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KR101402345B1 - System making fresh water from sea water using reverse osmosis - Google Patents

System making fresh water from sea water using reverse osmosis Download PDF

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Publication number
KR101402345B1
KR101402345B1 KR1020120153590A KR20120153590A KR101402345B1 KR 101402345 B1 KR101402345 B1 KR 101402345B1 KR 1020120153590 A KR1020120153590 A KR 1020120153590A KR 20120153590 A KR20120153590 A KR 20120153590A KR 101402345 B1 KR101402345 B1 KR 101402345B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reverse osmosis
water
osmosis module
primary
pressure
Prior art date
Application number
KR1020120153590A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강신경
진상준
이병준
김관엽
문정기
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
주식회사 포스코엔지니어링
포스코신기술연구조합
주식회사 포스코건설
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Publication date
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Abstract

A reverse osmosis seawater desalination system according to the present invention includes a pressurizing floating device that allows seawater to flow in and removes a floating material for primary pretreatment, a precision filtering device that removes fine particles of the primarily pretreated water for secondary pretreatment, a primary reverse osmosis module that turns the secondary pretreated water into freshwater and has different types of elements to maintain a permeate flow, a secondary reverse osmosis module that turns the treated water from the primary reverse osmosis module into freshwater for supply to a final treatment water tank; and a pressure exchange device that uses the pressure of condensate water discharged from the primary reverse osmosis module to raise the pressure of a part of secondary treated water supplied to the primary reverse osmosis module. Front-end permeate water of the treated water from the primary reverse osmosis module is bypassed to be transported to the final treatment water tank.

Description

고효율 역삼투 해수담수화 시스템{SYSTEM MAKING FRESH WATER FROM SEA WATER USING REVERSE OSMOSIS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-efficiency reverse osmosis seawater desalination system,

본 발명은 역삼투 해수담수화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차 처리(SWRO) 공정에서 이종의 역삼투 엘리먼트를 채용하고 1차 처리된 투과수를 분할법을 이용하여 처리하여 효율을 증대시킨 고효율 해수담수화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a reverse osmosis seawater desalination system, and more particularly, to a reverse osmosis seawater desalination system which employs a heterogeneous reverse osmosis element in a first treatment (SWRO) process and processes the first- The present invention relates to a seawater desalination system.

세계 담수화 설비는 2010년말 기준 6,000만톤/일이 운영되고 있으며 향후 10년간 지속적으로 성장하여 2015년에는 약 1억톤/일 규모로 확대될 것으로 전망되고 있다. 이중 역삼투 방식은 2005년 전체 담수화 시장의 48%를 점유하고 있으나 향후 2020년에는 71%까지 증가할 것으로 예상되고 있다.World desalination facilities are operating at 60 million tons / day as of end-2010 and are expected to grow steadily over the next 10 years and expand to about 100 million tons / day by 2015. The dual reverse osmosis system accounts for 48% of the entire desalination market in 2005, but is expected to increase to 71% by 2020.

해수를 담수화하는데 소요되는 비용은 담수화 방법, 공정구성, 설비 도입위치, 원수 및 최종생산수의 요구수질 등에 따라 다르며, 역삼투법의 경우 투과수 1톤당 0.5 ~ 1.5$ 범위로 조사되고 있다. 역삼투 해수담수화 비용을 낮추기 위해서는 설비를 가동하는데 소요되는 비용 구성을 이해하는 것이 중요하다. 역삼투 해수담수화 시스템의 운전 구성비는 전력비가 44%, 시설감가상각비가 37% 정도를 차지하고 있으므로 해수담수화 운전비용을 줄이기 위해서는 전력비와 시설투자비를 낮추어야 한다.The cost of desalination of seawater depends on the desalination method, process composition, location of facility introduction, required water quality of raw water and final production water, and reverse osmosis method is investigated in the range of 0.5 ~ 1.5 $ per ton of permeate. In order to lower the cost of desalination of reverse osmosis seawater, it is important to understand the cost structure for running the facility. The reverse osmosis seawater desalination system is composed of 44% of electricity and 37% of facility depreciation. Therefore, to reduce seawater desalination operation cost, power and facility investment should be lowered.

