KR101674831B1 - 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법 - Google Patents

정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101674831B1
KR101674831B1 KR1020150139371A KR20150139371A KR101674831B1 KR 101674831 B1 KR101674831 B1 KR 101674831B1 KR 1020150139371 A KR1020150139371 A KR 1020150139371A KR 20150139371 A KR20150139371 A KR 20150139371A KR 101674831 B1 KR101674831 B1 KR 101674831B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
cleaning
unit
cell
inflow
Prior art date
Application number
KR1020150139371A
Other languages
English (en)
Inventor
김지훈
김형수
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020150139371A priority Critical patent/KR101674831B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101674831B1 publication Critical patent/KR101674831B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/445—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/40—Automatic control of cleaning processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 수처리 기술분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정삼투막 처리 장치에서의 정삼투막 베셀의 막오염 정도를 높은 정확도로 확인하고, 이를 통하여 세정 시점을 결정하는 세정 진단 장치 및 진단 방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 정삼투막 베셀을 모사하여 FO 처리함으로써 처리수와 농축수로 구분하는 FO 처리 모사부를 포함하되, 유입수 저장부에서 원수를 유도용액과 함께 유입시키는 제 1 모드와, 시험수 저장부에서 시험수를 유도용액과 함께 유입시키는 제 2 모드를 교번적으로 수행한다.

Description

정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법{A assembly and method for cleaning diagnosis in forward osmosis membrane vessel}
본 발명은 수처리 기술분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정삼투막 처리 장치에서의 정삼투막 베셀의 막오염 정도를 높은 정확도로 확인하고, 이를 통하여 세정 시점을 결정하는 세정 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 막여과 공정이란 분리막을 여과재로 사용하여 물을 통과시켜서 유입수 속의 불순한 물질을 분리 제거하고 깨끗한 여과수를 얻는 물리적 여과 방법을 의미한다.
최근 역삼투(FO, reverse osmosis) 여과와 반대 개념으로서 정삼투(FO, forward osmosis) 여과, 직삼투(DO, Direct Osmosis) 여과에 대한 상용화 연구가 활발히 진행되고 있다.
정삼투 공정은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 서로 다른 농도의 용액인 유입수와 유도용액이 FO 처리부(30)에 투입되면, 선택적 투과성을 갖는 분리막(membrane)을 사이에 두고, 저농도 쪽의 물이 농도의 평형을 유지하기 위해 분리막을 통과하여 고농도 쪽으로 이동하는 물리 현상인 삼투(osmosis) 원리를 이용한다. 여기에서 고농도 쪽으로 상대적으로 많은 양의 물이 이동하여 발생되는 압력을 삼투압(osmotic pressure)이라 하는데, 정삼투 분리를 위한 구동력은 수압(hydraulic pressure)을 이용하는 역삼투 공정과 달리 삼투압 구배(osmotic pressure gradient)이다.
정삼투 공정은 많은 장점이 있다. 막오염 발생이 적고, 다양한 유입원수 종류에 따른 염분함유량의 농도 변화에도 처리할 수 있으며, 유도용액(draw solution)의 재생을 고려하지 않을 경우 역삼투 공정보다 에너지 소모가 매우 적다.
또한, 정삼투막 자체의 투과력 및 염제거율이 높고, 회수율도 비교적 높은 편이며, 담수화 설비의 개보수시 정삼투막은 역삼투막이나 나노여과막과 호환하여 교체할 수 있고, 모듈 집적이 가능하다.
그러나, 정삼투 공정은 단독 공정으로 상용하기 위해서는 상기와 같이 희석되는 유도용액(draw solution)의 처리수와의 분리 및 회수 및 재농축 등 재생에 필요한 높은 에너지 소모가 필수적이라는 문제가 있다. 따라서, 현재에는 담수화 기술로서 정삼투가 단독으로 상용화되지 못하며, 도 1b에 도시된 바와 같은 역삼투-정삼투 공정, 또는 MBR-정삼투 공정 등의 복합 공정이 주로 이용된다. 도 1b는 전처리부(10)와 유도용액 공급부(20)에서 공급된 전처리수 및 유도용액이 FO 처리부(30)에 주입된 후 FO부(40)에서 FO처리되어 최종 처리수가 생성됨을 도시한다.
한편, 이와 같은 FO 처리부(30)는 정삼투막 베셀로 이루어진다. 도 1c에는 정삼투막 베셀의 일례를 도시하는데, 예시적으로 7개의 엘리먼트(31~37)가 구비된 것으로 도시한다. 각각의 엘리먼트(31~37)들에는 정삼투막이 당연히 사용되는바, 여과 처리 과정에서 필연적으로 막오염이 발생한다. 도 1c의 정삼투막 베셀에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
여기에서, "막오염(membrane fouling)"이란 분리막에 유입되는 유입수 중에 존재하는 여러 가지 이물질들이 여과막의 표면에 침착되거나 흡착되어 분리막의 투과수량을 감소시키는 현상이다. 원인 물질을 기준으로, 콜로이드 또는 부유고형물에 의한 입자물질 막오염, 자연유기물질 등 유기물의 흡착에 의한 유기물질 막오염, 미생물의 부착 또는 성장에 의한 생물 막오염, 금속염 등의 침전 또는 스케일에 의한 무기물질 막오염 등으로 구분할 수 있다.
담수화 시설에서 막오염은 분리막의 성능을 감소시키고 회수율을 낮추기에 실제 현장에서의 운영시 가장 큰 문제가 된다.
이를 해소하기 위하여, 막오염을 사전에 최소화하도록 전처리 공정을 강화하는 방법, 또는 주처리 공정의 운전조건을 최적화하는 방법이 사용되기도 하나, 일반적으로는 막오염이 일정 수준 진행되었을 경우 초기상태로 분리막의 투과성능을 회복시키기 위해 플러싱(flushing) 등의 물리세정이나 화학약품 등을 통한 화학세정(CIP, cleaning in place)을 수행한다.
가장 효과적인 것은 화학세정(CIP)이라 할 수 있는데, 잦은 화학세정(CIP)을 수행할 경우 처리수 생산 정지로 인하여 생산 성능이 크게 악화되고, 소요되는 화학약품비 및 세정폐액 처리비의 등의 증가에 따른 유지 관리 성능도 악화되며, 더불어 사용된 분리막의 배제(rejection) 성능 악화 및 분리막의 변형 및 노화 등 궁극적으로 분리막 교체 시기를 앞당김으로써 전체 운영 관리비를 증가시키는 요인이 될 수 있다.
따라서, 세정을 적절한 시점에 수행하는 것이 매우 중요하며, 이를 위하여 막오염 물질의 정도를 효과적으로 예측하고 평가하는 방법의 중요성은 날로 높아져가고 있다. 종래에 이를 위한 다양한 방법들이 제안되고 사용되고 있는바, 구체적으로 검토한다.
