KR20190023874A - 댐이나 보에서 사용하는 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 댐이나 보에 저수된 물에 나타나는 녹조 현상에 따라 물의 부영양화를 일으키게 하는 영양염류(nutiritive salts)를 용량성 이온 분리(CDI) 방식을 이용하여 제거하는 시스템을 육상으로 이동할 수 있는 컨테이너 형태로 제공할 수 있도록 하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템은, 녹조가 발생된 물을 저수하고 있는 댐이나 보에서 영양염류를 제거하기 위한 영양염류 제거 시스템을 육상에서 이동하여 사용할 수 있도록 컨테이너 형태로 제공하는 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템으로서, 상기 물을 취수하는 취수 펌프; 상기 취수된 물에서 슬러지(sludge)를 응집 및 침전하는 응집 침전부; 상기 슬러지가 제외된 취수를 여과재를 통해 여과하는 카트리지 필터부; 상기 카트리지 필터부를 통해 여과된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 여과하는 영양염류 여과부; 및 상기 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장하는 영양염류 저장조를 포함할 수 있다. 따라서, 영양염류 제거 시스템을 차량에 탑재하여 녹조가 발생된 댐이나 보(Weir)로 이동하여 신속하게 영양염류를 제거하는 작업을 실행할 수 있다.
Description
본 발명은 댐이나 보에서 사용하는 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 댐이나 보에 저수된 물에 나타나는 녹조 현상에 따라 물의 부영양화를 일으키게 하는 영양염류(nutritive salts)를 용량성 이온 분리(Capacitive Deionization 이하 CDI) 방식을 이용하여 제거하는 시스템을 육상으로 이동할 수 있는 컨테이너 형태로 제공함으로써 차량을 이용해 영양염류 제거가 필요한 곳으로 이동하여 신속한 영양염류 제거 작업을 통해 물의 오염을 방지하고 그 수역의 생태계가 파괴되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
녹조(water-bloom)는, 부영양화(eutrophication, 富營養化)된 호소(湖沼)나 유속이 느린 하천에서 식물성 플랑크톤인 녹조류나 남조류가 크게 늘어나 물빛을 녹색으로 변화시키는 현상을 말한다.
도 1은 종래 댐이나 보에서 발생되는 녹조 현상을 도시화 한 도면이다.
이러한 녹조 현상은 부유물(질소, 인), 따뜻한 온도, 일조량, 물의 투명도 및 안정적 조건(저속, 긴 잔류시간, 낮은 풍속) 등의 복잡한 원인으로 인해 댐(Dam) 또는 강의 보(Weir)에서 발생한다.
호소의 표면에 녹조가 덮이면 수중으로 햇빛이 차단되고 용존 산소가 추가로 유입되지 않으면서 물의 용존 산소량이 줄어들게 된다.
녹조류나 남조류가 부유물 중 질소(N)와 인(P)을 흡수하여 물속의 산소를 소비하므로 물속의 부유물을 정화하지만, 다른 한편으로 물속은 산소가 소비되어 어류들이나 녹조 생물이 죽게 되어 사체가 쌓이고, 이로 인해 질산염(NO3-)과 인산염(PO43-) 등의 영양분이 늘어나면서 부영양화가 된다.
또한 물이 오염되고 악취가 나게 되며, 그 수역의 생태계가 파괴되어 먹이사슬 구조에도 영향을 주게 됨으로써 사회적경제적환경적 측면에서 많은 문제가 생긴다.
이러한 독소를 가진 남조류가 많은 녹색의 호수 물을 사람이 마시면 간에 손상이 가거나 구토, 복통이 일어나며 많이 마시면 죽을 수도 있다.
따라서 물속의 영양염류를 제거하지 않으면 수중 생태계에 영양염류가 계속 남아 있게 되므로 녹조가 되풀이된다. 녹조를 막기 위하여 영양염류가 바다나 호수로 흘러 들어가지 않게 해야 하고, 강이나 호숫가에 이미 유입된 영양염류를 흡수제거해야 한다.
특히, 하절기 및 가뭄 동안에는 댐(Dam)이나 보(Weir)에 녹조 현상이 심해지지만, 녹조 제거를 위한 적절한 기술이 없는 상태이다.
그리고, 하수도 관련 법에 따른 하수 종말 처리 시설의 방류수 수질의 법적 규제치는 질소의 용존 물질량(TDS:Total Dissolved Solid) TN이 20 mg/L 이하이고, 인의 용존 물질량(TP)이 1.0 mg/L 이하이지만, 대부분이 생물학적 고도 처리 공법을 통해 인(TP)이나 질소(TN)를 제거하거나, 용존 물질량(TDS)이 1 ~ 500mg/L 정도가 되도록 댐이나 보의 수문을 상시 방류 체계로 유지하는 정도에 그치고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 댐이나 보에 저수된 물에 나타나는 녹조 현상에 따라 물의 부영양화를 일으키게 하는 영양염류(nutiritive salts)를 용량성 이온 분리(CDI) 방식을 이용하여 제거하는 시스템을 육상 이동하는 컨테이너 형태로 제공함으로써 차량을 이용해 영양염류 제거가 필요한 곳으로 이동하여 신속한 영양염류 제거 작업을 통해 물의 오염을 방지하고 그 수역의 생태계가 파괴되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템은, 녹조가 발생된 물을 저수하고 있는 댐이나 보에서 영양염류를 제거하기 위한 영양염류 제거 시스템을 육상에서 이동하여 사용할 수 있도록 컨테이너 형태로 제공하는 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템으로서, 상기 물을 취수하는 취수 펌프; 상기 취수된 물에서 슬러지(sludge)를 응집 및 침전하는 응집 침전부; 상기 슬러지가 제외된 취수를 여과재를 통해 여과하는 카트리지 필터부; 상기 카트리지 필터부를 통해 여과된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 여과하는 영양염류 여과부; 및 상기 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장하는 영양염류 저장조를 포함할 수 있다.
또한, 상기 응집 및 침전된 슬러지를 저장하는 슬러지 저장조; 상기 1차 영양염류 여과부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 순수(clean water)를 저장하고, 상기 2차 영양염류 여과부를 통해 영양염류가 2차적으로 여과된 순수를 저장하는 순수 저장조; 및 상기 순수 저장조에 저장되어 있는 순수를 외부로 유출하거나 환수시키는 환수 펌프를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 영양염류 여과부는, 상기 카트리지 필터부를 통해 여과된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 영양염류 여과부; 및 상기 1차 영양염류 여과부를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 2차적으로 여과하는 2차 영양염류 여과부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 취수된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부; 및 상기 취수된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과하는 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부; 및 상기 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과하는 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부 또는 상기 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부 중 하나가 용량성 이온 분리 방식으로 여과하는 동작을 실행하는 경우에 나머지 다른 하나는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행할 수 있다.
또한, 상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부가 용량성 이온 분리 방식으로 여과하는 동작을 실행하는 경우에 나머지 다른 하나는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행할 수 있다.
또한, 상기 취수된 물의 유기물질 또는 무기물질로 인해 막 막힘(Fouling) 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 취수된 물을 자동 세정하고, 구연산(C6H8O7) 및 차아염소산나트륨(NaOCl)이 들어있는 화학물질 저장소(Chemical Storage)를 이용해 살균하는 자동 세정 장치를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 영양염류 제거부는, 상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 1차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 영양염류 여과부; 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 2차 영양염류 여과부; 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달하거나, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달하도록 여과 방향을 스위칭 전환하는 여과방향 전환부; 및 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부와 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부의 작동을 제어하고, 상기 여과방향 전환부를 스위칭 제어하는 여과 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차 영양염류 여과부에서 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부와 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 중 하나가 동작하거나 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하거나, 상기 2차 영양염류 여과부에서 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부와 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부 중 하나가 동작하거나 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하는 조작부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 조작부는, 상기 1차 영양염류 여과부 및 상기 2차 영양염류 여과부에 대해, 하나가 동작할 때 다른 하나는 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력할 수 있다.
또한, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부가 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
또한, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부가 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
또한, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부가 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
그리고, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부가 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
한편, 상기 영양염류 제거부는, 상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상을 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 영양염류 여과부; 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 선택된 1차 CDI 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상을 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 2차 영양염류 여과부; 상기 취수된 물에서 영양염류를 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상에서 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상으로 전달하도록 여과 방향을 스위칭 전환하는 여과방향 전환부; 및 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 작동을 제어하고, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 작동을 제어하며, 상기 여과방향 전환부를 스위칭 제어하는 여과 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하거나, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하는 조작부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 조작부는, 상기 1차 영양염류 여과부에서 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때나, 상기 상기 2차 영양염류 여과부에서 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 것들은 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력할 수 있다.
또한, 상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 1차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지할 수 있다.
