KR20150074306A

KR20150074306A - 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법

Info

Publication number: KR20150074306A
Application number: KR1020130161810A
Authority: KR
Inventors: 문정기; 유윤기
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-07-02

Abstract

본 발명은 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 식수에 관한 것으로, 본 발명은 해양심층수를 이용한 식수의 제조 공정에 있어서, 탈염수에 붕소가 제거된 고농축 미네랄수를 투입함으로써, 인체에 유해한 보론은 상당 부분 제거되고, 나트륨 및 염소이온의 농도는 낮지만, 인체에 유익한 마그네슘 및 실리카 등의 미네랄 성분은 풍부하며, 음용에 적절한 약알칼리성의 pH를 유지하는 식수를 제조할 수 있도록 한다.

Description

해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법{The method for producing drinking water using deep sea water}

본 발명은 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저 심층의 해양 심층수를 취수하여 역삼투 여과한 담수에 해양 심층수의 농축물을 공급함으로써 pH 및 미네랄 성분을 조정하여 저염분이나 미네랄 성분이 풍부한 식수를 생산하는 방법에 관한 것이다.

해양 심층수는 통상 해수면에서 수심 200m보다 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, 생물의 성장에 중요한 무기 영양염류가 풍부하고, 고압 저온 상태에서 장기간 보관된 특성이 있다.

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).

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.

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 어려워질 수 있다.

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)

이에 본 발명은 오로지 해양 심층수의 성분만을 이용하여 나트륨 및 염소 등의 농도는 낮지만, 마그네슘 및 실리카 등의 미네랄 성분은 풍부하며, pH 및 붕소 농도를 안전한 수준으로 조정된 식수를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 해수용 역삼투막을 이용하여 해양 심층수로부터 1차 탈염수와 농축수를 얻는 단계;

상기 1차 탈염수를 담수용 분리막을 통과시켜 2차 탈염수를 얻는 단계;

상기 농축수를 재농축하여 고농축 염수를 얻는 단계;

상기 고농축 염수으로부터 선택적 이온 분리막을 이용한 전기투석에 의해 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 얻는 단계;

상기 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지를 통과시켜 붕소가 제거된 고미네랄수를 얻는 단계; 및

상기 붕소가 제거된 고미네랄수를 2차 탈염수에 투입하는 단계를 포함하는 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법을 제공한다.

상기 해양 심층수는 필터를 이용하여 전처리 여과된 것일 수 있다.

상기 필터는 마이크로필터 또는 울트라필터일 수 있다.

상기 마이크로필터는 기공의 크기가 0.1~0.2㎛ 이고, 상기 울트라필터는 기공의 크기가 0 초과 0.1㎛ 이하일 수 있다.

상기 해수용 역삼투막은 폴리아마이드 재질로 된 것일 수 있다.

상기 담수용 분리막은 폴리아마이드 재질로 된 것일 수 있다.

상기 고농축 염수를 얻는 단계는 상기 농축수를 2차 농축용 해수 역삼투막, 다중효용증발관 및 회분식 증발기에 순차적으로 통과시켜 수행될 수 있다.

상기 고농축 염수는 비중이 1.28~1.32일 수 있다.

상기 선택적 이온 분리막은 1가 이온 선택적 분리막(Mono-selective membranes; CIMS/ACS)일 수 있다.

상기 전기투석은 11 내지 13V의 정전압 방식에 의할 수 있다.

상기 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지는 다공성 폴리스티렌 재질로 된 것으로, N-메틸 글루카민(N-methyl glucamine)의 작용기를 포함할 수 있다.

상기 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지의 붕소 제거율은 0.7~1.7g Boron/L일 수 있다.

상기 붕소가 제거된 고미네랄수는 총경도 기준 150~500 mg/L의 농도로 상기 2차 탈염수에 투입될 수 있다.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제조방법으로 제조된 저염 고미네랄 식수를 제공한다.

