KR20160006914A - Hybrid desalination system and method - Google Patents

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Abstract

Provided is a hybrid seawater desalination system. The disclosed hybrid seawater desalination system comprises: i) a separation membrane unit for pretreating raw water as seawater; ii) a reverse osmosis unit connected to the separation membrane unit for discharging reverse osmosis (RO) production water which separates dissolved substances in raw water by RO treating discharge water filtered through the separation membrane unit, and for discharging RO concentrated water containing the dissolved substances; iii) a tank unit connected to the reverse osmosis unit for storing the RO concentrated water discharged from the reverse osmosis unit; iv) a heating unit for applying heat to the RO concentrated water discharged from the tank unit; and v) a membrane distillation unit connected to the tank unit for membrane distillation (MD) treating the RO concentrated water heated by the heating unit, and for discharging MD production water by collecting desalinated water in the RO concentrated water.

Description

하이브리드 해수 담수화 시스템 및 방법 {HYBRID DESALINATION SYSTEM AND METHOD}[0001] HYBRID DESALINATION SYSTEM AND METHOD [0002]

본 발명의 실시예는 해수 담수화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 역삼투 공정 및 막증류 공정을 융합하여 해수를 담수화시킬 수 있는 하이브리드 해수 담수화 시스템 및 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a seawater desalination system, and more particularly, to a hybrid seawater desalination system and method capable of desalinating seawater by fusing a reverse osmosis process and a membrane distillation process.

최근 전세계적으로 물 및 에너지 부족 문제가 야기되고 있으며, 이에, 수자원의 확보와, 미래에너지원으로 지속가능하고 탄소배출이 없는 새로운 에너지에 대한 연구개발이 요구되고 있다.Recently, water and energy shortage problems have been caused all over the world. Therefore, it is required to secure water resources and to research and develop new energy without sustainable carbon emission as a future energy source.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근 해수를 담수화하는 기술에 대한 연구가 이루어지고 있다.In order to solve these problems, researches on the desalination technology have recently been conducted.

해수를 담수화하는 기술은, 역삼투법, 증발법, 정삼투법 등의 다양한 방식이 연구되고 있으나, 각 방식들은 담수화 효율, 에너지 소비 등에 있어서 많은 문제가 있었다.Various techniques such as reverse osmosis, evaporation, and positive osmosis have been studied to desalinate seawater, but each method has many problems in terms of desalination efficiency and energy consumption.

특히, 정삼투 공정에서 정삼투막을 통한 물의 투과는 가압이 아닌 농도차에 의해서만 일어나므로, 해수로부터 회수하는 담수의 비율(담수회수율)이 20~30%로 낮은 문제가 있다.Particularly, in the forward osmosis process, the permeation of water through the osmosis membrane occurs only by the concentration difference, not the pressure, so that the ratio of the fresh water recovered from seawater (fresh water recovery rate) is as low as 20 to 30%.

따라서, 해수를 끌어들여 정삼투막에 투입하기 전까지 해수의 전처리 및 유입에도 일정량의 에너지가 소모되므로, 전처리 된 해수로부터의 물회수율을 가능한 높여야 한다.Therefore, since a certain amount of energy is consumed in the pretreatment and inflow of seawater until the seawater is drawn into the osmosis membrane, the water recovery rate from the pretreated seawater should be increased as much as possible.

또한, 막증류 공정만을 이용할 경우, 생산수 전부에 대하여 물의 증발 잠열이 필요하게 되므로, 에너지의 소모가 매우 큰 문제가 있다.In addition, when only the membrane distillation step is used, latent heat of evaporation of water is required for the entire production water, and energy consumption is very large.

