KR101277199B1 - Pretreatment apparatus and method for seawater desalination - Google Patents
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Abstract
해수담수화 전처리 장치 및 방법이 개시된다.
본 실시예에 따른 전처리 장치는 해수담수화 전처리를 위한 원수 또는 해수가 유입되는 해수 유입부(1)와, 상기 해수 유입부(1)를 통해 유입된 해수를 용존공기 부상 원리에 의하여 처리하는 용존공기부상장치(3)와, 상기 용존공기부상장치(3)에서 처리된 처리수를 원수로 하여 처리하는 막여과 모듈(4)과, 상기 막여과 모듈(4)로부터 처리된 처리수가 배출되는 해수 유출부(2)와, 상기 용존공기부상장치(3)에 공기를 주입하는 공기압축펌프(7)와, 상기 용존공기부상장치(3)에 응집제를 주입하는 응집제 주입펌프(5)와, 상기 공기압축펌프(7)에서 생산된 공기를 용존공기부상장치(3)로 주입할 때 공기 주입량을 조절할 수 있는 공기주입 제어밸브(8)와, 상기 해수 또는 처리수에서 탁도와 온도 및 압력 중 어느 하나를 계측하는 계측기와, 상기 계측기로부터 측정된 값을 DB로 저장하거나 연산을 수행하여 상기 응집제 주입펌프(5)와 상기공기주입 제어밸브(8)를 제어하는 연산제어 저장장치(6)를 포함할 수 있다.A seawater desalination pretreatment apparatus and method are disclosed.
The pretreatment apparatus according to the present embodiment is a seawater inlet (1) into which raw water or seawater is introduced for seawater desalination pretreatment, and dissolved air that processes seawater introduced through the seawater inlet (1) according to the dissolved air floating principle. Seawater outflow from the flotation device 3, the membrane filtration module 4 for treating the treated water treated in the dissolved air flotation device 3 as raw water, and the treated water discharged from the membrane filtration module 4 Part 2, an air compression pump 7 for injecting air into the dissolved air flotation device 3, a flocculant injection pump 5 for injecting a flocculant into the dissolved air flotation device 3, and the air Air injection control valve 8 which can control the air injection amount when injecting the air produced by the compression pump (7) into the dissolved air flotation device (3), and any one of turbidity and temperature and pressure in the sea or treated water Measuring instrument and measured from the instrument It may include a calculation control storage device (6) for controlling the flocculant injection pump (5) and the air injection control valve (8) by storing a value in a DB or performing a calculation.
Description
본 발명은 해수를 담수화시킴에 있어서, 해수담수화 전처리(pretreatment) 공정으로 적용되는 용존공기부상장치(Dissolved Air Flotation, DAF)와 막여과 조합공정에서, 원수 수질조건(예: 해수 수질조건)과 분리막 오염정도에 따라 용존공기부상시설에 주입되는 응집제 주입량과 공기 주입량을 자동으로 제어함으로써, 전처리 에너지 효율을 향상시키고, 여과막에 미치는 부하를 최소화하고, 역삼투막의 운전을 안정적으로 유지하며, 전처리 공정의 처리효율을 최적화하기 위한 해수담수화 전처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
In the present invention, in the desalination of seawater, raw water quality conditions (e.g., seawater quality conditions) and separation membranes in a combined air filtration (Dissolved Air Flotation, DAF) and membrane filtration process applied as a desalination pretreatment process. By automatically controlling the amount of flocculant and air injected into the dissolved air flotation facility according to the degree of contamination, it improves the pretreatment energy efficiency, minimizes the load on the filtration membrane, maintains the operation of the reverse osmosis membrane, and processes the pretreatment process. The present invention relates to a seawater desalination pretreatment apparatus and method for optimizing efficiency.
해수담수화 기술은 국내의 물수요를 해결하고 대체수자원 확보기술을 제공함과 동시에 해외시장을 개척하며 고가치 창출이 가능한 대표적인 기술분야이다.Seawater desalination technology is a representative technology field that can solve domestic water demand, provide alternative water resource securing technology, pioneer overseas market and create high value.
물(Water) 관련 분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 전문지인 GWI(Global Water Intelligence)의 "Water Reuse Markets 2005-2015: A Global Assessment & Forecast"에 따르면, 해수담수화 시장은 현재 300만 톤/일 규모이며 2015년에는 620만 톤/일 규모로 성장할 것으로 전망되고 있다.According to "Water Reuse Markets 2005-2015: A Global Assessment & Forecast", Global Water Intelligence (GWI), the world's most prestigious journal in the field of water, the seawater desalination market is currently 3 million tonnes / day. It is expected to grow to 6.2 million tons / day in 2015.
또한, 해수담수화 기술은 국내 물부족 지역에 대한 대체 수자원 제공의 해결책이 되고 있으며, 특히 환경문제의 논란이 야기되고 있는 댐 공사를 통한 수자원 확보 방안을 대체함으로써 비용절감 및 환경적 문제를 개선할 수 있기 때문에 향후에는 국내수요도 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.In addition, seawater desalination technology has become a solution to the provision of alternative water resources to domestic water shortage areas, and in particular, it is possible to reduce costs and improve environmental problems by replacing the water resources securing method through dam construction, which is causing controversy over environmental issues. As such, domestic demand is expected to continue to increase in the future.
