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역삼투

Reverse osmosis
담수화
방법들

역삼투법(RO)은 부분적으로 투과되는 막을 사용하여 식수에서 이온, 원치 않는 분자 및 더 큰 입자를 분리하는 정수 과정입니다.역삼투시 인가압력은 용제의 화학적 전위차에 의해 구동되는 열역학 파라미터인 삼투압을 극복하기 위해 사용된다.역삼투는 많은 종류의 용해 및 부유 화학종뿐만 아니라 생물학적 종(주로 박테리아)을 물에서 제거할 수 있으며 산업 공정과 음용수 생산에 모두 사용됩니다.그 결과 용질은 막의 가압된 쪽에 유지되고 순수한 용매는 다른 쪽으로 통과할 수 있습니다."선택적"이 되려면 이 막이 모공(구멍)을 통해 큰 분자 또는 이온을 허용해서는 안 되며 용제의 작은 구성 요소(예2: 물, HO)가 [1]자유롭게 통과할 수 있도록 해야 합니다.

통상적인 삼투공정에서는 용매농도가 낮은 영역(고수전위)에서 막을 통해 용매농도가 높은 영역(저수전위)으로 자연스럽게 이동한다.용매 이동의 원동력은 막 양쪽에 있는 용매 농도 차이가 줄어들 때 시스템의 깁스 자유 에너지가 감소하여 용매가 더 농축된 용액으로 이동함에 따라 삼투압을 발생시키는 것입니다.따라서 순수한 용제의 자연스러운 흐름을 되돌리기 위해 외부 압력을 가하는 것은 역삼투이다.이 프로세스는 다른 멤브레인 기술 응용 프로그램과 유사합니다.

역삼투는 유체 흐름의 메커니즘이 막의 삼투라는 점에서 여과와 다르다.막여과에서 주로 사용되는 제거 메커니즘은 변형(크기 제외)이며, 모공이 0.01마이크로미터 이상이기 때문에 용액의 압력이나 농도와 같은 매개변수에 관계없이 이론적으로 완벽한 효율을 달성할 수 있습니다.대신 역삼투법은 크기가 0.001마이크로미터인 나노여과를 사용하거나 비다공성 막에 용제를 확산시키는 것을 포함한다.주된 제거 메커니즘은 용해성 또는 확산성의 차이에서 비롯되며 프로세스는 압력, 용질 농도 및 기타 [2]조건에 따라 달라집니다.

역삼투는 물 [3]분자에서 소금과 다른 배출물을 제거하여 바닷물을 정화하는 데 사용하는 것으로 가장 일반적으로 알려져 있다.

역사

반투과성 막을 통한 삼투과 과정은 1748년 Jean-Antoine Nollet에 의해 처음 관찰되었다.그 후 200년 동안 삼투는 실험실에서 관찰된 현상에 불과했다.1950년, 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교는 처음으로 반투과성 막을 이용한 바닷물의 담수화 작업을 조사했다.둘 다 캘리포니아 대학 로스 앤젤레스에 있고 플로리다 대학의 연구진들은 성공적으로 1950년 대 중반에 바닷물에서 자속 너무 상업적으로 캘리포니아 대학교 로스 앤젤레스 캠퍼스 시드니 롭과 Srinivasa Sourirajan[5]국립 연구 협의회에서 발견까지 viable[4] 낮은 신선한 물 생산되고 있습니다.C오타와주 아나다는 막의 매우 다공성이 높고 훨씬 두꺼운 기판 영역 위에 지지된 효과적으로 얇은 "피부" 층으로 특징지어지는 비대칭 막을 만드는 기술이다.Filmtec corporation의 John Cadotte는 m-페닐렌디아민과 염화트리모일의 계면 중합에 의해 특히 높은 플럭스와 낮은 소금 통로를 가진 막이 만들어질 수 있다는 것을 발견했다.이 과정에[6] 대한 카도트의 특허는 소송의 대상이 되었고 이후 만료되었다.거의 모든 상업용 역삼투막은 현재 이 방법으로 만들어진다.2019년까지 전 세계에 약 16,000개의 담수화 공장이 가동되어 하루에 약 9500만 입방 미터(1일 250억 미국 갤런)의 담수화수를 생산했다.이 능력의 약 절반은 중동과 북아프리카 [7]지역에 있었다.

노스케이프 산호 역삼투 공장 역삼투 생산열차

1977년 Cape Coral은 미국에서 처음으로 RO 프로세스를 대규모로 사용한 자치체가 되었으며, 초기 운영 용량은 하루에 1,135만 리터(300만 미국 갤런)였습니다.1985년까지 케이프 코랄의 급속한 인구 증가로 인해, 이 도시는 하루에 5680만 리터(1500만 미국 갤런)[8]를 생산할 수 있는 세계 최대의 저압 역삼투 공장을 보유하게 되었습니다.