현재 가장 널리 사용되는 방법은, SDI(Silt Density Index) 지수 측정 방법이라 할 수 있다.
이는, 유입원수의 SDI를 측정함으로써 획득되는 SDI 지수는 현재 정삼투막과 나노여과막을 사용하는 담수화 공정에서 유입원수의 막오염 경향을 예측하는 방법이다. 일반적으로, SDI 지수값이 2~3 미만이면 막오염은 심하지 않은 유입원수라고 것으로 판단하고, SDI 지수값이 5 이상이 될 경우 막오염 발생이 심한 유입원수라고 판단한다.
다만, SDI 지수는 막오염의 가능성을 간접적으로 측정하는 방법에 불과하며, 특히 직경 47 mm(달리 말하면, 0.45 공경(pore size))의 분리막을 이용하여 30psi의 압력으로 유입수를 통과시켜 측정하기 때문에 이보다 작은 크기의 콜로이드나 유기물 등의 영향을 평가할 수 없다는 큰 문제가 있다.
또한, 역삼투막/정삼투막과 나노여과막을 주로 사용하는 담수화 공정은 유입수가 흐르는 방향과 여과막의 투과 방향이 서로 직교하는 방향으로 운전되는 십자류(Cross-flow) 여과 모드를 사용하기 때문에, 전량여과(Dead-end) 모드와 여과 원리가 상이하다는 문제점이 있다.
이에, SDI 지수의 한계를 극복하기 위해 MFI(Modified fouling index) 측정 방법, MFI-UF(Modified fouling index by Ultrafilter) 측정 방법, MFI-NF(Modified fouling index by Nanofilter) 측정 방법 등이 제안되기도 하였으나, 이들 모두 한 개의 분리막을 사용하고, 마찬가지로 전량여과 모드로서 측정되기 때문에, 실제 담수화 공정에서의 십자류 여과모드와 상이하다는 문제점이 해결되지 않는다.
이와 관련하여, 특허문헌을 먼저 검토하면 다음과 같다.
한국공개특허 제10-2011-0089710호, 한국공개특허 제10-2014-0016417호, 한국공개특허 제10-2010-0057262호, 한국공개특허 제10-2013-0081436호, 한국공개특허 제10-2014-0076197호는 다양한 정밀여과(MF), 한외여과(UF), 나노여과(NF) 분리막을 조합 사용하여, 입자물질, 콜로이드물질, 유기물질 등의 의한 막오염 현상을 정량적인 막오염 지수로서 구분하고 막오염원별로 예측할 수 있도록 하는 방법을 제안한다.
측정 휴대성을 강화하고, 막오염 지수의 측정 정확도를 높이고, 측정 시간을 단축하기 위해 복수의 분리막으로 직렬 방식에서 병렬 방식으로 측정할 수 있게 한다는 점이 장점이다.
그러나, 이러한 방법들 역시 SDI 지수와 동일하게 0.45 공경의 막을 사용한다는 문제와, 실제 담수화 공정에서의 십자류 여과모드와 상이하다는 문제가 해결되지 않는다.
한국공개특허 제10-2014-0054670호는, 정밀여과(MF)과 한외여과(UF)의 저압으로 운전되는 막여과 공정에서 막오염 지수를 실시간으로 순간 막간 차압(TMP, trans-membrane pressure)의 변화율을 이용하여 산출하고, 산출된 막오염 지수에 따른 최적의 화학세정(CIP)을 선택적으로 수행할 수 있는 막오염 지수를 이용한 막오염을 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다.
마찬가지로, SDI 지수와 동일하게 0.45 공경의 분리막을 사용한다는 문제, 와, 실제 담수화 공정에서의 십자류 여과모드와 상이하다는 문제가 해결되지 않는다.
한국공개특허 제10-2013-0085220호는, 해수담수화 설비의 유량계, 압력계 등 센서로부터 측정 정보를 수신하여 정삼투막의 막오염 정도를 산출하여 제어부를 통해 진단 및 제어하는 실시간 모니터링 장치를 제안한다.
막오염의 조기 진단을 가능하게 한다는 점이 장점이나, 결과적으로 유량계, 압력계, pH 미터, 온도계 등 센서의 실시간 측정 및 정보를 해석을 통한 간접적인 막오염 진단이라는 점이 한계이다.
한국등록특허 제10-0811199호, 한국등록특허 제10-1318578호 및 한국공개특허 제10-2011-0102750호는, 크로마토그래피처럼 분자량 및 입자 크기 분포의 측정에 유용한 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 활용하여, 자연유기물질의 분리 크로마토그램의 면적을 계산하여 막의 특성에 따른 흡착 정도를 분석하는 평가 방법을 제안한다. 또한, 정삼투막과 나노여과막의 다이나믹 히스테리시스(Dynamic hysteresis)를 측정하여 분리막의 막오염을 예측 및 화학적, 물리적 불균일성을 동시에 또는 개별적으로 측정할 수 있는 예측 방법을 제안한다.
그러나, 이는 유기 막오염에 한정된다는 점, 직접적인 측정 압력 범위에 한계가 있어 연속 측정이 불가능하다는 점이 문제이어서, 실제 담수화 시설에서 적용하기 불가능하다.
한국공개특허 제10-2014-0037357호는, 막오염 지수를 통해 막오염 정도를 예측하는 것뿐만 아니라, 오염된 분리막을 세정하여 수처리 공정을 정상화 시키는 것 또한 매우 중요하다는 점에 착안하여, 오염된 막을 세정하는 과정에서 사용되는 세정제의 선정 및 세정 성능에 관한 가이드라인 등의 객관적 근거를 확보하기 위한 방법을 제안한다. 즉, 오염된 상태의 분리막 표면에 세정제를 공급하고, 분리막에 세정수를 흘려줌으로써, 세정제에 의해 이물질에 제거되는 상태에 따라 분리막을 통과하는 세정수의 양을 측정하여 계산되는 막세척 지수와 막세척 지수 측정 장치를 제안한다.
그러나, 0.45 공경 이하의 막오염 확인이 어렵다는 점, 세정제 종류와 양 등이 모두 전처리 정밀여과(MF) 분리막의 여과 메커니즘에 기반을 두고 있어 실제 담수화 공정에서의 공경이 없는 나노여과(MF) 및 정삼투(FO) 분리막의 세정 조건과는 상이하기에 적용이 어렵다는 점이 문제이다.
이러한 문제점은, 용질과 용매 확산이동 원리에 의해 고압으로 운전되는 나노여과 분리막과 정삼투 분리막은 공경을 갖고 있지 않기 때문에, 공경을 갖고 체거름 방식 원리에 의해 저압으로 운전되는 정밀여과 분리막과 한외여과 분리막의 여과 메커니즘은 차이가 있다는 것에 기인한다.