해수담수화 방법으로는 증발법과 역삼투법을 들 수 있는데, 역삼투법이 증발법에 비하여 단위 부피의 물을 생산하기 위한 에너지 필요량이 상대적으로 작기 때문에 최근에는 역삼투법이 널리 사용되고 있다.The seawater desalination methods include evaporation and reverse osmosis. Reverse osmosis is widely used in recent years because the reverse osmosis method has a relatively small energy requirement for producing a unit volume of water compared to the evaporation method.
역삼투법은 해수나 기수에 함유되어 있는 성분을 고분자 분리막(역삼투막)을 이용하여 생산수와 농축수로 분리시키며, 생산수는 성분농도를 희석하여 용수 및 음용수로 활용하고 농축수는 다시 바다로 배출하게 된다.Reverse osmosis separates the components contained in seawater or brackish water into produced water and concentrated water using a polymer membrane (reverse osmosis membrane) .The produced water is diluted with component concentrations and used as water and drinking water, and the concentrated water is discharged back to the sea. do.
해수담수화 전처리 공정에는 해수원수의 특성 및 처리 목적에 따라 다양한 공정이 적용되고 있으며, 대표적으로 적용되는 공정이 용존공기부상장치, DMF(Dual Media Filter) 및 막여과 공정이 있다. Various processes are applied to the seawater desalination pretreatment process according to the characteristics of the seawater and the purpose of treatment, and representative processes are dissolved air flotation device, dual media filter (DMF) and membrane filtration process.
기존 해수담수화 공정에서는 초기 시설비 등의 이유로 DMF 공정을 많이 적용하여 왔으나, 후속공정인 역삼투 공정에 미치는 영향과 수질적인 부분을 감안할 때 최근 막여과 공정의 도입이 서서히 증가하고 있다. In the existing seawater desalination process, many DMF processes have been applied for reasons such as initial facility cost, but the introduction of membrane filtration process is gradually increasing in consideration of the effects on the reverse osmosis process and water quality.
막여과 공정은 처리수질의 안정적인 유지와 막 제조사의 꾸준한 노력으로 초기 시설비 및 유지관리 측면에서도 많은 강점을 나타나서 증가 추세는 꾸준하게 늘어가고 있다. 그러나 막여과 공정도 지속된 운전에 따라 막표면 형성되는 오염으로 인하여 역세척 기간의 단축 및 막수명의 단축에 따른 문제점을 내포하고 있으며, 특히, 해수에 포함된 조류 등의 영향으로 막여과 공정에 바이오 파울링(Bio Fouling)을 유발하는 문제점을 발생한다. 따라서 최근 이러한 문제점을 해결하고자 용존공기부상장치의 도입이 확대되고 있다.Membrane filtration process has shown many strengths in terms of initial facility cost and maintenance due to stable maintenance of treated water quality and steady efforts of membrane manufacturers, and the increasing trend is steadily increasing. However, the membrane filtration process also has problems of shortening the backwashing period and shortening the membrane life due to contamination formed on the surface of the membrane due to continuous operation.In particular, the membrane filtration process is affected by the algae contained in seawater. There is a problem that causes bio fouling. Therefore, in recent years, the introduction of dissolved air flotation device has been expanded.
종래 기술에 따른 해수담수화를 위한 용존공기부상형 전처리 장치는 대한민국 특허출원 제10-2008-0093082호에 개시된 바와 같이, 용존공기부상형 전처리 장치에서 인접된 격판에 복수개의 오리피스를 지그재그로 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.Dissolved air flotation type pretreatment apparatus for seawater desalination according to the prior art, as disclosed in the Republic of Korea Patent Application No. 10-2008-0093082, to form a plurality of orifices in a zigzag adjacent to the plate in the dissolved air flotation pretreatment apparatus It features.
그러나, 종래 기술에 따른 전처리 장치는 담수화하려는 해수, 즉 원수의 수질조건을 고려하지 않고, 단순히 장치에서 미리 세팅된 수치의 응집제 주입량과 공기량 주입량을 고정값으로 하여 사용함에 따라, 원수 수질의 변화에 따라 처리 품질이 상이하게 발생되고 있으며, 이후 후처리에도 영향을 미치는 단점을 가지고 있다.
However, the pretreatment apparatus according to the prior art does not consider the water quality conditions of the seawater, that is, the raw water to be desalted, and simply changes the raw water quality by using a predetermined amount of flocculant injection amount and air amount injection amount as preset values in the device. Therefore, the treatment quality is generated differently, and has a disadvantage that also affects the post-treatment.
본 실시예는 해수를 담수화시킴에 있어서 역삼투막의 전처리 공정으로 적용되는 용존공기부상장치(DAF)와 막여과(Membrane) 조합공정에서 원수 수질조건에 따라 용존공기부상장치에 주입되는 공기 주입량을 자동으로 제어하고, 분리막 표면의 비저항값을 기준으로 막오염정도를 판단하여, 응집제 투입량을 실시간 자동제어함으로서, 전처리 에너지 효율을 향상시키고, 여과막에 미치는 부하를 최소화하고, 역삼투막의 운전을 안정적으로 유지하며, 전처리 공정의 처리효율을 최적화하기 위한 것을 목적으로 한다.
