KR20090072645A - 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염소 처리 방법과 자외선 처리 방법을 순차적으로 적용함으로써 바이오 파울링 현상을 최소화하고 소독부산물의 발생을 억제할 수 있는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치는 해수를 취수하는 취수부와, 취수된 해수에 포함되어 있는 유기물, 콜로이드, 미생물 등을 1차적으로 제거하는 역할을 하는 전처리부와, 상기 전처리부를 거친 해수 내에 포함되어 있는 미생물을 살균하는 역할을 하는 미생물 살균부와, 상기 미생물 살균부를 거친 해수로부터 담수를 생산하는 역할을 하는 역삼투막을 포함하여 이루어지며, 상기 미생물 살균부는 순차적으로 배치되는 염소 소독 처리부와 자외선 처리부로 구성되며, 상기 염소 소독 처리부는 해수에 염소를 투입하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 하며, 상기 자외선 처리부는 자외선 램프를 이용하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
역삼투, 염소, 자외선, 순차소독
Description
본 발명은 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 염소 처리 방법과 자외선 처리 방법을 순차적으로 적용함으로써 바이오 파울링 현상을 최소화하고 소독부산물의 발생을 억제할 수 있는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치에 관한 것이다.
해수 담수화란 염분을 포함하고 있는 해수에서 염분을 제거하여 담수를 얻는 것을 일컫는다. 이와 같은 해수 담수화를 처리하는 방법으로는 크게 물의 증발 현상을 이용하는 증발법, 막의 차별성과 선택적 통과 능력을 이용하는 막여과법 등이 있으며, 상기 막여과법은 세부적으로 역삼투법(reverse osmosis)과 전기투석법(electrodialysis)으로 구분된다.
이 중, 역삼투법은 반투막을 사이에 두고 해수에 삼투압보다 높은 역삼투압을 가하여 담수를 추출하는 방법으로서, 증발법에 비해 에너지 소비량이 적고 조작이 용이하다는 장점이 있어 최근 널리 이용되고 있다. 그러나, 역삼투법은 막의 내 구성이 향상되어야 한다는 점과 전처리에 많은 주의가 요구된다는 점에서 개선의 여지가 있다.
또한, 역삼투법을 이용하는 해수 담수화 처리장치의 경우, 해수 내에 포함되어 있는 무기물 또는 유기물에 의해 막이 막히는 파울링(fouling) 또는 바이오 파울링(biofouling) 현상이 발생되는 문제점이 있다. 특히, 바이오 파울링 현상은 막 표면에 부착, 성장하는 미생물로부터 배출되는 체외고분자물질(EPS : Extracellular Polymeric Substances) 등에 의해 막이 막히는 현상으로서, 막의 저항이 증가되고 이로 인해 막을 통과하는 유량이 감소하게 되어 궁극적으로 막이 그 역할을 제대로 수행하지 못하도록 한다.
이와 같은 바이오 파울링 현상을 방지하기 위해, 해수 내에 포함되어 있는 미생물을 소독, 제거하는 방법이 제안되었으며, 미생물의 소독 방법으로는 염소 처리 방법과 자외선 처리 방법이 있다.
그러나, 염소 처리 방법의 경우, 염소(HOCl 또는 OCl-)가 막의 화학 구조 중 아민 그룹과 반응하여 막을 파괴시키는 문제점과 염소가 해수 내의 유기물질과 반응하여 발암성의 소독부산물을 생성시키는 문제점이 있다. 이와 함께, 염소 처리 방법의 경우 염소 소독 후 잔존하는 염소를 제거하기 위해 아황산나트륨(NaHSO3)을 사용하게 되는데, 아황산나트륨이 황환원균이 성장하는 환경을 제공함에 따라 궁극적으로 미생물의 성장을 촉진하는 역할을 하여 바이오 파울링 현상을 증가시킬 수 있는 가능성이 상존한다.