제조된 식수의 총경도는 100~300mg/L이고, pH는 7.2~7.5이며, 붕소의 농도는 0.2~0.6mg/L일 수 있다.

본 발명은 해양 심층수를 이용한 식수의 제조 공정에 있어서, 탈염수에 붕소가 제거된 고농축 미네랄수를 투입함으로써, 인체에 유해한 보론은 상당 부분 제거되고, 나트륨 및 염소 이온의 농도는 낮지만, 인체에 유익한 마그네슘 및 실리카 등의 미네랄 성분은 풍부하며, 음용에 적절한 약알칼리성의 pH를 유지하는 식수를 제조할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따라 해양 심층수를 이용하여 식수를 제조하는 공정의 흐름도를 도시한 것이다.

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.

본 발명은 해양 심층수를 취수하여 역삼투 여과한 담수에 붕소가 제거된 해양 심층수의 농축물을 투입함으로써, 저염분이나 미네랄 성분이 풍부하고, 붕소의 농도와 pH는 음용에 적절한 수준으로 조정된 식수를 생산하는 방법에 관한 것이며, 구체적으로는 해수용 역삼투막을 이용하여 해양 심층수로부터 1차 탈염수와 농축수를 얻는 단계, 상기 1차 탈염수를 담수용 분리막을 통과시켜 2차 탈염수를 얻는 단계, 상기 농축수를 재농축하여 고농축 염수를 얻는 단계, 상기 고농축 염수으로부터 선택적 이온 분리막을 장착한 전기투석에 의해 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 얻는 단계, 상기 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지를 통과시켜 붕소가 제거된 고미네랄수를 얻는 단계 및 상기 붕소가 제거된 고미네랄수를 2차 탈염수에 투입하는 단계를 포함한다.

먼저, 본 발명에 사용되는 해양 심층수는 해수면을 기준으로 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수로, 선상에서 해저 200m보다 깊은 해저심층에 배관을 내려 펌프로 취수하거나, 취수정을 해수면보다 깊게 설치하여 사이펀(siphon)의 원리에 의해 취수할 수 있다.

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.

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 될 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 취수하여 가온 처리된 해양 심층수를 수중에 포함된 부유고형물질이나 미생물을 제거하기 위하여 전처리 여과하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 전처리 여과는 필터를 사용하여 수행될 수 있고, 구체적으로는 마이크로필터를 이용한 정밀여과, 울트라필터를 이용한 한외여과 또는 이들을 조합한 여과를 수행하는 것이 불순물 제거 효율을 높일 수 있어 바람직하다.

이때, 전처리 여과에 사용될 수 있는 필터로 마이크로필터는 기공의 크기가 0.2 ㎛ 이하의 것, 울트라필터는 기공의 크기가 0.1 ㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 수중 내 존재하는 부유고형물질이나 미생물을 효과적으로 제거하는 데에 바람직하다.

본 발명은 해양 심층수에 대하여 전처리 여과를 수행하면, 해수용 역삼투막(SWRO, Sea Water Reverse Osmosis)을 이용하여 1차 탈염수와 농축수를 얻는 단계를 수행할 수 있다. 즉, 해수용 역삼투막을 사용하여 전처리 여과된 해양 심층수를 1차 탈염하는 공정을 수행할 수 있고, 이러한 탈염 공정에 의해 해양 심층수 내 염분이 99.0~99.7중량%의 범위로 제거된 1차 탈염수와, 상기 1차 탈염수에서 제거된 염분과 미네랄 성분이 농축된 농축수를 얻을 수 있다.

본 발명에서 1차 탈염 공정에 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.

본 발명은 상기 1차 탈염수를 2차 탈염하는 공정으로 담수용 분리막(BWRO, Brackish Water Reverse Osmosis)을 통과시켜 2차 탈염수를 얻는 단계를 수행할 수 있고, 본 발명에서 상기 2차 탈염 공정에 사용되는 담수용 분리막은 폴리아마이드 재질의 와권형 타입을 선정하는 것이 바람직하다.