따라서, 이러한 각 해수 담수화 기술의 단점을 보완하고, 장점을 극대화하기 위하여 각 기술들을 결합하는 방법에 대한 연구개발이 요구되고 있다.Therefore, it is required to research and develop a method of combining each technology to compensate for the disadvantages of each seawater desalination technique and to maximize its advantages.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시예들은 역삼투 공정과 막 증류 공정을 융합하여 역삼투 공정에서 배출되는 농축수로부터 담수를 추가적으로 생산할 수 있도록 한 하이브리드 해수 담수화 시스템 및 그 방법을 제공고자 한다.Embodiments of the present invention provide a hybrid seawater desalination system and a method for fusing a reverse osmosis process with a membrane distillation process to additionally produce fresh water from concentrated water discharged from a reverse osmosis process.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 시스템은, ⅰ)해수로서의 원수를 전처리 하는 분리막부와, ⅱ)상기 분리막부와 연결되며, 상기 분리막부를 거치며 여과된 처리수를 역삼투(RO) 처리하여 원수 중의 용존 물질을 분리한 RO 생산수와, 상기 용존 물질을 포함하는 RO 농축수를 배출하는 역삼투부와, ⅲ)상기 역삼투부와 연결되며, 상기 역삼투부에서 배출된 RO 농축수를 저장하는 탱크부와, ⅳ)상기 탱크부에서 배출되는 RO 농축수에 열을 가하는 가열부와, ⅴ)상기 탱크부와 연결되며, 상기 가열부에 의해 가열된 RO 농축수를 막 증류(MD) 처리하고, 상기 RO 농축수 내의 담수를 회수하여 MD 생산수를 배출하는 막 증류부를 포함할 수 있다.The hybrid seawater desalination system according to an embodiment of the present invention includes a separation membrane portion for pretreatment of raw water as seawater, and (ii) a reverse osmosis (RO) processing portion connected to the separation membrane portion, A reverse osmosis part for discharging the RO produced water from which the dissolved substance in the raw water is separated and the RO concentrated water containing the dissolved substance; iii) a tank connected to the reverse osmosis part for storing the RO concentrated water discharged from the reverse osmosis part (EN) The present invention relates to a method for treating a RO concentrated water discharged from a tank portion of a nuclear power plant, comprising the steps of: (a) heating a RO concentrated water discharged from the tank portion; (v) And a membrane distillation unit for recovering the fresh water in the RO concentrated water to discharge the MD produced water.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템에 있어서, 상기 역삼투부는 상기 막 증류부와 연결되며, 상기 RO 생산수를 상기 막 증류부로 공급할 수 있다.Further, in the hybrid seawater desalination system according to an embodiment of the present invention, the reverse osmosis part is connected to the membrane distillation part, and the RO produced water can be supplied to the membrane distillation part.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템에 있어서, 상기 막 증류부는 상기 RO 생산수와 MD 생산수를 혼합하여 최종 생산수를 배출할 수 있다.Also, in the hybrid seawater desalination system according to the embodiment of the present invention, the membrane distillation unit may discharge final production water by mixing the RO production water and the MD production water.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템에 있어서, 상기 막 증류부는 상기 탱크부와 연결되며, 상기 RO 농축수를 포함하는 MD 배출수를 상기 탱크부로 공급할 수 있다.Also, in the hybrid seawater desalination system according to an embodiment of the present invention, the membrane distillation section may be connected to the tank section, and may supply the MD effluent containing the RO concentrated water to the tank section.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템에 있어서, 상기 분리막부는 정밀 여과막(MF; Microfiltration Membrane) 혹은 한외 여과막(UF; Ultra filtration Membrane)으로 이루어질 수 있다.In addition, in the hybrid seawater desalination system according to an embodiment of the present invention, the separation membrane unit may be formed of a microfiltration membrane (MF) or an ultrafiltration membrane (UF).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템에 있어서, 상기 가열부는 전기, 화석연료, 지열 혹은 태양광의 열원으로 상기 RO 농축수를 가열할 수 있다.Further, in the hybrid seawater desalination system according to an embodiment of the present invention, the heating unit may heat the RO concentrated water as a heat source of electricity, fossil fuel, geothermal heat, or solar light.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 방법은, (a) 원수를 분리막부에 유입하며 해수 중의 오염물질을 여과 처리하고, (b) 상기 분리막부를 거치며 여과된 처리수를 역삼투부로 공급하여 RO 생산수와 RO 농축수를 배출하며, (c) 상기 역삼투부에서 배출되는 RO 농축수를 탱크부에 저장하며, 상기 탱크부에서 배출되는 RO 농축수를 가열부를 통해 가열하고, (d) 상기 가열부에 의해 가열된 RO 농축수를 막 증류부로 공급하여 RO 농축수를 막 증류(MD) 처리하고, 상기 RO 농축수 내의 담수를 회수하여 MD 생산수를 배출하며, (e) 상기 역삼투부에서 배출되는 RO 생산수를 상기 막 증류부로 공급하고, 상기 막 증류부에서 상기 RO 생산수와 MD 생산수를 혼합하여 최종 생산수를 배출하는 단계를 포함할 수 있다.The hybrid seawater desalination method according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) introducing raw water into a separation membrane portion, filtering pollutants in seawater, (b) feeding the filtered treatment water through the separation membrane portion to a reverse osmosis portion (C) storing the RO concentrated water discharged from the reverse osmosis part in the tank part, heating the RO concentrated water discharged from the tank part through a heating part, (d) The RO concentrated water heated by the heating unit is supplied to the membrane distillation unit, the RO concentrated water is subjected to a membrane distillation (MD) treatment, the fresh water in the RO concentrated water is recovered to discharge the MD produced water, (e) Supplying the RO produced water discharged from the membrane distillation unit to the membrane distillation unit, and mixing the RO produced water and the MD produced water in the membrane distillation unit to discharge the final produced water.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 방법은, 상기 막 증류부에서 상기 RO 농축수를 포함하는 MD 배출수를 배출하고, 상기MD 배출수를 상기 탱크부로 공급할 수 있다.Also, in the hybrid seawater desalination method according to the embodiment of the present invention, the MD effluent containing the RO concentrated water may be discharged from the membrane distillation unit, and the MD effluent may be supplied to the tank unit.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 방법은, 상기 탱크부에 저장된 상기 RO 농축수의 농도를 조절하기 위해 상기 RO 농축수를 선택적으로 외부로 배출할 수 있다.Also, the hybrid seawater desalination method according to an embodiment of the present invention may selectively discharge the RO concentrated water to the outside in order to control the concentration of the RO concentrated water stored in the tank.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 방법에 있어서, 상기 가열부는 전기, 화석연료, 지열 혹은 태양광을 열원으로 하여 상기 RO 농축수를 가열할 수 있다. Further, in the hybrid seawater desalination method according to an embodiment of the present invention, the heating unit may heat the RO concentrated water using electricity, fossil fuel, geothermal heat, or sunlight as a heat source.