이를 위한 방법으로는 "에너지 절감을 위한 역삼투법 해수담수화 시스템(특허 공개번호 2002-0094526)"이 있는데 이 방법은 1단 역삼투기의 농축수가 다시 2단 역삼투기로 유입되도록 하여 회수율을 높임으로서 에너지를 절감하도록 구성하였다, 그러나 1단 역삼투기의 농축수는 염도가 높은 관계로 2단 역삼투기에 유입되면 염 스케일 발생이 우려되고 또한 유입압력이 낮은 관계로 탈염에 한계가 있다.As a method for this, there is a " reverse osmosis method seawater desalination system for energy saving (Patent Publication No. 2002-0094526) ", which increases the recovery rate by allowing the concentrated water of the first stage reverse osmosis system to flow into the second stage reverse osmosis system again. However, since the concentrated water of the first stage reverse osmosis is high in salinity, if salt is introduced into the second stage reverse osmosis, salt scale is likely to occur and there is a limit to the desalination due to low inflow pressure.

다른 방법으로 "에너지 저감형 해수담수화 시스템(특허 공개번호 10-2006-0089380")이 있는데, 고압회수장치로 유체터빈을 사용하여 상당한 에너지를 회수할 수 있기는 하나, 압력용기 내에 동일한 역삼투 엘리먼트를 사용함으로써 회수율을 높이는 데는 한계가 있다.Another method is an " energy-reducing seawater desalination system " (Patent Laid-Open No. 10-2006-0089380), which is capable of recovering considerable energy using a fluid turbine with a high- There is a limit in increasing the recovery rate.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 추가비용이 소요되지 않으면서도 회수율을 향상시키고, 운전 전력비와 시설 투자비용을 절감할 수 있는 고효율 역삼투 해수담수화 시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a highly efficient reverse osmosis seawater desalination system capable of improving the recovery rate and reducing the operating power and facility investment cost without any additional cost. .

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투 해수담수화 시스템은 해수를 유입하여 부유물질을 제거하여 1차 전처리하는 가압부상장치, 상기 1차 전처리수의 미세입자를 제거하여 2차 전처리하는 정밀여과장치, 상기 2차 전처리수를 담수화하며, 투과수량을 유지할 수 있도록 이종의 엘리먼트를 구비하는 1차 역삼투 모듈, 상기 1차 역삼투 모듈의 처리수를 담수화하여 최종처리수조로 공급하는 2차 역삼투 모듈; 및 상기 1차 역삼투 모듈에서 배출된 농축수의 압력을 이용하여 상기 1차 역삼투 모듈에 공급되는 해수의 일부를 승압하는 압력교환장치를 포함하고, 상기 1차 역삼투 모듈의 처리수 중 전단의 투과수의 바이패스(by-pass)시켜 최종처리수조로 이송시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a reverse osmosis seawater desalination system according to an embodiment of the present invention includes a pressurized floating apparatus for introducing seawater to remove suspended matters to perform a first pre-treatment, A first reverse osmosis module having different elements so as to desalinate the second pretreated water and to maintain the permeated water, a desalination module for desalinating the treated water of the first reverse osmosis module and supplying the desalinated water to the final treated water tank A second reverse osmosis module; And a pressure exchange device for boosting a part of the seawater supplied to the first reverse osmosis module by using the pressure of the concentrated water discharged from the first reverse osmosis module, To the final treatment water tank.

상기 1차 역삼투 모듈은 전단 엘리먼트 및 후단 엘리먼트를 포함하고, 상기 전단 엘리먼트는 상기 후단 엘리먼트 보다 염제거 성능은 높고 투과수량이 적은 것일 수 있다.The primary reverse osmosis module may include a front end element and a rear end element, and the front end element may have a higher salt removal performance and a smaller amount of permeation than the rear end element.

상기 최종처리수조의 기준염도에 따라 상기 바이패스(by-pass)되는 전단의 투과수의 유량을 조절하는 전단 투과수 밸브를 더 포함할 수 있다.And a shear permeate water valve for controlling the flow rate of the permeated water at the front end by-pass according to the reference salinity of the final treatment water tank.

상기 2차 역삼투 모듈에서 배출되는 농축수를 반송시켜 상기 1차 역삼투 모듈에서 재처리할 수 있다.The concentrated water discharged from the second reverse osmosis module may be conveyed and reprocessed in the first reverse osmosis module.

본 발명에 의한 역삼투 해수담수화 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The reverse osmosis seawater desalination system according to the present invention has the following effects.