형식적으로 역삼투압은 용질농도 영역에서 용제를 반투과성 막을 통해 저용질농도 영역으로 강제하는 과정이다.역삼투의 가장 크고 중요한 적용은 해수 및 기수에서 순수한 물을 분리하는 것이다. 해수 또는 기수수는 막의 한 표면에 가압되어 염분이 부족한 물이 막에 전달되고 저압측에서 음용수가 출현한다.

역삼투에 사용되는 막은 고분자 매트릭스(비대칭 막의 피부 또는 박막 복합막 내의 계면 중합층)에서 분리가 발생하는 고밀도 층을 가진다.대부분의 경우, 이 막은 용질(예: 소금 이온)의 통과를 방지하면서 물만 이 밀도가 높은 층을 통과하도록 설계되어 있습니다.이 프로세스를 수행하려면 막의 고농도 측에 고압을 가해야 합니다. 보통 담수 및 기수의 경우 2–17bar(30–250psi), 바닷물의 경우 40–82bar(600–1200psi)의 압력을 가해야 합니다. 이 압력은 극복해야 하는 자연 삼투압을 약 27 bar(390 psi)[9]의 자연 삼투압을 가지고 있습니다.이 과정은 담수화(담수 생산을 위해 바닷물에서 소금과 다른 미네랄을 제거하는 것)에 사용하는 것으로 가장 잘 알려져 있지만, 1970년대 초부터 의료, 산업 및 가정용 민물 정화에도 사용되어 왔다.

담수 응용 프로그램

전 세계적으로 역삼투 단계를 포함한 가정용 식수 정화 시스템은 식수 및 조리용 물을 개선하기 위해 일반적으로 사용됩니다.

으로 몇를 포함합니다: 이한한음음음음음음음음음음음음음음음음음 such such such such such such such such such such such such such such such such 。

  • 입자를
  • 으로 모공이 두
  • 유기 화학 물질과 염소를 가두어 특정 종류의 박막 복합막을 공격하고 분해하는 활성탄 필터
  • 또는 역삼투막에 의해 여과되지 않을 수 있는 미생물을 살균하기 위한 자외선 램프
  • 되지 않은 두

일부 시스템에서는 탄소프리필터가 생략되어 셀룰로오스 트리아세테이트막이 사용된다.CTA(셀룰로오스 트리아세테이트)는 합성층에 결합된 종이 부산물막으로 물 속의 염소와 접촉할 수 있도록 만들어졌다.이것들은 박테리아가 수원에 형성되는 것을 막기 위해 소량의 염소를 필요로 한다.CTA 막의 일반적인 제거율은 85~95%입니다.

셀룰로오스 트리아세테이트 막은 염소 처리된 물에 의해 보호되지 않는 한 부패하기 쉬운 반면, 박막 복합막은 염소의 영향을 받아 분해되기 쉽습니다.박막복합체(TFC)막은 합성 재료로 만들어지며 물이 막 안으로 들어가기 전에 염소를 제거해야 합니다.염소 손상으로부터 TFC 멤브레인 요소를 보호하기 위해 모든 주거용 역삼투 시스템에서 탄소 필터가 전처리로 사용됩니다.TFC는 95~98%로 CTA는 95~98%입니다.

휴대형 역삼투수 프로세서는 개인 정수용으로 다양한 장소에서 판매되고 있습니다.효과적으로 작동하려면 이러한 장치에 공급되는 물은 어느 정도의 압력을 받아야 합니다(280kPa(40psi) 이상이 일반).[10]휴대용 역삼투수 프로세서는 도시의 수도관에서 멀리 떨어진 깨끗한 물이 없는 시골 지역에 사는 사람들이 사용할 수 있다.이 장치는 사용하기 쉽기 때문에 시골 사람들은 강이나 바닷물을 직접 여과합니다(염수에는 특수한 막이 필요할 수 있습니다).장기 보트, 낚시 또는 섬 캠핑 여행을 하는 일부 여행자들은 지역 상수도가 오염되거나 기준 미달인 국가에서 하나 이상의 자외선 살균기와 함께 역삼투수 프로세서를 사용합니다.

생수의 제조에서는 오염물질과 미생물을 제거하기 위해 역삼투수처리장치를 통과한다.그러나 유럽 국가에서는 (유럽[11] 지령에 의해 정의된) 천연 미네랄 워터의 이러한 처리는 유럽 법에 따라 허용되지 않는다.실제로, 살아있는 박테리아의 일부는 작은 결함을 통해 역삼투막을 통과하거나, 주변 물개의 미세한 누출을 통해 완전히 막을 우회할 수 있습니다.따라서 완전한 역삼투 시스템은 미생물 오염을 방지하기 위해 자외선 또는 오존을 사용하는 추가적인 수처리 단계를 포함할 수 있다.

막의 모공 크기는 필터 유형에 따라 0.1~5,000nm까지 다양할 수 있습니다.입자 여과는 1µm 이상의 입자를 제거한다.미세 여과는 50 nm 이상의 입자를 제거합니다.초여과로 약 3nm 이상의 입자를 제거합니다.나노 여과는 1nm 이상의 입자를 제거한다.역삼투는 막여과, 과여과, 0.1nm [12]이상의 입자를 제거한다.