본 발명의 실시예들은 역삼투(RO) 공정과 막 증류(MD) 공정을 융합하여 역삼투 공정에서 배출되는 고농도의 농축수로부터 담수를 추가적으로 생산할 수 있으므로, 담수 회수율을 현저히 높일 수 있고, 저압 운전이 가능하여 에너지를 절감할 수 있다.Embodiments of the present invention can additionally produce fresh water from high concentration concentrated water discharged from a reverse osmosis process by fusing a reverse osmosis (RO) process and a membrane distillation (MD) process, thereby significantly increasing the fresh water recovery rate, It is possible to save energy.

이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 방법을 설명하기 위한 도면이다.These drawings are for the purpose of describing an embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a block diagram schematically showing a hybrid seawater desalination system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a hybrid seawater desalination method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

이와 같은 도면은 본 발명의 바람직한 실시예와 기술적인 사상 또는 특징 등을 구체적이고 명확하게 설명하기 위한 참고용이므로, 실제 제품 사양과 다를 수도 있음을 미리 밝혀둔다. It is to be noted that the drawings are for reference only for the purpose of clearly and concretely explaining the preferred embodiments of the present invention and technical ideas or features, and therefore may be different from actual product specifications.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of the components are denoted by the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in terms of the same names, and are not necessarily limited to those in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", "unit of means "," part of item ", "absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a hybrid seawater desalination system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 시스템(100)은 해수 중의 용존 물질을 제거하여 담수를 생산하기 위한 것이다.Referring to FIG. 1, a hybrid seawater desalination system 100 according to an embodiment of the present invention is for removing dissolved substances in seawater to produce fresh water.

본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템(100)은 역삼투 공정과 막 증류 공정을 융합하여 역삼투 공정에서 배출되는 농축수로부터 담수를 추가적으로 생산하여 담수 회수율을 현저히 높일 수 있고, 저압 운전이 가능하여 에너지를 절감할 수 있는 구조로 이루어진다.The hybrid seawater desalination system 100 according to an embodiment of the present invention can combine the reverse osmosis process with the membrane distillation process to produce fresh water from the concentrated water discharged from the reverse osmosis process to significantly increase the fresh water recovery rate, And it is possible to save energy.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템(100)은 기본적으로, 분리막부(10), 역삼투부(30), 탱크부(50), 가열부(70) 그리고 막 증류부(90)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.The hybrid seawater desalination system 100 according to an embodiment of the present invention basically includes a separation membrane 10, a reverse osmosis 30, a tank 50, a heating unit 70, and a membrane distillation unit 90 ), Which will be described below by configuration.