전처리장치로서 가압부상장치 및 정밀여과장치를 이용하여 전처리하고, 전처리된 해수를 1차 역삼투 모듈 및 2차 역삼투 모듈을 통하여 담수화하는 과정에서 1차 역삼투 모듈에 투과수량과 염제거성능이 서로 다른 이종의 전단엘리먼트 및 후단엘리먼트를 채용함으로써 2차 역삼투 모듈의 장치에 소요되는 비용을 줄일 수 있다. As a pretreatment device, pretreatment is carried out using a pressurized floating device and a microfiltration device. In the process of desalinating the pretreated seawater through the first reverse osmosis module and the second reverse osmosis module, By employing different types of shear elements and trailing elements, the cost of the apparatus of the second reverse osmosis module can be reduced.

또한, 압력교환장치를 통하여 1차 역삼투 모듈에서 배출되는 농축수의 잉여압력을 이용함으로써 에너지 소모를 줄일 수 있다. In addition, energy consumption can be reduced by using the surplus pressure of the concentrated water discharged from the first reverse osmosis module through the pressure exchange device.

또한, 1차 역삼투 모듈의 전단 처리수를 분기하여 바이패스시켜 최종처리수조로 공급하고 이를 최종처리수조의 기준 염도에 따라 유량을 조절함으로써 전체 해수담수화 시스템의 운전 전력비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the advantage of reducing the operating power cost of the entire seawater desalination system by branching and bypassing the pre-treated water of the first reverse osmosis module to the final treated water tank and adjusting the flow rate according to the reference salinity of the final treated water tank have.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투 해수담수화 시스템의 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 엘리먼트를 채용한 1차 역삼투 모듈의 투과수량의 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram of a reverse osmosis seawater desalination system in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating a change in the amount of water permeated through a first-order reverse osmosis module employing a two-stage element according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투 해수담수화 시스템에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a reverse osmosis seawater desalination system according to an embodiment of the present invention will be described.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투 해수담수화 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a reverse osmosis seawater desalination system in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예는 해수를 유입하여 부유물질을 제거하여 1차 전처리하는 가압부상장치(20), 1차 전처리수의 미세입자를 제거하여 2차 전처리하는 정밀여과장치(50), 2차 전처리수를 담수화하며, 투과수량을 유지할 수 있도록 이종의 엘리먼트를 구비하는 1차 역삼투 모듈(100), 1차 역삼투 모듈의 처리수를 담수화하여 최종처리수조(160)으로 공급하는 2차 역삼투 모듈 및 1차 역삼투 모듈(100)에서 배출된 농축수의 압력을 이용하여 1차 역삼투 모듈(100)에 공급되는 해수의 일부를 승압하는 압력교환장치(110)를 포함한다.One embodiment of the present invention relates to a pressurized and floating device 20 for introducing seawater to remove suspended substances to perform primary pretreatment, a microfiltration device 50 for removing microparticles from the primary pretreatment water to perform secondary pretreatment, A first reverse osmosis module 100 having different elements so as to desalinate the pretreated water and to maintain the permeated water, a second reverse osmosis module 100 for desalinating the treated water of the first reverse osmosis module and supplying the desalinated water to the final treated water tank 160, And a pressure exchange device 110 for boosting a part of the seawater supplied to the first reverse osmosis module 100 using the pressure of the concentrated water discharged from the first module and the first reverse osmosis module 100.

가압부상장치(20)는 해수를 취수하여 공급하는 취수펌프(10)과 연결되어 유입되는 해수의 부유물질 및 적조성분을 제거하는 장치이다. 압력을 가한 상태에서 처리할 해수에 공기를 용해시키고 이를 공기 중에 개방하면 해수 중에 용해되어 있는 공기는 다수의 미세한 기포가 되어 상승하게 되다. 이 때 해수 속의 부유물질 주위에 부착하여 부유물의 비중을 감소시키므로 부유물이 물위로 떠오르도록 하여 제거된다. 이 때 해수 중에 공기를 용해시키는 가압펌프나 이젝터가 포함될 수 있다. 가압부상장치에는 부유물질이 제거된 1차 전처리수를 저장할 수 있는 1차 전처리 수조(30)가 연결될 수 있다.The pressurized and floating device 20 is connected to a water intake pump 10 for taking in and supplying seawater to remove suspended substances and red tide components of the seawater. When the air is dissolved in seawater to be treated under pressure, and the air is released into the air, the air dissolved in the seawater becomes a large number of fine bubbles. At this time, it attaches around the floating material in the seawater to reduce the specific gravity of the float, so that the float floats on the water and is removed. At this time, a pressurizing pump or an ejector for dissolving air in seawater may be included. In the pressurized floating apparatus, a primary pretreatment water tank 30 capable of storing the primary pretreated water from which suspended substances are removed can be connected.

