KR200373511Y1

KR200373511Y1 - 역삼투법 해수 담수화장치

Info

Publication number: KR200373511Y1
Application number: KR20-2004-0028843U
Authority: KR
Inventors: 김충래
Original assignee: 주식회사 동화엔텍; 김충래
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2005-01-15
Anticipated expiration: 2014-10-12

Abstract

본 고안은 역삼투법 해수 담수화장치에 관한 것으로, 전처리된 해수에 역삼투막 멤브레인(30)을 투과할 수 있는 고압을 공급하는 고압펌프(10)와; 상기 고압펌프(10)의 회전속도를 제어하는 인버터(60)와; 상기 역삼투막 멤브레인(30)을 통과한 담수의 유량을 감지하는 유량센서(40)와; 상기 유량센서(40)로부터 입력된 유량에 따라 상기 인버터(60)의 주파수를 제어하는 피드백콘트롤러(50);를 포함하여 구성되어, 생산되는 담수의 유량에 따라 상기 고압펌프(10)의 회전속도가 제어되어 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어짐을 기술적 요지로 하여, 역삼투막 멤브레인으로 투입되는 해수의 유량을 효율적으로 제어 및 조정 가능하여 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어질 수 있으며, 일정유량을 담수화시킴에 따라 불필요한 에너지소모를 줄일 수 있는 역삼투법 해수 담수화장치에 관한 것이다.

Description

역삼투법 해수 담수화장치{APPARATUS MAKING FRESH WATER FROM SEA WATER USING REVERSE OSMOSIS}

본 고안은 역삼투법 해수 담수화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역삼투막 멤브레인에 고압을 공급하는 고압펌프를 상기 역삼투막 멤브레인을 통과하여 생산되는 담수의 유량에 따라 그 회전속도를 제어 및 조정함으로써 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어지며, 상기 역삼투막 멤브레인 외부로 배출되는 고압 농축해수에 의해 구동되는 에너지회수터빈을 이용하여 상기 역삼투막 멤브레인으로의 해수가압에너지를 절감할 수 있는 역삼투법 해수 담수화장치에 관한 것이다.

일반적으로 해수로부터 담수를 획득하기 위해서는 해수에 용존되어 있거나 부유하는 성분들을 용수 및 음용수 기준에 적합하도록 제거해야 하며, 해수담수화 방법에는 특수한 막을 이용하는 역삼투법 및 전기투석법, 해수를 증기로 변화시켜서 담수화하는 증발법, 그 외에 냉동법, 태양열 이용법 등이 있다. 그러나 해수담수화에는 주로 증발법과 역삼투법이 사용되고, 농담수 담수화에는 역삼투법과 전기투석법이 주로 사용되고 있다.

역삼투막법에 의한 해수담수화시설은 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고 순수한 물은 통과되는 반투막(멤브레인)에 의해 해수 중에 용해되어 있는 이온성 물질을 여과하는 것이다. 해수에서 이온성 물질과 순수한 물을 분리시키기 위해서는 삼투압 이상의 높은 압력을 필요로 하는데 이때의 압력을 역삼투압이라 하며, 해수 담수화의 경우 42~70bar정도의 높은 압력을 필요로 한다.

이러한 역삼투막법술 이용한 종래기술로서 도 1에 도시된 특허등록번호 제402556호의 막분리장치를 이용한 정수처리방법에 대해 간단히 설명하고자 한다.

상기 종래기술은 원수를 막분리장치에 여과되기 적합한 상태로 만들어 주기 위해 압력과 ph, 유량, 온도에 대한 보정과정을 거치게 되며, 특히 온도에 있어서, 동절기에는 물의 온도가 낮아 하절기에 비해 상대적으로 여과효율이 낮아지게 되므로 열교환기를 이용해 물의 온도를 일정하게 유지시킨 후 막분리장치(5)를 통과시키도록 하고 있다.

상기 종래기술은 열량 및 전력소모가 큰 열교환기를 사용하여 물의 온도를 일정하게 유지시킴에 따라 지속적으로 적용시킬 시 에너지소모가 크며, 에너지소모를 고려하여 태양열, 지열, 폐열스팀 등을 이용한다 하더라도 장치자체의 수가가 높아지게 된다는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 목적달성을 위한 본 고안은, 역삼투막 멤브레인으로 투입되는 해수의 유량을 효율적으로 제어 및 조정가능하여 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어질 수 있는 역삼투법 해수 담수화장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1 - 종래기술에 따른 정수처리 공정도.