즉, 나노여과 분리막과 정삼투 분리막은 정밀여과 분리막과 한외여과 분리막과 달리 일반적으로 화학약품을 첨가한 수세정 또는 에어스크라빙 등의 방법으로 공경을 막고 있는 입자물질, 유기물질, 무기물(스케일링), 생물 막오염에 대해 역세정이 불가능하다는 점에서, 여기에 제안된 기술을 정삼투와 같은 담수화 설비에 적용하는 것이 사실상 불가능하다.
다음, 관련된 실제 상용화된 기기를 검토하면 다음과 같다.
도 2는 담수화 설비에서 정삼투막 베셀의 막오염을 감지하는 설비를 도시한다(www.FOwaterpurifiers.com 참조). 실제 대부분의 담수화 설비는 하루에 수천 내지 수만 톤을 처리하기에, 주된 설비에 영향을 주지 않으면서도 담수화 설비를 모사할 수 있는 도 2와 같은 별도의 스키드(skid) 설비가 사용된다.
실제 정삼투막 처리 장치에는 다수의 정삼투막 베셀이 포함되기에, 도 2에 도시된 바와 같은 스키드 설비는 실제 정삼투막 처리 장치에 적용된 정삼투막 베셀 1개 정도 채택한다. 1개의 정삼투막 베셀의 막오염 정도를 살펴보면서, 실제 정삼투막 베셀의 막오염 정도를 추정한다.
그러나 이 경우 실제 정삼투막 베셀이 적용된다는 점, 해당 베셀에 투입되는 원수를 조절하기 위한 다수의 설비들이 부착된다는 점 등으로 인하여, 초기 설치비 및 운영비가 높으며, 그럼에도 운영이 어려워서 실제 정삼투막 처리 장치의 막오염을 효과적으로 모사하지 못한다.
이에, 본 발명자는 정삼투막 베셀 내 막오염을 실시간으로 감지할 수 있는 모사 모델을 이용한 장치 및 방법을 제안한 바 있다. 구체적인 내용은 아래에서 다루어질 것이다.
그러나, 여기에서도 모사 모델만이 제안되었을 뿐, 막오염 정도를 어떠한 방식으로 판단할 것인지 구체적으로 제시하지 못하였기에, 정확한 세정 시점을 결정하는데 여전히 문제가 있었다.
예를 들어, 종래의 일반적인 방법과 같이 실제 정삼투막의 오염 정도를 생산수의 처리유량 또는 생산수의 염분농도 또는 막간차압(different pressure)을 기초로 세정 시점을 간접적으로 결정하거나, 막오염을 모사한 정삼투막 셀 내의 모사 분리막 시트(sheet)를 오프라인(off-line) 방식으로 꺼내어 막오염의 정도를 해석한다면 번거롭고 소요 시간이 오래 걸릴 것임을 인지할 수 있는 것은 자명하다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2011-0089710호
(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2014-0016417호
(특허문헌 3) 한국공개특허 제10-2010-0057262호
(특허문헌 4) 한국공개특허 제10-2013-0081436호
(특허문헌 5) 한국공개특허 제10-2014-0076197호
(특허문헌 6) 한국공개특허 제10-2014-0054670호
(특허문헌 7) 한국공개특허 제10-2013-0085220호
(특허문헌 8) 한국등록특허 제10-0811199호
(특허문헌 9) 한국등록특허 제10-1318578호
(특허문헌 10) 한국공개특허 제10-2011-0102750호
(특허문헌 11) 한국공개특허 제10-2014-0037357호
(특허문헌 12) 한국공개특허 제10-2007-0034875호
이에, 본 발명은 전술한 바와 같이 특히 정삼투막 처리 공정에 있어서 정삼투막의 막오염 정도를 정확하게 감시함으로써, 세정 시점을 보다 정확하게 결정할 수 있는 세정 진단 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정함으로써 세정을 진단하기 위한 장치에 있어서, 유입수 저장부(100); 유도용액 저장부(200); 시험수 저장부(700); 상기 유입수 저장부(100)에 저장된 유입수 또는 상기 시험수 저장부(700)에 저장된 시험수가 선택적으로 유입되며, 상기 유도용액 저장부(200)에 저장된 유도용액이 더 유입되며, 상기 정삼투막 베셀을 모사하여 이를 FO 처리함으로써 처리수와 농축수로 구분하는 FO 처리 모사부(300); 및 상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수의 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압을 측정하는 센서를 포함하며, 상기 FO 처리 모사부(300)는 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)을 포함하며, 상기 시험수 저장부(700)에 저장된 시험수는 상기 각각의 FO 셀(310, 320, 370)에 동일한 수질조건 및 동일한 운전조건으로 유입되며, 상기 시험수 저장부(700)에 저장된 시험수가 상기 FO 처리 모사부(300)로 유입되는 경우, 상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수의 유량과 기 설정된 세정 시점 유량(QCIP)을 비교하거나, 또는 상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리수의 전기전도도와 기 설정된 세정 시점 전기전도도를 비교하거나, 또는 상기 FO 처리 모사부(300)에서의 처리시 측정된 막간차압과 기 설정된 세정 시점 막간차압을 비교함으로써, 상기 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정하는, 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치를 제공한다.
여기에서, 시험수의 수질조건에 대한 설정이 필요하다. 역삼투막의 경우와 달리 정삼투막의 경우 제조사별로 제시하는 조건을 확인하기 어려우나, 본 발명자는 유도용액이 유입되는 라인의 경우 염화나트륨(NaCl) 32,000mg/L, 유입유속(막면유속) 0.1~1 m/s, pH 7~8, 수온 25℃으로 설정하고, 처리하고자 하는 유입수, 즉 대상원수가 유입되는 라인의 경우 염화나트륨(NaCl) 1~10mg/L, 유입유속(막면유속) 0.1~1 m/s, pH 7~8, 수온 25℃으로 설정하는 것이 바람직함을 확인하였다. 이러한 유입 조건으로써, 각각의 유도용액과 반대측 유입수의 시험수 조건을 적용하여 설정 회수율, 설정 시험시간 동안에 측정하여 정삼투 베셀에 대해 세정 진단할 수 있다. 또한, 실제 담수화 현장에서 현장의 특수성을 고려하여 가동초기 설정한 유입용액과 유입수의 시험조건을 적용하여 정삼투 베셀의 세정을 진단일 수 있다.
