KR20210123944A

KR20210123944A - 역삼투장치 및 이를 포함하는 해수 담수화 시스템

Info

Publication number: KR20210123944A
Application number: KR1020200041833A
Authority: KR
Inventors: 박용해; 강위관; 안혜련; 이영근
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2021-10-14
Also published as: KR102391733B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템용 역삼투장치는, 내부에 복수의 역삼투막유닛이 배치된 카세트모듈이 복수개 배치된 베셀; 상기 베셀의 내부 공간을 제1스테이지와 제2스테이지로 구획하는 격벽; 상기 베셀의 일단부에 결합되고 해수 유입구와 고염수 유출구가 연결되는 유출입부; 및 상기 베셀의 타단부에 결합되고 상기 제1스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유동한 물이 상기 제2스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유입되도록 안내하는 전달공간부를 포함한다.

Description

역삼투장치 및 이를 포함하는 해수 담수화 시스템{Reverse osmosis apparatus and seawater desalination system comprising the same}

본 발명은 역삼투장치 및 이를 포함하는 해수 담수화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 해수를 담수화하는 처리시스템은 전처리단계에서 해수를 일정 용량의 저장탱크 내에 저장한 상태에서 이송펌프에 의해 모래 또는 다층 여과기로 보내 1차 불순물을 제거하고, 경우에 따라 활성탄 여과기를 거치게 하여 유기성 불순물을 제거하고 마지막으로 카트리지 여과기, 백 여과기 등을 통과시켜 미세 불순물을 제거한다.

이와 같은 전처리과정을 거친 전처리수는 탈염용 역삼투압 여과장치로 유입되어 담수화된 처리수와 농축수로 분리되며, 농축수는 방류되고, 담수화된 처리수는 후처리단계에서 미네랄화 및 살균 처리되어 최종 처리 저장탱크로 들어가게 된다.

종래의 역삼투압 여과장치는 베셀 내부에 복수의 역삼투막유닛을 삽입하여 배치한 구조로 이루어져 있다. 구체적으로, 역삼투막유닛의 일측으로 유입되는 해수는 역삼투막유닛의 타측으로 유동하는 동안 역삼투에 의해 물이 역삼투막을 통과하여 중심부의 관으로 모여 역삼투막유닛의 타측으로 유출하는 구조였다.

그런데, 종래의 역삼투압 여과장치는 에너지 소모율이 높고 유지관리 비용이 많이 들뿐만 아니라 운전 및 유지보수도 어려운 문제점이 있다.

또한, 베셀 내부에 역삼투막유닛을 삽입할 때 그 외주면에 구비된 O링이 뒤틀려서 베셀 내부로 누설되고 배관 압력이 손실되는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2017-0140920호

