KR20180118411A - 가압형 정삼투 모듈을 이용한 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 공정 - Google Patents

가압형 정삼투 모듈을 이용한 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 공정 Download PDF

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Abstract

분리막의 파울링 저감 효과를 나타낼 수 있는 가압형 정삼투 모듈을 이용한 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 공정에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 해수 담수화 시스템은 순환펌프에 의해 가압된 유도용액이 제1방향으로 유입되고, 고압펌프에 의해 가압된 유입수가 제2방향으로 유입되며, 상기 유입된 유도용액이 여과하여 처리수를 생성하고, 상기 유입된 유입수를 여과하여 제1농축수을 생성하는 가압형 정삼투 모듈; 및 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 공급받은 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 역삼투 모듈;을 포함하고, 상기 가압형 정삼투 모듈은 상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치하고, 개폐 조절에 의해 상기 가압형 정삼투 모듈에 유입되는 유입수에 비연속적 가압을 수행하는 압력제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가압형 정삼투 모듈을 이용한 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 공정{SEAWATER DESALINATION SYSTEM AND SEAWATER DESALINATION PROCESS USING PRESSURIZED POSITIVE OSMOSIS MODULE}
본 발명은 해수 담수화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력제어 밸브를 포함하는 가압형 정삼투 모듈을 이용하여, 분리막의 파울링 저감 효과를 나타낼 수 있는 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 공정에 관한 것이다.
일반적으로 하수, 폐수 및 해수를 재이용하거나 담수화할 때 분리막을 이용한 여과법을 사용하여 해수 등에 포함된 염분을 제거한다. 여과법으로는 정밀 여과, 한외 여과, 나노 여과 등이 있으며, 여과법을 이용한 정삼투 공정과 역삼투 공정을 포함하는 해수 담수화 공정이 알려져 있다.
분리막을 이용한 여과법의 경우, 여과된 물질들이 분리막 표면과 분리막 내부에 지속적으로 쌓이면서 분리막 표면과 분리막 내부에 오염 물질의 농도가 증가하게 되어 막의 오염이 발생하게 된다. 이에 따라, 분리막의 낮은 여과 성능에 의해 수투과도가 현저히 저하된다.
한편, 분리막의 낮은 수투과도를 극복하고 해수 담수화 공정의 효율 및 안정성을 증가시키기 위해, 가압형 정삼투(pressure assisted forward osmosis, PAFO) 공정의 연구가 진행되고 있으며, 이에 대한 실증적 필요성이 대두되고 있다.
하지만, 가압형 정삼투(PAFO) 공정은 삼투압과 동시에 연속적인 수압이 작용하여 파울링층이 압밀화(compaction)되어 상대적으로 얇고 조밀한 구조의 파울링층을 형성하게 된다. 이러한 파울링층은 물리세정에 의해 쉽게 제거되지 않아, 해수 담수화 공정의 효율을 저하시키고 분리막의 수명을 단축시키게 된다.
따라서, 가압형 정삼투(PAFO) 공정의 단점인 파울링을 저감하고 물리세정 효율을 높일 수 있는 실증적 접근이 요구되며, 공정 효율 향상을 위한 파울링 제어에 대한 전략적인 대안이 필요하다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1399747호(2014.05.20. 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 정삼투 및 역삼투를 이용한 해수 담수화 시스템이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 분리막의 파울링 저감 효과를 나타내기 위해, 압력제어 밸브를 포함하는 가압형 정삼투 모듈을 이용한 해수 담수화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 분리막의 파울링 저감 효과를 나타내기 위해, 가압형 정삼투 모듈을 이용하여 간헐적 가압 운전을 수행할 수 있는 해수 담수화 공정을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 따른 해수 담수화 시스템은 순환펌프에 의해 가압된 유도용액이 제1방향으로 유입되고, 고압펌프에 의해 가압된 유입수가 제2방향으로 유입되며, 상기 유입된 유도용액이 여과하여 처리수를 생성하고, 상기 유입된 유입수를 여과하여 제1농축수을 생성하는 가압형 정삼투 모듈; 및 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 처리수를 공급받아, 상기 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 역삼투 모듈;을 포함하고, 상기 가압형 정삼투 모듈은 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치하고, 개폐 조절에 의해 상기 가압형 정삼투 모듈에 유입되는 유입수에 비연속적 가압을 수행하는 압력제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1방향에 대해, 제2방향은 동일한 방향일 수 있다.
상기 제1방향에 대해, 제2방향은 반대 방향일 수 있다.
상기 압력제어 밸브 폐쇄 시, 순환펌프의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단되고, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 반대 방향으로 유입수가 유입되어 상기 가압형 정삼투 모듈의 유입부에 형성된 오염물질이 제거될 수 있다.
상기 가압형 정삼투 모듈은 상기 유입수 및 상기 유도용액 각각이 유입 및 출입되는 압력용기를 포함하고, 상기 압력용기는 상기 유도용액이 유입 및 출입되고, 외주면에 홀이 형성된 다공성 유출관; 및 상기 다공성 유출관을 감싸는 분리막 엘리먼트(membrane element);를 포함하는 나권형 타입일 수 있다.