상기 2차 탈염수는 해양 심층수 내 염분이 99중량% 이상의 범위로 제거된 것이다. 1차 탈염 시 탈염수의 수질은 일반적으로 음용수로 이용하기에는 이온의 농도가 높아 적당하지 않으며, 이를 2차 탈염을 통하여 깨끗이 정제한 후 필요한 미네랄만 추가하는 것이 일반적이다. 그런데, 본 발명은 이하 기재하겠으나, 특정 미네랄만 선택적으로 추가하는 것이 아닌 해양 심층수로부터 얻어진 것으로, 붕소가 제거된 고미네랄수를 투입함으로써, 염분 및 미네랄의 농도뿐만 아니라, pH 또한 음용에 적절한 수준으로 조정할 수 있도록 한다.

본 발명에서 상기 2차 탈염수에 투입할 붕소가 제거된 고미네랄수를 얻기 위해서는 우선, 상기 1차 탈염 공정에서 얻어진 농축수를 재농축하여 고농축 염수를 얻는 단계를 수행할 수 있다.

본 발명에서 상기 고농축 염수를 얻는 단계에서 재농축은 상기 농축수를 2차 농축용 해수 역삼투막, 다중효용증발관 및 회분식 증발기에 순차적으로 통과시켜 3단계로 수행할 수 있다.

상기 재농축 시 사용되는 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 등을 추가로 농축시키는 공정을 일부 저감할 수 있는 특성을 가질 수 있다.

상기 1차 탈염 공정에서 얻어진 농축수는 2차 농축용 해수 역삼투막을 통과하면서 2차로 농축되고, 다중효용증발관에서 3차로 추가 농축되어 3차로 농축된 농축수와 함께, 탄산칼슘 (CaCO₃) 석출물이 생성된다.

이후에 상기 3차로 농축된 농축수는 회분식 증발기를 통한 4차 농축과정을 거치며, 황산칼슘(CaSO₄) 및 염화나트륨(NaCl)이 석출되고, 비중이 1.28~1.32인 고농축 염수가 얻어진다.

본 발명은 상기한 바와 같이, 재농축 공정에 의해 고농축 염수가 얻어지면 인체에 유용한 성분만 선택적으로 이용하고, 나트륨 및 염소 등의 유해한 물질을 제거하기 위하여 선택적 이온 분리막을 이용한 전기투석에 의해 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 얻는 단계를 수행할 수 있다.

본 발명에서 상기 전기투석 공정에 사용되는 선택적 이온 분리막은 1가 이온 선택적 분리막(Mono-selective membranes; CIMS/ACS)을 사용하여 1가 이온의 상당부분이 제거되고 다가 이온을 주로 함유하는 고미네랄수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 전기투석 공정은 고농축 염수가 유입되어 탈염조와 농축조로 나뉘는 데, 이때 상기 탈염조와 농축조의 용량은 특별히 한정하지 않으나, 탈염조의 용량이 농축조 대비 과다할 경우, 탈염수의 수질을 확보하기에 필요한 에너지 비용이 많이 들게 되며, 탈염조의 용량이 농축조 대비 너무 작을 경우, 수질은 향상되지만, 에너지 효율 측면에서 불리하게 될 수 있다. 따라서, 필요로 하는 수질에 따라, 탈염조와 농축조의 용량을 적절한 비율로 선정할 수 있는데, 본 발명에서는 상기 탈염조와 농축조의 용량을 동일하게 운전하여 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전기투석 공정 시, 탈염 시간 및 탈염 효율을 고려하여 11 내지 13V의 정전압 방식에 의하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 12V의 정전압 방식으로 수행할 수 있다.

