KR20140073609A - The method for producing drinking water using deep sea water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해양 심층수로부터 식수를 제조하는 방법에 관한 것으로, 해양 심층수를 필터를 이용하여 여과하는 전처리단계, 상기 전처리단계에서 여과된 해양 심층수를 해수용 역삼투막을 이용하여 탈염하여 농축수와 1차 탈염수를 얻는 1차 탈염단계, 담수용 분리막을 이용하여 상기 1차 탈염수로부터 2차 탈염수를 얻는 2차 탈염단계, 상기 농축수를 재농축하여 고농축 염수, 황산칼슘 및 염화나트륨을 얻는 재농축단계 및 상기 고농축 염수 및 황산칼슘을 상기 2차 탈염수에 투입하는 투입단계를 포함하는, 해양 심층수를 이용한 식수의 제조방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 방법에 따르면, pH는 약알칼리성이며 붕소로부터 안전하고, 미네랄 성분이 풍부하여 맛이 뛰어난 식수를 제조할 수 있도록 한다. The present invention relates to a method for producing drinking water from deep seawater, comprising the steps of pretreating deep seawater using a filter, desalting deep seawater filtered in the pretreatment step using a reverse osmosis membrane for seawater, A second desalting step of obtaining secondary demineralized water from the primary demineralized water by using a desalination membrane, a re-concentration step of re-concentrating the concentrated water to obtain highly concentrated brine, calcium sulfate and sodium chloride, And a step of introducing calcium chloride and brine into the secondary demineralized water.
According to the method of the present invention, the pH is weakly alkaline, safe from boron, rich in minerals, and capable of producing drinking water with excellent taste.
Description
본 발명은 해양 심층수를 이용한 식수의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m 보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 역삼투여과한 담수에 해양 심층수 농축물을 공급함으로써 pH 및 미네랄 성분을 조정하여 식수를 생산하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing drinking water using deep sea water. More particularly, it relates to a method for producing drinking water using deep sea water. More particularly, the present invention relates to a method for producing deep sea water, And to a method of producing potable water by adjusting it.
해양 심층수는 통상 해수면에서 수심 200m 보다 깊은 해저심층의 해수를 말하며, 표층의 해수와는 달리 햇빛이 닿지 않아 플랑크톤 및 생명체가 증식하지 못하기 때문에 영양염류의 농도가 높고, 수온에 따른 밀도 차이로 인해 표층 해수와 혼합되지 않기 때문에 표층 해수에 존재하는 오염 물질이 없다. 따라서, 표층의 해수와 비교하였을 때, 저온에서의 안정성이 높고, 오염 물질, 유해 세균, 유기물 등이 매우 적어서 청정하며, 식물의 성장에 매우 중요한 무기영양염류가 풍부하고, 다양한 미네랄 성분이 균형있게 존재하는 특성과 고압 저온 상태에서 긴 세월동안 숙성된 숙성성 등의 특성이 있다.
Deep sea water is deep sea water which is deeper than 200m depth from sea level. Unlike sea surface water, unlike sun water, plankton and life are not proliferated. Therefore, concentration of nutrients is high and density is different according to water temperature. There is no pollutant present in the surface seawater because it is not mixed with the surface seawater. Therefore, when compared with seawater in the surface layer, it has high stability at low temperature, is very clean due to pollutants, harmful bacteria and organic matter, is rich in mineral nutrients that are very important for plant growth, There are characteristics such as existing characteristics and aging characteristics aged for a long time under high-pressure low temperature condition.
일반적으로 해양 심층수로부터 식수를 생산하는 방법은, 가온 처리, 전 처리 여과 등과 같은 전처리 후 전기투석에 의해 탈염처리한 다음, 역삼투여과를 하여 담수를 생산하는 단계를 포함하는 것이 일반적이다(대한민국 공개특허 제2010-0083638호, 대한민국 공개특허 제2011-0111340호).
