물로 덮인 푸른 행성 인 우리 지구는 표면의 70% 이상이 광대 한 바다에 의해 담겨 있습니다. 그러나이 풍부한 물과는 대조적으로 전 세계의 많은 지역들이 점점 더 심한 물 부족에 직면하고 있습니다. "가뭄"과 "물 부족"은 우리 어휘에서 무거운 말이되었습니다. 당연히 사람들은 사실상 무한한 매장량으로 바다에 관심을 돌 렸습니다. 그러나 겉보기에는 사소한 세부 사항 -염분-은 강력한 기술 및 경제적 장벽을 구성합니다. 왜이 소금을 제거하여 해수를 사용 가능한 담수로 바꾸는가?
► I. 도전의 근원
► 매우 높은 염분
담수화의 어려움을 이해하려면 먼저 "짠"해수가 얼마나 많은지 파악해야합니다. 우리는 종종 염분을 설명하기 위해 "천 (‰) (‰)을 사용합니다. 세계 해양의 평균 염분은 약 35 ‰이며, 즉 각 해수 리터에는 약 35 그램의 용해 된 염이 포함되어 있습니다.
대조적으로, 우리가 매일 마시는 담수의 총 용존 고체 (TDS) 함량은 일반적으로 1 ‰보다 훨씬 낮습니다. 세계 보건기구 (World Health Organization)는 물의 TD가 1 ‰를 초과 할 때 대부분의 사람들에게는 취약 할 수 없다고 제안합니다. 이것은 담수화 과정이 단순한 여과가 아님을 의미합니다. 해야합니다해수에서 용해 된 염의 98% 이상을 제거하십시오- 매우 까다로운 분리 요구 사항.
► II. 주류 기술과 그들의 도전
현재 이러한 높은 - 정밀 분리를 달성하기위한 주류 기술은 주로 두 가지 범주로 나뉩니다.열 방법그리고막 방법. 그러나 두 가지 접근 방식은 그들 자신의 중요한 도전에 직면 해 있습니다.
► 전통적인 열 기술
이름에서 알 수 있듯이 열 방법은 끓는 물과 유사한 기본 원리로 작동합니다. 해수는 증기를 생산하여 소금 및 기타 물질을 남겨 둡니다. 그런 다음 순수한 증기를 응축시켜 담수를 얻습니다.
고 에너지 소비 :이 과정에서 가장 직접적인 도전은 그것입니다엄청난 에너지 소비. 방대한 양의 해수를 끓는 데 가열하려면 막대한 양의 열 에너지가 필요합니다. 현대 열 플랜트는 같은 기술을 사용하지만멀티 - 스테이지 플래시 증류그리고폐 열 회수에너지 효율을 향상시키기 위해 기본 에너지 발자국은 여전히 실질적으로 유지되며 운영 비용을 높게 유지합니다.
장비 스케일링 문제 :해수가 지속적으로 가열되고 증발함에 따라, 용해 된 염은 점차적으로 결정화되고 침전되어 형성됩니다.두꺼운limescale열 교환 파이프 및 장비의 표면에 스케일. 이 척도는 열 전달 효율을 심각하게 손상시켜 에너지 소비를 증가시킬뿐만 아니라 장비를 부식시켜 복잡한 청소 및 유지 보수를위한 주기적 폐쇄가 필요합니다.
► 현대 막 기술
막 방법은 현재 주류입니다역삼 투핵심 기술입니다. 전형적인역 삼투 탈염 시스템특수 반 - 투과성 멤브레인을 사용합니다. 엄청난 가해진 압력 하에서, 물 분자는 막을 통해 강제되는 반면, 소금 이온 및 기타 불순물은 차단된다.
상당한 에너지 수요 :"강제"물 분자가 삼투의 자연 방향에 맞서고 막을 통과하기 위해, 정상적인 대기압을 훨씬 초과하는 압력을 적용해야합니다. 이 프로세스는 전적으로 지속적인 작동에 의존합니다높은 - 압력 펌프, 만들기전기 소비운영 비용의 주요 구성 요소. 따라서 효율적인 역 삼투압 담수화 시스템은 부인할 수없는 "파워 guzzler"입니다.
핵심 막 원소의 도전 :역삼 투 막은 시스템의 핵심이지만 매우연약한그리고취약한. 해수의 미생물, 유기물 및 기타 물질은 할 수 있습니다나막신 또는오염막 표면은 물 생산 효율이 감소하고 수명이 짧습니다. 따라서 해수는 막 시스템에 들어가기 전에 복잡한 - 처리를 겪어야합니다. 한편, 업계는 더 내구성이 뛰어나고 - 파울 링과 같은 우수한 성능을 가진 막 재료를 지속적으로 탐구하고 있습니다.세라믹 담수화 막서비스 수명을 연장하고 유지 보수 비용을 줄이기를 희망합니다.
농축 소금물 처리 :막 탈염은 모든 사료 해수를 담수로 전환시키지 않습니다. 실제로, 현재 거부 된 소금을 함유 한 해수의 상당 부분은보다 집중된 것으로 배출됩니다."소금물". 이 부산물은 종종 "탈염 집중"또는 단순히 "농축"이라고합니다. 현지 해양 생태계에 영향을 미치지 않기 위해이 집중된 소금물을 과학적이고 환경 적으로 건전한 방식으로 관리하고 폐기하는 방법은 모든 담수화 프로젝트가 해결 해야하는 심각한 환경 문제입니다.
► iii. 적용 중 실용적인 딜레마
기술적 인 도전 외에도, 담수화의 광범위한 적용은 또한경제학그리고유연성. 큰 - 스케일 탈살 플랜트를 구성하려면 상당해야합니다선불 투자운영 및 유지 보수 비용은 상당히 높아서 탈염수 가격이 기존의 출처보다 훨씬 높습니다.
외딴 섬, 해외 플랫폼 또는 재난 이후의 응급 공급과 같은 특정 시나리오에서 물 요구를 충족시키기 위해보다 유연한 솔루션이 등장했습니다 : 컨테이너 화 된 담수화 시스템. 이 모바일 담계화 공장은 전체 처리 시스템을 표준 선적 컨테이너 내에 통합하여 작은 발자국, 짧은 건축 기간 및 이동성과 같은 이점을 제공합니다. 이 컨테이너 타입 해수 담수화 장비는 분산 된 물 공급 문제를 해결하기위한 새로운 접근법을 제공합니다. 현재, 이들 컨테이너화 된 RO 담수화 공장의 대부분은 역 삼투 탈염 시스템 기술을 기반으로 구축된다.
결론
결론적으로, 해수 담수화의 어려움은 원칙의 복잡성 때문이 아니라 기본적으로 에너지 - 재료 및 엔지니어링 측면에서 에너지 - 에너지가있는 분리 과정이기 때문입니다. 열 또는 막 방법을 사용하든, 업계는 세 가지 주요 과제에 직면해야합니다.에너지 소비, 장비 저하, 그리고환경 보호. 그럼에도 불구하고, 지속적인 기술 발전과 혁신으로, 우물 (-} 디자인 된 역삼 투 탈염 시스템이 점점 효율적으로되고 있습니다. 전 세계적 물 스트레스가 커지는 미래에 직면 한 해수 담수화는 의심 할 여지없이 인간의 물 안보를 보장하기위한 필수 기술 중 하나입니다.