상기 분리막 엘리먼트(membrane element)는 상기 다공성 유출관에 인접한 리프(leaf) 및 상기 리프(leaf)의 외주면에 배치되어 상기 유입수가 유입 및 출입되는 제3스페이서를 포함하고, 상기 리프(leaf)는 상기 유도용액이 유입 및 출입되는 제1스페이서, 상기 제1스페이서 외주면에 형성되는 제2스페이서, 상기 제2스페이서 외주면에 형성되는 분리막 복합체를 포함하고, 상기 제1스페이서의 두께는 제2스페이서의 두께보다 큰 것일 수 있다.
상기 해수 담수화 시스템은 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함할 수 있다.
상기 해수 담수화 시스템은 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 따른 해수 담수화 공정은 (a) 가압형 정삼투 모듈에 순환펌프에 의해 가압된 유도용액을 제1방향으로 유입시키고, 고압펌프에 의해 가압된 유입수를 제2방향으로 유입시켜, 상기 유입된 유도용액을 여과하여 처리수를 생성하고, 상기 유입된 유입수를 여과하여 제1농축수을 생성하는 단계; 및 (b) 역삼투 모듈에서, 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 공급받은 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 압력제어 밸브의 개폐 조절에 의해, 상기 가압형 정삼투 모듈에 유입되는 유입수에 비연속적 가압이 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1방향에 대해, 제2방향은 동일한 방향일 수 있다.
상기 제1방향에 대해, 제2방향은 반대 방향일 수 있다.
상기 압력제어 밸브 폐쇄 시, 순환펌프의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단되고, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 반대 방향으로 유입수가 유입되어 상기 가압형 정삼투 모듈의 유입부에 형성된 오염물질이 제거될 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 상기 유도용액은 외주면에 홀이 형성된 다공성 유출관에 유입된 후, 상기 홀을 통해 분리막 엘리먼트(membrane element)에 포함되고 상기 다공성 유출관에 인접한 리프(leaf) 내부에 유입되고, 상기 유입수는 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)에 포함되고 상기 리프(leaf)의 외주면에 배치된 제3스페이서로 유입되며, 삼투압 차이에 의해 상기 유입수가 유도용액 쪽으로 이동할 수 있다.
상기 (a) 단계 및 (b) 단계에서 압력계를 이용하여, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정할 수 있다.
상기 (a) 단계 및 (b) 단계에서 유량계를 이용하여, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정할 수 있다.
상기 가압형 정삼투 모듈에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)의 세정 효율은 70% 이상일 수 있다.
상기 가압형 정삼투 모듈에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)의 유압 저항력(hydraulic resistance)은 5.8Х1014m-1 이하일 수 있다.
상기 가압형 정삼투 모듈에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)의 운전 에너지(energy consumption)는 0.04kWh 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 해수 담수화 시스템은 가압형 정삼투 모듈에 압력완화(pressure relaxation)를 반복적으로 수행할 수 있는 압력제어 밸브를 구비함으로써, 분리막 엘리먼트(membrane element) 내 유입수측 통로에 형성된 파울링층의 압밀화를 예방하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 공정을 통해, 종래 가압형 정삼투 모듈에 비해 운전 중 높은 수투과도를 유지할 수 있으며, 압력완화의 반복에 의한 파울링층의 가역성을 조절함에 따라, 물리세정이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해수 담수화 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유도용액 및 유입수의 등방향 운전 시, 가압형 정삼투 모듈의 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가압형 정삼투 모듈을 이용하여, 간헐적 가압 운전을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 유도용액 및 유입수의 등방향 운전 시, 가압형 정삼투 모듈(a)을 나타낸 모식도이고, 가압형 정삼투 모듈 내 유도용액과 유입수의 흐름(b)을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 유도용액 및 유입수의 등방향 운전 시, 가압형 정삼투 모듈을 나타낸 모식도와 리프를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유도용액 및 유입수의 등방향 또는 비등방향 운전 시, 오염물질이 쌓인 분리막의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 유도용액과 유입수의 등방향 운전 시, 물리세정을 나타낸 모식도(a)와 물리세정에 따라 오염물질이 제거되는 모습을 나타낸 단면도(b)이다.
도 8은 본 발명에 따른 유도용액 및 유입수가 비등방향으로 유입될 때 가압형 정삼투 모듈의 모식도이다.
도 9는 본 발명에 따른 유도용액과 유입수의 비등방향 운전 시, 가압형 정삼투 모듈을 나타낸 모식도(a)와 가압형 정삼투 모듈 내 유도용액과 유입수의 흐름(b)을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 유도용액과 유입수의 비등방향 운전 시, 가압형 정삼투 모듈을 나타낸 모식도이다.
도 11은 본 발명에 따른 유도용액과 유입수의 비등방향 운전 시, 물리세정을 나타낸 모식도(a)와 물리세정에 따라 오염물질이 제거되는 모습을 나타낸 단면도(b)이다.
도 12는 투과용량에 따른 수투과도(water flux)를 나타낸 그래프이다.
도 13은 종래 가압형 정삼투(PAFO) 공정과 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO) 공정을 비교하여, 분리막의 물리세정 효율(physical cleaning efficiency)을 나타낸 그래프이다.
도 14는 종래 가압형 정삼투(PAFO) 공정과 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO) 공정을 비교하여, 유압 저항력(hydraulic resistance)을 나타낸 그래프이다.