본 발명의 실시예에서, 상기 분리막부(10)는 해수로서의 원수를 전처리 하기 위한 것으로, 해수 중에 포함된 각종 유기물질, 용존물질 등의 오염물질을 여과 처리할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the separation membrane part 10 is for pretreatment of raw water as seawater, and it can filter contaminants such as various organic substances and dissolved substances contained in seawater.

상기 분리막부(10)는 원수 펌프(도면에 도시되지 않음)에 의해 원수가 유입된다. 상기 분리막부(10)는 단일의 분리막 모듈로 구비될 수 있으며, 복수 개로서 상호 연결된 모듈로 구비될 수도 있다.In the separation membrane part 10, raw water is introduced by a raw water pump (not shown). The separation membrane part 10 may be a single separation membrane module or a plurality of modules connected to each other.

예를 들면, 상기 분리막부(10)는 정밀 여과막(MF; Microfiltration Membrane) 혹은 한외 여과막(UF; Ultra filtration Membrane)으로 이루어질 수 있다.For example, the separation membrane part 10 may be formed of a microfiltration membrane (MF) or an ultrafiltration membrane (UF).

이러한 정밀 여과막 및 한외 여과막은 침지식 또는 가압식으로 원수 중의 오염물질을 제거하는 것으로, 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 분리막으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Such a microfiltration membrane and an ultrafiltration membrane remove contaminants in raw water by immersion or pressurization, and they are made of a separation membrane known in the art, which is well known in the art. Therefore, a detailed description of the construction will be omitted herein.

본 발명의 실시예에서, 상기 역삼투부(30)는 물은 통과하지만 이온성 물질과 같은 용존 물질은 통과하지 않는 역삼투막을 포함하는 바, 비교적 저압으로서 막 분리 공정이 이루어질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reverse osmosis part 30 includes a reverse osmosis membrane that does not allow dissolved substances such as ionic substances to pass but does not allow water to pass therethrough, so that the membrane separation process can be performed at a relatively low pressure.

상기 역삼투부(30)는 제1 연결라인(31)을 통해 분리막부(10)와 연결될 수 있다. 상기 역삼투부(30)는 분리막부(10)를 거치며 여과된 처리수를 역삼투(RO: Reverse Osmosis) 처리하여 원수 중의 용존 물질을 분리한 RO 생산수와, 용존 물질을 포함하는 RO 농축수를 배출할 수 있다.The reverse osmosis part 30 may be connected to the separation membrane part 10 through a first connection line 31. The reverse osmosis part 30 is a part of the reverse osmosis part 30 which performs reverse osmosis (RO) treatment of the filtered treatment water through the separation membrane part 10 to remove the RO dissolved water from the raw water and the RO concentrated water containing the dissolved substance Can be discharged.

이러한 역삼투부(30)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 역삼투 분리막모듈로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the reverse osmosis part 30 is formed as a known reverse osmosis membrane module widely known in the art, a detailed description of its construction will be omitted herein.

본 발명의 실시예에서, 상기 탱크부(50)는 역삼투부(30)에서 배출되는 RO 농축수를 저장하는 것으로, 제2 연결라인(51)을 통해 역삼투부(30)와 연결될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the tank part 50 stores the RO concentrated water discharged from the reverse osmosis part 30 and may be connected to the reverse osmosis part 30 through the second connection line 51.

여기서, 상기 탱크부(50)는 저장되어 있는 RO 농축수의 농도를 조절하기 위해 별도의 배출라인(53) 및 개폐밸브(도면에 도시되지 않음)을 통해 RO 농축수를 선택적으로 외부로 배출할 수 있다.In order to adjust the concentration of the stored RO concentrated water, the tank unit 50 selectively discharges RO concentrated water through a separate discharge line 53 and an on-off valve (not shown) .

본 발명의 실시예에서, 상기 가열부(70)는 뒤에서 더욱 설명될 막 증류부(90)를 통해 RO 농축수의 막 증류 공정이 이루어질 수 있도록 탱크부(50)에서 배출되는 RO 농축수를 가열하기 위한 것이다.In the embodiment of the present invention, the heating section 70 heats the RO concentrated water discharged from the tank section 50 so that the membrane distillation process of the RO concentrated water can be performed through the membrane distillation section 90 to be described later .

