KR20230143763A

KR20230143763A - 다중 수원의 혼합 원수를 이용한 저에너지 담수화 시스템

Info

Publication number: KR20230143763A
Application number: KR1020220042782A
Authority: KR
Inventors: 김지혜; 김인수; 이철민
Original assignee: 한국수자원공사; 광주과학기술원
Priority date: 2022-04-06
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2023-10-13

Abstract

본 발명은 역삼투공정을 이용하여 해수를 담수화시키는 저에너지 담수화 시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것으로, 해수를 단일 원수로 공급받아 담수화가 진행될 경우, 해수의 TDS 농도가 높기 때문에 담수화 진행시 높은 압력이 요구되고, 에너지 소비가 높은 문제가 발생된다. 본 발명은 해수를 포함하는 다중 원수를 혼합하여 단일 해수의 TDS 농도보다 낮은 혼합원수를 통해 낮은 압력, 낮은 에너지가 요구되는 저에너지 담수화 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명은 1차 담수화가 진행된 후, 농축액을 원수로하여 해수와 혼합하는 것을 특징으로 하며, 담수화 진행 전, 전처리공정 시, 상기 전처리부의 전후단에 TDS농도를 측정하는 센서가 배치되고, 내부에 MF, UF 및 FO를 하나 이상 혼합 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 수원의 혼합 원수를 이용한 저에너지 담수화 시스템 {A low-energy desalination system using mixed raw water from multiple sources}

본 발명은 담수화 시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 역삼투공정을 이용하여 해수를 담수화시키는 저에너지 담수화 시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.

일반적인 담수화 기술은 역삼투(Reverse Osmosis, RO)를 이용하여 해수 또는 기수를 담수화 한다. 해수 또는 기수를 사이에 반투과성 분리막을 두고 삼투압의 반대 방향으로 압력을 가해 담수를 생산한다.

이때, 해수, 기수를 포함하는 원수의 TDS 농도(Total Dissolved Solid, 총용존고형물질)에 따라 역삼투공정에 필요한 압력 및 에너지 소비가 늘어난다. 해수의 경우, 평균 TDS 농도는 35g/L에 달하며 단순 계산만으로도 최소 29bar가 넘는 고압을 원수에 가해야만 비로소 담수를 얻을 수 있으므로 에너지 소비 비용만 전체 운영비의 반에 달할 정도로 에너지 집약적인 공정이다.

따라서 해수보다 TDS 농도가 낮으며, 충분한 양을 가진 원수의 공급이 필요하다. 상대적으로 TDS 농도가 낮은 기수를 원수로 사용하여 에너지를 절감 할 수 있으나, 기수는 농업용수, 산업용수, 음용수 등 다양한 용도의 수요가 많으며, 기후 변화, 가뭄, 수질 등으로 가용 기수량이 부족하다.

또한, 담수화 시설에서 방류되는 방류수의 대한 기준이 매년 높아지고 있으며 기수 담수화 시설에서는 유기물 함량에 대한 규제, 해수 담수화 시설에서는 높은 염도의 대한 규제로 인해 추가 처리 비용이 발생한다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 해수보다 낮은 TDS 농도를 가진 원수를 통해 담수를 확보하는 것이며, 이를 위해 해수를 포함한 다중 수원으로부터 원수를 공급받아 TDS 농도가 해수보다 낮은 혼합원수를 이용하여 저에너지로 담수화 공정을 진행하는 담수화 시스템 및 이를 이용한 방법을 제안한다.

또한, 기수 담수화 시설에서 배출되는 농축수의 유기물 함량, 및 해수 담수화 시설에서 배출되는 농축수의 염도를 줄이기 위해 해수를 포함한 다중 수원을 혼합하여 추가 처리비용을 줄일 수 있는 담수화 시스템 및 이을 이용한 방법을 제안한다.

본 발명은 제1혼합탱크에 저장된 기수, 우수, 지하수 중 하나 이상의 원수의 오염물질을 제거하는 1차전처리단계, 1차전처리된 원수는 제1BWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 1차담수화단계, 역삼투공정을 통해 생성된 농축수와 해수가 제2혼합탱크에서 혼합되는 해수혼합단계, 상기 제2혼합탱크에서 혼합된 혼합수의 오염물질을 제거하는 2차전처리단계, 및 2차전처리된 혼합수는 SWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 2차담수화단계를 포함한다.

