adjustment, it is sent to reverse osmosis filtration process.

상기 해양 심층수의 탈염장치의 염추출실(3) 내부에 양극(8)과 음극(9) 사이에 탈염실(4)은 2∼10개를 병렬로 설치한 군(群)을 처리용량에 따라서 교호적(交互的)으로 여러 단을 설치한다.The desalting chamber 4 is installed between the anode 8 and the cathode 9 in the salt extraction chamber 3 of the desalination apparatus of the deep sea water according to the treatment capacity. Alternately install multiple stages.

상술한 해양 심층수 중의 염분이 "전기추출에 의한 탈염장치"에 의해서 탈염처리되는 전기화학적 반응메커니즘(Reaction mechanism)을 설명하면 다음과 같다.The electrochemical reaction mechanism in which the salt in the deep sea water described above is desalted by the "desalting apparatus by electroextraction" is as follows.

해양 심층수 중에 함유되어 있는 염류 중에서 NaCl 경우는, 해양 심층수 중에서 가수분해반응에 의해서 Na+이온과 Cl-이온으로 다음 반응식 (5)와 같이 해리(解離)되어 있다.In the case of NaCl among the salts contained in the deep sea water, Na + ions and Cl - ions are dissociated in the deep sea water by hydrolysis reaction as in the following reaction formula (5).

NaCl ―H2O→ Na+ + Cl- …………………………………………………(5) NaCl -H 2 O → Na + + Cl - ... … … … … … … … … … … … … … … … … … … (5)

정류기로부터 양극(8)과 음극(9)에 직류전기를 인가하여 탈염실(4) 내부에 전기장을 형성하면 전기영동에 의해서 탈염실(4) 내의 해양 심층수에 함유되어 있는 Na+이온과 같은 양이온은 음극(9) 쪽의 양이온교환격막(5)을 투과하여 염추출실(3)로 이동하게 되며, Cl-이온과 같은 음이온은 양극(8) 쪽의 음이온교환격막(6)을 투과하여 염추출실(3)로 이동하게 되면서 탈염실(4)의 해양 심층수로부터 염(NaCl, KCl, CaSO4, CaCO3, MgCl2, MgSO4, MgBr2, SrSO4 …등)이 제거(탈염) 하게 되며, NaCl의 경우 반응 메커니즘을 검토하면 다음과 같다.When a direct current is applied from the rectifier to the anode 8 and the cathode 9 to form an electric field inside the desalination chamber 4, the electrophoresis causes cations such as Na + ions contained in the deep sea water in the desalination chamber 4. The silver penetrates the cation exchange diaphragm 5 on the cathode 9 side and moves to the salt extraction chamber 3, and anion such as Cl ions penetrates the anion exchange diaphragm 6 on the anode 8 side to salt The salts (NaCl, KCl, CaSO 4 , CaCO 3 , MgCl 2 , MgSO 4 , MgBr 2 , SrSO 4 ..., Etc.) are removed (desalted) from the deep sea water of the desalting chamber 4 while moving to the extraction chamber 3 . In the case of NaCl, reviewing the reaction mechanism is as follows.

Na+ ―― 격막 ―→ Na+ …………………………………………………(6)Na + --septum-> Na + ... … … … … … … … … … … … … … … … … … … (6)

Cl- ―― 격막 ―→ Cl- …………………………………………………(7)Cl - - Diaphragm - → Cl - ... … … … … … … … … … … … … … … … … … … (7)

염추출실(3)로 이동한 Na+이온과 Cl-이온은 원래의 NaCl상태로 인사이투(in situ) 반응이 일어나게 된다.Na + ions and Cl ions transferred to the salt extraction chamber 3 are in situ in the original NaCl state.

Na+ + Cl- ―H2O→ NaCl …………………………………………………(8)Na + + Cl —H 2 O → NaCl... … … … … … … … … … … … … … … … … … … (8)

그리고 양극(8)과 음극(9) 측에서는 다음과 같은 부반응(副反應)이 일어나면 악취발생과 전력소모량이 증가할 우려가 있기 때문에 송풍기(Air blower: 10)로부터 대기 중의 공기를 산기관(Diffuser: 11)을 통해서 폭기하여 다음과 같은 부반응(副反應)을 최대한 억제되도록 한다.On the anode 8 and cathode 9 sides, if the following side reactions occur, odor generation and power consumption may increase. Therefore, air from the blower 10 may be diffused into the air. 11) aeration through the following side reactions (副 反 최대한) to the maximum suppressed.

2Cl- → Cl2 ( aq ) + 2e- ……………………………………………………(9)2Cl → Cl 2 ( aq ) + 2e . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (9)

Cl2 ( aq ) → Cl2 (g)↑ ………………………………………………………(10)Cl 2 ( aq ) → Cl 2 (g) ↑. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 10

Cl2 ( aq ) + H2O → HClO( aq ) + HCl ……………………………………………(11)Cl 2 ( aq ) + H 2 O → HClO ( aq ) + HCl... … … … … … … … … … … … … … … … … (11)

2HClO( aq ) + 2H+ + 2e- → Cl2 (g)↑ + 2H2O ………………………………(12) 2HClO (aq) + 2H + + 2e - → Cl 2 (g) ↑ + 2H 2 O ... … … … … … … … … … … … (12)

2H2O + 2e- → 2OH- + H2 (g)↑ ………………………………………………(13) 2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 (g) ↑ ... … … … … … … … … … … … … … … … … … (13)

이때 송풍기(10)로부터 산기관(11)을 통해서 공급하는 공기의 공급량은 폭기강도(Intensity of aeration)가 1.2∼2.0공기(㎥)/조 용적(㎥)이 되도록 한다. At this time, the supply amount of air supplied from the blower 10 through the diffuser 11 is such that the aeration intensity (Intensity of aeration) is 1.2 to 2.0 air (m 3) / tank volume (m 3).

