과학자들은 어떻게 바닷물을 담수로 바꾸나요?
담수화는 바닷물 담수화를 이용해 담수를 생산하는 것이다. 수자원 활용을 실현하는 오픈소스 증분 기술로, 담수의 총량을 늘릴 수 있고, 시간, 공간, 기후에 영향을 받지 않으며, 수질도 좋고, 가격도 점차 합리적으로 변하고 있습니다. 식수, 산업용 보일러 보충 등 해안 주민에게 안정적인 물 공급을 보장합니다. 바닷물에서 담수를 얻는 과정을 담수화라고 합니다. 현재 사용되는 해수담수화 방법에는 해수냉동, 전기투석, 증류, 역삼투 등이 있으며, 현재 역삼투막을 사용하는 역삼투법은 장비가 간단하고 유지관리가 용이하며 장비 모듈화라는 장점으로 인해 빠르게 시장을 점유하고 점차 대체해 나가고 있다. 증류가 가장 널리 사용되는 방법이 되었습니다.
현대적 의미의 담수화는 2차 세계대전 이후 개발됐다. 전쟁이 끝난 후, 국제자본에 의한 중동의 활발한 석유개발로 인해 이 지역의 경제는 급속히 발전하였고, 본래 건조했던 이 지역의 담수자원에 대한 수요는 날로 증가하였다. 중동의 독특한 지리적 위치와 기후 조건은 풍부한 에너지 자원과 결합되어 해수 담수화를 지역의 담수 자원 부족을 해결하기 위한 현실적인 선택으로 만들었으며 해수 담수화 장비에 대한 대규모 요구 사항을 제시했습니다. 이러한 배경 속에서 1960년대 초 다단계 플래시 담수화 기술이 등장했고, 현대 담수화 산업은 급속한 발전의 시대로 접어들었다. 담수화 기술의 대규모 적용은 건조한 중동에서 시작되었지만 이에 국한되지는 않습니다. 세계 인구의 70% 이상이 바다로부터 120km 이내에 살고 있기 때문에 지난 20년간 중동을 제외한 많은 국가와 지역에서 해수담수화 기술이 급속히 적용되어 왔다. 최신 데이터에 따르면 2003년 현재 전 세계에서 건설 또는 건설 계약을 맺은 해수 및 기수 담수화 플랜트의 생산 능력은 일일 담수 3600만 톤에 달했습니다. 현재 해수 담수화는 전 세계 125개 국가 및 지역으로 확산되었으며, 담수화 된 물은 세계 인구의 약 5%를 공급하고 있습니다. 담수화는 실제로 세계 여러 나라에서 물 부족 문제를 해결하기 위해 공통적으로 사용하는 전략적 선택이 되었으며, 그 효과와 신뢰성이 점점 더 인정받고 있습니다.
이 단락 편집 냉동 방법
냉동 방법, 즉 바닷물을 얼려서 얼게 하고, 액체 상태의 민물이 고체 얼음으로 변하면서 소금이 분리되는 것입니다. 냉동법과 증류법 모두 극복하기 어려운 단점이 있는데, 증류법은 에너지를 많이 소모하고 기구 내 스케일도 많이 발생하지만, 얻는 담수 역시 많이 소모되지 않으며, 에너지는 절약되지만, 생성된 담수는 맛이 좋지 않고 사용하기 어려웠습니다. 진공 냉동 해수 담수화 공정에는 탈기, 예냉, 증발 결정화, 얼음 결정 세척, 증기 응축 및 기타 단계가 포함됩니다. 해수 담수화 수산물은 국가 식수 표준을 충족할 수 있으며 이상적인 해수 담수화 방법입니다.