또한, 상기 1차전처리단계 및 상기 2차전처리단계는 하나 이상 혼합 배치된 MF, UF 및 FO 공정을 통과하며, 제어부는 오염물질 제거효율에 따라 전처리 공정을 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차담수화단계는 상기 SWRO부에서 생산된 처리수가 제2BWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 기수, 우수, 지하수 중 하나 이상의 원수가 저장된 제1혼합탱크, 원수를 공급받아 오염물질을 제거하는 전처리부, 전처리된 원수를 공급받아 역삼투화공정을 통해 담수화가 진행되는 제1BWRO부, 상기 제1BWRO부에서 생성된 농축수와 해수가 혼합되는 제2혼합탱크, 상기 제2혼합탱크로부터 해수를 포함하는 혼합액체를 공급받아 담수화가 진행되는 SWRO부, 상기 제1BWRO부와 상기 SWRO부에서 생성된 처리수가 저장되는 처리수 저장탱크, 및 각 구성을 연결하는 배관에 설치된 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 전처리부는 상기 전처리부의 전후단에 TDS농도를 측정하는 센서가 배치되고, 내부에 MF, UF 및 FO를 하나 이상 혼합 배치되며, 오염물질 제거효율에 따라 밸브 제어를 통해 전처리 방식이 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 처리수 저장탱크에 저장된 처리수를 상기 SWRO부로 이송하는 처리수 공급유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1BWRO부에서 생산된 처리수의 일정 유량을 상기 SWRO부로 이송하는 처리수 분배유로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 혼합탱크에서 해수를 포함하는 다중 원수가 혼합되는 혼합단계, 혼합된 혼합액체의 오염물질을 제거하는 전처리단계, 및 전처리된 혼합액체는 SWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 담수화단계를 포함한다.

또한, 상기 담수화단계는 상기 SWRO부에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족할 경우, 처리수 저장탱크와 연결된 바이패스 유로로 이송되는 바이패스 단계를 포함한다.

또한, 상기 담수화단계는 상기 SWRO부에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족 못 할 경우, 상기 SWRO부의 후단 배치된 제2BWRO부에서 담수화공정이 진행되며, 상기 제2BWRO부에서 배출된 농축수의 TDS 농도가 상기 혼합탱크에 저장된 혼합수의 TDS 농도보다 낮을 경우, 상기 제2BWRO부에서 배출된 농축수를 상기 SWRO부와 연결된 재순환유로로 공급하는 재순환단계를 포함한다.

또한, 해수를 포함하는 다중 원수가 혼합된 혼합탱크, 상기 혼합탱크로부터 혼합액체를 공급받아 전처리공정이 진행되는 전처리부, 상기 혼합탱크로부터 혼합액체를 공급받아 역삼투공정을 통해 담수화가 진행되는 SWRO부, 상기 SWRO부에서 생성된 처리수가 저장되는 처리수 저장탱크, 및 각 구성을 연결하는 배관에 설치된 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 SWRO부는 후단에 TDS 측정하는 센서가 배치되며, 생산된 처리수가 일정 TDS 농도 기준을 만족하지 못한 경우, 기수 역삼투공정을 통해 담수화가 진행되는 제2BWRO부를 포함하고, 생산된 처리수가 일정 TDS 농도 기준을 만족할 경우, 상기 처리수 저장탱크로 이송하는 바이패스 유로를 포함한다.

또한, 상기 제2BWRO부는 배출된 농축수가 상기 SWRO부의 유입수보다 TDS농도가 낮을 경우, 농축수를 상기 SWRO부로 이송되는 농축수 재순환유로를 포함한다.

본 발명에 의하여 해수를 포함한 다중 수원의 혼합을 통해 단일 원수인 해수의 TDS 농도보다 낮은 혼합원수를 이용하여 담수화시 발생되는 필요 압력 및 에너지 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 다중 수원을 혼합하여 필요한 용수를 생산하기에 지형적 지리적 여건으로 인해 용수 공급이 어려운 해안, 도서 지역에서 요구되는 생산량을 만족할 수 있는 효과가 있다.