도 15는 종래 가압형 정삼투(PAFO) 공정과 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO) 공정을 비교하여, 분리막의 운전 에너지(energy consumption)를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압형 정삼투 모듈을 이용한 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 공정에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래의 삼투압을 물 생성을 위한 구동력으로 활용하는 정삼투(forward osmosis, FO) 공정은 상대적으로 두껍지만 성긴 구조의 파울링층을 형성하여 물리세정에 의해 쉽게 제거된다. 반면, 삼투압과 동시에 연속적인 수압이 작용하는 가압형 정삼투(pressure assisted forward osmosis, PAFO) 공정은 추가적인 수압의 작용에 의해 파울링층이 압밀화(compaction)되어 상대적으로 얇고 조밀한 구조의 파울링층을 형성하게 된다. 이러한 파울링층은 물리세정에 의해 쉽게 제거되지 않아 해수 담수화 공정의 효율을 저하시키며 분리막의 수명을 단축시켜 경제적인 측면에 부정적인 영향을 끼치게 된다.
본 발명에서는 가압형 정삼투 모듈에 압력완화(pressure relaxation)를 반복적으로 수행할 수 있는 압력제어 밸브를 구비하여 파울링층의 가역성을 조절함으로써, 종래 가압형 정삼투(PAFO) 공정의 단점인 파울링 현상을 저감하고 우수한 물리세정 효율과 동시에 수투과도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 유도용액이 제1방향으로 유입되고, 유입수가 제2방향으로 유입될 때, 상기 제1방향에 대해, 제2방향은 동일한 방향(등방향)이거나, 또는 상기 제1방향에 대해, 제2방향은 반대 방향(비등방향)이라는 가정 하에 설명하기로 한다.
상기 제1방향에 대해, 제2방향이 동일한 방향(등방향)일 때, 제1실시예로 설명하고, 상기 제1방향에 대해, 제2방향이 반대 방향(비등방향)일 때, 제2실시예로 설명하기로 한다.
제1실시예에 따른 해수 담수화 시스템(100)
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 유도용액 및 유입수의 등방향 운전 시, 가압형 정삼투 모듈을 이용한 해수 담수화 시스템(100)은 가압형 정삼투 모듈(10) 및 역삼투 모듈(30)을 포함한다.
본 발명의 가압형 정삼투 모듈(10)에 유입되는 유입수는 하수, 폐수 및 해수를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 해수 담수화 시스템에 적용 가능한 유입수라면 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 유입수는 응집제 등을 이용하여 전처리한 후 가압형 정삼투 모듈(10)에 유입되도록 하는 것이 바람직하며, 전처리를 수행하지 않는 경우, 분리막 엘리먼트(membrane element) 내 유입수측 통로에 부유물질 및 고형물 등이 쌓이면서 분리막의 여과 성능이 저하된다.
상기 유도용액은 물에 대한 용해성이 큰 이온성 액체를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 염화나트륨 용액, 중탄산암모늄 용액 들을 사용할 수 있다. 상기 유도용액은 상기 유입수에 비해 높은 삼투압을 가진다.
가압형 정삼투 모듈(10)
일반적으로, 정삼투 공정은 유입수를 여과하여 농축수를 생성하고, 유도용액으로부터 처리수를 생성하며, 유입수와 유도용액의 삼투압 차이를 이용하여 여과를 수행한다. 정삼투 모듈에 포함된 분리막 엘리먼트(19)를 통해 유입수에서 유도용액으로 물의 유입이 원활하게 진행되도록 하여, 처음 농도에 비해 희석된 유도용액은 처리수로 생성되고, 유입수는 농축된 상태로 정삼투 모듈 밖으로 배출된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 가압형 정삼투 모듈(10)에는 순환펌프(11)에 의해 가압된 유도용액 및 고압펌프(12)에 의해 가압된 유입수가 등방향(동일한 방향)으로 유입된다.
상기 순환펌프(11)는 유도용액이 이송되는 라인 상에 위치하여 유도용액을 가압형 정삼투 모듈(10)로 공급하고, 상기 고압펌프(12)는 유입수가 이송되는 라인 상에 위치하여 유입수를 가압형 정삼투 모듈(10)로 공급한다. 상기 고압펌프(12)는 유입수의 압력을 대략 0.1~20kgf/cm2로 조절하면서 가압형 정삼투 모듈(10)에 압력을 제공하며, 가압 방식으로 처리수 및 제1농축수를 생성할 수 있다.
즉, 상기 가압형 정삼투 모듈(10)은 상기 유도용액과 유입수를 여과하여, 유입수에 포함된 오염물질을 제거시키고 순수한 물만을 유도용액으로 유도하여 처리수를 생성하고 농축된 유입수로부터 제1농축수를 생성한다. 상기 제1농축수는 하수처리장으로 재이송될 수 있다.
상기 가압형 정삼투 모듈(10)은 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 제1농축수가 배출되는 라인에 위치하는 압력제어 밸브(15)를 포함하는데, 상기 압력제어 밸브(15)는 개폐 조절에 의해 상기 가압형 정삼투 모듈(10)에 유입되는 유입수에 비연속적 가압을 수행한다.