In general, the method for producing drinking water from deep seawater includes a step of desalting by electrodialysis after pretreatment such as heating treatment, pretreatment filtration, and the like, followed by reverse osmosis to produce fresh water Korean Patent Publication No. 2011-0111340).
그런데, 상기의 방법에서 전기투석에 의한 탈염처리단계는 전력소비량이 높아 식수의 생산비용이 높아지고, 역삼투여과 단계의 경우 생산되는 식수의 pH가 낮아지는 현상이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 해수용 분리막 및 담수용 분리막의 처리를 거쳐 생산된 식수는 pH가 6.5~6.8 수준으로 약산성을 띠게 되는 바 일반적으로 마시는 물의 pH로서 약 알칼리성의 물을 선호함에 비추어 볼 때, 이와 같은 pH 저하현상은 바람직하지 않다.
However, in the above-described method, the desalting treatment step by electrodialysis has a problem that the production cost of drinking water is increased due to high power consumption, and pH of drinking water produced in the case of reverse osmosis treatment is lowered. In particular, drinking water produced through the treatment of seawater separation membranes and membrane separation membranes has a pH of from 6.5 to 6.8, which is weakly acidic. In general, the weakly alkaline water is preferred as the pH of drinking water. The phenomenon is undesirable.
또한, 해수에는 약 4~5mg/L 수준의 붕소 이온이 존재하는데, 붕소 이온은 역삼투막에 의해서도 제거율이 약 90% 정도의 수준으로 높지 않으며, 최종적으로 생산되는 식수에 미네랄 성분을 보충하기 위해 농축수의 고농축액 등을 추가로 투입하는 경우 식수 내 붕소 이온을 기준 농도인 1.0mg/L 이하로 유지하는 것이 더욱 어려워 질 수 있다.
In addition, boron ions are present in the seawater at a level of about 4 to 5 mg / L. The removal rate of the boron ions is not as high as about 90% even by the reverse osmosis membrane. In order to replenish the minerals in the finally produced drinking water, It is more difficult to maintain the boron ion concentration in the drinking water below the reference concentration of 1.0 mg / L.
더불어, 해양심층수를 이용한 식수의 제조공정에 있어서 해수 이외의 다른 첨가물의 첨가는 금지되어 있으나, 상술한 바와 같은 방법으로 담수를 생성하는 경우, 일반적으로 pH조정을 위해 알칼리제 등의 투입이 요구되는 문제가 있다. (대한민국 공개특허 제2011-0111340호, 대한민국 공개특허 제2010-0083638호, 대한민국 공개특허 제2009-0128189호)
In addition, addition of other additives other than seawater is prohibited in the production process of drinking water using deep sea water. However, in the case of producing fresh water by the above-described method, generally, the addition of an alkaline agent . (Korean Patent Publication No. 2011-0111340, Korean Patent Publication No. 2010-0083638, Korean Patent Publication No. 2009-0128189)
이에 본 발명은 오로지 해양심층수의 성분만을 이용하여 pH가 약알칼리성이며, 붕소로부터 안전하고, 미네랄 성분이 풍부한 식수를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing potable water having a weak alkaline pH, safe from boron, and rich in minerals by using only components of the deep sea water.
본 발명의 구현 예에 따르면, According to an embodiment of the present invention,
해양 심층수를 필터를 이용하여 여과하는 전처리단계;A pretreatment step of filtering the deep ocean water using a filter;
상기 전처리단계에서 여과된 해양 심층수를 해수용 역삼투막을 이용하여 탈염하여 농축수와 1차 탈염수를 얻는 1차 탈염단계;A first desalination step of desalting the deep seawater filtered in the pretreatment step using a reverse osmosis membrane for seawater to obtain concentrated water and primary desalted water;
담수용 분리막을 이용하여 상기 1차 탈염수로부터 2차 탈염수를 얻는 2차 탈염단계, 상기 농축수를 재농축하여 고농축 염수, 황산칼슘 및 염화나트륨을 얻는 재농축단계; 및 A second desalting step of obtaining secondary demineralized water from the primary demineralized water using a water-containing separation membrane, a re-concentration step of re-concentrating the concentrated water to obtain highly concentrated brine, calcium sulfate and sodium chloride; And
상기 고농축 염수 및 황산칼슘을 상기 2차 탈염수에 투입하는 투입단계를 포함하는, 해양 심층수를 이용한 식수의 제조방법을 제공한다. And a step of introducing the highly concentrated brine and calcium sulfate into the secondary demineralized water.