또한, 다중 수원을 혼합하여 용수를 생산하기에 담수화 공정 시, 발생된 농축수의 염도 및 유기물 함량을 낮춰 추가 발생되는 처리비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 해수와 침전수의 혼합비율에 따른 유지관리비를 나타낸 그래프
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 구성도
도 3은 전처리부의 제1실시예
도 4는 전처리부의 제2실시예
도 5는 바이패스 유로가 배치된 구성도
도 6은 농축수 재순환 유로가 배치된 구성도
도 7은 처리수 공급유로가 배치된 구성도
도 8은 처리수 분배유로가 배치된 구성도

해수를 단일 원수로 공급받아 담수화가 진행될 경우 해수의 TDS(Total Dissolved Solid, 총용존고형물질) 농도가 높기 때문에 담수화 진행시 높은 압력이 요구되고, 에너지 소비가 높은 문제가 발생된다.

본 발명은 해수를 포함하는 다중 원수를 혼합하여 단일 해수의 TDS 농도보다 낮은 혼합원수를 통해 낮은 압력, 낮은 에너지가 요구되는 저에너지 담수화 장치 및 방법을 제안한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 대한 다중 수원의 저에너지 담수화 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 해수와 침전수의 혼합비율에 따른 유지관리비를 나타낸 그래프이다. 해수담수화는 약품비 폐기물처리비, 막교체비, 전력료 등의 비용이 발생된다. 이때, 위 설명에서와 같이 유입된 원수의 TDS 농도에 따라 요구되는 에너지 차이가 발생되며, 이 에너지 차이는 전력료로 나타난다. 해수에 정수장 침전수를 혼합시킨 비율이 높아짐에 따라 유지관리에 필요한 전력료가 낮아지는 것이 확인되며, 본 발명은 해수와 해수 이외의 원수를 혼합시켜 유지관리비를 줄이는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

[1] 본 발명 제1실시예에 따른 구성도

도면을 통해 설명하기에 앞서 본 발명에서 원수는 해수, 기수, 담수로 나누어서 사용되며, 기수는 5g/L 이상 30 g/L 이하, 담수는 0.5 g/L의 이하의 모든 종류의 수자원을 의미한다. 이는 지표수, 지하수, 우수 등의 자연수 뿐만 아니라 정수장의 침전수, 기수역삼투의 농축수 등의 인위적인 처리수나 폐수 등도 모두 포함한다. 본 발명은 아래의 실시예들에 한정되지 않으며 다중 원수 간의 조합은 모두 포함한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 구성도이다. 도 2를 참고하면, 크게 해수를 제외한 다중 수원이 혼합된 혼합수가 담수화되는 기수담수화부(100)와 해수를 포함한 다중 수원이 혼합된 혼합수가 담수화되는 해수담수화부(200)로 구분된다.

기수담수화부(100)는 제1혼합탱크(110)에 해수를 제외한 다중 원수가 제1혼합탱크(110)에 저장됨과 동시에 혼합된다. 제1혼합탱크(110)에 저장된 혼합수는 제1혼합탱크(110)의 후단과 연결된 제1전처리부(120)로 이송되어 오염물질이 제거된다. 전처리된 혼합수를 제1BWRO부(130)로 이송되어 기수역삼투공정이 진행된다. 제1BWRO부(130)에서 담수화가 진행되어 생성된 처리수는 처리수 저장탱크(300)로 이송되며, 처리수를 제외한 농축수는 해수가 저장된 제2혼합탱크(210)로 이송된다.

이때, 제1BWRO부(Brackish Water Reverse Osmosis, 기수역삼투)(130)에서 기수역삼투공정을 통해 생성된 농축수는 해수보다 TDS 농도가 낮으므로, 제2혼합탱크(210)에서 해수와 농축수의 혼합을 통해 전체 TDS농도는 해수의 TDS 농도보다 낮은 것을 특징으로 한다.

해수담수화부(200)는 제2혼합탱크(210)에서 해수와 농축수가 혼합된 혼합수는 제2전처리부(220)로 이송되어 오염물질이 제거된다. 오염물질이 제거된 혼합수는 SWRO부(230)로 이송되어 해수역삼투공정이 진행된다. SWRO부(230)에서 담수화가 진행되어 생성된 처리수는 처리수 저장탱크(300)로 이송된다.

