KR102085296B1 - The supporting method of determination of fouling control in reverse osmosis using classification algorithm - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 역삼투 공정의 센서로부터 모니터링 데이터를 수집하여 데이터베이스화 하는 단계; 상기 데이터베이스화된 데이터의 노이즈(noise)를 제거하는 단계; 상기 노이즈(noise)가 제거된 데이터를 예측 알고리즘에 입력하여 분리막 오염을 예측하는 단계; 및 상기 분리막 오염 예측 결과를 분류 알고리즘에 입력하여 분리막 오염 정도를 등급화하는 단계;를 포함하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법을 제공함으로써, 역삼투 공정의 운전자는 역삼투 공정에서 수집된 모니터링 데이터를 예측 알고리즘에 입력하여 얻어진 막 오염 예측 데이터를 별도로 분석하지 않고 분류 알고리즘에 입력하여 등급화 함으로써 등급화 결과에 따라 쉽게 분리막 유지관리 의사결정을 수행할 수 있는 효과가 있다.One embodiment of the present invention comprises the steps of collecting the database monitoring data from the sensor of the reverse osmosis process; Removing noise of the databased data; Predicting membrane contamination by inputting the data from which the noise has been removed to a prediction algorithm; And classifying the degree of membrane contamination by inputting the membrane contamination prediction result into a classification algorithm, thereby providing a method for supporting decision support for membrane maintenance in the reverse osmosis process, wherein the driver of the reverse osmosis process The membrane monitoring prediction data obtained by inputting the collected monitoring data into the prediction algorithm is inputted into the classification algorithm without being analyzed separately, so that the membrane maintenance decision can be easily performed according to the grading result.

Description

분류 알고리즘을 이용한 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법{The supporting method of determination of fouling control in reverse osmosis using classification algorithm}The supporting method of determination of fouling control in reverse osmosis using classification algorithm}

본 발명은 역삼투 공정에 있어서 분리막 유지관리에 관한 의사결정을 지원하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역삼투 공정의 모니터링 데이터를 수집하여 막 오염 예측을 진행하고 이를 분류 알고리즘을 이용하여 등급화함으로써 공정 운전자가 분리막 세정 또는 교체를 결정하는 것을 지원하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for supporting decision-making regarding membrane maintenance in a reverse osmosis process, and more particularly, to monitor membrane contamination by collecting monitoring data of a reverse osmosis process, and to classify it using a classification algorithm. Thereby assisting the process operator in determining membrane cleaning or replacement.

해수담수화 기술은 최근 대두되기 시작한 물 부족 문제를 해결할 수 있는 기술로서, 계절이나 기상조건에 상관없이 다량의 수자원의 확보가 가능한 해수를 담수화하는 기술을 말한다. 해수담수화 기술은 댐 건설에 비해 공사기간이 짧고 초기 투자비가 작으므로 지속적인 수자원 확보를 위한 대체 기술로 자리 잡고 있으며 저에너지, 대형화, 안정성, 친환경 등을 추구하는 기술이다.Seawater desalination technology is a technology that solves the water shortage problem that has recently begun to emerge, and refers to a technology for desalination of seawater capable of securing a large amount of water resources regardless of season or weather conditions. Since seawater desalination technology is shorter in construction period and lower initial investment cost than dam construction, it is positioned as an alternative technology for securing water resources, and pursues low energy, large size, stability, and eco-friendliness.

해수담수화 플랜트란 바닷물을 증발시키거나 막을 통과하여 염분뿐만 아니라 다수의 무기 염류를 제거하여 공업용수, 식수 등 인류가 사용할 수 있는 담수를 생산하는 공정과 설비를 총칭한다.A seawater desalination plant is a general term for processes and facilities that produce fresh water for human use such as industrial water and drinking water by removing salts as well as many inorganic salts by evaporating seawater or passing through membranes.

담수화 방식은 크게 열에너지와 물의 증발현상을 이용한 증류/증발법과 막의 차별성과 선택적 투과 능력을 이용한 역삼투(Reverse Osmosis; RO)법으로 나눌 수 있다. 해수담수화 플랜트의 주요 공법 중 역삼투(RO) 방식, 즉 해수 역삼투(Seawater Reverse Osmosis; SWRO) 방식은 기존의 다단 플래쉬 증류법(Multi-Stage Flash Distillation; MSF)이나 다중효용 증발법(Multiple-Effect Evaporation; ME)보다 에너지 효율이 높아 최근 상업실적이 증가하고 있다. 역삼투법은 압력을 이용하여 물은 통과시키고 용질은 투과시키지 않는 역삼투막에 해수를 가입하여 담수를 분리하는 공법이다.Desalination can be classified into distillation / evaporation method using heat energy and water evaporation and reverse osmosis (RO) method using membrane differentiation and selective permeability. Reverse osmosis (RO), or Seawater Reverse Osmosis (SWRO), is one of the major construction methods for seawater desalination plants. Energy efficiency is higher than that of Evaporation (ME), which has recently increased commercial performance. Reverse osmosis is a method of separating fresh water by joining seawater to a reverse osmosis membrane that uses water to pass water but does not permeate solutes.