1차 전처리 수조(30)에는 정밀여과장치(50)로 1차 전처리 수를 공급할 수 있는 1차 전처리수 공급펌프(40)가 연결될 수 있다. 정밀여과장치(50)는 해수에 용해되지 않는 콜로이드(colloid) 크기 이상의 입자를 분리하기 위한 장치이다. 역삼투시스템에 공급되는 유일수질은 SDI(Slit Density Index) 5 이하라는 엄격한 수질기준을 만족해야 하는데 이를 위하여 정밀여과막를 이용하여 0.1㎛이상의 입자성 물질을 제거하여 해수를 2차 전처리 하게 된다. 정밀여과장치(50)에는 2차 전처리수를 저장할 수 있는 2차 전처리 수조(60)가 연결될 수 있다. 2차 전처리 수조(60)에는 정밀여과장치(50)에서 2차 전처리된 해수가 저장되어 담수화 하기 위하여 1차 역삼투 모듈(100)로 해수를 공급하게 된다.The primary pretreatment water tank 30 may be connected to a primary pretreatment water supply pump 40 that can supply the primary pretreatment water to the microfiltration apparatus 50. The microfiltration device 50 is a device for separating particles larger than a colloid size that are not dissolved in seawater. The unique quality of water supplied to the reverse osmosis system should meet the stringent water quality standard of SDI (Slit Density Index) 5 or less. For this purpose, the seawater is subjected to second preliminary treatment by removing particulate matter of 0.1 μm or more by using a microfiltration membrane. The microfiltration apparatus 50 may be connected to a secondary pretreatment water tank 60 capable of storing secondary pretreatment water. In the second pre-treatment water tank 60, seawater subjected to the second pretreatment in the microfiltration unit 50 is stored and supplied with the seawater to the first reverse osmosis module 100 for desalination.

2차 전처리 수조(60)에는 2차 전처리수를 1차 역삼투 모듈(100)로 공급하는 2차 전처리수 공급펌프(70), 세이프티 필터(80) 및 고압펌프(90)이 연결될 수 있다. 세이프티 필터(80)에 압력교환장치(110)이 연결될 수 있다. 2차 전처리수는 2차 전처리수 공급펌프(70)를 통하여 약 2~5 기악으로 가압되어 세이프티필터(80)를 거친 후 그 중 약 50% 정도는 고압펌프(9)를 통해 약 50~70 기압으로 가압되어 1차 역삼투 모듈(100)으로 유입되고, 나머지 약 50%는 압력교환장치(110)를 통하여 가압되고 부스터펌프(120)를 통해 가압된 후 1차 역삼투 모듈(100)으로 유입될 수 있다.The secondary pretreatment water tank 60 may be connected to a secondary pretreatment water supply pump 70, a safety filter 80 and a high pressure pump 90 for supplying the secondary pretreatment water to the primary reverse osmosis module 100. The pressure switching device 110 may be connected to the safety filter 80. The secondary pretreatment water is pressurized to about 2 to 5 instrumental sounds through the secondary pretreatment water supply pump 70 and then passed through the safety filter 80 and then about 50% And the remaining 50% is pressurized through the pressure exchanger 110 and pressurized through the booster pump 120, and then the primary reverse osmosis module 100 is pressurized Can be introduced.

이 때 압력교환장치(110)은 1차 역삼투 모듈(100)의 농축수가 통과되도록 연결되며 세이프티필터(80)에서 일부 분기된 2차 전처리수가 통과되어 부스터펌프(120)에 가압될 수 있도록 연결된다. At this time, the pressure exchanger 110 is connected to pass the concentrated water of the first-order reverse osmosis module 100 and is connected to the booster pump 120 so that the secondary pre- do.

압력교환장치(110)는 1차 역삼투 모듈(100)에서 처리된 해수의 농축수의 압력의 재이용할 수 있는 장치로서 1차 역삼 모듈(100)에 공급되는 해수의 일부를 버려지는 농축수의 압력을 이용하여 가압하여 에너지를 회수할 수 있는 장점이 있다.The pressure exchange device 110 is a device capable of reusing the pressure of the concentrated water of the seawater processed in the primary reverse osmosis module 100 and is used as a device for discharging a portion of the seawater supplied to the primary reverse osmosis module 100 And there is an advantage that energy can be recovered by pressurizing by using pressure.