또한, 상기 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)은 서로 구분되어 있으며, 상기 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압을 측정하는 센서는 상기 각각의 FO 셀(310, 320, 370)마다 별도로 구비되어 있어서, 상기 각각의 FO 셀(310, 320, 370)마다의 세정 시점을 구분하여 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유입수 저장부(100)로 유입수가 유입되는 라인에 구비된 밸브(V11); 상기 유입수 저장부(100)로부터 드레인되는 라인에 구비된 밸브(V12); 상기 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)로 유입수가 유입되는 라인에 각각 구비된 밸브(V13, V14, V15); 상기 유도용액 저장부(200)로 유도용액이 유입되는 라인에 구비된 밸브(V21); 상기 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)로 유도용액이 유입되는 라인에 각각 구비된 밸브(V23, V24, V25); 상기 유입수 저장부(100)로부터 유입수가 유출되며 상기 시험수 저장부(700)로부터 시험수가 유출될 수 있는 라인에 구비된 고압펌프(P1); 상기 유도용액 저장부(200)로부터 유도용액이 유출되는 라인에 구비된 펌프(P2); 상기 유입수 저장부(100)와 상기 FO 처리 모사부(300)의 연결 라인에 구비된 밸브(V10); 상기 시험수 저장부(700)와 상기 FO 처리 모사부(300)의 연결 라인에 구비된 밸브(V70); 상기 시험수 저장부(700)로 시험수가 유입되는 라인에 구비된 밸브(V71); 및 상기 시험수 저장부(700)로부터 드레인되는 라인에 구비된 밸브(V72)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 밸브들(V11, V12, V13, V14, V15, V21, V23, V24, V25)은 상기 유입수 저장부(100)의 수위에 따라 그 개폐가 결정되며, 상기 밸브(V10)가 개방된 경우 상기 펌프들(P1, P2)은 상기 유입수 저장부(100)의 수위에 따라 그 작동이 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 실시예에 따라, 상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수가 저장되는 처리수 저장부(500); 및 상기 FO 처리 모사부(300)로부터 구분된 처리수를 RO 처리하는, RO 처리부(400)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제 2 실시예에 따라, 상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수가 저장되는 처리수 저장부(500); 및 상기 FO 처리 모사부(300)로부터 구분된 처리수로부터 유도용액을 회수하는 유도용액 회수부(450)를 더 포함하며, 상기 유도용액 회수부(450)에서 회수된 유도용액은 상기 유도용액 저장부(200)에 재유입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유입수 저장부(100) 및 상기 시험수 저장부(700) 내의 원수 온도를 각각 조절하는 다수의 수온조절장치(H); 및 상기 유입수 저장부(100) 및 상기 시험수 저장부(700) 내의 원수를 각각 교반하는 다수의 구동기(M)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는, 전술한 세정 진단 장치를 포함하며, 원수가 유입되어 전전처리되는 전전처리부(10); 상기 전전처리부(10)로부터 전전처리수가 유입되는 전처리부(20); 및 상기 전처리부(20)로부터 전처리수가 유입되어 FO 처리되어 처리수를 유출시키는 FO 처리부(30)를 포함하며, 상기 FO 처리부(30)가 상기 정삼투막 베셀로서, 서로 연결된 다수의 FO 엘리먼트(element)(31~37)로 이루어지며, 상기 다수의 FO 엘리먼트(31~37)은 전처리수가 유입되는 최선단의 리드 엘리먼트(lead element)(31), 농축수가 유출되는 엔드 엘리먼트(end element)(37) 및 상기 리드 엘리먼트(31)와 상기 엔드 엘리먼트(37) 사이에 위치하는 다수의 미들 엘리먼트(middle element)(32~36)로 이루어지며, 상기 FO 처리 모사부(300) 중 상기 제 2 FO 셀(320)의 비율은, 상기 FO 처리부(30) 중 상기 다수의 미들 엘리먼트(32~36)의 비율에 상응하는, 정삼투막 처리 장치를 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는, 전술한 정삼투막 처리 장치에서 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정함으로써 세정을 진단하는 방법에 있어서, 상기 방법은 실시간 막오염 감시 방법이 이루어지는 제 1 모드에 따른 운용 방법과, 세정 시점이 필요한지 여부를 확인하는 제 2 모드에 따른 운용 방법을 포함하며, 제 1 모드에 따른 운용 방법은, (a) 상기 유입수 저장부(100)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 만수위(L0)인 경우, 유입수와 유도용액이 제 1 FO 셀(310)에 유입되는 단계; (b) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 1 수위(L1)인 경우, 제 1 FO 셀(310)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 2 FO 셀(320)로 유입되는 단계; 및 (c) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 2 수위(L2)인 경우, 제 2 FO 셀(320)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 3 FO 셀(370)로 유입되는 단계를 포함하며, 제 2 모드에 따른 운용 방법은, (1) 상기 시험수 저장부(700)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 시험수 저장부(700) 내에 저장된 유입수와 상기 유도용액 저장부(200) 내에 저장된 유도용액이 상기 FO 처리 모사부(300)에 유입되어 처리되고, 처리수의 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압이 측정되는 단계; 및 (2) 상기 (1) 단계에서 측정된 유량이 기 설정된 세정 시점 유량(QCIP)과 비교되거나, 또는 측정된 전기전도도가 기 설정된 세정 시점 전기전도도와 비교되거나, 또는 측정된 막간차압이 기 설정된 세정 시점 막간차압과 비교됨으로써, 상기 정삼투막 베셀의 세정 시점이 결정되는 단계를 포함하는, 세정 진단 방법을 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는, 전술한 정삼투막 처리 장치에서 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정하는 방법으로서, 상기 방법은 실시간 막오염 감시 방법이 이루어지는 제 1 모드에 따른 운용 방법과, 세정이 필요한지 여부를 확인하는 제 2 모드에 따른 운용 방법을 포함하며, 제 1 모드에 따른 운용 방법은, (a) 상기 유입수 저장부(100)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 만수위(L0)인 경우, 유입수와 유도용액이 제 1 FO 셀(310)에 유입되는 단계; (b) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 1 수위(L1)인 경우, 제 1 FO 셀(310)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 2 FO 셀(320)로 유입되는 단계; 및 (c) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 2 수위(L2)인 경우, 제 2 FO 셀(320)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 3 FO 셀(370)로 유입되는 단계를 포함하며, 제 2 모드에 따른 운용 방법은, (1) 상기 시험수 저장부(700)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 시험수 저장부(700) 내에 저장된 유입수와 상기 유도용액 저장부(200) 내에 저장된 유도용액이 상기 FO 처리 모사부(300)에 유입되어 처리되고, 처리수의 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압이 측정되는 단계; 및 (2) 상기 (1) 단계에서 측정된 유량이 기 설정된 세정 시점 유량(QCIP)과 비교되거나, 또는 측정된 전기전도도가 기 설정된 세정 시점 전기전도도와 비교되거나 또는 측정된 막간차압이 기 설정된 세정 시점 막간차압과 비교됨으로써, 상기 정삼투막 베셀의 세정 시점이 각각의 상기 FO 셀(310, 320, 370)마다 결정되는 단계를 포함하는, 세정 진단 방법을 제공한다.