역삼투막을 이용한 해수담수화 공정에서는 역삼투가 진행될수록 막의 오염이 발생한다. 막 오염은 유입수에 존재하는 물질들이 막에 부착하여 분리막의 성능을 저하시키는 것을 말하며, 특히 해수담수화에서는 고압조건(50 내지 70bar)으로 인하여 유입수에 존재하는 물질들이 막에 강하게 축적된다. 막이 오염되면 전체 공정의 효율이 급격하게 저하되므로 막 오염을 제어하는 것은 역삼투 공정에 있어서 매우 중요하다. 막 오염이 진행되면 주기적으로 막을 세정하거나, 세정으로 해결할 수 없을 정도가 되면 막을 교체해야 한다.In the seawater desalination process using reverse osmosis membranes, membrane fouling occurs as reverse osmosis proceeds. Membrane contamination means that the substances present in the influent adhere to the membrane and degrade the performance of the membrane. In seawater desalination, the substances present in the influent are strongly accumulated in the membrane due to the high pressure condition (50 to 70 bar). Contamination of membranes dramatically reduces the efficiency of the overall process, so controlling membrane fouling is very important for reverse osmosis processes. As membrane contamination progresses, the membrane should be cleaned periodically, or the membrane should be replaced if it cannot be solved by cleaning.

문제는 막 오염이 진행되는 정도를 파악하여 막 세정시기나 교체시기를 결정해야 하는데, 막 오염 정도를 실시간으로 모니터링하거나 예측하는데 한계가 있다는 것이다. 생산수의 흐름이 감소하거나 운전압력의 증가 정도를 측정하여 간접적으로 막 오염의 진행정도를 파악할 수 있으나, 막 자체의 오염정도를 판단하는 것은 아니고, 이렇게 간접적으로 막 오염을 판단하여 막 세정이나 교체시기를 결정하는 경우 부적절한 시기의 세정이나 교체가 발생하여 불필요한 유지관리 비용을 초래하게 된다. 이를 해결하기 위하여 막 오염 정도를 파악하는데 있어서 알고리즘을 이용한 접근 방법이 모색되어 왔다.The problem is that the degree of membrane contamination must be determined to determine when to clean or replace the membrane, and there is a limit to monitoring or predicting the extent of membrane contamination in real time. Although the progress of membrane contamination can be indirectly determined by measuring the flow of produced water or increasing the operating pressure, membrane contamination is not judged indirectly. Determining the timing will result in improper cleaning or replacement, resulting in unnecessary maintenance costs. In order to solve this problem, an algorithm-based approach has been sought to determine the extent of membrane contamination.

종래기술에서는 역삼투 공정으로 유입되는 유입원수의 수질, 공정의 운전 조건, 그리고 생산수 수질을 측정하여 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 데이터 베이스를 기반으로 막 오염 정도에 대한 지표인 막간 차압, 수투과량 변화 그리고 막 저항 등의 변화를 예측하고 이를 통해서 공정의 성능 변화를 예측하는 기술을 제공한다.In the prior art, a database is established by measuring the water quality of inflow water flowing into the reverse osmosis process, the operating conditions of the process, and the quality of the produced water. It provides a technique for predicting changes in permeation and membrane resistance and predicting changes in process performance.

그러나 막 오염을 예측하고 공정의 성능 변화를 예측하는 것만으로 곧바로 분리막의 세정 시기나 세정 횟수 또는 분리막 교체 시기를 정확히 결정할 수 있는 것은 아니다. 막 오염의 지표나 공정의 성능 변화 예측 데이터를 분석하여 세정 시기를 결정하는 것은 여전히 역삼투 공정 운전자의 몫으로 남아있다. 막 오염 예측의 정확도가 100%가 아닌 이상 실제 막 오염의 정도를 파악하고 세정 시기를 결정하는 것은 운전자의 경험이 개입될 수밖에 없는 것이다. 따라서 역삼투 공정 운전자가 보다 쉽게 막 오염 예측 데이터를 분석하고 세정 시기나 횟수를 결정할 수 있도록 지원하는 시스템이 필요한 실정이다.However, predicting membrane contamination and predicting changes in the performance of the process do not immediately determine when the membrane should be cleaned, how often it will be cleaned, or when the membrane will be replaced. It is left to the reverse osmosis process operator to determine the timing of cleaning by analyzing indicators of membrane contamination or predictive performance change of the process. Unless the accuracy of the membrane contamination prediction is 100%, determining the extent of the actual membrane contamination and determining the timing of cleaning will involve the operator's experience. Therefore, there is a need for a system that enables the reverse osmosis process operator to more easily analyze the membrane contamination prediction data and determine the timing or frequency of cleaning.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 역삼투 공정에 있어서 분리막 유지관리 의사결정을 지원하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a method for supporting a membrane maintenance decision in the reverse osmosis process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 역삼투 공정의 센서로부터 모니터링 데이터를 수집하여 데이터베이스화 하는 단계; 상기 데이터베이스화된 데이터의 노이즈(noise)를 제거하는 단계; 상기 노이즈(noise)가 제거된 데이터를 예측 알고리즘에 입력하여 분리막 오염을 예측하는 단계; 및 상기 분리막 오염 예측 결과를 분류 알고리즘에 입력하여 분리막 오염 정도를 등급화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention comprises the steps of collecting the database monitoring data from the sensor of the reverse osmosis process; Removing noise of the databased data; Predicting membrane contamination by inputting the data from which the noise has been removed to a prediction algorithm; And classifying the degree of membrane contamination by inputting the membrane contamination prediction result into a classification algorithm. 2. The method of claim 1, further comprising: a membrane maintenance decision support method in a reverse osmosis process.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 역삼투 공정의 센서로부터 수집되는 모니터링 데이터는 유입수 온도, 유입수 TDS 농도, 운전 압력, 유입수 유량, 생산수 유량, 생산수 TDS 농도, 생산수 압력 및 농축수 압력 중 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the monitoring data collected from the sensor of the reverse osmosis process is influent temperature, influent TDS concentration, operating pressure, influent flow rate, production water flow rate, production water TDS concentration, production water pressure and concentrated water pressure It may be any one or more of.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 데이터베이스는 1년 이상의 역삼투 공정 모니터링 데이터를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the database may include one year or more reverse osmosis process monitoring data.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 데이터베이스화된 데이터의 노이즈(noise)는 칼만 필터(Kalman Filter) 알고리즘에 의해 제거될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the noise of the databased data may be removed by a Kalman Filter algorithm.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 예측 알고리즘은 인공신경망 (Artificial Neural Network, ANN)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the prediction algorithm may be an artificial neural network (ANN).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분리막 오염 예측은 막 저항 예측, 생산수 유량 예측 및 압력강하 예측을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the membrane contamination prediction may include membrane resistance prediction, production water flow rate prediction and pressure drop prediction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분류 알고리즘은 서포트 벡터 머신 (Support Vector Machine, SVM)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the classification algorithm may be a support vector machine (SVM).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분리막 오염 정도를 등급화하는 단계는 분리막 오염 정도를 정상 운전 등급, 세정 필요 등급 및 분리막 교체 필요 등급으로 등급화하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of grading the degree of contamination of the separator may be to classify the degree of contamination of the separator into a normal operation grade, a cleaning necessary grade and a membrane replacement grade.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분리막 오염 정도를 등급화한 결과를 역삼투 공정 운전자에게 제공하여 역삼투 공정 운전자의 분리막 세정 또는 분리막 교체 결정을 지원할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it is possible to provide the reverse osmosis process driver with the result of grading the degree of contamination of the separator to assist the reverse osmosis process driver to determine the membrane cleaning or membrane replacement.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 분리막 오염 정도를 등급화하는 단계 이후에, 상기 등급화된 분리막 오염 정도에 따라 각각 유지관리를 진행할 경우 유지관리 효율을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, after the step of grading the degree of contamination of the separator, the method may further include the step of predicting the maintenance efficiency when the maintenance in accordance with the graded contamination of the separator.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유지관리 효율을 예측하는 단계는 등급화된 분리막 오염 정도에 따라 각각 세정 횟수를 달리하였을 때 세정에 필요한 전기 사용량을 예측하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of predicting the maintenance efficiency may be to predict the amount of electricity required for cleaning when the number of times of cleaning, respectively, depending on the degree of contamination of the graded membrane.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유지관리 효율 예측 결과를 역삼투 공정 운전자에게 제공하여 역삼투 공정 운전자의 분리막 세정 시기 및 분리막 세정 횟수 결정을 지원할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the maintenance efficiency prediction result may be provided to the reverse osmosis process driver to assist the reverse osmosis process driver in determining the separation membrane cleaning time and the separation membrane cleaning frequency.