본 발명은 대용량의 역삼투장치를 설계할 때 2 스테이지(stage)로 역삼투막에 의한 여과를 수행할 수 있고 역삼투막의 수명이 연장되며 역삼투막유닛을 쉽게 교체할 수 있어 유지보수 비용을 절감할 수 있는 역삼투장치 및 이를 포함하는 해수 담수화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템용 역삼투장치는, 내부에 복수의 역삼투막유닛이 배치된 카세트모듈이 복수개 배치된 베셀; 상기 베셀의 내부 공간을 제1스테이지와 제2스테이지로 구획하는 격벽; 상기 베셀의 일단부에 결합되고 해수 유입구와 고염수 유출구가 연결되는 유출입부; 및 상기 베셀의 타단부에 결합되고 상기 제1스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유동한 물이 상기 제2스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유입되도록 안내하는 전달공간부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 복수의 카세트모듈은 상기 제1스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제1카세트모듈과, 상기 제2스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제2카세트모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 복수의 카세트모듈은 정육각형 단면 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 복수의 제1카세트모듈과 상기 복수의 제2카세트모듈 사이의 이격 공간에는 복수의 스페이서가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 복수의 스페이서는 상기 격벽에 결합되고 정육각형 단면 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 복수의 카세트모듈은 정삼각형 단면 형태로 이루어질 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 역삼투막유닛은 내부에 역삼투막이 구비되는 원통형의 케이스부와, 상기 케이스부의 일단부에 결합되고 중심부에 유출공이 형성되고 중심부 주위에 유입공이 형성된 헤드부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 헤드부는 내부에 상기 유출공과 유입공이 형성된 원통형의 본체부와, 상기 유출공의 일측에 연결되는 제1연결관과, 상기 유출공의 타측에 연결되는 제2연결관과, 상기 본체부의 테두리로부터 상기 제2연결관으로 지름이 줄어들면서 연결되는 축소부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 헤드부는 상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 케이스부의 내주면과의 사이를 밀봉하는 헤드 씰과, 상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 헤드부를 상기 케이스부의 내주면에 고정하는 리테이닝 링을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 하나의 역삼투막유닛과 다른 하나의 역삼투막유닛은 양측의 유출공에 삽입되어 중심부 유로를 연결하는 어댑터에 의해 직렬로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치에서, 상기 어댑터는 하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제1삽입관과, 다른 하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제2삽입관과, 상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관 사이를 연결하며 두 삽입관보다 더 큰 외경을 갖도록 일체로 형성되는 연결관과, 상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관의 외주면에 각각 장착되는 복수의 씰을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템은, 해수를 취수하여 유입된 용수 내에 함유된 불순물을 여과 처리하는 전처리장치; 상기 전처리장치에서 전처리 여과된 용수를 다시 여과하는 카트리지필터; 및 상기 카트리지필터에서 여과된 용수를 고압펌프에 의해 공급하여 역삼투에 의해 담수를 생산하는 역삼투장치를 포함하고, 상기 역삼투장치는 내부에 복수의 역삼투막유닛이 배치된 카세트모듈이 복수개 배치된 베셀; 상기 베셀의 내부 공간을 제1스테이지와 제2스테이지로 구획하는 격벽; 상기 베셀의 일단부에 결합되고 해수 유입구와 고염수 유출구가 연결되는 유출입부; 및 상기 베셀의 타단부에 결합되고 상기 제1스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유동한 물이 상기 제2스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유입되도록 안내하는 전달공간부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 상기 복수의 카세트모듈은 상기 제1스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제1카세트모듈과, 상기 제2스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제2카세트모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 상기 복수의 카세트모듈은 정육각형 단면 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 상기 복수의 제1카세트모듈과 상기 복수의 제2카세트모듈 사이의 이격 공간에는 복수의 스페이서가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 상기 역삼투막유닛은 내부에 역삼투막이 구비되는 원통형의 케이스부와, 상기 케이스부의 일단부에 결합되고 중심부에 유출공이 형성되고 중심부 주위에 유입공이 형성된 헤드부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 상기 헤드부는 내부에 상기 유출공과 유입공이 형성된 원통형의 본체부와, 상기 유출공의 일측에 연결되는 제1연결관과, 상기 유출공의 타측에 연결되는 제2연결관과, 상기 본체부의 테두리로부터 상기 제2연결관으로 지름이 줄어들면서 연결되는 축소부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 상기 헤드부는 상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 케이스부의 내주면과의 사이를 밀봉하는 헤드 씰과, 상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 헤드부를 상기 케이스부의 내주면에 고정하는 리테이닝 링을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 하나의 역삼투막유닛과 다른 하나의 역삼투막유닛은 양측의 유출공에 삽입되어 중심부 유로를 연결하는 어댑터에 의해 직렬로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템에서, 상기 어댑터는 하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제1삽입관과, 다른 하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제2삽입관과, 상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관 사이를 연결하며 두 삽입관보다 더 큰 외경을 갖도록 일체로 형성되는 연결관과, 상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관의 외주면에 각각 장착되는 복수의 씰을 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 역삼투장치 및 이를 포함하는 해수 담수화 시스템에 의하면, 대용량의 역삼투장치를 설계할 때 2 스테이지(stage)로 역삼투막에 의한 여과를 수행할 수 있다.

또한, 역삼투막의 수명이 연장되며 역삼투막유닛을 쉽게 교체할 수 있어 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투막유닛을 나타내는 일부 사시도(a)와 헤드부의 분해 사시도(b)이다.
도 5는 2개의 역삼투막유닛이 어댑터에 의해 연결되는 것을 나타내는 개략도(a)와 어댑터의 분해 사시도(b)이다.
도 6은 도 2의 역삼투장치에서 물의 흐름을 나타내는 개략도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 해수 담수화 시스템은, 전처리장치(10), 카트리지필터(30), 역삼투장치(100)를 포함할 수 있다.

