KR101206618B1 - 해수담수화용 역삼투막의 세정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수를 처리하여 담수를 생산하는 방법에 있어서, 해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등을 제거하는 단계; 상기 해수를 압송하는 단계; 압송된 상기 해수를 역삼투에 의해 담수화하는 단계; 상기 역삼투부에 의해 배출되는 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하는 단계; 상기 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 역삼투부에 세정액을 공급하는 단계; 를 포함하는 해수담수화용 역삼투막의 세정 방법을 제공한다.
본 발명은 역삼투막에 의한 해수의 담수화시 역삼투막에 세정액을 공급하여 역삼투막을 세정하여 정상적인 담수화가 이루어지도록 하고, 해수를 담수화하는 역삼투막에 세정액을 공급하여 역삼투막을 세정함으로써 역삼투막의 교환 주기를 증가시키는 효과를 갖는다.

Description

해수담수화용 역삼투막의 세정 장치 및 방법{Apparatus and Method of Cleaning Reverse Osmosis for Sea Water Desalination}
본 발명은 역삼투막의 세정 장치 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해수를 농축수와 여과수로 분리하는 역삼투막(Reverse Osmosis; RO)에 세정액을 공급하여 역삼투막에 부착되어 있는 스케일을 제거하여 역삼투막의 수명을 연장할 수 있는 해수담수화용 역삼투막의 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.
지구상의 물의 약 97%는 해수로서 물의 양에 있어서는 절대 다수를 차지하고 있으나 생활용수나 산업용수로 이용하기에는 염도가 너무 높아서 사용하기에는 어려움이 있다. 부족한 지표수를 보충하고 물부족이 심화되고 있는 상황에서 해수의 담수화가 많은 주목을 받고 있다.
담수화란 염분이 있는 해수 등을 음용수나 기타 용도로 사용할 수 있도록 하기 위하여 염분을 적합하도록 제거하는 일련의 공정이다. 염분농도는 물에 용해되어 있는 정도에 따라 담수(Fresh water), 기수(Brackish water), 해수(Sea water)로 구분한다.
해수는 많은 종류의 염분을 포함하고 있어, 음용수로 사용하기 위해서는 염분을 제거해야만 하며, 해수를 담수화하는 방법으로는 역삼투막을 이용하는 방법이 널리 사용되고 있다. 이때, 역삼투막을 장기간 지속적으로 사용하게 되면 원수 중 오염물질에 의해 막오염(Fouling)을 형성하게 되며, 간헐적인 세척과 화학세정에도 불구하고 담수의 생산량을 일정하게 유지하기 위해서는 역삼투막을 일정한 주기로 교환해야만 한다.
따라서 담수화설비의 지속적인 운전 및 막교체 비용의 감소에 따른 경제성 향상을 위해 역삼투막의 교환주기를 연장 할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 역삼투막에 의한 해수의 담수화에서 생산수에 변화가 발생되면 이를 감지하여 역삼투막에 세정액을 공급하여 역삼투막을 세정하여 정상적인 담수화가 이루어지도록 하는 해수담수화용 역삼투막의 세정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 해수를 담수화하는 역삼투막에 세정액을 공급하여 역삼투막을 세정함으로써 역삼투막의 교환 주기를 증가시킬 수 있는 해수담수화용 역삼투막의 세정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양상에 의하면, 해수를 처리하여 담수를 생산하는 장치에 있어서, 외부에서 공급된 해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등을 제거하는 전처리부; 상기 전처리부에서 배출된 해수를 압송하는 펌프; 상기 전처리된 해수에서 염분이 분리된 담수를 배출하는 역삼투부; 상기 역삼투부에 세정액을 공급하는 세정액 공급부; 및 상기 역삼투부에서의 생산되는 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하는 모니터링부; 를 포함하는 해수담수화용 역삼투막의 세정 장치를 제공한다.
상기 세정액은 구연산일 수 있다.
