KR102065275B1 - 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법 - Google Patents

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Abstract

담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법에 대한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 담수화 장치는 유도용액이 유입되는 유도용액부, 원수가 유입되는 원수부가 구비되고, 상기 유도용액부 및 원수부 사이는 정삼투막이 구비되어 각각 제1 희석수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투모듈; 및 상기 유도용액부와 유입라인을 통해 연결되며, 역삼투막이 구비되어 상기 제1 희석수가 유입되어 제2 농축수 및 처리수를 생성하는 역삼투모듈;을 포함하며, 상기 유입라인에는 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 측정센서 및 상기 제1 희석수의 유입압력을 조절하는 제1 펌프가 구비되고, 상기 제2 농축수는 순환라인을 통해 상기 유도용액부로 유입되며, 상기 순환라인에는 상기 제2 농축수의 유량을 측정하는 유량센서가 구비되고, 상기 제1 펌프, 유량센서 및 측정센서는 제어부와 전기적으로 연결되어 제어된다.

Description

담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법 {DESALINATION APPARATUS AND METHOD FOR DESALINIZING USING THE SAME}
본 발명은 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 유도용액의 염 농도 및 유량을 제어하여, 정삼투 공정과 유도용액 분리 공정의 연계 제어를 할 수 있는 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다.
수중 이온성 물질을 제거하는 담수화 공정은, 현재 역삼투막여과(Reverse Osmosis, RO) 공정이 주를 이루고 있다. 역삼투 막여과 공정은 유입수의 삼투압 이상의 운전 압력이 요구되며, 이에 따라 에너지 소비량이 증가하게 된다. 반면 정삼투막여과(Forward Osmosis, FO) 공정의 경우, 펌프의 구동압력이 아닌 유도용액이 갖는 삼투압에 의해 여과가 진행되어 매우 낮은 에너지 소비량으로도 담수화가 가능한 장점이 있다.
하지만 원수에서 정삼투 분리막을 투과한 처리수는 유도용액과 혼합된 상태이므로 이를 회수하기 위해서는 별도의 분리 공정이 요구된다. 삼투압을 유발하는 다양한 방법이 있으나 통상 KCl, NaCl 및 해수 등이 사용되며, 유도용액 내 이온성 물질을 배제하고 처리수만 취득하기 위해서 역삼투 막여과 공정이 사용된다.
유도 용액 분리를 위해 역삼투 막여과 공정을 사용할 경우, 전 단계인 정삼투 막여과 공정과의 연계 운전이 가능해야하며, 유도 용액의 염 농도를 일정하게 유지하는 것이 중요하지만, 통상 FO 공정의 처리 수량을 기준으로 역삼투 막여과 공정을 운영하거나 독립적으로 운전하게 된다.
종래의 운전 방법은 정삼투 막여과 공정의 생산수량 변화, 유도용액 내 용질의 역확산(reverse salt flux, RSF), 막오염, 물리적 손상 등에 따른 염 제거율 변화 및 유도용액의 유량, 농도 변동에 능동적인 대응이 불가능하기 때문에 운전 시 안정화 및 운전 조건 변동에 어려움이 크다. 또한 상기 RSF 및 역삼투 막여과 공정 처리수에 의해 소비되는 염은 주기적으로 유도 용액에 염을 보충해야 하기 때문에 이에 따른 운영 효율 및 경제성이 저감될 수 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2016-0121666호(2016.10.20 공개, 발명의 명칭: 정삼투 생물막 반응조와 역삼투공정을 이용한 수처리 장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 안정적인 처리 수질 및 처리수량을 확보할 수 있는 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 유도용액의 염농도 설정값 희석을 지연하여, 추가적인 유도용액 투입을 최소화하여 운영비 절감 효과가 우수한 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 정삼투모듈의 막 오염을 최소화할 수 있는 담수화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담수화 장치를 이용한 담수화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 담수화 장치에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 담수화 장치는 유도용액이 유입되는 유도용액부, 원수가 유입되는 원수부가 구비되고, 상기 유도용액부 및 원수부 사이는 정삼투막이 구비되어 각각 제1 희석수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투모듈; 및 상기 유도용액부와 유입라인을 통해 연결되며, 역삼투막이 구비되어 상기 제1 희석수가 유입되어 제2 농축수 및 처리수를 생성하는 역삼투모듈;을 포함하며, 상기 유입라인에는 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 측정센서 및 상기 제1 희석수의 유입압력을 조절하는 제1 펌프가 구비되고, 상기 제2 농축수는 순환라인을 통해 상기 유도용액부로 유입되며, 상기 순환라인에는 상기 제2 농축수의 유량을 측정하는 유량센서가 구비되고, 상기 제1 펌프, 유량센서 및 측정센서는 제어부와 전기적으로 연결되어 제어된다.