1차 역삼투 모듈(100)은 부스터펌프(120), 고압펌프(90)을 통하여 가압되어 공급된 해수를 담수화하는 장치이다. 1차 역삼투 모듈(100)은 압력용기내에 엘리먼트가 장착되는 데 이때 상기 엘리먼트는 투과수량이 서로 다른 이종의 엘리먼트를 포함할 수 있다. The primary reverse osmosis module 100 is a device for desalinating the seawater pressurized and supplied through the booster pump 120 and the high pressure pump 90. In the primary reverse osmosis module 100, an element is mounted in a pressure vessel, where the element may include different elements of different permeate quantities.

서로 다른 엘린먼트는 가압된 해수가 먼저 공급되는 측의 전단엘리먼트(101)와 반대측의 후단엘리먼트(102)로 나누어 질 수 있다. 압력용기 내에 설치되는 전단엘리먼트(101)는 후단엘리먼트(102)와 비교할 때 염제거 성능은 높으나 투과수량은 적은 것이 바람직하며, 후단엘리먼트는 전단엘리먼트에 비하여 염제거 성능은 낮고 투과수량이 많은 것이 바람직하다.The different elintments can be divided into the front end element 101 on the side where the pressurized seawater is first supplied and the rear end element 102 on the opposite side. It is preferable that the front end element 101 installed in the pressure vessel is higher in salt removal performance but less in permeation water as compared with the rear end element 102. It is preferable that the rear end element has a lower salt removal performance and a larger amount of permeation than the front end element Do.

서로 다른 이종의 엘리먼트를 구비함으로써 1차 역삼투 모듈(100)은 압력용기 내의 투과수량이 균일하게 유지함으로써 회수율을 높이고 전력소요량이 줄어들 수 있다.By having different kinds of elements, the primary reverse osmosis module 100 can uniformly maintain the permeated water in the pressure vessel, thereby increasing the recovery rate and reducing the amount of power required.

또한, 1차 역삼투 모듈(100)의 해수 입구 측에는 전단 엘리먼트에서 여과되는 투과수의 일부를 최종처리수조(160)으로 공급할 수 있는 전단 투과수 배출관이 연결될 수 있다. 전단 투과수 배출관에는 이의 유량을 조절할 수 있는 전단 투과수 유량조절 밸브가 포함될 수 있다.A front end permeable water discharge pipe capable of supplying a part of the permeated water filtered by the front end element to the final treated water tank 160 may be connected to the sea water inlet side of the first reverse osmosis module 100. The shear permeate outlet can include a shear permeate flow control valve to control its flow rate.

1차 역삼투 모듈(100)을 통과한 투과수 중 수질이 우수한 전단의 투과수는 상기 전단 투과수 배출관을 통하여 배출함으로써 2차 역삼투 모듈(150)을 통하여 2차 처리하지 않고 바이패스(by-pass)시켜 곧바로 최종처리수조로 이송할 수 있다. 이 때 최종처리수조의 기준염도에 따라 바이패스되는 1차 처리수의 분기 유량을 밸브의 개폐 정도를 조절하여 제어할 수 있다.Permeated water having excellent water quality among the permeated water that has passed through the first reverse osmosis module 100 is discharged through the front end permeated water discharge pipe to bypass the second reverse treatment through the second reverse osmosis module 150, -pass) and can be transferred directly to the final treatment tank. At this time, the branch flow rate of the primary treatment water bypassed according to the reference salinity of the final treatment tank can be controlled by adjusting the valve opening / closing degree.

1차 역삼투 모듈(100)에는 2차 역삼투 모듈(150)으로 1차 처리수를 공급할 수 있는 2차 고압펌프(140)이 연결될 수 있다. 2차 고압펌프(140)은 1차 처리수의 강하된 압력을 약8~15기압으로 가압하여 2차 역삼투 모듈(150)으로 공급할 수 있다.The primary reverse osmosis module 100 may be connected to a secondary high pressure pump 140 that can supply the primary treatment water to the secondary reverse osmosis module 150. The secondary high pressure pump 140 can pressurize the lowered pressure of the primary treatment water to about 8 to 15 atmospheres and supply the lowered pressure to the secondary reverse osmosis module 150.