사용 : : 태양광 역삼투압

태양열 담수화 장치는 태양광을 역삼투에 필요한 에너지로 변환하는 태양광 발전 시스템을 사용하여 식염수로 음용수를 생산한다.여러 지역에 걸쳐 광범위하게 햇빛을 이용할 수 있기 때문에 태양광으로 작동하는 역삼투는 전기 그리드가 없는 원격 환경에서 식수 정화에 적합합니다.게다가 태양 에너지는 기존의 역삼투 시스템의 온실 배출뿐만 아니라 일반적으로 높은 에너지 운영 비용을 극복하여 컨텍스트 개발에 적합한 지속 가능한 담수 솔루션입니다.예를 들어,[13] 원격 지역사회를 위해 설계된 태양열 담수화 장치가 호주 북부 지역에서 성공적으로 테스트되었습니다.

햇빛의 간헐적 특성과 낮 동안의 가변적인 강도로 인해 PV 효율성 예측이 어렵고 야간 시간대의 담수화 작업이 어렵지만, 몇 가지 해결책이 존재한다.예를 들어, 햇빛이 들지 않는 시간대에 담수화하는데 필요한 에너지를 제공하는 배터리는 낮에 태양 에너지를 저장하는 데 사용될 수 있다.종래의 배터리 사용과는 별도로, 태양 에너지 저장을 위한 대체 방법이 존재한다.예를 들어, 열 에너지 스토리지 시스템은 이러한 스토리지 문제를 해결하고 햇빛이 들지 않는 시간이나 흐린 날에도 지속적인 성능을 보장하여 전반적인 [14]효율성을 향상시킵니다.

: : 역삼투 정수기

ROWPU(역삼투수 정화 장치)는 휴대 가능한 자급식 수처리 공장입니다.군사용으로 설계되어 거의 모든 수원에서 음용수를 공급할 수 있다.미군과 캐나다군에 의해 사용되고 있는 모델은 많이 있다.컨테이너형 모델도 있고 트레일러 모델도 있고 차량 [citation needed]자체 모델도 있습니다.

미군 각 지부에는 역삼투 정수기 모델이 있지만 모두 유사하다.물은 원원에서 역삼투 정수 장치 모듈로 펌핑되며, 여기서 폴리머로 처리되어 응고를 시작합니다.다음으로 멀티미디어 필터를 통해 혼탁을 제거하여 1차 처리를 한다.그런 다음 보통 나선형으로 감긴 면인 카트리지 필터를 통해 펌핑됩니다.이 공정은 5 µm보다 큰 입자의 물을 깨끗하게 하고 거의 모든 혼탁을 제거한다.

그리고 나서 정화수는 고압 피스톤 펌프를 통해 역삼투가 발생할 수 있는 일련의 용기로 공급된다.제품 물은 90.00–99입니다.원수의 총 용해 고형물의 98%와 군사 표준에 따르면 전기 전도율 측정으로 1,000–160ppm 이하가 되어야 합니다.그런 다음 염소로 소독하고 나중에 [citation needed]사용하기 위해 보관합니다.

및 정화

빗물 배수구에서 채취한 빗물은 역삼투수 처리기로 정화해 로스앤젤레스 등의 도시 경관 관개 및 공업용 냉각에 사용되고 있다.

산업에서는 역삼투가 발전소의 보일러 [15]용수에서 미네랄을 제거한다.물은 여러 번 증류됩니다.기계에 침전물을 남기거나 부식을 일으키지 않도록 최대한 순수해야 합니다.보일러 튜브 내부 또는 외부의 침전물은 보일러의 성능을 저하시켜 효율을 떨어뜨리고 증기 생산을 저하시켜 터빈의 전력 생산을 저하시킬 수 있습니다.

그것은 또한 배수 및 기수성 지하수를 정화하는데 사용된다.대량(하루 500m3 이상)의 유출물은 먼저 유출물 처리장에서 처리한 후 깨끗한 유출물을 역삼투 시스템으로 처리해야 한다.역삼투계 막수명을 증가시켜 치료비용을 대폭 절감한다.

역삼투 과정은 탈이온수 [16]생산에 사용될 수 있다.

정수 역삼투 공정은 열에너지를 필요로 하지 않는다.흐름 역삼투 시스템은 고압 펌프에 의해 조절될 수 있습니다.정제수의 회수는 막 크기, 막 모공 크기, 온도, 작동 압력, 막 표면적 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.

2002년, 싱가포르는 뉴터라는 이름의 공정이 향후 물 계획의 중요한 부분이 될 것이라고 발표했다.이는 NEWater를 저장소로 다시 배출하기 전에 가정용 폐수를 처리하기 위해 역삼투법을 사용하는 것을 포함합니다.