본 발명의 제2 양상에 의하면, 해수를 처리하여 담수를 생산하는 방법에 있어서, 해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등을 제거하는 단계; 상기 해수를 압송하는 단계; 압송된 상기 해수를 역삼투막에 의해 담수화하는 단계; 상기 역삼투부에 의해 생산되는 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하는 단계; 상기 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 역삼투부에 세정액을 공급하는 단계; 를 포함하는 해수담수화용 역삼투막의 세정 방법을 제공한다.
상기 세정액 공급 단계는 측정된 유량이 기준값보다 3~5% 감소되거나 또는 측정된 압력이 기준값보다 3~5% 상승되거나 또는 측정된 염제거율이 기준값보다 3~5% 증가되면 수행되는 수행될 수 있다.
상기 세정액 공급 단계는 상기 세정액이 4~5 분 동안 공급될 수 있다.
상기 세정액 공급 단계는 상기 세정액이 공급된 후, 상기 역삼투부에 의해 생산되는 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 재측정하여 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세정액은 구연산일 수 있다.
본 발명의 제3 양상에 의하면, 해수를 처리하여 담수를 생산하는 방법에 있어서, 침적주기를 설정하는 단계; 해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등을 제거하는 단계; 상기 해수를 압송하는 단계; 압송된 상기 해수를 역삼투부에 의해 담수화하는 단계; 및 설정된 침적주기가 되면 상기 역삼투부를 담수에 일정 시간동안 침적하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 역삼투막에 의한 해수의 담수화시 역삼투막에 세정액을 공급하여 역삼투막을 세정하여 정상적인 담수화가 이루어지도록 하는 효과가 있다.
또한, 해수를 담수화하는 역삼투막에 세정액을 공급하여 역삼투막을 세정함으로써 역삼투막의 교환 주기를 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화용 역삼투막의 세정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 해수담수화용 역삼투막의 세정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 해수담수화용 역삼투막의 세정 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화용 역삼투막의 세정 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 해수담수화용 역삼투막의 세정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투막의 세정 장치(100)의 구성을 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투막의 세정 장치(100)는 전처리부(110), 펌프(120), 역삼투부(130), 모니터링부(140) 및 세정액 공급부(150)를 포함한다.
전처리부(110)는 외부의 해수 취수 장치(미도시)를 통해 취수된 해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등과 같은 이물질을 제거하여 배출한다(S110). 여기서, 전처리부(110)는 표준 전처리 방식 또는 막 중심 전처리 방식을 이용할 수 있다. 표준전처리 방식은 모래여과, 다층여과, 카트리지 필터 등을 사용하는 방식이고, 막 중심 전처리 방식은 정밀여과막(Microfiltration Membrane; MF), 한외여과막(Ultrafiltration Membrane; UF) 등을 이용하는 방식이다. 전처리부(110)는 이외에도 다양한 방식을 이용할 수 있다.
본 실시예에서는 전처리부(110)는 사용자의 필요에 따라 다양한 방식의 여과기를 전처리부(110)에 사용할 수 있고, 동일 종류의 여과기를 복수로 연결하여 사용하는 등 다양하게 구성될 수 있다.
펌프(120)는 전처리부(110)에서 전처리된 해수가 후술하는 구성요소로 용이하게 이동할 수 있도록 해수에 고압으로 압력을 가하여 압송한다.
역삼투부(130)는 펌프(120)를 통해 압송되는 해수를 유입받은 후, 역삼투막을 이용하여 염분이 제거된 담수를 배출한다.
역삼투부(130)는 해수용((Sea water reverse osmosis) 또는 기수용(Brackish reverse osmosis)으로 구분된다. 역삼투부(130)는 복수개의 베셀(132)이 내장되고, 각각의 베셀(132)에는 6~7개의 역삼투막이 충진되어 사용된다. 역삼투부(130)를 구성하는 역삼투막은 일정한 주기(예를 들어 3~5년)로 교환된다.
여기서, 삽투압은 농도가 다른 두 액체를 반투막으로 막아 놓았을 때, 용질의 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 용매가 옮겨가는 현상에 의해 나타나는 압력을 말한다. 역삼투압은 삼투압보다 높은 압력을 가할 때, 용액으로부터 순수한 용매가 반투막을 통해 빠져 나오는 현상을 의미한다. 그리고, 역삼투막은 역삼투 현상을 일으키는 데 사용되는 반투막이다.
