KR20230033067A - 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치 - Google Patents

진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치 Download PDF

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박윤철
고광수
이임경
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Abstract

본 발명은 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치에 관한 것으로, 해수가 저장될 수 있는 해수저장부, 수증기가 발생하도록 상기 해수를 가열할 수 있는 해수가열부, 상기 해수저장부와 연결되어 있고 상기 해수저장부의 공기와 상기 수증기가 유동할 수 있는 제1 유동라인, 상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 해수저장부의 내부 공기를 강제 배기할 수 있는 진공펌프, 상기 제1 유동라인에 배치되어 공기와 상기 수증기를 분리할 수 있는 분리부, 상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 분리부에서 배출된 수증기가 응축수가 되도록 상기 수증기의 온도를 낮추는 냉각부, 상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 냉각부에서 발생한 응축수가 유입될 수 있는 저장탱크, 상기 분리부와 상기 해수저장부를 연결하고 상기 해수저장부의 수증기가 유동할 수 있는 제2 유동라인 및 상기 분리부와 상기 해수저장부를 연결하고 수증기와 분리된 공기가 유동할 수 있는 제3 유동라인을 포함한다.

Description

진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치{Desalination apparatus using vacuum and membrane method}
본 발명은 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치에 관한 것이다.
해수 담수화는 생활용수나 공업용수로 직접 사용하기 힘든 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거하여 순도 높은 음용수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수처리 과정이다.
해수 담수화 방법에는 막을 이용하는 역 삼투법 및 전기투석법, 해수 및 오염수를 증기로 변화시켜서 담수화하는 증발법, 그 외에 냉동법, 태양열 이용법 등이 있으며, 주로 증발법과 역 삼투법이 사용되고 있다.
이들의 방법들을 다양하게 효율적으로 사용하는 해수 담수화 장치의 개발이 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1775709호 (2017.08.31.) 대한민국 등록실용신안 제20-0328125호 (2003.09.17.)
본 발명은 해수담수화를 위해서 증발식과 분리막 방식을 혼합하여 담수 생산효율을 향상시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치는 해수가 저장될 수 있는 해수저장부, 수증기가 발생하도록 상기 해수의 온도를 높일 수 있는 해수가열부, 상기 해수저장부와 연결되어 있고 상기 해수저장부의 공기와 상기 수증기가 유동할 수 있는 제1 유동라인, 상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 해수저장부의 내부 공기를 강제 배기할 수 있는 진공펌프, 상기 제1 유동라인에 배치되어 공기와 상기 수증기를 분리할 수 있는 분리부, 상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 분리부에서 배출된 수증기가 응축수가 되도록 상기 수증기의 온도를 낮추는 냉각부, 상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 냉각부에서 발생한 응축수가 유입될 수 있는 저장탱크, 상기 분리부와 상기 해수저장부를 연결하고 상기 해수저장부의 수증기가 유동할 수 있는 제2 유동라인 및 상기 분리부와 상기 해수저장부를 연결하고 수증기와 분리된 공기가 유동할 수 있는 제3 유동라인을 포함한다.
상기 해수가열부는 열원의 온도를 높일 수 있는 열원발생부, 상기 해수저장부의 내부에 배치되어 상기 열원발생부와 연결되어 있고 상기 열원이 유동할 수 있는 히터라인 및 상기 히터라인에 배치되어 상기 열원을 유동시킬 수 있는 히터펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해수저장부에서 발생한 수증기는 분리부를 거치면서 공기와 분리되어 냉각부를 거치면서 응축되어 응축수가 발생한다. 응축수는 저장탱크로 유입되어 저장될 수 있다. 이에 해수저장부에서 발생된 수증기는 증발식과 멤브레인식을 결합한 방식에 의해서 담수화 생산량이 증가된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치를 나타낸 개략도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치(1)는 해수저장부(10), 제1 유동라인(20), 진공펌프(30), 해수가열부(40), 분리부(50), 제2 유동라인(61), 제3 유동라인(62), 냉각부(70) 및 저장탱크(80)를 포함하며 해수담수화를 위해서 증발식과 분리막 방식을 혼합하여 담수 생산효율을 향상시킨다.
해수저장부(10)는 압력용기 구조를 갖는다. 해수저장부(10)의 내부에는 저장공간이 형성되어 있다. 저장공간에는 해수가 유입되어 저장될 수 있다. 이에 해수저장부(10)에는 해수 유입구가 형성되어 있다. 해수저장부(10)에는 내부 압력을 측정하는 압력계, 온도계, 수위계 등이 설치되어 있으며, 외부 둘레에는 단열부재(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
저장공간은 유체, 기체 따위의 유동물이 유동할 수 있는 제1 유동라인(20)을 통해 진공펌프(30)와 연결되어 있다. 제1 유동라인(20)의 일단이 해수저장부(10)와 연결되어 있으며 진공펌프(30)는 제1 유동라인(20)의 타단에 배치되어 있다. 진공펌프(30)는 저장공간의 공기를 강제로 배기하여 저장공간을 진공분위기로 형성할 수 있다.
해수가열부(40)는 열원발생부(41), 히터라인(42) 및 히터펌프(43)를 포함하며 해수저장부(10)의 해수의 온도를 높이어 수증기가 발생하도록 한다.
열원발생부(41)는 물, 오일 따위의 열원 온도를 높이기 위한 것으로 보일러, 히트펌프, 터빈 따위일 수 있다.
히터라인(42)은 열원이 유동할 수 있는 것으로 열원발생부(41)와 연결되어 저장공간에 배치되어 있다. 히터라인(42)을 유동하는 열원은 저장공간에서 해수와 열교환을 할 수 있으며 해수의 온도는 상승할 수 있다. 저장공간의 진공분위기 형성으로 해수의 끓는 점은 낮아질 수 있다. 해수의 끓음으로 저장공간에는 수증기가 발생할 수 있다. 수증기는 진공펌프(30)의 작동으로 제1 유동라인(20)을 유동할 수 있다.
분리부(50)는 해수저장부(10)와 이웃하게 배치되어 있으며 유입부와 배출부를 갖는다. 유입부는 제1 유동라인(20)의 일단과 연결되어 있으며 배출부는 제1 유동라인(20)의 타단과 연결되어 있다. 그리고 분리부(50)는 유체, 기체 따위의 유동물이 유동할 수 있는 제2 유동라인(61) 및 제3 유동라인(62)을 통해 해수저장부(10)와 연결되어 있다.
제1 유동라인(20)을 유동하는 수증기는 분리부(50)의 내부로 유입될 수 있다. 또한 저장공간의 수증기는 제2 유동라인(61)을 통해 분리부(50)의 내부로 유입될 수 있다. 분리부(50)는 유입된 수증기와 공기를 분리할 수 있다. 공기와 분리된 수증기는 제1 유동라인(20)을 따라 유동할 수 있으며 공기는 제3 유동라인(62)을 통해 저장공간으로 유입될 수 있다. 수증기와 공기를 분리하는 분리부(50)의 세부적인 구성은 공지된 구성의 멤브레인 구조와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
해수가열부(40)는 분리부(50)와 이웃하여 제1 유동라인(20)에 배치되어 있다. 분리부(50)에서 배출되어 제1 유동라인(20)을 유동하는 수증기는 해수가열부(40)를 경유할 수 있다. 해수가열부(40)는 수증기를 냉각해 열을 빼앗아 응축 변화시킨다. 이에 수증기는 해수가열부(40)를 경유하면서 응축수로 상태변화 될 수 있다.
저장탱크(80)는 해수가열부(40)와 이웃하여 제1 유동라인(20)과 연결되어 있다. 해수가열부(40)에서 생성된 응축수는 저장탱크(80)로 유입되어 저장될 수 있다. 저장탱크(80)의 외부 둘레에는 단열부재 따위가 배치될 수 있다. 제1 유동라인(20)의 타단은 저장탱크(80)로부터 떨어져 있다.
진공펌프(30)의 구동으로 해수저장부(10)에서 발생한 수증기는 제1 유동라인(20)을 따라 유동하여 분리부(50)로 유입되어 공기와 분리되어 해수가열부(40)를 경유한다. 진공펌프(30)의 구동으로 해수저장부(10)의 내부는 진공분위가 형성되며 수증기는 유동하여 응축수로 상태 변화될 수 있다.
따라서, 해수저장부(10)에서 발생한 수증기는 분리부(50)를 거치면서 공기와 분리되어 냉각부(70)를 거치면서 응축되어 응축수가 발생한다. 응축수는 저장탱크(80)로 유입되어 저장될 수 있다. 이에 해수저장부(10)에서 발생된 수증기는 증발식과 멤브레인식을 결합한 방식에 의해서 담수화 생산량이 증가된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 담수화 장치 10: 해수저장부
20: 제1 유동라인 30: 진공펌프
40: 해수가열부 41: 열원발생부
42: 히터라인 43: 히터펌프
50: 분리부 61: 제2 유동라인
62: 제3 유동라인 70: 냉각부
80: 저장탱크