예를 들어, 가압형 정삼투 모듈(10) 내의 압력이 높은 경우, 압력제어 밸브(15)를 개방하여 가압형 정삼투 모듈(10) 내 압력을 낮출 수 있으며, 압력제어 밸브(15)의 개폐를 조절하여 간헐적 가압 운전을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 15분 간격으로 15분 동안 압력제어 밸브(15)를 개방하여 가압형 정삼투 모듈(10) 내의 압력을 0.1bar 이하로 조절함으로써, 압력제어 밸브(15)를 이용하여 간헐적 가압 운전이 수행됨을 확인할 수 있다. 즉, 가압형 정삼투 모듈(10) 내의 압력 해소는 1시간 동안에 1~3회가 수행될 수 있으며, 압력 해소 유지는 1회 당 10~20분 동안 수행될 수 있다.
도 4의 (a)는 가압형 정삼투 모듈을 나타낸 모식도이고, (b)는 가압형 정삼투 모듈 내 유도용액과 유입수의 흐름을 나타낸 것이다. 도 4의 (a), (b)를 참조하면, 상기 가압형 정삼투 모듈(10)은 상기 유입수 및 상기 유도용액 각각이 유입 및 출입되는 압력용기를 포함한다. 상기 압력용기는 상기 유도용액이 유입 및 출입되고, 외주면에 홀이 형성된 다공성 유출관(18); 및 상기 다공성 유출관(18)을 감싸는 분리막 엘리먼트(membrane element)(19);를 포함한다.
상기 다공성 유출관(18)에는 유도용액의 원활한 유입을 위하여 일정 간격으로 이격된 위치에 복수의 홀(17)이 형성되며, 복수의 홀(17)에 의해 유도용액의 유로가 형성되어 유도용액의 흐름에 대한 저항을 최소화할 수 있다. 또한, 유도용액의 유입을 원활히 함으로써, 분리막에 투과되는 유량을 증가시킬 수 있다.
도 4의 (a), (b) 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 유도용액은 외주면에 홀(17)이 형성된 다공성 유출관(18)에 유입된 후, 상기 홀(17)을 통해 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)에 포함된 리프(leaf)(20), 즉, 상기 다공성 유출관(18)에 인접한 리프(leaf)(20) 내부에 유입된다.
상기 유입수는 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)에 포함된 제3스페이서(25), 즉, 상기 리프(leaf)(20)의 외주면에 배치된 제3스페이서(25)로 유입된다. 이때, 삼투압 차이에 의해 상기 유입수가 유도용액 쪽으로 이동함으로써, 유도용액을 희석시켜 처리수를 생성하는 원리이다.
상기 가압형 정삼투 모듈(10)은 나권형 타입의 구조를 가지며, 이와 같은 형태는 모듈 당 막의 면적이 넓고 투과 유속이 큰 장점을 지닌다.
도 5를 참조하면, 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)는 상기 다공성 유출관(18)에 인접한 리프(leaf)(20) 및 상기 리프(leaf)(20)의 외주면에 배치되어 상기 유입수가 유입 및 출입되는 제3스페이서(25)를 포함한다.
상기 리프(leaf)는 상기 유도용액이 유입 및 출입되는 제1스페이서(21), 상기 제1스페이서(21) 외주면에 형성되는 제2스페이서(22), 상기 제2스페이서(22) 외주면에 형성되는 분리막 복합체를 포함한다. 상기 제1스페이서(21)와 제2스페이서(22)는 다공성으로 이루어져 있으며, 상기 제1스페이서(21)는 상기 제2스페이서(22)보다 조밀한 기공 구조를 가진다. 또한, 상기 제1스페이서의 두께는 제2스페이서의 두께보다 큰 것일 수 있다.
상기 분리막 복합체는 상기 제2스페이서(22) 외주면에 형성되는 지지층(23) 및 상기 지지층(23) 외주면에 형성되는 활성층(24)이 물리적 결합 및 화학적 결합을 통해 부착된 복합체로서, 분리막의 기능을 수행한다.
상기 제3스페이서(25)는 유입수가 흐를 수 있도록 그물 형태의 메쉬(mesh) 타입으로 형성되며, 상기 제3스페이서(25)는 상기 제1스페이서(21)와 동일한 재질일 수 있고, 상기 제1스페이서(21)와 동일한 두께로 형성될 수 있다.
상기 제3스페이서(25)를 투과한 유입수는 상기 활성층(24), 상기 지지층(23) 및 상기 제2스페이서(22)를 투과하여 상기 제1스페이서(21)를 따라 중심에 연결된 다공성 유출관(18)으로 모여 상기 유도용액과 함께 배출된다. 상기 제1스페이서(21)의 두께는 대략 0.5~2mm이고, 제2스페이서(22)의 두께는 대략 0.5mm 이하, 보다 구체적으로는 0.1mm 이하일 수 있다. 이처럼, 제1스페이서(21)의 두께가 제2스페이서(22)의 두께보다 큰 것이 바람직하다.
상기 제2스페이서(22)의 두께가 상기 제1스페이서(21)의 두께보다 큰 경우에는 유입수가 상기 제2스페이서(22)를 투과하는데 있어 흐름 저항성이 커지는 문제점이 발생한다.
상기 지지층(23)은 세공 구조가 발달된 수십 ㎛ 두께의 스폰지 형태로 형성되어 있으며, 상기 활성층(24)이 고압에 견딜 수 있도록 지지해 주는 역할을 한다. 상기 활성층(24)은 두께가 2㎛이하의 조밀한 구조로 형성되어 있어 탈염 작용에 핵심적인 역할을 한다.