본 발명의 특징은 전기분해(電氣分解)나 전기투석(電氣透析)에 의한 탈염방법에 비해서 염분(NaCl 등)이 분해반응에 의한 탈염이 전혀 일어나지 않고, 탈염실(4)의 해양 심층수에 함유되어 있는 염분을 정류기로부터 양극(8)과 음극(9)에 직류전기를 인가하여 전기장을 형성하면 전기영동에 의해서 양이온(Na+ 등)은 음극(9) 쪽의 양이온교환격막(5)을 투과하여 염추출실(3)로 이동되고, 음이온(Cl- 등)은 양극(8) 쪽의 음이온교환격막(6)을 투과하여 염추출실(3)로 이동하여 원래의 염의 상태로 인사이투(in situ) 반응이 일어나면서 추출제거되기 때문에 염의 분해에 의한 전류가 소비되지 않기 때문에 전력소모가 적은 특징이 있다. A feature of the present invention is that the salinity (NaCl, etc.) does not occur at all in the deep sea water of the desalting chamber 4 as compared to the desalination method by electrolysis or electrodialysis. The salt is applied from the rectifier to the anode 8 and the cathode 9 by direct current to form an electric field. By electrophoresis, cations (Na +, etc.) penetrate the cation exchange diaphragm 5 on the cathode 9 side. Is moved to the salt extraction chamber (3), anion (Cl - etc.) passes through the anion exchange diaphragm (6) on the positive electrode (8) side to the salt extraction chamber (3) to the state of the original salt It is characterized by low power consumption because current is not consumed by salt decomposition because it is extracted and removed during the reaction.

염추출실(3)과 탈염실(4)의 재질은 내염성 스테인리스강, 티타늄(Titanium)을 사용하던가 카본 스틸(Carbon steel)에 에폭시(Epoxy) 코팅(Coating) 또는 라이닝(Lining)을 하던가, 유리섬유강화플라스틱(FRP: Fiber glass reinforced plastic)을 라이닝 한다.Salt extraction chamber (3) and desalination chamber (4) are made of flame resistant stainless steel, titanium, epoxy coated (coated) or lined with carbon steel, or glass. Lining fiber glass reinforced plastic (FRP).

음극판(6)의 재질은 수소발생과전압(水素發生過電壓))이 높은 재질인 스틸 판에 레이니 니켈(Raney nickel)을 라이닝(Lining) 한 것 또는 내염성 스테인리스강, 티타늄(Titanium)판을 사용하며, 양극(8) 판은 내식성이 우수하면서 산소 및 염소발생과전압(鹽素發生過電壓)이 높은 재질인 티타늄 판(Titanium plate)에 TiO2-RuO2를 소부(燒付) 코팅(Coating)한 디에스에이(DSA: Dimensionally Stable Anode) 전극을 사용한다.The negative electrode plate 6 is made of steel plate of high hydrogen generation overvoltage, which is made of lined with Raney nickel, or flame-resistant stainless steel or titanium plate. , The anode (8) plate is coated with TiO 2 -RuO 2 on a titanium plate, which is made of a material with high corrosion resistance and high oxygen and chlorine generation overvoltage. It uses a dimensionally stable table (DSA) electrode.

해양 심층수 중에 함유되어 있는 1가 염(NaCl, KCl, KBr 등)과 다가염(多價鹽, MgCl2, MgSO4, CaSO4, FeCl2, FeCl3, SrSO4 …등)을 모두 제거하여 해양 심층수를 담수화(淡水化)하는 경우에는 음극(9) 쪽의 양이온교환격막(5)은 모든 양이온을 투과하는 양이온교환격막을 사용하고, 양극(8) 쪽의 음이온교환격막(6)은 모든 음이온을 투과하는 음이온교환격막을 사용한다.Remove all monovalent salts (NaCl, KCl, KBr, etc.) and polyvalent salts (多 價 鹽, MgCl 2 , MgSO 4 , CaSO 4 , FeCl 2 , FeCl 3 , SrSO 4 , etc.) contained in deep ocean water In the case of desalination of the deep water, the cation exchange diaphragm 5 on the cathode 9 side uses a cation exchange diaphragm that permeates all cations, and the anion exchange diaphragm 6 on the positive electrode 8 side includes all anions. An anion exchange diaphragm is used.

그러나 탈염처리 효율이 다소 떨어지더라도 경제성을 감안하여 양극(8) 쪽과 음극(9) 쪽의 격막을 동일하게 석면(石綿), 나일론(Nylon), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리불화비닐리덴(poly vinylindene fluoride), 폴리오레핀(Polyolefin), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에스텔(Polyester), 헥사플루오르프로필렌(Hexafluoropropylene), 폴리플루오로올레핀(Polyfluoroolefin), 테트라플루오르에틸렌(TFE: Tetrafluoroethylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE: Polytetrafluoroethylene), 중에서 한 종류의 막을 사용할 수도 있다.However, even if the desalination efficiency is slightly reduced, the asbestos, nylon, polypropylene, and polyvinylidene fluoride are similarly disposed in the diaphragm on the anode 8 side and the cathode 9 side in consideration of economical efficiency. vinylindene fluoride, polyolefin, polyethylene, polyester, polyester, hexafluoropropylene, polyfluoroolefin, tetrafluoroethylene (TFE: Tetrafluoroethylene), polytetrafluoroethylene (PTFE: Polytetrafluoroethylene), one kind of membrane may be used.