상기 가열부(70)는 뒤에서 더욱 설명될 막 증류부(90)와 연결되는 제3 연결라인(71)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 가열부(70)는 전기, 화석연료, 지열 혹은 태양광의 열원으로 RO 농축수를 가열할 수 있다.The heating unit 70 may be installed in a third connection line 71 connected to the membrane distillation unit 90 to be described later. For example, the heating unit 70 can heat RO concentrated water as a heat source of electricity, fossil fuel, geothermal or solar light.

본 발명의 실시예에서, 상기 막 증류부(90)는 제3 연결라인(71)을 통해 탱크부(50)와 연결되는 바, 가열부(70)에 의해 가열된 RO 농축수를 막 증류(MD: Membrane Distillation) 처리하고, RO 농축수 내의 담수를 회수하여 MD 생산수를 배출할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the membrane distillation section 90 is connected to the tank section 50 through the third connection line 71, and the RO concentrated water heated by the heating section 70 is subjected to membrane distillation MD: Membrane Distillation), and recover the fresh water in the RO concentrated water to discharge the MD produced water.

상기에서 막 증류부(90)는 가열부(70)에 의해 대략 60-90℃로 가열된 RO 농축수가 소수성막(막증류 막)을 거치면 액상의 비휘발성 용매가 막표면에서 반발되고, 막 기공에서 일어나는 증기상만이 기공을 투과하여 막투과부에서 곧바로 응축되는 방식으로 RO 농축수를 담수화 할 수 있다.When the RO concentrated water heated to approximately 60-90 DEG C by the heating unit 70 is subjected to the hydrophobic film (membrane distillation film) in the membrane distillation unit 90, the liquid non-volatile solvent repels on the membrane surface, The RO concentrated water can be desalinated in such a way that only the vapor phase occurring in the membrane permeates through the pores and condenses immediately in the membrane permeable portion.

이와 같은 막증류 공정에서의 추진 구동력은 온도차이며, 온도차와 함께 증기압의 차이가 수반되어 상 분리를 촉진시킬 수 있다. 즉, 막증류 공정에서는 일반적인 가열에 의한 증류(distillation)보다 낮은 온도와 역삼투(reverse osmosis)보다 낮은 압력의 운전 조건을 이용하는 것이다.In this membrane distillation process, the propulsive driving force is a temperature difference, which is accompanied by a temperature difference and a vapor pressure difference, thereby promoting phase separation. That is, in the membrane distillation process, a lower temperature than the distillation by ordinary heating and a lower pressure operating condition than reverse osmosis are used.

이러한 막 증류부(90)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 막 증류 모듈로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since this membrane distillation section 90 is formed as a membrane distillation module of a well-known technique well known in the art, a detailed description of its constitution will be omitted herein.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 역삼투부(30)는 제4 연결라인(94)을 통해 막 증류부(90)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 역삼투부(30)는 RO 생산수를 제4 연결라인(94)을 통해 막 증류부(90)로 공급할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reverse osmosis part 30 may be connected to the membrane distillation part 90 through a fourth connection line 94. That is, the reverse osmosis part 30 can supply the RO produced water to the membrane distillation part 90 through the fourth connection line 94.

여기서, 상기 역삼투부(30)로부터 막 증류부(90)로 공급되는 RO 생산수는 막 증류부(90)에서의 증기 상을 응축시키기 위한 냉각수로서 사용될 수 있다.The RO produced water supplied from the reverse osmosis part 30 to the membrane distillation section 90 can be used as a cooling water for condensing the vapor phase in the membrane distillation section 90.

그리고, 상기 막 증류부(90)는 역삼투부(30)로부터 공급되어 냉각수로 사용된 RO 생산수와, 막 증류 공정에 의해 생산된 MD 생산수를 혼합하여 최종 생산수를 배출할 수 있다. The membrane distillation unit 90 may discharge final production water by mixing the RO production water supplied from the reverse osmosis unit 30 as the cooling water with the MD production water produced by the membrane distillation process.

다른 한편으로, 상기 막 증류부(90)에서는 배출되는 MD 배출수를 탱크부(50)로 순환시킬 수 있다.On the other hand, in the membrane distillation section 90, the discharged MD discharged water can be circulated to the tank section 50.