한 구체예에서 상기 원수는 원수유입라인을 통해 상기 원수부로 유입되며, 상기 원수유입라인에는 상기 원수의 유입압력을 조절하는 제2 펌프 및 상기 원수의 유입압력을 측정하는 압력센서가 구비되며, 상기 제2 펌프 및 압력센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 담수화 장치를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 담수화 방법은 유도용액이 유입되는 유도용액부, 원수가 유입되는 원수부가 구비되고, 상기 유도용액부 및 원수부 사이는 정삼투막이 구비되어 각각 제1 희석수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투모듈; 및 상기 유도용액부와 유입라인을 통해 연결되며, 역삼투막이 구비되어 상기 제1 희석수가 유입되어 제2 농축수 및 처리수를 생성하는 역삼투모듈;을 포함하며, 상기 유입라인에는 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 측정센서 및 상기 제1 희석수의 유입압력을 조절하는 제1 펌프가 구비되고, 상기 제2 농축수는 순환라인을 통해 상기 유도용액부로 유입되며, 상기 순환라인에는 상기 제2 농축수의 유량을 측정하는 유량센서가 구비되고, 상기 제1 펌프, 유량센서 및 측정센서는 제어부와 전기적으로 연결되어 제어되는 담수화 장치를 이용한 담수화 방법이며, 상기 측정센서에서 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 단계; 유도용액의 염농도 설정값과, 상기 제1 희석수의 염농도 측정값을 비교하는 단계; 상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값이 상이한 경우, 상기 역삼투모듈에서 생성되는 처리수량을 산정하는 단계; 및 상기 처리수량에 따라, 상기 제어부에서 제1 펌프를 제어하여, 상기 역삼투모듈에 유입되는 제1 희석수의 유입압력을 제어하는 단계;를 포함하며, 상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값이 동일한 경우, 상기 역삼투모듈의 운전을 중지한다.
한 구체예에서 상기 처리수량은 하기 식 1을 통해 산정될 수 있다:
[식 1]
처리수량 = (제2 농축수 유량 * (제1 희석수 염농도 - 유도용액의 염농도 설정값))/(정삼투막 투과된 원수 염농도 - 제1 희석수 염농도).
한 구체예에서 상기 원수는 원수유입라인을 통해 상기 원수부로 유입되며, 상기 원수유입라인에는 상기 원수의 유입압력을 조절하는 제2 펌프 및 상기 원수의 유입압력을 측정하는 압력센서가 구비되며, 상기 제2 펌프 및 압력센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어될 수 있다.
한 구체예에서 상기 담수화 방법은, 상기 제2 농축수의 유량을 설정하고, 상기 유량센서에서 제2 농축수의 유량을 측정하는 단계; 상기 제2 농축수의 유량 설정값과, 유량 측정값을 비교하는 단계; 상기 제2 농축수의 유량 설정값과 유량 측정값이 상이한 경우, 상기 압력센서에서 상기 원수의 유입압력을 측정하는 단계; 및 상기 원수의 유입압력이 5bar 초과인 경우, 상기 제2 농축수에 염을 투입하는 단계;를 포함하고, 상기 원수의 유입압력이 5bar 이하인 경우, 상기 제어부에서 제2 펌프를 제어하여, 원수의 유입압력을 증가시킬 수 있다.