전처리장치(10)는 해수를 취수하여 유입된 용수 내에 함유된 불순물을 여과 처리한다. 전처리장치(10) 앞에는 해수를 취수하는 인테이크(intake)장치가 배치될 수 있다.

전처리장치(10)의 전처리에는 침전처리, 여과처리, 약품처리가 있다. 침전처리와 여과처리는 원수에 포함된 부유물질 등을 제거하여 막의 오염을 방지하기 위해서 실시한다. 약품처리는 공급수의 수질을 조절하여 역삼투막의 성능을 최대한으로 유지하기 위하여 실시한다. 또한, 이와 같은 전처리는 역삼투막의 오염을 방지하기 위해서 높은 성능을 발휘하기 위해서 반드시 필요하다.

카트리지필터(30)는 전처리 여과된 용수를 다시 여과하여 미세한 불순물을 제거한다. 카트리지필터(30) 앞에는 전처리된 용수를 소정 압력으로 카트리지필터(30)로 공급하기 위해 공급펌프(20)가 배치될 수 있다.

역삼투장치(100)는 카트리지필터(30)에서 여과된 용수를 고압펌프(40)에 의해 공급하여 역삼투에 의해 담수를 생산한다. 역삼투(RO: Reverse Osmosis)는 삼투압보다 높은 압력을 가할 때, 용액으로부터 순수한 용매가 반투막을 통해 빠져 나오는 현상이다. 역삼투 현상을 이용하여 해수를 담수화할 수 있다. 역삼투가 일어나도록 하기 위해 역삼투장치(100)의 전에 해수의 삼투압보다 높은 압력으로 여과된 용수를 공급하는 고압펌프(40)가 배치되는 것이다.

역삼투장치(100)를 통과하면 공급된 해수는 고염수가 되고, 역삼투막을 통과한 물이 처리수로 된다. 역삼투장치(100)의 뒤에는 여과된 처리수를 다시 처리하는 후처리장치(미도시)가 배치될 수 있다. 후처리장치는 pH 조정, 미네랄 주입, 염소 소독 등을 실시할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투장치를 나타내는 개략도이고, 도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 자른 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투막유닛을 나타내는 일부 사시도(a)와 헤드부의 분해 사시도(b)이고, 도 5는 2개의 역삼투막유닛이 어댑터에 의해 연결되는 것을 나타내는 개략도(a)와 어댑터의 분해 사시도(b)이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 해수 담수화 시스템용 역삼투장치(100)는, 내부에 복수의 역삼투막유닛(200)이 배치된 카세트모듈(150)이 복수개 배치된 베셀(110), 베셀의 내부 공간을 제1스테이지와 제2스테이지로 구획하는 격벽(140), 베셀(110)의 일단부에 결합되고 해수 유입구(121)와 고염수 유출구(122)가 연결되는 유출입부(120), 및 베셀(110)의 타단부에 결합되고 제1스테이지의 복수의 카세트모듈(150) 내부로 유동한 물이 제2스테이지의 복수의 카세트모듈(150) 내부로 유입되도록 안내하는 전달공간부(130)를 포함한다.

베셀(Vessel, 110)은 지면에 수평하게 설치되고 원통의 양단면에 각 카세트모듈(Cassette module, 150)에 대응하는 구멍들이 형성된 원통 형상을 가지고 있다. 베셀(110)의 내부에는 복수의 카세트모듈(150)이 길이 방향으로 배열될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각 카세트모듈(150) 내부에는 복수의 역삼투막유닛(200)이 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

베셀(110) 내부 중간에는 베셀의 내부 공간을 제1스테이지(Stage)와 제2스테이지로 구획하는 격벽(140)이 설치된다. 격벽(140)은 예를 들어, 원통형 베셀(110)의 중앙부에 세로로 배치되어 베셀(110)의 내부 공간을 좌측의 제1스테이지 공간과 우측의 제2스테이지 공간으로 구획할 수 있다.

유출입부(120)는 베셀(110)의 일단부에 결합되고 해수 유입구(121)와 고염수 유출구(122)가 연결될 수 있다. 해수 유입구(121)를 통해 고압펌프(40)에 의해 고압의 해수가 유출입부(120)로 유입되고, 제1스테이지의 카세트모듈(150)과 제2스테이지의 카세트모듈(150)을 통과한 고염수 또는 농축수가 고염수 유출구(122)를 통해 배출될 수 있다.