In this embodiment, the amount of air injected into the dissolved air flotation device according to the raw water quality conditions in the combination process of the dissolved air flotation device (DAF) and membrane filtration (DAF) applied as a pretreatment process of the reverse osmosis membrane in the desalination of seawater is automatically performed. By controlling the amount of membrane fouling based on the specific resistance value of the membrane surface, and controlling the amount of flocculant input in real time, the pretreatment energy efficiency is improved, the load on the filtration membrane is minimized, and the operation of the reverse osmosis membrane is kept stable. The purpose is to optimize the treatment efficiency of the pretreatment process.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해수담수화 전처리를 위한 원수 또는 해수가 유입되는 해수 유입부와, 상기 해수 유입부를 통해 유입된 해수를 용존공기 부상 원리에 의하여 처리하는 용존공기부상장치와, 상기 용존공기부상장치에서 처리된 처리수를 원수로 하여 처리하는 막여과 모듈과, 상기 막여과 모듈로부터 처리된 처리수가 배출되는 해수 유출부와, 상기 용존공기부상장치에 공기를 주입하는 공기압축펌프와, 상기 용존공기부상장치에 응집제를 주입하는 응집제 주입펌프와, 상기 공기압축펌프에서 생산된 공기를 용존공기부상장치로 주입할 때 공기 주입량을 조절할 수 있는 공기주입 제어밸브와, 상기 해수 또는 처리수에서 탁도와 온도 및 압력 중 어느 하나를 계측하는 계측기와, 상기 계측기로부터 측정된 값을 DB로 저장하거나 연산을 수행하여 상기 응집제 주입펌프와 상기공기주입 제어밸브를 제어하는 연산제어 저장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수담수화 전처리 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the dissolved air flotation device for processing raw water or seawater for the seawater desalination pretreatment, the seawater introduced through the seawater inlet by the dissolved air floating principle, and the dissolved air A membrane filtration module for treating treated water as a raw water, a seawater outlet for discharging the treated water from the membrane filtration module, an air compression pump for injecting air into the dissolved air flotation device, and Coagulant injection pump for injecting coagulant into the dissolved air flotation device, Air injection control valve for adjusting the air injection amount when injecting the air produced by the air compression pump into the dissolved air flotation device, Turbidity in the sea or treated water And a measuring instrument for measuring any one of temperature and pressure, and storing the measured value from the measuring instrument to a DB or performing an operation. Over a desalination end processor comprising a storage device control operation for controlling the air injection control valve and the coagulant injection pump it may be provided.
또한, 계측기는 상기 해수의 탁도를 측정하는 해수원수 탁도계와, 상기 해수의 온도를 측정하는 해수원수 온도계와, 상기 막여과 모듈로 유입되는 해수의 압력을 측정하는 막여과 모듈 유입압력계와, 상기 막여과 모듈을 거쳐 처리되는 처리수의 압력을 측정하는 막여과 모듈 유출압력계를 포함할 수 있다.In addition, the measuring instrument is a seawater turbidity meter for measuring the turbidity of the seawater, a seawater source thermometer for measuring the temperature of the seawater, a membrane filtration module inlet pressure gauge for measuring the pressure of the seawater flowing into the membrane filtration module, and the membrane It may include a membrane filtration module outflow pressure gauge for measuring the pressure of the treated water treated through the filtration module.
또한, 연산제어 저장장치는 상기 응집제 주입펌프는 연산제어 저장장치와의 온라인 접속을 위한 펌프 구동기을 구비하여 상기 연산제어 저장장치에 의해 응집제 주입량을 정량적으로 증가 또는 감소시키도록 되어 있을 수 있다.Further, the operational control storage device may be configured such that the flocculant injection pump includes a pump driver for online connection with the operational control storage device to quantitatively increase or decrease the amount of flocculant injection by the operational control storage device.
또한, 연산제어 저장장치는 상기 해수담수화 전처리 장치를 포함한 파일롯 시설의 운영시 기 산정된 경험수치를 바탕으로 산정된 정상 운전시 SCR(Specific Cake Resistance, 이하 SCR) 설정범위와 현재 운영시의 SCR값을 비교하여 응집제 주입량을 실시간 제어할 수 있도록, 온라인 네트워크망과 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있다.In addition, the operation control storage device is the SCR (Specific Cake Resistance, SCR) setting range in the normal operation calculated based on the experience value calculated during the operation of the pilot facility including the seawater desalination pretreatment device and the SCR value at the present operation. It can include on-line network and computer hardware and software so as to control the amount of flocculant injection in real time.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 따르면, 해수담수화 전처리 장치에서 처리할 해수 또는 원수의 수질에 따라 응집제 주입량과 공기 주입량을 조정하여 상기 해수담수화 전처리 장치에 설치된 용존공기부상장치에 주입하는 해수담수화 전처리 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, the seawater desalination pretreatment method of injecting the flocculant injection amount and the air injection amount according to the quality of the seawater or raw water to be treated in the seawater desalination pretreatment device injected into the dissolved air flotation device installed in the seawater desalination pretreatment device This may be provided.
또한, 해수담수화 전처리 방법은 원수 탁도를 계측기를 통해 측정하는 단계와, 탁도를 이용한 SS연산을 수행함으로써, SS값을 산출하는 단계와, 산출된 SS값을 기준으로 A/S비 기준치에 따라서 용존공기부상장치에서 주입할 공기 주입량을 제어하는 단계와, 막여과 모듈 및 관련 시설에서 SCR값을 산정하는 단계와, 상기 해수담수화 전처리 장치를 포함한 파일롯 시설 운영시 기 산정된 경험수치를 바탕으로 산정된 정상 운전시 SCR 설정범위와 현재 운영시의 SCR값을 비교하여 응집제 주입량을 실시간 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the seawater desalination pretreatment method is measured by measuring the raw turbidity through the instrument, performing the SS operation using the turbidity, calculating the SS value, and dissolved according to the A / S ratio reference value based on the calculated SS value Controlling the amount of air to be injected in the air flotation device, calculating the SCR value in the membrane filtration module and related facilities, and based on experience values calculated during operation of the pilot facility including the seawater desalination pretreatment device. Comparing the SCR setting range in the normal operation with the SCR value of the current operation may include controlling the amount of flocculant injection in real time.