Claims (2)

  1. 해수가 저장될 수 있는 해수저장부,
    수증기가 발생하도록 상기 해수의 온도를 높일 수 있는 해수가열부,
    상기 해수저장부와 연결되어 있고 상기 해수저장부의 공기와 상기 수증기가 유동할 수 있는 제1 유동라인,
    상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 해수저장부의 내부 공기를 강제 배기할 수 있는 진공펌프,
    상기 제1 유동라인에 배치되어 공기와 상기 수증기를 분리할 수 있는 분리부,
    상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 분리부에서 배출된 수증기가 응축수가 되도록 상기 수증기의 온도를 낮추는 냉각부,
    상기 제1 유동라인에 배치되어 상기 냉각부에서 발생한 응축수가 유입될 수 있는 저장탱크,
    상기 분리부와 상기 해수저장부를 연결하고 상기 해수저장부의 수증기가 유동할 수 있는 제2 유동라인 및
    상기 분리부와 상기 해수저장부를 연결하고 수증기와 분리된 공기가 유동할 수 있는 제3 유동라인
    을 포함하는
    진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 해수가열부는
    열원의 온도를 높일 수 있는 열원발생부,
    상기 해수저장부의 내부에 배치되어 상기 열원발생부와 연결되어 있고 상기 열원이 유동할 수 있는 히터라인 및
    상기 히터라인에 배치되어 상기 열원을 유동시킬 수 있는 히터펌프
    를 포함하는
    진공 및 멤브레인 방식을 적용한 담수화 장치.
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