도 6을 참조하면, 상기 가압형 정삼투 모듈(10)에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)(19) 내 유입수측 통로에는 유입수에 따른 다량의 오염물질이 쌓이면서, 상기 분리막 엘리먼트(membrane element) 내 유입수측 통로의 유입부에 파울링층이 형성된다. 이는 유입수의 압력 부하 증가를 야기하여 소요되는 에너지를 증가시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 물리세정이 수행되는데, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 역방향으로 유입수가 유입되어 물리세정이 수행됨에 따라, 분리막 엘리먼트(membrane element) 내 유입수측 통로의 유입부에 쌓인 오염물질이 원활히 제거되는 효과가 있다.
도 7의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 물리세정 시에는 순환펌프(11)의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단된다. 이때, 압력제어 밸브(15)가 폐쇄되어, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 반대 방향으로 유입수가 유입됨에 따라, 가압형 정삼투 모듈(10)의 유입부에 형성된 오염물질이 제거될 수 있다. 반대 방향으로 유입되는 유입수는 고압펌프(12)에 의해 이송될 수 있다.
즉, 상기 압력제어 밸브(15)를 이용하여 가압 및 압력완화의 반복에 의한 파울링층의 가역성을 조절할 수 있으며, 세정 효율을 증가시킬 수 있다.
역삼투 모듈(30)
본 발명의 해수 담수화 시스템(100)은 상기 가압형 정삼투 모듈(10)로부터 공급받은 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 역삼투 모듈(30)을 포함한다. 역삼투 모듈(30)은 반투막을 경계로 하여, 가해진 압력에 의해 처리수의 순수한 물이 반투막을 투과함에 따라 담수를 얻는 장치이다.
본 발명의 해수 담수화 시스템(100)은 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 압력계는 유입수가 이송되는 라인에 위치한 제1압력계, 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 제2압력계, 제2농축수가 이송되는 라인에 위치한 제3압력계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 해수 담수화 시스템(100)은 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 유량계는 유입수가 이송되는 라인에 위치한 제1유량계, 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 제2유량계, 제2농축수가 이송되는 라인에 위치한 제3유량계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 해수 담수화 시스템(100)은 유입수의 방향 조절(등방향 또는 비등방향) 및 물리세정이 가능하도록 유입수가 이송되는 라인에 다수의 밸브(미도시)가 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1실시예에 따른 해수 담수화 공좝
본 발명의 제1실시예에 따른 해수 담수화 공정은 (a) 가압형 정삼투 모듈에 순환펌프에 의해 가압된 유도용액을 제1방향으로 유입시키고, 고압펌프에 의해 가압된 유입수를 제2방향으로 유입시켜, 상기 유입된 유도용액을 여과하여 처리수를 생성하고, 상기 유입된 유입수를 여과하여 제1농축수을 생성하는 단계 및 (b) 역삼투 모듈에서, 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 공급받은 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 단계를 포함하며, 제1방향에 대하여, 제2방향은 동일한 방향일 수 있다.
제1실시예에 따른 해수 담수화 시스템(100)에서 전술한 바와 같이, 상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 압력제어 밸브(15)의 개폐 조절에 의해, 상기 가압형 정삼투 모듈(10)에 유입되는 유입수에 비연속적 가압이 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 압력제어 밸브(15) 폐쇄 시에는, 순환펌프(11)의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단되고, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 반대 방향으로 유입수가 유입되어 모듈의 유입부에 형성된 오염물질이 제거될 수 있다. 상기 모듈의 유입부는 유도용액 및 유입수의 등방향 운전 시, 유입수가 유입되는 모듈의 공간을 가리킨다.
상기 유도용액은 외주면에 홀(17)이 형성된 다공성 유출관(18)에 유입된 후, 상기 홀(17)을 통해 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)에 포함되고 상기 다공성 유출관(18)에 인접한 리프(leaf)(20) 내부에 유입된다.
상기 유입수는 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)에 포함되고 상기 리프(leaf)(20)의 외주면에 형성된 제3스페이서(25)로 유입된다. 이때, 삼투압 차이에 의해 상기 유입수가 유도용액 쪽으로 이동할 수 있다.
상기 해수 담수화 시스템(100)에는 압력계가 더 구비되어, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정할 수 있다.
또한, 상기 해수 담수화 시스템(100)에는 유량계가 더 구비되어, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정할 수 있다.
제2실시예에 따른 해수 담수화 시스템(200)
도 1을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 해수 담수화 시스템(200)은 가압형 정삼투 모듈(50) 및 역삼투 모듈(70)을 포함한다.
유도용액과 유입수에 대한 사항은 제1실시예에서 전술한 바와 같다.
가압형 정삼투 모듈(50)
도 8을 참조하면, 본 발명의 가압형 정삼투 모듈(50)에는 순환펌프(51)에 의해 가압된 유도용액 및 고압펌프(52)에 의해 가압된 유입수가 서로 반대방향으로 유입된다.
상기 순환펌프(51)는 유도용액이 이송되는 라인 상에 위치하여 유도용액을 가압형 정삼투 모듈(50)로 공급하고, 상기 고압펌프(52)는 유입수가 이송되는 라인 상에 위치하여 유입수를 가압형 정삼투 모듈(50)로 공급한다.