그리고, 상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 2차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법은, 녹조가 발생된 물을 저수하고 있는 댐이나 보에서 영양염류를 제거하기 위해, 취수 펌프, 1차 영양염류 여과부, 2차 영양염류 여과부, 조작부, 여과방향 전환부, 여과 제어부, 정수 저장조 및 영양염류 저장조를 포함하는 영양염류 제거 시스템을 육상에서 이동하여 사용할 수 있도록 컨테이너 형태로 제공하는 시스템의 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법으로서, (a) 상기 영양염류 제거 시스템이 댐이나 보에 일정 거리 이내에 배치되는 단계; (b) 상기 취수 펌프가 물을 취수하는 단계; (c) 상기 1차 영양염류 여과부가 상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 1차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 단계; (d) 상기 정수 저장조가 상기 1차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계; (e) 상기 여과방향 전환부가 상기 1차 영양염류 여과부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 전환하여 상기 2차 영양염류 여과부로 전달하는 단계; (f) 상기 2차 영양염류 여과부가 상기 1차 영양염류 여과부를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 농축수에서 남은 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 단계; (g) 상기 정수 저장조가 상기 2차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계; 및 (h) 상기 영양염류 저장조가 상기 2차 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하고, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행할 수 있다.
그리고, 상기 (f) 단계에서 상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하고, 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법은, 녹조가 발생된 물을 저수하고 있는 댐이나 보에서 영양염류를 제거하기 위해, 취수 펌프, 1차 영양염류 여과부, 2차 영양염류 여과부, 조작부, 여과방향 전환부, 여과 제어부, 정수 저장조 및 영양염류 저장조를 포함하는 영양염류 제거 시스템을 육상에서 이동하여 사용할 수 있도록 컨테이너 형태로 제공하는 시스템의 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법으로서, (a) 상기 시스템이 댐이나 보에 일정 거리 이내에 배치되는 단계; (b) 상기 취수 펌프가 물을 취수하는 단계; (c) 상기 1차 영양염류 여과부가 상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 1차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 단계; (d) 상기 정수 저장조가 상기 1차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계; (e) 상기 여과방향 전환부가 상기 1차 영양염류 여과부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 전환하여 상기 2차 영양염류 여과부로 전달하는 단계; (f) 상기 2차 영양염류 여과부가 상기 1차 영양염류 여과부를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 농축수에서 남은 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 2차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 단계; (g) 상기 정수 저장조가 상기 2차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계; 및 (h) 상기 영양염류 저장조가 상기 2차 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 1차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지할 수 있다.
그리고, 상기 (f) 단계에서 상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 2차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 댐이나 보에 저수된 물에 나타나는 녹조 현상에 따라 물의 부영양화를 일으키게 하는 영양염류(nutiritive salts)를 용량성 이온 분리(CDI) 방식을 이용하여 실시간으로 제거할 수 있다. 따라서, 물속의 용존 산소량이 줄어드는 것을 방지할 수 있고, 물의 오염을 방지하며, 나아가 그 수역의 생태계가 파괴되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 1차 CDI 모듈과 2차 CDI 모듈을 통해 연속적으로 영얌염류를 분리하여 제거함으로써, 영양염류의 제거율을 높일 수 있도록 하는 고효율의 CDI 시스템을 실현할 수 있다.
또한, CDI 모듈을 1차와 2차를 통해 2 단의 시리즈 서킷(Series Circuit)으로 구성하여, 농축수를 리피딩(Refeeding)할 수 있게 됨에 따라 최적의 회수율(생산수>80%, 농축수<20%)을 확보할 수 있다.
또한, 영양염류 제거 시스템을 선박에 탑재하는 컨테이너 형태로 구성함으로써 선박에 탑재하여 댐이나 보의 수상에서 이동하면서 댐이나 보에 발생된 녹조에 따른 영양염류를 제거할 수 있다.
또한, 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템은 녹조가 자주 발생되는 하절기(6~8월)에 영영염류 제거 컨테이너가 탑재된 선박 3 ~ 4 척을 댐이나 보의 수상에서 운항하여 영양염을 제거함으로써 녹조 발생을 최소화 할 수 있다.
또한, 영양염류 저장조에 포집되어 저장된 영양염류는 육지에서 수송차 등을 이용하여 비료 연료를 생산하는 화학업체에 판매할 수 있다.
그리고, CDI 방식의 탈염 공정을 통해 생산된 고농축수(N, P)를 비료 연료를 생산하는 제조업체에 판매할 수 있다.
도 1은 종래 댐이나 보에서 발생되는 녹조 현상을 도시화 한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 시스템의 기본적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제1 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제2 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제3 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제4 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영양염류 제거 시스템에 적용되는 용량성 이온 분리(CDI) 방식을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식을 이용한 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 시스템의 기본적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제1 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제2 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제3 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제4 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영양염류 제거 시스템에 적용되는 용량성 이온 분리(CDI) 방식을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식을 이용한 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
본 발명의 실시 예에 따라 물로부터 제거하는 대상인 영양염류(營養鹽類, nutrient salts)는, 바다나 호수 및 하천 속의 규소?인?질소 등의 염류의 총칭을 의미한다. 즉, 규산염, 인산염, 질산염, 아질산염 등의 총칭으로 간단히 '영양염'이라고도 한다.
영양염류는 생물이 정상적인 생활을 영위하는 데 필요한 염류로서, 바닷말의 몸체나 식물플랑크톤의 몸체를 구성하며, 증식에 있어 주요 요인으로 작용한다. 바닷물 속의 영양염류량은 식물플랑크톤의 생산량을 좌우하는데, 이것은 식물플랑크톤을 먹이로 하는 동물플랑크톤의 생산량을 좌우하며, 다시 이것을 먹이로 하는 어류의 생산량을 규제하므로, 바다에서 영양염류는 육상의 논?밭의 비료와 같은 역할을 한다.
일반 식물에서는 몸을 구성하는 주된 원소 C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg 중 C, H, O 이외의 것은 물에 녹아 있는 염류로 섭취하며 다량원소라고 한다. 볏과식물이나 규조류는 이밖에 Si를 필요로 하고 반대로 균류는 Ca을 필요로 하지 않는다. 그 밖에 미량원소로서 Fe, B, Zn, Cu, Mn, Mo 등의 염류도 필요하다. 이들 대부분은 동물들에게도 필요하지만 동물은 이외에 Na, Cl을 다량으로 섭취한다. 수중식물은 몸표면에서, 육상식물은 주로 뿌리에서 염류를 흡수하며 동물은 주로 음식물로서 섭취한다.
본 발명의 실시 예에서는 물속에 질산염(NO3 -)과 인산염(PO4 3-) 등과 같이 이온 상태로 존재하는 영양염류를 CDI 방식에 따라 반대 극성의 이온 전극에 흡착시켜 분리함으로써 물로부터 영양염류를 제거하도록 하는 것이다. 이러한 과정에 대해 다음 실시 예들을 통해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템의 기본적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템(100)은, 취수 펌프(110), 1차 영양염류 여과부(120), 2차 영양염류 여과부(130), 영양염류 저장조(140), 1차 전원 공급부(152), 2차 전원 공급부(154) 및 자동 세정 장치(160)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템(100)은, CDI 모듈을 1차와 2차를 통해 시리즈 서킷(Series Circuit)으로 구성하여, 농축수를 리피딩(Refeeding)할 수 있도록 2 단으로 구성한 것이다. 따라서, 최적의 회수율(생산수>80%, 농축수<20%)을 확보할 수 있다.
취수 펌프(110)는 댐이나 보에 저수되어 있는 물을 취수하는 장치로서, 펌프의 회전력을 이용해 댐이나 보로부터 파이프 라인을 통해 물을 취수할 수 있다.
1차 영양염류 여과부(120)는 취수된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리(CDI: Capacitive Deionization) 방식으로 1차적으로 여과하는 장치일 수 있다.
여기서, 1차 영양염류 여과부(120)는 취수된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과하는, 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(122) 및 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(124)를 포함할 수 있다.
또한, 1차 영양염류 여과부(120)에서, 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(122)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(124)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
또한, 1차 영양염류 여과부(120)에서, 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(124)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(122)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
2차 영양염류 여과부(130)는 1차 영양염류 여과부(120)를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 물에서 남은 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 2차적으로 여과하는 장치이다.
여기서, 2차 영양염류 여과부(130)는, 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(132)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(134)를 포함할 수 있다.
2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(132)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(122)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과할 수 있다.
2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(134)는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(124)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과할 수 있다.
따라서, 본 발명은 1차 영양염류 여과부(120)와 2차 영양염류 여과부(130)를 통해 연속으로 영얌염류를 여과함으로써, 영양염류의 제거율을 높일 수 있도록 하는 고효율의 CDI 시스템을 실현할 수 있다.