본 발명의 실시예에 따르면, 역삼투 공정의 운전자는 역삼투 공정에서 수집된 모니터링 데이터를 예측 알고리즘에 입력하여 얻어진 막 오염 예측 데이터를 별도로 분석하지 않고 분류 알고리즘에 입력하여 등급화 함으로써 등급화 결과에 따라 쉽게 분리막 유지관리 의사결정을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the operator of the reverse osmosis process inputs the monitoring data collected in the reverse osmosis process into the prediction algorithm, and inputs and grades the membrane contamination prediction data into the classification algorithm instead of analyzing it separately. As a result, membrane maintenance decisions can be easily performed.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 등급화 결과에 따라 유지관리 의사결정을 하였을 때 유지관리 효율을 예측할 수 있어 그 예측 결과에 따라 분리막 유지관리에 필요한 의사결정을 수행할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when the maintenance decision is made according to the grading result, the maintenance efficiency can be predicted, and the decision necessary for the membrane maintenance can be performed according to the prediction result.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신경망의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 저항 예측 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서포트 벡터 머신의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 막 오염 예측(생산수 유량-막 저항) 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 오염 예측(생산수 유량-막 저항) 을 등급화한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 오염 예측(막 저항-압력강하) 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 오염 예측(막 저항-압력강하)을 등급화한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 막 오염 예측(생산수 유량-압력강하)을 등급화한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유지관리 효율 예측(전기 소모량) 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유지관리 효율 예측(생산수 유량) 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유지관리 효율 예측(막 저항) 그래프이다.
1 is a flow chart illustrating a membrane maintenance decision support method according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural diagram of an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a film resistance prediction according to an embodiment of the present invention.
4 is a structural diagram of a support vector machine according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph of membrane contamination prediction (product water flow rate-membrane resistance) according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph of grading membrane contamination prediction (product water flow rate-membrane resistance) according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph of membrane contamination prediction (membrane resistance-pressure drop) according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph of grading membrane contamination prediction (membrane resistance-pressure drop) according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph of grading membrane contamination prediction (product water flow rate-pressure drop) according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph of maintenance efficiency prediction (electricity consumption) according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph of maintenance efficiency prediction (production water flow rate) according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph of maintenance efficiency prediction (membrane resistance) according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled) with another part, it is not only" directly connected "but also" indirectly connected "with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참고하면, 본 발명은 역삼투 공정의 센서로부터 모니터링 데이터를 수집하여 데이터베이스화 하는 단계(S100); 상기 데이터베이스화된 데이터의 노이즈(noise)를 제거하는 단계(S200); 상기 노이즈(noise)가 제거된 데이터를 예측 알고리즘에 입력하여 분리막 오염을 예측하는 단계(S300); 및 상기 분리막 오염 예측 결과를 분류 알고리즘에 입력하여 분리막 오염 정도를 등급화하는 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법을 제공한다.Referring to Figure 1, the present invention comprises the steps of collecting the database monitoring data from the sensor of the reverse osmosis process (S100); Removing noise of the database data (S200); Predicting membrane contamination by inputting the data from which the noise is removed (S300); And inputting the separator contamination prediction result into a classification algorithm (S400) to classify the membrane contamination degree (S400).

