선박 역오스모스 해수 해소 시스템

사례 연구: "하이공 101"에 역삼투 해수 담수화 시스템 설치

I. 프로젝트 개요

"Haigong 101"은 주로 해양 플랫폼 재보급, 근해 엔지니어링 건설, 긴급 구조 작업에 사용되는 해양 엔지니어링 선박으로, 연안 및 연안 지역에서 장기간 운용됩니다. 선박의 원래 담수 공급은 해안 기반 재공급과 선박 운송 담수에 의존했기 때문에 재공급 주기가 길고 비용이 높으며 공급이 불안정했습니다. 특히 외양에서의 지속적인 작업 중에는 담수 부족으로 인해 작업 시간과 인력 생활 조건이 심각하게 제한됩니다. 담수 자급자족 문제를 해결하기 위해 프로젝트 팀은 바다에서 독립적인 물 생산을 달성하고 운영 및 가정용 물 사용에 대한 요구를 보장하기 위해 역삼투 해수 담수화 시스템을 설치하기로 결정했습니다.

II. 시스템 선택 및 설계

1. 기술 선정

고염도, 고습도, 잦은 바람과 파도, 좁은 공간, 제한된 전력 공급 등 해양 엔지니어링 시나리오의 특성을 고려하여 해양급 역삼투(RO) 해수 담수화 기술이 선정되었습니다. 이 기술은 순수한 물리적 담수화 공정으로 작은 설치 공간, 낮은 에너지 소비, 빠른 시동, 고도의 자동화, 안정적인 수질 등의 장점을 자랑합니다. 이는 바다의 격동적인 환경에 적응할 수 있으며 생산된 물은 식수 기준을 직접 충족합니다.

2. 핵심 매개변수 설계

- 생산 능력: 200m3/d, 매일 식수, 위생 및 80~100명의 승선 인원의 소규모 운영 물 수요를 충족합니다.

- 공정경로 : 해수취수 → 전처리(멀티미디어여과+정밀여과+보안여과) → 1단계 역삼투 → 후처리(pH조절, 광물화, 소독) → 담수저장

- 핵심 구성 : 수입된 고담수화율 나선형 RO 멤브레인, 에너지 회수 장치를 갖춘 고압 펌프, 자동 시작/정지, 오류 경보 및 청소 보호 기능을 갖춘 PLC 지능형 제어 시스템을 사용합니다.

- 자재 요구사항: 배관과 탱크는 316L 스테인리스 스틸과 내식성 복합 재료로 제작되어 염분 분사량이 많은 해양 부식 환경에 적합합니다.

III. 시스템 설치 및 구축 과제

1. **공간 레이아웃 최적화:** 선박 갑판과 객실의 공간이 제한되어 있기 때문에 모듈식 통합 설계가 채택되었습니다. 5가지 주요 모듈(전처리, 역삼투압, 제어, 화학물질 주입 및 청소)이 2개의 스키드 장착 장치에 통합되어 선미 데크의 전용 캐빈에 콤팩트하게 배치되어 바닥 공간이 줄어들고 설치 및 유지 관리가 용이해졌습니다.

2. **진동 저항 및 안정적인 설치:** 난류 항해 및 흔들리는 작업의 문제를 해결하기 위해 장비 베이스는 고강도 충격 흡수 지지대와 선박 바닥 구조로 강화되었습니다. 배관에 유연한 조인트와 흔들림 방지 지지대를 추가하여 롤 ±15° 및 피치 ±10° 조건에서 안정적인 작동을 보장합니다.

3. **해수 취수 및 전처리:** 저수위 해수 취수구를 사용하며, 해수 속의 잔해물과 조류를 차단하기 위해 쓰레기통과 회전 필터가 장착되어 있습니다. 전처리에는 부유 고형물과 콜로이드를 제거하기 위해 응집제, 스케일 억제제 및 살균제를 첨가하여 막 오염 및 스케일링을 방지합니다.

4. 전기 및 자동화 적응
시스템은 전용 조정 전원 공급 장치와 비상 회로를 갖춘 해양 저전압 전력망에 연결됩니다. PLC 제어 시스템을 통해 원버튼 시작/중지, 자동 물 생산, 온라인 수질 모니터링, 자동 청소 및 무인 작동이 가능합니다.

IV. 시스템 운영 및 결과

1. 프로세스 흐름

1. 해수는 취수펌프를 거쳐 전처리 시스템으로 유입되어 멀티미디어 필터와 5μm 보안필터를 거쳐 불순물을 제거합니다.

2. 전처리된 해수는 고압펌프에 의해 5.5~7.0 MPa로 가압되어 RO 멤브레인 모듈로 유입됩니다. 물 분자는 막을 통과하여 담수를 형성하고, 염분과 불순물은 농축물로 남아 배출됩니다.

3. 투과수는 pH 조정, 미네랄화, 자외선 소독 과정을 거쳐 담수조로 보내져 저장됩니다.

4. 정광은 에너지 회수 장치로 처리되어 잔류 에너지를 회수하여 시스템 에너지 소비를 줄입니다.

2. 운영 지표

- 담수화율: ≥98.5%

- 제품 물 전도도: 20μs/cm 이하, "식수 품질 표준" 충족

- 물 1톤당 전력 소비량: ≤3.5kW·h/m3(에너지 회수 포함)

- 시스템 복구율: ≥40%

- 연속 운전: 24시간 동안 안정적인 물 생산, 단일 유지 관리 주기 ≥30일

3. 신청 혜택

- 자급자족: 담수 보충에 대한 의존도를 완전히 제거하여 해상 작업 시간을 7일에서 30일 이상으로 연장합니다.

- 비용 절감: 물 1톤당 비용은 약 9위안으로 선박으로 운송하는 담수 비용(25~35위안/m3)보다 훨씬 낮아 연간 150만 위안 이상을 절약할 수 있습니다.

- 유연하고 효율적: 시동 후 30분 이내에 자격을 갖춘 담수를 생산하고, 필요에 따라 담수를 생산하며, 다양한 해역 및 다양한 운영 조건에 적응할 수 있습니다.

- 환경 친화적이고 신뢰할 수 있음: 화학적 오염이 없는 물리적 공정, 농축된 폐수는 배출 기준을 충족하고 시스템 고장률이 낮으며 유지 관리가 용이합니다.

V. 프로젝트 요약 및 가치

HaiGong 101 역삼투 해수 담수화 시스템의 성공적인 설치 및 적용은 해양 엔지니어링 선박에 성숙한 담수 자급자족 솔루션을 제공합니다. 모듈식 설계, 해양 등급 적응, 지능형 자동 제어 및 에너지 절약 최적화를 통해 이 프로젝트는 공간 제약, 운영 조건, 에너지 소비 및 수질을 포함하여 해양 공학 시나리오의 핵심 문제점을 해결했습니다.

이 사례 연구는 해양 엔지니어링 분야에서 역삼투 기술의 적용 가능성과 경제적 실행 가능성을 검증하고 유사한 선박, 시추 플랫폼 및 해양 시설의 담수 공급 수정을 위한 복제 가능한 모델을 제공합니다. 이는 우리나라 해양 엔지니어링 장비의 장거리 연속 작동 능력과 지원 수준을 효과적으로 향상시킵니다.