본 발명에서 상기 2차 탈염 공정에서 얻어진 2차 탈염수는 2단계의 탈염 공정에도 불구하고 인체에 유해한 붕소를 해양 심층수에 포함된 붕소 함량의 약 10% 정도를 여전히 함유하고 있고, 전기투석 공정에 의해 얻어진 다가 이온을 함유하는 고미네랄수 또한 다단계의 농축 공정에 의해 붕소를 다량으로 함유하게 되므로, 이러한 고미네랄수를 2차 탈염수에 바로 투입하게 되면 음용수를 기준으로 한 붕소의 최대치 함량인 1.0ppm을 초과할 가능성이 높게 된다.

따라서, 본 발명은 전기투석 공정에서 얻어진 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 2차 탈염수에 투입하기에 앞서, 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지를 통과시켜 붕소가 제거된 고미네랄수를 얻는 단계를 수행할 수 있다.

본 발명에서 붕소 제거 공정에 사용되는 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지는 종류를 특별히 한정하지 않고, 유입한 물질에 포함된 성분 중 붕소 이온만을 선택적으로 흡착할 수 있으면 무방하나, 다공성 폴리스티렌 재질로, 다공성 폴리스티렌 재질로 된 것으로, N-메틸 글루카민(N-methyl glucamine)의 작용기를 포함하는 것이 수지당 붕소 제거율을 0.7~1.7g Boron/L 효율로 확보할 수 있어 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지를 사용한 뒤에는 재생하는 공정을 3회 이상 반복 수행하여 붕소 제거 공정에 재사용할 수 있다. 재생하는 공정 횟수의 상한은 특별히 한정하지는 않으나, 경제적인 점을 고려할 때, 3 내지 10회 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재생하는 공정으로는 사용된 선택적 이온 교환 수지를 간수와 30분간 반응시킨 뒤, 물로 수회 세척하고, 10% 황산(H₂SO₄)을 이용하여 상기 수지로부터 붕소를 탈착한 뒤, 물로 수회 세척하고, 4% 수산화나트륨(NaOH)을 이용하여 기능기를 도입한 뒤 물로 수회 세척하여 수행될 수 있다.

본 발명은 상기 선택적 이온 교환 수지를 사용한 붕소 제거 공정에 의해 다가 이온을 함유하는 고미네랄수로부터 붕소를 약 96% 이상 제거할 수 있어, 이러한 고미네랄수를 하기와 같이 2차 탈염수에 투입하더라도 제조되는 식수 내 붕소의 함량을 현저히 줄일 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 상기 붕소가 제거된 고미네랄수를 총경도 기준 150~500 mg/L의 농도로 상기 2차 탈염수에 투입하는 것이, 제조되는 식수의 pH 및 미네랄 함량을 적절한 수준으로 조절할 수 있고, 붕소 함량을 음용수를 기준으로 한 허용 수준인 1.0ppm을 초과하지 않을 수 있어 바람직하다.

상기 고미네랄수를 총경도 기준으로 150mg/L 미만의 농도로 첨가하는 경우, 제조되는 식수의 미네랄 성분이 상대적으로 부족하게 되며, 500mg/L를 초과하는 경우, 붕소 함량이 음용수 허용 기준을 초과할 수 있고, pH가 저하되어 문제가 생길 수 있다.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 저염 고미네랄 식수를 제공한다. 본 발명에서 제조되는 식수는 총경도로 100~300mg/L 정도가 되며, pH는 7.2~7.5 수준으로 약알칼리성을 유지하게 된다. 또한, 붕소의 경우 0.2~0.6mg/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.