또한, 상기 제 1 모드와 상기 제 2 모드는 교번적으로 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정삼투막 처리 장치의 운영 이전에 상기 제 2 모드가 먼저 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계 이후에, (d) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 3 수위(L3)인 경우, 제 3 FO 셀(370)로의 유입이 중단되고, 상기 유입수 저장부(100)에 남은 유체가 드레인되는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (a) 단계 이전에, (a0) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 만수위(L0)에 이르도록, 원수가 상기 유입수 저장부(100)로 유입되는 단계를 더 포함하며, 상기 (a0) 단계는, 제어부가 밸브(V11, V21)를 개방하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V13, V23)를 개방하며 상기 고압펌프(P1, P2)를 작동시키는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V14, V24)를 개방하고, 밸브(V13, V23)를 폐쇄하는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V15, V25)를 개방하고, 밸브(V14, V24)를 폐쇄하는 단계를 포함하며, 상기 (d) 단계는, 상기 제어부가 상기 고압펌프(P1, P2)의 작동을 중지시키며 밸브(V12)를 개방하고 밸브(V15, V25)를 폐쇄하는 단계를 포함하며, 상기 (d) 단계 이후, 상기 유입수 저장부(100)에 남은 유체가 모두 드레인되었음을 확인한 후 상기 (a0) 단계로 회귀하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (1) 단계 이전에, (0) 상기 시험수 저장부(700)로 기 설정된 수질조건의 시험수가 유입되는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (0) 단계는, 제어부가 밸브(V71)를 개방하는 단계를 포함하며, 상기 (1) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V13, V23)를 개방하고 상기 고압펌프(P1, P2)를 작동시키며, 이후 기 설정된 시점에 상기 제어부가 밸브(V14, V24)를 개방하고 밸브(V13, V23)를 폐쇄하며, 이후 기 설정된 다른 시점에 상기 제어부가 밸브(V15, V25)를 개방하고 밸브(V14, V24)를 폐쇄하며, 이후 기 설정된 또 다른 시점에 상기 고압펌프(P1, P2)의 작동을 중지시키고 밸브(V15, V25)를 폐쇄하는 단계를 포함하며, 상기 (1) 단계 이후에, 밸브(V72)가 개방되어 상기 시험수 저장부(700)에 남은 시험수가 드레인되는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 FO 처리 모사부(300)의 막오염 상태에 따라, 상기 FO 처리부(30)의 막오염 상태가 감지되는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해 실제 담수화 설비의 정삼투막 베셀로 유입되는 유입수가 여과되는 처리수량과 막오염을 상용 분리막보다 수백 배 작은 막면적을 갖는 소형의 3개의 셀이 장착된 연속 담수화 장치를 통해 직접적으로 실시간으로 감시하고 재현하는 것에서 나아가, 주기적인 모드 변경을 통하여 정삼투막 베셀의 세정이 필요한지 여부를, 정삼투막 처리 장치의 가동을 중지하거나 분해하여 막을 떼어보지 않은 온라인(on-line) 상태에서 정확하게 진단할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 일반적인 정삼투막 장치를 도시한다.
도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 정삼투막 장치를 이루는 정삼투막 베셀인 FO 처리부 내의 엘리먼트를 구분하여 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 정삼투막 베셀의 막오염을 모니터링하기 위한 종래 장치인 정삼투막 스키드의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 세정 진단 장치의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 세정 진단 장치의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 세정 진단 장치에 있어서, 실시간 막오염 감시 방법 중 제 1 모드를 설명하기 위한 순서도이며, 도 5b는 제 2 모드를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 세정 진단 장치에 있어서, 실시간 막오염 감시 방법을 설명하기 위하여, 밸브와 고압펌프의 작동/개폐 여부를 설명하기 위한 표이다.
도 7은 본 발명에 따른 세정 진단 방법을 설명하기 위한 그래프로서, 제 1 모드와 제 2 모드가 교번적으로 이루어짐을 도시한다.
기 설정된 시점이 되면(또는 기 설정된 유량만큼의 시험수가 모두 유입되면), 제 2 FO 셀(320)의 세정 진단이 종료되고, 다음 제 3 FO 셀(370)로 진행한다.
엔드 엘리먼트(37)를 모사하는 제 3 FO 셀(370)에 시험수가 유입된다(S230). 이를 위하여, 밸브(V15, V25)가 개방되고, 밸브(V14, V24)는 폐쇄된다. 고압펌프(P1, P2)는 계속 작동 중이다.
전술한 바와 같이, 제 3 FO 셀(370)로 유입되는 시험수의 수질조건 및 운전조건은 제 1 FO 셀(310) 및 제 2 FO 셀(320)로 유입된 시험수의 수질조건 및 운전조건과 동일하다.
역시 마찬가지로, 제 3 FO 셀(370)에서 FO 처리가 이루어져서 처리수와 농축수로 구분되며, 처리수는 RO부(400)에서 RO 처리되거나(제 1 실시예), 또는 유도용액 회수부(450)에서 유도용액이 회수된 후(제 2 실시예) 처리수 저장부(400)에 저장된다. 농축수는 실시간 막오염 감시 장치의 라인을 그대로 활용하여 드레인되며, 처리수의 유량 또는 전기전도도가 유량센서(S71) 또는 전기전도도센서(S72)에 의해 감지된다. 막간차압이 감지될 수도 있다. 감지된 유량 및 전기전도도, 또는 막간차압이 제 3 FO 셀(370)의 막오염 상태를 의미한다. 제 3 FO 셀(370)에서도 별도의 그래프가 생성된다.
기 설정된 시점이 되면(또는 기 설정된 유량만큼의 시험수가 모두 유입되면), 제 3 FO 셀(370)의 세정 진단도 종료된다.
다음, 밸브(V15, V25)가 폐쇄되고 고압펌프(P1, P2)는 작동을 정지하며 시험수 저장부(700)를 드레인하기 위하여 밸브(V72)가 개방된다(S250).
이상과 같은 과정으로 제 2 모드의 진행이 완료되고, 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320), 제 3 FO 셀(370)의 세정 진단이 개별적으로 이루어진다. 이에 따라 각각의 FO 셀(310, 320, 370)에서 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압이 측정된다. 이러한 과정은 전술한 바와 같이 약 5분 내지 30분 동안에 완료된다.
다른 실시예에서는, 각각의 FO 셀(310, 320, 370)에서의 측정과 더불어, 또는 이를 대체하여, 전체 FO 처리 모사부(300)에서 유량이 유량센서(S1)에 의하여 측정될 수 있다. 전기전도도 역시 전기전도도센서(S2)에 의하여 측정될 수 있으며 막간차압 역시 측정될 수 있다. 이러한 측정으로 인하여, 전체 FO 처리 모사부(300)의 세정 진단이 추가로 또는 단독으로 이루어질 수 있다.