담수화 외에도, 역삼투는 기존의 열처리 과정보다 음식 액체(과일 주스 등)를 농축하는 더 경제적인 수술이다.오렌지 주스와 토마토 주스의 농도에 대한 연구가 이루어졌다.이 제품의 장점은 낮은 운영 비용과 열처리 과정을 피할 수 있다는 것입니다. 이는 대부분의 식품에서 발견되는 단백질과 효소 같은 열에 민감한 물질에 적합합니다.

역삼투는 유청단백질 분말의 생산과 우유의 농도를 위해 유업계에서 운송비를 절감하는 데 널리 사용되고 있다.유청(치즈 제조 후 남은 액체)은 초여과 처리 전 총 고형분 6%에서 총 고형분 10~20%로 역삼투된다.그 후, 이 초여과액은 유청 단백질 분리를 포함한 다양한 유청 분말을 만드는 데 사용될 수 있다.또한 유당을 함유하는 여과투과액은 총 고형분 5%에서 총 고형분 18~22%로 역삼투에 의해 농축되어 유당분말의 결정화 및 건조비용을 절감한다.

한때 와인 업계에서는 이 공정의 사용을 피했지만, 지금은 널리 이해되고 이용되고 있다.2002년 프랑스 보르도에서 약 60대의 역삼투 기계가 사용되었습니다.알려진 사용자 중에는 보르도의 샤토 레오빌-라스 케이스와 같은 엘리트급 성장(Kramer)이 다수 포함되어 있습니다.

시럽

1946년, 몇몇 메이플 시럽 생산자들은 수액이 시럽으로 졸아들기 전에 수액에서 물을 제거하기 위해 역삼투법을 사용하기 시작했다.역삼투법을 사용하면 수액에서 약 75-90%의 물을 제거할 수 있어 에너지 소비와 시럽의 고온 노출을 줄일 수 있습니다.미생물 오염 및 막의 열화를 모니터링해야 합니다.

주요 기사 : 저알코올 맥주

정상 알코올 농도의 맥주가 역삼투될 경우 물과 알코올이 다른 성분보다 더 쉽게 막을 통과하여 "맥주 농축액"을 남깁니다.그런 다음 농축액을 담수로 희석하여 비휘발성 성분을 원래 [17]강도로 복원합니다.

소규모 수소 생산의 경우 전극 표면에 광물 침전물이 형성되는 것을 방지하기 위해 역삼투가 사용되기도 한다.

많은 암초 수족관 사육사들은 인공적으로 바닷물을 섞기 위해 역삼투 시스템을 사용한다.일반 수돗물에는 과도한 염소, 클로로아민, 구리, 질산염, 아질산염, 인산염, 규산염, 또는 암초 환경에서 민감한 유기체에 해로운 다른 많은 화학물질이 포함될 수 있습니다.질소 화합물 및 인산염과 같은 오염 물질은 과도한 그리고 원치 않는 조류의 성장을 초래할 수 있습니다.역삼투와 탈이온의 효과적인 조합은 암초 수족관 사육사들 사이에서 가장 인기가 있으며, 소유비용이 저렴하고 운영비용이 최소이기 때문에 다른 정수 과정보다 선호된다.물 속에서 염소와 클로라민이 발견되는 곳에서는 암초 사육사들이 사용하는 일반적인 주거용 막이 이러한 화합물을 처리하지 못하기 때문에 막보다 먼저 탄소 여과가 필요합니다.

담수 물병학자들은 또한 많은 열대 수역에서 발견되는 매우 부드러운 물을 복제하기 위해 역삼투 시스템을 사용한다.많은 열대어들이 적절하게 처리된 수돗물에서 살아남을 수 있지만, 번식은 불가능할 수 있다.이를 위해 역삼투수 용기를 판매하는 수산물 가게가 많다.

클리닝

점점 더 인기 있는 창문 청소 방법은 소위 "물 공급 폴" 시스템이다.기존 방식대로 창문을 세제로 닦는 대신 지면에서 휘두르는 긴 장대 끝에 브러시를 이용해 일반적으로 10ppm 이하의 용해 고형분(용존 고형분 함유)으로 문질러 닦는다.역삼투는 물을 정화하는 데 흔히 사용된다.

역삼투시 치료는 제한적이며, 고농도(전기 전도도로 측정) 및 RO막의 오염에 대한 회수율이 낮습니다.CaSO, Si, Fe, Ba 등4 도전성, 유기성, 스케일링 무기원소에 의해 역삼투 적용성이 제한된다.저유기 스케일링에는 나선형 감김막 유형의 모듈을 사용하는 두 가지 기술을 사용할 수 있으며, 고유기 스케일링에는 역삼투막을 가진 높은 전도율과 높은 압력(최대 90bar) 디스크 튜브 모듈을 사용할 수 있습니다.디스크 튜브 모듈은 매립지 침출수 정화를 위해 재설계되었으며, 일반적으로 높은 수준의 유기 물질로 오염됩니다.고속 교차 흐름으로 인해 플로우 부스터 펌프가 제공되며, 이 펌프는 농축액으로 방출되기 전에 동일한 멤브레인 표면을 통해 흐름을 1.5~3회 재순환합니다.고속은 또한 막 스케일링에 적합하며, 성공적인 막 클리닝을 가능하게 합니다.