전달공간부(130)는 베셀(110)의 타단부에 전체가 착탈가능하게 결합될 수 있다. 이와 달리, 전달공간부(130)는 일단부에 사람이 출입할 수 있고 밀폐가능한 도어(미도시)를 구비할 수도 있다. 전달공간부(130)는 제1스테이지의 복수의 카세트모듈(150) 내부로 유동한 물이 제2스테이지의 복수의 카세트모듈(150) 내부로 유입되도록 안내할 수 있다. 즉, 해수 유입구(121)를 통해 유출입부(120)로 유입된 해수는 전달공간부(130) 쪽으로 유동하여 제1스테이지의 복수의 카세트모듈(150)을 통과한 다음, 전달공간부(130)에서 다시 유출입부(120) 쪽으로 제2스테이지의 복수의 카세트모듈(150)을 통과할 수 있다.

복수의 카세트모듈(150)은 제1스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제1카세트모듈(160)과, 제2스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제2카세트모듈(170)을 포함할 수 있다. 도 2를 기준으로 보면, 해수는 복수의 제1카세트모듈(160) 내부로 좌에서 우로 유동하면서 역삼투에 의해 담수가 여과되어 나온다. 복수의 제1카세트모듈(160)을 통과하여 염도가 높아져서 전달공간부(130)로 유입된 염수는 복수의 제2카세트모듈(170) 내부로 우에서 좌로 유동하면서 역삼투에 의해 담수가 여과되어 나온다.

복수의 제1카세트모듈(160)에서 생산되는 처리수는 그들과 연결된 제1처리수배관(180)을 통해 처리수 탱크(60)로 수송될 수 있다.

또한, 복수의 제2카세트모듈(170)에서 생산되는 처리수는 그들과 연결된 제2처리수배관(190)을 통해 BWRO(70)로 수송될 수 있다.

BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis)는 기수 역삼투를 나타내는 것으로서, 기수는 해수와 담수의 중간 정도의 염도를 가진 물을 말한다. 제2카세트모듈(170)에서 역삼투에 의해 생산되는 처리수의 염도는 제1카세트모듈(160)에서 생산되는 처리수보다 높다. 제1스테이지에서 1차 여과되어 염도가 높아진 물이 제2스테이지에서 2차 역삼투되기 때문이다. 따라서, 제2카세트모듈(170)에서 생산되는 처리수를 BWRO(70)에서 2차 역삼투 공정을 거치도록 하여 염도를 더 낮출 수 있다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 카세트모듈(150)은 정육각형 단면 형태로 이루어질 수 있다. 복수의 카세트모듈(150)이 정육각형 단면 형태를 가지면, 카세트모듈(150)을 적층할 때 이웃하는 카세트모듈(150)들과 밀착될 수 있어서 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.

복수의 제1카세트모듈(160)과 복수의 제2카세트모듈(170) 사이의 이격 공간에는 복수의 스페이서(145)가 구비될 수 있다. 복수의 제1카세트모듈(160)과 복수의 제2카세트모듈(170) 사이에는 격벽(140)이 배치되므로, 제1카세트모듈(160)들과 격벽(140) 사이, 그리고 제2카세트모듈(170)들과 격벽(140) 사이에는 공간이 생길 수 있다. 그래서, 제1카세트모듈(160)들 및 제2카세트모듈(170)들과 격벽(140) 사이에 생기는 공간에 복수의 스페이서(145)를 배치하여 공간을 메우고 제1카세트모듈(160)들 및 제2카세트모듈(170)들을 지지할 수 있다.

복수의 스페이서(145)는 격벽(140)에 결합되고 정육각형 단면 형태로 이루어질 수 있다. 스페이서(145)의 정육각형 단면 중 일측의 사다리꼴 부분은 격벽(140)의 일측에 결합되고 스페이서(145)의 정육각형 중 타측의 사다리꼴 부분은 격벽(140)의 타측에 결합될 수 있다. 즉, 스페이서(145)는 사다리꼴 단면이 격벽(140)의 일측면과 타측면에 결합되어 형성될 수 있다. 이와 달리, 격벽(140)의 일측면과 타측면에 복수의 스페이서(145)가 일체로 돌출되어 형성될 수도 있다.

각 카세트모듈(150) 내부에는 복수의 역삼투막유닛(200)이 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 도 3(a)의 확대도에서 카세트모듈(150) 내부에 총 7개의 역삼투막유닛(200)이 행을 기준으로 2-3-2개 배치되어 있으나, 역삼투막유닛(200)의 개수는 이와 달리 다양하게 배치될 수 있다.