한편, 제 2 모드가 수행되는 동안에도 밸브(V11, V21)가 개방되어 유입수 저장부(100)에는 유입수가 계속 유입되고 유도용액 저장부(200)에 유도용액이 계속 공급됨으로써, 그 다음의 제 1 모드를 준비할 수도 있다. 물론, 만수위에 이르렀다면 밸브(V11, V21)가 폐쇄될 것이다. 이는 도 6에서 "o/c"로 표기된다.
(3) 제 1 모드와 제 2 모드의 교번적 수행
도 7에 도시된 바와 같이, 최초 제 2 모드의 수행이 완료되어 유량(Q0)이 측정되면, 제 1 모드가 기 설정된 주기만큼 운영된다. 이에 따라 막오염이 진행될 것이다.
다음, 기 설정된 주기가 경과하면 해당 시점(t1)에 제 2 모드를 운용하여 유량(Q1)을 측정한다. 만약, 이 때에 측정한 유량(Q1)이 미리 결정되어 있는 세정 시점 유량(QCIP)보다 크다면, 세정이 필요할 정도로 막오염이 진행된 것이 아니므로 다시 제 1 모드가 진행된다.
다음, 기 설정된 주기가 경과하면 해당 시점(t2)에 제 2 모드를 운용하여 유량(Q2)을 측정한다. 만약, 이 때에 측정한 유량(Q2)이 미리 결정되어 있는 세정 시점 유량(QCIP)보다 크다면, 세정이 필요할 정도로 막오염이 진행된 것이 아니므로 다시 제 1 모드가 진행된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 그 다음 기 설정된 주기가 경과하면 해당 시점(t3)에 제 2 모드를 운용하여 유량(Q3)을 측정하였는데, 그 값이 미리 결정되어 있는 세정 시점 유량(QCIP)보다 작다면 세정이 필요함을 의미한다. 이 때에 비로서 실제 운영 중인 FO 처리 장치의 운영이 중지되고 세정이 이루어진다.
이러한 방법에 의하여, 대상 원수의 수온, pH, 전기전도도, 부유물, 유기물 등 수질 변동에 따른 변수를 차단하여, FO 처리 장치는 운전을 계속 하면서도 FO 처리 장치의 분해 없이 온라인으로 정확한 세정 시점을 진단할 수 있다.
전기전도도센서를 통하여 센싱한 전기전도도를 활용하여 전기전도도의 변화량 즉, 제거율 감소를 이용하여도 동일하게 세정 시점을 확인할 수 있음은 전술한 바와 같다. 즉, 세정 진단을 위한 운전조건 및 수질조건에 따라 현재 시점에서 측정된 전기전도도와 미리 결정되어 있는 세정 시점 전기전도도를 비교함으로써, 동일한 원리를 적용하여 세정 시점의 진단이 가능하다.
한편, 본 발명에 의할 경우 일정 주기 단위로 유량의 변화 정도, 즉 도 7에서의 기울기를 확인할 수 있다. 기울기가 급격하게 감소하였다면, 이는 전처리가 잘못되었거나(또는 부적절했거나), 또는 원수의 수질이 급격히 나빠졌음을 의미하는 것이다. 따라서, 본 발명을 이용한다면, 어떠한 기간(또는 타이밍, 시점)에 전처리 수준이 불량해졌거나 원수 수질이 악화되어 불량해진 것인지 사후 추적할 수 있다는 부가적인 효과가 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 전전처리부
20: 유도용액 공급부
30: FO 처리부
31, 32, 33, 34, 35, 36, 37: FO 엘리먼트
40: RO부
100: 유입수 저장부
200: 유도용액 저장부
300: FO 처리 모사부
310: 제 1 FO 셀
320: 제 2 FO 셀
370: 제 3 FO 셀
400: 처리수 저장부
700: 시험수 저장부
V11, V12, V13, V14, V15, V21, V23, V24, V25, V10, V70, V71, V72: 밸브
P1, P2: 펌프
LS: 수위센서
H: 수온조절장치
M: 구동기
S1, S11, S21, S71: 유량센서
S2, S12, S22, S72: 전기전도도센서

Claims (17)

  1. 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정함으로써 세정을 진단하기 위한 장치에 있어서,
    유입수 저장부(100);
    유도용액 저장부(200);
    시험수 저장부(700);
    상기 유입수 저장부(100)에 저장된 유입수 또는 상기 시험수 저장부(700)에 저장된 시험수가 선택적으로 유입되며, 상기 유도용액 저장부(200)에 저장된 유도용액이 더 유입되며, 상기 정삼투막 베셀을 모사하여 이를 FO 처리함으로써 처리수와 농축수로 구분하는 FO 처리 모사부(300); 및
    상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수의 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압을 측정하는 센서를 포함하며,
    상기 FO 처리 모사부(300)는 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)을 포함하며,
    상기 시험수 저장부(700)에 저장된 시험수는 상기 각각의 FO 셀(310, 320, 370)에 동일한 수질조건 및 동일한 운전조건으로 유입되며,
    상기 시험수 저장부(700)에 저장된 시험수가 상기 FO 처리 모사부(300)로 유입되는 경우, 상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수의 유량과 기 설정된 세정 시점 유량(QCIP)을 비교하거나, 또는 상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리수의 전기전도도와 기 설정된 세정 시점 전기전도도를 비교하거나, 또는 상기 FO 처리 모사부(300)에서의 처리시 측정된 막간차압과 기 설정된 세정 시점 막간차압을 비교함으로써, 상기 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정하는,
    정삼투막 베셀의 세정 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)은 서로 구분되어 있으며,
    상기 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압을 측정하는 센서는 상기 각각의 FO 셀(310, 320, 370)마다 별도로 구비되어 있어서,
    상기 각각의 FO 셀(310, 320, 370)마다의 세정 시점을 구분하여 결정하는,
    정삼투막 베셀의 세정 진단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유입수 저장부(100)로 유입수가 유입되는 라인에 구비된 밸브(V11);
    상기 유입수 저장부(100)로부터 드레인되는 라인에 구비된 밸브(V12);