이를 위해 상기 막 증류부(90)는 순환라인(95)을 통해 탱크부(50)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 막 증류부(90)에서 배출되는 MD 배출수는 순환라인(95)을 통해 탱크부(50)로 공급될 수 있다.For this, the membrane distillation section 90 may be connected to the tank section 50 through a circulation line 95. That is, the MD drain water discharged from the membrane distillation section 90 may be supplied to the tank section 50 through the circulation line 95.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 시스템(100)을 이용한 하이브리드 해수 담수화 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a hybrid seawater desalination method using the hybrid seawater desalination system 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 해수 담수화 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a hybrid seawater desalination method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 원수 펌프(도면에 도시되지 않음)를 통해 해수로서의 원수를 분리막부(10)로 공급한다.Referring to FIG. 2, first, in the embodiment of the present invention, raw water as seawater is supplied to the separating membrane portion 10 through a raw water pump (not shown).

그러면, 상기 분리막부(10)에서는 원수 중에 함유된 오염물질 등을 정밀 여과막(MF; Microfiltration Membrane) 혹은 한외 여과막(UF; Ultra filtration Membrane)을 통해 1차적으로 여과 처리한다.Then, in the separation membrane part 10, contaminants contained in the raw water are primarily filtered through a microfiltration membrane (MF) or an ultrafiltration membrane (UF).

이어서, 본 발명의 실시예에서는 상기 분리막부(10)를 거치며 여과처리된 처리수를 제1 연결라인(31)을 통해 역삼투부(30)로 공급한다.Then, in the embodiment of the present invention, the treated water filtered through the separation membrane part 10 is supplied to the reverse osmosis part 30 through the first connection line 31.

이에, 상기 역삼투부(30)에서는 분리막부(10)를 거치며 여과된 처리수를 역삼투(RO) 처리하여 원수 중의 용존 물질을 분리한 RO 생산수와, 용존 물질을 포함하는 RO 농축수를 배출한다.In the reverse osmosis part 30, the RO produced water obtained by separating the dissolved substances in the raw water by treating the filtered treated water through the separation membrane part 10, and the RO concentrated water containing the dissolved substance are discharged do.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 역삼투부(30)에서 배출되는 RO 농축수를 제2 연결라인(51)을 통해 탱크부(50)에 저장한다. 이 때, 본 발명의 실시예에서는 상기 탱크부(50)에 저장된 RO 농축수의 농도를 조절하기 위해 배출라인(53)을 통해 RO 농축수를 선택적으로 외부로 배출할 수 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, RO concentrated water discharged from the reverse osmosis part 30 is stored in the tank part 50 through the second connection line 51. At this time, in the embodiment of the present invention, the RO concentrated water can be selectively discharged to the outside through the discharge line 53 in order to adjust the concentration of the RO concentrated water stored in the tank unit 50.

그 후, 상기 탱크부(50)에 저장된 RO 농축수를 제3 연결라인(71)을 통해 배출하는데, 이러는 과정에 가열부(70)는 전기, 화석연료, 지열 혹은 태양광의 열원으로 RO 농축수를 가열한다.Thereafter, the RO concentrated water stored in the tank unit 50 is discharged through the third connection line 71. In this process, the heating unit 70 is a heat source of electricity, fossil fuel, geothermal or solar light, .

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 가열된 증기 상태의 RO 농축수를 막 증류부(90)로 공급한다. 그러면, 상기 막 증류부(90)에서는 RO 농축수를 막 증류(MD: Membrane Distillation) 처리하고, 그 RO 농축수 내의 담수를 회수하여 MD 생산수를 배출한다.Then, in the embodiment of the present invention, the RO concentrated water heated in the above-described steam state is supplied to the membrane distillation unit 90. Then, in the membrane distillation unit 90, RO concentrated water is treated by membrane distillation (MD), and fresh water in the RO concentrated water is recovered to discharge the MD produced water.

이러는 과정에, 본 발명의 실시예에서는 역삼투부(30)에서 배출되는 배출되는 RO 생산수를 제4 연결라인(94)을 통해 막 증류부(90)로 공급한다. 이에 상기 막 증류부(90)에서는 RO 생산수는 막 증류과정에서 냉각수로 사용된 후 다시 MD 생산수와 함께 최종 생산수로 생산된다.In this process, the RO produced water discharged from the reverse osmosis part 30 is supplied to the membrane distillation section 90 through the fourth connection line 94 in the embodiment of the present invention. In the membrane distillation unit 90, the RO produced water is used as cooling water in the membrane distillation process, and then produced as final production water together with the MD produced water.

