KR101462565B1 - Monitoring method real-time fouling potential in Reverse Osmosis Process for Seawater Desalination and Desalination equipment having such monitoring function - Google Patents

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Abstract

본 발명은 역삼투 공정에서 다양한 원인에 의하여 나타나는 막오염 현상을 현장에서 실시간으로 감시하기 위한 해수 담수화 역삼투 공정의 실시간 막오염 포텐셜 감시 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a real-time membrane contamination potential monitoring apparatus and method for a seawater desalination reverse osmosis process for real-time monitoring of membrane contamination phenomena caused by various causes in a reverse osmosis process.

본 발명에 따른 해수 담수화 역삼투 공정의 실시간 막오염 포텐셜 감시 장치 및 방법은 유입수 저장탱크, 고압펌프, 역삼투막 모듈, 역압밸브, 유입수 유량센서, 유입수 온도 및 전도도 측정센서, 유입수 압력센서, 처리수 온도 및 전도도 측정센서, 처리수 유량센서, 농축수 압력센서, 농축수 유량센서, 소형 중공사 한외여과 모듈, 압력 센서, 감압펌프, 유량센서, 탁도 측정센서, 데이터 저장 및 처리용 컴퓨터, 해석 프로그램, 약품세정용 펌프, 세정약품 탱크로 구성됨을 특징으로 한다.A real-time membrane contamination potential monitoring apparatus and method in a seawater desalination reverse osmosis process according to the present invention includes at least one of an influent storage tank, a high pressure pump, a reverse osmosis membrane module, a back pressure valve, an influent water flow sensor, an influent water temperature and conductivity measurement sensor, Condensate flow sensor, Concentrated water flow sensor, Small hollow ultrafiltration module, Pressure sensor, Decompression pump, Flow sensor, Turbidity measurement sensor, Data storage and processing computer, Analysis program, A chemical cleaning pump, and a cleaning chemical tank.

역삼투 공정, 해수담수화, 막오염, 다중 막오염 메카니즘, 막오염 포텐셜 Reverse osmosis process, seawater desalination, membrane fouling, multi membrane fouling mechanism, membrane fouling potential

Description

해수담수화 장치의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시방법 및 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치{Monitoring method real-time fouling potential in Reverse Osmosis Process for Seawater Desalination and Desalination equipment having such monitoring function}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a seawater desalination apparatus and a seawater desalination apparatus, and more particularly, to a seawater desalination and desalination apparatus having a real-

본 발명은 해수담수화 장치에서의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 방법 및 이러한 기능을 가지는 해수담수화장치에 관한 것으로서, 구체적으로는, 역삼투막을 이용하여 해수를 담수화시킴에 있어서, 역삼투막에 발생하게 되는 막오염 진행상황을 현장에서 실시간으로 감시하는 방법 및 이러한 기능을 가지는 해수담수화장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for monitoring a real-time film contamination potential for a reverse osmosis membrane in a seawater desalination apparatus and a seawater desalination apparatus having such a function, and more particularly, to a desalination apparatus for desalination of seawater, A method for real-time monitoring of the progress of contamination in the field, and a desalination apparatus for seawater having such a function.

역삼투 공정은 최근 다양한 수처리 분야에서 주목받고 있는 기술이다. 특히 최근에는 해수담수화 및 하수재 이용 분야에서 역삼투 공정의 적용이 확대되고 있는 추세이다. 해수담수화 시장은 현재 300만 톤/일 규모이며 2015년에는 620만 톤/일 규모로 성장할 것으로 전망된다. 특히, 해수담수화 기술은 국내의 물수요를 해결하고 대체수자원 확보기술을 제공함과 동시에 해외시장을 개척하며 고가치창출이 가능한 대표적인 기술분야이다. 또한 해수담수화 기술은 국내 물부족 지역에 대한 대체 수자원 제공의 해결책이 되고 있으며, 특히 환경문제의 논란이 야기되고 잇는 댐 공사를 통한 수자원 확보 방안을 대체함으로써 비용절감 및 환경적 문제를 개선할 수 있기 때문에 향후에는 국내수요도 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.The reverse osmosis process has recently been attracting attention in various water treatment fields. In recent years, the application of reverse osmosis process has been expanding in the field of seawater desalination and sewage reuse. The seawater desalination market is currently estimated at 3 million tons / day and will grow to 6.2 million tons / day by 2015. In particular, the seawater desalination technology is a representative technology field that can solve the domestic water demand, provide alternative water resource securing technology, and pioneer the overseas market and create high value. In addition, seawater desalination technology has become a solution to providing alternative water resources for domestic water-scarce areas. In particular, it can reduce costs and improve environmental problems by replacing measures to secure water resources through controversial environmental issues. Therefore, domestic demand is expected to continue to increase in the future.

이러한 해수담수화 분야 이외에도 지표수 및 지하수의 처리, 산업폐수의 처리 및 무방류 재이용 등의 분야에서 역삼투 공정은 주목받고 있는 고도 수처리 방법이다. In addition to such seawater desalination, reverse osmosis is a highly sophisticated water treatment method in the fields of surface and groundwater treatment, industrial wastewater treatment and non-discharge reuse.

그러나 이와 같은 역삼투 공정의 현장적용에 장애요인으로 작용하는 것이 바로 막오염 문제이다. 막오염이란 유입수 중에 존재하는 여러 가지 이물질들이 역삼투막의 표면에 침착되거나 흡착되어 역삼투막의 물 투과도를 감소시키는 현상이다. 막오염을 유발하는 이물질의 종류로는 부유성 입자, 콜로이드, 유기물, 미생물, 칼슘염 등의 무기염 등 다양한 종류가 있다. 따라서 이러한 다양한 오염 물질에 의한 막오염 현상을 미리 예측한다는 것은 어려운 일이다. However, membrane contamination is an obstacle to the field application of this reverse osmosis process. Membrane fouling is a phenomenon that various foreign substances present in the influent water are deposited or adsorbed on the surface of the reverse osmosis membrane to reduce the water permeability of the reverse osmosis membrane. There are various kinds of foreign substances causing pollution such as floating particles, colloids, organic matters, microorganisms, and inorganic salts such as calcium salts. Therefore, it is difficult to anticipate the membrane contamination by these various contaminants in advance.

