해수담수화 처리방식

정의

해수담수화는 바닷물의 염류를 제거해 담수를 얻는 처리 전반이다.

방식은 크게 열적 방식과 막분리 방식으로 나뉜다.

이 둘의 원리와 한계를 구분하는 것이 시험의 핵심이다.

삼투와 역삼투 원리

삼투는 농도가 낮은 쪽의 물이 높은 쪽으로 반투막을 통해 이동하는 현상이다.

이때 생기는 압력이 삼투압이다.

농도가 높은 쪽에 삼투압 이상의 압력을 가하면 물의 흐름이 반대로 바뀐다.

이것이 역삼투 현상이며, 소금 이온은 막에서 걸러지고 물 분자만 통과한다.

역삼투 공정

역삼투 공정은 취수, 전처리, 고압펌프, 막 모듈, 후처리 순서로 진행된다.

해수는 스크린과 응집·여과로 이물과 탁도를 낮춘 뒤 막에 공급된다.

고압펌프가 해수 삼투압 이상의 압력을 막면에 가한다.

막을 통과한 투과수는 pH와 소독을 맞춘 뒤 담수로 저류된다.

방식별 비교

방식은 물에서 염을 분리하는 원리와 에너지 형태로 나눠 비교한다.

증발법은 열, 역삼투법은 압력, 전기투석법은 전기 에너지를 쓴다.

증발법은 상태변화를 동반하고, 막을 쓰는 방식은 상태변화가 없다.

시험에서는 에너지 형태와 상태변화 기준을 함께 묻는 경우가 많다.

계산 예제

회수율은 원수 중 담수로 회수되는 비율이다. 원수량 10,000 m³/d, 회수율 0.40을 가정한다.

생산수량은 회수율에 원수량을 곱해 구한다.

농축수량은 원수량에서 생산수량을 뺀 값이다.

정답은 6,000 m³/d 이다. 생산수량과 농축수량을 더하면 원수량과 같아진다.

회수율과 농축수

역삼투는 회수율이 높을수록 농축수량은 줄어든다.

하지만 농축도가 올라가 삼투압과 막 오염 위험이 함께 커진다.

그래서 회수율은 에너지 소모와 오염 위험을 함께 따져 정한다.

에너지 회수장치는 농축수의 압력을 되돌려 전체 소요 동력을 낮춘다.

정답은 커진다. 농축도가 높아지면 막 오염 위험도 커진다.

정리

정리하면 방식은 에너지 형태와 원리를 기준으로 구분한다.

증발법은 열, 역삼투법은 압력, 전기투석법은 전기 에너지를 쓴다.

신규 설비는 역삼투가 주력이며, 농축수 처리도 함께 서술한다.