상기 제2 농축수에 투입되는 염 투입량은, 하기 식 2를 통해 산정될 수 있다:
[식 2]
염 투입량 = ((정삼투막 투과된 원수 염농도) - (정삼투모듈의 원수부로 역확산된 유도용액의 염농도 + 역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도)) X (제2 농축수의 유량 설정값).
한 구체예에서 상기 제2 농축수의 유량 설정값과 측정값이 동일한 경우, 상기 원수의 유입압력을 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 담수화 장치를 이용한 담수화 방법을 적용시 안정적인 처리 수질 및 처리수량을 확보 가능하며, 유도용액의 염농도 설정값 희석을 지연하여, 추가적인 유도용액 투입을 최소화하여 운영비 절감 효과가 우수하고, 정삼투모듈의 막 오염을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 담수화 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 담수화 방법을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 담수화 방법을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 원수 유입압력 증가에 따른 정삼투모듈 내부의 염농도 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
담수화 장치
본 발명의 하나의 관점은 담수화 장치에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 담수화 장치를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 상기 담수화 장치(1000)는 유도용액이 유입되는 유도용액부(120), 원수가 유입되는 원수부(110)가 구비되고, 유도용액부(120) 및 원수부(110) 사이는 정삼투막(130)이 구비되어 각각 제1 희석수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투모듈(100); 및 유도용액부(120)와 유입라인(30)을 통해 연결되며, 역삼투막(미도시)이 구비되어 상기 제1 희석수가 유입되어 제2 농축수 및 처리수 배출라인(60)을 통해 처리수를 생성하는 역삼투모듈(200);을 포함하며, 유입라인(30)에는 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 측정센서(310) 및 상기 제1 희석수의 유입압력을 조절하는 제1 펌프(40)가 구비되고, 상기 제2 농축수는 순환라인(50)을 통해 유도용액부(120)로 유입되며, 순환라인(50)에는 상기 제2 농축수의 유량을 측정하는 유량센서(320)가 구비되고, 제1 펌프(40), 유량센서(320) 및 측정센서(310)는 제어부(330)와 전기적으로 연결되어 제어된다.
한 구체예에서 상기 유도용액은 해수를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 상기 원수는 원수유입라인(10)을 통해 상기 원수부로 유입된다. 또한, 원수유입라인(10)에는 상기 원수의 유입압력을 조절하는 제2 펌프(20) 및 상기 원수의 유입압력을 측정하는 압력센서(미도시)가 구비되며, 제2 펌프(20) 및 압력센서(미도시)는 제어부(330)와 전기적으로 연결되어 제어될 수 있다.
담수화 장치를 이용한 담수화 방법
본 발명의 다른 관점은 상기 담수화 장치를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 담수화 방법을 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 담수화 방법은 상기 측정센서에서 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 단계; 유도용액의 염농도 설정값과, 상기 제1 희석수의 염농도 측정값을 비교하는 단계; 상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값이 상이한 경우, 상기 역삼투모듈에서 생성되는 처리수량을 산정하는 단계; 및 상기 처리수량에 따라, 상기 제어부에서 제1 펌프를 제어하여, 상기 역삼투모듈에 유입되는 제1 희석수의 유입압력을 제어하는 단계;를 포함하며, 상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값이 동일한 경우, 상기 역삼투모듈의 운전을 중지한다.