또한, 2차 영양염류 여과부(130)에서, 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(132)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(134)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
또한, 2차 영양염류 여과부(130)에서, 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(134)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(132)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
즉, 1차 영양염류 여과부(120)와 2차 영양염류 여과부(130)는 모두 자동 세정 기능을 구비하고, 하나의 장치가 동작 중이고 다른 장치가 대기 중이면, 대기 상태의 장치에 대해 자동 세정을 실행할 수 있다.
영양염류 저장조(140)는 2차 영양염류 여과부(130)를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장할 수 있다.
1차 전원 공급부(152)는 1차 영양염류 여과부(120)에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 1차 전원 공급부(152)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(122) 및 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(124)에 전원을 공급할 수 있다.
2차 전원 공급부(154)는 2차 영양염류 여과부(130)에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 2차 전원 공급부(154)는 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(132) 및 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(134)에 전원을 공급할 수 있다.
여기서, 1차 전원 공급부(152) 및 2차 전원 공급부(154)는, 상용 AC 교류 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터(Converter) 형태일 수 있고, 직류 전원을 충전하였다가 방전 동작으로 전원을 공급하는 배터리 형태일 수 있다.
또한, 1차 전원 공급부(152) 및 2차 전원 공급부(154)는, 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환해 충전하였다가 방전 동작으로 전원을 공급하는 태양 전지 형태일 수 있다.
그리고, 1차 전원 공급부(152) 및 2차 전원 공급부(154)는, 상업용 디젤 발전기를 적용할 수 있다.
자동 세정 장치(160)는 취수 펌프(110)를 통해 취수된 물이 유기물질 또는 무기물질로 인해 막 막힘(Fouling) 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해, 취수된 물을 자동 세정하고, 구연산(C6H8O7) 및 차아염소산나트륨(NaOCl)이 들어있는 화학물질 저장소(Chemical Storage)를 이용해 살균할 수 있다.
여기서, 자동 세정 장치(160)는 예를 들면, 세정을 위한 산성 수를 담고 있는 산성 컨테이너(Acid Container)와, 산성 수를 투여하는 투여 펌프(Dosing Pump), 산성 레벨(Acid Level)을 조절하는 조절부, 투여되는 산성 수의 흐름(Flow)을 개폐 또는 차단하는 밸브 등으로 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템(300)은, 여과방향 전환부(310), 1차 영양염류 여과부(320), 2차 영양염류 여과부(330), 여과 제어부(340) 및 조작부(350)를 포함할 수 있다.
물론, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식 영양염류 제거 시스템(300)은, 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 기능을 실행하는 취수 펌프(110)와 1차 전원 공급부(152), 2차 전원 공급부(154), 영양염류 저장조(140) 및 자동 세정 장치(160)를 더 포함할 수 있다.
1차 영양염류 여과부(320)는 도 2에 도시된 1차 영양염류 여과부(120)와 동일한 기능을 실행하며, 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322) 및 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)를 포함할 수 있다.
즉, 1차 영양염류 여과부(320)는 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322) 또는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)를 동작하여, 취수 펌프(110)를 통해 취수된 물에서 영양염류를 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322) 또는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)를 통해 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과한 후 여과방향 전환부(310)에 전달한다.
여과방향 전환부(310)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)로 전달할 수 있다.
또한, 여과방향 전환부(310)는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)로 전달하도록 여과 방향을 스위칭 전환할 수 있다.
2차 영양염류 여과부(330)는, 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332) 및 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)를 포함할 수 있다. 즉, 2차 영양염류 여과부(330)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322) 또는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)로부터 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 여과방향 전환부(310)를 통해 전달받아 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)를 통해 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과할 수 있다.
여과 제어부(340)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324), 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332) 및 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)의 작동을 제어하고, 여과방향 전환부(310)를 스위칭 제어할 수 있다.
조작부(350)는 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324) 중 하나가 동작하도록 사용자의 입력에 따라 선택할 수 있다.
또한, 조작부(350)는 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334) 중 하나가 동작하도록 사용자의 입력에 따라 선택할 수 있다.
조작부(350)는 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324) 중 하나가 동작하거나, 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력할 수 있다.
또한, 조작부(350)는 2차 영양염류 여과부(330)에서 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)와 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334) 중 하나가 동작하거나, 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력할 수 있다.
그리고, 조작부(350)는 1차 영양염류 여과부(320) 및 2차 영양염류 여과부(330)에 대해, 하나가 동작할 때 다른 하나는 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제1 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 여과 제어부(340)는 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)를 작동시키고, 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)는 작동을 중지시킬 수 있다.
이때, 여과 제어부(340)는 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)를 작동시키고, 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)는 작동을 중지시킬 수 있다.
이에, 여과 제어부(340)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)가 스위칭 연결되도록 여과방향 전환부(310)를 스위칭 제어한다.
따라서, 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부(310)의 스위칭에 따라 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)로 전달된다.
2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)로부터 여과방향 전환부(310)를 통해 전달받은 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과한다.
이때, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
그리고, 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)가 사용자(작업자)에 의해 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제2 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 여과 제어부(340)는 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)의 작동을 중지시키고, 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)를 작동시킬 수 있다.
이때, 여과 제어부(340)는 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)의 작동을 중지시키고, 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)를 작동시킬 수 있다.
이에, 여과 제어부(340)는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)가 스위칭 연결되도록 여과방향 전환부(310)를 스위칭 제어한다.
따라서, 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부(310)의 스위칭에 따라 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)로 전달된다.
2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)로부터 여과방향 전환부(310)를 통해 전달받은 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과한다.
이때, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
그리고, 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)는, 고장 상태인 경우에 사용자(작업자)에 의해 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제3 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 여과 제어부(340)는 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)를 작동시키고, 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)의 작동을 중지시킬 수 있다.
이때, 여과 제어부(340)는 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)의 작동을 중지시키고, 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)를 작동시킬 수 있다.
이에, 여과 제어부(340)는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)가 스위칭 연결되도록 여과방향 전환부(310)를 스위칭 제어한다.
따라서, 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부(310)의 스위칭에 따라 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)로 전달된다.
2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)로부터 여과방향 전환부(310)를 통해 전달받은 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과한다.
이때, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)와 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)는, 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
그리고, 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)와 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)는, 고장 상태인 경우에 사용자(작업자)에 의해 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 여과 제어부의 작동 제어에 따른 여과방향 전환부의 제4 스위칭 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 여과 제어부(340)는 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)를 작동시키고, 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)의 작동을 중지시킬 수 있다.
이때, 여과 제어부(340)는 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)의 작동을 중지시키고, 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)를 작동시킬 수 있다.
이에, 여과 제어부(340)는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)가 스위칭 연결되도록 여과방향 전환부(310)를 스위칭 제어한다.
따라서, 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부(310)의 스위칭에 따라 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)로 전달된다.
2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(332)는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(324)로부터 여과방향 전환부(310)를 통해 전달받은 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과한다.
이때, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
그리고, 작동을 중지하고 있는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부(322)와 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부(334)는, 고장 상태인 경우에 사용자(작업자)에 의해 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템(100)은, 취수 펌프(110)가 물을 취수하여 1차 영양염류 여과부(120)로 전달한다(S810).
이때, 자동 세정 장치(160)는 취수된 물이 유기물질 또는 무기물질로 인해 막 막힘(Fouling) 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해, 취수된 물을 자동 세정하거나 화학물질 저장소(Chemical Storage)를 이용해 살균할 수 있다. 여기서, 자동 세정 장치(160)는 CDI 시스템에 자동 세정 운전이 가능한 Cleaning In Place와, 구연산(C6H8O7) 및 차아염소산나트륨(NaOCl)이 들어있는 화학물질 저장소(Chemical Storage)를 구성할 수 있다.
이어, 1차 영양염류 여과부(120)는 취수된 물에서 영양염류를 CDI 방식으로 1차적으로 여과해 2차 영양염류 여과부(130)에 전달한다(S820).
즉, 1차 영양염류 여과부(120)는, 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부(122)를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하거나, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(124)를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과할 수 있다.
여기서, CDI 방식은 도 9에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
이때, 1차 영양염류 여과부(120)는, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(122)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 1차 CDI 제2 여과 트레인부(124)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
또한, 1차 영양염류 여과부(120)는, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(124)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 1차 CDI 제1 여과 트레인부(122)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
그리고, 1차 영양염류 여과부(120)는 1차 전원 공급부(152)로부터 전원을 공급받아 동작하여, 취수 펌프(110)에 의해 취수된 물에서 영양염류를 CDI 방식으로 1차적으로 여과할 수 있다.
이어, 2차 영양염류 여과부(130)는 1차 영양염류 여과부(120)를 통해 1차적으로 영양염류가 여과된 농축수에서 남은 영양염류를 CDI 방식으로 2차적으로 여과한다(S830).
즉, 2차 영양염류 여과부(130)는, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(122)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(132)를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과할 수 있다.
또한, 2차 영양염류 여과부(130)는, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(124)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 영양염류를 2차 CDI 제2 여과 트레인부(134)를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과할 수 있다.