상기 해양 심층수는 해수면을 기준으로 수심 200m 이하에서 취수한 것일 수 있다. The deep seawater may be taken at a water depth of 200 m or less based on the sea level.
상기 필터는 마이크로필터 또는 울트라필터일 수 있다. The filter may be a microfilter or an ultrafilter.
상기 마이크로필터는 기공의 크기가 0.1~0.2 ㎛ 이고, 상기 울트라필터는 기공의 크기가 0 초과 0.1㎛ 이하 일 수 있다.The micro filter may have a pore size of 0.1 to 0.2 μm, and the ultrafilter may have a pore size of more than 0 and less than 0.1 μm.
상기 해수용 역삼투막은 폴리아마이드 재질로 된 것일 수 있다.The reverse osmosis membrane for seawater may be made of a polyamide material.
상기 담수용 분리막은 폴리아마이드 재질로 된 것일 수 있다.The baffle separation membrane may be made of a polyamide material.
상기 재농축단계는 상기 농축수를 2차 농축용 해수 역삼투막, 농축기(콘덴서) 및 다중효용증발관에 순차적으로 통과시켜 재농축할 수 있다. In the re-concentration step, the concentrated water may be re-concentrated by sequentially passing the purified water through a secondary reverse osmosis membrane, a condenser, and a multi-effect evaporator.
상기 농축수는 총량에 대하여 염분 농도가 9~10 중량% 일 수 있다.The concentrated water may have a salt concentration of 9 to 10% by weight based on the total amount.
상기 고농축 염수는 비중이 1.28~1.32일 수 있다. The concentrated brine may have a specific gravity of 1.28 to 1.32.
상기 고농축 염수는 총경도 기준 100~200 mg/L의 농도로 상기 2차 탈염수에 투입될 수 있다.The highly concentrated brine can be added to the secondary demineralized water at a concentration of 100 to 200 mg / L on the basis of the total diameter.
상기 황산칼슘은 총경도 기준 50~100 mg/L의 농도로 상기 2차 탈염수에 투입될 수 있다.
The calcium sulfate may be added to the secondary demineralized water at a concentration of 50 to 100 mg / L on the basis of the total diameter.
본 발명은 해양심층수를 이용한 식수의 제조 공정에 있어서, 역삼투막 농축수를 추가 농축하고, 결정화 공정에서 발생되는 부산물을 적절한 배합으로 탈염수에 투입함으로써, pH는 약알칼리성이며 붕소로부터 안전하고, 미네랄 성분이 풍부한 식수를 제조할 수 있도록 한다.
The present invention relates to a process for producing drinking water using deep sea water, wherein the reverse osmosis membrane concentrated water is further concentrated and the byproducts generated in the crystallization process are added to demineralized water in an appropriate combination to obtain a weak alkaline pH and safe from boron, Thereby making it possible to produce abundant drinking water.
