새로운 기술 은 담수 를 중요 한 자원 으로 바꾸고 있다
담수가 부족하여 인간의 생존과 발전이 심각하게 제한되는 광대한 땅을 상상해 보십시오. 그러나 강과 바다가 만나는 지점에는 기수라는 특별한 자원이 있습니다. 염도가 담수보다 높지만 해수보다 낮은 이 미개척 보호구역은 열려지기를 기다리는 보물과 같은 잠재력을 갖고 있습니다. 우리는 어떻게 사용할 수 없어 보이는 이 물을 달콤한 생명의 원천으로 바꿀 수 있습니까? 이 기사에서는 기수 담수화의 원리, 기술, 응용 및 향후 개발을 살펴보고 전 세계 물 부족 문제를 해결하는 데 있어 중요한 잠재력을 보여줍니다.
기수와 그 특성의 정의
반염수라고도 불리는 기수는 민물과 바닷물 사이에 존재합니다. 염도는 일반적으로 0.5‰~30‰로, 담수의 0.5‰보다 높지만 해수의 30‰~35‰보다는 낮습니다. 기수는 소금 외에 부유입자, 유기물, 미생물 등이 복합적으로 구성되어 있는 물입니다. 이는 다양한 소스에서 발생합니다.
- 하구와 삼각주:강의 담수가 바다의 바닷물과 만나는 곳으로 염분 구배가 있는 지역이 만들어집니다.
- 해안 대수층:바닷물 침입은 해안 지역의 지하수원을 오염시킬 수 있습니다.
- 내륙의 소금 호수:건조하거나 반건조 지역에서는 강수량을 초과하는 증발량이 호수에 염분 축적을 초래합니다.
- 산업 폐수:일부 제조 공정에서는 부적절하게 처리할 경우 수원을 오염시킬 수 있는 식염수 폐수가 생성됩니다.
기수 담수화의 필요성
세계 인구가 증가하고 산업화가 확대됨에 따라 담수 자원은 점점 부족해지고 있습니다. 많은 건조 및 반건조 지역에서 기수는 중요한 잠재적 수원을 나타냅니다. 그러나 처리되지 않은 기수는 인간의 건강과 작물 성장에 해로운 영향을 미치기 때문에 직접 섭취하거나 농업용 관개용으로 사용할 수 없습니다. 따라서 담수화는 물 부족 문제에 대한 중요한 해결책으로 떠오르고 있습니다.
- 식수 공급:담수화는 식수 기준에 맞는 담수를 생산할 수 있습니다.
- 농업 관개:처리된 기수는 작물 수확량과 식량 안보를 향상시킬 수 있습니다.
- 산업용 애플리케이션:많은 제조 공정에는 상당한 양의 담수가 필요합니다. 담수화는 대체 자원을 제공합니다.
- 생태학적 보호:적절한 활용은 담수 자원의 과잉 이용을 줄입니다.
주요 담수화 기술
기수 처리는 일반적으로 전처리, 담수화, 후처리의 3단계로 구성됩니다. 다양한 기술은 다양한 염분 수준과 수질에 적합합니다.
전처리 방법
전처리는 부유 입자, 유기물 및 미생물을 제거하여 막 오염을 방지하고 효율성을 향상시킵니다.
- 여과법:입자를 제거하기 위한 모래 여과, 한외여과 또는 정밀여과.
- 응고 침전:제거를 위해 더 큰 플록을 형성하기 위해 응고제를 추가합니다.
- 활성탄 흡착:유기물과 냄새를 제거합니다.
- 소독:미생물을 죽이기 위해 염소나 자외선을 사용합니다.
담수화 기술
핵심 공정은 다양한 방법을 통해 염분을 제거합니다.
- 역삼투(RO):압력은 반투막을 통해 물 분자를 강제로 통과시켜 소금을 분리합니다. RO 시스템에는 전처리, 고압 펌프, 멤브레인 모듈 및 후처리가 포함됩니다.
- 전기투석(ED):전기장은 교환막을 통해 이온을 구동하여 염을 분리합니다. 염도가 낮은 물에 적합합니다.
- 다단계 플래시 증류(MSF):증발을 위해 물을 가열한 후 다단계 응축을 수행합니다. 주로 해수에 사용되지만 염도가 높은 기수에도 적용 가능합니다.
- 증기 압축 증류(VC):증기를 기계적으로 압축하여 온도를 높인 다음 이를 사용하여 증발을 가열합니다. 소형 장비로 에너지 효율적입니다.
치료 후
사용 기준에 맞게 수질을 조정합니다.
- 석회 또는 탄산나트륨을 이용한 pH 조정
- 칼슘/마그네슘 이온 제거로 경도 감소
- 맛을 향상시키는 재석회화
- 안전을 위한 최종 소독
역삼투압: 선도적인 기술
RO는 고효율, 낮은 에너지 사용 및 운영 단순성으로 인해 기수 담수화를 지배합니다. 프로세스는 다음을 통해 진행됩니다.
- 불순물을 제거하는 전처리
- 고압 펌핑
- RO 막 분리
- 치료 후 조정
- 심정 주입, 증발 연못 또는 소금 추출을 통한 농축물 처리
여러 부문에 걸친 애플리케이션
담수화는 여러 가지 중요한 요구 사항을 충족합니다.
- 담수가 부족한 도시의 도시 용수 공급
- 오지의 농촌 식수
- 산업용수
- 농업 관개
- 양식 환경
- 생태복원사업
과제와 향후 방향
진전에도 불구하고 주요 과제는 여전히 남아 있습니다.
- 높은 에너지 소비
- 멤브레인 오염 문제
- 농축물 폐기 영향
- 상당한 자본 및 운영 비용
향후 발전은 다음에 중점을 둡니다.
- 정삼투 및 용량성 탈이온화와 같은 저에너지 기술
- 고급 내오염성, 고유량 멤브레인
- 무배출 농축액 관리
- 혁신과 규모를 통한 비용 절감
- IoT와 데이터 분석을 활용한 스마트 시스템
- 재생에너지 통합
결론
기수는 세계적인 물 부족 문제를 해결하는 데 중요한 잠재적 자원입니다. 지속적인 기술 혁신과 확장된 적용을 통해 담수화는 식수 및 산업용 수자원을 보다 깨끗하고 안전하며 신뢰할 수 있게 제공하여 지속 가능한 개발을 지원할 것입니다. 한때 간과되었던 이 "쓴 물"은 곧 생태계와 인간 번영을 동시에 키우는 달콤한 샘이 될 수도 있습니다.