해양 심층수 중에 과량으로 함유되어 있는 NaCl성분을 제거하여 농업용수 등에 사용하기 위해서 2가 이상의 미네랄성분이 다량 함유한 미네랄수를 생산하는 경우에는, 해양 심층수 중에 함유되어 있는 염류 중에서 다가(多價)의 양이온인 미네랄성분은 제거하지 않고, 1가 양이온만 제거하는 경우에는, 음극(9) 쪽의 양이온교환격막(5)을 1가 양이온만 선택적으로 투과하는 1가 양이온선택교환격막을 사용한다.When the NaCl component contained in the deep ocean water is removed to produce mineral water containing a large amount of divalent or more minerals for use in agricultural water, the salts contained in the deep ocean water When only the monovalent cation is removed without removing the mineral component as a cation, a monovalent cation selective exchange diaphragm that selectively permeates only the monovalent cation through the cation exchange diaphragm 5 on the negative electrode 9 side is used.

해양 심층수에 함유된 1가 양이온(Na+, K+)과 황산 이온(SO4 2 -)을 제거한 미네랄수를 생산하는 경우에는, 양극(8) 쪽의 음이온교환격막(5)은 모든 음이온을 투과하는 음이온교환격막을 사용하고, 음극(9) 쪽의 양이온교환격막(5)은 1가 양이온만 선택적으로 교환하는 격막을 사용한다.The one contained in the deep sea water cations (Na +, K +) and sulfate ions (SO 4 2 -) to the case of producing the removed number of mineral, an anion exchange membrane (5) on the side of the anode (8) is all the anions The permeable anion exchange membrane is used, and the cation exchange membrane 5 on the cathode 9 side uses a membrane in which only monovalent cations are exchanged selectively.

이때 해양 심층수 중에 황산 이온(SO4 2 -)은 CaSO4로 존재하던 것이 황산 이온이 제거되면서 칼슘 이온(Ca2 +)은 다음과 같은 (14)의 반응에 의해서 염화칼슘(CaCl2)의 형태로 존재하게 되어, 칼슘함량이 높은 미네랄수가 생성된다.The sulfate ions (SO 4 2 -) in the deep sea water is in the form of calcium chloride (CaCl 2) by the reaction of calcium ions (14), such as (Ca 2 +) is as follows: As to sulfate ions are removed existed as CaSO 4 In the presence of water, mineral water having a high calcium content is produced.

CaSO4 + MgCl2 → CaCl2 + MgSO4 ………………………………………(14)CaSO 4 + MgCl 2 → CaCl 2 + MgSO 4 ... … … … … … … … … … … … … … … (14)

본 발명에서 사용하는 1가 양이온선택교환격막은 2가 이상 다가(多價)의 양이온투과는 억제하면서 1가 양이온만을 선택적으로 투과하는 교환 막으로, 폴리스티렌-디비닐 벤젠(Polystyrene-divinylbenzene)계의 주 사슬(主鎖: Main chain)에 부전하(負電荷) R-SO3 -를 고정하고 있는 부하전막(負荷電膜)에 측쇄(側鎖: side chain)와 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine) 또는 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine) 등의 그래프트 폴리머(Graft polymer)나 주 사슬이 폴리에틸렌이민 또는 폴리비닐 피리딘으로 된 측쇄가 폴리스티렌인 그래프트 폴리머로 막 표면을 수식(修飾)처리된 이온교환막으로, 그래프트 폴리머의 주 사슬이 양이온교환격막의 주 사슬 또는 측쇄와 동일한 분자구조를 하고 있는 것이면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(Polyvinylchlorde), 폴리스티렌(polystyrene) 등에 부전하 R-SO3 -를 고정한 양이온교환격막으로 구성된 고분자분자구조를 가진 주 사슬 혹은 측쇄(側鎖)에 1가 양이온만 투과능(透過能)을 가지는 분자구조인 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine), 폴리비닐 아민(Polyethyleneamine) 또는 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine) 막과 같은 1가 양이온선택교환격막을 사용할 수 있으며, 특히, 폴리스티렌-디비닐벤젠계의 폴리스티렌-그래프트-에틸렌 이민이 가장 바람직하게 사용할 수 있다.The monovalent cation selective exchange diaphragm used in the present invention is an exchange membrane that selectively permeates only monovalent cations while suppressing divalent or more multivalent cation permeation, and is based on a polystyrene-divinylbenzene system. Side chains and polyethyleneimine or polyvinyl chloride in the load-carrying membranes that hold the negative charge R-SO 3 - in the main chain. Graft polymers such as polyvinylpyridine or graft polymers whose main chains are polystyrene with side chains made of polyethyleneimine or polyvinyl pyridine. As long as it has the same molecular structure as the main chain or the side chain of the cation exchange diaphragm, it can be used without limitation. Preferably, polyethylene, polypropylene Only monovalent cations permeate into the main chain or side chain with a polymer molecule structure composed of a cation exchange diaphragm immobilized with negative charge R-SO 3 - on propylene, polyvinyl chloride, polystyrene, etc. Monovalent cation selective exchange diaphragms such as polyvinylpyridine, polyvinylamine or polyethyleneimine membranes having a molecular structure of Polystyrene-graft-ethylene imine may be most preferably used.