한편, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 복수의 카세트모듈(150)은 정삼각형 단면 형태로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 카세트모듈(150)들이 적층될 때 삼각형들이 지그재그로 엇갈리도록 적층함으로써, 인접하는 카세트모듈(150)들과 모두 밀착되도록 배열될 수 있다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 역삼투막유닛(200)은 내부에 역삼투막이 구비되는 원통형의 케이스부(210)와, 케이스부의 일단부에 결합되고 중심부에 유출공이 형성되고 중심부 주위에 유입공이 형성된 헤드부(220)를 포함할 수 있다.

헤드부(220)는 케이스부(210)의 일단부에 삽입되는 원형 테두리부의 본체부(221)와, 중심의 유출공 주위를 둘러싸는 허브부(222)와, 허브부(222)의 외주면과 본체부(221)의 내주면 사이에 일체로 연결되는 복수의 날개부(223)를 포함할 수 있다. 복수의 날개부(223)의 사이는 복수의 유입공을 형성할 수 있다.

원통형의 케이스부(210) 내부에는 헤드부(220)의 유출공에 대응하는 중심부 주위에 역삼투막이 권취되는 형태로 배치되거나 복수의 역삼투막이 층을 이루도록 배치될 수 있다. 그래서, 역삼투막 외부로 유입된 해수에서 물이 역삼투막을 통과하여 내측의 중심부로 모일 수 있다.

도 4(b)에 도시된 바와 같이, 헤드부(220)는 내부에 유출공과 유입공이 형성된 원통형의 본체부(221)와, 유출공의 일측에 연결되는 제1연결관(224)과, 유출공의 타측에 연결되는 제2연결관(226)과, 본체부(221)의 테두리로부터 제2연결관(226)으로 지름이 줄어들면서 연결되는 축소부(225)를 포함할 수 있다.

도 4(a)의 헤드부(220)와 달리, 도 4(b)의 헤드부(220)는 중심의 유출공이 형성된 허브부(222)의 양측에 제1연결관(224)과 제2연결관(226)이 일체로 연결될 수 있다. 헤드부(220)에 제1연결관(224)과 제2연결관(226)을 구비함으로써, 제1연결관(224)에 처리수배관(180, 190)을 쉽게 연결할 수 있고, 제2연결관(226) 주위로 역삼투막을 배치하여 쉽게 장착할 수 있다. 축소부(225)에는 유체가 통과할 수 있도록 복수의 구멍이 형성될 수 있다.

여기서, 헤드부(220)는 본체부(221)의 외주면에 장착되어 케이스부(210)의 내주면과의 사이를 밀봉하는 헤드 씰(228)과, 본체부(221)의 외주면에 장착되어 헤드부(220)를 케이스부(210)의 내주면에 고정하는 리테이닝 링(227)을 더 포함할 수 있다.

본체부(221)의 외주면에는 헤드 씰(228)과 리테이닝 링(227)을 장착할 수 있는 홈이 형성될 수 있다.

헤드 씰(Head seal, 228)은 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)과 같은 고무 재질로 이루어지고, 리테이닝 링(Retaining Ring, 227)은 스테인리스스틸 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에서 카세트모듈(150)과 그 내부에 구비되는 역삼투막유닛(200)은 복수개가 직렬로 연결될 수 있다. 도 1에서는 3개의 카세트모듈(150)이 직렬로 연결된 것들이 동시에 병렬로 연결된 예가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 역삼투막유닛(200)과 다른 하나의 역삼투막유닛(200)은 양측의 유출공에 삽입되어 중심부 유로를 연결하는 어댑터(230)에 의해 직렬로 연결될 수 있다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 각 역삼투막유닛(200)의 일단부 외주면에는 헤드 씰(228)이 구비되고, 두 역삼투막유닛(200)의 중심부 사이에 어댑터(230)가 삽입되어 결합될 수 있다.

도 5(b)에 도시된 바와 같이, 어댑터(Adapter, 230)는 일측 역삼투막유닛(200)의 유출공에 삽입되는 제1삽입관(231)과, 타측 역삼투막유닛(200)의 유출공에 삽입되는 제2삽입관(233)과, 제1삽입관(231)과 제2삽입관(233)을 일체로 연결하고 그들보다 큰 외경을 가진 연결관(232)을 포함할 수 있다.

