Desalination plants have been recently constructed in many parts of the world due to water scarcity caused by population growth, industrialization and climate change. Most seawater desalination plants are designed with a submarine pipeline for intake and discharge. Submarine pipelines are installed directly on the bottom of the water body if the bottom is sandy and flat. Intake is located on a low-energy shoreline with minimal exposure to beach erosion, heavy storms, typhoons, tsunamis, or strong underwater currents. Typically, HDPE (High Density Polyethylene) pipes are used in such a configuration. Submarine pipelines cause many problems when they are not properly designed; HDPE pipelines can be floated or exposed to strong currents and wind or tidal action. This study examines the optimal design method for the trench depth of pipeline, analysis of on-bottom stability and dilution of the concentrate based on the desalination plant conducted at the Pacific coast of Peru, Chilca. As a result of this study, the submarine pipeline should be trenched at least below 1.8 m. The same direction of pipeline with the main wind is a key factor to achieve economic stability. The concentrate should be discharged as much as high position to yield high dilution rate.
Gas hydrate (GH) process is a new desalination technology, where GH is a non- stoichiometric crystalline inclusion compounds formed by water and a number of gas molecules. Seawater GH is produced in a low temperature and a high pressure condition and they are separated from the concentrated seawater. The drawback of the GH process so far is that salt contents contained in its product does not meet the fresh water quality standard. This means that the GH process is not a standalone process for seawater desalination and it needs the help of other desalting process like reverse osmosis (RO). The objective of this study is to investigate the effect of GH process on energy saving for RO process in seawater desalination. The GH product water quality data, which were obtained from a literature, were used as input data for RO process simulation. The simulation results show that the energy saving effect by the GH process is in a range of 68 % to 81 %, which increases as the salt removal efficiency of the GH process increases. Boron (B) and total dissolved solids (TDS) concentrations of the final product of the hybrid process of GH and RO were also investigated through the RO process simulation to find relavant salt rejection efficiency of the GH process. In conclusion, the salt rejection efficiency of the GH process should exceed at least 78% in order to meet the product water quality standards and to increase the energy saving effect.
Korea is presently the leading country in global desalination industry and has been investing a large amount of money and human resources in development of new core technologies to increase its' share of global market. In this paper, we reviewed world-wide trends of the advanced water industry and outlined various seawater desalination technologies developed so far. We also made some analysis on the directions and results of the government-lead R&D sponsorship in the field of seawater-freshening technology. Present studies showed that we need an institutional strategy to help domestic companies guarantee the credibility of the technologies developed by themselves based upon their experience of plant operation. Futhermore, strategic R&D programs to develope original technologies and localization of key components for desalination plants should be preceded in the near future.
Importance of pretreatment for seawater desalination is growing rapidly. Proper selection of pretreatment is critical for the successful, long-term operation in the seawater desalination plant such as seawater reverse osmosis (SWRO). The purposes of seawater pretreatment are to remove particulate, colloidal materials, organic, inorganic materials, microorganisms and their by-products present in the seawater, and thus to improve the performance of seawater desalination systems. However, pretreatment is most challenging for designing and operating seawater desalination plants because of fluctuations of water qualities, site specifications and wide ranges of target materials present in the seawater to be treated. In addition, it is also becoming evident increasingly that microscopic algae are a major cause of operational problems, for example, membrane fouling which is long-standing problem in SWRO process. Pretreatment strategies prior to the operation of seawater desalination technologies should be even more complicated by algae blooms and release of their harmful by-products in marine environment. This paper reviews the roles of various pretreatment methods in seawater desalination process. Benefits and drawbacks are described, which should be taken into account in future studies on selecting pretreatment for seawater desalination process.
Kim, Ho Sik;NO, Hee Cheon;Jo, YuGwon;Wibisono, Andhika Feri;Park, Byung Ha;Choi, Jinyoung;Lee, Jeong Ik;Jeong, Yong Hoon;Cho, Nam Zin
Nuclear Engineering and Technology
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v.47
no.3
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pp.293-305
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2015
In this paper, we suggest the conceptual design of a water-cooled reactor system for a low-pressure inherent heat sink nuclear desalination plant (LIND) that applies the safety-related design concepts of high temperature gas-cooled reactors to a water-cooled reactor for inherent and passive safety features. Through a scoping analysis, we found that the current LIND design satisfied several essential thermal-hydraulic and neutronic design requirements. In a thermal-hydraulic analysis using an analytical method based on the Wooton-Epstein correlation, we checked the possibility of safely removing decay heat through the steel containment even if all the active safety systems failed. In a neutronic analysis using the Monte Carlo N-particle transport code, we estimated a cycle length of approximately 6 years under 200 $MW_{th}$ and 4.5% enrichment. The very long cycle length and simple safety features minimize the burdens from the operation, maintenance, and spent-fuel management, with a positive impact on the economic feasibility. Finally, because a nuclear reactor should not be directly coupled to a desalination system to prevent the leakage of radioactive material into the desalinated water, three types of intermediate systems were studied: a steam producing system, a hot water system, and an organic Rankine cycle system.