2차 역삼투 모듈(150)은 2차 고압펌프(140)와 연결되어 공급되는 1차 처리수를 2차 처리하여 담수화하여 최종처리수조(160)로 공급한다.The second-order reverse osmosis module 150 is connected to the second high-pressure pump 140 to perform secondary treatment of the primary treated water to be supplied to the final treated water tank 160.

2차 역삼투 모듈에서 배출되는 농축수를 2차 전처리 수조(60)로 반송시켜 상기 1차 역삼투 모듈에서 재처리할 수 있다.The concentrated water discharged from the secondary reverse osmosis module may be returned to the secondary pretreatment water tank 60 and reprocessed in the primary reverse osmosis module.

상기와 같이 전처리장치로서 가압부상장치(20) 및 정밀여과장치(50)를 이용하여 전처리하고, 전처리된 해수를 1차 역삼투 모듈(100) 및 2차 역삼투 모듈(150)을 통하여 담수화하는 과정에서 1차 역삼투 모듈(100)에 투과수량과 염제거성능이 서로 다른 이종의 전단엘리먼트(101) 및 후단엘리먼트(102)를 채용함으로써 2차 역삼투 모듈의 장치에 소요되는 비용을 줄일 수 있으며, 압력교환장치(110)을 통하여 1차 역삼투 모듈(100)에서 배출되는 농축수의 잉여압력을 이용함으로써 에너지 소모를 줄일 수 있다. 또한, 1차 역삼투 모듈(101)의 전단 처리수를 분기하여 바이패스시켜 최종처리수조(160)로 공급하고 이를 최종처리수조(160)의 기준 염도에 따라 유량을 조절함으로써 전체 해수담수화 시스템의 운전 전력비용을 줄일 수 있는 이점이 있다. The pre-treated seawater is desalinated through the primary reverse osmosis module 100 and the secondary reverse osmosis module 150, and the pretreatment is performed using the pressurized floating device 20 and the microfiltration device 50 as the pre- It is possible to reduce the cost of the apparatus of the secondary reverse osmosis module by employing different types of shear element 101 and rear end element 102 having different permeated water and salt removal performance in the first reverse osmosis module 100 And the energy consumption can be reduced by using the surplus pressure of the concentrated water discharged from the first reverse osmosis module 100 through the pressure exchange device 110. In addition, the front-end treated water of the first-order reverse osmosis module 101 is diverted and bypassed to supply the final treated water to the final treated water tank 160 and adjust the flow rate according to the reference salinity of the final treated water tank 160, There is an advantage that the operating power cost can be reduced.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 엘리먼트를 채용한 1차 역삼투 모듈의 투과수량의 변화를 나타낸 그래프이다. 도2에 도시된 바와 같이 단일 엘리먼트를 채용한 경우는 엘리먼트의 포지션이 후단으로 갈수록 역삼투 모듈에서의 투과수량이 감소하게 된다. 투과수량이 감소하게 되면 높은 압력이 요구되며, 회수율이 줄어들게 된다. 이에 반하여 이종의 엘리먼트를 채용한 경우는 투과수량이 4번째 엘리먼트에서 상승하게 되어 단일 엘리먼트의 채용시보다 투과수량이 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 따라서 동일한 투입압력하에서도 회수율이 증가하는 이점이 있다.FIG. 2 is a graph illustrating a change in the amount of water permeated through a first-order reverse osmosis module employing a two-stage element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, when a single element is employed, the amount of permeate in the reverse osmosis module decreases as the position of the element moves to the rear end. As the permeate yield decreases, high pressure is required and the recovery rate is reduced. On the contrary, when the heterogeneous element is employed, the permeation amount is increased in the fourth element, so that the permeation amount is kept constant as compared with the case where the single element is adopted. Therefore, there is an advantage that the recovery rate is increased even under the same injection pressure.

이하 본 발명의 실시예와 관련된 운전예시를 설명한다.Hereinafter, an operation example related to the embodiment of the present invention will be described.