다른 한편, 상기와 같은 과정을 거치는 동안, 본 발명의 실시예에서는 막 증류부(90)로부터 배제된 MD 배출수를 배출하는데, 그 MD 배출수는 순환라인(95)을 통해 탱크부(50)로 순환된다.On the other hand, during the above process, in the embodiment of the present invention, the MD effluent discharged from the membrane distillation section 90 is discharged, and the MD effluent is circulated through the circulation line 95 to the tank section 50 do.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템(100)은 상기한 바와 같이 해수로서의 원수를 역삼투(RO) 공정 및 막 증류(MD) 공정을 통해 담수화 할 수 있다. Therefore, in the hybrid seawater desalination system 100 according to the embodiment of the present invention, raw water as seawater can be desalinated through RO (reverse osmosis) and membrane (MD) processes as described above.

이로써, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하이브리드 해수 담수화 시스템(100) 및 그 방법에 의하면, 역삼투 공정과 막 증류 공정을 융합하여 역삼투 공정에서 배출되는 고농도의 농축수로부터 담수를 추가적으로 생산할 수 있으므로, 결과적으로는 담수 회수율을 현저히 높일 수 있고, 막 증류 공정에 의해 초순수에 가까운 생산수를 얻을 수 있어 역삼투 공정의 저압 운전이 가능하여 에너지를 절감할 수 있다.Thus, according to the hybrid seawater desalination system 100 and the method of the present invention, fresh water can be additionally produced from the concentrated water discharged from the reverse osmosis process by fusing the reverse osmosis and membrane distillation processes As a result, it is possible to remarkably increase the fresh water recovery rate and produce water close to ultrapure water by the membrane distillation process, thereby enabling the low-pressure operation of the reverse osmosis process to save energy.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 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, Other embodiments may easily be suggested by adding, changing, deleting, adding, or the like of elements, but this also falls within the scope of the present invention.

10… 분리막부
30… 역삼투부
31… 제1 연결라인
50… 탱크부
51… 제2 연결라인
53… 배출라인
70… 가열부
71… 제3 연결라인
90… 막 증류부
94… 제4 연결라인
95… 순환라인10 ... Separation membrane portion
30 ... Reverse osmosis
31 ... The first connection line
50 ... Tank portion
51 ... The second connection line
53 ... Discharge line
70 ... Heating section
71 ... The third connecting line
90 ... Membrane distillation section
94 ... The fourth connecting line
95 ... Circulation line

Claims (10)