도 1은 본 발명에 따라 해양심층수를 이용하여 식수를 제조하는 예시적인 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제조 공정 중 다중효용증발기에서 석출되는 황산칼슘 성분을 분석한 결과를 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is an illustration of an exemplary process for making potable water using deep ocean water in accordance with the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of analysis of a calcium sulfate component precipitated in a multi-effect evaporator in the manufacturing process of the present invention. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명은 해양 심층수를 이용하여 식수를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 구현 예에 따르면, 해양 심층수를 필터를 이용하여 여과하는 전처리단계, 상기 전처리단계에서 여과된 해양 심층수를 해수용 역삼투막을 이용하여 탈염하여 농축수와 1차 탈염수를 얻는 1차 탈염단계, 담수용 분리막을 이용하여 상기 1차 탈염수로부터 2차 탈염수를 얻는 2차 탈염단계, 상기 농축수를 재농축하여 고농축 염수, 황산칼슘 및 염화나트륨을 얻는 재농축단계 및 상기 고농축 염수 및 황산칼슘을 상기 2차 탈염수에 투입하는 투입단계를 포함하는, 해양 심층수를 이용한 식수의 제조방법을 제공한다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for treating a deep sea water, comprising the steps of: pretreating deep seawater using a filter; desalting the deep seawater filtered in the pretreatment step using a reverse osmosis membrane for seawater to obtain concentrated water and primary desalted water; A second desalting step of obtaining secondary demineralized water from the primary demineralized water by using a desalination membrane, a re-concentration step of re-concentrating the concentrated water to obtain highly concentrated brine, calcium sulfate and sodium chloride, And a step of introducing the deionized water into the deionized water.
본 발명에 사용되는 해양 심층수는 해수면을 기준으로 수심 200m 보다 깊은 해저심층의 해양 심층수로, 선상에서 해저 200m 보다 깊은 해저심층에 배관을 내려 펌프로 취수하거나, 취수정을 해수면보다 깊게 설치하여 사이펀(siphon)의 원리에 의해 취수할 수 있다.
The deep seawater used in the present invention is a deep seafloor deep sea water of depths of 200 m or more in depth based on the sea level. The pipeline is taken down to the depth of the seabed deeper than 200 m from the ship, or the siphon ) By the principle of.
해양 심층수는 지하수나 빗물 등 기타 식수의 원료가 되는 물에 비해 온도가 낮고, 점도가 높아 처리효율이 떨어지기 때문에 후속처리를 원만하게 하기 위해 취수 후 가온 처리를 한다.
Deep sea water is low in temperature and low in processing efficiency because it is lower in temperature than water which is the raw material of groundwater, rainwater and other drinking water.
가온 처리는 보일러에서 열을 공급받아 20~30℃로 수행될 수 있으며, 온도가 20℃ 미만인 경우, 후속처리를 원만하게 하기 어렵고, 온도가 30℃를 초과하는 경우, 해양 심층수의 증발량이 증가되어 필요한 양 이상으로 해양 심층수를 취수해야 하므로 경제적인 점에서 문제가 있다.
The warming treatment can be carried out at 20 to 30 ° C. by receiving heat from the boiler. When the temperature is less than 20 ° C., it is difficult to smooth the subsequent treatment. When the temperature exceeds 30 ° C., There is a problem in terms of economy because it is necessary to take deep ocean water more than necessary amount.
본 발명의 전처리단계는 마이크로필터를 이용한 정밀여과 또는 울트라필터를 이용한 한외여과를 수행하거나 이들을 조합한 여과를 수행하여 수중의 부유고형물질이나 미생물을 제거한다.
In the pretreatment step of the present invention, microfiltration using a microfilter or ultrafiltration using an ultrafilter is performed, or filtration is performed in combination to remove suspended solids and microorganisms in the water.
이때, 상기 마이크로필터는 기공의 크기가 0.2 ㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 기공의 크기가 0.2 ㎛를 초과하는 경우, 수중 내 존재하는 큰 부유물질은 거를 수 있으나, 크기가 작은 부유물질이나 미생물을 제거하기에 어려울 수 있다.
At this time, it is preferable that the micro filter has a pore size of 0.2 m or less. When the pore size exceeds 0.2 탆, a large floating material present in the water may fall, but it may be difficult to remove a small floating material or a microorganism.
상기 울트라필터는 기공의 크기가 0.1 ㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 기공의 크기가 0.1 ㎛를 초과하는 경우, 수중 내 크기가 작은 미생물을 제거하기 어려울 수 있다. The ultrafilter preferably has a pore size of 0.1 mu m or less. If the pore size exceeds 0.1 탆, it may be difficult to remove microorganisms having a small size in water.