이 단락 편집 냉동 해수 담수화 방법의 원리
해수의 삼중점은 해수 증기, 액체, 고체의 세 가지 상이 존재하고 평형에 도달하는 특별한 지점입니다. 압력이나 온도가 3상 지점에서 벗어나면 균형이 파괴되고 3상이 자동으로 1상 또는 2상으로 변하게 됩니다. 진공동결방식 해수담수화는 해수의 삼중점 원리를 이용하여 물 자체를 냉매로 사용하여 해수를 증발 및 동결시킨 후 얼음 결정을 분리, 세척하여 담수를 얻는 저비용 담수화 방식입니다. 냉동 해수 담수화 방법은 증류법 및 막 담수화 방법에 비해 에너지 소비가 적고, 부식 및 스케일링이 적으며, 전처리가 간단하고, 장비 투자가 적으며, 염분 함량이 높은 해수를 처리할 수 있는 이상적인 해수 담수화 방법입니다. 법.
동결 해수 담수화 공정의 이 섹션 편집
냉동 해수 담수화 공정의 탈기는 해수에 용해된 거의 모든 비응축 가스가 하천에서 방출된다는 사실에 기인합니다. 저압 조건에서는 응축기에서 응축되지 않습니다. 이로 인해 시스템의 압력이 증가하여 증발기 결정화기의 압력이 2상 압력보다 높아져 작동이 중단됩니다. 분명히 진공 탈기 방법이 이 시스템에 적합합니다. 동결 해수 담수화 공정의 예냉: 탈기 후 해수는 증발 결정기에서 배출되는 농축 염수 및 담수화수와 열교환하여 해수의 어는점 근처까지 예냉될 수 있습니다.
이 섹션 편집: 해수 담수화 공정의 온도 및 압력
이는 해수의 증발 및 결빙 속도에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 해수 담수화 공정의 빙수는 고체-액체 시스템입니다. 일반적인 분리 방법으로는 빙수를 분리할 수 있지만, 분리 방법에 따라 얻은 얼음 결정의 염분 함량이 달라집니다. 실험 결과, 진공 여과로 얻은 얼음 결정의 염분 함량은 상압 여과로 얻은 얼음 결정의 염분 함량보다 훨씬 낮은 것으로 나타났습니다. 해수 담수화 공정의 증기 응축 증발 결정기에서는 해수에서 침전된 얼음 결정 외에도 대량의 증기가 생성되므로 해수가 지속적으로 증발 및 동결될 수 있습니다.
이 단락 편집 역삼투법
한외여과법이라고도 알려진 이 방법은 1953년에야 채택된 막 분리 및 담수화 방법입니다. 이 방식은 용매만 통과시키고 용질은 통과시키지 않는 반투과막을 이용해 해수와 담수를 분리하는 방식이다. 정상적인 상황에서 담수는 반투막을 통해 바닷물 쪽으로 확산되어 바닷물 쪽의 액체 수위가 일정 높이에 도달할 때까지 점차 상승합니다. 이 과정을 삼투라고 합니다. 이때, 바닷물 쪽 위의 물기둥의 정압을 삼투압이라고 합니다. 바닷물의 삼투압보다 큰 외부 압력이 바닷물 쪽에 가해지면 바닷물 속의 순수한 물이 담수로 역삼투 현상을 일으키게 됩니다. 역삼투압 방식의 가장 큰 장점은 에너지 절약이다. 에너지 소비량은 전기투석의 1/2, 증류의 1/40에 불과합니다.
이에 1974년부터 미국, 일본 등 선진국들은 잇따라 역삼투압 쪽으로 개발 초점을 옮겨왔다. 역삼투 해수 담수화 기술은 빠르게 발전하고 있으며 프로젝트 건설 및 운영 비용이 지속적으로 감소하고 있습니다. 주요 개발 추세는 역삼투막의 작동 압력을 낮추고 역삼투 시스템의 회수율을 향상시키며 저렴하고 효율적인 전처리 기술, 시스템의 오염 방지 능력을 향상시킵니다.