한 구체예에서 상기 유도용액의 염농도 설정값 값은 30,000~100,000 mg/L 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들면, 제1 희석수의 염농도 측정값이 상기 유도용액 염농도값 이하인 경우, 상기 제어부에서 상기 제1 펌프의 모터 회전수(Hz)를 증가시켜, 상기 역삼투모듈에 유입되는 제1 희석수의 유입압력을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 처리수 생산량이 증가되고 제2 농축수의 염농도를 증가시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값이 동일한 경우, 정삼투모듈이 정상적으로 운전되지 않는 것을 의미하므로, 상기 역삼투모듈의 운전을 중지한다.
본 발명의 담수화 장치의 운전시, 상기 정삼투모듈에서 감소된 염은, 상기 제1 희석수를 역삼투공정으로 유입하여, 제1 희석수가 제2 농축수로 농축되기 때문에, 결과적으로 상기 유도용액의 염농도 설정값을 유지하게 된다. 그러나 본 발명의 담수화 장치를 장기 운전시, 상기 유도용액의 염농도 설정값은 감소하게 되어, 염을 별도로 투입해야 한다.
본 발명에서는 상기 정삼투모듈의 유도용액부에서 배출되는 제1 희석수의 염 농도를 상기 측정센서에서 측정한 다음, 초기에 설정된 유도용액의 염농도 설정값과 비교하여, 역삼투모듈에서 생성될 처리수량을 산정하고, 제1 펌프를 제어하여 제1 희석수의 유입압력을 제어하는 담수화 방법을 적용하여, 종래 제1 희석수의 유량 측정값으로 제어하는 방식에 비하여, 정삼투여과로 생산된 제1 희석수의 염농도에 따라 능동적인 장치 운전이 가능할 수 있다.
한 구체예에서 상기 처리수량은 하기 식 1을 통해 산정될 수 있다:
[식 1]
처리수량(m3/hr) = (제2 농축수 유량(m3/hr) * (제1 희석수 염농도(mg/L) - 유도용액의 염농도 설정값(mg/L)))/(정삼투막 투과된 원수 염농도(mg/L) - 제1 희석수 염농도(mg/L)).
상기 식 1에서, 상기 정삼투막 투과된 원수 염농도는, 상기 원수부에서 정삼투막을 통해 유도용액부로 이동하는 원수의 염 농도를 의미한다.
상기 식 1에서, 상기 정삼투막 투과된 원수 염농도는, 하기 식 1-1을 통해 도출될 수 있다:
[식 1-1]
정삼투막 투과된 원수 염농도(mg/L) = 원수 염농도(mg/L) X (1 - 정삼투모듈의 염제거율(%)).
상기 식 1-1에서 상기 정삼투모듈의 염제거율은, 사전 평가를 통해 미리 도출하거나, 정삼투 분리막 제막사에서 제공되는 값을 이용하여 설정할 수 있다.
본 발명의 담수화 장치의 운전시, 상기 정삼투모듈에서 감소된 염은, 상기 제1 희석수를 역삼투공정으로 유입하여, 제1 희석수가 제2 농축수로 농축되기 때문에, 결과적으로 상기 유도용액의 염농도 설정값을 유지하게 된다. 그러나 본 발명의 담수화 장치를 장기 운전시, 상기 유도용액의 유량이 감소되므로, 염을 별도로 투입해야 한다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 담수화 방법을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 담수화 방법은 상기 제2 농축수의 유량을 설정하고, 상기 유량센서에서 제2 농축수의 유량을 측정하는 단계; 상기 제2 농축수의 유량 설정값과, 유량 측정값을 비교하는 단계; 상기 제2 농축수의 유량 설정값과 유량 측정값이 상이한 경우, 상기 압력센서에서 상기 원수의 유입압력을 측정하는 단계; 및 상기 원수의 유입압력이 5bar 초과인 경우, 상기 제2 농축수에 염을 투입하는 단계;를 포함한다.