즉, 가압형 정삼투 모듈(50)은 상기 유도용액과 유입수를 여과하여 제1농축수와 처리수를 생성한다.
상기 가압형 정삼투 모듈(50)은 상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치하는 압력제어 밸브(55)를 포함하는데, 상기 압력제어 밸브(55)는 개폐 조절에 의해 상기 가압형 정삼투 모듈(50)에 유입되는 유입수에 비연속적 가압을 수행한다.
예를 들어, 가압형 정삼투 모듈(50) 내의 압력이 높은 경우, 압력제어 밸브(15)를 개방하여 가압형 정삼투 모듈(50) 내 압력을 낮출 수 있으며, 압력제어 밸브(55)의 개폐를 조절하여 간헐적 가압 운전을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 15분 간격으로 15분 동안 압력제어 밸브(55)를 개방하여 가압형 정삼투 모듈(50) 내의 압력을 0.1bar 이하로 조절함으로써, 압력제어 밸브(55)를 이용하여 간헐적 가압 운전이 수행됨을 확인할 수 있다. 즉, 가압형 정삼투 모듈(50) 내의 압력 해소는 1시간 동안에 1~3회가 수행될 수 있으며, 압력 해소 유지는 1회 당 10~20분 동안 수행될 수 있다.
도 9의 (a), (b)를 참조하면, 상기 가압형 정삼투 모듈(50)은 상기 유입수 및 상기 유도용액 각각이 유입 및 출입되는 압력용기를 포함하고, 상기 압력용기는 상기 유도용액이 유입 및 출입되고, 외주면에 홀이 형성된 다공성 유출관(18) 및 상기 다공성 유출관(18)을 감싸는 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)를 포함한다.
상기 다공성 유출관(18)에는 유도용액의 원활한 유입을 위하여 일정 간격으로 이격된 위치에 복수의 홀(17)이 형성되며, 복수의 홀(17)에 의해 유도용액의 유로가 형성되어 유도용액의 흐름에 대한 저항을 최소화할 수 있다.
또한, 유도용액의 유입을 원활히 함으로써, 분리막에 투과되는 유량을 증가시킬 수 있다.
도 9의 (a), (b) 및 도 10을 참조하면, 상기 다공성 유출관(18)을 통해 유입된 유도용액은 복수의 홀(17)을 통하여 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19) 내 리프(20) 내부에 유입된다. 또한, 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19) 내 제3스페이서로 유입된 유입수는 삼투압 차이로 인해 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19) 내 리프(20)를 통과하여 상기 유도용액 쪽으로 이동함으로써, 유도용액을 희석시켜 처리수를 생성하는 원리이다.
상기 가압형 정삼투 모듈(10)은 나권형 타입의 구조를 나타내며, 이와 같은 형태는 모듈 당 막의 면적이 넓고 투과 유속이 큰 장점을 지닌다.
도 10을 참조하면, 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)는 상기 다공성 유출관(18)에 인접한 리프(leaf)(20) 및 상기 리프(leaf)(20)의 외주면에 배치되어 상기 유입수가 유입 및 출입되는 제3스페이서(25)를 포함한다. 상기 분리막 엘리먼트(19), 상기 리프(20), 상기 제3스페이서(25)에 대한 사항은 해수 담수화 시스템(100)에서 전술한 바와 같다.
도 6을 참조하면, 상기 가압형 정삼투 모듈(50)에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)(19) 내 유입수측 통로에는 유입수에 따른 다량의 오염물질이 쌓이면서, 상기 분리막 엘리먼트(membrane element) 내 유입수측 통로의 유입부에 파울링층이 형성된다. 이는 유입수의 압력 부하 증가를 야기하여 소요되는 에너지를 증가시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 물리세정이 수행되는데, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 역방향으로 유입수가 유입되어 물리세정이 수행됨에 따라, 분리막 엘리먼트(membrane element)(19) 내 유입수측 통로에 쌓인 오염물질이 원활히 제거된다.
도 11의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 물리세정 시에는 순환펌프(51)의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단된다. 또한, 압력제어 밸브(55)가 폐쇄되어, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 역방향으로 유입수가 유입됨에 따라, 가압형 정삼투 모듈(50)의 분리막 엘리먼트(membrane element) 내 유입수측 통로에 형성된 오염물질이 제거될 수 있다. 역방향으로 유입되는 유입수는 고압펌프(52)에 의해 이송될 수 있다.
즉, 상기 압력제어 밸브(55)를 이용하여 가압 및 압력완화의 반복에 의한 파울링층의 가역성을 조절할 수 있으며, 세정 효율을 증가시킬 수 있다.
역삼투 모듈(70)
역삼투 모듈(70)은 상기 가압형 정삼투 모듈(50)로부터 공급받은 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성한다.