일반적으로 역삼투 공정과 나노여과 공정에서의 막오염 현상을 미리 예측하기 위한 방법으로는 SDI(Silt Density Index) 측정방법이 많이 사용된다. SDI는 분리막에 오염(fouling)이 일어날 수 있는 가능성을 나타내는 척도로 사용되며, 0.45㎛ 크기 망눈을 가지는 필터를 사용하여 부유물(SS, suspended solid)성분에 의해 일어나는 오염의 정도를 측정하게 되는데, 47㎜ 직경의 필터에 30 psid의 압력으로 물을 흘려 측정한다. 이때, 처음 500㎖의 물이 흐르는데 걸리는 시간(T0) 을 잰 후 15분(T)이 지난 후 다시 500㎖의 물이 흐르는데 걸리는 시간(T1)을 재서, 이 두 가지 시간의 비율을 척도로 사용한다. In general, the SDI (Silt Density Index) measurement method is widely used as a method for predicting the membrane contamination phenomenon in the reverse osmosis process and the nanofiltration process. SDI is used as a measure of the possibility of fouling in the membrane and measures the degree of contamination caused by suspended solids (SS) components using a 0.45 μm mesh filter. Measurement is made by flowing water at a pressure of 30 psid to a filter having a diameter of mm. At this time, the time (T0) required for the first 500 ml of water to flow is measured, and the time (T1) required for 500 ml of water to flow again after 15 minutes (T) do.

이와 같은 SDI 측정은 현재 역삼투 공정과 나노여과 공정에서 유입수의 막오염 경향을 예측하기 위해 가장 널리 사용되는 방법이다. 일반적으로 SDI가 3 아래이면 오염은 심하지 않으며, 5 이상이 될 경우 심한 오염이 일어날 것으로 볼 수 있다. 그러나 SDI 측정은 역삼투압 분리막(RO membrane)에서 일어나는 것과 동일한 현상을 이용하는 것이 아니라는 데 한계점이 있다. 즉, SDI에서는 0.45㎛ 이상의 크기를 가지는 부유성 입자에 의한 막오염 가능성을 간접적으로 평가하게 되며, 그 이하의 크기를 가지는 콜로이드나 유기물에 의한 영향을 평가할 수 없다. 또한 역삼투압 공정이나 나노여과 공정에서는 십자형여과(crossflow) 모드로 운전되기 때문에 막오염 유발물질의 표면특성에 의한 효과가 중요한데, 이러한 것들은 SDI에서 측정이 불가능하다. 따라서 SDI 값과 실제 공정에서의 운전결과는 상이하다는 것이 많은 연구에서 밝혀졌다. This SDI measurement is the most widely used method to predict membrane fouling trends of influent in current reverse osmosis and nanofiltration processes. In general, if the SDI is less than 3, the pollution is not severe. If the SDI is 5 or more, severe pollution may occur. However, there is a limitation in that the SDI measurement is not performed using the same phenomenon as that occurring in the reverse osmosis membrane (RO membrane). That is, SDI indirectly evaluates the possibility of membrane contamination by floating particles having a size of 0.45 μm or more, and can not evaluate the effect of colloid or organic matter having a size smaller than 0.45 μm. In the reverse osmosis process or nanofiltration process, it is operated in a crossflow mode. Therefore, the effect due to the surface characteristics of the membrane fouling material is important, and these can not be measured in the SDI. Therefore, it has been found in many studies that the SDI value differs from the actual operation result.

따라서 SDI를 보완하기 위한 방법으로 MFI (Modified fouling index)등의 방법이 사용되지만, 기본적으로 MFI와 SDI는 동일한 막을 이용하기 때문에 측정할 수 있는 막오염 물질에 대한 것은 동일한 한계점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위해서 MFI-UF(Modified fouling index - Ultrafilter)나 MFI-NF(Modified fouling index - Nanofilter) 등의 방법이 제안되었으나, 이러한 방법은 유기물에 의한 막오염을 어느 정도 예측할 수 있는데 반하여 부유성 입자에 의한 막오염 경향을 잘 예측할 수 없다는 한계가 있다. Therefore, a method such as MFI (Modified Fouling Index) is used as a method for supplementing SDI. However, since MFI and SDI use the same membrane basically, the membrane fouling substance which can be measured has the same limit. In order to overcome this problem, a method such as MFI-UF (Modified Fouling Index-Ultrafilter) or MFI-NF (Modified Fouling Index-Nanofilter) has been proposed. However, The film contamination tendency can not be well predicted.

또한 SDI나 MFI는 현장에서 실시간으로 모니터링할 수 없기 때문에 역삼투 공정을 위한 자동화 시스템에 적용하기 어렵다. 따라서 SDI나 MFI보다는 실제 공정에서 나타나는 막오염 현상을 직접 감시하고 제어하기 위한 방법이 필요하다. In addition, since SDI and MFI can not be monitored in real time on site, it is difficult to apply it to automation system for reverse osmosis process. Therefore, there is a need for a method to directly monitor and control the membrane contamination phenomenon in actual process rather than SDI or MFI.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계와 현실적인 필요를 충족하기 위하여 개발된 것으로서, 기존의 SDI와 MFI에서와 같이 유입수를 필터로 여과하여 막오염 포텐셜을 측정하는 대신, 실제 역삼투 공정에서 실시간으로 측정할 수 있는 감시항목을 이용하여 막오염 포텐셜을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been developed in order to meet the limitations and practical needs of the prior art as described above. Instead of measuring the membrane contamination potential by filtering the influent water through a filter as in the conventional SDI and MFI, And to make it possible to measure film contamination potential more precisely by using monitoring items that can be made.