이때, 2차 영양염류 여과부(130)는, 2차 CDI 제1 여과 트레인부(132)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 2차 CDI 제2 여과 트레인부(134)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
또한, 2차 영양염류 여과부(130)는, 2차 CDI 제2 여과 트레인부(134)가 동작 중인 경우에 나머지 다른 2차 CDI 제1 여과 트레인부(132)는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
그리고, 2차 영양염류 여과부(130)는 2차 전원 공급부(154)로부터 전원을 공급받아 동작하여, 1차 영양염류 여과부(120)를 통해 1차적으로 영양염류가 여과된 농축수에서 남은 영양염류를 CDI 방식으로 2차적으로 여과할 수 있다.
이어, 영양염류 저장조(140)는 2차 영양염류 여과부(130)를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장한다(S840).
따라서, 영양염류 저장조(140)에 포집되어 저장된 영양염류는 질소(N)나 인(P) 등이 포함된 농축수 형태로 수송차를 이용해 남해화학 등 비료 연료를 생산하는 제조업체에 판매할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영양염류 제거 시스템에 적용되는 용량성 이온 분리(CDI) 방식을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 적용되는 CDI 방식은, 유입된 전해질이 흐르는 유로(911); 유로의 일측면에 배치된 음이온 교환막(912a); 유로의 타측면에 배치된 양이온 교환막(912b); 음이온 교환막(912a)을 기준으로 유로의 반대편에 위치하는 양극 집전체(913a); 양이온 교환막(912b)을 기준으로 유로의 반대편에 위치하는 음극 집전체(913b); 및 양이온 교환막(912b)과 음극 집전체(913b) 사이 및 음이온 교환막(912a)과 양극 집전체(913a) 사이를 유동하는 흐름전극(914)을 포함할 수 있다.
유로(911)는 탈염 처리가 요구되는 폐수, 해수 등의 유입수가 취수 펌프(110)에 의해 외부로부터 유입되어 유동하는 통로이다.
음이온 교환막(912a) 및 양이온 교환막(912b)은 유입수 내의 이온을 선택적으로 투과시킴과 동시에 코이온(co-ion)의 유입수로의 방출을 방지하는 역할을 할 수 있다.
양극 집전체(913a) 및 음극 집전체(913b)는 1차 전원 공급부(152) 또는 2차 전원 공급부(154)의 전원에 전기적으로 연결되어 흐름전극(14)에 전압을 인가하는 역할을 수행할 수 있다.
양극 집전체(913a) 및 음극 집전체(913b)는 그 재질이 흑연판, 그라파이트 박판 또는 Cu, Al, Ni, Fe, Co 및 Ti으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 금속, 금속 혼합물 또는 합금을 포함할 수 있다.
흐름전극(914)은 이온 교환막 및 집전체 사이의 유로를 통해 유동하면서 유입수로부터 이온 교환막을 통해 유입된 이온들을 정전기적 인력에 의해 흡착하여 제거하는 역할을 한다.
양극 집전체(913a) 및 음극 집전체(913b)의 전극은 전극용 활물질과 전해질이 혼합된 슬러리 형태로 이루어질 수 있다. 전극용 활물질은 활성탄소계열의 물질로서, 활성탄소 분말, 활성탄소 섬유, 카본 나노 튜브, 탄소 에어로겔 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 분말로 제조하여 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 활성탄소 분말일 수 있다. 전극용 활물질은 비표면적이 1900m2/g 이상인 것일 수 있다.
또한, 본 발명에서 전극용 활물질의 평균 입경은 10 ㎛ 이하일 수 있고, 바람직하게는 7.5 내지 8.5 ㎛인 것이 비표면적을 높이고, 전극의 축전용량을 증가시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 전극용 활물질은 전극 슬러리의 총 중량에 대하여 75 내지 85 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 전극용 활물질의 양이 75 중량% 미만인 경우 충분한 탈염 효과를 얻을 수 없고, 전극용 활물질의 양이 85 중량%를 초과하는 경우 상대적으로 바인더, 용매 및 기타 첨가제의 양이 저하됨에 따라 목적하는 물성의 전극 슬러리를 제조할 수 없다.
전해질은 NaCl, H2SO4, HCl, NaOH, KOH, Na2NO3 등 수용성 전해질과 프로필렌카보네이트(Propylene Carbonate, PC), 디에틸카보네이트(Diethyl Carbonate, DEC), 테트라히드로푸란(Tetrahydrofuran, THF)와 같은 유활기 전해질일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 CDI 방식은, 전기흡착 기술의 일종으로 전극에 전위를 인가했을 때 전극 계면에 형성되는 전기 이중층(Electric Double Layer, EDL)에서의 이온 흡착 및 탈착 반응을 이용하여 이온성 물질을 제거하는 방식이다. 따라서 '축전식 탈염' 방식이라고도 한다.
본 발명에 적용된 CDI 방식은, 물의 전기분해반응이 일어나지 않는 전위 범위 내에서 전압을 인가하면 전극에는 일정한 전하량이 하전된다. 하전된 전극에 이온을 포함한 염수(brine water)를 통과시키면 하전된 전극과 반대 전하를 가진 이온들이 정전기력에 의해 각각의 전극으로 이동하여 전극 표면에 흡착되고, 전극을 통과한 물은 이온이 제거된 순수(desalinated water)가 된다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이 취수 펌프(110)에 의해 유로(911)에 유입된 취수에서, 질산염(NO3 -)이나 인산염(PO4 3-) 등과 같이 음(-) 이온은 음이온 교환막(912a)을 투과하여 양극 집전체(913a)에 흡착되고, 양(+) 이온은 양이온 교환막(912b)을 투과하여 음극 집전체(913b)에 흡착된다. 여기서, 이온 교환막은 탈리된 이온들이 다시 상대편 전극에 붙게 되는 것을 차단해 주게 된다.
이때, 전극에 흡착되는 이온의 양은 사용된 전극의 정전용량(Capacitance)에 따라 결정되기 때문에 CDI에 사용되는 전극은 비표면적이 큰 다공성 탄소전극(Carbon Electrode)이 일반적으로 사용된다.
이어, 양극 집전체(913a) 및 음극 집전체(913b)의 전극이 표면에 이온성 물질들을 흡착하게 되어 포화 상태가 되면 더 이상 이온을 흡착할 수 없게 된다.
한편, 전극의 흡착 용량이 포화되면 더 이상의 이온을 흡착할 수 없게 되어 유입수의 이온들이 그대로 유출수로 나오게 된다. 이때 전극에 흡착된 이온들을 탈착시키기 위하여, 전극들을 쇼트(short) 시키거나 전극에 흡착 전위와 반대 전위를 인가하면, 전극은 전하를 잃거나 반대 전하를 갖게 되고 흡착된 이온들은 빠르게 탈착되어 전극의 재생이 이루어지게 된다.
즉, 양극 집전체(913a)에 흡착되어 있던 음(-) 이온들이 양극 집전체(913a)로부터 탈착되고, 음극 집전체(913b)에 흡착되어 있던 양(+) 이온들이 음극 집전체(913b)로부터 떨어지게 되는 것이다.
따라서, 영양염류에 해당하는 음(-) 이온들과 양(+) 이온들이 흐름전극(914)을 따라 이동하게 됨으로써, 취수된 유입수로부터 영양염류를 분리하여 제거하게 되는 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템(300)은, 취수 펌프(110)에서 물을 취수한다(1010).
즉, 취수 펌프(110)는 댐이나 보(Weir)로부터 회전력을 이용하여 파이프 라인 등을 통해 물을 끌어와 취수하는 것이다.
여기서, 취수 펌프(110)는 여과방향 전환부(310)가 다음과 같이 스위칭 전환된 상태에서, 물을 취수할 수 있다. 예를 들면, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달하도록 스위칭 전환된 상태이거나, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달하도록 스위칭 전환된 상태일 수 있다.
이때, 조작부(350)를 통해 1차 영양염류 여과부(320)와 2차 영양염류 여과부(330)의 동작을 선택하는 명령을 입력받으면, 여과 제어부(340)는 입력받은 명령에 따라 여과방향 전환부(310)를 스위칭 제어하며, 여과방향 전환부(310)는 여과 제어부(340)의 스위칭 제어에 따라 여과 방향을 전술한 바와 같이 스위칭 전환할 수 있다. 즉, 조작부(350)는, 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)와 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324) 중 하나가 동작하거나 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력받을 수 있다. 또한, 조작부(350)는 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)와 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334) 중 하나가 동작하거나 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력받을 수 있다.
또한, 조작부(350)는, 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322) 또는 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)에 대해, 하나가 동작할 때 다른 하나는 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력받을 수 있다.
또한, 조작부(350)는, 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)에 대해, 하나가 동작할 때 다른 하나는 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력받을 수 있다.
이어, 1차 영양염류 여과부(320)는 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322) 또는 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과한다(S1020).