도 2 - 본 고안에 따른 역삼투법 해수 담수화장치의 일실시예를 도시한 구성도.

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

1 : 해수고압라인 2 : 담수생산라인

3 : 브라인수배출라인 10 : 고압펌프

20 : 에너지회수터빈 30 : 멤브레인

40 : 유량센서 50 : 피드백콘트롤러

상술한 바와 같은 목적달성을 위한 본 고안은, 전처리된 해수에 역삼투막 멤브레인(30)을 투과할 수 있는 고압을 공급하는 고압펌프(10)와; 상기 고압펌프(10)의 회전속도를 제어하는 인버터(60)와; 상기 역삼투막 멤브레인(30)을 통과한 담수의 유량을 감지하는 유량센서(40)와; 상기 유량센서(40)로부터 입력된 유량에 따라 상기 인버터(60)의 주파수를 제어하는 피드백콘트롤러(50);를 포함하여 구성되어, 생산되는 담수의 유량에 따라 상기 고압펌프(10)의 회전속도가 제어되어 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어짐을 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 고압펌프(10)와 역삼투막 멤브레인(30) 사이의 해수고압라인(1)은, 상기 역삼투막 멤브레인(30)에서 고압의 상태로 외부배출되는 농축해가 가지고 있는 고압에 의해 터빈이 회전되어 상기 해수고압라인(1)상의 해수를 재 가압시키는 에너지회수터빈(20);을 포함하여 구성됨이 바람직하다.

따라서, 역삼투막 멤브레인으로 투입되는 해수의 유량을 효율적으로 제어 및 조정가능하여 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어질 수 있다는 이점이 있다.

또한, 일정유량을 담수화시킴에 따라 불필요한 에너지소모를 줄이고, 역삼투막 멤브레인으로의 해수 가압에너지도 효율적으로 절감시킬 수 있다는 다른 이점이 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안을 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 2는 본 고안에 따른 역삼투법 해수 담수화장치의 일실시예를 도시한 구성도이다.

본 고안에 따른 역삼투법 해수 담수화장치는 고압펌프(10), 인버터(60), 유량센서(40), 피드백콘트롤러(50)를 주요한 구성요소로 포함하고 있으며, 상기 역삼투막 멤브레인(30)을 통해 생산되는 담수의 유량을 상기 유량센서(40)에 의해 감지하고, 상기 유량센서(40)에 연결된 상기 피드백콘트롤러(50)에 의해 고압펌프(10)의 회전속도를 제어하는 인터버(60)를 조정함으로써 일정유량의 담수화가 이루어지도록 한다.

상기 고압펌프(10)는 전처리된 해수에 역삼투막 멤브레인(30)을 투과할 수 있는 고압을 제공하는 구성요소로, 상기 역삼투막 멤브레인(30)은 수온이 낮을수록 삼투압이 상승되어 담수생산성이 낮아지게 됨에 따라 일정한 유량의 담수를 생산하기 위해서는 고온 환경을 제공하는 여름에는 상기 고압펌프(10)의 압력을 낮게, 저온환경을 제공하는 겨울철에는 상기 고압펌프(10)의 압력이 상대적으로 높게 설정되어야한다.

기존에는 계절에 관계없이 생산수량을 일정이상 유지하기 위해서 상기 고압펌프(10)의 설계압력을 겨울철 해수온도를 기준으로 하여 설계제작하나 여름철에는 상기 고압펌프(10)의 압력이 필요이상으로 높아서 불필요한 에너지 소모가 발생되었다.

본 고안에서는 온도환경의 변화에 따른 불합리한 에너지소모를 줄이기 위하여 상기 인버터(60)를 사용하여 상기 고압펌프(10)의 모터 회전속도를 제어하며, 상기 인버터(60)를 사용하면 상기 고압펌프(10)의 초기 구동시 회전속도를 선형적으로 천천히 상승시킬 수 있어서, 일반적인 고압펌프에서 초기 구동 시 순간적으로 최고 회전수까지 구동하기 때문에 발생하는 초기 기동 부하를 최대 1/6까지 감소시킬 수 있으며, 모터의 기동변화도 점차적으로 유연하게 이루어져 기기들의 무리한 운전이 방지되고, 유량과 압력을 변화시킬 수 있는 운전 및 조정 또한 간편하다.