본 발명에 따른 해수 담수화 역삼투 공정의 실시간 막오염 포텐셜 감시 장치 및 방법은 유입수 저장탱크, 고압펌프, 역삼투막 모듈, 역압밸브, 유입수 유량센서, 유입수 온도 및 전도도 측정센서, 유입수 압력센서, 처리수 온도 및 전도도 측정센서, 처리수 유량센서, 농축수 압력센서, 농축수 유량센서, 소형 중공사 한외여과 모듈, 압력 센서, 감압펌프, 유량센서, 탁도 측정센서, 데이터 저장 및 처리용 컴퓨터, 약품세정용 펌프, 세정약품 탱크로 구성됨을 특징으로 한다.A real-time membrane contamination potential monitoring apparatus and method in a seawater desalination reverse osmosis process according to the present invention includes at least one of an influent storage tank, a high pressure pump, a reverse osmosis membrane module, a back pressure valve, an influent water flow sensor, an influent water temperature and conductivity measurement sensor, And Conductivity Measurement Sensor, Processed Water Flow Sensor, Concentrated Water Pressure Sensor, Concentrated Water Flow Sensor, Small Hollow Ultrafiltration Module, Pressure Sensor, Decompression Pump, Flow Sensor, Turbidity Measurement Sensor, Data Storage and Processing Computer, Drug Cleaning A pump, and a cleaning agent tank.

한편, 본 발명에서는 유입수 저장탱크, 고압펌프, 역삼투 모듈, 역압밸브, 유입수 유량센서, 유입수 온도 및 전도도 측정센서, 유입수 압력센서, 처리수 온도 및 전도도 측정센서, 처리수 유량센서, 농축수 압력센서, 농축수 유량센서, 소형 중공사 한외여과 모듈, 압력 센서, 감압펌프, 유량센서, 탁도 측정센서, 데이터 저장 및 처리용 컴퓨터, 해석 프로그램, 약품세정용 펌프 및 세정약품 탱크으로 구성됨을 특징으로 하는 역삼투 및 나노여과 공정 막오염 예측을 위한 다원적 막오염 지수 측정장치도 제공된다. 즉, 위와같은 구성을 가지는 실시간 막오염 포텐셜 감시기능의 해수담수화 장치가 제공된다.In the meantime, the present invention provides an inflow water storage tank, a high pressure pump, a reverse osmosis module, a back pressure valve, an inflow water flow sensor, influent water temperature and conductivity measurement sensor, influent water pressure sensor, process water temperature and conductivity measurement sensor, A sensor for concentrated water flow, a small hollow fiber ultrafiltration module, a pressure sensor, a pressure reducing pump, a flow rate sensor, a turbidity measurement sensor, a computer for data storage and processing, an analysis program, a chemical cleaning pump, A device for measuring multiple membrane fouling indexes for predicting membrane fouling in reverse osmosis and nanofiltration processes is also provided. That is, a seawater desalination apparatus having a real-time film contamination potential monitoring function having the above-described structure is provided.

위와 같은 본 발명의 장치에서, 상기 데이터 저장 및 처리용 컴퓨터는 유입수 유량센서, 유입수 온도 및 전도도 측정센서, 유입수 압력센서, 처리수 온도 및 전도도 측정센서, 처리수 유량센서, 농축수 압력센서, 농축수 유량센서, 압력 센서, 유량센서 및 탁도 측정센서와 연결되어 연속적으로 데이터를 전송받아 이를 해석 프로그램으로 계산하고 계산결과를 현장 운전자에게 통지하도록 구성될 수 있으며, 상기 해석프로그램은 유입수 압력센서와 농축수 압력센서로부터 측정한 압력값의 차와 막의 유로단면적의 곱을, 유입수 유량센서와 농축수 유량센서으로부터 측정한 유량값의 평균값으로 나누고, 이를 다시 유입수 온도 및 전도도 측정센서에서 측정한 온도로 보정한 물의 점도로 나눠줌로써 역삼투 막의 유로막힘을 감시하는 구성을 가질 수도 있다. In the apparatus of the present invention as described above, the data storage and processing computer may further comprise at least one of an influent flow sensor, influent temperature and conductivity measurement sensor, influent pressure sensor, process water temperature and conductivity measurement sensor, process water flow sensor, The flow rate sensor, the flow rate sensor, and the turbidity measurement sensor, and may be configured to continuously receive data, calculate it as an analysis program, and notify the result of the calculation to the field driver, The product of the difference in pressure value measured from the water pressure sensor and the cross-sectional area of the membrane is divided by the average value of the flow values measured from the influent flow sensor and the concentrated water flow sensor and then corrected to the temperature measured by the influent water temperature and conductivity sensor It is also possible to have a configuration that monitors the blocking of the reverse osmosis membrane by dividing it by the viscosity of water The.