이 단락 편집 태양 에너지 방법
인류 초기에는 태양 에너지가 해수 담수화에 사용되었으며 주로 태양 에너지를 증류에 사용했습니다. 따라서 초기 태양 해수 담수화 장치는 다음과 같습니다. 일반적으로 태양열 스틸이라고합니다. 증류 시스템 수동형 태양열 증류 시스템의 예로는 거의 150년 동안 사용되어 온 디스크형 태양열 증류기가 있습니다. 구조가 간단하고 재료가 편리하기 때문에 오늘날에도 널리 사용되고 있습니다. 디스크형 태양열 스틸에 대한 현재 연구는 주로 재료 선택, 다양한 열 특성 개선 및 다양한 유형의 태양열 집열기와의 사용에 중점을 두고 있습니다. 전통적인 전력원 및 열원과 비교하여 태양 에너지는 안전과 환경 보호라는 장점을 가지고 있습니다. 태양 에너지 수집과 담수화 기술을 결합하는 것은 지속 가능한 담수화 기술입니다. 태양광 담수화 기술은 기존 에너지를 소비하지 않고, 오염이 없으며, 높은 순도의 담수를 얻을 수 있다는 장점으로 인해 점차 사람들의 관심을 끌고 있습니다. 태양열 증류는 간단한 태양열 증류기를 사용합니다. 증류기는 검은색 다공성 펠트 코어 플로팅 홀이 있는 탱크와 가장자리가 밀봉된 투명 유리 덮개로 구성됩니다. 햇빛은 투명한 덮개층을 통과하여 홈통의 검정색 단열 바닥에 투사되어 열에너지로 변환됩니다. 따라서 플라스틱 코어의 수면 온도는 항상 투명 피복층 바닥의 온도보다 높습니다. 물은 펠트 코어에서 증발하고 증기는 피복층으로 확산되어 액체로 냉각됩니다. 불투명 증류조로 배출됩니다.
저온 다중 효용
저온 다중 효용 증류 및 담수화 기술의 개념입니다. - 효과 해수 담수화 기술은 염수의 최대 증발 온도가 70°C 미만인 담수화 기술을 말하며, 튜브 스프레이 낙하막 증발기가 직렬로 연결되어 일정량의 증기가 발생하는 것이 특징입니다. 다중 증발 및 응축을 통해 투입되는 후자의 효과는 이전 효과보다 증발 온도가 낮아서 증기량이 몇 배나 되는 증류수의 담수화 과정을 이룬다. 다중효과 증발은 가열된 해수가 직렬로 연결된 여러 증발기에서 증발할 수 있도록 합니다. 이전 증발기에서 증발된 증기는 다음 증발기의 열원 역할을 하며 담수로 응축됩니다. 그 중 저온다효증류는 에너지를 가장 절약하는 증류법 중 하나이다. 저온 다중효용증류 기술은 최근 에너지 절감 요인으로 인해 급속히 발전하고 있으며, 장치의 규모는 날로 증가하고 있으며, 비용은 날로 감소하고 있는 추세이다. 단일 장치의 생산 능력, 저렴한 재료를 사용하여 프로젝트 비용을 줄이고 작동 온도를 높이며 열 전달 효율을 높이십시오. 저온 다중 효과 증류 해수 담수화 장비는 증기 공급 시스템, 물 분배 시스템, 증발기, 담수 탱크 및 농축 물 탱크를 포함합니다. 증기 공급 시스템의 원 증기 입구는 중간 효과에 배치됩니다. 증발기. 작동 방법은 다음과 같습니다. (1) 물 분배 시스템은 해수를 분사합니다. (2) 중간 효과 증발기의 증발관에 원시 증기를 입력합니다. (3) 증기가 증발관에서 응축되어 열을 전달하고 열이 흡수됩니다. (4) 새로운 증기가 양쪽 증발관으로 이송되어 열을 흡수하고 증발합니다. (6) 각 효과 증발기는 증발과 응축 과정을 반복합니다. 물이 담수 탱크로 들어갑니다. (8) 농축된 소금물 농축수 탱크로 들어갑니다.