도 1은 본 발명에 의해 해양 심층수를 이용하여 식수를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 것으로, 취수한 해양 심층수를 울트라필터를 이용하여 부유물질 및 미생물을 여과하여 전처리 여과수가 얻어지면, 해수용 역삼투막(SWRO)을 이용한 1차 탈염 공정에 의해 1차 탈염수와 농축수가 얻어진다. 이후, 상기 1차 탈염수는 담수용 분리막(BWRO)을 통과시켜 2차 탈염 공정에 의해 2차 탈염수가 얻어진다. 상기 1차 탈염 공정에서 얻어진 농축수는 2차 농축용 해수 역삼투막(2^nd SWRO), 다중효용증발기 및 회분식 증발기를 순차적으로 통과하면서 재농축되고, 이때 얻어진 고농축 염수는 선택적 이온 분리막을 이용한 전기 투석(ED)에 의해 1가 이온은 제거되어 다가 이온을 함유하는 고미네랄수가 얻어지며, 상기 고미네랄수는 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지(Ion Exchange Resin)를 통과시켜 붕소가 96% 이상 제거된 고미네랄수가 얻어진다. 이렇게 얻어진 붕소가 제거된 고미네랄수는 상기 2차 탈염수에 투입되어 식수가 제조된다.

실시예

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.

[실시예 1]

해수면으로부터 수심200m 이하에서 취수한 해양 심층수를 원수 탱크에 저장한 뒤, 울트라 필터를 통콰시켜 전처리 여과한 뒤, 염배제율이 99% 이상이며, 폴리아마이드 재질로 된 해수용 역삼투막을 이용하여 탈염 처리를 수행해 1차 탈염수 및 염분 농도가 총량에 대하여 5~6중량%인 농축수를 얻었다. 이 후, 상기 1차 탈염수를 폴리아마이드 재질로 된 담수용 분리막을 통과시켜 미네랄 성분이 거의 없는 2차 탈염수를 얻었고, 상기 농축수로부터 2차 농축용 해수 역삼투막을 이용하여 재농축수를 얻고, 다중효용증발관 및 회분식 증발기에 순차적으로 통과시켜, 비중이 1.28~1.32으로 재농축된 고농축 염수를 얻으며, 상기 재농축 과정에서 발생되는 석출물은 제거하였다. 이렇게 얻어진 고농축 염수에 대하여 1가 이온 선택적 분리막의 존재 하에, 12V의 전압을 가해주며 전기 투석을 수행하여, 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 얻었다. 이후, 상기 고미네랄수를 다공성 폴리스티렌 재질로 되며, N-메틸 글루카민 작용기를 포함하는 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지를 3회 반복하여 통과시켜 붕소가 제거된 고미네랄수를 얻었다.

이하 표 1에는 상기 식수 제조 공정 중 얻어진 원수, 전처리 여과수, 1차 탈염수, 2차 탈염수, 2차 농축용 해수 역삼투막에 의해 얻어진 재농축수, 고농축 염수, 고미네랄 수의 수질 분석 결과를 나타내었다. 한편, 상기 공정 중, 붕소가 제거된 고미네랄수는, 고미네랄수 대비 붕소의 함량이 2mg/L이하로 감소되었다.