또한 상기한 본 발명의 역삼투 및 나노여과 공정 막오염 예측을 위한 다원적 막오염 지수 측정장치에서 상기 해석프로그램은 유입수 유량센서, 유입수 온도 및 전도도 측정센서, 처리수 온도 및 전도도 측정센서, 처리수 유량센서 및 농축수 압력센서에서 각각 측정한 유입수 온도, 유입수 전도도, 처리수 온도, 처리수 전도도 및 농축수 압력값을 이용하여 역삼투 막에 형성되는 케이크의 여과저항값을 계산하는 구성을 가질 수 도 있고, 상기 해석프로그램은 1시간에서 1주일 간격으로 자동적으로 막오염 포텐셜을 계산할 수도 있으며, 상기 소형 중공사 한외여과 모듈은 유입수 저장탱크에 침지되어 감압여과하며 압력 센서 및 유량센서를 이용하여 여과압력과 여과수 유량을 모니터링하여 컴퓨터에 전송함으로써 부유성 입자와 콜로이드에 의한 역삼투 막의 막오염 포텐셜을 현장에서 자동적으로 측정할 수도 있다. In addition, the analysis program of the multi-element membrane pollution index measuring apparatus for predicting the membrane contamination prediction of the reverse osmosis and nanofiltration process of the present invention includes an influent water flow sensor, influent water temperature and conductivity measurement sensor, process water temperature and conductivity sensor, The filtration resistance value of the cake formed in the reverse osmosis membrane may be calculated using the influent water temperature, influent conductivity, treated water temperature, treated water conductivity and concentrated water pressure value measured by the sensor and the concentrated water pressure sensor, respectively And the analysis program may automatically calculate the membrane fouling potential at intervals of 1 hour to 1 week. The small hollow fiber ultrafiltration module is immersed in an influent storage tank and filtered under reduced pressure. The filtration pressure And the filtrate flow rate is monitored and transmitted to the computer, Film can also be automatically determined by the potential contamination in the field.

또한 본 발명의 상기 역삼투 및 나노여과 공정 막오염 예측을 위한 다원적 막오염 지수 측정장치에서, 상기 소형 중공사 한외여과 모듈은 막면적 0.1 m2이하의 외압형 중공사막으로서 세공크기가 0.05 마이크로미터 이하일 수도 있으며, 약품세정용 펌프와 세정약품 탱크는 컴퓨터에 설치된 해석프로그램에 의하여 계산된 막오염 포텐셜에 의하여 자동적으로 작동되어 역삼투 막을 세정하여 막오염 및 유로막힘을 제어하게 될 수도 있다. In the apparatus for measuring a membrane contamination index for predicting membrane fouling in the reverse osmosis and nanofiltration process according to the present invention, the small hollow fiber ultrafiltration module is an external pressure hollow fiber membrane having a membrane area of 0.1 m 2 or less and a pore size of 0.05 micrometer And the chemical cleaning pump and the cleaning chemical tank may be automatically operated by the film contamination potential calculated by the analysis program installed in the computer to clean the reverse osmosis membrane to control film contamination and blocking of the flow path.

또한, 상기 역삼투 및 나노여과 공정 막오염 예측을 위한 다원적 막오염 지수 측정장치에서, 상기 해석프로그램은 계산된 3가지의 막오염 포텐셜의 상대적인 값을 이용하여 역삼투 막 공정에서의 입자성 물질, 바이오파울링 형성, 스케일 형성의 상대적인 영향을 분석할 수도 있다. In an apparatus for measuring a multi-membrane fouling index for predicting membrane fouling in the reverse osmosis and nanofiltration process, the analysis program uses the relative values of the three calculated membrane fouling potentials to determine the particulate matter in the reverse osmosis membrane process, Biofouling formation, and scale formation may be analyzed.

위와 같은 역삼투 및 나노여과 공정 막오염 예측을 위한 다원적 막오염 지수 측정장치의 특징은 앞서 언급한 본 발명의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 방법 및 이러한 기능을 가지는 해수담수화장치에도 적용된다. The characteristics of the multi-element membrane pollution index measuring apparatus for predicting membrane contamination of the reverse osmosis and nanofiltration process are also applied to the method of monitoring the real-time membrane contamination potential of the reverse osmosis membrane of the present invention and the seawater desalination apparatus having such a function.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 해수 담수화 역삼투 공정의 실시간 막오염 포텐셜 감시 장치 및 방법은 역삼투 혹은 나노여과 공정에서 다양한 원인에 의하여 나타나는 막오염 현상을 항상 감시함으로써, 역삼투 공정의 운전상태에 대한 진단과 전처리 공정에 대한 점검이 가능한 효과를 가진다. 또한 현장 운전자가 용이하게 해수담수화 역삼투 공정을 운전할 수 있도록 하며, 막오염 포텐셜에 따라서 막세정 주기를 자동적으로 결정할 수 있도록 하는 효과를 가진다.As described above, the real-time membrane contamination potential monitoring apparatus and method in the seawater desalination reverse osmosis process according to the present invention are capable of monitoring the membrane contamination phenomenon caused by various causes in the reverse osmosis or nanofiltration process, It is possible to check for the diagnosis and pretreatment process. In addition, it is possible for a field driver to easily operate the seawater desalination reverse osmosis process, and the membrane cleaning cycle can be automatically determined according to membrane potential.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to the technical spirit and essential structure and operation of the present invention.

도 1은 실시간 막오염 포텐셜 감시 기능을 가진 본 발명에 따른 역삼투막 방식의 해수담수화 장치(100)의 구성을 보여주는 개략적인 모식도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a reverse osmosis membrane type seawater desalination apparatus 100 according to the present invention having a real-time film contamination potential monitoring function.