또한, 실시간 제어하는 단계에서는 상기 SCR값이 SCR 설정범위(A~B)에 포함될 경우, 연산제어 저장장치가 응집제 주입량을 변화시키지 않고 현운전 조건을 유지하고, 상기 SCR값이 SCR 설정범위(A~B)의 일측 설정값(B)보다 클 경우, 연산제어 저장장치가 응집제 주입량을 증가시키고, 상기 SCR값이 SCR 설정범위의 타측 설정값(A)보다 작을 경우, 연산제어 저장장치가 응집제 주입량을 감소시킬 수 있다.In the real-time control step, when the SCR value is included in the SCR setting range (A to B), the operation control storage device maintains the current operating condition without changing the coagulant injection amount, and the SCR value is the SCR setting range (A). When larger than one set value B of ˜B), the operational control storage device increases the coagulant injection amount, and when the SCR value is smaller than the other set value A of the SCR setting range, the operational control storage device increases the coagulant injection amount. Can be reduced.
또한, 상기 해수담수화 전처리 방법은, 상기 각 단계별로 사용한 데이터(예기서, 데이터는 계측기로부터 측정된 값 또는 연산값을 포함함)를 DB에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
The seawater desalination pretreatment method may further include storing data used in each step (eg, the data includes a measured value or a calculated value from a measuring instrument) in a DB.
본 발명의 실시예는 용존공기부상장치에 주입되는 응집제 주입량과 공기 주입량을 원수 수질조건 또는 해수 수질조건의 변화에 따라 제어함으로서, 장치 운용 측면에서 전처리 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Embodiment of the present invention by controlling the amount of injected flocculant and the amount of air injected into the dissolved air flotation device according to the change in the raw water quality conditions or seawater quality conditions, there is an advantage that can improve the pretreatment energy efficiency in terms of device operation.
또한, 본 실시예는 최적화된 해수담수화 전처리를 수행하여, 여과막에 미치는 부하를 최소화할 수 있다.In addition, the present embodiment may be performed to minimize the load on the filtration membrane by performing an optimized desalination pretreatment.
또한, 본 실시예는 역삼투막의 운전을 안정적으로 유지하며, 전처리 공정의 처리효율을 최적화 시킬수 있다.
In addition, the present embodiment can maintain the operation of the reverse osmosis membrane and can optimize the treatment efficiency of the pretreatment process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 전처리 장치의 모식도이다.
도 2는 도 1의 장치에서 원수의 수질조건에 따라 응집제 주입량과 공기 주입량을 자동으로 조절하는 해수담수화 전처리 방법을 설명하기 위한 제어로직 구성도이다.1 is a schematic diagram of a seawater desalination pretreatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control logic diagram for explaining a seawater desalination pretreatment method of automatically adjusting the flocculant injection amount and the air injection amount according to the water quality conditions of the raw water in the apparatus of FIG. 1.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are described as one embodiment by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation are not limited.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 해수담수화 전처리 공정에 적용되는 용존공기부상장치와 막여과 공정의 조합공정에서 해수의 수질조건에 따라 최적의 응집제와 공기 주입량을 자동으로 제어하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있다. The present invention has a basic technical idea to automatically control the optimum flocculant and air injection amount according to the water quality conditions of the seawater in the combined process of the dissolved air flotation device and membrane filtration process applied to the seawater desalination pretreatment process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 전처리 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a seawater desalination pretreatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예는 용존공기부상장치와 막여과 조합공정에서, 응집제 및 공기 주입량을 하기에서 설명할 제어로직에 따라 제어할 수 있도록 되어 있다.Referring to FIG. 1, in this embodiment, the flocculant and the air injection amount can be controlled in accordance with the control logic described below in the combined air filtration device and membrane filtration combination process.
본 실시예는 해수담수화 전처리에 대상물에 해당하는 원수, 즉 해수가 유입되는 해수 유입부(1)와, 유입된 해수를 용존공기 부상 원리에 의하여 처리하는 용존공기부상장치(3)와, 용존공기부상장치(3)에서 처리된 처리수를 원수로 하여 처리하는 막여과 모듈(4)을 포함할 수 있다.In this embodiment, the raw water corresponding to the seawater desalination pretreatment, that is, the seawater inlet (1) into which the seawater is introduced, and the dissolved air flotation device (3) for treating the introduced seawater according to the principle of floating air floating, and dissolved air It may include a membrane filtration module (4) for treating the treated water treated in the flotation device (3) as raw water.
