전 세계 물 부족을 해결하기위한 핵심 기술로서, 담수화는 주로 두 가지 막 기반 분리 방법의 역 삼투 및 전극 실리 시스에 의존합니다. 그중에서도담수화로 시스템성숙한 산업 응용으로 인해 주류 기술이되어 전 세계 담수화 용량의 약 60%에 기여했습니다. 이 기술은 열 증류보다는 물리적 분리를 통한 탈염을 달성하며 전통적인 방법에 비해 에너지 소비가 크게 낮아집니다.
I. 역삼 투 기술의 핵심 운영 메커니즘
담수화 RO 시스템의 핵심은 반 투과성 막 분리의 원리입니다. 고압 펌프가 해수를 특정 강도 (일반적으로 5-8 MPA에 도달)로 압력을 가할 때, 물 분자는 압력 하에서 막 구멍에 침투하는 반면, 용해 된 염, 중금속 및 미생물과 같은 불순물은 유지됩니다. 이 과정은 담수가 침투하여 소금 농도의 지속적인 제어를 필요로하며, 남은 용액의 염분이 증가하며, 시스템은 과도한 삼투압이 에너지 소비를 증가시키는 것을 방지하기 위해 농축 소금물의 일부를 주기적으로 배출합니다.
완전한 해수 담수화 RO 시스템은 정확하게 조정 된 4 가지 단계로 구성됩니다.
1. 전처리 :다단계 여과를 통해 현탁 된 입자, 콜로이드 및 미생물을 제거하고, 스케일링 제를 추가하여 pH를 조정하여 후속 막 성분을 보호합니다.
2. 가압 :고압 펌프는 전처리 된 물을 막 분리에 필요한 압력으로 상승시켜 시스템 총 전기 소비의 약 70%를 차지합니다.
3. 막 분리 :핵심 RO 담수화 유닛은 나선형 상처 또는 중공 섬유 막 구조를 사용하여 99%이상의 담수화 속도를 달성합니다.
4. 치료 후 :순수한 물의 부식 문제를 해결하기 위해 제품 물의 pH를 광물 화 또는 조정하여 폐수가 식수 표준을 준수합니다.
II. 전극 기술의 독특한 장점과 응용 시나리오
전기 투석 (ED)은 직류 전기장을 통해 이온 이동을 유발합니다. 양이온은 양이온 교환 막을 침투시키고 음이온은 음이온 교환 막을 각각 침투하여 담수 및 농축 챔버에서 분리를 달성합니다. 글로벌 용량 점유율은 3%미만이지만 특정 시나리오에서는 절실성을 나타냅니다.
1. 중소 규모 장치의 장점 :고압 장비없이 선박 및 섬과 같은 시나리오에 적합합니다. ED는 하전 된 이온 만 분리하고 중성 유기 물질을 제거 할 수 없습니다.
2. 고밀도 치료 능력 :Ed는 Brackish Water (염분에 더 유리합니다<10 g/L), as energy consumption and maintenance costs surge under high salinity.
3. 유지 보수의 용이성 :멤브레인 오염은 전극 극성을 역전시킴으로써 자체 청소 될 수있다.
III. 기술 선택에 대한 주요 고려 사항
1. 에너지 소비 비교 :
-RO 담수화 플랜트 평균 2-4 kWh/m³ (에너지 회복 장치가 장착 된 경우).
- 에너지 소비는 일반적으로 7-15 kwh/m³에 도달합니다. ED는 저염성 브라크 비위한 물에서 RO보다 에너지 소비가 낮을 수 있지만 RO는 해수 담수화에 가장 낮은 에너지 옵션으로 남아 있습니다.
2. 비용 구조 차이 :
RO 막 비용은 Ed Ion-Exchange 멤브레인보다 상당히 낮지 만 고압 펌프 및 부식성 재료는 초기 투자를 증가시킵니다. ED는 저압 작동 하에서 파이프 및 밸브의 유지 보수 요구 사항을 줄입니다.
3. 환경 적응성 :
대형 역삼 투 민족화 공장은 엄격한 농축 소금물 배출 처리가 필요하지만 소규모 ED 장치는 해양 생태계에 더 작은 영향을 미칩니다.
IV. 미래의 개발 방향
현재 담수화로 시스템은 트리플 업그레이드를 통해 지속 가능성을 향상시키고 있습니다.
1. 막 재료 혁신 :작동 압력 요구 사항을 줄이기 위해 고용성 복합 멤브레인을 개발합니다.
2. 에너지 복구 최적화 :터빈 기반 회수 장치는 에너지 소비를 35%감소시킬 수 있습니다 ({2}}%.
3. 재생 에너지 통합 :풍력/태양열 시스템은 그리드 오프 지역에서 탄소 탈염을 달성합니다.
한편, ED 기술은 균질 한 이온 교환 막을 개발하여 효율성을 향상시키고 자원 계단식 활용을 위해 RO와 하이브리드 시스템을 형성합니다.
결론
그것이 지배적인지 여부담수화로 시스템또는 특정 분야에서 뚜렷한 장점을 가진 ED 기술의 핵심 목표는 해상 담수화를 에너지 소비 및 비용을 지속적으로 줄임으로써 지속 가능한 수자원 활용을위한 신뢰할 수있는 기둥으로 만드는 것입니다. 재료 과학 및 에너지 관리 기술의 혁신으로 차세대 막 기반 담제 기술은 인류의 수자원 보안 요구에보다 효율적으로 서비스를 제공 할 것입니다.