이때, SWRO(SeaWater Reverse Osmosis, 해수역삼투)부(230)에서 생성된 처리수는 처리수의 기준에 따라 제2BWRO부(240)로 이송되어 2차 기수역삼투공정이 진행된다.

도 3과 도 4는 전처리부에 대한 실시예이다. 전처리부(120, 220)는 혼합탱크(110, 210)에 저장된 혼합수의 오염물질을 제거한다. 이때, 전처리부(120, 220)는 전 후단에 혼합수의 오염도를 측정하는 센서(20)가 배치되고, 내부에 MF(micro-filtration), UF(ultra-filtration), 및 FO(forward osmosis) 중 하나 또는 하나 이상 혼합 배치되며, 오염물질 제거효율에 따라 밸브(10) 제어를 통해 전처리 방식이 선택되는 것을 특징으로 한다.

도 3을 참고하면, 각 전처리공정이 병렬로 배치되고 전처리공정 전 후단에 배치된 센서(20)를 통해 혼합수의 오염물질 제거효율에 따라 밸브(10)를 제어하여 전처리 방식이 선택된다. 전처리된 혼합수는 역삼투공정(130, 230)으로 이송된다. 처리수질의 큰 차이가 없을 경우 단가가 가장 저렴한 MF(30)를 우선적으로 사용하되, 처리 수질의 유의미한 개선이 있을 시 UF(40), FO(50) 순으로 선택되도록 제어된다.

도 4를 참고하면, 각 전처리공정이 직렬로 배치되고, MF(30), UF(40), 및 FO(50) 순으로 배치되며, 혼합탱크로부터 유입된 혼합수는 각 공정을 통과할 때 마다, 배치된 센서(20)를 통해 오염도를 측정하여 기준치에 만족할 경우, 역삼투공정(130, 230)으로 이송된다. 자세히 설명하자면, 혼합탱크(110, 210)로부터 전처리부(120, 220)로 유입된 혼합수는 오염물질이 제거 전 센서(20)를 통해 오염도를 측정하고, MF(30)를 통과하여 1차 정화된 오염도를 측정한다. 1차 정화된 오염도가 기준치를 만족하지 못하면, 후단에 연결된 UF(40)로 이송되어 2차 정화가 이루어진다. 2차 정화된 오염도를 측정하여, 기준치를 만족하지 못하면 후단에 연결된 FO(50)를 통해 3차 정화가 이루어진 후 역삼투공정으로 이송된다. MF 및 UF 통과 후, 기준치를 만족할 경우, 우회배관(31, 41)을 통해 역삼투공정으로 이송된다.

도 5는 바이패스유로가 배치된 구성도이다. 도 5를 참고하면, 해수는 제2혼합탱크(210)에서 기수담수화부(100)에서 생산된 농축수와 혼합되며, 농축수와 혼합된 혼합수는 제2전처리부(220)를 통해 오염물질이 제거된다. 전처리된 혼합수는 SWRO부(230)를 통해 해수역삼투공정을 통해 담수화가 진행된다. 해수역삼투공정을 통해 생성된 처리수는 후단에 배치된 센서(20)를 통해 처리수의 기준을 측정하며, 기준을 만족하지 못하였을 경우, 제2BWRO부(240)로 이송되어 기수 담수화공정을 통해 처리수 기준을 만족시킨다. SWRO부(230)에서 생성된 처리수가 센서(20)를 통해 처리수의 기준을 만족할 경우, 바이패스유로(231)를 통해 처리수 저장탱크(300)로 이송된다. 즉 해수역삼투 단일 공정만으로 처리수 기준을 만족 시 제2BWRO부(240)의 기수역삼투공정을 생략하도록 한다.

도 6은 농축수 재순환 유로가 배치된 구성도이다. 도 6을 참고하면, 해수는 제2혼합탱크(210)에서 기수담수화부(100)에서 생산된 농축수와 혼합되며, 농축수와 혼합된 혼합수는 제2전처리부(220)를 통해 오염물질이 제거된다. 전처리된 혼합수는 SWRO부(230)를 통해 해수역삼투공정을 통해 담수화가 진행된다. 해수역삼투공정을 통해 처리수의 기준을 만족하지 못할 경우, 제2BWRO부(240)의 기수역삼투공정을 진행하되, 기수역삼투공정을 통해 생성된 처리수는 처리수 저장탱크(300)로 이송되되, 농축수는 제2BWRO부(240)와 SWRO부(230)가 연결된 농축수 재순환유로(241)를 통해 해수를 포함하는 혼합수와 혼합되어 재차 해수역삼투공정을 거친다. 이를 통해 SWRO부(230)로 유입되는 해수를 포함하는 혼합수의 TDS 농도를 낮출 수 있는 효과가 있다.