본 발명의 해수 담수화 시스템(200)은 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 압력계는 유입수가 이송되는 라인에 위치한 제1압력계, 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 제2압력계, 제2농축수가 이송되는 라인에 위치한 제3압력계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 해수 담수화 시스템(200)은 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 유량계는 유입수가 이송되는 라인에 위치한 제1유량계, 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 제2유량계, 제2농축수가 이송되는 라인에 위치한 제3유량계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 해수 담수화 시스템(200)은 유입수의 방향 조절(등방향 또는 비등방향) 및 물리세정이 가능하도록 유입수가 이송되는 라인에 다수의 밸브(미도시)가 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2실시예에 따른 해수 담수화 공정
본 발명의 제2실시예에 따른 해수 담수화 공정은 (a) 가압형 정삼투 모듈에 순환펌프에 의해 가압된 유도용액을 제1방향으로 유입시키고, 고압펌프에 의해 가압된 유입수를 제2방향으로 유입시켜, 상기 유입된 유도용액을 여과하여 처리수를 생성하고, 상기 유입된 유입수를 여과하여 제1농축수을 생성하는 단계 및 (b) 역삼투 모듈에서, 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 공급받은 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 단계를 포함하며, 제1방향에 대하여, 제2방향은 반대 방향일 수 있다.
제2실시예에 따른 해수 담수화 시스템(200)에서 전술한 바와 같이, 상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 압력제어 밸브(55)의 개폐 조절에 의해, 상기 가압형 정삼투 모듈(50)에 유입되는 유입수에 비연속적 가압이 수행되는 것을 특징으로 한다.
압력제어 밸브(55) 폐쇄 시, 순환펌프(51)의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단되고, 상기 유입수의 유입 방향에 대해 반대 방향으로 유입수가 유입되어 모듈의 유입부에 형성된 오염물질이 제거될 수 있다.
제2실시예에 따른 해수 담수화 시스템(200)에서 전술한 바와 같이, 상기 유도용액은 외주면에 홀(17)이 형성된 다공성 유출관(18)에 유입된 후, 상기 홀(17)을 통해 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)에 포함된 리프(leaf)(20), 즉, 상기 다공성 유출관(18)에 인접한 리프(leaf)(20) 내부에 유입된다.
상기 유입수는 상기 분리막 엘리먼트(membrane element)(19)에 포함된 제3스페이서(25), 즉, 상기 리프(leaf)(20)의 외주면에 배치된 제3스페이서(25)로 유입된다. 이때, 삼투압 차이에 의해 상기 유입수가 유도용액 쪽으로 이동할 수 있다.
상기 해수 담수화 시스템(200)에는 압력계가 더 구비되어, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정할 수 있다. 또한, 상기 해수 담수화 시스템(200)에는 유량계가 더 구비되어, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정할 수 있다.
도 12는 투과용량에 따른 수투과도(water flux)를 나타낸 그래프이다.
도 12를 참조하면, 종래 가압형 정삼투(PAFO)는 연속적인 가압이 수행될수록 분리막의 오염층이 심해지면서 수투과도가 급격히 감소하는 반면, 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO)는 간헐적 가압에 의한 파울링을 제어함으로써 상대적으로 높은 수투과도를 나타낸다. 특히, 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO)는 세번째 세트(3rd)에서 초기 수투과도가 30~45LMH를 보였고, 이 후에도 17~30LMH의 높은 수투과도를 보였다.
도 13은 종래 가압형 정삼투(PAFO) 공정과 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO) 공정을 비교하여, 분리막 엘리먼트(membrane element)의 물리세정 효율(physical cleaning efficiency)을 나타낸 그래프이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 분리막 엘리먼트(membrane element)의 세정 효율은 초기 물리세정 효율이 79%로 총 3번의 운전 세트에서 70% 이상을 유지하였으며, 종래 가압형 정삼투(PAFO)에 비해 완만한 감소 효율을 나타내었다.
반면, 종래 가압형 정삼투(PAFO)는 연속적인 가압에 의해 분리막의 오염 악화로 인해 초기 물리세정 효율이 64%를 보였으며, 운전 세트가 진행될수록 물리세정 효율이 50% 이하로 급격히 감소하였다.
따라서, 본 발명의 가압형 정삼투 모듈(50)에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)의 세정 효율은 70% 이상일 수 있다.
도 14는 종래 가압형 정삼투(PAFO) 공정과 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO) 공정을 비교하여, 유압 저항력(hydraulic resistance)을 나타낸 그래프이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO) 공정에 의해, 분리막 엘리먼트(membrane element)의 유압 저항력(hydraulic resistance)이 5.8Х1014m-1 이하를 나타낸다. 1st~3rd로 운전 세트가 진행될수록 종래 가압형 정삼투(PAFO)의 경우 분리막에 형성된 오염층의 저항력이 급격이 증가하는 것이 관찰되었다. 반면, 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO)는 분리막에 형성된 오염층의 저항력이 상대적으로 작고 증가율 또한 보다 완만하게 증가하였다. 이는 간헐적인 가압 운전에 의해 파울링층의 가역성이 조절된 결과임을 보여준다.
따라서, 본 발명의 분리막 엘리먼트(membrane element)의 유압 저항력(hydraulic resistance)은 5.8Х1014m-1 이하일 수 있다.
도 15는 종래 가압형 정삼투(PAFO) 공정과 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO) 공정을 비교하여, 분리막의 운전 에너지(energy consumption)를 나타낸 그래프이다.
도 15를 참조하면, 유압 저항력(hydraulic resistance)과 마찬가지로 운전 에너지(energy consumption) 역시 같은 패턴을 보였다. 압력 기반의 분리막 특성 상, 분리막의 오염이 심해질수록 같은 생성성을 얻기 위해 보다 많은 운전 에너지가 요구된다. 종래 가압형 정삼투(PAFO)의 경우 운전 세트가 진행될수록 운전 에너지가 급격히 증가하는 반면, 본 발명의 간헐적 가압형 정삼투(I-PAFO)는 분리막 엘리먼트(membrane element)의 운전 에너지가 0.04kWh 이하를 나타내었고 상대적으로 완만한 증가를 보였다.