이 단락 편집 다단계 플래시 증발
소위 플래시 증발은 바닷물의 압력이 급격히 감소하는 조건에서 바닷물의 일부가 빠르게 증발하는 현상을 말합니다. 특정 온도에서. 다단계 플래시 증발 해수 담수화는 가열된 해수를 여러 개의 플래시 증발실에서 점차적으로 압력을 낮추면서 증발시키고, 증기를 응축시켜 담수를 얻는 것입니다. 현재 세계에서 해수 담수화 장치의 다단계 플래시 증발 방식은 여전히 가장 큰 출력, 가장 성숙한 기술, 높은 작동 안전성 및 높은 유연성을 갖추고 있으며 주로 화력 발전소와 함께 구축되며 대규모에 적합합니다. 및 초대형 담수화 장치는 주로 걸프 국가에서 사용됩니다. 다단계 플래시 증발 기술은 성숙하고 작동이 안정적입니다. 주요 개발 추세는 단일 장치의 물 생산 능력을 향상시키고 장치 전력 소비를 줄이며 열 전달 효율을 향상시키는 것입니다.
이 단락 편집 전기투석법
이 방법의 핵심 기술은 새로운 이온교환막 개발이다. 이온교환막은 두께 0.5~1.0mm의 기능성 막으로 선택적 투과성에 따라 양이온교환막(양성막)과 음이온교환막(음이온막)으로 구분됩니다. 전기투석 방식은 선택투과성 양극막과 음극막을 교대로 배열해 여러 개의 독립된 구획을 형성하고 해수를 담수화하는 동시에 인접한 구획의 해수를 농축시켜 담수와 농축수를 분리하는 방식이다. 전기투석은 바닷물을 담수화할 수 있을 뿐만 아니라 수질 처리 수단으로도 활용 가능하고 하수 재이용에도 기여할 수 있다. 또한 이 방법은 화학, 제약, 식품 및 기타 산업 분야의 농축, 분리 및 정제에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
이 단락 편집 압력 증기 증류
압력 증기 증류 해수 담수화 기술은 해수를 예열하고 증발기로 들어가 증발기 내부에서 부분적으로 증발시키는 것입니다. 생성된 2차 증기는 압축기에 의해 압축되어 압력이 증가된 후 증발기의 가열측으로 유입됩니다. 증기는 응축되어 제품수로 배출되어 열에너지의 재활용을 실현합니다.
이 단락 편집 이슬점 증발 방법
이슬점 증발 담수화 기술은 기수와 바닷물을 담수화하는 새로운 방법입니다. 이는 운반가스의 가습 및 제습 원리를 기반으로 하며, 응축 및 제습 열을 회수하면서 열 전달 효율은 혼합 가스 측의 열 전달에 의해 제어됩니다.
노점증발식 담수화 기술은 공기를 담수체로 사용하여 해수나 기수로 가습 및 제습하여 담수를 생산하는 기술로, 제습 공정과 열전달을 통한 가습 공정을 결합하여 응축의 잠열을 직접 냉각수로 전달하는 기술입니다. 증발 공정의 열 효율을 향상시키기 위해 염수를 증발시키기 위한 증발 잠열을 제공하는 증발 챔버. 유효 열전달 면적이 9.6m~2와 2.75m~2인 가습/제습 결합형 노점 증발식 담수화 장비 2대가 구축되었습니다. 해당 실험 장비와 컴퓨터 데이터 수집 시스템이 구축되었습니다. 이슬점 증발식 담수화 기본 공정 및 매개변수 상관관계 실험과 향상된 열 전달/물질 전달 담수화 실험이 각각 성공적으로 완료되었습니다.
물과 전기의 열병합 발전에 대해 이 단락 편집
물과 전기의 열병합 발전은 주로 담수화 된 물과 전기의 열병합 발전 및 공급을 의미합니다. 담수화 비용은 전기와 증기를 소비하는 비용에 크게 좌우되기 때문에 열병합발전은 발전소에서 나오는 증기와 전기를 이용해 담수화 장치에 전력을 공급함으로써 효율적인 에너지 사용을 달성하고 담수화 비용을 절감할 수 있다. 해외 담수화 플랜트의 대부분은 발전소와 함께 건설되며 이는 현재 대규모 담수화 프로젝트의 주요 건설 방식입니다.