도면에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 해수담수화 장치(100)는, 외부로부터 유입된 해수("유입수")가 담기는 유입수 탱크(10)와, 역삼투막을 구비하여 상기 유입수 탱크(10)로부터의 유입수가 통과될 때 역삼투압 작용에 의해 유입수를 담수화하는 역삼투막 모듈(12)을 포함하여 구성된다. 상기 유입수 탱크(10)와 역삼투막 모듈(12) 사이에는 해수를 가압하여 역삼투막 모듈(12)로 공급하는 고압펌프(11)가 구비될 수 있다. 상기 역삼투막을 구비하여 역삼투 작용에 의해 해수를 담수화시키는 역삼투막 모듈(12) 자체는 이미 공지된 것으로서, 본 발명에서는 역삼투막 모듈(12)의 종류나 구조에 대해 특별한 제한은 없다. As shown in the figure, the seawater desalination apparatus 100 according to the present invention includes an influent tank 10 containing seawater ("inflow water") introduced from the outside, and an influent tank 10 having a reverse osmosis membrane, And a reverse osmosis membrane module (12) for desalinating the influent water by reverse osmotic action when the water passes through the reverse osmosis membrane module. A high-pressure pump 11 may be provided between the inflow water tank 10 and the reverse osmosis membrane module 12 to supply seawater to the reverse osmosis membrane module 12. The reverse osmosis membrane module 12 having the reverse osmosis membrane and desalting the seawater by reverse osmosis is well known in the art, and the type and structure of the reverse osmosis membrane module 12 are not particularly limited.

바다로부터 취수되어 전처리 과정을 거친 유입수는 유입수 저장탱크(10)로 이송되는데, 유입수 저장탱크(10)로 이송되는 유입수의 탁도를 측정하는 탁도 측정센서(34)가 구비되어 유입수의 탁도가 측정된다. 측정된 탁도는 컴퓨터(40)로 전송되어 저장된다. The inflow water taken from the sea and subjected to the preprocessing process is transferred to the inflow water storage tank 10 and the turbidity measurement sensor 34 for measuring the turbidity of the influent water transferred to the inflow water storage tank 10 is provided to measure the turbidity of the influent water . The measured turbidity is transferred to the computer 40 and stored.

유입수 저장탱크(10)에는 한외여과막 모듈(30)이 구비되어 있는데, 유입수 저장탱크(10)에 저장된 유입수의 일부는 감압펌프(32)에 의하여 만들어진 압력차로 인하여 한외여과막 모듈(30)을 통과하여 여과된 후 다시 유입수 저장탱크(10)로 반송되는데, 이 때의 압력(P1)과 유량(Q1)이 압력센서(31)와 유량센서(33)에 의하여 시간에 대하여 측정되어 컴퓨터(40)에 기록된다. The inflow water storage tank 10 is provided with an ultrafiltration membrane module 30. Part of the inflow water stored in the inflow water storage tank 10 passes through the ultrafiltration membrane module 30 due to the pressure difference created by the decompression pump 32 The pressure P 1 and the flow rate Q 1 are measured by the pressure sensor 31 and the flow rate sensor 33 with respect to time so as to be sent to the computer 40 ).

유입수 저장탱크(10)에 저장된 유입수는 역삼투막 모듈(12)로 이송되는데, 역압밸브(13)를 조절하여 만들어진 압력차이로 인하여 일부는 역삼투막을 통과한 처리수가 되며, 나머지는 역삼투막을 통과하지 못하고 배제된 농축수가 된다. 유입수 저장탱크(10)로부터 역삼투막 모듈(12)로 이송되는 유입수의 유량(Q2), 전도도(CD2), 온도(T2) 및 압력(P2)이 유입수 유량센서(20), 유입수 온도 및 전도도 측정센서(21), 및 유입수 압력센서(22)에 의하여 각각 시간에 대해 측정되어 컴퓨터(40)에 기록된다. 역삼투막을 통과한 처리수의 전도도(CD3), 온도(T3) 및 유량(Q3) 역시 각각 처리수 온도 및 전도도 측정센서(23)와 처리수 유량센서(24)에 의하여 시간에 따라 측정되어 컴퓨터(40)에 기록되며, 역삼투막을 통과하지 못하고 배제된 농축수의 압력(P4)과 유량(Q4)도 각각 농축수 압력센서(25)와 농축수 유량센서(26)에 의하여 시간에 따라 측정되어 컴퓨터(40)에 기록된다. The inflow water stored in the inflow water storage tank 10 is transferred to the reverse osmosis membrane module 12. Due to the pressure difference created by regulating the back pressure valve 13, some of the influent water passes through the reverse osmosis membrane and the remaining water does not pass through the reverse osmosis membrane, Concentrated water. The flow rate Q 2 , the conductivity CD 2 , the temperature T 2 and the pressure P 2 of the influent water transferred from the influent storage tank 10 to the reverse osmosis membrane module 12 are measured by the influent water flow rate sensor 20, And the conductivity measuring sensor 21, and the inflow water pressure sensor 22, respectively, and are recorded in the computer 40. The conductivity (CD 3 ), the temperature (T 3 ) and the flow rate (Q 3 ) of the treated water passing through the reverse osmosis membrane are also measured by the treated water temperature and the conductivity measuring sensor 23 and the treated water flow rate sensor 24, (P 4 ) and the flow rate (Q 4 ) of the concentrated water that have not been passed through the reverse osmosis membrane and are recorded in the computer 40 are also measured by the concentrated water pressure sensor 25 and the concentrated water flow rate sensor 26, And is recorded in the computer 40. [

컴퓨터(40)에 설치된 해석 프로그램은, 유입수, 처리수 및 농축수에 대한 시간에 따른 센서 측정자료를 근거로 하여 막오염 포텐셜을 산출하게 된다. The analysis program installed in the computer 40 calculates the membrane contamination potential based on the sensor measurement data with respect to the influent water, the treated water, and the concentrated water.