본 발명의 1차 탈염단계에서는 상기 전처리단계에서 여과된 해양 심층수를 해수용 역삼투막(SWRO, Sea Water Reverse Osmosis)을 통과시켜서 1차 탈염수와 농축수를 얻을 수 있다. 상기 1차 탈염수는 해양 심층수 내 염분이 99.0~99.7중량%의 범위로 제거된 것으로 이후 후속 단계에서 2차 탈염이 행하여 지게 되며, 상기 농축수는 총량에 대하여 염분이 5~6중량%에 해당하는 것이다.
In the first desalination step of the present invention, the deep seawater filtered in the pretreatment step is passed through a SWRO (Sea Water Reverse Osmosis) to obtain primary desalted water and concentrated water. The primary dehumidifying water is desalinated in a range of 99.0 to 99.7% by weight in the deep seawater, and then is subjected to secondary desalting in a subsequent stage, and the concentrated water contains 5 to 6% by weight will be.
상기 1차 탈염단계에서 사용되는 해수용 역삼투막은 폴리아마이드 재질로 제작된 막을 사용하는 것이 고압의 삼투압을 견딜 수 있어 바람직하다. 또한, 상기 해수용 역삼투막은 염배제율이 최소 99% 이상의 제거효율을 보이는 막으로, 모듈의 형태는 일반적으로 막면적의 집적도가 높은 와권형(Spiral Wound Type) 막을 사용할 수 있다.
The reverse osmosis membrane for seawater used in the primary desalination step is preferably a membrane made of a polyamide material because it can withstand high osmotic pressure. In addition, the reverse osmosis membrane for seawater has a removal efficiency of at least 99% at a salt rejection rate of at least 99%. As the module type, a spiral wound type membrane having a high degree of integration of a membrane area can be used.
본 발명의 2차 탈염단계에서는 상기 1차 탈염단계에서 얻어진 1차 탈염수를 담수용 분리막(BWRO, Brackish Water Reverse Osmosis)을 통과시켜 2차적으로 탈염하여 2차 탈염수를 얻을 수 있다. 상기 2차 탈염수는 해양 심층수 내 염분이 99중량% 이상의 범위로 제거된 것이다. 1차 탈염시 탈염수의 수질은 일반적으로 음용수로 이용하기에는 이온의 농도가 높아 적당하지 않으며, 이를 2차 탈염을 통하여 깨끗이 정제한 후 필요한 미네랄만 추가하는 것이 일반적이다.
In the secondary desalting step of the present invention, the primary desalting water obtained in the primary desalting step may be desalted by passing through a BWRO (Brackish Water Reverse Osmosis) to obtain secondary desalting water. The secondary demineralized water is obtained by removing the salt in the deep seawater in the range of 99 wt% or more. In the case of primary desalination, the quality of demineralized water is generally inadequate because of the high concentration of ions used for drinking water, and it is common to purify it through secondary desalting and then add only necessary minerals.
상기 2차 탈염단계에서 사용되는 담수용 분리막은 폴리아마이드 재질의 와권형 타입을 선정하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the baffle separation membrane used in the secondary desalination step is selected from a polyamide type and a winding type.
본 발명의 재농축단계는 1차 탈염단계에서 얻어진 농축수를 재농축시키는 단계로, 구체적으로는 상기 농축수를 2차 농축용 해수 역삼투막, 농축기(콘덴서), 및 다중효용증발관을 순차적으로 통과시켜 3단계로 수행할 수 있다.
The re-concentration step of the present invention is a step of re-concentrating the concentrated water obtained in the first desalination step, specifically, passing the concentrated water sequentially through a reverse osmosis membrane for secondary enrichment, a concentrator (condenser), and a multi- And can be performed in three steps.