그리고 1가 음이온선택교환격막은 1가 양이온선택교환격막과는 반대로 1가 음이온만 선택적으로 교환할 수 있는 막으로는 기재(基材)의 폴리머 사슬(Polymer chain)에 1급으로부터 3급의 아민(Amine)이나 암모늄(Ammonium) 기를 막에 고정하여 아미노화(Amination)하여 양이온을 도입한 정하전막(正荷電膜)의 표면에 1가 음이온을 선택적으로 투과하도록 막 표면을 수식(修飾)처리한 막으로, 이온교환기가 지방족 탄화수소(脂肪族炭化水素)에 의해서 가교(架橋) 되어 있어 막표면부(膜表面部)에는 양이온교환기를 가지는 고분자물질의 박층(薄層)이 형성되어 있는 음이온교환격막으로, 교환기의 도입 모노머(Monomer: 單位體)에 지방족 탄화수소로 가교와 동시에 4급화를 실시한 것이 좋으며, 양이온교환기를 가지는 고분자물질로서는 양이온교환기를 가지는 고분자 전해질 및 선상고분자전해질(線狀高分子電解質)이나 양이온교환기를 가지는 불용성 고분자 등으로, 구체적으로 리그닌설폰산염(Ligninsulfonate)과 같은 설폰산염(Sulfonate), 고급 알코올 인산에스테르와 같은 인산에스테르염 등에서 분자량 500 이상의 양이온교환기를 가지는 고분자 전해질, 메타아크릴산(methacrylic acid), 스틸렌설폰산(Styrene sulfonic acid)과 같은 카르본산기(-COOH) 또는 술폰산기(-SO3H)를 가지는 단량체(單量體) 유닛(Unit)을 다수 개 포함한 선상고분자 전해질, 양이온교환기를 포함한 페놀류와 알데히드류를 축합(縮合)시킨 것과 같은 양이온교환기를 가지는 불용성 고분자 등으로 1가 음이온만을 선택적으로 교환하는 막을 사용한다.In contrast to monovalent cation selective exchange diaphragms, monovalent anion selective exchange diaphragms are membranes capable of selectively exchanging only monovalent anions and are classified from primary to tertiary amines in the polymer chain of a substrate. The surface of the membrane was modified to selectively permeate monovalent anions to the surface of the positively charged membrane in which (Amine) or ammonium groups were fixed to the membrane and aminated to introduce a cation. Anion exchange diaphragm in which the ion exchange group is bridge | crosslinked by aliphatic hydrocarbon, and the thin film layer of the polymeric material which has a cation exchange group is formed in the membrane surface part. It is preferable to perform quaternization at the same time of crosslinking with an aliphatic hydrocarbon to the monomer introduced into the exchanger (Monomer), and a polymer having a cation exchange group as a polymer material having a cation exchange group. It is a molecular weight 500 such as an insoluble polymer having an electrolyte, a linear polymer electrolyte, or a cation exchange group. Monomer unit having a carboxylic acid group (-COOH) or a sulfonic acid group (-SO 3 H) such as a polymer electrolyte having a cation exchange group, a methacrylic acid, and styrene sulfonic acid A membrane that selectively exchanges only monovalent anions with a linear polymer electrolyte containing a large number of units, an insoluble polymer having a cation exchange group such as a condensation of phenols and aldehydes including a cation exchange group is used.

모든 양이온을 투과하는 양이온교환격막은 폴리스티렌-디비닐 벤젠(Polystyrene-divinylbenzene)계의 주사슬(主鎖: Main chain)에 부전하(負電荷) R-SO3 -를 고정하고 있는 부하전막(負荷電膜)으로 막 표면에 1가 양이온만을 선택적으로 투과시키기 위해 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine)과 같은 양 이온성 고분자 전해질을 박층상(薄層狀)으로 부착(Coating) 또는 결합하여 수식(修飾)처리를 하지 않은 양이온교환격막을 사용한다.The cation exchange diaphragm which permeates all cations is a load-electrode membrane which fixes negatively charged R-SO 3 - in the main chain of a polystyrene-divinylbenzene system. In order to selectively permeate monovalent cations to the surface of the membrane selectively, a cationic polymer electrolyte such as polyethyleneimine is coated or bonded in a thin layer to perform a modification process. Cation exchange membranes are used.

그리고 모든 음이온을 투과하는 음이온교환격막은 기재의 폴리머 사슬(Polymer chain)에 1급으로부터 3급의 아민(Amine)이나 암모늄 기를 막에 고정하여 아미노화(Amination)하여 양이온을 도입한 정하전막(正荷電膜)의 표면에 1가 음이온을 선택적으로 투과하도록 막 표면을 수식(修飾)처리하지 않은 막을 사용한다.In addition, the anion exchange diaphragm penetrating all anions is a positively charged membrane in which a cation is introduced by amination by immobilizing primary to tertiary amines or ammonium groups in the polymer chain of the substrate to the membrane. The membrane which does not modify the membrane surface is used so that a monovalent anion may permeate selectively on the surface of a denser.

격막 서포터(7)는 양이온교환격막(5)과 음이온교환격막(6)의 외부에 1∼10㎜ 두께의 비스코스레이온(Viscose rayon)이나 나이론 등의 합성수지의 부직포(不織布) 위에 내염성 스테인리스강이나 티타늄의 다공판(多孔板)이나 격자판(格子板)으로 지지고정시킨다.The diaphragm supporter 7 is flame resistant stainless steel or titanium on the outside of the cation exchange diaphragm 5 and the anion exchange diaphragm 6 on a nonwoven fabric made of synthetic resin such as viscose rayon or nylon having a thickness of 1 to 10 mm. It is supported by a porous plate or grid plate.