이때, 1차 영양염류 여과부(320)는 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322) 또는 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)를 통해 도 9에 도시된 바와 같은 CDI 방식으로 1차적으로 영양염류를 여과하는 것이다.
여기서, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)가 CDI 방식으로 영양염류를 1차적으로 여과하는 동작을 수행할 때, 다른 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)는 자동 세정 동작을 실행하거나, 동작이 중지된 상태에서 다른 CDI 여과 장치로 교체될 수 있다.
또한, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)가 CDI 방식으로 영양염류를 1차적으로 여과하는 동작을 수행할 때, 다른 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)는 자동 세정 동작을 실행하거나, 동작이 중지된 상태에서 다른 장치로 교체될 수 있다.
이어, 여과방향 전환부(310)는 1차 영양염류 여과부(320)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 전환하여 2차 영양염류 여과부(330)로 전달한다(S1030).
즉, 여과방향 전환부(310)는, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달할 수 있다.
또한, 여과방향 전환부(310)는, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달할 수 있다.
이어, 2차 영양염류 여과부(330)가 1차 영양염류 여과부(320)를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 농축수에서 남은 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과한다(S1040).
즉, 2차 영양염류 여과부(330)는 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)를 통해 도 9에 도시된 바와 같은 CDI 방식으로 2차적으로 영양염류를 여과하는 것이다.
여기서, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)와 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)가 동작할 때, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324) 및 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)는, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다. 막 막힘(Fouling)은 막 여과에서 유입수 속의 오염물질에 의해 막이 막히는 현상으로서, 막 여과에서 막 자체의 변질이 아닌 외적 요인에 의한 막 성능의 저하를 일컫는 것이다. 즉, 막에 유입되는 용질에 의해 막이 막히는 것이다.
1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)와 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)가 동작하는 경우는, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부(310)의 스위칭에 따라 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)로 전달되고 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)를 통해 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과되는 경우이다.
이때, 동작하지 않는 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)는 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
또한, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)와 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)가 동작할 때, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322) 및 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)는, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)와 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)가 동작하는 경우는, 1차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달되고 2차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과되는 경우이다.
이때, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322) 또는 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)는 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
또한, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부(310)의 스위칭에 따라 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달되고 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)를 통해 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과되는 경우에, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324) 및 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)는, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다. 이때, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324) 또는 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)는 동작이 중지된 상태에서 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
그리고, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 여과방향 전환부(310)의 스위칭에 따라 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)로 전달되고 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)를 통해 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과되는 경우에, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322) 및 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)는, 여과 제어부(340)의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다. 이때, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)는 동작이 중지된 상태에서 다른 용량성 이온분리 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
이어, 영양염류 저장조(140)는 2차 영양염류 여과부(330)를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장한다(S1050).
따라서, 1차 영양염류 여과부(320)에서 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)와 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324), 2차 영양염류 여과부(330)에서 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 및 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)를 통해, 강물 공급 유량(2.5t/h) 대비 강물에 녹아 있는 질산염(NO3 -)이나 인산염(PO4 3-) 등의 영양염류 제거율이 75% 이상으로 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식 영양염류 제거 시스템(1100)은, 1차 CDI 여과 트레인부를 다수 개로 구성하고, 2차 CDI 여과 트레인부를 다수 개로 구성할 수 있다.
또한, CDI 방식 영양염류 제거 시스템(1100)은, 여과방향 전환부(1110), 1차 영양염류 여과부(1120), 2차 영양염류 여과부(1130), 여과 제어부(1140) 및 조작부(1150)를 포함할 수 있다.
이때, CDI 영양염류 제거 시스템(1100)은, 취수 펌프(110)와 1차 전원 공급부(152), 2차 전원 공급부(154), 영양염류 저장조(140) 및 자동 세정 장치(160)를 더 포함하고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 동일한 기능을 실행할 수 있다.
1차 영양염류 여과부(1120)는 도 2 및 도 3에 도시된 1차 영양염류 여과부(120)와 동일한 기능을 실행하며, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126)를 포함할 수 있다.
즉, 1차 영양염류 여과부(1120)는 여과 제어부(1140)의 작동 제어에 따라 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126) 중 하나 또는 그 이상을 선택하고, 취수 펌프(110)를 통해 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126) 중 선택된 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과한 후 여과방향 전환부(1110)에 전달할 수 있다.
여과방향 전환부(1110)는 1차 영양염류 여과부(1120)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136) 중 하나 또는 그 이상으로 선택된 2차 CDI 여과 트레인부로 전달할 수 있다.
2차 영양염류 여과부(1130)는, 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136)를 포함할 수 있다. 따라서, 2차 영양염류 여과부(1130)는 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126) 중에 선택된 하나 또는 그 이상의 1차 CDI 여과 트레인부로부터 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 여과방향 전환부(1110)를 통해 전달받아 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136) 중에 선택된 하나 또는 그 이상의 2차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과할 수 있다.
여과 제어부(1140)는 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126) 중에 하나 또는 그 이상의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 여과 제어부(114)는 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136) 중에 하나 또는 그 이상의 작동을 제어할 수 있다.
그리고, 여과 제어부(1140)는 여과방향 전환부(310)를 스위칭 제어할 수 있다.
조작부(1150)는 1차 영양염류 여과부(1120)에서 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126) 중 하나 또는 그 이상이 동작하도록 사용자의 입력에 따라 선택할 수 있다.
또한, 조작부(1150)는 2차 영양염류 여과부(1130)에서 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136) 중 하나 또는 그 이상이 동작하도록 사용자의 입력에 따라 선택할 수 있다.
또한, 조작부(1150)는 1차 영양염류 여과부(1120)에서 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126) 중 하나 또는 그 이상 또는 모두 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력할 수 있다.
또한, 조작부(1150)는 2차 영양염류 여과부(1130)에서 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136) 중 하나 또는 그 이상 또는 모두 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력할 수 있다.
그리고, 조작부(1150)는 1차 영양염류 여과부(1120) 및 2차 영양염류 여과부(1130)에서 CDI 여과 트레인부가 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 CDI 여과 트레인부는 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식을 이용한 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CDI 방식을 이용한 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1200)은, 취수 펌프(110), 응집 침전부(1210), 카트리지(cartridge) 필터부(1220), 영양염류 제거부(1230), 영양염류 저장조(140), 슬러지 저장조(1240), 정수 저장조(1250), 환수 펌프(1260)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 영양염류 제거 시스템(1200)은, 육상에서 이동할 수 있는 컨테이너 형태로 구성한 것으로서, 취수 펌프(110), 응집 침전부(1210), 카트리지(cartridge) 필터부(1220), 영양염류 제거부(1230), 영양염류 저장조(140), 슬러지 저장조(1240), 정수 저장조(1250), 환수 펌프(1260)를 하나의 컨테이너 형태로 구성할 수 있다.
또한, 하나의 구성요소를 하나의 컨테이너 형태로 구성할 수도 있고, 몇 개의 구성요소를 모아서 하나의 컨테이너 형태로도 구성할 수 있다.
취수 펌프(110)는 댐이나 보(10)로부터 회전력을 이용해 파이프 라인을 통해 물을 취수하는 것으로서, 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 동일하다.
응집 침전부(1210)는 취수된 물에서 슬러지(sludge)를 응집 및 침전한다.
카트리지 필터부(1220)는 슬러지가 제외된 취수를 여과재를 통해 여과한다.
영양염류 제거부(1230)는 카트리지 필터부(1220)를 통해 여과된 물에서 영양염류를 도 9에 도시된 바와 같은 CDI 방식으로 여과한다. 따라서, 영양염류 제거부(1230)는 CDI 방식으로 영양염류를 제거하므로 CDI 제거부(1230)라고도 칭할 수 있다.
여기서, 영양염류 제거부(1230)는 도 2에 도시된 바와 같이 1차 영양염류 여과부(120)와 2차 영양염류 여과부(130)를 포함할 수 있다.
1차 영양염류 여과부(120)는 카트리지 필터부(1220)를 통해 여과된 물에서 영양염류를 CDI 방식으로 1차적으로 여과할 수 있다. 2차 영양염류 여과부(130)는 1차 영양염류 여과부(120)를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 물에서 영양염류를 CDI 방식으로 2차적으로 여과할 수 있다.
여기서, 1차 영양염류 여과부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이 1차 CDI 제1 여과 트레인부(122); 및 1차 CDI 제2 여과 트레인부(124)를 포함할 수 있다. 또한, 2차 영양염류 여과부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이 2차 CDI 제1 여과 트레인부(132); 및 2차 CDI 제2 여과 트레인부(134)를 포함할 수 있다. 1차 영양염류 여과부(120)와 2차 영양염류 여과부(130)의 기능은 도 2와 동일하다.
영양염류 저장조(140)는 영양염류 제거부(1230)를 통해 여과된 영양염류를 도 2 및 도 3에 도시된 바와 동일하게 포집하여 저장한다.