유입수에 포함되어 있는 입자성 오염물질 및 콜로이드성 오염물질의 영향을 평가하기 위한 1차 막오염 포텐셜(I1)은, 한외여과막 모듈(30)에서의 시간에 따른 유량변화로부터, 여과시간(t)과 여과시간/여과부피(t/V)와의 관계를 계산하여 그 기울기(S1)로부터 계산하게 되는데, 구체적으로는 기울기(S1)와 1차 막오염 포텐셜(I1)과의 다음의 수학식 1의 관계식에 따라 1차 막오염 포텐셜(I1)을 계산한다. The primary film contamination potential I 1 for evaluating the influence of the particulate pollutants and colloidal contaminants contained in the influent water is calculated from the change in flow rate with time in the ultrafiltration membrane module 30 and the filtration time t The relationship between the slope S 1 and the first film contamination potential I 1 is calculated from the slope S 1 by calculating the relationship between the filtration time / filtration volume / filtration volume t / The first film contamination potential I 1 is calculated according to the relational expression ( 1 ).

Figure 112009077324703-pat00001
Figure 112009077324703-pat00001

위의 수학식 1에서 I1는 1차 막오염 포텐셜이고, μ는 점성계수이고 A는 한외여과막 모듈의 막면적이다. S1은 한외여과막 모듈(30)에서의 시간에 따른 유량변화로부터 구해지는 여과시간(t)과 여과시간/여과부피(t/V)와의 관계를 보여주는 그래프의 기울기값인데, 구체적으로는 한외여과막 모듈(30)에서의 시간에 따른 유량변화로부터 여과시간(t)과 여과부피(V)의 비 즉, 여과시간/여과부피(t/V)와, 여과시간(t) 간의 관계를 보여주는 그래프를 산출하고, 그 그래프 기울기의 값을 구하면 그 기울기값이 S1이다. In the above Equation 1, I 1 is the primary film contamination potential, μ is the viscosity coefficient, and A is the membrane area of the ultrafiltration membrane module. S 1 is the slope value of the graph showing the relationship between the filtration time t and the filtration time / filtration volume t / V obtained from the change in the flow rate with time in the ultrafiltration membrane module 30. Specifically, A graph showing the relationship between the filtration time t and the filtration volume V, that is, the filtration time / filtration volume t / V and the filtration time t from the change in the flow rate with time in the module 30 When the value of the graph slope is obtained, the slope value is S 1 .

시간 t1과 t2 사이에서의 역삼투막의 막오염을 평가하기 위한 2차 막오염 포텐셜(I2)은 다음의 수학식 2에 의해 구해진다. The secondary membrane contamination potential (I 2 ) for evaluating the membrane contamination of the reverse osmosis membrane between times t 1 and t 2 is obtained by the following equation ( 2 ).

Figure 112009077324703-pat00002
Figure 112009077324703-pat00002

여기서 P4는 역삼투막을 통과하지 못하고 배제된 농축수의 압력(P4)이고, CD3는 역삼투막을 통과한 처리수의 전도도(CD3)이며, T는 처리수의 온도이고, V는 처리수의 부피이다. Wherein P 4 is the pressure of the concentrated water is excluded can not pass through the reverse osmosis membrane (P 4) and, CD 3 is treated conductivity (CD 3) of passing through the reverse osmosis membrane, T is the number of the temperature of the process, V is treated .

위의 수학식 2에서 f(CD, T)는 아래의 수학식 3에 의해 계산되는 것으로서 Pa의 단위를 가진다. In the above equation (2), f (CD, T) is calculated by the following equation (3) and has units of Pa.

Figure 112009077324703-pat00003
Figure 112009077324703-pat00003

시간 t1과 t2 사이에서의 역삼투막의 유로 막힘을 평가하기 위한 3차 막오염 포텐셜(I3)은 다음의 수학식 4에 의해 구해진다. The third film contamination potential (I 3 ) for evaluating the clogging of the reverse osmosis membrane between times t 1 and t 2 is obtained by the following equation (4).

Figure 112009077324703-pat00004
Figure 112009077324703-pat00004

수학식 4에서, Q2은 유입수 저장탱크(10)로부터 역삼투막 모듈(12)로 이송되는 유입수의 유량(Q2)이고, Q4는 역삼투막을 통과하지 못하고 배제된 농축수의 유량(Q4)이다. P2는 유입수 저장탱크(10)로부터 역삼투막 모듈(12)로 이송되는 유입 수의 압력(P2)이고, P4는 역삼투막을 통과하지 못하고 배제된 농축수의 압력(P4)이다. Q 2 is the flow rate Q 2 of the influent water transferred from the influent storage tank 10 to the reverse osmosis membrane module 12 and Q 4 is the flow rate Q 4 of the concentrated water not passing through the reverse osmosis membrane, to be. P 2 is the pressure of the inlet is conveyed to the reverse osmosis membrane module 12 from the incoming water storage tank (10) (P 2), and, P 4 is the pressure (P 4) of the number of excluded concentration can not pass through the reverse osmosis membrane.

t1와 t2의 간격은 역삼투 공정의 운전조건에 따라 다르지만 일반적으로는 1시간 내지 1주일 사이로 하는 것이 바람직하다. The interval between t 1 and t 2 varies depending on the operating conditions of the reverse osmosis process, but it is generally preferred to be between 1 hour and 1 week.

1차, 2차 및 3차 막오염 포텐셜(I1, I32, I3) 각각은 컴퓨터(40)에 설치된 해석프로그램을 이용하여, 위의 수학식에 따라 자동적으로 계산되어 현장 운전자에게 통보되어, 현장 운전자는 막오염의 진행속도를 항상 감시할 수 있게 된다. 막오염 포텐셜 값이 설정된 값을 초과하면 역삼투막이 세정될 수 있도록 컴퓨터(40)와 세정약품 주입펌프(50)를 연결하여 막의 세정이 자동적으로 진행될 수 있도록 한다. 도면에서 부재번호 51은 세정약품 탱크(51)이다.Each of the primary, secondary, and tertiary film contamination potentials I 1 , I 32 , and I 3 is automatically calculated according to the above equation using an analysis program installed in the computer 40 and notified to the field driver , The on-site operator can always monitor the progress of the contamination. If the film contamination potential value exceeds a set value, the computer 40 and the cleaning agent injection pump 50 are connected to allow the reverse osmosis membrane to be cleaned so that the membrane can be cleaned automatically. In the drawing, reference numeral 51 denotes a cleaning agent tank 51.