상기 2차 농축용 해수 역삼투막은 1차 해수용 역삼투막에 비해 염배제율이 다소 낮은 막을 선정하는 것이 바람직하다. 이는 탈염수를 이용하기 보다는 농축수의 양을 줄임으로 후단의 농축공정에 투입되는 열에너지 사용량을 저감할 수 있기 때문이다. 더불어 유해한 성분인 붕소 등의 추가 농축을 일부 저감할 수 있는 특성을 가질 수 있다.
It is preferable to select a membrane having a salt rejection rate somewhat lower than that of the reverse osmosis membrane for primary seawater in the secondary enrichment seawater reverse osmosis membrane. This is because the amount of concentrated water can be reduced rather than using desalted water, so that the amount of heat energy to be used for the subsequent concentration process can be reduced. In addition, it is possible to reduce the concentration of boron, which is a harmful component, partially.
상기 1차 탈염단계에서 얻어진 농축수는 2차 농축용 해수 역삼투막을 통과하면서 2차로 농축되고, 농축기(콘덴서)에서 3차로 추가 농축되며, 탄산칼슘 (CaCO3) 석출물이 생성된다.
The concentrated water obtained in the primary desalting step is secondarily concentrated while passing through the second-round seawater reverse osmosis membrane, and is further concentrated in the third stage in a concentrator (condenser) to produce calcium carbonate (CaCO 3 ) precipitate.
이후에 상기 3차로 농축된 농축물은 다중효용증발관에서 증발을 통한 4차 농축과정을 거치며, 황산칼슘(CaSO4) 및 염화나트륨(NaCl) 석출물이 생성되고, 비중이 1.28~1.32인 고농축 염수가 얻어진다.
Thereafter, the third-concentrated concentrate is subjected to a fourth concentration step by evaporation in a multi-effusion evaporator to produce calcium sulfate (CaSO 4 ) and sodium chloride (NaCl) precipitate, and a concentrated brine having a specific gravity of 1.28 to 1.32 .
상기 농축기와 다중?용증발관의 경우에는 열에너지의 효율적 이용과 스케일 생성으로 인한 문제점을 고려하여 선정하는 것이 바람직하다.
In the case of the concentrator and the evaporator for multiple use, it is preferable to select the evaporator considering the problems of efficient use of heat energy and generation of scales.
본 발명의 투입단계는 상기 재농축단계에서 얻어진 황산칼슘(CaSO4) 석출물 및 고농축 염수를 상기 2차 탈염수에 투입하는 단계로, 상기 2차 탈염단계 후 얻어진 2차 탈염수는 순수한 물에 가까워 인체에 필요한 미네랄 성분이 상당히 부족하고, 낮은 pH 특성을 가지므로 상기 석출물 및 고농축 염수를 2차 탈염수에 첨가하여 음용에 적합한 미네랄 성분과 pH를 가진 식수를 제공할 수 있다.
In the step of introducing the present invention, the calcium sulfate (CaSO 4 ) precipitate obtained in the re-concentration step and the concentrated salt water are introduced into the secondary demineralized water, and the secondary demineralized water obtained after the secondary desalting step is close to pure water, The precipitates and the concentrated salt water are added to the secondary demineralized water to provide drinking water having a mineral component and a pH suitable for drinking, because the necessary minerals are insufficient and have a low pH characteristic.
구체적으로는 고농축 염수를 식수의 총경도를 기준으로 100~200mg/L 수준이 되도록 2차 탈염수에 투입하고, 황산칼슘(CaSO4) 석출물을 총경도를 기준으로 50~100mg/L 수준이 되도록 2차 탈염수에 투입하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 총경도는 수중의 Ca2 + 및 Mg2 +의 양을 이것에 대응하는 탄산칼슘(CaCO3)의 농도 m(g/L)로 환산해서 나타낸 것이다.
Concretely, the concentrated brine is added to the secondary demineralized water so as to have a level of 100 to 200 mg / L based on the total diameter of the drinking water, and calcium sulfate (CaSO 4 ) It is preferable to add it to deionized water. In this case, the general diameter is expressed by converting the amount of Ca 2 + and Mg 2 + in water into the concentration m (g / L) of calcium carbonate (CaCO 3 ) corresponding thereto.