상기 역삼투 공정의 센서로부터 수집된 모니터링 데이터는 유입수 온도, 유입수 TDS 농도, 운전 압력, 유입수 유량, 생산수 유량, 생산수 TDS 농도, 생산수 압력 및 농축수 압력 중 어느 하나 이상일 수 있다. Monitoring data collected from the sensor of the reverse osmosis process may be any one or more of influent temperature, influent TDS concentration, operating pressure, influent flow rate, production water flow rate, production water TDS concentration, production water pressure and concentrated water pressure.

예를 들어 역삼투를 이용한 해수담수화 플랜트에 있어서 유입원수는 해수가 되고, 생산수는 담수가 되는데, 유입수의 온도, 압력 또는 유량을 조절함으로써 생산수의 유량 또는 수질을 향상시킬 수 있다. 수질은 통상적으로 총 용존성 고형물질(Total Dissolved solids; TDS) 단위로 판단한다. For example, in a seawater desalination plant using reverse osmosis, the inflow water becomes seawater and the production water becomes freshwater. By adjusting the temperature, pressure or flow rate of the inflow water, the flow rate or water quality of the production water can be improved. Water quality is typically determined in units of Total Dissolved solids (TDS).

유입수의 온도, 압력 또는 유량의 제어에 따른 생산수의 유량, 수질 데이터는 수일 내지는 수년에 걸쳐 축적될 수 있고, 이를 데이터베이스로 구축하여 본 발명에 이용한다. 상기 데이터베이스는 1년 이상의 역삼투 공정 모니터링 데이터를 포함하는 것이 바람직하다. 1년 미만의 데이터는 예측 알고리즘이 충분히 기계학습을 진행할 수 없어 바람직하지 않다. 기계학습은 데이터의 양이 많을수록 유리해지며, 1년은 유의미한 막 오염 예측을 하기 위한 최소한의 기간인 것이다. 모니터링 데이터의 종류는 상술한 것에 한정되지 않고, 막 오염 예측에 필요한 정도로 확장 또는 부가될 수 있다.The flow rate and water quality data of the production water according to the control of the temperature, pressure or flow rate of the influent can be accumulated over several days or years, and it is used as a database for the present invention. The database preferably includes at least one year of reverse osmosis process monitoring data. Data less than one year is undesirable because the prediction algorithm cannot fully machine learn. Machine learning is advantageous with more data, and one year is the minimum time to make meaningful membrane contamination predictions. The type of monitoring data is not limited to the above, but may be extended or added to the extent necessary for predicting membrane contamination.

상기 데이터베이스화된 데이터의 노이즈(noise)는 칼만 필터(Kalman Filter) 알고리즘에 의해 제거될 수 있다.Noise of the databased data may be removed by a Kalman Filter algorithm.

칼만 필터는 측정값에 확률적인 오차가 포함되고, 또한 특정 시점에서의 상태는 이전 시점의 상태와 선형적인 관계를 가지고 있는 경우에 적용 가능하다. 본 발명의 역삼투 공정의 센서로부터 수집된 모니터링 데이터는 측정값에 오차가 포함되어 있을 수 있다. 모니터링 데이터는 연속적으로 측정하는 값들을 가지므로 특정 측정 시점에서의 값이 이전 측정값과 선형적인 관계를 가지고, 따라서 칼만 필터를 이용하여 노이즈를 제거할 수 있다.The Kalman filter can be applied when the measured value includes stochastic error, and the state at a specific time point has a linear relationship with the state at the previous time point. Monitoring data collected from the sensor of the reverse osmosis process of the present invention may include an error in the measured value. Since the monitoring data have values that are measured continuously, the value at a particular measurement point is linearly related to the previous measurement, so the Kalman filter can be used to remove the noise.

칼만 필터는 재귀적으로 동작한다. 즉, 칼만 필터는 바로 이전 시간에 추정한 값을 토대로 해서 현재의 값을 추정하며, 또한 바로 이전 시간 외의 측정값이나 추정값은 사용되지 않는다. 각 추정 계산은 두 단계로 이루어지며, 먼저 이전 시간에 추정된 상태에 대해, 그 상태에서 입력을 가했을 때 예상되는 상태를 계산한다. 이 단계는 예측단계라고 부른다. 그 다음 앞서 계산된 예측 상태와 실제로 측정된 상태를 토대로 정확한 상태를 계산한다. 이 단계는 보정단계라고 부른다.The Kalman filter works recursively. That is, the Kalman filter estimates the current value based on the value estimated at the previous time. Also, the Kalman filter does not use the measured value or the estimated value other than the immediately previous time. Each estimation calculation is performed in two steps. First, for the state estimated at the previous time, the state expected when the input is applied in the state is calculated. This step is called the prediction step. It then calculates the exact state based on the predicted state and the actually measured state. This step is called the correction step.

상기 노이즈(noise)가 제거된 데이터를 예측 알고리즘에 입력하여 분리막 오염을 예측하는 단계는 기계학습을 통하여 이루어질 수 있고, 기계학습은 인공신경망을 통하여 이루어질 수 있다.Predicting membrane contamination by inputting the noise-free data into a prediction algorithm may be performed through machine learning, and the machine learning may be performed through an artificial neural network.

기계학습은 인공지능의 한 분야로, 컴퓨터가 학습할 수 있도록 하는 알고리즘과 기술을 개발하는 분야를 말한다. 컴퓨터에 명시적인 프로그램 없이 학습하는 능력을 부여하는 것이며, 인공신경망 모델은 기계학습의 한 분야이다.Machine learning is a branch of artificial intelligence that develops algorithms and technologies that enable computers to learn. To give computers the ability to learn without explicit programming, and neural network models are an area of machine learning.