이 단락 편집 핫필름 공동 제작
핫필름 공동 제작은 주로 열 방식과 막 담수화(예: MED-RO 또는 MSF-RO 방식)를 조합하여 사용합니다. 물 수요가 다르고 해수 담수화 비용이 절감됩니다. 현재 세계 최대의 핫필름 공동 생산 해수 담수화 플랜트는 아랍에미리트의 푸자이라 해수 담수화 플랜트로, 일일 담수화 용량은 454,000m3이며, 이 중 MSF의 일일 물 생산량은 284,000m3이고, RO의 일일 물 생산량은 170,000m3입니다. 장점은 투자 비용이 저렴하고 해수 취수량을 활용할 수 있다는 점입니다. RO 및 MED/MSF 장치의 담수화된 생산수는 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 특정 비율로 혼합될 수 있습니다. 또한, 위의 방법을 다른 방식으로 조합하는 방법도 점점 주목을 받고 있습니다. 실제 선정에 있어서 어떤 방법이 가장 좋은지는 절대적인 것이 아니며 규모, 에너지 비용, 해수질, 기후조건, 기술, 안전성 등 실제 조건에 따라 달라진다. 실제로 대규모 담수화 프로젝트는 매우 복잡한 시스템 엔지니어링인 경우가 많습니다. 주요 공정으로는 해수 전처리, 담수화(담수화), 담수화 후처리 등이 포함됩니다. 전처리란 해수가 담수화 장치에 들어가기 전에 해양 생물을 사멸하고, 탁도를 낮추고, 부유 물질을 제거(역삼투법의 경우)하거나 탈기(증류법의 경우), 필요한 화학물질을 첨가하는 등 필요한 처리를 말합니다. 위의 방법 중 하나를 통해 바닷물 속의 염분을 제거하는 과정으로, 전체 담수화 시스템의 핵심 부분으로 효율적인 담수화를 요구하는 동시에 장비의 부식 방지도 요구되는 경우가 많습니다. 규모 문제로 인해 일부 공정에는 상응하는 에너지 회수 조치가 필요합니다. 후처리는 다양한 사용자 요구 사항에 따라 다양한 담수화 방법으로 생산된 물의 수질 관리, 저장 및 운송입니다. 해수담수화 공정에서는 어떤 담수화 방식을 사용하든 최적의 에너지 활용 및 회수, 장비의 스케일링 방지 및 부식 방지, 농축된 염수의 정확한 배출 등의 문제가 있습니다. 해수담수화 기술의 개발과 산업적 응용은 반세기의 역사를 가지고 있으며, 이 기간 동안 주로 다단계 플래시 증발, 역삼투압 및 다중 효과 증발로 대표되는 산업 기술이 형성되었습니다. 전문가들은 일반적으로 이 세 가지 기술이 향후 3~40년 동안 산업 응용 분야에서 여전히 주도적인 역할을 할 것이라고 믿고 있지만 역삼투압의 비율은 점점 더 커질 것입니다. 지역적 관점에서 볼 때 다단계 플래시 증발은 규모가 크고 초대형이기 때문에 중동 및 걸프 국가에서는 여전히 첫 번째 선택이 될 것입니다(단일 장비의 물 생산 용량은 현재 40,000~50,000만큼 높습니다). 하루에 톤의 담수) 오염이 심한 지역에 적합합니다. 만수 및 낮은 전처리 비용. 그러나 중동 이외의 지역에서는 막 방법이 에너지 소비 측면에서 이점이 있기 때문에 역삼투 또는 막 방법이 첫 번째 선택이 될 것입니다. 북미를 예로 들면, 최근 발전에 따르면 담수화 및 수처리 분야에서는 막 방식이 지배적인 것으로 나타났습니다.