Membrane distillation process was used for desalination of hot (333 K) geothermal water, which was applied in the plant producing heating water. The investigated water contained 120 g salts/$dm^3$, mainly NaCl. The mineral composition was studied using an ion chromatography method. The obtained rejection of solutes was closed to 100%, but the small amounts of $NH_3$ also diffused through the membrane together with water vapour. However, the composition of obtained distillate allowed to use it as a makeup water in the heating water system. The geothermal water under study was concentrated from 120 to 286 g NaCl/$dm^3$. This increase in the solution concentration caused the permeate flux decline by a 10-20%. The geothermal water contained sulphates, which was subjected to two-fold concentration to achieve the concentration 2.4-2.6 g $SO{_4}{^{2-}}/dm^3$ and the sulphates then crystallized in the form of calcium sulphate. As a results, an intensive membranes scaling and the permeate flux decline was observed. The XRD analysis indicated that beside the gypsum also the NaCl crystallites were deposited on the membrane surfaces. The fresh geothermal water dissolved the mixed $CaSO_4$ and NaCl deposit from the membrane surface. This property can be utilized for self-cleaning of MD modules. Using a batch feeding of MD installation, the concentration of geothermal water was carried out over 800 h, without significant performance losses.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.9
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pp.1094-1100
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2014
TEvaporator is key component in food, seawater distillation and waste water treatment system, which is basically to concentrate the raw liquid by evaporating the pure water under vacuum condition. The liquid concentration is performed through the membrane, electro-dialysis and evaporation. In this study, only the evaporating type was treated for evaluating the economic analysis with the various operating conditions. The results of this study showed that the performance of the OT-MSF desalination system is increased with decreasing the temperature difference between the neighboring evaporators, which means that the number of evaporators is increased, under the determined design conditions.
Kim, Jeong-Bae;Joo, Hong-Jin;Yoon, Eung-Sang;Joo, Moon-Chang;Kwak, Hee-Youl
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.27
no.4
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pp.27-33
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2007
In this research, to develop the practical application system of fresh water generation system with plate-type fresh water generator using low pressure evaporation method is the main object, and to do that, this study used the evacuated solar collector with operating range of about $50-85^{\circ}C$ as thermal energy source and solar photovoltaic as electric energy source. To achieve that object, this study set up the demo-plant, then estimated and analyzed the usefulness, the safety, and the reliability through pre-tests during short time ahead of the long-time operation. This study showed that the pumps, which are including sea water supply, ejector, hot water supply, and fresh water pumps, were operated one after another. And, the fresh water yield was closely related with the solar irradiance and lower supply temperature of hot water was revealed more reasonable for the solar energy desalination system. That is due to the insufficient area than the solar collector area being required that was estimated through the performance tests of the fresh water generator.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.41
no.3
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pp.182-190
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2017
All liquids contain a small amount of gaseous components and the amount of gases dissolved in a liquid is in accordance with Henry's Law. In a multi-stage thermal-type seawater desalination plant, as the supplied seawater undergoes variations in temperature and pressure in each evaporator, the gases dissolved in the seawater are discharged from the liquid. The discharged gases are carbon dioxide, nitrogen, oxygen, and argon, and these emitted gases are non-condensable. From the viewpoint of convective heat transfer, the evaluation of non-condensable gas released during a vacuum evaporation process is a very important design factor because the non-condensable gases degrade the performance of the cooler. Furthermore, in a thermal-type seawater desalination plant, most evaporators operate under vacuum, which maintained through vacuum system such as a steam ejector or a vacuum pump. Therefore, for the proper design of a vacuum system, estimating the non-condensable gases released from seawater is highly crucial. In the study, non-condensable gases released in a thermal-type seawater desalination plant were calculated quantitatively. The calculation results showed that the NCG releasing rate decreased as the stage comes getting a downstream and it was proportional to the freshwater production rate.
National water supply, water resources available, the ratio of water supply to total water resources, and the ratio of water supply to available water resources were investigated to find global seawater desalination plant market for 163 nations. Water resources available per capita from 2007 to 2016, population in water scarcity region from 2011 to 2016, and the ratio of water scarcity population to total population were also analyzed for the countries. Annual percentage increase in total municipal drinking water capital expenditure and Annual percentage increase in total industrial water market were analyzed to predict the amount of water supply by use. 76 countries are suffering from water scarcity and 60 countries among the countries have coastal regions. Forty countries were selected by considering the considerable amount and highly increasing trend of water demand by use. Most countries show increasing trend of industrial water and 82 countries have more than 4% annual increasing rate for domestic water expense from 2008 to 2016 among 163 countries. Among the 76 water scarcity countries 16 countries were finally selected by considering expense prediction by use. Middle-east, east asia, pacific ocean, and west europe regions include most selected countries.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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