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해수 담수화장치

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작성자 최고관리자 작성일19-08-06 18:22 조회338회 댓글0건

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해수담수화장치 (Desalination System)

역삼투막에 의해 해수(Sea Water)의 담수화 설비는 기본적으로 전처리 설비(Pretreatment system), 고압펌프(High pressure pump) 및 역삼투막(R.O Membrane)의 세부분으로 구성되지만 실용장치 에는 취·배수 설비, 후처리 설비 및 수변전 설비등의 부대설비가 필요하다.


1. 취수.배수 설비

 전처리 장치의 부하를 적게하기 위해서는 가능한한 청정도가 비교적 높은 해수(Sea Water)를 취수할 필요가 있으며, 취수지점 및 방식의 선정은 대단히 중요하다. 일반적으로 대형 System의 취수방식은 청정도가 높은 해수를 얻을 수 있는 해저 60m이하의 심해취수방법이 응용되며, 중·소규모 System의 경우에는 해안에 우물을 파서 취수하는 심정 취수방법이 응용되고 있다.
해수 담수화 장치에서 폐기(Reject)되는 농축수(Concentrate Water)는 염분 농도가 매우 높고, 밀도 또한 상당히 높은 상태가 된다. 이러한 농축수를 해안에 방류하며 농축수가 해저에 침강하고 고밀도 층을 형성할 염려가 있으므로 주변 해수와 쉽게 배합 및 희석이 되도록 하기 위해서는 적절한 배수 설비를 갖추어야 한다.

2. 전처리 설비

 해수 담수화 설비에 있어서 있어서 역삼투막의 성능을 지속적으로 유지하기 위해서는 공급원수(해수) 에 함유된, 역삼투막의 장해를 유발시키는 오염물질들을 제거할 수 있는 전처리 공정이 필히 수반되어야 한다.
해수중에 함유되어 있는 용해성 염류, 미생물, 미세모래입자, 콜로이드 물질등은 역삼투막 기공(Pore) 의 막힘 현상(Fouling)을 유발시켜 압력 손실계수의 상승, 공급원수의 편류(偏流) 및 역삼투막의 성능저하를 초래할 수 있다. 또한 해수는 칼슘(Ca++), 및 마그네슘(Mg++)에 의한 경도가 높아 역삼투막에서 해수가 농축되는 과정에서 Scale이 발생될 수 있다. 따라서 Fouling과 Scaling의 방지를 위해 전처리 장치는 필수적인 요건이 된다.

3. 고압펌프

 역삼투식 해수 담수화장치(R.O Desalinization System)는 공급원수(Sea Water)에 기계적인 높은 압력을 가해야하는 특징때문에 고압펌프가 사용되고, System에 소비되는 전력에너지의 대부분은 이 고압펌프를 가동하기 위해 사용된다.
이들 펌프는 고양정(高楊程), 및 고유량(高流量)이 요구되며, 역삼투막의 응용과 더블어 펌프의 개발 또한 급속히 진전되어 왔다.
펌프의 재질이 부식되면 그에 따른 부식물이 역삼투막을 오염시켜 성능의 저하를 초래할 수 있으므로 펌프선정시 재질의 선택은 매우 중요하다.

고압펌프 선정시 고려사항

- 역삼투막의 운전조건(유량, 회수율, 압력 등)에 일치할 것.
- 진동 및 맥동이 적을 것
- 기계적인 고장이 적을 것
- 해수(Sea Water)에 대하여 내식성이 우수할 것(STS316이상)

◈ 펌프의 형식을 System의 규모상 분류하면, 생산용량 100㎥/day 이상의 System 에는 다단 불류우트 펌프(multistage volute pump)가 주로 사용되고 그 이하의 소규모 System에는 플런저펌프(Plunger Pump)가 사용된다.

4. 후처리 설비

 해수 담수화 장치에서 제조된 처리수의 수질은 음료수의 수질 기준을 만족하게 되고, pH만이 5.0정도로 약간 낮은 상태가 된다. 이것은 H₂CO₃가 처리수 중에 남기 때문이다. 또한 Ca++ 와 Mg++ 이온은 역삼투막에서 거의 제거 되었기 때문에 처리수의 경도는 극히 낮게 되며 처리수를 그대로 공급하면 여러 가지 문제점이 유발될 수 있다. 따라서 경도의 조절 및 염소 소독 또는 자외선 살균등의 후처리가 필요하다. 각 해안 및 도서지역을 비롯하여 선박, 또는 각종 해상구조물등 상수도의 공급이 불가능한 지역에 주로 응용되며 종래의 증류방식(Distillation)에 비해 간편한 작동방법, 뛰어난 경제성을 가지고 있다.

 * 해수의 담수화공정 *

A. SINGLE STAGE DESALINIZATION SYSTEM

 1차 역삼투막에서 Reject된 농축수를 2차 역삼투막의 공급원수로 하여 1, 2차막에서 각각 생산된 처리수를 혼합 사용하기 위한 장치이다.
염분제거율 99.5%, 조작압력 100기압에 견딜 수 있는 고회수율(High recovery)의 막을 사용하여 35,000~36,000㎎/ℓ의 염분을 함유하는 해수를 1단의 막투과로 500㎎/ℓ 이하담수를 제조하는 형식 이다. 이 형식은 1단의 막투과만으로 양질의 담수를 얻어야 하기 때문에 막의 성능이 가장 큰 문제가 된다. 그러나 경제성의 면으로 볼 때 다른 형식의 장치에 비해 상당히 유리하다.

B. DOUBLE STAGE DESALINIZATION SYSTEM

 Single stage system형식의 역삼투막에서 생산된 처리수를 같은 형식의 별도 System에 다시 투과 시켜 최종 처리수를 얻는 장치이다.
해수를 우선 전(前)단의 공정에 투과시켜 염분농도 3000~4500㎎/ℓ 정도의 처리수를 생산하고 후(後)단의 공정에 의해 500㎎/ℓ이하의 담수를 얻는 방식이다. 전·후단 역삼투막의 염분제거율은 90~95%가 적당하고 조작압력은 70~80기압정도가 필요하다.

Double stage system은 Single stage system에 비해 염분 농도가 매우 낮은 양질의 처리수를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 장치비 및 유지관리비의 비중이 큰 것이 단점으로 지적되고 있다. 그러므로 장치의 사용목적에 따라 선택적인 설계가 필요하다.

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