도 2는 본 발명에 따른 인공신경망의 구조를 개략적으로 나타낸 구조도이다. 인공신경망은 인간의 뇌가 패턴을 인식하는 방식을 모사한 알고리즘이다. 도 2에서 보는 원은 인간의 신경망을 구성하는 뉴런을 모사한 것이고, 노드라고 불린다. 노드들은 시냅스의 결합으로 연결되어 네트워크를 형성한다. 노드들이 여러 개 배열되어 층을 형성하며, 층은 입력층과 숨김층, 출력층으로 형성된다. 2 is a structural diagram schematically showing the structure of an artificial neural network according to the present invention. Artificial neural networks are algorithms that simulate the way the human brain recognizes patterns. The circle shown in FIG. 2 simulates neurons constituting a human neural network and is called a node. Nodes are connected by synapses to form a network. Several nodes are arranged to form a layer, which is formed of an input layer, a hidden layer, and an output layer.

노드에서는 실제로 연산이 일어나는데, 이 연산 과정은 인간의 신경망을 구성하는 뉴런에서 일어나는 과정을 모사하도록 설계되어 있다. 노드는 일정 크기 이상의 자극을 받으면 반응을 하는데, 그 반응의 크기는 입력 값과 노드의 계수(또는 가중치)를 곱한 값과 대략 비례한다. 일반적으로 노드는 여러 개의 입력을 받으며 입력의 개수만큼 계수를 가지고 있다. 따라서 이 계수를 조절함으로써 여러 입력에 다른 가중치를 부여할 수 있다. 최종적으로 곱한 값들은 전부 더해지고 그 합은 활성 함수의 입력으로 들어가게 된다. 활성 함수의 결과가 노드의 출력에 해당하며 이 출력값이 궁극적으로 분류나 회귀 분석에 쓰이게 된다.Computation actually takes place at the node, which is designed to simulate what happens in the neurons that make up the human neural network. A node responds when it receives more than a certain amount of stimulus. The magnitude of the response is approximately proportional to the product of the input value multiplied by the node's coefficient (or weight). In general, a node receives several inputs and has as many coefficients as the number of inputs. Thus, by adjusting this coefficient, different inputs can be given different weights. The final multiplications are added together and the sum is entered into the input of the active function. The result of the active function corresponds to the output of the node, which is ultimately used for classification or regression analysis.

인공신경망 학습의 목적은 출력의 오류를 최소화 하는 것이다. 학습이 시작되기 전에 네트워크 상의 모든 계수를 초기화한다. 그리고 반복적으로 데이터를 보내주어서 학습을 한다. 만일 학습이 잘 되었다면 계수는 적절한 값으로 업데이트 되어 있을 것이고, 그 인공신경망으로 각종 분류와 예측이 가능하다. 학습과정 내부에서는 같은 원리의 계수 업데이트가 반복적으로 일어난다. 계수 업데이트의 원리는 우선 계수를 추정하고 그 계수를 사용했을 때 발생하는 에러를 측정한 뒤 그 에러에 기반해서 계수를 약간씩 업데이트 하는 것이다. 먼저 입력이 신경망에 들어오면, 현재 상태의 계수를 이용하여 결과를 출력한다. 그리고 이렇게 추정한 값을 실제 정답과 비교한다. 정답과 추정값의 차이가 오차이며, 신경망은 오차를 측정하고 이 오차를 반영해서 계수를 보정하는 것이다. 이 과정을 계속 반복하는 것이 학습 과정이다.The goal of neural network learning is to minimize errors in the output. Initialize all coefficients on the network before learning begins. And repeatedly send data to learn. If well learned, the coefficients will be updated to the appropriate values, and the neural network can be classified and predicted. Within the learning process, coefficient updates of the same principle occur repeatedly. The principle of coefficient updating is to first estimate the coefficients, measure the errors that occur when using them, and then update the coefficients slightly based on those errors. First, when the input enters the neural network, the result is output using the coefficient of the current state. And compare this estimate with the actual correct answer. The difference between the correct answer and the estimate is the error, and the neural network measures the error and corrects the coefficients by reflecting the error. Repeating this process is a learning process.

상기 분리막 오염 예측은 막 저항 예측, 생산수 유량 예측 및 압력강하 예측을 포함할 수 있다. Chen, K. L., L. Song, S. L. Ong and W. J. Ng (2004). "The development of membrane fouling in full-scale RO processes." Journal of Membrane Science 232(1): 63-72.)을 참고하면, 막 저항은 하기 식 (1) 및 (2)에 따라 계산될 수 있고, 예측 정확도에 대한 값은 NSE 값을 이용하며, NSE 값은 하기 식 (3)에 따라 계산될 수 있다. 도 3은 시간에 따른 막 저항을 예측하여 나타낸 그래프이다. 도 3의 예측 정확도는 0.86이다.The membrane contamination prediction may include membrane resistance prediction, production water flow rate prediction, and pressure drop prediction. Chen, K. L., L. Song, S. L. Ong and W. J. Ng (2004). "The development of membrane fouling in full-scale RO processes." Referring to the Journal of Membrane Science 232 (1): 63-72.), The membrane resistance can be calculated according to the following equations (1) and (2), the value for the prediction accuracy using the NSE value, and the NSE The value can be calculated according to the following formula (3). 3 is a graph showing the prediction of the membrane resistance over time. The prediction accuracy of FIG. 3 is 0.86.