상기 정삼투모듈의 정삼투막은 허용 운전 압력이 낮으므로, 최대 압력 상승치를 5bar로 설정하여 운전할 수 있다. 예를 들면 원수 유입압력이 5bar를 초과하는 경우, 상기 제2 농축수에 염을 투입하고, 상기 제어부에서 상기 제2 펌프를 제어하여, 원수 유입압력을 5 bar 이하로 제어할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 농축수의 유량 설정값은, 최초에 정삼투모듈에 유입되는 유도용액의 유량과 동일하도록 설정할 수 있다.
한 구체예에서 상기 원수의 유입압력이 5bar 이하인 경우, 상기 제어부에서 제2 펌프를 제어하여, 원수의 유입압력을 증가시킬 수 있다. 본 발명에서는 상기 제2 농축수의 유량을, 유량센서로 계측하고, 상기 제2 농축수의 유량 설정값과 비교하여, 소비된 염 농도에 대응하여, 원수의 유입압력을 상승시켜 상기 유도용액 용질의 역확산(RSF)을 지연시킬 수 있다.
상기 유도용액은 정삼투모듈 내부에서 정삼투 여과 공정을 통해 희석될 뿐만 아니라, 유도용액 염의 역확산(reverse salt flux, RSF)과, 역삼투막의 염투과 현상에 의해서도, 유도용액 내 염이 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상기 정삼투모듈의 운전압력(원수 유입압력)이 증가할 수록, 상기 유도용액 염의 역확산(RSF)은 감소하게 된다.
도 4는 본 발명의 원수 유입압력 증가에 따른 정삼투모듈 내부의 염농도 변화를 나타낸 그래프이다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 유도용액의 염이 원수부로 확산되는 RSF는, 정삼투막 내부의 농도 분극에 영향을 받는다. 따라서, 원수유입압력의 증가시, 상기 정삼투모듈의 처리량이 증가하여, 분리막 내부의 농도분극이 희석되고, RSF는 이에 비례하여 감소하게 된다.
또한, 정삼투모듈의 원수유입압력을 증가시키면, 원수부의 순환 유량이 증가하게 되며, 상기 가변적 순환유량이 발생시키는 전단력에 의해 정삼투막 표면에 축적된 오염물을 제거할 수 있다. 따라서 장기적으로 안정적인 담수화 장치 운영이 가능하여, 가동률 증가가 가능할 수 있다. 또한 정삼투막 오염시 수행되는 화학세정 주기가 길어져 약품 사용량이 감소하고, 2차적 환경오염을 방지함으로써 운영비 저감이 가능할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 농축수에 투입되는 염 투입량(또는 시간당 염 투입량)은, 하기 식 2를 통해 산정될 수 있다:
염 투입량(kg/hr) = ((정삼투막 투과된 원수 염농도(mg/L)) - (정삼투모듈의 원수부로 역확산된 유도용액의 염농도(mg/L) + 역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도(mg/L))) X (제2 농축수의 유량 설정값(m3/hr)).
상기 식 2에서 상기 정삼투막 투과된 원수 염농도는, 상기 식 1-1을 통해 도출되며, 상기 역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도는, 하기 식 2-1을 통해 도출될 수 있다:
[식 2-1]
역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도(mg/L) = 제1 희석수 염농도(mg/L) X (1 - 역삼투모듈의 염제거율(%)).
상기 식 2-1에서 상기 역삼투모듈의 염제거율은, 사전 평가를 통해 미리 도출하거나, 역삼투 분리막 제막사에서 제공되는 값을 이용하여 설정할 수 있다.
한 구체예에서 상기 처리수량은, 원수부에서 정삼투막 투과하여 유도용액부로 이동한 원수량과 동일할 수 있다.