모니터링부(140)는 역삼투부(130)에서의 생산수의 생산 상태를 측정하여 사용자에게 알려준다. 모니터링부(140)가 측정하는 생산수의 생산 상태는 생산수의 량, 압력 및 생산수의 염제거율이다. 이를 위해, 모니터링부(140)는 유량 센서, 압력 센서 및 염분 센서를 포함할 수 있다.
세정액 공급부(150)는 펌프(120)에 의해 역삼투부(130)로 압송되는 해수에 세정액을 공급한다. 세정액 공급부(150)는 약품 공급 펌프 또는 약품주입기로 구성된다. 또한, 세정액 공급부(150)에서 역삼투부(130)에 공급되는 세정액은 구연산인 것이 바람직하지만, 역삼투막을 세정할 수 있다면 구연산 이외에도 이를 대체할 수 있는 다양한 약품의 사용이 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 작용한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 해수담수화용 역삼투막의 세정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 전처리부(110)에서 전처리 공정을 수행하여 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물 등과 같은 이물질이 제거(S110)된 해수는 펌프(120)에 의해 역삼투부(130)로 압송(S120)되고, 역삼투부(130)에서 염분이 제거된 생산수로 배출된다(S130).
여기서, 모니터링부(140)는 역삼투부(130)에서 생산되는 생산수의 생산 상태 즉, 생산되는 생산수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하고, 모니터링부(140)에서 측정된 생산수의 상태를 기준값과 비교한다(S140).
즉, 모니터링부(140)는 역삼투부(130)의 최초 사용 개시 시점에서 생산되는 생산수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하고, 이를 기준값으로서 기 설정하도록 한다.
이후, 모니터링부(140)는 역삼투부(130)에서 생산되는 생산수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하고, 이를 설정값과 비교한다. 비교 결과, 역삼투부(130)에서 생산되는 생산수의 유량이 3~5% 감소하거나 압력이 3~5% 상승하거나 염제거율이 3~5% 증가하는 등의 적어도 한가지의 조건이 해당되면 역삼투부(130)의 세정이 필요한 시기인 것으로 판단하여, 소정의 세정 신호를 출력한다(S150). 여기서, 모니터링부(140)가 측정하는 압력은 원수와 생산수의 막간 차압이다.
세정 신호가 출력되지 않는 경우에는 전처리된 해수를 이용하여 해수의 담수화 즉, 생산수의 생산을 계속 진행한다.
모니터링부(140)에서 출력되는 세정 신호를 입력받은 세정액 공급부(150)는 역삼투부(130)로 공급되는 해수에 세정액을 주입하여 역삼투부(130)에 공급되도록 한다(S160). 이때, 역삼투부(130)는 역삼투부(130)에서 생산된 생산수에 의해 베셀(132)이 채워진 상태를 유지한다. 또한, 역삼투부(130)에 공급되는 세정액은 구연산인것이 바람직하다. 이외에도 역삼투막을 세정할 수 있다면 구연산 이외에도 이를 대체할 수 있는 다양한 약품의 사용이 가능하다.
여기서, 세정액의 공급시간은 4~5분인 것이 바람직하다. 역삼투부(130)에 세정액이 공급되면 역삼투부(130)에서 생산수의 생산을 방해하는 스케일이 제거되어 생산수의 생산 상태는 설정값에 근접하게 된다. 따라서, 세정액을 4~5분 동안 공급한 후, 모니터링부(140)는 다시 생산수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하고, 이를 설정값과 비교한다(S170).
측정값이 설정값과 근접하면, 즉, 생산수의 유량 감소량이 3~5%이거나 압력 증가율이 3~5% 이내이거나 염제거율 상승률이 3~5% 이내인지 판단하여(S180), 모든 조건이 기준치 이내이면 역삼투부(130)는 정상적으로 세정된 것으로 판단하여 더 이상의 세정액 공급을 중단하고(S190), 담수화 작업을 진행한다.