한편, 자외선 처리 방법의 경우, 미생물 제거에 효과가 있으나 미생물 제거를 위해 적정 수준의 자외선 조사량이 요구되며 이를 위해 많은 양의 전력 및 자외선 램프 사용이 요구된다. 또한, 자외선 램프의 경우 유효 기간이 1년 등으로 정해져 있어 일정 기간마다 교체해야 되는 부담이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 염소 처리 방법과 자외선 처리 방법을 순차적으로 적용하여 두 소독작용의 상승 작용을 얻음으로써, 바이오 파울링 현상을 최소화하고 소독부산물의 발생을 억제할 수 있는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치는 해수를 취수하는 취수부와, 취수된 해수에 포함되어 있는 유기물, 콜로이드, 미생물 등을 1차적으로 제거하는 역할을 하는 전처리부와, 상기 전처리부를 거친 해수 내에 포함되어 있는 미생물을 살균하는 역할을 하는 미생물 살균부와, 상기 미생물 살균부를 거친 해수로부터 담수를 생산하는 역할을 하는 역삼투막을 포함하여 이루어지며, 상기 미생물 살균부는 순차적으로 배치되는 염소 소독 처리부와 자외선 처리부로 구성되며, 상기 염소 소독 처리부는 해수에 염소를 투입하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 하며, 상기 자외선 처리부는 자외선 램프를 이용하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 미생물 살균부와 역삼투막 사이에 해수에 스케일 방지제, 황산, 아황산나트륨을 투입하는 약품 주입부가 더 구비될 수 있으며, 상기 미생물 살균부를 구성하는 염소 소독 처리부와 자외선 처리부는, 상기 염소 소독 처리부가 상기 자외 선 처리부의 전단 또는 후단에 배치될 수 있다.
상기 자외선 처리부는 자외선 램프가 해수와 직접 접촉하는 접촉식 자외선 소독장치로 구성되거나 자외선 램프가 해수가 이격된 위치에 구비되는 비접촉식 자외선 소독장치로 구성될 수 있으며, 상기 전처리부는 표준 전처리 방식 또는 막 중심 전처리 방식으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
염소 소독 및 자외선 소독을 병행 적용함에 따라, 역삼투막에서의 바이오 파울링 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 이와 함께 염소의 사용량 및 자외선 램프의 조사량을 줄일 수 있게 되어 소독 부산물 및 전력 소모를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 종래의 기술로 살균되지 않았던 특정 미생물의 살균이 가능하게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치의 구성도이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투법을 이 용한 해수 담수화 처리장치는 취수부(110), 전처리부(120), 미생물 살균부(130), 약품 주입부(140) 및 역삼투막(150)의 조합으로 이루어진다.
상기 취수부(110)는 해수를 취수하는 역할을 하며, 상기 전처리부(120)는 상기 취수부(110)로부터 해수를 공급받아 해당 해수 내에 포함되어 있는 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등을 1차적으로 제거하는 역할을 수행하는 것으로서 세부적으로, 표준 전처리 방식 또는 막 중심 전처리 방식을 이용할 수 있다. 상기 표준 전처리 방식은 모래여과, 다층여과, 카트리지 필터 등을 사용하는 방식이고, 상기 막 중심 전처리 방식은 정밀여과막(MF, Microfiltration Membrane), 한외여과막(UF, Ultrafiltration Membrane) 등을 이용하는 방식이다.
상기 미생물 살균부(130)는 상기 전처리부(120)로부터 전처리된 해수를 공급받아 해당 해수 내에 포함되어 있는 미생물을 제거하는 역할을 하는 것으로서, 궁극적으로 해수 내의 미생물을 제거함으로써 상기 역삼투막(150)에서의 바이오 파울링 현상을 발생되는 것을 미연에 방지하는 역할을 한다.
상기 미생물 살균부(130)는 구체적으로, 염소 소독 처리부(131)와 자외선 처리부(132)의 조합으로 구성되며, 상기 염소 소독 처리부(131)와 자외선 처리부(132)는 순차적으로 배치되며 필요에 따라 그 순서를 바꿀 수 있다.
상기 염소 소독 처리부(131)는 해수에 염소를 투여하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 하며, 상기 자외선 처리부(132)는 자외선 램프를 이용하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 수행한다. 상기 자외선 처리부(132)는 자외선 램프가 해수와 직접 접촉하는 접촉식 자외선 소독장치로 구성되거나 자외선 램프가 해 수가 이격된 위치에 구비되는 비접촉식 자외선 소독장치로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 자외선 처리부(132)가 상기 염소 소독 처리부(131)의 후단에 구비되는 경우, 상기 자외선 처리부(132)는 자외선 램프를 이용하여 해수 내에 용존되어 있는 염소를 제거하는 역할도 수행한다.