Figure 112018053733600-pat00001
(1)
Figure 112018053733600-pat00001
(One)

Figure 112018053733600-pat00002
(2)
Figure 112018053733600-pat00002
(2)

(상기 식 (1) 및 (2)에서

Figure 112019093434311-pat00003
는 막 저항(Pa s/m),
Figure 112019093434311-pat00004
은 막 자체의 저항(Pa s/m),
Figure 112019093434311-pat00005
는 막 오염으로 인한 저항(Pa s/m),
Figure 112019093434311-pat00006
는 유입수 파울링 포텐셜(m-2),
Figure 112019093434311-pat00007
는 생산수 유량(m/s)이다.) (In the above formulas (1) and (2)
Figure 112019093434311-pat00003
Is the membrane resistance (Pa s / m),
Figure 112019093434311-pat00004
The resistance of the film itself (Pa s / m),
Figure 112019093434311-pat00005
Is the resistance due to membrane contamination (Pa s / m),
Figure 112019093434311-pat00006
Is the influent fouling potential (m -2 ),
Figure 112019093434311-pat00007
Is the production water flow rate (m / s).)

Figure 112018053733600-pat00008
(3)
Figure 112018053733600-pat00008
(3)

(상기 식 (3)에서

Figure 112018053733600-pat00009
는 t에서 모의값,
Figure 112018053733600-pat00010
는 t에서 관측값,
Figure 112018053733600-pat00011
은 관측값의 평균값이다.)(In the above formula (3)
Figure 112018053733600-pat00009
Is the simulated value at t,
Figure 112018053733600-pat00010
Is an observation at t,
Figure 112018053733600-pat00011
Is the mean value of the observations.)

상기 분류 알고리즘은 서포트 벡터 머신 (Support Vector Machine, SVM)일 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 서포트 벡터 머신의 구조도이다.The classification algorithm may be a support vector machine (SVM). 4 is a structural diagram of a support vector machine according to the present invention.

서포트 벡터 머신은 분류에 사용 가능한 분리선 또는 초평면을 정의한다. 초평면이 가장 가까운 학습 데이터 점과 큰 차이를 가지고 있으면 분류 오차가 작기 때문에 좋은 분류를 위해서는 어떤 분류된 점에 대해서 가장 가까운 학습 데이터와 가장 먼 거리를 가지는 초평면을 찾아야 한다. 이 과정에서 초기 유한차원 내에서 데이터가 선형 구분이 되지 않는 문제가 발생하였고 이를 해결하기 위해 더 높은 차원으로 대응시켜 분류를 쉽게 하는 방법이 제안되었다. 그 과정에서 계산량이 늘어나는 것을 막기 위해 각 문제에 적절한 커널 함수를 정의한 구조를 설계하여 벡터의 내적 연산을 초기 문제의 변수들을 사용해서 효과적으로 계산할 수 있게 한 것이 서포트 벡터 머신이다. 높은 차원 공간의 초평면은 점들의 집합과 상수 벡터의 내적 연산으로 정의된다.Support vector machines define the dividing line or hyperplane available for classification. If the hyperplane has a large difference from the closest training data point, the classification error is small. Therefore, in order to obtain a good classification, the hyperplane having the longest distance from the closest training data for any classified point should be found. In this process, there was a problem that data could not be linearly distinguished within the initial finite dimension, and to solve this problem, a method of easily classifying by applying a higher dimension was proposed. In order to prevent the increase of computation in the process, the support vector machine designed a structure that defines the kernel function appropriate for each problem so that the inner product operation of the vector can be effectively calculated using the variables of the initial problem. The hyperplane of high dimensional space is defined by the dot product of a set of points and a constant vector.

도 4를 참고하면, 서포트 벡터 머신은 커널 함수를 정의하여 사용한다. 커널이란 구별을 만들기 위해서 데이터에 부가적인 차원을 추가하는 것을 말한다. 하나의 분리선이나 초평면을 고차원으로 보내게 되면 데이터들을 분리하는 영역이 생기게 되고 그 가장자리에 걸려있는 데이터들을 서포트 벡터라고 한다. 즉, 커널 함수의 정의에 따라 초평면에 가장 근접하는 데이터들이 서포트 벡터가 되나 결과적으로는 커널 함수의 정의에 서포트 벡터를 이용하는 모양새가 된다.Referring to FIG. 4, the support vector machine defines and uses a kernel function. The kernel is the addition of additional dimensions to the data to make a distinction. Sending a dividing line or hyperplane in high dimensions creates an area to separate the data, and the data hanging on the edge is called a support vector. That is, according to the definition of the kernel function, the data closest to the hyperplane becomes the support vector, but as a result, the support vector is used to define the kernel function.

서포트 벡터 머신은 패턴 인식을 통한 분류에서 자주 사용된다. 패턴 인식에 기반하기 때문에 모니터링 데이터에 기반하여 타겟 시스템을 분류하는 것이 가능하며, 본 발명에서는 막 오염 예측 결과를 분류하여 등급화하는 알고리즘으로 사용된다. Support vector machines are often used in classification through pattern recognition. Since it is based on pattern recognition, it is possible to classify a target system based on monitoring data, and in the present invention, it is used as an algorithm for classifying and classifying membrane contamination prediction results.