또한 막오염 포텐셜의 경향을 분석하면 역삼투 공정의 운전상황을 진단하고 막오염의 원인과 대처방안을 결정할 수 있다. Also, by analyzing the tendency of the membrane contamination potential, it is possible to diagnose the operation situation of the reverse osmosis process and to determine the causes of membrane contamination and countermeasures.

도 1은 본 발명에 따른 촉매 다이나믹 멤브레인 의한 정수처리장치의 전체 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a water treatment apparatus using a catalytic dynamic membrane according to the present invention. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

삭제delete

10: 유입수 저장탱크10: Influent storage tank

11: 고압펌프11: High pressure pump

12: 역삼투막 모듈12: Reverse Osmosis Module

13: 역압밸브13: Backpressure valve

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20: 유입수 유량센서20: Influent flow sensor

21: 유입수 온도 및 전도도 측정센서21: Influent water temperature and conductivity measuring sensor

22: 유입수 압력센서22: Influent pressure sensor

23: 처리수 온도 및 전도도 측정센서23: Process water temperature and conductivity measurement sensor

24: 처리수 유량센서24: Processed water flow sensor

25: 농축수 압력센서25: Concentrated water pressure sensor

26: 농축수 유량센서26: Concentrated water flow sensor

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30: 소형 중공사 한외여과 모듈30: Small Hollow Fiber Ultrafiltration Module

31: 압력 센서31: Pressure sensor

32: 감압펌프32: Pressure reducing pump

33: 유량센서33: Flow sensor

34: 탁도 측정센서34: Turbidity measuring sensor

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40: 데이터 저장 및 처리용 컴퓨터40: Computer for storing and processing data

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50: 세정약품 주입50: Cleaning agent injection

51: 세정약품 탱크51: cleaning chemical tank

Claims (10)