취수펌프(10)를 통해 취수된 해수는 20m3/hr의 유량으로 가압부상장치(20)에 유입되어 해수중의 부유물질이 제거되어 1차 전처리 수조(30)로 유입된다. 1차 전처리수는 1차 전처리수 공급펌프(40)를 통해 18m3/hr의 유량으로 6개의 정밀여과 엘리먼트로 병렬 구성된 정밀여과장치(50)를 거치면서 해수중의 미세한 이물질이 완전히 제거되어 2차 전처리수조(60)로 유입된다. 정밀여과장치(50)는 일정시간 여과하게 되면 차압이 발생하여 더 이상 여과가 되지 않는데 이 때에는 공기와 물을 이용하여 역세척을 실시하여 정밀여과장치(50)의 여과성능을 회복하도록 하였다. 2차 전처리수는 10m3/hr의 유량으로 2차 전처리수 공급펌프(70)를 거쳐 4 ~ 5기압 정도로 가압되어 세이프티필터(80)을 거친 후 공급유량의 절반인 5m3/hr는 고압펌프(90)를 거쳐 50 ~ 60 기압 정도로 가압되고, 나머지 절반인 5m3/hr는 압력교환장치(110)룰 거쳐 고압의 농축수로부터 압력에너지를 전달받아 45 ~ 55 기압 정도로 가압된 후 부스터펌프(120)를 거쳐 50 ~ 60 기압 정도로 가압된 후 고압펌프(90)에서 가압된 전처리수와 함께 배관에서 모여 1차 역삼투 모듈(100)내로 유입되게 된다. 1차 역삼투 모듈(100) 전단에는 투과수량은 낮고 염제거율이 높은 엘리먼트(SW30HRLE-440i) 3개가 장착되어 있고. 후단에는 투과수량은 높고 염제거율이 낮은 엘리먼트(SW30ULE-440i) 4개가 장착되어 있다. 전단 엘리먼트를 통과한 투과수 2.0m3/hr는 담수저장조로 유입시키고 후단 엘리먼트를 통과한 투과수 3.5m3/hr는 2차 공급펌프(140)를 거쳐 10 ~ 15기압으로 가압시켜 2차 역삼투 모듈(150)로 유입시켜 투과수 3.15m3/hr는 담수저장조로 유입시키고 농축수 0.35m3/hr는 2차 전처리수조(60)로 반송시켰다. 한편 1차 역삼투 모듈(100)에서 배출되는 45 ~ 55 기압 정도의 농축수 4.5m3/hr는 압력교환장치(110)에서 해수를 가압시킨 후 약 2 ~ 4 기압 정도로 감압된 후 장치 외부로 배출시켰다. The seawater taken in through the water intake pump 10 flows into the pressurized and floating device 20 at a flow rate of 20 m 3 / hr to remove the suspended substances in the seawater and flow into the first pretreatment water tank 30. The first pretreatment water is completely removed from the seawater by passing through a microfiltration unit 50 composed of six microfiltration elements arranged in parallel at a flow rate of 18 m 3 / hr through a primary pretreatment water supply pump 40 And then flows into the tea pre-treatment water tank 60. When the microfiltration unit 50 is filtered for a predetermined time, a differential pressure is generated and no further filtration is performed. In this case, the filtration performance of the microfiltration unit 50 is restored by backwashing using air and water. The second pre-treatment water is pressurized to about 4 to 5 atmospheric pressure through a second pre-treatment water supply pump 70 at a flow rate of 10 m 3 / hr, passed through the safety filter 80, and then 5 m 3 / hr, The pressure of the other half of 5 m 3 / hr is applied to the pressure exchanger 110 to pressurize the pressurized fluid to a pressure of about 45 to 55 atmospheres. 120 and then pressurized by the high-pressure pump 90 together with the pre-treatment water to be introduced into the first reverse osmosis module 100 through the pipe. At the front of the first reverse osmosis module (100), there are three elements (SW30HRLE-440i) with low permeation rate and high salt removal rate. At the downstream end, four elements (SW30ULE-440i) with high permeation rate and low salt removal rate are mounted. The permeate of 2.0 m 3 / hr passing through the shear element is introduced into the fresh water storage tank and the permeate of 3.5 m 3 / hr passed through the downstream element is pressurized to 10-15 atm through the second feed pump 140, permeate to flow into the to-module (150) 3.15m 3 / hr is introduced into the fresh water reservoir and concentrated 0.35m 3 / hr was returned to the second pre-treatment tank (60). Meanwhile, 4.5 m 3 / hr of 45 to 55 atmospheres of concentrated water discharged from the first reverse osmosis module 100 is pressurized to about 2 to 4 atmospheres by the pressure exchanger 110, Respectively.