    상기 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)로 유입수가 유입되는 라인에 각각 구비된 밸브(V13, V14, V15);
    상기 유도용액 저장부(200)로 유도용액이 유입되는 라인에 구비된 밸브(V21);
    상기 제 1 FO 셀(310), 제 2 FO 셀(320) 및 제 3 FO 셀(370)로 유도용액이 유입되는 라인에 각각 구비된 밸브(V23, V24, V25);
    상기 유입수 저장부(100)로부터 유입수가 유출되며 상기 시험수 저장부(700)로부터 시험수가 유출될 수 있는 라인에 구비된 고압펌프(P1);
    상기 유도용액 저장부(200)로부터 유도용액이 유출되는 라인에 구비된 펌프(P2);
    상기 유입수 저장부(100)와 상기 FO 처리 모사부(300)의 연결 라인에 구비된 밸브(V10);
    상기 시험수 저장부(700)와 상기 FO 처리 모사부(300)의 연결 라인에 구비된 밸브(V70);
    상기 시험수 저장부(700)로 시험수가 유입되는 라인에 구비된 밸브(V71); 및
    상기 시험수 저장부(700)로부터 드레인되는 라인에 구비된 밸브(V72)를 더 포함하는,
    정삼투막 베셀의 세정 진단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브들(V11, V12, V13, V14, V15, V21, V23, V24, V25)은 상기 유입수 저장부(100)의 수위에 따라 그 개폐가 결정되며, 상기 밸브(V10)가 개방된 경우 상기 펌프들(P1, P2)은 상기 유입수 저장부(100)의 수위에 따라 그 작동이 결정되는,
    정삼투막 베셀의 세정 진단 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수가 저장되는 처리수 저장부(500); 및
    상기 FO 처리 모사부(300)로부터 구분된 처리수를 RO 처리하는, RO 처리부(400)를 더 포함하는,
    정삼투막 베셀의 세정 진단 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 FO 처리 모사부(300)에서 처리된 처리수가 저장되는 처리수 저장부(500); 및
    상기 FO 처리 모사부(300)로부터 구분된 처리수로부터 유도용액을 회수하는 유도용액 회수부(450)를 더 포함하며,
    상기 유도용액 회수부(450)에서 회수된 유도용액은 상기 유도용액 저장부(200)에 재유입되는,
    정삼투막 베셀의 세정 진단 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 유입수 저장부(100) 및 상기 시험수 저장부(700) 내의 원수 온도를 각각 조절하는 다수의 수온조절장치(H); 및
    상기 유입수 저장부(100) 및 상기 시험수 저장부(700) 내의 원수를 각각 교반하는 다수의 구동기(M)를 더 포함하는,
    정삼투막 베셀의 세정 진단 장치.
  8. 제 3 항에 따른 세정 진단 장치;
    원수가 유입되어 전전처리되는 전전처리부(10);
    상기 전전처리부(10)로부터 전전처리수가 유입되는 전처리부(20); 및
    상기 전처리부(20)로부터 전처리수가 유입되어 FO 처리되어 처리수를 유출시키는 FO 처리부(30)를 포함하며,
    상기 FO 처리부(30)가 상기 정삼투막 베셀로서, 서로 연결된 다수의 FO 엘리먼트(element)(31~37)로 이루어지며,
    상기 다수의 FO 엘리먼트(31~37)은 전처리수가 유입되는 최선단의 리드 엘리먼트(lead element)(31), 농축수가 유출되는 엔드 엘리먼트(end element)(37) 및 상기 리드 엘리먼트(31)와 상기 엔드 엘리먼트(37) 사이에 위치하는 다수의 미들 엘리먼트(middle element)(32~36)로 이루어지며,
    상기 FO 처리 모사부(300) 중 상기 제 2 FO 셀(320)의 비율은, 상기 FO 처리부(30) 중 상기 다수의 미들 엘리먼트(32~36)의 비율에 상응하는,
    정삼투막 처리 장치.
  9. 제 8 항에 따른 정삼투막 처리 장치에서 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정함으로써 세정을 진단하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 실시간 막오염 감시 방법이 이루어지는 제 1 모드에 따른 운용 방법과, 세정 시점이 필요한지 여부를 확인하는 제 2 모드에 따른 운용 방법을 포함하며,
    제 1 모드에 따른 운용 방법은,
    (a) 상기 유입수 저장부(100)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 만수위(L0)인 경우, 유입수와 유도용액이 제 1 FO 셀(310)에 유입되는 단계;
    (b) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 1 수위(L1)인 경우, 제 1 FO 셀(310)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 2 FO 셀(320)로 유입되는 단계; 및
    (c) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 2 수위(L2)인 경우, 제 2 FO 셀(320)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 3 FO 셀(370)로 유입되는 단계를 포함하며,
    제 2 모드에 따른 운용 방법은,
    (1) 상기 시험수 저장부(700)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 시험수 저장부(700) 내에 저장된 유입수와 상기 유도용액 저장부(200) 내에 저장된 유도용액이 상기 FO 처리 모사부(300)에 유입되어 처리되고, 처리수의 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압이 측정되는 단계; 및
    (2) 상기 (1) 단계에서 측정된 유량이 기 설정된 세정 시점 유량(QCIP)과 비교되거나, 또는 측정된 전기전도도가 기 설정된 세정 시점 전기전도도와 비교되거나, 또는 측정된 막간차압이 기 설정된 세정 시점 막간차압과 비교됨으로써, 상기 정삼투막 베셀의 세정 시점이 결정되는 단계를 포함하는,
    세정 진단 방법.