외부로부터 유입되는 유입수가 담기는 유입수 저장탱크(10)와; An inflow water storage tank (10) containing inflow water flowing from the outside; 역삼투막을 구비하여 상기 유입수 저장탱크(10)로부터의 유입수가 통과될 때 역삼투압 작용에 의해 유입수를 담수화하는 역삼투막 모듈(12)과; A reverse osmosis membrane module (12) having a reverse osmosis membrane and desalinating the influent water by reverse osmosis when the influent water from the influent storage tank (10) is passed; 상기 유입수 저장탱크(10)에 저장된 유입수를 여과하여 다시 유입수 저장탱크(10)로 반송하도록 상기 유입수 저장탱크(10)에 구비된 한외여과막 모듈(30)과; An ultrafiltration membrane module (30) provided in the inflow water storage tank (10) to filter the inflow water stored in the inflow water storage tank (10) and return it to the inflow water storage tank (10); 상기 한외여과막 모듈(30)을 거쳐 다시 유입수 저장탱크(10)로 공급되는 유입수의 압력(P1)과 유량(Q1)을 각각 측정하는 압력센서(31) 및 유량센서(33)와; A pressure sensor 31 and a flow rate sensor 33 for measuring the pressure P 1 and the flow rate Q 1 of the influent water supplied to the inflow water storage tank 10 via the ultrafiltration membrane module 30; 상기 유입수 저장탱크(10)로부터 상기 역삼투막 모듈(12)로 이송되는 유입수의 유량(Q2), 유입수의 전도도(CD2), 유입수의 온도(T2), 및 유입수의 압력(P2)을 각각 측정하는 유입수 유량센서(20), 유입수 온도 및 전도도 측정센서(21), 및 유입수 압력센서(22)와; The flow rate Q 2 of the influent water flowing from the inflow water storage tank 10 to the reverse osmosis membrane module 12, the conductivity CD 2 of the inflow water, the temperature T 2 of the inflow water, and the pressure P 2 of the inflow water An inflow water flow sensor 20, an inflow water temperature and conductivity measurement sensor 21, and an inflow water pressure sensor 22, respectively; 상기 역삼투막 모듈(12)을 통과한 처리수의 유량(Q3), 처리수의 전도도(CD3), 및 처리수의 온도(T3)를 각각 측정하는 처리수 유량센서(24), 및 처리수 온도 및 전도도 측정센서(23)와; A treated water flow rate sensor 24 for measuring the flow rate Q 3 of the treated water passed through the reverse osmosis membrane module 12, the conductivity (CD 3 ) of the treated water and the temperature T 3 of the treated water, A water temperature and conductivity measuring sensor 23; 상기 역삼투막 모듈(12)을 통과하지 못하고 배제된 농축수의 압력(P4) 및 농축수의 유량(Q4)을 각각 측정하는 농축수 압력센서(25) 및 농축수 유량센서(26)와; A concentrated water pressure sensor 25 and a concentrated water flow rate sensor 26 for measuring the pressure P 4 of the concentrated water and the flow rate Q 4 of the concentrated water without passing through the reverse osmosis membrane module 12; 상기 모든 센서들로부터 전송된 데이터를 이용하여 막오염 포텐셜을 산출하는 컴퓨터(40)를 포함하여 구성되어; And a computer (40) for calculating film contamination potential using data transmitted from all the sensors; 상기 막오염 포텐셜에 따라 해수담수화 장치의 역삼투막의 막오염 상태를 실시간 감시하는 것을 특징으로 하는 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치.Wherein the membrane contamination state of the reverse osmosis membrane of the seawater desalination apparatus is monitored in real time in accordance with the membrane potential of the seawater desalination apparatus. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 컴퓨터(40)에 의해, 유입수 압력센서(22)와 농축수 압력센서(25)로부터 측정한 압력값의 차와 막의 유로단면적의 곱을, 상기 유입수 유량센서(20)와 상기 농축수 유량센서(26)로부터 측정한 유량값의 평균값으로 나누고, 후속하여 유입수 온도 및 전도도 측정센서(21)에서 측정한 온도로 보정한 물의 점도로 나눔으로써, 막오염 포텐셜을 구하고, 상기 막오염 포텐셜에 의해 역삼투 막의 유로막힘을 감시하는 것을 특징으로 하는 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치.The computer 40 multiplies the product of the pressure difference measured by the influent pressure sensor 22 and the concentrated water pressure sensor 25 and the sectional area of the flow path of the membrane by the influent flow sensor 20 and the concentrated water flow sensor 26, and then divided by the viscosity of the water corrected to the temperature measured by the influent water temperature and the conductivity measuring sensor 21 to determine the membrane contamination potential, and the membrane contamination potential is used to determine the reverse osmosis Wherein the monitoring of the clogging of the membrane of the membrane is monitored. 삭제delete 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 컴퓨터(40)에는 해석프로그램(41)이 탑재되어 있고; The computer (40) is loaded with an analysis program (41); 상기 해석프로그램(41)은, 유입수 유량센서(20)에 의해 측정된 유입수 유량과, 유입수 온도 및 전도도 측정센서(21)에 의해 측정된 유입수의 온도 및 전도도와, 처리수 온도 및 전도도 측정센서(23)에 의해 측정된 처리수의 온도 및 전도도와, 처리수 유량센서(24)에 의해 측정된 처리수의 유량과, 농축수 압력센서(25)에서 측정된 농축수의 압력값을 이용하여 역삼투 막에 형성되는 케이크의 여과저항값을 계산하는 것을 특징으로 하는 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 기능을 가지는 해수담수화장치.The analysis program 41 is a program for calculating the influent water flow rate measured by the influent flow sensor 20 and the influent water temperature and the temperature and the conductivity of the influent water measured by the conductivity measurement sensor 21, 23, the flow rate of the treated water measured by the treated water flow rate sensor 24, and the pressure value of the concentrated water measured by the concentrated water pressure sensor 25, And the filtration resistance value of the cake formed on the permeable membrane is calculated. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 컴퓨터(40)에는 해석프로그램(41)이 탑재되어 있고; The computer (40) is loaded with an analysis program (41); 상기 해석프로그램(41)은 1시간에서 1주일 간격으로 자동적으로 막오염 포텐셜을 계산하는 것을 특징으로 하는 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 기능을 가지는 해수담수화장치.Wherein the analyzing program (41) automatically calculates the membrane contamination potential at intervals of one hour to one week. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 한외여과막 모듈(30)은 소형 중공사형의 여과모듈이고;The ultrafiltration membrane module (30) is a small hollow fiber type filtration module; 상기 한외여과막 모듈(30)은, 유입수 저장탱크(10)에 침지되어 감압여과하며 압력 센서(31)와, 유량센서(33)을 이용하여 여과압력과 여과수 유량을 모니터링하여 컴퓨터(40)에 전송함으로써 부유성 입자와 콜로이드에 의한 역삼투 막의 막오염 포텐셜을 현장에서 자동적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 기능을 가지는 해수담수화장치.The ultrafiltration membrane module 30 is immersed in the inflow water storage tank 10 and is subjected to reduced pressure filtration and the filtration pressure and the filtered water flow rate are monitored using the pressure sensor 31 and the flow rate sensor 33 and transmitted to the computer 40 And the membrane contamination potential of the reverse osmosis membrane due to colloidal particles is automatically measured in the field. The seawater desalination apparatus has a real-time film contamination potential monitoring function for the reverse osmosis membrane. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 한외여과막 모듈(30)은 소형 중공사형의 여과모듈이고;The ultrafiltration membrane module (30) is a small hollow fiber type filtration module; 상기 한외여과막 모듈(30)은, 막면적 0.1 m2이하의 외압형 중공사막으로서 세공크기가 0.05 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 기능을 가지는 해수담수화장치.Wherein the ultrafiltration membrane module (30) is an external pressure hollow fiber membrane having a membrane area of 0.1 m 2 or less and has a pore size of 0.05 micrometer or less, and has a real-time film contamination potential monitoring function for a reverse osmosis membrane. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, 약품세정용 펌프(50)와 세정약품 탱크(51)는 컴퓨터(40)에 설치된 해석프로그램(41)에 의하여 계산된 막오염 포텐셜에 의하여 자동적으로 작동되어 역삼투 막을 세정하여 막오염 및 유로막힘을 제어하는 것을 특징으로 하는 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 기능을 가지는 해수담수화장치.The chemical cleaning pump 50 and the cleaning chemical tank 51 are automatically operated by the film contamination potential calculated by the analysis program 41 installed in the computer 40 to clean the reverse osmosis membrane to prevent film contamination and blocking of the channel Wherein the control unit monitors the reverse osmosis membrane potential of the reverse osmosis membrane. 삭제delete 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 기능을 가지는 해수담수화장치를 이용한 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시 방법. A method for monitoring a real-time film contamination potential for a reverse osmosis membrane using a seawater desalination apparatus having a real-time film contamination potential monitoring function for a reverse osmosis membrane according to any one of claims 1, 2 or 4 to 8.
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