산업용 역삼투압 시스템

역삼투압 정수 시스템 성능에 영향을 미치는 요인:

특정 시스템 조건에서 투수량과 탈염률은 역삼투막의 특성이며, 압력, 온도, 회수율, 유입수 염도 및 pH 값 등 역삼투막 본체의 투수량과 탈염률에 영향을 미치는 여러 요인이 있습니다.

(1) 압력 효과

역삼투막의 유입 압력은 역삼투막의 투과 유량과 탈염률에 직접적인 영향을 미칩니다. 투과 유량의 증가는 역삼투막 유입 압력과 선형적인 관계를 보입니다. 탈염률 또한 유입 압력과 선형적인 관계를 나타내지만, 압력이 특정 값에 도달하면 탈염률 변화 곡선이 평탄해지고 더 이상 증가하지 않습니다.

(2) 온도 효과

역삼투압 시스템의 유입수 온도가 증가함에 따라 담수화율은 감소합니다. 그러나 물 생산량은 거의 선형적으로 증가합니다. 그 주된 이유는 온도가 증가하면 물 분자의 점도가 감소하고 확산 능력이 강해져 물의 유량이 증가하기 때문입니다. 온도가 상승하면 역삼투막을 통과하는 염분의 속도가 빨라져 담수화율이 감소하게 됩니다. 원수 온도는 역삼투압 시스템 설계에 중요한 참고 지표입니다. 예를 들어, 발전소에서 역삼투압 설비를 기술 전환할 때 설계 시 원수 온도를 25℃로, 유입 압력을 1.6MPa로 계산한다고 가정해 보겠습니다. 그러나 실제 시스템 운전 시 원수 온도는 8℃에 불과하므로 설계 유량의 담수를 확보하기 위해서는 유입 압력을 2.0MPa까지 높여야 합니다. 결과적으로 시스템 작동 시 에너지 소비량이 증가하고, 역삼투 장치의 멤브레인 부품 내부 밀봉 링의 수명이 단축되며, 장비 유지 보수 빈도가 증가합니다.

(3) 염분 함량 효과

물 속 염분 농도는 막 삼투압에 영향을 미치는 중요한 지표이며, 막 삼투압은 염분 함량이 증가함에 따라 증가합니다. 역삼투압의 유입 압력이 일정하게 유지되는 조건에서 유입수의 염분 함량이 증가하면, 삼투압 증가가 유입력의 일부를 상쇄하여 투과량이 감소하고 담수화 속도 또한 저하됩니다.

(4) 회복률의 영향

역삼투 시스템의 회수율이 증가하면 유동 방향을 따라 막 소자 유입수의 염분 함량이 높아져 삼투압이 상승합니다. 이는 역삼투압 구동 효과를 상쇄하여 담수 생산량을 감소시킵니다. 막 소자 유입수의 염분 함량 증가는 담수 내 염분 함량 증가로 이어져 담수화율을 저하시킵니다. 시스템 설계에서 역삼투 시스템의 최대 회수율은 삼투압 제한에 좌우되지 않고, 원수의 염분 조성 및 함량에 따라 달라지는 경우가 많습니다. 회수율이 향상됨에 따라 탄산칼슘, 황산칼슘, 규소와 같은 미량 용해성 염류가 농축 과정에서 스케일을 형성하기 때문입니다.

(5) pH 값의 영향

다양한 종류의 막 소자에 적용 가능한 pH 범위는 매우 다양합니다. 예를 들어, 아세트산 막의 투수량과 담수화율은 pH 4~8 범위에서 안정적인 경향을 보이며, pH 4 미만 또는 8 이상에서는 큰 영향을 받습니다. 현재 산업용수 처리에 사용되는 대부분의 막 소재는 복합 소재로, 넓은 pH 범위에 적응할 수 있습니다(연속 운전 시 pH 3~10 범위에서 제어 가능하며, 이 범위에서 막 투수량과 담수화율이 비교적 안정적입니다).