따라서, 본 발명의 분리막 엘리먼트(membrane element)의 운전 에너지(energy consumption)는 0.04kWh 이하일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 50 : 가압형 정삼투 모듈
11, 51 : 순환펌프
12, 52 : 고압펌프
15, 55 : 압력제어 밸브
17 : 홀
18 : 다공성 유출관
19 : 분리막 엘리먼트
20 : 리프
21 : 제1스페이서
22 : 제2스페이서
23 : 지지층
24 : 활성층
25 : 제3스페이서
30, 70 : 역삼투 모듈
100, 200 : 해수 담수화 시스템

Claims (18)

  1. 순환펌프에 의해 가압된 유도용액이 제1방향으로 유입되고, 고압펌프에 의해 가압된 유입수가 제2방향으로 유입되며, 상기 유입된 유도용액이 여과하여 처리수를 생성하고, 상기 유입된 유입수를 여과하여 제1농축수을 생성하는 가압형 정삼투 모듈; 및
    상기 가압형 정삼투 모듈로부터 처리수를 공급받아, 상기 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 역삼투 모듈;을 포함하고,
    상기 가압형 정삼투 모듈은
    상기 가압형 정삼투 모듈로부터 상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치하고, 개폐 조절에 의해 상기 가압형 정삼투 모듈에 유입되는 유입수에 비연속적 가압을 수행하는 압력제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향에 대해, 제2방향은 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향에 대해, 제2방향은 반대 방향인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력제어 밸브 폐쇄 시, 순환펌프의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단되고,
    상기 유입수의 유입 방향에 대해 반대 방향으로 유입수가 유입되어 상기 가압형 정삼투 모듈의 유입부에 형성된 오염물질이 제거되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압형 정삼투 모듈은
    상기 유입수 및 상기 유도용액 각각이 유입 및 출입되는 압력용기를 포함하고,
    상기 압력용기는
    상기 유도용액이 유입 및 출입되고, 외주면에 홀이 형성된 다공성 유출관; 및 상기 다공성 유출관을 감싸는 분리막 엘리먼트(membrane element)를 포함하는 나권형 타입인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분리막 엘리먼트(membrane element)는 상기 다공성 유출관에 인접한 리프(leaf) 및 상기 리프(leaf)의 외주면에 배치되어 상기 유입수가 유입 및 출입되는 제3스페이서를 포함하고,
    상기 리프(leaf)는
    상기 유도용액이 유입 및 출입되는 제1스페이서, 상기 제1스페이서 외주면에 형성되는 제2스페이서, 상기 제2스페이서 외주면에 형성되는 분리막 복합체를 포함하고,
    상기 제1스페이서의 두께는 제2스페이서의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 해수 담수화 시스템은
    상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 해수 담수화 시스템은
    상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  9. (a) 가압형 정삼투 모듈에 순환펌프에 의해 가압된 유도용액을 제1방향으로 유입시키고, 고압펌프에 의해 가압된 유입수를 제2방향으로 유입시켜, 상기 유입된 유도용액을 여과하여 처리수를 생성하고, 상기 유입된 유입수를 여과하여 제1농축수를 생성하는 단계; 및
    (b) 역삼투 모듈에서, 상기 가압형 정삼투 모듈로부터 공급받은 처리수를 여과하여 제2농축수와 담수를 생성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1농축수가 배출되는 라인에 위치한 압력제어 밸브의 개폐 조절에 의해, 상기 가압형 정삼투 모듈에 유입되는 유입수에 비연속적 가압이 수행되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1방향에 대해, 제2방향은 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1방향에 대해, 제2방향은 반대 방향인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  12. 제9항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력제어 밸브 폐쇄 시, 순환펌프의 작동이 중단되어 유도용액의 유입이 차단되고,
    상기 유입수의 유입 방향에 대해 반대 방향으로 유입수가 유입되어 상기 가압형 정삼투 모듈의 유입부에 형성된 오염물질이 제거되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 유도용액은
    외주면에 홀이 형성된 다공성 유출관에 유입된 후, 상기 홀을 통해 분리막 엘리먼트(membrane element)에 포함되고 상기 다공성 유출관에 인접한 리프(leaf) 내부에 유입되고,
    상기 (a) 단계에서, 상기 유입수는
    상기 분리막 엘리먼트(membrane element)에 포함되고 상기 리프(leaf)의 외주면에 배치된 제3스페이서로 유입되며,
    삼투압 차이에 의해 상기 유입수가 유도용액 쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계 및 (b) 단계에서
    압력계를 이용하여, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계 및 (b) 단계에서
    유량계를 이용하여, 상기 유입수, 제1농축수 및 제2농축수의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 가압형 정삼투 모듈에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)의 세정 효율은 70% 이상인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 가압형 정삼투 모듈에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)의 유압 저항력(hydraulic resistance)은 5.8Х1014m-1 이하인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 가압형 정삼투 모듈에 포함된 분리막 엘리먼트(membrane element)의 운전 에너지(energy consumption)는 0.04kWh 이하인 것을 특징으로 하는 해수 담수화 공정.
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