도 3과 같은 탈염장치에서, 용량 3.6㎥(840㎜×1,200㎜×4,000㎜)인 염추출실(3)의 내부에 양극(8)은 1,000㎜×1,200㎜ 티타늄판에 TiO2 - RuO2를 소부 코팅한 DSA전극을 2매, 음극(9)은 1,000㎜×1,200㎜ 티타늄판 전극을 2매를 교호적으로 설치를 하고, 각각의 양극(8)과 음극(9) 사이 사이에는 양이온교환격막(5)은 일본 아사히가세이주식회사(旭化成株式會社)의 Aciplex K-101을 사용하고, 음이온교환격막(6)은 동사(同社)의 Aciplex A-101을 사용한 탈염실(4) 용량은 0.1㎥(25㎜×1,000㎜×4,000㎜) 3매×3를 설치한 전기추출에 의한 탈염장치에 저장조(1)의 염분농도가 3.45wt%인 해양 심층수를 이송펌프(2)로 염추출실(3)로는 농축 염수의 보메도 비중이 12∼14°Be범위로 유지되게 공급하고, 탈염실로는 2㎥/hr를 공급하면서 정류기로부터 5∼15볼트(Volt)의 직류전기를 각각의 음극과 양극에 인가하였을 때 전류(電流)와 염분제거율을 측정한 결과는 다음 표2의 내용과 같았다.In the desalting apparatus as shown in FIG. 3, the anode 8 inside the salt extraction chamber 3 having a capacity of 3.6 m 3 (840 mm × 1,200 mm × 4,000 mm) has TiO 2 -RuO 2 on a 1,000 mm × 1,200 mm titanium plate. Two sheet-coated DSA electrodes were installed, and the cathode 9 had two 1,000 mm × 1,200 mm titanium plate electrodes alternately installed, and a cation exchange diaphragm between each anode 8 and the cathode 9. (5) The Aciplex K-101 of Asahi Kasei Co., Ltd., Japan, the deionization chamber using Aciplex A-101 of the company (4) capacity of 0.1 ㎥ (25 mm x 1,000 mm x 4,000 mm) In a desalting apparatus equipped with three sheets x 3, the deep seawater with a salt concentration of 3.45 wt% in the storage tank 1 was transferred to the salt extraction chamber (3). ) Is supplied so that the specific gravity of brine in concentrated brine is maintained in the range of 12-14 ° Be, and 2-15 m / hr is supplied to the desalination chamber, and 5 to 15 volts of direct current electric current is supplied from the rectifier to each cathode and anode. is it The results of measuring the current and salinity removal rate were as shown in Table 2 below.

해양 심층수의 전기추출에 의한 탈염처리 시험 성적표Desalination Test Report by Electro-Extraction of Deep Sea Water 인가전압(Volt)Voltage applied (Volt) 55 1010 1515 인가전류(Ampere)Ampere 32.8 32.8 46.5  46.5 71.4  71.4 처리된 해양 심층수 중의 염분의 농도(wt%)Salt concentration in treated deep sea water (wt%) 0.84   0.84 0.31    0.31 0.08    0.08 염분제거율(%)Desalination Rate (%) 75.7 75.7 91.0  91.0 97.7  97.7

(참고사항: 염분함량이 3.45wt%인 해양 심층수 1Ton/hr을 0.1wt%까지 전기 분해에 의한 탈염처리를 하기 위한 이론 인가전류는 15,347A이다.)(Note: The theoretical applied current is 1,347A for desalination by electrolysis up to 0.1wt% of 1Ton / hr of deep seawater with a salt content of 3.45wt%.)

상기 표 1의 내용에서 보는 바와 같이 본 발명의 "전기추출에 의한 탈염장치"에 의한 해양 심층수의 탈염이 종래의 전기투석에 의한 탈염보다 전력소비량이 적은 것을 알 수 있다.
As shown in Table 1, it can be seen that the desalination of deep sea water by the "desalination apparatus by electroextraction" of the present invention has less power consumption than the desalination by conventional electrodialysis.

Ⅲ. 담수를 생산하는 단계III. Steps to produce fresh water

해양 심층수에는 붕소가 4∼5㎎/ℓ범위로 함유되어 있으면서 붕산(H3BO3)의 형태로 존재하며, 이온반경이 0.23Å 정도로 입자의 크기가 적기 때문에 단순한 역삼투여과에 의해서는 음료수기준치 0.3㎎/ℓ이하로 처리가 어려우며, 또한, 해리정수(解離整數) pKa의 값이 9 정도로 해양 심층수 중에서는 거의 비해리(非解離) 상태로, 이온상태로는 거의 존재하지 않기 때문에 전기투석법에 의해서도 음료수 처리기준치 0.3㎎/ℓ이하로 처리가 어려운 문제점이 있기 때문에 pH를 9∼11의 알칼리(Alkali)로 처리를 하여 붕산을 겔(Gel) 상태의 폴리(Poly) 붕산으로 전환한 다음, 2차 역삼투여과에 의해서 붕소화합물을 제거한다.Deep sea water contains boron in the range of 4-5 mg / l and is present in the form of boric acid (H 3 BO 3 ). Since the particle size is small as the ion radius is 0.23Å, the drinking water standard is 0.3 by simple reverse osmosis. It is difficult to treat it in mg / l or less, and the dissociation constant pKa value is about 9, which is almost undissolved in the deep ocean water and hardly exists in the ionic state. Also, it is difficult to treat the drinking water below 0.3mg / l, so that the pH is treated with 9 ~ 11 alkali, and the boric acid is converted to polyboric acid in the gel state. The boron compound is removed by reverse osmosis filtration.

수중의 붕산은 알칼리처리를 하면 다음과 같은 (15)의 반응에 의해서 겔 상태의 폴리붕산으로 전환된다.When boric acid in water is subjected to alkali treatment, it is converted into polyboric acid in a gel state by the following reaction (15).