이때, 제2BWRO부(240)에서 생성된 농축수의 TDS농도가 SWRO부(230)로 유입된 혼합수의 TDS 농도보다 높을 시에는 농축수의 재순환을 생략하도록 한다.

도 7은 처리수 공급유로가 배치된 구성도이다. 도 7을 참고하면, 해수는 제2혼합탱크(210)에서 기수담수화부(100)에서 생산된 농축수와 혼합되며, 농축수와 혼합된 혼합수는 제2전처리부(220)를 통해 오염물질이 제거된다. 전처리된 혼합수는 SWRO부(230)로 유입되어 해수역삼투공정을 통해 담수화가 진행된다. 이후 제2BWRO부(240)로 유입되어 기수역삼투공정을 통해 담수화된 처리수를 생산한다.

이때, 담수화공정을 마친 처리수가 저장된 처리수 저장탱크(300)는 SWRO부(230)로 향하는 처리수 공급유로(310)가 설치되며, 처리수를 분할하여 SWRO부(230)로 유입된 혼합수의 TDS 농도를 낮추도록 한다.

도 8은 처리수 배출유로에 처리수 공급유로가 배치된 구성도이다. 도 7을 참고하면, 해수를 제외한 다중 수원의 혼합수가 제1BWRO부(130)의 기수역삼투공정을 통해 처리수가 생성되고, 생성된 처리수는 처리수 배출유로(131)를 처리수 저장탱크(300)로 이송된다. 이때, 처리수 배출유로(131)는 SWRO부(230)로 향하는 처리수 분배유로(131-1)를 통해 처리수의 일정량을 이송하여 해수가 포함된 혼합수와 혼합된다. 이를 통해 해수가 혼합된 혼합수의 TDS의 농도가 낮아지는 효과가 있다.

[2] 본 발명의 제1실시예에 따른 저에너지 담수화 방법

본 발명은 제1실시예에 따른 저에너지 담수화 방법을 포함한다. 도 2 내지 도 8을 참고하면, 제1혼합탱크(110)에 저장된 기수, 우수, 지하수 중 하나 이상의 원수의 오염물질을 제거하는 1차전처리단계, 1차전처리된 원수는 제1BWRO부(130)로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 1차담수화단계, 역삼투공정을 통해 생성된 농축수와 해수가 제2혼합탱크(210)에서 혼합되는 해수혼합단계, 제2혼합탱크(210)에서 혼합된 혼합수의 오염물질을 제거하는 2차전처리단계, 및 2차전처리된 혼합수는 SWRO부(230)로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 2차담수화단계를 포함한다.

이때, 제1혼합탱크(110)에 저장되는 원수는 해수를 제외한 모든 종류의 원수에 해당되며, 원수는 도면에 기재된 기수, 우수, 지하수 뿐 아니라 정수장의 침전수, 기수 역삼투의 농축수 등의 인위적인 처리수나 폐수 등도 모두 포함한다.

1차전처리단계 및 2차전처리단계는 하나 이상의 MF, UF 및 FO 공정을 통과하며, 제어부는 오염물질 제거효율에 따라 전처리 공정을 선택한다. 오염물질 제거효율에 따라 전리치 공정을 변경하여, 유지관리에 필요한 비용을 줄일 수 있다. 제어부는 각 구성 간 연결된 배관에 배치된 밸브(10) 계폐를 통해 원수, 처리수, 농축수 및 혼합수의 흐름을 제어한다.

2차담수화단계는 SWRO부(230)에서 생산된 처리수가 제2BWRO부(240)로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 것을 특징으로 한다. SWRO부(230)에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족하지 못하였을 때, 제2BWRO부(240)로 이송된다. SWRO부(230)에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족할 경우, 처리수 저장탱크(300)와 연결된 바이패스유로(231)로 이송되는 바이패스 단계를 포함한다.