슬러지 저장조(1240)는 응집 및 침전된 슬러지를 포집하여 저장한다. 이렇게 포집 저장된 슬러지는 이후에 퇴비로 사용하거나, 비료 원료로 사용할 수 있다.
정수 저장조(1250)는 1차 영양염류 여과부(120)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 정수(clean water)를 저장하고, 2차 영양염류 여과부(130)를 통해 영양염류가 2차적으로 여과된 정수를 저장할 수 있다.
환수 펌프(1260)는 정수 저장조(1250)에 저장되어 있는 정수를 외부로 유출하거나, 댐이나 보(10)에 다시 환수시키는 기능을 실행할 수 있다.
한편, 도 12에서 전술한 구성 이외에 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 전원 공급부(152)와 2차 전원 공급부(154), 자동 세정 장치(160)를 더 포함할 수 있다. 이들의 기능은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 동일하다.
또한, 도 12에서, 영양염류 제거부(1230)에 대해, 도 3에 도시된 바와 같이 1차 영양염류 여과부(320)와 2차 영양염류 여과부(330)를 포함하고, 여과방향 전환부(310), 여과 제어부(340), 조작부(350)를 더 포함하는 것으로 구성할 수 있다. 1차 영양염류 여과부(320)는 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)와 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)를 포함하고, 2차 영양염류 여과부(330)는 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332)와 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)를 포함할 수 있다. 이때, 각 기능은 도 3과 동일하다.
또한, 도 12에서, 영양염류 제거부(1230)에 대해, 도 11에 도시된 바와 같이 1차 영양염류 여과부(1120)와 2차 영양염류 여과부(1130)를 포함하고, 여과방향 전환부(1110), 여과 제어부(1140), 조작부(1150)를 더 포함하는 것으로 구성할 수 있다. 1차 영양염류 여과부(1120)는 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126)를 포함하고, 2차 영양염류 여과부(1130)는 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1134)를 포함할 수 있다. 이때, 각 기능은 도 11과 동일하다.
또한, 도 12의 영양염류 제거부(1230)에서, 하나의 CDI 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 CDI 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다. 즉, 영양염류 제거부(1230)에서 하나 또는 그 이상의 CDI 여과 트레인부가 동작 중인 경우에, 나머지 동작하지 않은 CDI 여과 트레인부는 대기 상태로 자동 세정 동작을 실행하거나, 작업자에 의해 다른 CDI 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
또한, 도 12에서, 영양염류 저장조(140)에 포집되어 저장된 영양염류는 수송차 등을 이용하여 비료 연료를 생산하는 화학업체에 판매할 수 있다.
그리고, 도 12에서, 슬러지 저장조(1240)에 저장되어 있는 슬러지는 주기적으로 소각하거나, 비료 원료로 재사용할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11과 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1200)은, 먼저 시스템이 댐이나 보에 일정 거리 이내로 배치될 수 있다(S1310).
즉, 도 12에 도시된 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1200)이 녹조가 발생된 댐이나 보(Weir)로부터 일정 거리 이내로 영양염류를 제거하기 위해 배치될 수 있다.
이때, 취수 펌프(110), 응집 침전부(1210), 카트리지(cartridge) 필터부(1220), 영양염류 제거부(1230), 영양염류 저장조(140), 슬러지 저장조(1240), 정수 저장조(1250), 환수 펌프(1260)를 하나의 컨테이너 형태로 구성할 수 있다.
또한, 하나의 장치가 하나의 컨테이너 형태로 구성될 수 있으며, 몇 개의 장치가 묶여서 하나의 컨테이너 형태로 구성될 수도 있다.
이어, 취수 펌프(110)는 회전력을 이용해 댐이나 보로부터 파이프 라인을 통해 물을 끌어와 취수할 수 있다(S1320).
이어, 영양염류 제거부(1230)는 1차 영양염류 여과부(1120)가 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 1차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과할 수 있다(S1330).
이어, 정수 저장조(1240)에 1차적으로 여과된 정수가 저장될 수 있다(S1340).
이어, 여과방향 전환부(310)는 1차 영양염류 여과부(1120)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 전환하여 2차 영양염류 여과부(1130)로 전달할 수 있다(S1350).
이어, 2차 영양염류 여과부(1130)는 1차 영양염류 여과부(1120)를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 농축수에서 남은 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136) 중 하나 또는 그 이상의 2차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과할 수 있다(S1360).
이어, 정수 저장조(1240)에 2차적으로 여과된 정수가 저장될 수 있다(S1370).
이어, 영양염류 저장조(140)는 2차 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장할 수 있다(S1380).
따라서, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템을 차량 등에 탑재하여 댐이나 보 근처로 이동하여, 댐이나 보에 발생된 녹조에 따른 영양염류를 제거할 수 있다.
또한, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1200)은 컴팩트(Compact)한 구조로 육상에서 유동성이 우수하고, 장치를 설치하는 데 필요한 바닥의 형상과 면적을 나타내는 푸트 프린트(Footprint)가 매우 작다.
그리고, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1200)은 CDI 방식의 탈염 공정을 통해 생산된 고농축수(N, P)를 비료 연료를 생산하는 제조업체에 판매할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1200)은, 시스템이 댐이나 보에 일정 거리 이내로 배치(S1310) 된 이후에, 도 3과 같이 구성된 상태에서, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달하도록 스위칭 전환된 상태이거나, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달하도록 스위칭 전환된 상태로 도 10에 도시된 바와 동일한 과정을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용량성 이온 분리 방식을 이용한 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1400)은, 수면 위를 운항하는 선박(1410); 및 선박 상에 컨테이너 형태로 설치되고, 수면 아래로부터 물을 취수하여 CDI 방식으로 영양염류를 여과하여 제거하는 영양염류 제거 컨테이너(1420)를 포함할 수 있다.
여기서, 선박(1410)은 운하ㆍ하천ㆍ항내(港內)에서 사용하는, 밑바닥이 편평한 화물 운반선, 바지선(Barge ship) 등이 될 수 있다.
또한, 영양염류 제거 컨테이너(1420)는, 선박(1410)에 탑재하거나 설치할 수 있는 컨테이너 형태로 구성될 수 있으며, 취수 펌프(110), 응집 침전부(1421), 카트리지 필터부(1422), 영양염류 여과부(1423), 영양염류 저장조(140), 슬러지 저장조(1424), 정수 저장조(1425), 환수 펌프(1426) 및 전원 공급부(1427)를 포함할 수 있다.
취수 펌프(110)는 댐(10)이나 보(10)로부터 회전력을 이용해 파이프 라인을 통해 물을 취수하는 것으로서, 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 동일하다.
응집 침전부(1421)는 취수된 물에서 슬러지(sludge)를 응집 및 침전한다.
카트리지 필터부(1422)는 슬러지가 제외된 취수를 여과재를 통해 여과한다.
영양염류 여과부(1423)는 카트리지 필터부(1422)를 통해 여과된 물에서 영양염류를 도 9에 도시된 바와 같은 CDI 방식으로 여과한다. 따라서, 영양염류 여과부(1423)는 CDI 방식으로 영양염류를 제거하므로 CDI 여과부(1423)라고도 칭할 수 있다.
여기서, 영양염류 여과부(1423)는 도 11에 도시된 바와 동일하게 1차 영양염류 여과부(112)와 2차 영양염류 여과부(1130)를 포함할 수 있다. 1차 영양염류 여과부(112)는 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부(1126)를 포함할 수 있다. 2차 영양염류 여과부(1130)는 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136)를 포함할 수 있다.
영양염류 저장조(140)는 영양염류 여과부(1423)를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장할 수 있다.
슬러지 저장조(1424)는 응집 및 침전된 슬러지를 포집하여 저장한다. 이렇게 포집 저장된 슬러지는 이후에 퇴비로 사용하거나, 비료 원료로 사용할 수 있다.
정수 저장조(1425)는 1차 영양염류 여과부(1120)를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 정수(clean water)를 저장하고, 2차 영양염류 여과부(1130)를 통해 영양염류가 2차적으로 여과된 정수를 저장할 수 있다.
환수 펌프(1426)는 정수 저장조(1425)에 저장되어 있는 정수를 외부로 유출하거나, 댐이나 보(10)에 다시 환수시키는 기능을 실행할 수 있다.
전원 공급부(1427)는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환해 충전하였다가 방전 동작으로 전원을 공급하는 태양 전지 형태일 수 있다. 물론, 전원 공급부(1427)는, 상업용 디젤 발전기를 적용할 수 있다.
또한, 영양염류 제거 컨테이너(1420)는, 전술한 구성 이외에 도 11에 도시된 바와 동일하게 여과방향 전환부(1110), 여과 제어부(1140) 및 조작부(1150)를 더 포함할 수 있다. 이때, 각 기능은 도 11에서 설명한 바와 동일하다.