상기 고농축 염수를 총경도 기준 100mg/L 미만의 수준으로 첨가할 경우, 미네랄 성분이 상대적으로 부족하게 되며, 200mg/L 초과의 수준으로 첨가할 경우, pH의 저하 및 붕소농도의 관리에 문제가 생길 수 있다.
When the high concentration brine is added at a level of less than 100 mg / L on the basis of the total diameter, the mineral component becomes relatively insufficient. When the concentration is higher than 200 mg / L, .
황산칼슘(CaSO4) 석출물을 총경도 기준 50mg/L 미만의 수준으로 첨가할 경우, 생산되는 식수의 pH 조절에 문제가 있을 수 있고, 100mg/L 초과의 수준으로 첨가할 경우, 상대적으로 높은 황산염의 농도로 인하여 심층수의 물맛이 나빠질 수 있다.
When the calcium sulfate (CaSO 4 ) precipitate is added at a level of less than 50 mg / L on the basis of the total diameter, there is a problem in adjusting the pH of the produced drinking water. When the concentration is higher than 100 mg / L, The water taste of the deep water may be deteriorated.
이와 같은 공정에 의해 생산되는 식수는 총경도로 100~300mg/L 정도가 되며, pH는 7.2~7.5 수준으로 약알칼리성을 유지하게 된다. 또한, 붕소의 경우 0.6~0.8mg/L 수준으로 기준치인 1.0mg/L 이하로 안전하게 관리할 수 있고, 나아가, 상기 투입으로 인해 해수 내에 존재하는 다양한 미네랄 성분들 또한 첨가되어 식수의 맛을 더욱 좋게 할 수 있다.
The drinking water produced by such a process is about 100 to 300 mg / L in total diameter, and the pH is maintained at about 7.2 to 7.5, which is weak alkalinity. In addition, in the case of boron, it can be safely controlled to 0.6 mg / L to 0.8 mg / L, which is the standard value of 1.0 mg / L or less. Further, various minerals present in the seawater due to the addition are also added, can do.
도 1은 본 발명에 의해 해양 심층수를 이용하여 식수를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 것으로, 취수한 해양 심층수를 울트라필터를 이용하여 부유물질 및 미생물을 여과하고, 해수용 역삼투막(SWRO)을 이용하여 1차로 탈염을 하면 농축수 및 1차 탈염수가 얻어진다. 이후, 상기 1차 탈염수는 담수용 분리막(BWRO)을 통하여 2차로 탈염되어 2차 탈염수가 얻어진다. 상기 1차 탈염과정에서 얻어진 농축수는 2차 농축용 해수 역삼투막(2nd SWRO), 농축기(Condensor) 및 다중효용증발기를 순차적으로 통과하면서 재농축되고, 이때 얻어진 고농축 염수 및 황산칼슘(CaSO4)를 상기 2차 탈염수에 투입하여 식수가 생산된다.
FIG. 1 schematically shows a process for producing drinking water using deep sea water according to the present invention. The deep sea water is collected by filtration of suspended matter and microorganisms using an ultrafilter, and is then subjected to a reverse osmosis membrane (SWRO) , The concentrated water and primary demineralized water can be obtained. Thereafter, the primary desalted water is desalted through the desorption membrane (BWRO) to obtain secondary desalted water. The concentrated water obtained in the primary desalination step was used as a second-round concentrated seawater reverse osmosis membrane (2 nd (SWSO), a condenser, and a multi-effect evaporator. The high-concentrated brine and calcium sulfate (CaSO 4 ) thus obtained are introduced into the secondary demineralized water to produce drinking water.