또한, 2차담수화단계는 제2BWRO부(240)에서 배출된 농축수의 TDS농도가 제2혼합탱크(210)에 저장된 혼합수의 TDS 농도보다 낮을 경우, 제2BWRO부(240)에서 배출된 농축수를 SWRO부(230)와 연결된 농축수 재순환유로(241)로 공급하는 재순환단계를 포함한다.

[3] 본 발명의 제2실시예

도 2 및 도 8을 참고하면, 본 발명의 제2실시예는 해수가 유입되는 제2혼합탱크(210)는 제1BWRO부(130)에서 생성된 농축수 뿐 아니라 기수, 우수, 지하수 등을 포함하는 원수가 유입되어 혼합된다. 제2혼합탱크(210)에서 혼합된 혼합수의 TDS 농도는 단일 해수의 TDS농도보다 낮아 담수화시 요구되는 압력 및 에너지 소모가 적은 효과가 있다.

제2혼합탱크(210)에서 배출된 혼합수는 제2전처리부(220)를 통해 오염물질이 제거되며, SWRO부(230) 및 제2BWRO부(240)를 통해 담수화공정이 진행된다.

제2실시예는 제1실시예에 기재된 특징 및 구성이 결합될 수 있습니다.

[4] 본 발명 제2실시예에 따른 저에너지 담수화 방법

혼합탱크에서 해수를 포함하는 다중 원수가 혼합되는 혼합단계, 혼합된 혼합액체의 오염물질을 제거하는 전처리단계, 및 전처리된 혼합액체는 SWRO부(230)로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 담수화단계를 포함한다.

전처리단계는 하나 이상의 혼합 배치된 MF, UF 및 FO 공정을 통과하며, 제어부는 오염물질 제거효율에 따라 전처리 공정을 선택한다.

담수화단계는 SWRO부(230)에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족하지 못할 경우, 제2BWRO부(240)로 이송되어 기수역삼투공정이 진행되며, 담수화단계는 SWRO부(230)에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족할 경우, 처리수 저장탱크(300)와 연결된 바이패스 유로로 이송되는 바이패스 단계를 포함한다.

또한, 담수화단계는 제2BWRO부(240)에서 배출된 농축수의 TDS 농도가 혼합탱크에 저장된 혼합수의 TDS 농도보다 낮을 경우, 제2BWRO부(240)에서 배출된 농축수를 SWRO부(230)와 연결된 재순환유로(241)로 공급하는 재순환단계를 포함한다.

제2실시예의 전처리단계 및 담수화단계는 제1실시예에 기재된 특징 및 구성을 포함한다. 제2실시예의 저에너지 담수화 방법은 제2혼합탱크(210)에 해수를 포함하는 모든 종류의 원수가 혼합될 수 있는 점이 특징이며, 제1실시예의 1차담수화부에서 생성된 농축수를 유입수로 한정하지 않는다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

10 : 밸브 20 : 센서
30 : MF 40: UF
50 : FO 41, 51 : 우회배관
100 : 기수담수화부
110 : 제1혼합탱크 120 : 제1전처리부
130 : 제1BWRO부
131 : 처리수 배출유로 131-1 : 처리수 분배유로
200 : 해수담수화부
210 : 제2혼합탱크 220 : 제2전처리부
230 : SWRO부 231 : 바이패스유로
240 : 제2BWRO부 241 : 농축수 재순환유로
300 : 처리수 저장탱크
310 : 처리수 공급유로

