역삼투 해수 담수화 및 초순수 시스템

해수로부터 초순수 생산 공정 개요

I. 핵심 정의

해수 담수화: 해수에서 다량의 염분, 부유 고형물 및 미생물을 제거하여 저염도 담수를 생산하는 것.
초순수: 거의 모든 이온, 입자, 유기물 및 박테리아가 제거된 물; 비저항이 15~18 MΩ·cm 이상이며 실험실, 전자 제품 제조, 보일러 및 고급 해양 장비의 수질 기준을 충족합니다.
해수는 직접 초순수로 전환될 수 없습니다. 다단계 처리가 필요합니다. 주된 공정 흐름은 다음과 같습니다: 전처리 + 1단계 해수 역삼투(SWRO) + 2단계 역삼투 + EDI(전기탈이온) 심층 탈염 (가장 일반적인 통합 솔루션).

II. 전체 공정 흐름

1. 해수 전처리 (막 요소 보호를 위한 상류 여과)

해수에는 수많은 불순물이 포함되어 있으며 염분 함량은 30,000~40,000 mg/L입니다. 정제가 필수적입니다:

1. 취수 및 침전조: 침전물, 모래, 해초 및 부유 쓰레기를 침전시킵니다.
2. 약품 주입 시스템: 해양 생물 성장 및 탄산칼슘 스케일링을 억제하기 위해 스케일 방지제, 살균제 및 응집제를 첨가합니다.
3. 다층 필터 + 활성탄 필터: 콜로이드, 유기물 및 잔류 염소를 제거합니다.
4. 정밀 보안 필터(5μm): 역삼투막 긁힘을 방지하기 위해 미세 입자를 걸러냅니다.

2. 1단계 해수 역삼투(SWRO – 담수의 핵심)

고압 부스터 펌프가 해수를 55~70 bar로 가압하여 특수 해수 역삼투막을 통과시킵니다:

- 투과수(제품수): 염분 함량 300~500 mg/L의 담수.
- 농축수(염수): 고염도 염수; 바다로 방류하거나 염 회수를 위해 처리할 수 있습니다.
기능: 염화나트륨의 99% 이상을 제거하여 기본적인 담수화 단계를 완료합니다. 이 단계에서는 물이 단순히 담수이며 아직 초순수 기준을 충족하지 못합니다. 3. 2단계 역삼투(RO – 예비 정제)

1단계 투과수가 2단계 저압 RO 장치로 들어가 잔류 칼슘 및 마그네슘 이온과 미량 염을 추가로 제거합니다:
제품수의 전도도가 5 μS/cm 미만으로 감소하여 이온 함량을 크게 낮추고 초순수 단계의 공급원으로 사용됩니다.

4. EDI(전기탈이온) 심층 정제 (핵심 초순수 단계)

산/알칼리 재생 없이 연속적인 심층 탈염:
2단계 RO 투과수가 EDI 모듈로 흘러 들어가 전기장의 영향으로 미량의 음이온과 양이온이 분리됩니다.
출수 비저항이 15~18.25 MΩ·cm로 안정화되어 표준 초순수 사양을 충족합니다.

5. 최종 연마 처리 (고급 초순수의 경우 선택 사항)

연마 혼상 수지, 초여과, UV 살균 및 미세 다공성 최종 여과: 미량 TOC, 박테리아 및 미세 입자를 제거합니다. 칩 제조, 실험실 및 의료 응용 분야에 적합합니다.

III. 주요 장비 매개변수 (표준 20톤/일 해양/육상 모델)

1. 공급수: 해수 TDS 35,000 mg/L;
2. 1단계 해수 담수화율: ≥99.2%;
3. 2단계 RO 담수화율: ≥98%;
4. EDI 출수 비저항: 15~18.2 MΩ·cm;
5. 시스템 회수율: 전체 40%~55%;
6. 운영 에너지 소비: 해수 단계에서 더 높은 에너지 수요; 제품수 톤당 전력 소비량은 4~6 kWh입니다.

IV. 적용 시나리오

1. 고급 해양 보일러 및 정밀 기기의 냉각수;
2. 섬 기반 태양광 발전 시설 및 소규모 반도체 공장의 공정 용수;
3. 해양 과학 연구 실험실 및 의료 장비 용수 공급;
4. 섬의 대형 고압 보일러 보충수. V. 공정 장점

1. 완전한 물리적 분리 공정을 채택; 대량의 산성 또는 알칼리성 폐액을 생성하지 않음; 환경 친화적이며 유지 보수가 용이합니다.
2. 모듈식 설계; 시간당 5, 20 또는 50톤 용량으로 맞춤 설정 가능합니다.
3. 자동 막 모듈 세척을 통한 완전 자동화 운영으로 스케일링 및 오염을 최소화합니다.
4. 기존 증류 방법에 비해 에너지 소비가 적고 설치 공간이 작습니다.