실시예Example
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시 예 1][Example 1]
해수면으로부터 수심200m 이하에서 취수한 해양심층수를 원수탱크에 저장하였다. 이후에 염배제율이 99% 이상이며 폴리아마이드 재질로 된 해수용 역삼투막을 통과시켜 탈염처리 하여 1차 탈염수 및 염분 농도가 총량에 대하여 5~6중량% 인 농축수를 얻었다. 이 후, 2차 탈염을 통하여 심층수의 원수인 미네랄 성분이 거의 없는 물을 만들고, 농축수를 연속된 추가 농축공정을 거쳐 비중이 1.28~1.32 수준까지 농축하며, 농축공정에서 발생되는 석출물은 제거하였다. 이와 같은 공정에서 2차 탈염수에 최종 고농축의 투입을 통하여 미네랄을 보충하고, 석출물 중 황산칼슘을 일부 보충하여 pH의 조정 및 용존이온농도의 균형을 맞추면서 낮은 붕소농도를 유지할 수 있다. 이때 상기 2차 탈염수에 투입되는 황산칼슘과 고농축염수의 투입비율은 2:3으로 하였다.
Deep ocean water collected at 200m depth from sea level was stored in the raw water tank. Thereafter, a salt rejection rate of 99% or more was passed through a reverse osmosis membrane for seawater made of polyamide material to obtain concentrated water having a primary desalting water and a salt concentration of 5 to 6% by weight based on the total amount. Thereafter, water having almost no mineral component, which is the raw water of deep seawater, is formed through secondary desalting, and the concentrated water is subjected to a continuous additional concentration step to concentrate the specific gravity to a level of 1.28 to 1.32, and the precipitate generated in the concentration step is removed . In this process, minerals are supplemented through the secondary enrichment of the secondary demineralized water, and calcium carbonate in the precipitate is partially replenished to maintain the low boron concentration while adjusting the pH and balancing the dissolved ion concentration. At this time, the input ratio of calcium sulfate and highly concentrated brine to the secondary demineralized water was 2: 3.
이하 표 1은 2차 탈염수에 황산칼슘(CaSO4) 석출물을 투입한 후 조성의 변화를 나타낸 것이다. 고농축 염수 및 황산칼슘의 투입 후 pH는 약알칼리성 정도로 증가하였으나, B의 농도는 여전히 1mg/L 이하 범위로 유지되는 것을 볼 수 있었다.
Table 1 below shows changes in composition after the addition of calcium sulfate (CaSO 4 ) precipitate to the secondary demineralized water. After the addition of highly concentrated brine and calcium sulfate, the pH was increased to a slightly alkaline level, but the B concentration remained in the range of 1 mg / L or less.
또한, 본 발명에 의해 생산된 식수의 pH는 통상적인 식수의 pH 인 6.8~7.2 범위 내에 속하는 것으로, 본 발명의 해양 심층수를 이용한 식수의 생산방법은 식수 생산에 적합한 것을 알 수 있다.
In addition, the pH of the drinking water produced by the present invention falls within the range of 6.8 to 7.2, which is the normal drinking water's pH, and it can be seen that the method of producing drinking water using the deep sea water of the present invention is suitable for drinking water production.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.
Claims (11)
상기 전처리단계에서 여과된 해양 심층수를 해수용 역삼투막을 이용하여 탈염하여 농축수와 1차 탈염수를 얻는 1차 탈염단계;
담수용 분리막을 이용하여 상기 1차 탈염수로부터 2차 탈염수를 얻는 2차 탈염단계;
상기 농축수를 재농축하여 고농축 염수, 황산칼슘 및 염화나트륨을 얻는 재농축단계; 및
상기 고농축 염수 및 황산칼슘을 상기 2차 탈염수에 투입하는 투입단계를 포함하는, 해양 심층수를 이용한 식수의 제조방법. A pretreatment step of filtering the deep ocean water using a filter;
A first desalination step of desalting the deep seawater filtered in the pretreatment step using a reverse osmosis membrane for seawater to obtain concentrated water and primary desalted water;
A secondary desalination step of obtaining secondary desalting water from the primary desalting water using a desalination membrane;
Concentrating the concentrated water to obtain highly concentrated brine, calcium sulfate and sodium chloride; And
And introducing the highly concentrated brine and calcium sulfate into the secondary demineralized water.
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