또한, 본 실시예는 막여과 모듈(4)로부터 처리된 처리수가 배출되는 해수 유출부(2)와, 용존공기부상장치(3)에 공기를 주입하는 공기압축펌프(7)와, 공기압축펌프(7)에서 생산된 공기를 용존공기부상장치(3)로 주입할 때 공기 주입량을 조절할 수 있는 공기주입 제어밸브(8)를 포함할 수 있다.In addition, the present embodiment is a
여기서, 공기주입 제어밸브(8)는 전자 제어변 또는 컨트롤 밸브로서 연산제어 저장장치(6)에 온라인으로 접속되어 있을 수 있다.Here, the air
또한, 본 실시예는 용존공기부상장치(3)에 결합되어 응집제를 주입할 수 있는 할 수 있는 응집제 주입펌프(5)를 포함할 수 있다. 예컨대, 응집제 주입펌프(5)는 응집제 저장탱크(도시 안됨)와 용존공기부상장치(3) 상의 배관에 설치되어 있을 수 있다.In addition, the present embodiment may include a coagulant injecting
응집제 주입펌프(5)는 연산제어 저장장치(6)에 온라인으로 접속되는 펌프 구동기를 구비하여 연산제어 저장장치(6)의 제어신호에 따라 응집제 주입량을 정량적으로 증가 또는 감소시킬 수 있도록 구성되어 있다.The
또한, 본 실시예는 유입되는 해수의 탁도를 측정하는 해수원수 탁도계(9)와, 유입되는 해수의 온도를 측정하는 해수원수 온도계(10)를 포함할 수 있다.In addition, the present embodiment may include a seawater source turbidimeter 9 for measuring the turbidity of the incoming seawater, and a
여기서, 해수원수 탁도계(9)와 해수원수 온도계(10)도 전자식 또는 디지털 방식의 센서류로서 연산제어 저장장치(6)에 온라인으로 접속되어 있을 수 있다.Here, the seawater turbidity meter 9 and the
또한, 본 실시예는 막여과 모듈(4)로 유입되는 원수(예 : 해수)의 압력을 측정하는 막여과 모듈 유입압력계(11)와, 막여과 모듈(4)을 거쳐 처리되는 처리수의 압력을 측정하는 막여과 모듈 유출압력계(12)를 포함할 수 있다.In addition, the present embodiment is a membrane filtration module
또한, 본 실시예는 계측기로부터 측정된 값을 DB로 저장하거나 연산을 수행하여 상기 응집제 주입펌프(5)와 상기 공기주입 제어밸브(8)를 제어하는 연산제어 저장장치(6)를 포함할 수 있다.In addition, the present embodiment may include an operation
즉, 연산제어 저장장치(6)는 하기의 도 2를 통해 설명할 바와 같이, 본 실시예와 같은 해수담수화 전처리 장치를 포함한 파일롯 시설 운영시 기 산정된 경험수치를 바탕으로 산정된 정상 운전시 SCR 설정범위와 현재 운영시의 SCR값을 비교하여 응집제 주입량을 실시간 제어할 수 있도록, 온라인 네트워크망과 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하여 구성될 수 있다.That is, the operation
한편, 계측기는 막여과 모듈 유입압력계(11), 막여과 모듈 유출압력계(12), 해수원수 탁도계(9), 해수원수 온도계(10), 도시되어 있지는 않지만 유량계 등을 통칭하고 있다.On the other hand, the measuring device is collectively referred to as membrane filtration module
이하, 본 발명의 위와 같은 기술적 사상의 근간을 이루는 제어로직에 대해서 살펴보면 다음과 같이 수행된다.Hereinafter, a description will be given of the control logic which forms the basis of the technical idea as described above.
해수원수 탁도계(9)는 원수, 즉 해수의 탁도(Turbidity)를 측정하고, 이를 연산제어 저장장치(6)에 전달한다.The seawater turbidity meter 9 measures the turbidity of raw water, ie, seawater, and transmits it to the operational
연산제어 저장장치(6)에는 아래의 예시적인 [수학식 1]을 비롯하여, 실험을 통해 얻은 부유물질(Suspended Solids, 이하 SS)와 탁도와의 상관관계 및 분석결과에 따른 복수개의 경험식이, 계절, 시간, 유량 별로 미리 설정되어 있을 수 있다.The operational
여기서, SS값을 실측하는 것보다, 상대적으로 더 정밀하고 에너지 효율적으로 탁도를 측정하여 연산함으로써, SS값의 정확도를 증가시킬 수 있다.Here, the accuracy of the SS value can be increased by measuring and calculating turbidity relatively more accurately and energy-efficiently than measuring the SS value.
이렇게, 연산제어 저장장치(6)는 해수원수 탁도계(9)를 통해 입력된 해수의 탁도를 [수학식 1]에 대입하여 해수의 SS값에 대하여 정밀하게 기록 저장 및 관리할 수 있다.In this way, the arithmetic
또한, 해수의 온도, 탁도 및 후단 막공정에 적용되는 압력과 플럭스(flux)로부터 막표면에 형성되는 케이크비저항(Specific Cake Resistance, SCR)은 [수학식 2]로부터 결정된다.In addition, the specific cake resistance (SCR) formed on the surface of the film from the pressure and flux applied to the temperature, turbidity, and post-membrane process of seawater is determined from Equation (2).
여기서, α는 케이크비저항(SCR), μ는 물의 점도, J는 플럭스, Rm은 막표면 저항, ΔP는 막간 차압, cs는 부유물 질량, Vs는 여과유량, A는 막 표면적Where α is the cake specific resistance (SCR), μ is the viscosity of water, J is the flux, R m is the membrane surface resistance, ΔP is the interlayer differential pressure, c s is the suspended solids mass, V s is the filtration flow rate, and A is the membrane surface area.