  10. 제 8 항에 따른 정삼투막 처리 장치에서 정삼투막 베셀의 세정 시점을 결정함으로써 세정을 진단하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 실시간 막오염 감시 방법이 이루어지는 제 1 모드에 따른 운용 방법과, 세정이 필요한지 여부를 확인하는 제 2 모드에 따른 운용 방법을 포함하며,
    제 1 모드에 따른 운용 방법은,
    (a) 상기 유입수 저장부(100)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 만수위(L0)인 경우, 유입수와 유도용액이 제 1 FO 셀(310)에 유입되는 단계;
    (b) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 1 수위(L1)인 경우, 제 1 FO 셀(310)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 2 FO 셀(320)로 유입되는 단계; 및
    (c) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 2 수위(L2)인 경우, 제 2 FO 셀(320)로의 유입이 중단되고, 유입수와 유도용액이 제 3 FO 셀(370)로 유입되는 단계를 포함하며,
    제 2 모드에 따른 운용 방법은,
    (1) 상기 시험수 저장부(700)가 상기 FO 처리 모사부(300)와 연통되고, 상기 시험수 저장부(700) 내에 저장된 유입수와 상기 유도용액 저장부(200) 내에 저장된 유도용액이 상기 FO 처리 모사부(300)에 유입되어 처리되고, 처리수의 유량 또는 전기전도도 또는 막간차압이 측정되는 단계; 및
    (2) 상기 (1) 단계에서 측정된 유량이 기 설정된 세정 시점 유량(QCIP)과 비교되거나, 또는 측정된 전기전도도가 기 설정된 세정 시점 전기전도도와 비교되거나 또는 측정된 막간차압이 기 설정된 세정 시점 막간차압과 비교됨으로써, 상기 정삼투막 베셀의 세정 시점이 각각의 상기 FO 셀(310, 320, 370)마다 결정되는 단계를 포함하는,
    세정 진단 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 모드와 상기 제 2 모드는 교번적으로 수행되는,
    세정 진단 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 정삼투막 처리 장치의 운영 이전에 상기 제 2 모드가 먼저 수행되는,
    세정 진단 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    (d) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 제 3 수위(L3)인 경우, 제 3 FO 셀(370)로의 유입이 중단되고, 상기 유입수 저장부(100)에 남은 유체가 드레인되는 단계를 더 포함하는,
    세정 진단 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에,
    (a0) 상기 유입수 저장부(100)의 수위가 기 설정된 만수위(L0)에 이르도록, 원수가 상기 유입수 저장부(100)로 유입되는 단계를 더 포함하며,
    상기 (a0) 단계는, 제어부가 밸브(V11, V21)를 개방하는 단계를 포함하며,
    상기 (a) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V13, V23)를 개방하며 상기 고압펌프(P1, P2)를 작동시키는 단계를 포함하며,
    상기 (b) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V14, V24)를 개방하고, 밸브(V13, V23)를 폐쇄하는 단계를 포함하며,
    상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V15, V25)를 개방하고, 밸브(V14, V24)를 폐쇄하는 단계를 포함하며,
    상기 (d) 단계는, 상기 제어부가 상기 고압펌프(P1, P2)의 작동을 중지시키며 밸브(V12)를 개방하고 밸브(V15, V25)를 폐쇄하는 단계를 포함하며,
    상기 (d) 단계 이후, 상기 유입수 저장부(100)에 남은 유체가 모두 드레인되었음을 확인한 후 상기 (a0) 단계로 회귀하는,
    세정 진단 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 (1) 단계 이전에,
    (0) 상기 시험수 저장부(700)로 기 설정된 수질조건의 시험수가 유입되는 단계를 더 포함하는,
    세정 진단 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (0) 단계는, 제어부가 밸브(V71)를 개방하는 단계를 포함하며,
    상기 (1) 단계는, 상기 제어부가 밸브(V13, V23)를 개방하고 상기 고압펌프(P1, P2)를 작동시키며, 이후 기 설정된 시점에 상기 제어부가 밸브(V14, V24)를 개방하고 밸브(V13, V23)를 폐쇄하며, 이후 기 설정된 다른 시점에 상기 제어부가 밸브(V15, V25)를 개방하고 밸브(V14, V24)를 폐쇄하며, 이후 기 설정된 또 다른 시점에 상기 고압펌프(P1, P2)의 작동을 중지시키고 밸브(V15, V25)를 폐쇄하는 단계를 포함하며,
    상기 (1) 단계 이후에, 밸브(V72)가 개방되어 상기 시험수 저장부(700)에 남은 시험수가 드레인되는 단계를 더 포함하는,
    세정 진단 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 FO 처리 모사부(300)의 막오염 상태에 따라, 상기 FO 처리부(30)의 막오염 상태가 감지되는,
    세정 진단 방법.
KR1020150139371A 2015-10-02 2015-10-02 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법 KR101674831B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150139371A KR101674831B1 (ko) 2015-10-02 2015-10-02 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150139371A KR101674831B1 (ko) 2015-10-02 2015-10-02 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101674831B1 true KR101674831B1 (ko) 2016-11-23

Family

ID=57541269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150139371A KR101674831B1 (ko) 2015-10-02 2015-10-02 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101674831B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102082802B1 (ko) * 2018-09-12 2020-02-28 코웨이엔텍 주식회사 고압펌프 가동률을 이용한 하수재이용 및 정수처리 ro 시스템의 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130085220A (ko) * 2012-01-19 2013-07-29 엘지전자 주식회사 역삼투 막의 막오염 진단 기능을 가지는 해수담수화장치
KR101318578B1 (ko) * 2012-05-29 2013-10-16 고려대학교 산학협력단 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치
KR101533554B1 (ko) * 2015-03-05 2015-07-03 성균관대학교산학협력단 역삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법
KR101560524B1 (ko) * 2015-03-05 2015-10-15 성균관대학교산학협력단 정삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130085220A (ko) * 2012-01-19 2013-07-29 엘지전자 주식회사 역삼투 막의 막오염 진단 기능을 가지는 해수담수화장치
KR101318578B1 (ko) * 2012-05-29 2013-10-16 고려대학교 산학협력단 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치
KR101533554B1 (ko) * 2015-03-05 2015-07-03 성균관대학교산학협력단 역삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법
KR101560524B1 (ko) * 2015-03-05 2015-10-15 성균관대학교산학협력단 정삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102082802B1 (ko) * 2018-09-12 2020-02-28 코웨이엔텍 주식회사 고압펌프 가동률을 이용한 하수재이용 및 정수처리 ro 시스템의 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101533554B1 (ko) 역삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법
Peldszus et al. Reversible and irreversible low-pressure membrane foulants in drinking water treatment: Identification by principal component analysis of fluorescence EEM and mitigation by biofiltration pretreatment
KR101612231B1 (ko) 역삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법
AU693005B2 (en) Filtration monitoring and control system
US6077435A (en) Filtration monitoring and control system
KR101462565B1 (ko) 해수담수화 장치의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시방법 및 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치
KR101560524B1 (ko) 정삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법
KR20080091244A (ko) 역삼투막 모니터링 방법 및 시스템
KR101897864B1 (ko) 정삼투 막오염 예측 장치 및 정삼투 막오염 예측 방법
CN104039427A (zh) 反渗透处理装置以及反渗透处理装置的清洗方法
KR20110089710A (ko) 여과막 오염 지수 예측 장치
Zhan et al. Application of fouling index for forward osmosis hybrid system: A pilot demonstration
KR101674831B1 (ko) 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법
Kim et al. A two-fiber, bench-scale test of ultrafiltration (UF) for investigation of fouling rate and characteristics
KR20180100011A (ko) 정삼투-역삼투 처리 공정에서 삼투압 역세정을 이용한 물리 세정 방법
Sutariya et al. Methods of visualizing hydrodynamics and fouling in membrane filtration systems: recent trends
Ju et al. Multiple MFI measurements for the evaluation of organic fouling in SWRO desalination
IN2010KO00418A (ko)
KR100949658B1 (ko) 여과막을 이용한 유체 처리 장치
CN112752604B (zh) 分离膜模块的检查方法
KR101418006B1 (ko) 막세척지수 측정장치
KR101277199B1 (ko) 해수담수화 전처리 장치 및 방법
KR101753453B1 (ko) 중공사막 여과장치 및 그의 여과막 손상 감지방법
KR102218025B1 (ko) 수처리용 고분자 분리막의 노후화 진단 방법 및 그 장치
KR101766457B1 (ko) 막오염 지수 측정 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190905

Year of fee payment: 4