모듈

Disc tube module and Spiral wound module
RO 막 쿠션이 있는 디스크 튜브 모듈 및 RO 막이 있는 나선형 권상 모듈
m 침출수당 에너지3 소비량
''' 바1 † † † 75 바 바2 † † † 75 바 바 3 인치 † 120 바
모듈 " " " 6.1~8.1kWh/m3 8.1~9.8kWh/m3 11.2~14.3kWh/m3

지표수나 지하수가 없거나 제한된 지역은 담수화 방법을 선택할 수 있다.역삼투는 상대적으로 에너지 소비가 [18]적기 때문에 점점 더 일반적인 담수화 방법입니다.

최근 몇 년간 에너지 소비량은 약 3kWh/m3(11,000J/l)로 감소했으며, 에너지 회수 장치의 개발과 멤브레인 재료의 개선으로 인해 감소했습니다.국제담수화협회에 따르면 2011년 역삼투는 설치된 담수화 용량의 66%(하루 0.0674km†의 0.0445)와 거의 모든 신규 [19]발전소에서 사용됐다.다른 공장에서는 주로 열 증류 방법을 사용합니다. 즉, 다단계 증류 및 다단계 섬광입니다.

막 공정인 해수 역삼투(SWRO) 담수화법은 1970년대 초부터 상업적으로 사용되어 왔다.캘리포니아 코울링가 소재 로스앤젤레스 대학의 시드니 롭과 캐나다 국립연구회의 스리니바사 소리라잔에 의해 첫 번째 실용적인 사용이 입증되었습니다.가열이나 상변화가 필요하지 않기 때문에 에너지 요구량은 다른 담수화 프로세스에 비해 약 3kWh/m로3 낮지만 폐수의 역삼투 처리를 포함한 다른 형태의 물 공급에 필요한 0.1~1kWh/m보다3 훨씬 높습니다.해수 투입량의 최대 50%를 담수로 회수할 수 있지만, 회수율이 낮으면 막 오염과 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.

기수 역삼투는 바닷물보다 염분 함량이 낮은 물의 담수화(일반적으로 강 하구 또는 식염수 우물)를 말한다.이 과정은 바닷물의 역삼투와 실질적으로 동일하지만, 더 낮은 압력과 더 적은 [1]에너지를 필요로 한다.급수 투입량의 최대 80%는 급수 염도에 따라 담수로 회수할 수 있습니다.

이스라엘에 있는 Ashkelon 해수 역삼투 담수화 시설은 세계에서 [20][21]가장 크다.이 프로젝트는 3개의 국제 기업으로 구성된 컨소시엄에 의해 구축-운영-이관 방식으로 개발되었습니다.Veolia Water, IDE Technologies, Elran.[22]

은 다음과 같이 됩니다.

  • ★★★
  • ★★★★★
  • 되지 않은 )
  • 너지사 （ 사사사사사사사 。
  • 재메네랄라이제이션 및 pH 조정
  • ★★
  • 패널(「」/「」)

★★★★★

역삼투막 및 나노 여과막을 다룰 때는 나선형-감기 설계의 특성상 전처리가 중요합니다.이 재료는 시스템을 한 방향으로만 흐르도록 설계되어 있습니다.따라서 나선형-와운드 설계에서는 물 또는 공기 교반으로 역류하여 표면을 청소하고 고형물을 제거할 수 없습니다.막 표면 시스템에서 축적된 재료를 제거할 수 없기 때문에 오염(생산 능력 손실)되기 쉽습니다.따라서 모든 역삼투 또는 나노필터레이션 시스템에서는 전처리가 필수적입니다.는 크게 성분으로 되어 있습니다.