심층수 공정별 수질 분석
항목	단위	원수	전처리 여과수	1차 탈염수	2차 탈염수	재농축수	고농축 염수	고미네랄수
pH		7.95	8.11	6.95	6.87	7.84	7.85	7.85
Cond.	MS/Cm	51.7	51.9	0.345	0.0317	77.9	99.8	90.3
TDS	g/L	25.9	25.9	0.1723	0.01568	39	49.9	45.2
염분 농도	‰	34	34.1	0.17	0.02	54.1	82.3	65.3
탁도	NTU	0.25	0.18	0.12	0.06	0.23	0.3	6.5
TOC	mg/L	0.958	0.694	0.093	0.075	1.543	2.176	32.4
Cl	mg/L	20911	18447.7	109.951	6.54	33120.2	45445.2	8852.1
SO₄	mg/L	2297.3	2094.5	6.807	1.634	3901.5	5601.1	41296.6
Ca	mg/L	400.0	411.3	1.23	0.06	657.0	901.0	74.3
Mg	mg/L	1303.0	1265.0	3.64	1.65	2074.0	2696.0	75253.0
Na	mg/L	9977.0	9961.0	51.38	2.00	16314.0	24475.0	1640.1
K	mg/L	384.5	424.7	2.00	0.49	612.9	846.7	2179.4
Sr	mg/L	6.872	6.888	0.023	<0.001	11.900	15.600	0.500
B	mg/L	4.300	4.310	0.530	0.350	7.020	7.000	20.300
Fe	mg/L	0.007	0.006	0.000	0.000	0.032	0.028	0.700
Cr	mg/L	0.006	0.007	0.000	0.000	0.052	0.055	0.080
Ni	mg/L	0.024	0.024	0.000	0.000	0.052	0.055	0.080
Zn	mg/L	0.003	0.000	0.000	0.000	0.003	0.006	0.180
Cu	mg/L	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.190
Cd	mg/L	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.100
Pb	mg/L	0.088	0.084	0.000	0.000	0.150	0.210	2.460
Ba	mg/L	0.000	0.000	0.000	0.000	0.004	0.005	0.000
Al	mg/L	0.009	0.005	0.000	0.000	0.000	0.008	0.000
Mn	mg/L	0.007	0.006	0.000	0.000	0.012	0.015	0.158

상기와 같은 일련의 공정 중 얻어진 2차 탈염수에 붕소가 제거된 고미네랄수를 총경도 기준 200 내지 500ppm의 농도로 투입한 결과, pH가 7.2 내지 7.3이고, 붕소의 농도는 0.5ppm 이하인 식수가 제조되었다.

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.

Claims

해수용 역삼투막을 이용하여 해양 심층수로부터 1차 탈염수와 농축수를 얻는 단계;
상기 1차 탈염수를 담수용 분리막을 통과시켜 2차 탈염수를 얻는 단계;
상기 농축수를 재농축하여 고농축 염수를 얻는 단계;
상기 고농축 염수으로부터 선택적 이온 분리막을 이용한 전기투석에 의해 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 얻는 단계;
상기 다가 이온을 함유하는 고미네랄수를 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지를 통과시켜 붕소가 제거된 고미네랄수를 얻는 단계; 및
상기 붕소가 제거된 고미네랄수를 2차 탈염수에 투입하는 단계를 포함하는 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 해양 심층수는 필터를 이용하여 전처리 여과된 것인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 필터는 마이크로필터 또는 울트라필터인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 마이크로필터는 기공의 크기가 0.1~0.2㎛ 이고, 상기 울트라필터는 기공의 크기가 0 초과 0.1㎛ 이하인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 해수용 역삼투막은 폴리아마이드 재질로 된 것인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 담수용 분리막은 폴리아마이드 재질로 된 것인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 고농축 염수를 얻는 단계는 상기 농축수를 2차 농축용 해수 역삼투막, 다중효용증발관 및 회분식 증발기에 순차적으로 통과시켜 수행되는 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 고농축 염수는 비중이 1.28~1.32인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 선택적 이온 분리막은 1가 이온 선택적 분리막(Mono-selective membranes; CIMS/ACS)인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 전기투석은 11 내지 13V의 정전압 방식에 의하는 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지는 다공성 폴리스티렌 재질로 된 것으로, N-메틸 글루카민(N-methyl glucamine)의 작용기를 포함하는 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 붕소에 대한 선택적 이온 교환 수지의 붕소 제거율은 0.7~1.7g Boron/L인 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 붕소가 제거된 고미네랄수는 총경도 기준 150~500 mg/L의 농도로 상기 2차 탈염수에 투입되는 해양 심층수를 이용한 저염 고미네랄 식수의 제조방법.
청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 저염 고미네랄 식수.
제14항에 있어서, 제조된 식수의 총경도는 100~300mg/L이고, pH는 7.2~7.5이며, 붕소의 농도는 0.2~0.6mg/L인 저염 고미네랄 식수.