역삼투법(RO)

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Ⅰ. 역삼투법의 개요

contents_img 역삼투법 이란?

    ㅇ 역삼투법은 압력에너지를 이용한 방법으로 물은 통과시키지만 용질(이온성 물질)은 거의 투과시키지 않는 역삼투막(Reverse Osmosis Membrane)에 해수를 가압하여 담수만을 분리해내는 공법으로,

    ㅇ 역삼투막을 거친 생산수는 이온성 물질(Cl-,Na+,SO42-,Mg2+, Ca2+,K+등)이 거의 배제된다.

    ㅇ 멤브레인은 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고, 순수한 물만 통과시키는 특수한 막(멤브레인)을 사용한다.

 

  1) 삼투현상과 역 삼투현상

    (1) 삼투현상

      o 반투막을 사이에 두고 동일한 양의 저농도 용액(담수)와 고농도 용액(해수)을 일정한 시간동안 두면 고농도 용액 양의 증가하게 되는 현상을 삼투 현상이라 하고 이때의 수두 차를 삼투압이라 하며, 유체는 일정 시간후 평행 상태를 유지한다.

    (2) 역 삼투현상

      o 유체 평행 상태에서 고농도 용액측에 삼투압 이상의 압력을 가하게 되면 삼투현상과는 반대로 고농도의 용액에서 순수한 물이 저농도 용액측으로 흘러 들어가는 현상을 역 삼투현상이라 하며 가해진 압력을 역 삼투압이라 한다

 

  2) 삼투압과 역삼투압이란?

     o TDS 35,000mg/ℓ인 표준해수의 삼투압은 약 25bar로 해수에서 담수를 생산하기 위한 역삼투압은 42 ∼ 60bar 정도의 압력 필요하며 국내 시설의 경우 46 ~ 63bar 정도의 압력으로 운전되고 있다.

  

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(삼투압과 역삼투압) 

 

contents_img System의 주요 공정

  1) 취수시설

     o 대규모시설의 경우 심층 취수방식, 중소규모 시설은 해안 구조물 또는 지하 관정 취수 방식이 있으며,  관정에 의한 취수가 운영관리에 가장 경제적이다.

  2) 전처리시설

     o 막의 수명과 성능 유지를 위해 미세한 모래, 미생물,고형물질 등 사전 제거 하는 방법으로 물리적 방법과 화학적  방법이 있으며, 대부분 물리적 방법과 화학적 방법을 병행하여 전처리 하고 있다.

  3) 역삼투시설

     o  막의 선택적 투과를 이용하여 해수에서 담수를 추출하는 탈염시설로 수온, 압력, 농도 등이 막 성능과 수명에 크게 영향을 미친다.

  4) 약품투입시설 및 후처리시설

     o  전처리 효율 극대화 및 Membrane 성능 유지 위한 약품주입과 물의 용도에 따라 탄산칼슘 첨가, pH 조정 및 염소 주입 등을 실시한다.

  5) CIP(Cleaning in pipe) 시설

     o  CIP(Cleaning In Place)는 장시간 운영에 따른 역삼투막(Membrane) 표면에 존재하는 실트(Silt), 콜로이드성  물질, 유기물, 미생물 그리고 스케일 등의 오염 물질 세척 

 

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contents_img 역삼투법 기술개발 동향

  1) 고효율의 역삼투법 개발

    o 동력비를 절감을 위한 고효율 펌프 및 농축수 에너지 회수장치의 최적화

    o 인버터에 의한 속도 제어(VFD; variable speed drivers)

    o 1개 배셀에 엘러멘트 수량 증가(1~7Element/Vessel)

    o 보다 효율적인 RO Unit 배치 ☞ Two Stages 또는 Two-Pass

    o 발전소 냉각수 이용 취수시설의 단순화

    o 전처리 고도화 기술 개발 - 막 기술 발달로 UF/MF 막을 이용한 전처리 방법의 다각화

    o  보론 농도 한계까지 생산수량 생산

    o  멤브레인 성능 개선을 통한 투과량 증가와 염제거율 향상 등

 

  2) Hybrid 담수 플랜트 개발

    o 다단플래쉬 증발법과 역삼투법을 혼합한 담수 플랜트로 생산원가와 운전비 최소화

    o 단일 역삼투 에 비해 Hybrid 시스템 내의 역삼투 플랜트 생산단가 및 운전비용 약 10 - 15% 정도가 감소

    o  이러한 절감효과는 저염분의 생산수를 만들기 위한 2단의 역삼투막의 불필요

 

  3) 멤브레인 내구성 향샹

    o  회수율의 극대화를 위하여 Flux 극대화

    o  막성능 개선으로 Fouling 최소화

    o  약품사용의 최소화

 

contents_img 농축수 방류 시설

  1) 농축수는 원수보다 염분 농도가 약 1.6배 정도 상승하여 밀도가 높아진 농축수는 방류 후 침강하여 해저 면에 넓게 퍼지는 특징 있음에 따라

  2) 고농도의 농축수에 의한 해저생물의 환경영향을 최소화하기 위하여 해수담수화 농축수는 상향으로 확산방류 시킴

    o 수심이 충분한 경우 : 중간층에서 수평 방류

    o 수심의 낮은 경우 : 방류구를 상향으로 하여 상향 방류.

  3) 일본 오끼나와 시설의 경우 염농도 5.8%인 농축수를 6.0 m/s로 상향으로 확산방류하고 있으며, 배출구에서 약 12m 지점에 이르면 3.54% 정도 되어 표준 해수와 거의 동일하게 되는 것으로 나타나고 있다.

  4) 결과적으로 해수담수화의 농축수 해양방류는 생물에 미치는 영향 거의 없는 것으로 보고되고 있다. 그럼에도 불구하고 일부 국가에서는 해수담수화의 회수율 제한선을 권고함으로써 고농축수에 의한 생태계 파괴 등을 예방하고 있다.

  

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(하수처리수와 해수담수화 농축수 방류 특성 비교) 

 

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(해수담수화 농축수 상향확산방류 특성 분석)

 

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제품카달로그
Reverse Osmosis Desalination - Veolia Water Technologies 2017-04-01
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