이와 같이 미생물 살균부(130)에 염소 소독 처리부(131)와 자외선 처리부(132)가 함께 구비됨에 따라, 종래의 염소 소독 처리부(131)가 단독으로 구비되는 경우에 대비하여 해수 내의 미생물 제거에 요구되는 염소의 투여량이 상대적으로 적게 요구된다. 또한, 염소의 사용량이 줄어듦에 따라, 염소가 해수 내의 유기물질과 반응하여 생성되는 발암성의 소독 부산물 예를 들어, 트리할로메탄(Trihalomethane), HAAs(Halo Acetic Acids) 등의 발생을 최소화할 수 있게 된다.
이와 함께, 염소 소독 후 해수 내에 잔존하는 염소를 제거하기 위해 아황산나트륨(NaHSO3) 등의 약품이 후술하는 약품 주입부(140)를 통해 투입되며 상기 아황산나트륨은 역삼투막(150)의 구성 성분인 아민 그룹과 반응하여 막을 파괴하는 요인으로 작용하는데, 상술한 바와 같이 염소의 투여량이 감소됨에 따라 상기 아황산나트륨의 투입량 역시 감소하게 되고 이에 따라, 역삼투막(150)의 파괴를 최소화할 수 있게 된다.
덧붙여, 해수 내의 미생물 제거를 상기 염소 소독 처리부(131)와 자외선 처리부(132)가 분담함에 따라, 상기 자외선 처리부(132)에 있어서 자외선 램프의 조 사량을 감소시킬 수 있어 궁극적으로 전력 사용량을 절감할 수 있게 된다. 이와 같이 자외선 램프의 조사량이 감소되면 중압 자외선 램프 이외에 상대적으로 저전력 사양의 저압 자외선 램프를 적용할 수도 있다.
한편, 상기 약품 주입부(140)는 상기 미생물 살균부(130)를 거친 해수 내에 스케일 방지제(anti-scalant), 황산(H2SO4), 아황산나트륨 등을 투입하는 역할을 수행한다. 상기 스케일 방지제는 무기물이 역삼투막(150)에 부착하여 파울링(fouling)이 발생하는 것을 방지하는 역할을 하며, 상기 황산은 해수의 pH를 낮추어 파울링이 발생하는 것을 예방하는 역할을 하며, 상기 아황산나트륨은 전술한 바와 같이 해수 내의 잔존 염소를 제거하는 역할을 한다.
마지막으로, 상기 역삼투막(150)은 상기 전처리부(120), 미생물 살균부(130), 약품 주입부(140)를 거친 해수로부터 담수를 추출, 분리하는 역할을 수행한다. 여기서, 추출된 담수는 도면에 도시하지 않았지만 담수 저류조로 이송되며, 담수가 추출된 해수 즉, 농축수는 농축수 저류조로 이송된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
110 : 취수부 120 : 전처리부
130 : 미생물 살균부 131 : 염소 소독 처리부
132 : 자외선 처리부 140 : 약품 주입부
150 : 역삼투막
Claims (5)
- 해수를 취수하는 취수부;취수된 해수에 포함되어 있는 유기물, 콜로이드, 미생물을 1차적으로 제거하는 역할을 하는 전처리부;상기 전처리부를 거친 해수 내에 포함되어 있는 미생물을 살균하는 역할을 하는 미생물 살균부;상기 미생물 살균부를 거친 해수로부터 담수를 생산하는 역할을 하는 역삼투막을 포함하여 이루어지며,상기 미생물 살균부는 순차적으로 배치되는 염소 소독 처리부와 자외선 처리부로 구성되며, 상기 염소 소독 처리부는 해수에 염소를 투입하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 하며, 상기 자외선 처리부는 자외선 램프를 이용하여 해수 내의 미생물을 제거하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미생물 살균부와 역삼투막 사이에 해수에 스케일 방지제, 황산, 아황산나트륨을 투입하는 약품 주입부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미생물 살균부를 구성하는 염소 소독 처리부와 자외선 처리부는, 상기 염소 소독 처리부가 상기 자외선 처리부의 전단 또는 후단에 배치되는 것을 특징으로 하는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자외선 처리부는 자외선 램프가 해수와 직접 접촉하는 접촉식 자외선 소독장치로 구성되거나 자외선 램프가 해수가 이격된 위치에 구비되는 비접촉식 자외선 소독장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전처리부는 표준 전처리 방식 또는 막 중심 전처리 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 역삼투법을 이용한 해수 담수화 처리장치.
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