B(OH)3 + OH_ →[B(OH)4]- → [B3O3(OH)4]- →[B4O5(OH)4]2-→[B5O6(OH)4]- …(15)B (OH) 3 + OH _ → [B (OH) 4 ] - → [B 3 O 3 (OH) 4 ] - → [B 4 O 5 (OH) 4 ] 2- → [B 5 O 6 (OH ) 4 ] - … (15)

전기추출법에 의한 탈염공정에서 1차 탈염된 탈염수가 pH 조정조(21)에 공급되면 알칼리제(NaOH)를 수소이온지시제어스위치(pHIS: pH indicating control switch)로 pH가 9∼11 범위로 주입하면서 pH 조정조 교반기(22)로 교반반응을 하여 붕소화합물을 폴리붕산으로 전환한 다음, 역삼투여과공정에 공급하여 공급펌프(23)로 운전압력을 5∼25㎏/㎠으로 역삼투여과막에 공급하여 여과되지 않은 붕소화합물을 함유한 농축수는 중화처리 후 해수면에서 수심 200m보다 깊은 원래의 위치로 방류하고, 붕소화합물이 음료수 기준치인 0.3㎎/ℓ이하로 여과된 여과수인 담수(淡水)는 담수를 생산한다.In the desalination process by the electro-extraction method, if the demineralized water is first supplied to the pH adjusting tank 21, the pH of the alkali agent (NaOH) is injected into the pH range of 9-11 using a pH indicating control switch (pHIS). The boron compound was converted to polyboric acid by stirring with the adjusting tank stirrer 22, and then supplied to the reverse osmosis filtration process, and the operating pressure was supplied to the reverse osmosis filtration membrane by the supply pump 23 to the reverse osmosis filtration membrane. The concentrated water containing the boron compound is neutralized and discharged to the original position deeper than 200m from the sea surface, and fresh water, which is filtered water filtered under the drinking water standard of 0.3mg / l, produces fresh water. .

이때 역삼투여과공정의 역삼투여과막에 공급하는 공급펌프의 운전압력을 5∼25㎏/㎠으로 공급하며, 역삼투여과공정에 공급되는 공급수에는 염분의 농도가 낮기 때문에 운전압력을 5∼25㎏/㎠범위의 낮은 압력으로 운전하여도, 나선형여과막의 경우 막투과수량은 0.6∼1.2㎥/㎡·일로 운전이 되며, 이때 여과수 중에 붕소화합물은 음료수 기준치 0.3㎎/ℓ이하로 여과된다.At this time, the operating pressure of the feed pump supplied to the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis filtration process is supplied at 5 to 25 kg / cm 2, and the operating pressure is 5 to 25 kg / since the concentration of salt is low in the feed water supplied to the reverse osmosis filtration process. Even when operating at a low pressure in the range of cm 2, the membrane permeation amount of the spiral filtration membrane is operated at 0.6 to 1.2 m 3 / m 2 · day, in which the boron compound is filtered below the drinking water standard of 0.3 mg / l.

역삼투여과공정에서는 pH가 9∼11의 알칼리상태로 공급되어도 스케일(Scale)을 생성하는 CaCO3, CaSO4, SrSO4와 같은 물질이 전기추출법에 의한 탈염공정에서 제거되었기 때문에 스케일의 생성은 문제되지 않는다.In the reverse osmosis filtration process, scale generation is not a problem because the materials such as CaCO 3 , CaSO 4 , and SrSO 4 , which produce scales, are removed in the desalting process by the electroextraction method even when the pH is supplied in an alkaline state of 9-11. Do not.

pH조정공정의 교반방법은 프로펠러형(Propeller type)의 교반기로 180∼360rpm으로 20∼40분간 교반반응을 하며, 재질은 스테인리스강 또는 브론즈(Bronze)를 사용한다.The stirring method of the pH adjustment process is a propeller type stirrer, which is stirred at 180 to 360 rpm for 20 to 40 minutes, and the material is made of stainless steel or bronze.

실시 예1의 전기추출법에 의한 탈염공정에서 인가전압을 10볼트(Volt)로 운전하여 1차 탈염처리된 탈염수를 pH조정공정에서 pH를 9.5로 조정하여 수중의 붕소화합물을 폴리붕산의 형태로 전환한 다음, 일본 도레이주식회사(東レ株式會社)의 저압용 역삼투여과막 모델번호 SU-710의 나선형 역삼투여과막을 사용하여 압력을 10㎏/㎠G로 막에 공급하여 막 투과수량은 0.72㎥/㎡·일로 하였을 때 투과수량은 유입수량의 82.3%가 되었으며, 여과수(탈붕소수)의 주요성분 분석 치는 표3의 내용과 같으며, 특히 붕소(B)의 농도는 0.12㎎/ℓ로 음료수의 붕소 기준치 0.3㎎/ℓ이하로 처리되어 음료수제조에 이용할 수 있었다.In the desalination process by the electroextraction method of Example 1, the applied voltage was operated at 10 volts to convert the boron compound in the form of polyboric acid by adjusting the pH to 9.5 in the pH dehydration process. Then, the pressure was supplied to the membrane at 10 kg / cm 2 G using a spiral reverse osmosis membrane of Toray Corporation of Japan, low pressure reverse osmosis membrane, model number SU-710, and the membrane permeation amount was 0.72m 3 / m 2. The amount of permeated water was 82.3% of the amount of influent when the work was done, and the analysis values of the main components of the filtered water (deboron water) are shown in Table 3, and the concentration of boron (B) was 0.12 mg / l. 0.3 mg / L or less was used to produce beverages.