다음에서는 해수담수화 공정에 전처리로 적용되는 용존공기부상장치와 막여과 조합공정에서 위와 같은 이론적 배경에 근거하여 해수 또는 원수의 수질을 모니터링하고 연산하여 최적의 응집제 주입량과 공기량을 제어하는 방법에 대해 살펴본다.In the following, the dissolved air flotation device applied to the seawater desalination process and the method of controlling the optimal flocculant injection amount and air volume by monitoring and calculating the water quality of seawater or raw water based on the above theoretical background in the membrane filtration process see.
용존공기부상장치에 주입되는 공기 주입량 결정은 [수학식 1]로부터 구해진 SS값을 바탕으로 A/S비가 기준범위를(0.005~0.06 mL/mg)을 만족하는 것을 조건으로 하여, 도 1에 도시된 연산제어 저장장치(6)가 공기주입 제어밸브(8)를 제어하여 공기 주입량을 조정한다.Determination of the amount of air injected into the dissolved air flotation apparatus is shown in FIG. 1 on the condition that the A / S ratio satisfies the reference range (0.005 to 0.06 mL / mg) based on the SS value obtained from [Equation 1]. The operation
여기서, A/S비는 원수의 SS값에 대한 공기 주입량을 의미하고, 기준값은 원수의 SS 대비 적정 공기 주입량의 범위를 의미할 수 있다.Here, the A / S ratio may mean an air injection amount with respect to the SS value of the raw water, and the reference value may mean a range of an appropriate air injection amount with respect to the SS of the raw water.
즉, 본 실시예의 전체적인 제어 흐름은 해수원수 탁도계(9) 등을 활용하여 분석된 해수 또는 원수의 수질을 바탕으로 도 2에서 제시된 제어로직 및 도 1의 연산제어 저장장치(6)에 의해 응집제 주입량과 공기 주입량을 조정한다. That is, the overall control flow of the present embodiment is the amount of flocculant injection by the control logic shown in FIG. 2 and the operational
도 2에서는 해수의 탁도 또는 온도를 측정하고 이를 바탕으로 해수의 농도를 계산한 후 기존 DB를 바탕으로 구축된 경험식을 이용하여 응집제 주입량과 공기 주입량을 결정하는 로직을 나타내었다.In FIG. 2, the turbidity or temperature of the seawater is measured and the concentration of the seawater is calculated based on the seawater, and the logic for determining the coagulant injection amount and the air injection amount using the empirical formula built on the existing DB is shown.
본 실시예에 따른 해수담수화 전처리 방법의 제어로직은 원수 탁도를 계측기(예: 해수원수 탁도계)를 통해 측정하는 단계(S10)를 포함할 수 있다.The control logic of the seawater desalination pretreatment method according to the present embodiment may include measuring raw water turbidity through an instrument (eg, seawater turbidity meter) (S10).
측정된 탁도는 연산제어 저장장치에 입력될 수 있다.The measured turbidity may be input to the operational control storage device.
이후, 연산제어 저장장치는 탁도를 이용한 SS연산(예: [수학식 1] 이용한 SS산출)을 수행함으로써, SS값을 산출하는 단계(S20)를 진행할 수 있다.Subsequently, the operation control storage device may proceed to calculating the SS value by performing SS operation using turbidity (eg, calculating SS using Equation 1).
또한, 연산제어 저장장치는 산출된 SS값을 기준으로 A/S비 기준치에 따라서 용존공기부상장치에서 주입할 공기 주입량을 제어하는 단계(S30)를 진행한다.In addition, the operation control storage device performs a step (S30) of controlling the amount of air injection to be injected from the dissolved air flotation device according to the A / S ratio reference value based on the calculated SS value.
또한, 연산제어 저장장치는 막여과 모듈 및 관련 시설에서 SCR(Specific Cake Resistance, 이하 SCR)값을 산정하는 단계(S40)를 수행한다.In addition, the operation control storage device performs a step (S40) of calculating a specific cake resistance (SCR) value in the membrane filtration module and related facilities.
또한, 공기 주입량을 제어하는 단계(S30)와 SCR값을 산정하는 단계(S40) 사이에서는 여과유량, 수온, TMP(Trans Membrane Pressure)가 측정된 후 연산제어 저장장치에 입력될 수 있다.In addition, between the step S30 of controlling the air injection amount and the step S40 of calculating the SCR value, the filtration flow rate, the water temperature, and the TMP (Trans Membrane Pressure) may be measured and input to the operation control storage device.
이후, 연산제어 저장장치는 해수담수화 전처리 장치를 포함한 파일롯 시설 운영시 기 산정된 경험수치를 바탕으로 산정된 정상 운전시 SCR 설정범위와 현재 운영시의 SCR값을 비교하여 응집제 주입량을 실시간 제어하는 단계(S40 ~ S71)를 수행한다.After that, the operational control storage device controls the amount of flocculant injection in real time by comparing the SCR setting range in the normal operation with the SCR value in the current operation, which is calculated based on the experience values calculated during the pilot facility operation including the seawater desalination pretreatment device. Perform (S40 ~ S71).
응집제 주입량의 실시간 제어는 연산제어 저장장치가 응집제 주입펌프의 작동을 제어하여 이루어질 수 있다.Real-time control of the coagulant injection amount may be achieved by the operational control storage device controlling the operation of the coagulant injection pump.