도 4에 도시된 것과 같이 본 발명에서는 분리막 오염 정도를 정상 운전 등급(normal), 세정 필요 등급(cleaning) 및 분리막 교체 필요 등급(replacement)으로 등급화할 수 있다. 서포트 벡터 머신이 인식한 패턴은 등급화의 기준이 될 수 있으며, 본 발명에서는 예측 알고리즘을 통하여 예측되는 값인 막 저항, 생산수 유량 및 압력강하가 기준이 될 수 있다. 예를 들어 생산수 유량 5 내지 10% 감소, 막 저항 5 내지 10% 증가 및 압력강하 10 내지 15% 증가가 공통으로 포함되는 범위를 정상 운전 등급(normal)과 세정 필요 등급(cleaning)을 나누는 기준으로 삼을 수 있으며, 상기 기준은 역삼투 공정 운전자에 의해서 변경 및 추가가 가능하다.As shown in FIG. 4, the degree of membrane contamination may be graded into a normal operation grade, a cleaning level, and a membrane replacement level. The pattern recognized by the support vector machine may be a criterion for grading, and in the present invention, membrane resistance, product flow rate, and pressure drop, which are values predicted through a prediction algorithm, may be used as criteria. For example, the criteria for dividing normal and cleaning required ranges include a range of 5 to 10% reduction in production water flow rate, 5 to 10% increase in membrane resistance, and 10 to 15% increase in pressure drop. The criteria may be changed and added by the reverse osmosis process operator.

상기 분리막 오염 정도를 등급화한 결과를 역삼투 공정 운전자에게 제공하여 역삼투 공정 운전자의 분리막 세정 또는 분리막 교체 결정을 지원할 수 있다. 종래기술에서는 기계학습을 통해 분리막의 오염을 예측하고, 예측 데이터의 정확도 및 운전자의 경험을 고려하여 예측 데이터를 분석하여, 그에 따라 운전자가 분리막 세정 또는 분리막 교체 등의 유지관리를 결정하였다. 본 발명에서는 분리막 오염 예측 데이터를 등급화하여 운전자에게 제공하므로, 운전자는 분리막 오염 예측 데이터를 분석하는데 들이는 노력을 줄일 수 있는 것이다. 또한 서포트 벡터 머신에 분류 기준을 운전자가 경험을 반영하여 미리 설정해 놓을 수 있기 때문에 등급화한 결과를 보고 세정 시점을 결정하는데 들이는 노력을 더욱 줄일 수 있다.The degree of separation of the membrane contamination may be provided to the reverse osmosis process driver to assist the reverse osmosis process driver in determining separation membrane cleaning or membrane replacement. In the prior art, the contamination of the separator is predicted through machine learning, the prediction data is analyzed in consideration of the accuracy of the prediction data and the driver's experience, and accordingly, the driver decides the maintenance of the membrane cleaning or the replacement of the membrane. In the present invention, since the membrane contamination prediction data is graded and provided to the driver, the driver can reduce the effort to analyze the membrane contamination prediction data. In addition, the operator can pre-set the classification criteria on the support vector machine to reflect the experience, further reducing the effort required to view the graded results and determine the timing of cleaning.

도 5 내지 도 8은 서포트 벡터 머신에 의해 막 오염 예측 결과를 등급화하는 것을 보여준다.5-8 show grading the membrane contamination prediction results by the support vector machine.

도 5는 등급화 전의 생산수 유량 대 막 저항, 도 6은 등급화 후의 생산수 유량 대 막 저항 그래프이고, 도 7은 등급화 전의 막 저항 대 압력강하, 도 8은 등급화 후의 막 저항 대 압력강하 그래프이다.5 is a graph of production water flow vs. membrane resistance before grading, FIG. 6 is a graph of production water flow vs. membrane resistance after grading, FIG. 7 is membrane resistance versus pressure drop before grading, and FIG. 8 is membrane resistance versus pressure after grading. Descent graph.

역삼투 공정 운전자는 상기 도 6 및 도 8의 등급화 영역을 보고 유지관리 의사결정을 쉽게 할 수 있다.The reverse osmosis process driver can easily view maintenance grades by viewing the graded areas of FIGS. 6 and 8.

본 발명의 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법은 상기 분리막 오염 정도를 등급화하는 단계 이후에, 상기 등급화된 분리막 오염 정도에 따라 각각 유지관리를 진행할 경우 유지관리 효율을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 유지관리 효율을 예측하는 단계는 등급화된 분리막 오염 정도에 따라 각각 세정 횟수를 달리하였을 때 세정에 필요한 전기 사용량을 예측하는 것일 수 있다.In the membrane osmosis management decision support method of the reverse osmosis process of the present invention, after the step of grading the degree of contamination of the membrane, the step of predicting the maintenance efficiency when each maintenance according to the graded membrane contamination degree It may further include. The step of predicting the maintenance efficiency may be to predict the amount of electricity required for cleaning when the number of cleaning cycles differs depending on the grade of the membrane contamination.

상기 유지관리 효율 예측 결과를 역삼투 공정 운전자에게 제공하여 역삼투 공정 운전자의 분리막 세정 시기 및 분리막 세정 횟수 결정을 지원할 수 있다. 전기 사용량이 가장 적으면서도 충분한 세정 횟수를 선택한다면 세정에 필요한 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있는 것이다.The maintenance efficiency prediction result may be provided to the reverse osmosis process driver to assist the reverse osmosis process driver in determining the separation membrane cleaning time and the separation membrane cleaning frequency. Choosing enough cleaning times while using the least amount of electricity can reduce unnecessary energy waste.

도 9 내지 도 12는 등급화된 분리막 오염 정도에 따라 각각 유지관리를 진행할 경우 유지관리 효율을 보여준다.9 to 12 show maintenance efficiency when each maintenance is performed according to the grade of membrane contamination.

도 9는 등급화 후 생산수 유량 대 압력강하 그래프이다. 도 9의 (A), (B) 및 (C) 세 점에서 막 세정 시점을 결정할 경우 시간에 따른 전기 소모, 생산수 유량 변화 및 막 저항 변화를 각각 도 10 내지 도 12에 나타내었다.9 is a graph of product water flow versus pressure drop after grading. When the membrane cleaning time is determined at three points (A), (B) and (C) of FIG. 9, the electricity consumption, the flow rate of the produced water, and the change of the membrane resistance with time are shown in FIGS. 10 to 12, respectively.