  • 의 및고압펌프부품의 시키기 위하여 하여야 한다.미립자나 생물학적 성장에 의한 막의 오염을 방지하고 고압펌프 부품의 손상 위험을 줄이기 위해 물속에 있는 고형물을 제거하고 물 처리를 해야 한다.
  • 카트리지 여과:일반적으로 직경 1~5µm의 입자를 제거하기 위해 스트링 와인드 폴리프로필렌 필터를 사용한다.
  • 투여량: 염소와 같은 산화성 생물화물을 첨가하여 세균을 죽이고, 이어서 염소를 비활성화시키는 중황산염 투여를 하여 박막 복합막을 파괴할 수 있습니다.박테리아를 죽이는 것이 아니라 막 표면과 식물 벽에 점액이 자라는 것을 막는 생물학적 오염 억제제도 있다.
  • 전여과 pH조절 : reject stream에 pH, 경도, 알칼리도가 집중되었을 때 스케일링 경향이 있는 경우에는 산을 투여하여 탄산염이 가용성 탄산염 형태로 유지되도록 한다.
CO32− + HO3+ = HCO3− + HO2
HCO3− + HO3+ = HCO23 + HO2
  • 탄산염은 칼슘과 결합하여 탄산칼슘 눈금을 형성할 수 없다.랑겔리에 포화지수를 이용하여 탄산칼슘 스케일링 경향을 추정한다.탄산염 비늘을 조절하기 위해 황산을 너무 많이 첨가하면 역삼투막에 황산칼슘, 황산바륨 또는 황산스트론튬 비늘이 형성될 수 있다.
  • 여과방지제 : 비늘억제제(일명 항비늘제)는 산에 비해 모든 비늘의 형성을 막아 탄산칼슘과 인산칼슘 비늘의 형성을 막을 수 있다.탄산염 및 인산염 비늘을 억제하는 것 외에 황산염 및 불소 비늘을 억제하고 콜로이드 및 금속산화물을 분산시킨다.항칼리제가 실리카 형성을 억제할 수 있다는 주장에도 불구하고, 항칼리제에 의해 실리카 중합이 억제될 수 있다는 구체적인 증거는 없다.항칼슘제는 황산을 [23]사용하여 동일한 눈금을 조절하는 데 필요한 용량보다 적은 양으로 산 용해성 눈금을 조절할 수 있습니다.
  • 일부 소규모 담수화 장치는 '해수정'을 사용한다; 그것들은 보통 바다와 가까운 해안가에 구멍을 뚫는다.이러한 취수 시설은 비교적 건설이 간단하며, 채취한 바닷물은 원천수 추출 영역의 지표면 모래/해저를 통해 천천히 여과하여 전처리된다.해변 유정을 사용하여 채취한 원해수는 개방 해수 흡입구에 비해 고체, 침적물, 기름 및 그리스, 자연 유기 오염 및 수생 미생물의 품질이 더 좋은 경우가 많다.때때로 해변의 섭취는 염도가 낮은 원천수를 산출할 수도 있다.

고압 펌프는 막이 소금 통과를 거부하더라도 막 통과를 통해 물을 밀어내는 데 필요한 압력을 공급합니다.기수의 일반적인 압력은 1.6~2.6MPa(225~376psi)입니다.바닷물의 경우 5.5~8MPa(800~1,180psi)에 이른다.이것은 많은 양의 에너지를 필요로 한다.에너지 회수가 사용되는 경우 고압 펌프의 작업 중 일부는 에너지 회수 장치에 의해 수행되므로 시스템 에너지 입력이 감소합니다.

의 층

멤브레인 어셈블리는 공급수를 누를 수 있는 멤브레인 포함 압력 용기로 구성됩니다.막은 어떤 압력이 가해지더라도 견딜 수 있을 만큼 튼튼해야 한다.역삼투막은 다양한 구성으로 제작되며, 가장 일반적인 두 가지 구성은 나선형 감기와 중공사입니다.

막 어셈블리로 펌핑된 식염수 공급수의 일부만 소금을 제거한 상태에서 막을 통과합니다.나머지 "농축액" 흐름은 농축된 소금 용액을 씻어내기 위해 막의 염분 쪽을 통과합니다.염수 공급 흐름 대비 생성된 담수화수의 비율은 "회수 비율"로 알려져 있다.이는 공급수의 염도와 시스템 설계 매개변수에 따라 달라집니다. 일반적으로 소형 해수 시스템의 경우 20%, 대형 해수 시스템의 경우 40~50%, 염수 시스템의 경우 80~85%입니다.농축액 흐름은 일반적으로 공급 압력보다 3bar/50psi만 낮기 때문에 여전히 고압 펌프 입력 에너지의 대부분을 운반합니다.

담수화수 순도는 급수 염도, 막 선택 및 회수 비율의 함수입니다.더 높은 순도를 얻기 위해 일반적으로 재펌핑이 필요한 두 번째 패스를 추가할 수 있습니다.총 용해 고형물로 표현되는 순도는 일반적으로 해수 사료에서 100~400ppm(ppm 또는 mg/l)입니다.일반적으로 500ppm의 수치가 음용수의 상한으로 인정되고 있으며, 미국 식품의약국은 미네랄 워터를 250ppm 이상의 물로 분류하고 있다.

압력교환기를 이용한 역삼투 담수화 시스템 설계도
1: 해수 유입,
2: 담수 흐름(40%)
3: 농축액 흐름(60%)
4: 해수 흐름(60%)
5: 집중(배수),
A: 펌프 유량(40%),
 B: 순환 펌프,
 C:
막이 있는 삼투압 유닛, D: 압력 교환기
에너지 회수 펌프를 사용한 역삼투 담수화 시스템의 개요.
1 : 해수유입(100%, 1bar),
2: 해수 흐름(100%, 50bar),
3: 농축액 흐름(60%, 48bar),
4: 담수 흐름(40%, 1bar),
5: 농축액 배출(60%, 1bar),
A: 압력회수펌프,
 B: 막이 있는 삼투유닛

에너지 회수를 통해 에너지 소비량을 50% 이상 줄일 수 있습니다.고압 펌프 입력 에너지의 상당 부분은 농축액 흐름에서 회수할 수 있으며, 에너지 회수 장치의 효율성 향상으로 역삼투 담수화 에너지 요구량이 크게 감소했습니다.장치는 발명의 과 같습니다.