제1삽입관(231)은 제2삽입관(233)보다 큰 외경을 갖도록 형성될 수 있고, 제1삽입관(231)과 연결관(232)과 제2삽입관(233) 내부에는 역삼투막을 통과한 물이 유동할 수 있도록 유로가 형성될 수 있다.

제1삽입관(231)의 단부 외주면에는 어댑터 씰(234)이 장착될 수 있고, 제2삽입관(233)의 단부 외주면에는 2개의 음용수 씰(235)이 장착될 수 있다. 어댑터 씰(234)과 음용수 씰(235)은 EPDM과 같은 고무 재질로 이루어질 수 있다. 어댑터 씰(234)과 음용수 씰(235)에 의해 두 역삼투막유닛(200)의 연결부를 밀봉하여 생산수가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

도 6을 참조하여 본 발명의 역삼투장치(100)에 있어서 해수의 담수화 과정을 설명한다.

인테이크장치를 통해 취수된 해수를 전처리장치(10)에서 전처리한 다음 고압펌프(40)에 의해 해수 유입구(121)로 해수를 고압으로 공급한다. 유출입부(120)로 유입된 해수는 복수의 제1카세트모듈(160)의 역삼투막유닛(200) 외측으로 유입되고, 역삼투에 의해 해수에서 물이 역삼투막을 통과하여 중심부로 모이고 제1처리수배관(180)을 통해 처리수 탱크(60)로 보내질 수 있다. 복수의 제1카세트모듈(160)로 유입되어 물이 역삼투에 의해 빠져나가고 염도가 높아진 해수는 전달공간부(130)로 유입된다.

전달공간부(130)로 유입된 해수는 다시 복수의 제2카세트모듈(170)의 역삼투막유닛(200) 외측으로 유입되고, 그 해수 중 물이 역삼투막을 통과하여 중심부로 모이고 제2처리수배관(190)을 통해 BWRO(70)로 보내질 수 있다. BWRO(70)로 보내지는 물은 처리수 탱크(60)로 보내지는 물보다 상대적으로 고염도이므로, BWRO(70)에서 2차 역삼투 공정을 진행한다. 복수의 제2카세트모듈(170)에서 역삼투에 의해 물이 빠져나가서 염도가 높아진 농축수는 고염수 유출구(122)를 통해 배출될 수 있다. 농축수는 추가적으로 폐수 처리를 한 다음 하수로 배출될 수 있다.

관리자는 착탈 또는 개폐 가능한 전달공간부(130)로 들어가서 카세트모듈(170) 내지 역삼투막유닛(200)을 교체하는 등의 유지보수 작업을 쉽게 할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 전처리장치 20: 공급펌프
30: 카트리지필터 40: 고압펌프
60: 처리수 탱크 70: BWRO
100: 역삼투장치 110: 베셀
120: 유출입부 121: 해수 유입구
122: 고염수 유출구 130: 전달공간부
140: 격벽 145: 스페이서
150: 카세트모듈 160: 제1카세트모듈
170: 제2카세트모듈 180: 제1처리수배관
190: 제2처리수배관 200: 역삼투막유닛
210: 케이스부 220: 헤드부
221: 본체부 222: 허브부
223: 날개부 224: 제1연결관
225: 축소부 226: 제2연결관
227: 리테이닝 링 228: 헤드 씰
230: 어댑터 231: 제1삽입관
232: 연결관 233: 제2삽입관
234: 어댑터 씰 235: 음용수 씰