결과적으로 본 발명의 실시예에서 이종 엘리먼트 혼용과 투과수 분할 방식을 이용한 본 발명의 방식을 이용한 공정이 일반적인 공정과 비교하여 투자비가 절감됨은 물론 운전비도 절감됨을 알 수 있었다.As a result, in the embodiment of the present invention, it has been found that the process using the method of the present invention using the mixed-element heterogeneous element and the permeable-element-division method reduces the investment cost as well as the operation cost as compared with the general process.

이상 첨부된 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments or constructions. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

10: 취수펌프 20: 가압부상장치
30: 1차 전처리 수조 40: 1차 전처리수 공급펌프
50: 정밀여과장치 60: 2차 전처리 수조
70: 2차 전처리수 공급펌프 80: 세이프티필터
90: 고압펌프 100: 1차 역삼투 모듈
101: 전단엘리먼트 102: 후단엘리먼트
110: 압력교환장치 120: 부스터펌프
140: 2차 고압펌프 150: 2차 역삼투 모듈
160. 최종처리수조10: Suction pump 20: Pressurized floating device
30: Primary pretreatment water tank 40: Primary pretreatment water supply pump
50: Microfiltration apparatus 60: Second pre-treatment water tank
70: Second pre-treatment water supply pump 80: Safety filter
90: High-pressure pump 100: Primary reverse osmosis module
101: shear element 102: rear end element
110: pressure exchange device 120: booster pump
140: Second high pressure pump 150: Secondary reverse osmosis module
160. Final treatment tank

Claims (4)

해수를 유입하여 부유물질을 제거하여 1차 전처리하는 가압부상장치;
상기 1차 전처리수의 미세입자를 제거하여 2차 전처리하는 정밀여과장치;
상기 2차 전처리수를 담수화하며, 투과수량을 유지할 수 있도록 이종의 엘리먼트를 구비하는 1차 역삼투 모듈;
상기 1차 역삼투 모듈의 처리수를 담수화하여 최종처리수조로 공급하는 2차 역삼투 모듈; 및
상기 1차 역삼투 모듈에서 배출된 농축수의 압력을 이용하여 상기 1차 역삼투 모듈에 공급되는 2차 처리수의 일부를 승압하는 압력교환장치를 포함하고,
상기 1차 역삼투 모듈의 처리수 중 전단의 투과수의 바이패스(by-pass)시켜 최종처리수조로 이송시키는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수담수화 시스템.A pressurized flotation device for introducing seawater to remove the suspended substances and performing a first pretreatment;
A microfiltration device for removing microparticles of the primary pretreated water and performing secondary pretreatment;
A primary reverse osmosis module having desalination elements for desalinating the secondary pretreated water and maintaining permeated water;
A second reverse osmosis module for desalinating the treated water of the first reverse osmosis module and supplying the treated water to the final treated water tank; And
And a pressure exchange device for boosting a part of the secondary treatment water supplied to the primary reverse osmosis module by using the pressure of the concentrated water discharged from the primary reverse osmosis module,
The reverse osmosis seawater desalination system comprising: a reverse osmosis seawater desalination system comprising: a reverse osmosis seawater desalination system; 제1항에서,
상기 1차 역삼투 모듈은 전단 엘리먼트 및 후단 엘리먼트를 포함하고,
상기 전단 엘리먼트는 상기 후단 엘리먼트 보다 염제거 성능은 높고 투과수량이 적은 것을 특징으로 하는 역삼투 해수담수화 시스템.The method of claim 1,
Wherein the primary reverse osmosis module comprises a front end element and a rear end element,
Wherein the shear element has a higher salt removal performance and less permeable water than the downstream element. 제2항에서,
상기 최종처리수조의 기준염도에 따라 상기 바이패스(by-pass)되는 전단의 투과수의 유량을 조절하는 전단 투과수 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수담수화 시스템.3. The method of claim 2,
Further comprising a front-end permeable water valve for regulating the flow rate of the permeated water at the front end by-pass according to a reference salinity of the final treatment water tank. 제3항에서,
상기 2차 역삼투 모듈에서 배출되는 농축수를 반송시켜 상기 1차 역삼투 모듈에서 재처리하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수담수화 시스템.4. The method of claim 3,
Wherein the concentrated water discharged from the second reverse osmosis module is conveyed and reprocessed in the first reverse osmosis module.
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