상기 제2 농축수의 염의 투입은, 자동 주입장치 등을 사용할 수 있다. 상기 자동 주입장치를 적용시, 인력 절감 및 운영 관리 효율성이 우수하며, 인력비용 등 운영비 절감이 가능할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 농축수의 유량 설정값과 측정값이 동일한 경우, 상기 원수의 유입압력을 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 담수화 장치를 이용한 담수화 방법을 적용시 안정적인 처리 수질 및 처리수량을 확보 가능하며, 유도용액의 염농도 설정값 희석을 지연하여, 추가적인 유도용액 투입을 최소화하여 운영비 절감 효과가 우수하고, 정삼투모듈의 막 오염을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
상기 도 1과 같은 담수화 장치를 이용하여 담수화 공정을 수행하였다. 구체적으로 정삼투모듈의 유도용액부에 유도용액(해수 또는 염화나트륨 수용액 등)을 유입하였으며, 정삼투모듈의 원수부에는 원수(하수, 폐수 또는 해수 등)를 유입하였으며, 유도용액부 및 원수부 사이에 구비된 정삼투막을 통해 정삼투 여과하여, 제1 희석수 및 제1 농축수를 생성하였다.
그 다음에, 상기 유입라인으로 배출된 제1 희석수의 염농도를 측정센서를 통해 측정하고, 상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값을 비교하였다. 상기 유도용액의 염농도 설정값은, 상기 제1 희석수의 염농도 측정값 보다 높았으며, 하기 식 1에 따라 상기 역삼투모듈에서 생성될 처리수량을 산정하였다. 그 다음에 상기 처리수량에 따라, 상기 제어부에서 제1 펌프를 제어하여, 상기 역삼투모듈에 유입되는 제1 희석수의 유입압력을 상승하여, 그 결과, 처리수량을 증가시켰으며, 상기 정삼투모듈로 유입되는 제2 농축수 염 농도를 설정값과 동일하게 증가시켰다.
[식 1]
처리수량(m3/hr) = (제2 농축수 유량(m3/hr) * (제1 희석수 염농도(mg/L) - 유도용액의 염농도 설정값(mg/L)))/(정삼투막 투과된 원수 염농도(mg/L) - 제1 희석수 염농도(mg/L)).
상기 식 1에서, 상기 정삼투막 투과된 원수 염농도는, 하기 식 1-1을 통해 도출하였다:
[식 1-1]
정삼투막 투과된 원수 염농도(mg/L) = 원수 염농도(mg/L) X (1 - 정삼투모듈의 염제거율(%)).
또한, 제2 농축수의 유량을 설정하고, 상기 순환라인에 구비된 유량센서에서 제2 농축수의 유량을 측정하였다. 그 다음에 상기 제2 농축수의 유량 설정값과, 유량 측정값을 비교하였다. 그 결과, 상기 제2 농축수의 유량 설정값 보다 유량 측정값이 낮았으며, 이에 따라 원수유입라인에 구비된 압력센서에서 상기 원수의 유입압력을 측정하였다. 그 결과, 상기 원수의 유입 압력은 8bar로 측정되었다. 이에 따라 상기 제2 농축수에 염을 추가로 투입한 다음, 제어부에서 제2 펌프를 제어하여 유입 압력을 5bar로 제어하였다.
이때 상기 제2 농축수에 투입되는 염 투입량은, 하기 식 2를 통해 산정하였다:
[식 2]
염 투입량(kg/hr) = ((정삼투막 투과된 원수 염농도(mg/L)) - (정삼투모듈의 원수부로 역확산된 유도용액의 염농도(mg/L) + 역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도(mg/L))) X (제2 농축수의 유량 설정값(m3/hr)).
상기 식 2에서 상기 정삼투막 투과된 원수 염농도는, 상기 식 1-1을 통해 도출되며, 상기 역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도는, 하기 식 2-1을 통해 도출하였다:
[식 2-1]
역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도(mg/L) = 제1 희석수 염농도(mg/L) X (1 - 역삼투모듈의 염제거율(%)).