  • 터빈 또는 펠튼 휠: 농축액 흐름에 의해 구동되는 수력 터빈으로, 입력 전력의 일부를 제공하기 위해 고압 펌프 구동축에 연결됩니다.또한 소형 시스템의 터빈 대신 정용량 축 피스톤 모터가 사용되었습니다.
  • 터보차저: 농축액 흐름에 의해 구동되는 수터빈으로, 고압 펌프 출력 압력을 증가시켜 고압 펌프에서 필요한 압력을 줄이고 그에 따라 에너지 입력을 [24]감소시켜 자동차 엔진 터보차저와 유사한 구조 원리입니다.
  • 압력 교환기: 직접 접촉 또는 피스톤을 통해 가압된 농축액 흐름을 사용하여 막 공급 흐름의 일부를 거의 농축액 흐름 [25]압력으로 가압합니다.그런 다음 부스트 펌프는 이 압력을 멤브레인 공급 압력에 대해 일반적으로 3bar/50psi씩 상승시킵니다.그러면 고압 펌프에서 필요한 유량이 농축액 유량과 동일한 양(일반적으로 60%), 에너지 입력량만큼 감소합니다.이것들은 더 큰 저에너지 시스템에 널리 사용된다.3kWh/m3 이하의 에너지 소비도 가능합니다.
  • 에너지 회수 펌프: 각 피스톤의 한쪽 면에 가압 농축액 흐름이 인가되어 반대쪽에서 막 공급 흐름을 구동하는 데 도움이 되는 왕복 피스톤 펌프.이러한 장치는 고압 펌프와 에너지 회수를 하나의 자동 조절 장치로 결합하여 적용할 수 있는 가장 간단한 에너지 회수 장치입니다.이것들은 소규모 저에너지 시스템에 널리 사용된다.3kWh/m3 이하의 에너지 소비도 가능합니다.
  • 배치 작업:역삼투 시스템은 고정된 부피의 유체(열역학적으로 닫힌 시스템)로 작동하며, 사실상 압축할 수 없는 유체(물)를 가압하는 에너지는 무시할 수 있기 때문에 브라인 스트림에서 낭비되는 에너지로 고통 받지 않습니다.이러한 시스템은 60%의 [1][26][27]제2법칙 효율에 도달할 가능성이 있습니다.

및

담수화수는 하류 파이프라인 및 저장을 보호하기 위해 안정화되며, 일반적으로 콘크리트 표면 부식을 방지하기 위해 석회 또는 가성 소다를 첨가합니다.제한 재료는 주로 효과적인 소독과 부식 제어를 위해 음용수 규격을 충족하도록 pH를 6.8과 8.1 사이에서 조절하는 데 사용됩니다.사람과 식물의 광물 수요를 충족시키기 위해 이 과정이 비용이 많이 들고 그다지 편리하지 않다는 것이 입증되었지만 물에서 제거된 광물을 담수화하려면 재염수화가 필요할 수 있다.이전에 담수원이 제공했던 것과 동일한 광물 수요입니다.예를 들어 이스라엘 국가 물 수송선의 물은 일반적으로 20~25mg/l의 용해 마그네슘 수준을 포함하고 있으며, Ashkelon 공장의 물은 마그네슘을 포함하지 않습니다.농부들이 이 물을 사용한 후 토마토, 바질, 꽃 등 작물에 마그네슘 결핍 증상이 나타나 수정으로 고쳐야 했다.현재 이스라엘 식수 기준은 최소 칼슘 수치를 20mg/l로 설정하고 있습니다.Ashkelon 공장의 포스트 데스탈레이션 처리에서는 황산을 사용하여 석회석(림스톤)을 용해하여 칼슘 농도가 40~46mg/l입니다.이는 일반적인 이스라엘 민물에서 발견되는 45-60mg/l보다 여전히 낮다.

★★

후처리는 여과 후 분배를 위해 물을 준비하는 것으로 구성됩니다.역삼투는 병원균에 대한 효과적인 장벽이지만 사후 처리는 손상된 막과 하류 문제로부터 2차적인 보호를 제공합니다.자외선(UV) 램프를 통한 소독(일명 살균 또는 살균이라고도 함)을 사용하여 역삼투 과정을 우회하는 병원균을 멸균할 수 있습니다.염소화 또는 염소화(염소 및 암모니아)는 신규 건설, 역세척, 손상된 파이프 [28]등과 같이 유통 시스템에 잔류했을 수 있는 병원균으로부터 보호합니다.