하지만, 측정값과 여전히 설정값과 차이가 있는 경우에는 다시 세정액을 공급하는 단계(S160)를 수행한다.
한편, 역삼투부(130)의 세정은 다음과 같이 이루어질 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 해수담수화용 역삼투막의 세정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 우선, 사용자는 역삼투부(130)의 침적 주기를 설정한다(S210). 여기서, 설정되는 침적주기는 주1회 간격으로서, 설정된 침적주기가 되면 2~4시간 동안 침적이 이루어지는 것이 바람직하다. 침적주기의 카운팅은 별도의 타이머를 사용할 수 있고, 위에서와 같이 주1회와 같이 장시간의 침적 주기라면 작업자의 기억이나 기록에 의해 수행될 수도 있다. 이외에도 침적 주기는 사용자의 필요에 의해 다양하게 변경될 수 있다.
이후, 이전의 실시예와 동일한 방법으로 해수를 전처리(S220)한 후, 해수를 압송한다(S230). 그리고, 역삼투부(130)를 이용하여 해수를 담수화한다(S240).
이후, 침적 주기가 되면(S250), 역삼투부(130)를 역삼투부(130)에서 생산된 생산수에 일정 시간 침적(S260)시켜 역삼투부(130)의 스케일이 제거되도록 한다. 예를 들어, 주1회 간격으로 2~4시간 동안 역삼투부(130)가 침적되도록 한다.
본 실시예에 의한 세정 방법은 도 1에 도시된 세정 장치(100)에서 모니터링부(140)와 세정액 공급부(150)의 사용없이 수행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 역삼투막 세정 장치
110: 전처리부
120: 펌프
130: 역삼투부
140: 모니터부
150: 세정액 공급부

Claims (8)

  1. 해수를 처리하여 담수를 생산하는 장치에 있어서,
    외부에서 공급된 해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물을 제거하는 전처리부;
    상기 전처리부에서 배출된 해수를 압송하는 펌프;
    상기 전처리된 해수에서 염분이 분리된 담수를 배출하는 역삼투부;
    상기 역삼투부에 세정액을 공급하는 세정액 공급부; 및
    상기 역삼투부에서 생산되는 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하는 모니터링부;
    를 포함하는
    해수담수화용 역삼투막의 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정액은 구연산인
    해수담수화용 역삼투막의 세정 장치.
  3. 해수를 처리하여 담수를 생산하는 방법에 있어서,
    해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물을 제거하는 단계;
    상기 해수를 압송하는 단계;
    압송된 상기 해수를 역삼투막에 의해 담수화하는 단계;
    상기 역삼투막에 의해 생산되는 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 측정하는 단계;
    상기 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 기준값과 비교하는 단계; 및
    상기 역삼투막에 세정액을 공급하는 단계;
    를 포함하는
    해수담수화용 역삼투막의 세정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세정액 공급 단계는
    측정된 유량이 기준값보다 3~5% 감소되거나 또는
    측정된 압력이 기준값보다 3~5% 상승되거나 또는
    측정된 염제거율이 기준값보다 3~5% 증가되면 수행되는
    해수담수화용 역삼투막의 세정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세정액 공급 단계는
    상기 세정액이 4~5 분 동안 공급되는
    해수담수화용 역삼투막의 세정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정액 공급 단계는
    상기 세정액이 공급된 후, 상기 역삼투막에 의해 생산되는 담수의 유량, 압력 및 염제거율을 재측정하여 비교하는 단계를 더 포함하는
    해수담수화용 역삼투막의 세정 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 세정액은 구연산인
    해수담수화용 역삼투막의 세정 방법.
  8. 해수를 처리하여 담수를 생산하는 방법에 있어서,
    침적주기를 설정하는 단계;
    해수에서 콜로이드 물질, 유기물질, 무기물질, 미생물을 제거하는 단계;
    상기 해수를 압송하는 단계;
    압송된 상기 해수를 역삼투부에 의해 담수화하는 단계; 및
    설정된 침적주기가 되면 상기 역삼투부를 담수에 일정 시간동안 침적하는 단계를 포함하는
    해수담수화용 역삼투막의 세정 방법.
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