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 원수유입라인 20: 제2 펌프
30: 유입라인 40: 제1 펌프
50: 순환라인 60: 처리수 배출라인
100: 정삼투모듈 110: 원수부
120: 유도용액부 130: 정삼투막
200: 역삼투모듈 310: 측정센서
320: 유량센서 330: 제어부
1000: 담수화 장치

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 유도용액이 유입되는 유도용액부, 원수가 유입되는 원수부가 구비되고, 상기 유도용액부 및 원수부 사이는 정삼투막이 구비되어 각각 제1 희석수 및 제1 농축수를 생성하는 정삼투모듈; 및
    상기 유도용액부와 유입라인을 통해 연결되며, 역삼투막이 구비되어 상기 제1 희석수가 유입되어 제2 농축수 및 처리수를 생성하는 역삼투모듈;을 포함하며,
    상기 유입라인에는 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 측정센서 및 상기 제1 희석수의 유입압력을 조절하는 제1 펌프가 구비되고,
    상기 제2 농축수는 순환라인을 통해 상기 유도용액부로 유입되며,
    상기 순환라인에는 상기 제2 농축수의 유량을 측정하는 유량센서가 구비되고,
    상기 제1 펌프, 유량센서 및 측정센서는 제어부와 전기적으로 연결되어 제어되는 담수화 장치를 이용한 담수화 방법이며,
    상기 담수화 방법은, 측정센서에서 상기 제1 희석수의 염농도를 측정하는 단계;
    유도용액의 염농도 설정값과, 상기 제1 희석수의 염농도 측정값을 비교하는 단계;
    상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값이 상이한 경우, 상기 역삼투모듈에서 생성되는 처리수량을 산정하는 단계; 및
    상기 처리수량에 따라, 상기 제어부에서 제1 펌프를 제어하여, 상기 역삼투모듈에 유입되는 제1 희석수의 유입압력을 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 유도용액의 염농도 설정값과 상기 제1 희석수의 염농도 측정값이 동일한 경우, 상기 역삼투모듈의 운전을 중지하는 것이며,
    상기 원수는 원수유입라인을 통해 상기 원수부로 유입되며,
    상기 원수유입라인에는 상기 원수의 유입압력을 조절하는 제2 펌프 및 상기 원수의 유입압력을 측정하는 압력센서가 구비되며,
    상기 제2 펌프 및 압력센서는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 제어되며,
    상기 담수화 방법은,
    상기 제2 농축수의 유량을 설정하고, 상기 유량센서에서 제2 농축수의 유량을 측정하는 단계;
    상기 제2 농축수의 유량 설정값과, 유량 측정값을 비교하는 단계;
    상기 제2 농축수의 유량 설정값과 유량 측정값이 상이한 경우, 상기 압력센서에서 상기 원수의 유입압력을 측정하는 단계; 및 상기 원수의 유입압력이 5bar 초과인 경우, 상기 제2 농축수에 염을 투입하는 단계;를 포함하고,
    상기 원수의 유입압력이 5bar 이하인 경우, 상기 제어부에서 제2 펌프를 제어하여, 원수의 유입압력을 증가시키며,
    상기 제2 농축수의 유량 설정값과 측정값이 동일한 경우, 상기 원수의 유입압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 담수화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리수량은 하기 식 1을 통해 산정되는 것을 특징으로 하는 담수화 방법:
    [식 1]
    처리수량 = (제2 농축수 유량 * (제1 희석수 염농도 - 유도용액의 염농도 설정값))/(정삼투막 투과된 원수 염농도 - 제1 희석수 염농도).
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 농축수에 투입되는 염 투입량은, 하기 식 2를 통해 산정되는 것을 특징으로 하는 담수화 방법:
    [식 2]
    염 투입량 = ((정삼투막 투과된 원수 염농도) - (정삼투모듈의 원수부로 역확산된 유도용액의 염농도 + 역삼투막 투과된 제1 희석수 염농도)) X (제2 농축수의 유량 설정값).
  8. 삭제
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