★★★★

가정용 역삼투 유닛은 배압이 낮기 때문에 물을 많이 사용합니다.이전에는 시스템에 유입되는 물의 5~15%만 회수했습니다.그러나 최신 RO 정수기는 40~55%의 물을 회수할 수 있다.나머지는 폐수로 배출됩니다.폐수는 거부된 오염물질을 운반하기 때문에 이 물을 회수하는 방법은 가정 시스템에 실용적이지 않습니다.폐수는 일반적으로 주택 배수구에 연결되며 가정용 정화 시스템에 대한 부하를 가중시킵니다.하루에 처리수를 20L(5.3US gal) 배출하는 역삼투 유닛은 매일 50~80L(13~21US gal)의 폐수를 배출할 수 있습니다.곳은 바로 이 이유가 있다는 것 국립 그린 재판소 인도에서 물로 전용해 물질(TDS)는 500대 이하로 mg[29]지역에서 델리가 가계 수신 전용 장치의 대규모 사용은 전체 물 수요가 증가하고 있는 것처럼 메가 씨티에 대한 비참한 중요하다 배속 물 정화 시스템을 금지할 것을 제안했다 있다. 의이미 물이 바싹 마른 인도의 [30]수도 지역

대규모 산업/시영 시스템은 높은 회수 역삼투 여과에 필요한 고압을 발생시킬 수 있기 때문에 일반적으로 급수의 75~80% 또는 최대 90%를 회수합니다.한편, 상업 운영에서의 폐수 회수율이 높아짐에 따라 제품수 총용존 고형분 수치에서 알 수 있듯이 효과적인 오염물질 제거율은 저하되는 경향이 있다.

구조별 역삼투는 물에 존재하는 유해 오염물질과 일부 바람직한 미네랄을 모두 제거합니다.오늘날 처리공장의 재광산화는 인간의 건강 측면으로 가지 않고 파이프라인 부식을 방지하기 위해 이루어졌기 때문에 이러한 연구에 대한 자금과 관심이 부족하다는 이유로 이 문제에 대한 현대 연구는 상당히 얕았다.그러나 그들은 장기적인 건강상의 영향과 칼슘과 마그네슘이 적은 물의 소비 사이의 관계를 보여주는 더 오래되고 더 철저한 연구들과 관련이 있는 반면, 다른 한편으로 이러한 오래된 연구들 중 어느 것도 현대 연구 [31]기준에 부합하지 않는다고 고백한다.

흐름 사항

원하는 제품에 따라 역삼투의 용매 또는 용질 흐름은 폐기물이 됩니다.식품 농축 애플리케이션의 경우, 농축된 용질 스트림이 생성물이고 용제 스트림이 폐기물입니다.수처리 어플리케이션의 경우 용제류는 정제수이며 용질류는 [32]농축폐기물이다.식품 가공에서 나오는 용제 폐기물은 재활용수로 사용될 수 있지만, 농축된 폐기물 용질 흐름을 처리하는 방법은 더 적을 수 있습니다.선박은 해양 덤핑을 사용할 수 있으며 해안 담수화 시설은 일반적으로 해양 출구를 사용한다.육지로 둘러싸인 역삼투 발전소는 지하수나 지표면 [33]유출물을 오염시키지 않기 위해 증발 연못이나 주입 유정을 필요로 할 수 있다.

전개

1970년대 이후, 수력 에너지 요구량이 적은 또 다른 큰 포자 막이 있는 고여과수의 사전 여과 작업이 평가되어 때때로 사용되었습니다.그러나 이는 물이 두 개의 막을 통과하고 종종 억제된다는 것을 의미하며, 이는 시스템에 더 많은 에너지를 투입해야 하기 때문에 비용이 증가한다는 것을 의미합니다.

최근의 다른 개발 작업은 전기 투석과 역삼투입을 통합하여 귀중한 탈이온화 제품의 회수를 개선하거나 배출 또는 폐기가 필요한 농축액의 양을 최소화하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

지난 몇 년간, 많은 국내 RO 정수기 업체들이 이 문제에 대한 해결책을 찾기 시작했다.이들 중 가장 유망한 솔루션은 LPHR로 보입니다. LPHR 또는 저압 고압 회수 다단계 RO 공정은 매우 농축된 브라인과 담수를 동시에 생성합니다.더 중요한 것은 OPD가 58~65bar인 70% 이상의 물 회수 시 35,000ppm [34]TDS의 해수 사료에서 TDS가 350ppm 이하인 담수 제품을 생산하는 것이 경제적으로 타당하다는 것이다.

식수 생산에서 가장 최근 개발된 것은 나노스케일과 그래핀 [35]막이다.

세계 최대 규모의 RO 담수화 공장은 2013년 이스라엘 소렉에 건설되었습니다.하루에 62만4천입방미터([36]하루 1억6천5백만 갤런)의 출력을 낸다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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원천

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