예컨대, SCR값이 SCR 설정범위(A~B)에 포함될 경우(S50), 연산제어 저장장치는 응집제 주입량을 변화시키지 않고 현운전 조건을 유지(S51)한다.For example, when the SCR value is included in the SCR setting ranges A to B (S50), the operation control storage device maintains the current operating condition without changing the coagulant injection amount (S51).
또한, SCR값이 SCR 설정범위(A~B)의 일측 설정값(B)보다 클 경우(S60), 연산제어 저장장치는 응집제 주입량을 증가(S61)시킨다.In addition, when the SCR value is larger than one set value B of the SCR setting ranges A to B (S60), the operation control storage device increases the amount of flocculant injection (S61).
또한, SCR값이 SCR 설정범위(A~B)의 타측 설정값(A)보다 작을 경우(S70), 연산제어 저장장치는 응집제 주입량을 감소(S71)시킨다.Further, when the SCR value is smaller than the other side set value A of the SCR setting ranges A to B (S70), the operation control storage device reduces the amount of flocculant injection (S71).
이와 같은 제어하는 단계(S40 ~ S71)는 장치가 오프되기 전까지 실시간으로 반복 수행될 수 있다.Such controlling steps S40 to S71 may be repeated in real time until the device is turned off.
한편, 연산제어 저장장치는 단계별로 사용한 각종 데이터(예: 계측기로부터 측정된 값, 연산값 등을 DB에 저장하는 단계(S80)를 더 수행할 수 있다.On the other hand, the operation control storage device may further perform the step (S80) of storing a variety of data used in each step (for example, the value measured from the measuring instrument, the calculation value, etc. in the DB.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. For example, a person skilled in the art can change the material, size and the like of each constituent element depending on the application field or can combine or substitute the embodiments in a form not clearly disclosed in the embodiment of the present invention, Of the range. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and that such modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention.
1 : 해수 유입부 2 : 해수 유출부
3 : 용존공기부상장치 4 : 막여과 모듈
5 : 응집제 주입펌프 6 : 연산제어 저장장치
7 : 공기압축펌프 8 : 공기주입 제어밸브
9 : 해수원수 탁도계 10 : 해수원수 온도계
11 : 막여과 모듈 유입압력계 12 : 막여과 모듈 유출압력계1: seawater inlet 2: seawater outlet
3: dissolved air flotation device 4: membrane filtration module
5: coagulant injection pump 6: operation control storage device
7: air compression pump 8: air injection control valve
9: seawater turbidity meter 10: seawater thermometer
11: membrane filtration module inlet pressure gauge 12: membrane filtration module outlet pressure gauge
Claims (8)
상기 해수 유입부(1)를 통해 유입된 해수를 용존공기 부상 원리에 의하여 처리하는 용존공기부상장치(3)와,
상기 용존공기부상장치(3)에서 처리된 처리수를 원수로 하여 처리하는 막여과 모듈(4)과,
상기 막여과 모듈(4)로부터 처리된 처리수가 배출되는 해수 유출부(2)와,
상기 용존공기부상장치(3)에 공기를 주입하는 공기압축펌프(7)와,
상기 용존공기부상장치(3)에 응집제를 주입하는 응집제 주입펌프(5)와,
상기 공기압축펌프(7)에서 생산된 공기를 용존공기부상장치(3)로 주입할 때 공기 주입량을 조절할 수 있는 공기주입 제어밸브(8)와,
상기 해수 또는 처리수에서 탁도와 온도 및 압력 중 어느 하나를 계측하는 계측기와,
상기 계측기로부터 측정된 값을 DB로 저장하거나 연산을 수행하여 상기 응집제 주입펌프(5)와 상기공기주입 제어밸브(8)를 제어하는 연산제어 저장장치(6)를 포함하고,
상기 연산제어 저장장치(6)는,
상기 해수담수화 전처리 장치를 포함한 파일롯 시설의 운영시 기 산정된 경험수치를 바탕으로 산정된 정상 운전시 SCR(Specific Cake Resistance, 이하 SCR) 설정범위와 현재 운영시의 SCR값을 비교하여 응집제 주입량을 실시간 제어할 수 있도록, 온라인 네트워크망과 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는
해수담수화 전처리 장치.
Seawater inlet (1) to feed the raw water or seawater for seawater desalination pretreatment,
Dissolved air floating device (3) for processing the sea water introduced through the sea water inlet (1) by the dissolved air floating principle,
A membrane filtration module 4 for treating the treated water treated in the dissolved air flotation device 3 as raw water,
A sea water outlet 2 through which the treated water from the membrane filtration module 4 is discharged;
An air compression pump 7 for injecting air into the dissolved air flotation device 3;
A flocculant injection pump (5) for injecting a flocculant into the dissolved air flotation device (3),
An air injection control valve 8 capable of adjusting the air injection amount when injecting the air produced by the air compression pump 7 into the dissolved air flotation device 3;
A measuring instrument for measuring any one of turbidity, temperature and pressure in the seawater or treated water;
Comprising an operation control storage device 6 for storing the measured value from the measuring instrument to the DB or to perform the calculation to control the coagulant injection pump 5 and the air injection control valve (8),
The operation control storage device 6,
The amount of flocculant injection is measured in real time by comparing the SCR (Specific Cake Resistance, SCR) setting range under normal operation calculated based on the experience value calculated during operation of the pilot facility including the seawater desalination pretreatment device. To include online network and computer hardware and software
Seawater desalination pretreatment device.