해수로서의 원수를 전처리 하는 분리막부;
상기 분리막부와 연결되며, 상기 분리막부를 거치며 여과된 처리수를 역삼투(RO) 처리하여 원수 중의 용존 물질을 분리한 RO 생산수와, 상기 용존 물질을 포함하는 RO 농축수를 배출하는 역삼투부;
상기 역삼투부와 연결되며, 상기 역삼투부에서 배출된 RO 농축수를 저장하는 탱크부;
상기 탱크부에서 배출되는 RO 농축수에 열을 가하는 가열부; 및
상기 탱크부와 연결되며, 상기 가열부에 의해 가열된 RO 농축수를 막 증류(MD) 처리하고, 상기 RO 농축수 내의 담수를 회수하여 MD 생산수를 배출하는 막 증류부;
를 포함하는 하이브리드 해수 담수화 시스템.A separation membrane part for pretreating the raw water as seawater;
A reverse osmosis unit connected to the separation membrane unit, RO production water separated from dissolved water in raw water by RO treatment of the treated water filtered through the separation membrane unit, and reverse osmosis unit for discharging RO concentrated water containing the dissolved substance;
A tank connected to the reverse osmosis part and storing the RO concentrated water discharged from the reverse osmosis part;
A heating unit for applying heat to the RO concentrated water discharged from the tank unit; And
A membrane distillation unit connected to the tank unit for performing a membrane distillation (MD) treatment of the RO concentrated water heated by the heating unit, recovering fresh water in the RO concentrated water and discharging the MD produced water;
The desalination system comprising: 제1 항에 있어서,
상기 역삼투부는,
상기 막 증류부와 연결되며, 상기 RO 생산수를 상기 막 증류부로 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 시스템.The method according to claim 1,
The reverse-
Connected to the membrane distillation section, and supplies the RO produced water to the membrane distillation section. 제2 항에 있어서,
상기 막 증류부는,
상기 RO 생산수와 MD 생산수를 혼합하여 최종 생산수를 배출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 시스템.3. The method of claim 2,
The membrane distillation section comprises:
Wherein the RO produced water and the MD produced water are mixed to discharge the final produced water. 제3 항에 있어서,
상기 막 증류부는,
상기 탱크부와 연결되며, 상기 RO 농축수를 포함하는 MD 배출수를 상기 탱크부로 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 시스템.The method of claim 3,
The membrane distillation section comprises:
And an MD drain water connected to the tank unit and including the RO concentrated water is supplied to the tank unit. 제1 항에 있어서,
상기 분리막부는,
정밀 여과막(MF; Microfiltration Membrane) 혹은 한외 여과막(UF; Ultra filtration Membrane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 시스템.The method according to claim 1,
The separation membrane portion
Characterized by comprising a microfiltration membrane (MF) or an ultrafiltration membrane (UF). 제1 항에 있어서,
상기 가열부는 전기, 화석연료, 지열 혹은 태양광의 열원으로 상기 RO 농축수를 가열하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the heating unit heats the RO concentrated water with a heat source of electricity, fossil fuel, geothermal heat, or sunlight. 원수로서의 해수를 담수화 하기 위해 청구항 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 하이브리드 해수 담수화 시스템을 제공하는 단계와,
원수를 분리막부에 유입하며 해수 중의 오염물질을 여과 처리하는 단계와,
상기 분리막부를 거치며 여과된 처리수를 역삼투부로 공급하여 RO 생산수와 RO 농축수를 배출하는 단계와,
상기 역삼투부에서 배출되는 RO 농축수를 탱크부에 저장하며, 상기 탱크부에서 배출되는 RO 농축수를 가열부를 통해 가열하는 단계와,
상기 가열부에 의해 가열된 RO 농축수를 막 증류부로 공급하여 RO 농축수를 막 증류(MD) 처리하고, 상기 RO 농축수 내의 담수를 회수하여 MD 생산수를 배출하는 단계와,
상기 역삼투부에서 배출되는 RO 생산수를 상기 막 증류부로 공급하고, 상기 막 증류부에서 상기 RO 생산수와 MD 생산수를 혼합하여 최종 생산수를 배출하는 단계
를 포함하는 하이브리드 해수 담수화 방법.Providing a hybrid seawater desalination system according to any one of claims 1 to 6 for desalination of seawater as raw water,
Flowing the raw water into the separation membrane portion, filtering the contaminants in the seawater,
Supplying the filtered treatment water through the separation membrane unit to the reverse osmosis unit to discharge RO produced water and RO concentrated water;
Storing RO concentrated water discharged from the reverse osmosis part in a tank part and heating RO concentrated water discharged from the tank part through a heating part;
Supplying a RO concentrated water heated by the heating unit to a membrane distillation unit to perform membrane distillation (MD) treatment of RO concentrated water, recovering fresh water in the RO concentrated water to discharge MD produced water,
Supplying the RO produced water discharged from the reverse osmosis part to the membrane distillation section, mixing the RO produced water and the MD produced water in the membrane distillation section to discharge final production water
And a desalination unit for desalinating the seawater.
제7 항에 있어서,
상기 막 증류부에서 상기 RO 농축수를 포함하는 MD 배출수를 배출하고, 상기MD 배출수를 상기 탱크부로 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the MD distilled water containing the RO concentrated water is discharged from the membrane distillation section, and the MD discharged water is supplied to the tank section. 제7 항에 있어서,
상기 탱크부에 저장된 상기 RO 농축수의 농도를 조절하기 위해 상기 RO 농축수를 선택적으로 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 방법.8. The method of claim 7,
And the RO concentrated water is selectively discharged to the outside in order to adjust the concentration of the RO concentrated water stored in the tank. 제7 항에 있어서,
상기 가열부는 전기, 화석연료, 지열 혹은 태양광을 열원으로 하여 상기 RO 농축수를 가열하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 해수 담수화 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the heating unit heats the RO concentrated water using electricity, fossil fuel, geothermal heat, or sunlight as a heat source.
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KR20180091517A (en) * 2017-02-07 2018-08-16 한국광해관리공단 Zero liquid discharge apparatus by membrane And Method thereof
KR20190055578A (en) * 2017-11-15 2019-05-23 국민대학교산학협력단 Portable membrane distillation water treatment apparatus and method thereof

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