도 10 내지 도 12에 따르면 (A) 점에서 세정 시점을 결정할 경우 세정 횟수는 가장 많아지나 전기 소모량은 가장 적고, (C) 점에서 세정 시점을 결정할 경우 세정 횟수는 줄어드나 전기 소모량은 커지는 것을 알 수 있다. 또한 (C) 점에서는 압력강하와 막 저항 변화도 크게 나타남을 알 수 있다. 역삼투 공정 운전자는 이를 고려하여 공정 운전 실정에 맞는 세정 시점을 선택할 수 있다.According to FIGS. 10 to 12, when the cleaning point is determined at point (A), the number of cleaning is the highest but the electricity consumption is the smallest, and when the cleaning point is determined at point (C), the number of cleaning is decreased but the electricity consumption is increased. Can be. In addition (C) it can be seen that the pressure drop and the change in membrane resistance is also large. The reverse osmosis process operator may select the cleaning time point suitable for the process operation situation in consideration of this.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention.

Claims (12)

역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 시스템에 의한 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법에 있어서,
역삼투 공정의 센서로부터 모니터링 데이터를 수집하여 데이터베이스화 하는 단계;
상기 데이터베이스화된 데이터의 노이즈(noise)를 제거하는 단계;
상기 노이즈(noise)가 제거된 데이터를 예측 알고리즘에 입력하여 분리막 오염을 예측하는 단계;
상기 분리막 오염 예측 결과를 분류 알고리즘에 입력하여 분리막 오염 정도를 정상 운전 등급, 세정 필요 등급 및 분리막 교체 필요 등급으로 등급화하는 단계; 및
상기 분리막 오염 정도를 등급화하는 단계 이후에, 상기 등급화된 분리막 오염 정도에 따라 각각 세정 횟수를 달리하였을 때 세정에 필요한 전기 사용량을 예측하여 각각 유지관리를 진행할 경우 유지관리 효율을 예측하는 단계를 포함하여 구성되어,
상기 분리막 오염 정도를 등급화한 결과를 역삼투 공정 운전자에게 제공하여 역삼투 공정 운전자의 분리막 세정 또는 분리막 교체 결정을 지원하는 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
In the membrane maintenance management decision support method in the reverse osmosis process by the membrane maintenance management decision support system in the reverse osmosis process,
Collecting and database monitoring data from a sensor of a reverse osmosis process;
Removing noise of the databased data;
Predicting membrane contamination by inputting the data from which the noise has been removed to a prediction algorithm;
Inputting the membrane contamination prediction result into a classification algorithm to grade the membrane contamination into a normal operation grade, a cleaning necessity grade, and a membrane replacement necessity grade; And
After the step of grading the degree of contamination of the separator, the step of predicting the maintenance efficiency when the maintenance is performed by predicting the amount of electricity required for cleaning when the number of times of cleaning differs according to the degree of contamination of the separator Consists of including,
Separating membrane maintenance management support method in the reverse osmosis process, characterized in that to provide a reverse osmosis process driver to the result of grading the degree of contamination of the membrane to support the reverse osmosis process driver to clean the membrane or determine the replacement membrane.
제1항에 있어서,
상기 역삼투 공정의 센서로부터 수집되는 모니터링 데이터는 유입수 온도, 유입수 TDS 농도, 운전 압력, 유입수 유량, 생산수 유량, 생산수 TDS 농도, 생산수 압력 및 농축수 압력 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
The method of claim 1,
Monitoring data collected from the sensor of the reverse osmosis process is any one or more of influent temperature, influent TDS concentration, operating pressure, influent flow rate, production water flow rate, production water TDS concentration, production water pressure and concentrated water pressure Method of supporting decision making for membrane maintenance in permeation process.
제1항에 있어서,
상기 데이터베이스는 1년 이상의 역삼투 공정 모니터링 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
The method of claim 1,
The method of claim 1, wherein the database comprises a reverse osmosis process monitoring data for more than one year.
제1항에 있어서,
상기 데이터베이스화된 데이터의 노이즈(noise)는 칼만 필터(Kalman Filter) 알고리즘에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
The method of claim 1,
Separating membrane maintenance decision support method in the reverse osmosis process, characterized in that the noise of the database data is removed by a Kalman Filter algorithm.
제1항에 있어서,
상기 예측 알고리즘은 인공신경망 (Artificial Neural Network, ANN)인 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
The method of claim 1,
The prediction algorithm is a membrane maintenance decision support method in the reverse osmosis process, characterized in that the artificial neural network (Artificial Neural Network, ANN).
제1항에 있어서,
상기 분리막 오염 예측은 막 저항 예측, 생산수 유량 예측 및 압력강하 예측을 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
The method of claim 1,
The membrane contamination prediction may include membrane resistance prediction, production water flow rate prediction, and pressure drop prediction.
제1항에 있어서,
상기 분류 알고리즘은 서포트 벡터 머신 (Support Vector Machine, SVM)인 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
The method of claim 1,
The classification algorithm is a support vector machine (SVM) separation membrane maintenance decision support method in the reverse osmosis process, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유지관리 효율 예측 결과를 역삼투 공정 운전자에게 제공하여 역삼투 공정 운전자의 분리막 세정 시기 및 분리막 세정 횟수 결정을 지원하는 것을 특징으로 하는 역삼투 공정에서의 분리막 유지관리 의사결정 지원 방법.
The method of claim 1,
Separating membrane maintenance decision support method in the reverse osmosis process, characterized in that to provide the reverse osmosis process driver to the result of the maintenance efficiency prediction to support the determination of the membrane cleaning time and the number of membrane cleaning of the reverse osmosis process driver.
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