Claims

내부에 복수의 역삼투막유닛이 배치된 카세트모듈이 복수개 배치된 베셀;
상기 베셀의 내부 공간을 제1스테이지와 제2스테이지로 구획하는 격벽;
상기 베셀의 일단부에 결합되고 해수 유입구와 고염수 유출구가 연결되는 유출입부; 및
상기 베셀의 타단부에 결합되고 상기 제1스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유동한 물이 상기 제2스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유입되도록 안내하는 전달공간부를 포함하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 카세트모듈은 상기 제1스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제1카세트모듈과, 상기 제2스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제2카세트모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 카세트모듈은 정육각형 단면 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 제1카세트모듈과 상기 복수의 제2카세트모듈 사이의 이격 공간에는 복수의 스페이서가 구비되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 스페이서는 상기 격벽에 결합되고 정육각형 단면 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 카세트모듈은 정삼각형 단면 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제1항에 있어서,
상기 역삼투막유닛은
내부에 역삼투막이 구비되는 원통형의 케이스부와,
상기 케이스부의 일단부에 결합되고 중심부에 유출공이 형성되고 중심부 주위에 유입공이 형성된 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제7항에 있어서,
상기 헤드부는
내부에 상기 유출공과 유입공이 형성된 원통형의 본체부와,
상기 유출공의 일측에 연결되는 제1연결관과,
상기 유출공의 타측에 연결되는 제2연결관과,
상기 본체부의 테두리로부터 상기 제2연결관으로 지름이 줄어들면서 연결되는 축소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제8항에 있어서,
상기 헤드부는
상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 케이스부의 내주면과의 사이를 밀봉하는 헤드 씰과,
상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 헤드부를 상기 케이스부의 내주면에 고정하는 리테이닝 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제7항에 있어서,
하나의 역삼투막유닛과 다른 하나의 역삼투막유닛은 양측의 유출공에 삽입되어 중심부 유로를 연결하는 어댑터에 의해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
제10항에 있어서,
상기 어댑터는
하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제1삽입관과,
다른 하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제2삽입관과,
상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관 사이를 연결하며 두 삽입관보다 더 큰 외경을 갖도록 일체로 형성되는 연결관과,
상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관의 외주면에 각각 장착되는 복수의 씰을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템용 역삼투장치.
해수를 취수하여 유입된 용수 내에 함유된 불순물을 여과 처리하는 전처리장치;
상기 전처리장치에서 전처리 여과된 용수를 다시 여과하는 카트리지필터; 및
상기 카트리지필터에서 여과된 용수를 고압펌프에 의해 공급하여 역삼투에 의해 담수를 생산하는 역삼투장치를 포함하고,
상기 역삼투장치는
내부에 복수의 역삼투막유닛이 배치된 카세트모듈이 복수개 배치된 베셀;
상기 베셀의 내부 공간을 제1스테이지와 제2스테이지로 구획하는 격벽;
상기 베셀의 일단부에 결합되고 해수 유입구와 고염수 유출구가 연결되는 유출입부; 및
상기 베셀의 타단부에 결합되고 상기 제1스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유동한 물이 상기 제2스테이지의 복수의 카세트모듈 내부로 유입되도록 안내하는 전달공간부를 포함하는 해수 담수화 시스템.
제12항에 있어서,
상기 복수의 카세트모듈은 상기 제1스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제1카세트모듈과, 상기 제2스테이지 공간에 적층되어 배치되는 복수의 제2카세트모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
제13항에 있어서,
상기 복수의 카세트모듈은 정육각형 단면 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
제14항에 있어서,
상기 복수의 제1카세트모듈과 상기 복수의 제2카세트모듈 사이의 이격 공간에는 복수의 스페이서가 구비되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템
제12항에 있어서,
상기 역삼투막유닛은
내부에 역삼투막이 구비되는 원통형의 케이스부와,
상기 케이스부의 일단부에 결합되고 중심부에 유출공이 형성되고 중심부 주위에 유입공이 형성된 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템
제16항에 있어서,
상기 헤드부는
내부에 상기 유출공과 유입공이 형성된 원통형의 본체부와,
상기 유출공의 일측에 연결되는 제1연결관과,
상기 유출공의 타측에 연결되는 제2연결관과,
상기 본체부의 테두리로부터 상기 제2연결관으로 지름이 줄어들면서 연결되는 축소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템
제17항에 있어서,
상기 헤드부는
상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 케이스부의 내주면과의 사이를 밀봉하는 헤드 씰과,
상기 본체부의 외주면에 장착되어 상기 헤드부를 상기 케이스부의 내주면에 고정하는 리테이닝 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
제16항에 있어서,
하나의 역삼투막유닛과 다른 하나의 역삼투막유닛은 양측의 유출공에 삽입되어 중심부 유로를 연결하는 어댑터에 의해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
제19항에 있어서,
상기 어댑터는
하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제1삽입관과,
다른 하나의 역삼투막유닛의 유출공에 삽입되는 제2삽입관과,
상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관 사이를 연결하며 두 삽입관보다 더 큰 외경을 갖도록 일체로 형성되는 연결관과,
상기 제1삽입관과 상기 제2삽입관의 외주면에 각각 장착되는 복수의 씰을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.