상기 유량센서(40)는 상기 역삼투막 멤브레인(30)을 통과한 담수가 배출되는 상기 담수생산라인(2)상에 설치되어 담수의 생산유량을 감지하며, 상기 피드백콘드롤러(50)는 상기 유량센서(40)로부터 입력된 유량에 따라 상기 인버터(60)의 주파수를 자동으로 제어하는 구성요소로, 상기 유량센서(40)에서 감지된 신호에 따라 담수의 설정 생산량과 비교하여 비례_적분 제어 혹은 비례_미분_적분의 피드백제어가 가능하도록 구성하여 담수의 생산량이 자동적으로 제어되도록 한다.

본 고안은 담수의 생산 유량을 상기 유량센서(40)로 지속적으로 측정하고 상기 인버터(60)의 주파수를 제어할 수 있는 상기 피드백콘트롤러(50)를 적용함으로써, 생산되는 담수의 유량에 따라 상기 고압펌프(10)의 회전속도가 자동으로 제어되어 운전자의 별도 조작없이 항상 일정한 담수의 유량의 생산이 가능하게 된다.

일반적으로 해수를 고압으로 역삼투막 멤브레인(30)에 인가하여 탈염시키는 경우 해수전체가 담수화되는 것이 아니라 삼투막을 통과하여 담수생산라인(2)을 통해 저압의 상태로 생성되는 담수와, 역삼투막을 통과하지 않고 고압의 상태로 브라인수배출라인을 통해 외부로 배출되는 브라인수(농축수)로 나뉘어진다.

본 고안은 도 2에 도시된 바와 같이 고압의 상태로 버려지는 브라인수의 압력에너지를 회수하여 전체적인 담수 시스템의 에너지의 효율을 높이기 위해 에너지회수터빈(20)을 적용시키고 있으며, 상기 에너지회수터빈(20)은 상기 고압펌프(10)와 역삼투막 멤브레인(30) 사이의 상기 해수고압라인(1)상에 설치되어 상기 역삼투막 멤브레인(30)에서 고압의 상태로 외부배출되는 브라인수의 이동압력에 의해 내부터빈이 회전되어 상기 고압펌프(10)에 의해 일차로 가압되어 상기 역삼투막 멤브레인(30)으로 이동중인 해수를 재가압시킨다.

본 고안에 따른 역삼투법 해수 담수화장치는 상기 역삼투막 멤브레인(30)으로 투입되는 해수의 유량을 효율적으로 제어 및 조정가능하여 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어질 수 있으며, 담수의 생산량을 일정하게 유지시켜 불필요한 동력소모를 방지시키고, 역삼투막 멤브레인으로의 해수 가압에너지도 효율적으로 절감시킬 수 있도록 하며, 담수화장치가 설치되는 환경이나 조건 등을 포괄적으로 수용할 수 있도록 하는 구조를 제공한다.

상술한 바와 같은 목적달성을 위한 본 고안은, 역삼투막 멤브레인으로 투입되는 해수의 유량을 효율적으로 제어 및 조정가능하여 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어질 수 있다는 효과가 있다.

또한, 일정유량을 담수화시킴에 따라 불필요한 에너지소모를 줄이고, 역삼투막 멤브레인으로의 해수 가압에너지도 효율적으로 절감시킬 수 있다는 다른 효과가 있다.

Claims

전처리된 해수에 역삼투막 멤브레인(30)을 투과할 수 있는 고압을 공급하는 고압펌프(10)와;

상기 고압펌프(10)의 회전속도를 제어하는 인버터(60)와;

상기 역삼투막 멤브레인(30)을 통과한 담수의 유량을 감지하는 유량센서(40)와;

상기 유량센서(40)로부터 입력된 유량에 따라 상기 인버터(60)의 주파수를 제어하는 피드백콘트롤러(50);를 포함하여 구성되어, 생산되는 담수의 유량에 따라 상기 고압펌프(10)의 회전속도가 제어되어 일정한 유량의 담수화가 자동으로 이루어짐을 특징으로 하는 역삼투법 해수 담수화장치.
제1항에 있어서, 상기 고압펌프(10)와 역삼투막 멤브레인(30) 사이의 해수고압라인(1)은,

상기 역삼투막 멤브레인(30)에서 고압의 상태로 외부배출되는 농축해수의 이동압력에 의해 터빈이 회전되어 상기 해수고압라인(1)상의 해수를 재가압시키는 에너지회수터빈(20);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 역삼투법 해수 담수화장치.