Claims

제1혼합탱크에 저장된 기수, 우수, 지하수 중 하나 이상의 원수의 오염물질을 제거하는 1차전처리단계;
1차전처리된 원수는 제1BWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 1차담수화단계;
역삼투공정을 통해 생성된 농축수와 해수가 제2혼합탱크에서 혼합되는 해수혼합단계;
상기 제2혼합탱크에서 혼합된 혼합수의 오염물질을 제거하는 2차전처리단계; 및
2차전처리된 혼합수는 SWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 2차담수화단계;
를 포함하는 저에너지 담수화 방법.
제1항에 있어서,
상기 1차전처리단계 및 상기 2차전처리단계는 하나 이상 혼합 배치된 MF, UF 및 FO 공정을 통과하며,
제어부는 오염물질 제거효율에 따라 전처리 공정을 선택되는 것을 특징으로 하는 저에너지 담수화 방법.
제2항에 있어서,
상기 2차담수화단계는
상기 SWRO부에서 생산된 처리수가 제2BWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 저에너지 담수화 방법.
기수, 우수, 지하수 중 하나 이상의 원수가 저장된 제1혼합탱크;
원수를 공급받아 오염물질을 제거하는 전처리부;
전처리된 원수를 공급받아 역삼투화공정을 통해 담수화가 진행되는 제1BWRO부;
상기 제1BWRO부에서 생성된 농축수와 해수가 혼합되는 제2혼합탱크;
상기 제2혼합탱크로부터 해수를 포함하는 혼합액체를 공급받아 담수화가 진행되는 SWRO부;
상기 제1BWRO부와 상기 SWRO부에서 생성된 처리수가 저장되는 처리수 저장탱크; 및
각 구성을 연결하는 배관에 설치된 밸브를 제어하는 제어부
를 포함하는 저에너지 담수화 장치.
제4항에 있어서,
상기 전처리부는 상기 전처리부의 전후단에 TDS농도를 측정하는 센서가 배치되고, 내부에 MF, UF 및 FO를 하나 이상 혼합 배치되며
오염물질 제거효율에 따라 밸브 제어를 통해 전처리 방식이 선택되는 것을 특징으로 하는 저에너지 담수화 장치.
제5항에 있어서,
상기 처리수 저장탱크에 저장된 처리수를 상기 SWRO부로 이송하는 처리수 공급유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 저에너지 담수화 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1BWRO부에서 생산된 처리수의 일정 유량을 상기 SWRO부로 이송하는 처리수 분배유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저에너지 담수화 장치.
혼합탱크에서 해수를 포함하는 다중 원수가 혼합되는 혼합단계;
혼합된 혼합액체의 오염물질을 제거하는 전처리단계; 및
전처리된 혼합액체는 SWRO부로 이송되어 역삼투공정이 진행되는 담수화단계;
를 포함하는 저에너지 담수화 방법.
제8항에 있어서,
상기 담수화단계는 상기 SWRO부에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족할 경우, 처리수 저장탱크와 연결된 바이패스 유로로 이송되는 바이패스 단계를 포함하는 저에너지 담수화 방법.
제9항에 있어서,
상기 담수화단계는 상기 SWRO부에서 생산된 처리수가 처리수의 기준을 만족 못 할 경우, 상기 SWRO부의 후단 배치된 제2BWRO부에서 담수화공정이 진행되며, 상기 제2BWRO부에서 배출된 농축수의 TDS 농도가 상기 혼합탱크에 저장된 혼합수의 TDS 농도보다 낮을 경우,
상기 제2BWRO부에서 배출된 농축수를 상기 SWRO부와 연결된 재순환유로로 공급하는 재순환단계를 포함하는 저에너지 담수화 방법.
해수를 포함하는 다중 원수가 혼합된 혼합탱크;
상기 혼합탱크로부터 혼합액체를 공급받아 전처리공정이 진행되는 전처리부;
상기 혼합탱크로부터 혼합액체를 공급받아 역삼투공정을 통해 담수화가 진행되는 SWRO부;
상기 SWRO부에서 생성된 처리수가 저장되는 처리수 저장탱크; 및
각 구성을 연결하는 배관에 설치된 밸브를 제어하는 제어부
를 포함하는 저에너지 담수화 장치.
제11항에 있어서,
상기 SWRO부는 후단에 TDS 측정하는 센서가 배치되며,
생산된 처리수가 일정 TDS 농도 기준을 만족하지 못한 경우, 기수 역삼투공정을 통해 담수화가 진행되는 제2BWRO부를 포함하고,
생산된 처리수가 일정 TDS 농도 기준을 만족할 경우, 상기 처리수 저장탱크로 이송하는 바이패스 유로를 포함하는 저에너지 담수화 장치.
제12항에 있어서,
상기 제2BWRO부는 배출된 농축수가 상기 SWRO부의 유입수보다 TDS농도가 낮을 경우, 농축수를 상기 SWRO부로 이송되는 농축수 재순환유로를 포함하는 저에너지 담수화 장치.