역삼투여과공정에서 여과수의 주요성분 분석 치Analysis of Major Components of Filtrate in Reverse Osmosis Filtration Process 성 분        ingredient 함 량(㎎/ℓ)        Content (mg / ℓ) 나트륨(Na)          Sodium (Na) 67.6            67.6 염소 이온(Cl-)Chloride ion (Cl -) 116.3           116.3 마그네슘(Mg)          Magnesium (Mg) 2.7             2.7 칼슘(Ca)          Calcium (Ca) 1.1             1.1 칼륨(K)          Potassium (K) 3.3             3.3 붕소(B)          Boron (B) 0.12             0.12 질산태질소(NO3 -)Nitrate (NO 3 -) 0.02             0.02 인산태인          Phosphate 0.04             0.04 규산태규소(SiO2)Silicate Silicate (SiO 2 ) 0.2             0.2 증발잔류물          Evaporation residue 206            206 일반세균          General bacteria 기준 이내          Within the standard 대장균          Escherichia coli 검출되지 않음          Not detected

Ⅳ. 음료수를 생산하는 단계Ⅳ. Steps to produce beverages

1. 중화 및 미네랄조정공정1. Neutralization and Mineral Adjustment Process

상기 역삼투여과공정에서 여과된 여과수인 담수는 중화제로 산(HCl, H2SO4 등)을 주입하여 pH를 음료수의 기준치인 5.8∼8.5로 중화처리한 다음, 미네랄조정제를 공급하여 경도(硬度)를 50∼1,000㎎/ℓ범위로 조정한다.Fresh water, which is filtered water in the reverse osmosis filtration process, is injected with acid (HCl, H 2 SO 4, etc.) as a neutralizing agent to neutralize the pH to 5.8 to 8.5, which is the standard value of drinking water, and then supplied with mineral modifier to provide hardness. Is adjusted to a range of 50 to 1,000 mg / L.

중화 및 미네랄조정은 동일 반응조에서 동시에 할 수도 있으며, 중화처리 후 미네랄 조정을 각각 순차적으로도 할 수 있으며, 이때 교반방법은 프로펠러형(Propeller type)의 교반기로 180∼360rpm으로 20∼40분간 교반반응을 하며, 재질은 스테인리스강 또는 브론즈(Bronze)를 사용한다.Neutralization and mineral adjustment may be performed simultaneously in the same reactor, and mineralization may be sequentially performed after neutralization treatment, and the stirring method may be performed using a propeller type stirrer at 180 to 360 rpm for 20 to 40 minutes. The material is stainless steel or bronze.

그리고 미네랄조정제는 시중에서 판매되는 미네랄조정제를 사용할 수 있으며, 종류에는 특별히 제한하지는 않으나, 가능한 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 보메도 비중이 32∼34°Be범위로 농축하여 소금을 석출하면서 생산된 간수(Bittern)에 칼슘제를 주입하여 Ca/Mg의 중량비가 2∼6의 범위로 조정한 것에 비환원성이당류(非還元性二糖類)인 트레할로스(Trehalose) 또는 자당(蔗糖: Sucrose)을 첨가하여 제조된 미네랄조정제를 사용하여 경도를 조정하는 것이 바람직하다.
The mineral modifier may be a commercially available mineral modifier, and the type of mineral modifier is not particularly limited, but the salt concentration is concentrated by concentrating the deep sea water in the depth of the seabed deeper than 200 m in the sea level in the range of 32 to 34 ° Be. Trehalose or sucrose, which is a non-reducing sugar, was adjusted to a Ca / Mg weight ratio in the range of 2 to 6 by injecting calcium agent into the produced Bittern. It is preferable to adjust the hardness using the mineral regulator prepared by adding.

2. 음료수생산공정2. Beverage Production Process

상기 중화 및 미네랄조정공정에서 pH를 5.8∼8.5로 중화처리한 다음, 미네랄조정제를 공급하여 경도를 50∼1,000㎎/ℓ범위로 조정한 용수는, 살균처리를 한 다음, 용기충전 및 포장처리, 검사를 하여 음료수제품으로 출하한다.In the neutralization and mineral adjustment process, the pH was neutralized to 5.8 to 8.5, and then the mineral water was supplied to adjust the hardness to the range of 50 to 1,000 mg / L. The water was sterilized, and then the container was filled and packed, It is inspected and shipped as a beverage product.

상기 살균처리는 공지된 고온가열살균처리, 자외선 조사처리 또는 전살처리 중에서 한 종류의 살균처리방법으로 한다.The sterilization treatment is one of known high temperature heat sterilization treatment, ultraviolet irradiation treatment or pretreatment treatment.

실시 예2의 역삼투여과에서 여과수에 5wt%의 염산(HCl)수용액을 가하여 pH를 7.3으로 중화처리하면서, 코우치현(高知縣) 무로토 해양 심층수(室戶海洋深層水)로부터 생산된 주식회사 에디슨(株式會社エジソン)의 미네랄조정제를 전기전도율을 250㎲/㎝으로 조정한 다음, 자외선 살균처리를 한 음료수의 수질 분석치는 다음 표4의 내용과 같다.Edison Co., Ltd. produced from Kochi Muroto deep sea water, while neutralizing the pH to 7.3 by adding 5 wt% aqueous hydrochloric acid (HCl) solution to the filtrate in reverse osmosis of Example 2. Water quality of the mineral adjuster of Co., Ltd.) was adjusted to 250 kW / cm, and the UV sterilized water was analyzed as shown in Table 4 below.