또한, 영양염류 제거 컨테이너(1420)는, 전술한 구성 이외에 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 전원 공급부(152)와 2차 전원 공급부(154), 자동 세정 장치(160)를 더 포함할 수 있다. 이들의 기능은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 동일하다.
또한, 영양염류 제거 컨테이너(1420)는, 내부에 있는 하나의 구성요소를 하나의 컨테이너 형태로 구성할 수도 있고, 몇 개의 구성요소를 모아서 하나의 컨테이너 형태로도 구성할 수 있다.
또한, 영양염류 제거 컨테이너(1420)에서 영양염류 여과부(1423)는, 도 12의 영양염류 여과부(1230)와 동일하게, 하나의 CDI 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 CDI 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 막 막힘(Fouling)을 해소하는 청소에 관한 자동 세정을 실행할 수 있다.
즉, 1차 영양염류 여과부(1120)에서 하나 또는 그 이상의 CDI 여과 트레인부가 동작 중인 경우에, 나머지 동작하지 않은 CDI 여과 트레인부는 대기 상태로 자동 세정 동작을 실행하거나, 작업자에 의해 다른 CDI 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
또한, 2차 영양염류 여과부(1130)에서 하나 또는 그 이상의 CDI 여과 트레인부가 동작 중인 경우에, 나머지 동작하지 않은 CDI 여과 트레인부는 대기 상태로 자동 세정 동작을 실행하거나, 작업자에 의해 다른 CDI 여과 트레인부로 교체될 수 있다.
또한, 도 14에서, 영양염류 저장조(140)에 포집되어 저장된 영양염류는 수송차 등을 이용하여 비료 연료를 생산하는 화학업체에 판매할 수 있다.
그리고, 도 14에서, 슬러지 저장조(1424)에 저장되어 있는 슬러지는 주기적으로 소각하거나, 비료 원료로 재사용할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11과 도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1400)은, 먼저 영양염류 제거 컨테이너(1420)가 선박(1410) 상에 설치될 수 있다(S1510).
즉, 도 14에 도시된 영양염류 제거 컨테이너(1420)가 바지선 등의 선박(1410)에 설치된 상태에서, 녹조를 제거하기 위해 선박(1410)이 댐이나 보(10)의 수면 상에 위치할 수 있다.
이때, 영양염류 제거 컨테이너(1420)는 취수 펌프(110), 응집 침전부(1421), 카트리지(cartridge) 필터부(1422), 영양염류 제거부(1423), 영양염류 저장조(140), 슬러지 저장조(1424), 정수 저장조(1425), 환수 펌프(1426)를 포함해 하나의 컨테이너 형태로 구성할 수 있다.
또한, 영양염류 제거 컨테이너(1420)는 하나의 장치가 하나의 컨테이너 형태로 구성될 수 있으며, 몇 개의 장치가 하나의 컨테이너 형태로 구성될 수도 있다.
이어, 취수 펌프(110)는 회전력을 이용해 댐이나 보로부터 파이프 라인을 통해 물을 끌어와 취수할 수 있다(S1520).
이어, 영양염류 여과부(1423)는 1차 영양염류 여과부(1120)가 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부(1122) 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 1차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과할 수 있다(S1530).
이어, 정수 저장조(1424)에 1차적으로 여과된 정수가 저장될 수 있다(S1540).
이어, 여과방향 전환부(310)는 1차 영양염류 여과부(1120)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 전환하여 2차 영양염류 여과부(1130)로 전달할 수 있다(S1550).
이어, 2차 영양염류 여과부(1130)는 1차 영양염류 여과부(1120)를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 농축수에서 남은 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(1132) 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부(1136) 중 하나 또는 그 이상의 2차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과할 수 있다(S1560).
이어, 정수 저장조(1424)에 2차적으로 여과된 정수가 저장될 수 있다(S1570).
이어, 영양염류 저장조(140)는 2차 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장할 수 있다(S1580).
따라서, 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템은 영영염류 제거 컨테이너(1420)를 선박(1410)에 탑재하여 댐이나 보(10)의 수상에서 이동하면서 녹조에 따른 영양염류를 제거할 수 있다. 이때, 녹조류는 사용자가 선박(1410)에서 갈고리 등으로 수거하여 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1400)은, 영양염류 제거 컨테이너(1420)가 도 3과 같이 구성된 상태로 선박(1410) 상에 설치된 이후에, 1차 CDI 제1 여과 트레인부(322)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달하도록 스위칭 전환된 상태이거나, 1차 CDI 제2 여과 트레인부(324)에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 2차 CDI 제1 여과 트레인부(332) 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부(334)로 전달하도록 스위칭 전환된 상태로 도 10에 도시된 바와 동일한 과정을 수행할 수 있다.
또한, 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1400)은 태양광을 바지선 등에 설치하여, CDI 시스템의 전력 공급원으로 사용할 수 있다.
또한, 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1400)은 녹조가 자주 발생되는 하절기(6~8월)에 영영염류 제거 컨테이너(1420)가 탑재된 선박 3 ~ 4 척을 댐이나 보(10)의 수상에서 운항하여 영양염을 제거함으로써 녹조 발생을 최소화 할 수 있다.
또한, 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1400)은 1차와 2차 CDI 방식의 2 단계 과정으로 물 속의 입자(Particle)와 콜로이드(Colloid) 물질도 제거할 수 있다.
그리고, 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템(1400)은 CDI 방식의 탈염 공정을 통해 생산된 고농축수(N, P)를 비료 연료를 생산하는 제조업체에 판매할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 댐이나 보에 저수된 물에 나타나는 녹조 현상에 따라 물의 부영양화를 일으키게 하는 영양염류(nutiritive salts)를 용량성 이온 분리(CDI) 방식을 이용하여 제거하는 시스템을 육상 이동하는 컨테이너 형태로 제공함으로써 차량을 이용해 영양염류 제거가 필요한 곳으로 이동하여 신속한 영양염류 제거 작업을 통해 물의 오염을 방지하고 그 수역의 생태계가 파괴되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템 및 그 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : CDI 방식 영양염류 제거 시스템 110 : 취수 펌프
120 : 1차 영양염류 여과부 122 : 1차 CDI 제1 여과 트레인부
124 : 1차 CDI 제2 여과 트레인부 130 : 2차 영양염류 여과부
132 : 2차 CDI 제1 여과 트레인부 134 : 2차 CDI 제2 여과 트레인부
140 : 영양염류 저장조 152 : 1차 전원 공급부
154 : 2차 전원 공급부 160 : 자동 세정 장치
300 : CDI 방식 영양염류 제거 시스템 310 : 여과방향 전환부
320 : 1차 영양염류 여과부 322 : 1차 CDI 제1 여과 트레인부
324 : 1차 CDI 제2 여과 트레인부 330 : 2차 영양염류 여과부
132 : 2차 CDI 제1 여과 트레인부 134 : 2차 CDI 제2 여과 트레인부
340 : 여과 제어부 350 : 조작부
911 : 유로 912a : 음이온 교환막
912b : 양이온 교환막 913a : 양극 집전체
913b : 음극 집전체 914 : 흐름전극
1110 : 여과방향 전환부 1120 : 1차 영양염류 여과부
1122, 1124, 1126 : 1차 CDI 여과 트레인부 1130 : 2차 영양염류 여과부
1132, 1134, 1136 : 2차 CDI 여과 트레인부 1140 : 여과 제어부
1150 : 조작부
1200 : 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템
1210 : 응집 침전부 1220 : 카트리지 필터부
1230 : 영양염류 제거부 1240 : 슬러지 저장조
1250 : 정수 저장조 1260 : 환수 펌프
1400 : 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템
1421 : 응집 침전부 1422 : 카트리지 필터부
1423 : 영양염류 제거부 1424 : 슬러지 저장조
1425 : 정수 저장조 1426 : 환수 펌프
1427 : 전원 공급부
120 : 1차 영양염류 여과부 122 : 1차 CDI 제1 여과 트레인부
124 : 1차 CDI 제2 여과 트레인부 130 : 2차 영양염류 여과부
132 : 2차 CDI 제1 여과 트레인부 134 : 2차 CDI 제2 여과 트레인부
140 : 영양염류 저장조 152 : 1차 전원 공급부
154 : 2차 전원 공급부 160 : 자동 세정 장치
300 : CDI 방식 영양염류 제거 시스템 310 : 여과방향 전환부
320 : 1차 영양염류 여과부 322 : 1차 CDI 제1 여과 트레인부
324 : 1차 CDI 제2 여과 트레인부 330 : 2차 영양염류 여과부
132 : 2차 CDI 제1 여과 트레인부 134 : 2차 CDI 제2 여과 트레인부
340 : 여과 제어부 350 : 조작부
911 : 유로 912a : 음이온 교환막
912b : 양이온 교환막 913a : 양극 집전체
913b : 음극 집전체 914 : 흐름전극
1110 : 여과방향 전환부 1120 : 1차 영양염류 여과부
1122, 1124, 1126 : 1차 CDI 여과 트레인부 1130 : 2차 영양염류 여과부
1132, 1134, 1136 : 2차 CDI 여과 트레인부 1140 : 여과 제어부
1150 : 조작부
1200 : 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템
1210 : 응집 침전부 1220 : 카트리지 필터부
1230 : 영양염류 제거부 1240 : 슬러지 저장조
1250 : 정수 저장조 1260 : 환수 펌프
1400 : 선박 컨테이너형 영양염류 제거 시스템
1421 : 응집 침전부 1422 : 카트리지 필터부
1423 : 영양염류 제거부 1424 : 슬러지 저장조
1425 : 정수 저장조 1426 : 환수 펌프
1427 : 전원 공급부
Claims (26)
- 녹조가 발생된 물을 저수하고 있는 댐이나 보에서 영양염류를 제거하기 위한 영양염류 제거 시스템을 육상에서 이동하여 사용할 수 있도록 컨테이너 형태로 제공하는 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템으로서,
상기 물을 취수하는 취수 펌프;
상기 취수된 물에서 슬러지(sludge)를 응집 및 침전하는 응집 침전부;
상기 슬러지가 제외된 취수를 여과재를 통해 여과하는 카트리지 필터부;
상기 카트리지 필터부를 통해 여과된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 여과하여 제거하는 영양염류 제거부; 및
상기 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장하는 영양염류 저장조;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 응집 및 침전된 슬러지를 저장하는 슬러지 저장조;
상기 1차 영양염류 여과부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 정수(clean water)를 저장하고, 상기 2차 영양염류 여과부를 통해 영양염류가 2차적으로 여과된 정수를 저장하는 정수 저장조; 및
상기 정수 저장조에 저장되어 있는 정수를 외부로 유출하거나 환수시키는 환수 펌프;
를 더 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 영양염류 제거부는,
상기 카트리지 필터부를 통해 여과된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 영양염류 여과부; 및
상기 1차 영양염류 여과부를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 2차적으로 여과하는 2차 영양염류 여과부;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 1차 영양염류 여과부는,
상기 취수된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부; 및