상기 계측기는,
상기 해수의 탁도를 측정하는 해수원수 탁도계(9)와,
상기 해수의 온도를 측정하는 해수원수 온도계(10)와,
상기 막여과 모듈(4)로 유입되는 해수의 압력을 측정하는 막여과 모듈 유입압력계(11)와,
상기 막여과 모듈(4)을 거쳐 처리되는 처리수의 압력을 측정하는 막여과 모듈 유출압력계(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는
해수담수화 전처리 장치.
The method of claim 1,
Wherein the meter comprises:
Seawater source turbidity meter (9) for measuring the turbidity of the seawater,
Sea water source thermometer (10) for measuring the temperature of the sea water,
Membrane filtration module inlet pressure gauge (11) for measuring the pressure of the sea water flowing into the membrane filtration module (4),
It characterized in that it comprises a membrane filtration module outflow pressure gauge 12 for measuring the pressure of the treated water treated through the membrane filtration module (4)
Seawater desalination pretreatment device.
상기 연산제어 저장장치(6)는,
원수의 탁도를 계측기로 측정하고, 상기 탁도를 이용하여 SS연산을 수행하여 SS값을 산출하고, 산출된 상기 SS값을 기준으로 A/S비 기준치에 따라서 용존공기부상장치에서 주입할 공기 주입량을 제어하도록 되어 있고,
상기 응집제 주입펌프(5)는,
연산제어 저장장치(6)와의 온라인 접속을 위한 펌프 구동기를 구비하여 상기 연산제어 저장장치(6)에 의해 응집제 주입량을 정량적으로 증가 또는 감소시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는
해수담수화 전처리 장치.
The method of claim 1,
The operation control storage device 6,
Measure turbidity of raw water with a measuring instrument, perform SS operation using the turbidity, calculate SS value, and calculate the amount of air to be injected from the dissolved air flotation device according to the A / S ratio reference value based on the calculated SS value. To control,
The flocculant injection pump 5,
A pump driver for on-line connection with the operational control storage device 6 is provided so as to quantitatively increase or decrease the coagulant injection amount by the operational control storage device 6.
Seawater desalination pretreatment device.
원수 탁도를 계측기를 통해 측정하는 단계(S10)와,
탁도를 이용한 SS연산을 수행함으로써, SS값을 산출하는 단계(S20)와,
산출된 SS값을 기준으로 A/S비 기준치에 따라서 용존공기부상장치에서 주입할 공기 주입량을 제어하는 단계(S30)와,
막여과 모듈 및 관련 시설에서 SCR값을 산정하는 단계(S40)와,
상기 해수담수화 전처리 장치를 포함한 파일롯 시설 운영시 기 산정된 경험수치를 바탕으로 산정된 정상 운전시 SCR 설정범위와 현재 운영시의 SCR값을 비교하여 응집제 주입량을 실시간 제어하는 단계(S50 ~ S71)를 포함하는 것을 특징으로 하는
해수담수화 전처리 방법.
The amount of coagulant injection and air is adjusted according to the quality of seawater or raw water to be treated in the seawater desalination pretreatment device and injected into the dissolved air flotation device installed in the seawater desalination pretreatment device.
Measuring the turbidity of raw water through a measuring instrument (S10);
Calculating an SS value by performing SS operation using turbidity (S20),
Controlling the air injection amount to be injected in the dissolved air flotation device according to the A / S ratio reference value based on the calculated SS value (S30);
Calculating the SCR value in the membrane filtration module and related facilities (S40);
Comparing the SCR setting range in the normal operation and the SCR value in the current operation calculated based on the experience value calculated during the pilot facility operation including the seawater desalination pretreatment device to control the flocculant injection amount in real time (S50 ~ S71). Characterized in that it comprises
Seawater desalination pretreatment method.
상기 실시간 제어하는 단계(S50 ~ S71)에서는
상기 SCR값이 SCR 설정범위(A~B)에 포함될 경우(S50), 연산제어 저장장치가 응집제 주입량을 변화시키지 않고 현운전 조건을 유지(S51)하고,
상기 SCR값이 SCR 설정범위(A~B)의 일측 설정값(B)보다 클 경우(S60), 연산제어 저장장치가 응집제 주입량을 증가(S61)시키고,
상기 SCR값이 SCR 설정범위(A~B)의 타측 설정값(A)보다 작을 경우(S70), 연산제어 저장장치가 응집제 주입량을 감소(S71)시키고,
상기 각 단계(S10 ~ S40, S50 ~ S71)별로 사용한 데이터(예기서, 데이터는 계측기로부터 측정된 값 또는 연산값을 포함함)를 DB에 저장하는 단계(S80)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는
해수담수화 전처리 방법.The method of claim 5,
In the real time control step (S50 ~ S71)
When the SCR value is included in the SCR setting range (A to B) (S50), the operation control storage device maintains the current operating condition without changing the coagulant injection amount (S51),
When the SCR value is larger than one side set value B of the SCR set ranges (A to B) (S60), the operation control storage device increases the coagulant injection amount (S61),
When the SCR value is smaller than the other side setting value A of the SCR setting ranges A to B (S70), the operation control storage device reduces the amount of flocculant injection (S71),
And storing the data used in each of the steps S10 to S40 and S50 to S71 (in this example, the data includes a measured value or a calculated value from a measuring instrument) in a DB (S80).
Seawater desalination pretreatment method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100129549A KR101277199B1 (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Pretreatment apparatus and method for seawater desalination |
Applications Claiming Priority (1)
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