음료수의 수질 분석치Water quality analysis value of drinking water 항목Item 제조된 음료수Manufactured beverages 비고(먹는 물 기준치)Remarks (the standard of drinking water) pHpH 7.3   7.3 5.8∼8.5   5.8 to 8.5 전기전도율(㎲/㎝) Conductivity (㎲ / ㎝) 250250 -- 경도(㎎/ℓ) Hardness (mg / ℓ) 250250 300 이하  300 or less Na+(㎎/ℓ)Na + (mg / L) 32  32 200 이하(WHO기준) 200 or less (WHO standard) Cl-(㎎/ℓ)Cl - (㎎ / ℓ) 61  61 250 이하 250 or less Ca2 +(㎎/ℓ)Ca 2 + (㎎ / ℓ) 52  52 - - Mg2 +(㎎/ℓ)Mg 2 + (㎎ / ℓ) 16 16 -- K+(㎎/ℓ)K + (mg / L) 1.2   1.2 -- SiO2 (㎎/ℓ) SiO 2 (mg / L) 2.4   2.4 -- SO4 2 -(㎎/ℓ) SO 4 2 - (㎎ / ℓ ) 5.6   5.6 200 이하200 or less B (㎎/ℓ) B (mg / l) 0.12   0.12 0.3 이하   0.3 or less

상기 표 4의 내용에서 보는 바와 같이 붕소(B)의 농도가 음료수 기준치 0.3㎎/ℓ이하인 0.12㎎/ℓ까지 처리되었다.As shown in the contents of Table 4, the concentration of boron (B) was treated to 0.12 mg / l with a drinking water standard value of 0.3 mg / l or less.

1: 저장조 2: 이송펌프
3: 염추출실 4: 탈염실
5: 양이온교환격막 6: 음이온교환격막
7: 격막 서포터(supporter) 8: 양극
9: 음극 10: 송풍기(Air blower)
11: 산기관 ⓢ: 솔레노이드밸브(Solenoid valve)
BIS: 보메도 비중 지시제어기(Baume's hydrometer indicating switch)
ECIS: 전기전도율지시제어기(Electric conductivity indicating switch)
1: reservoir 2: transfer pump
3: salt extraction chamber 4: desalting chamber
5: cation exchange membrane 6: anion exchange membrane
7: diaphragm supporter 8: anode
9: cathode 10: air blower
11: diffuser ⓢ: Solenoid valve
BIS: Baume's hydrometer indicating switch
ECIS: Electric conductivity indicating switch

Claims (1)

해양 심층수로부터 음료수의 생산에 있어서,
상기 해양 심층수를 20∼30℃로 가온처리한 다음, 모래여과, 정밀여과(Micro filter) 또는 한외여과(Ultra filter)로 구성된 여과공정으로부터 하나 이상의 여과공정을 조합한 여과를 하여 수중의 부유고형물질(Suspended solid)이 제거된 여과수로 처리하는 전처리단계,
상기 전처리단계의 여과수를, 염추출실(3) 내에 양극(5)과 음극(6)을 교호적(交互的)으로 다수를 설치하고, 이들의 양극(5)과 음극(6) 사이에는 격막(7)으로 분리된 다수의 탈염실(4)로 구성된 전기추출에 의한 탈염장치에, 해양 심층수를 염추출실(3)과 탈염실(4)에 공급하고, 탈염실(4)에 공급된 전처리된 해양 심층수는 저장조(1)로 반송하면서, 송풍기(9)로부터 공기를 산기관(10)으로 공급하여 폭기하면서 정류기로부터 직류전기를 인가하여 탈염실(4) 내의 해양 심층수 중에서 함유된 염분을 탈염처리하는 1차 탈염처리단계,
상기 1차 탈염단계에서 탈염된 탈염수에 알칼리제를 pH가 9∼11 범위로 주입한 다음, 역삼투여과공정에 공급하여 여과되지 않은 붕소화합물 함유수는 중화처리 후 방류하고, 붕소화합물이 0.3㎎/ℓ이하로 여과된 여과수인 담수를 생산하는 단계,
상기 담수에 중화제를 공급하여 pH를 5.8∼8.5로 중화처리한 다음, 미네랄조정제를 공급하여 경도(硬度)를 50∼1,000㎎/ℓ범위로 조정한 용수를 살균처리, 용기충전 및 포장처리, 검사를 하여 음료수를 생산하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 해양 심층수로부터 음료수를 생산하는 방법.
In the production of drinking water from deep sea water,
The deep seawater is warmed to 20 to 30 ° C., and then filtered by combining one or more filtration processes from a filtration process consisting of sand filtration, micro filtration or ultra filtration. (Suspended solid) pretreatment step of treating with filtered water,
Filtrate water in the pretreatment step is provided with a plurality of alternating anodes 5 and cathodes 6 in the salt extraction chamber 3, and a diaphragm between these anodes 5 and 6 cathodes. The deep seawater is supplied to the salt extraction chamber 3 and the desalting chamber 4 to the desalting apparatus by electric extraction composed of a plurality of desalting chambers 4 separated by (7), and is supplied to the desalting chamber 4. The pre-treated deep sea water is returned to the storage tank 1, while supplying air from the blower 9 to the diffuser 10 and aeration, applying direct current electric current from the rectifier to remove salts contained in the deep sea water in the desalting chamber 4. First desalination step of desalination,
The alkaline agent is injected into the demineralized water desalted in the first desalting step in the range of 9 to 11, and then supplied to the reverse osmosis filtration process to discharge the filtered boron compound-containing water after neutralization treatment, and the boron compound is 0.3 mg / l. Producing fresh water which is filtered water filtered below;
Neutralizing the pH to 5.8 to 8.5 by supplying a neutralizer to the fresh water, and then supplying a mineral regulator to sterilize, container filling and packaging treatment, inspection of water to adjust the hardness in the range of 50 ~ 1,000 ㎎ / ℓ Method for producing a beverage from deep sea water, characterized in that consisting of a step of producing a beverage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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