상기 취수된 물에서 영양염류를 용량성 이온 분리 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 2차 영양염류 여과부는,
상기 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과하는 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부; 및
상기 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 용량성 이온 분리 방식으로 영양염류를 2차적으로 여과하는 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 1차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부 또는 상기 1차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부 중 하나가 용량성 이온 분리 방식으로 여과하는 동작을 실행하는 경우에 나머지 다른 하나는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 2차 용량성 이온분리 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 용량성 이온분리 제2 여과 트레인부가 용량성 이온 분리 방식으로 여과하는 동작을 실행하는 경우에 나머지 다른 하나는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 취수된 물의 유기물질 또는 무기물질로 인해 막 막힘(Fouling) 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 취수된 물을 자동 세정하고, 구연산(C6H8O7) 및 차아염소산나트륨(NaOCl)이 들어있는 화학물질 저장소(Chemical Storage)를 이용해 살균하는 자동 세정 장치;
를 더 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 영양염류 제거부는,
상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 1차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 영양염류 여과부;
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 2차 영양염류 여과부;
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달하거나, 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달하도록 여과 방향을 스위칭 전환하는 여과방향 전환부; 및
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부와 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부의 작동을 제어하고, 상기 여과방향 전환부를 스위칭 제어하는 여과 제어부;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 1차 영양염류 여과부에서 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부와 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 중 하나가 동작하거나 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하거나, 상기 2차 영양염류 여과부에서 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부와 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부 중 하나가 동작하거나 둘 다 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하는 조작부;
를 더 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 조작부는, 상기 1차 영양염류 여과부 및 상기 2차 영양염류 여과부에 대해, 하나가 동작할 때 다른 하나는 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때,
상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때,
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때,
상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수가 상기 여과방향 전환부의 스위칭에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부로 전달되어 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부에서 CDI 방식으로 영양염류가 2차적으로 여과될 때,
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 및 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부는 상기 여과 제어부의 작동 제어에 따라 작동을 중지하고, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 영양염류 제거부는,
상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상을 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 1차 영양염류 여과부;
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 선택된 1차 CDI 여과 트레인부를 통해 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수에서 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상을 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 2차 영양염류 여과부;
상기 취수된 물에서 영양염류를 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상에서 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 제어에 따라 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상으로 전달하도록 여과 방향을 스위칭 전환하는 여과방향 전환부; 및
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 작동을 제어하고, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 작동을 제어하며, 상기 여과방향 전환부를 스위칭 제어하는 여과 제어부;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하거나, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작하도록 하는 동작 명령을 입력하는 조작부;
를 더 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 17 항에 있어서,
상기 조작부는, 상기 1차 영양염류 여과부에서 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때나, 상기 상기 2차 영양염류 여과부에서 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 것들은 자동 세정 동작을 실행하거나, 다른 장치로 교체하기 위해 동작을 중지하도록 하는 명령을 입력하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 1차 영양염류 여과부는,
상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 1차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 2차 영양염류 여과부는,
상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 2차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 시스템. - 녹조가 발생된 물을 저수하고 있는 댐이나 보에서 영양염류를 제거하기 위해, 취수 펌프, 1차 영양염류 여과부, 2차 영양염류 여과부, 조작부, 여과방향 전환부, 여과 제어부, 정수 저장조 및 영양염류 저장조를 포함하는 영양염류 제거 시스템을 육상에서 이동하여 사용할 수 있도록 컨테이너 형태로 제공하는 시스템의 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법으로서,
(a) 상기 영양염류 제거 시스템이 댐이나 보에 일정 거리 이내에 배치되는 단계;
(b) 상기 취수 펌프가 물을 취수하는 단계;
(c) 상기 1차 영양염류 여과부가 상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 1차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 단계;
(d) 상기 정수 저장조가 상기 1차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계;
(e) 상기 여과방향 전환부가 상기 1차 영양염류 여과부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 전환하여 상기 2차 영양염류 여과부로 전달하는 단계;
(f) 상기 2차 영양염류 여과부가 상기 1차 영양염류 여과부를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 농축수에서 남은 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 또는 2차 CDI 제2 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 단계;
(g) 상기 정수 저장조가 상기 2차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계; 및
(h) 상기 영양염류 저장조가 상기 2차 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장하는 단계;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하고,
상기 1차 CDI 제2 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 (f) 단계에서 상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하고,
상기 2차 CDI 제2 여과 트레인부가 동작 중인 경우에 나머지 다른 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부는 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하는,
육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법. - 녹조가 발생된 물을 저수하고 있는 댐이나 보에서 영양염류를 제거하기 위해, 취수 펌프, 1차 영양염류 여과부, 2차 영양염류 여과부, 조작부, 여과방향 전환부, 여과 제어부, 정수 저장조 및 영양염류 저장조를 포함하는 영양염류 제거 시스템을 육상에서 이동하여 사용할 수 있도록 컨테이너 형태로 제공하는 시스템의 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법으로서,
(a) 상기 영양염류 제거 시스템이 댐이나 보에 일정 거리 이내에 배치되는 단계;
(b) 상기 취수 펌프가 물을 취수하는 단계;
(c) 상기 1차 영양염류 여과부가 상기 취수된 물에서 영양염류를 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 1차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 1차적으로 여과하는 단계;
(d) 상기 정수 저장조가 상기 1차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계;
(e) 상기 여과방향 전환부가 상기 1차 영양염류 여과부에서 영양염류가 1차적으로 여과된 농축수를 스위칭 전환하여 상기 2차 영양염류 여과부로 전달하는 단계;
(f) 상기 2차 영양염류 여과부가 상기 1차 영양염류 여과부를 통해 1차적으로 영양염류가 분리된 농축수에서 남은 영양염류를 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상의 2차 CDI 여과 트레인부를 통해 CDI 방식으로 2차적으로 여과하는 단계;
(g) 상기 정수 저장조가 상기 2차적으로 여과된 정수를 저장하는 단계; 및
(h) 상기 영양염류 저장조가 상기 2차 영양염류 여과부를 통해 여과된 영양염류를 포집하여 저장하는 단계;
를 포함하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 1차 영양염류 여과부는, 상기 1차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 1차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 1차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 (f) 단계에서 상기 2차 영양염류 여과부는, 상기 2차 CDI 제1 여과 트레인부 내지 상기 2차 CDI 제n 여과 트레인부 중 하나 또는 그 이상이 동작할 때, 동작하지 않는 다른 2차 CDI 여과 트레인부들에 대해, 대기(standby) 상태로 자동 세정을 실행하거나, 다른 CDI 여과 트레인부로 교체되도록 동작을 중지하는, 육상 이동 컨테이너형 영양염류 제거 방법.
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