KR102121841B1

KR102121841B1 - 다중수원 상수 처리 최적화 시스템

Info

Publication number: KR102121841B1
Application number: KR1020180155270A
Authority: KR
Inventors: 윤승현; 김정운; 우달식
Original assignee: 재단법인 한국계면공학연구소
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-06-12

Abstract

본 발명은 해수, 지하수, 우수, 지표수를 선택혼합하여 수처리하는 다중수원 상수 처리 최적화 시스템을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템은 해수, 지하수, 우수, 지표수가 적어도 포함된 원수를 저장하는 제1 저장부; 제1 저장부로부터 배출된 둘 이상의 원수를 혼합하는 블렌딩부; 제1 저장부로부터 배출된 원수의 오염물질 또는 블렌딩부로부터 배출된 혼합수의 오염물질을 제거하는 UF부; UF부로부터 배출된 처리수를 TDS에 따라 BWRO부 또는 SWRO부를 통해 담수처리하는 RO부; RO부로부터 배출된 담수를 저장하는 제2 저장부; 제2 저장부에 저장된 담수를 소독하기 위한 소독액 또는 소독물질이 저장되는 소독부; 소독부를 통해 소독된 생성수를 배수지 또는 사용처로 배급공급하는 배급수부; 및 최소의 전력사용량으로 원수 또는 혼합수를 수처리하는 최소전력 공정을 선정하며, 최소전력 공정으로 수처리공정을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.

Description

다중수원 상수 처리 최적화 시스템{Multi-source water treatment optimization system}

본 발명은 해수, 지하수, 우수, 지표수를 선택혼합하여 수처리하는 다중수원 상수 처리 최적화 시스템에 관한 것이다.

종래에 사용되고 있는 수처리시설은 처리수의 제거대상 물질별, 처리수의 용도별로 처리시설을 구축 및 운영하고 있는 실정이다.

즉, 특정 유해물질에 국한된 시설을 건설하기 때문에 상당한 투자를 하면서도 복합적인 효과를 올리지 못한다는 문제점이 있다.

그리고 종래의 수처리시설은 각 공정에 해당하는 처리수의 요구수량, 요구수질의 충족 여부와 관계없이 모든 공정이 일률적으로 이루어진다. 따라서, 수처리의 공정 운영이 효율적이지 못하며, 불필요한 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 특히, 종래의 수처리기술은 고정된 수처리공정으로 처리하거나 수동조작을 통하여 공정 변화시키는 방법이 필요하므로, 원수의 수질(탁도, TDS)의 변화에 능동적으로 대처하는 것이 불가능하며, 처리량에 비해 과대처리될 가능성 등의 문제점이 있었다.

또한, 지형적 및 지리적 여건으로 인하여 용수공급에 한계가 있는 해안, 도서 지역의 경우에는 요구수량이 매우 부족한 문제점이 있었다.

그리고 특정한 장소의 단일류의 물을 수처리할 경우에는 오염도에 따라 수처리공정에 따른 비용이 증가하며, 수처리 공정에 오랜시간이 필요하고, 최상의 수질을 얻기 어려움은 물론, 수량확보가 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 해수와 기타 원수를 혼합하여 필요한 용수로 사용하는 기술이 요구되는 실정이며, 이를 위해 해수와 기타 원수를 통해 효과적으로 처리하는 수처리장치가 요구되고 있다.

한편, 섬지역의 경우 지하수나 우수 등이 부족하여 해수를 주된 수원으로 담수화해야 한다. 그러나 TDS가 높은 해수를 담수화할 경우 수처리비용이 급격히 상승될 뿐 아니라 전력이 많이 소모되는 문제점이 있었다.

따라서, 해수담수화 과정에서 해수의 TDS를 낮추어 주고, 수처리공정의 전력소모는 줄이면서 수처리효율은 높일 수 있는 해수와 기타 원수들을 이용한 최적화된 수처리 시스템의 개발이 요구되는 실정이다.

대한민국등록특허 10-0733696호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 해수, 지하수, 우수, 지표수를 선택혼합하여 수처리하는 수처리공정 중 최소로 전력이 소모되는 수처리공정을 선정하며, 최소전력 공정으로 수처리공정을 운영할 수 있는 다중수원 상수 처리 최적화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템은 해수, 지하수, 우수, 지표수가 적어도 포함된 원수를 저장하는 제1 저장부; 제1 저장부로부터 배출된 둘 이상의 원수를 혼합하는 블렌딩부; 제1 저장부로부터 배출된 원수의 오염물질 또는 블렌딩부로부터 배출된 혼합수의 오염물질을 제거하는 UF부; UF부로부터 배출된 처리수를 TDS에 따라 BWRO부 또는 SWRO부를 통해 담수처리하는 RO부; RO부로부터 배출된 담수를 저장하는 제2 저장부; 제2 저장부에 저장된 담수를 소독하기 위한 소독액 또는 소독물질이 저장되는 소독부; 소독부를 통해 소독된 생성수를 배수지 또는 사용처로 배급공급하는 배급수부; 및 최소의 전력사용량으로 원수 또는 혼합수를 수처리하는 최소전력 공정을 선정하며, 최소전력 공정으로 수처리공정을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.

일 실시예에서, 제어부는, 최소전력 공정을 선정하기 위해, 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정하며, 사용량이 산정된 원수 또는 원수를 둘 이상 혼합한 혼합수의 TDS에 따라 RO부의 공정을 설정하고, TDS를 기준으로 원수 또는 혼합수의 목적수량을 달성하기 위한 상기 RO부의 압력조건을 설정하며, 수처리공정의 전력사용량을 계산한다.

일 실시예에서, 제어부는, 원수의 최소사용량을 설정하며, 원수의 보유수량과 최소사용량을 비교하여 원수의 사용가능성을 확인하고, 원수 또는 원수를 혼합한 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS에 도달되도록 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정한다.

일 실시예에서, 제어부는, 원수의 사용가능성을 확인할 때, 적어도 해수의 보유수량을 반영한다.

일 실시예에서, 제어부는, 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정할 때, 적어도 해수의 사용량을 반영한다.

일 실시예에서, 제어부는, 기설정된 TDS를 5000ppm으로 설정한다.

일 실시예에서, 제어부는, 원수 또는 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS를 초과되게 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정하는 경우, 제1 저장부와 블렌딩부의 공정을 제어하여 원수 또는 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS에 도달하도록 원수의 사용량을 조절한다.

일 실시예에서, RO부는, 처리수의 TDS가 5000~10000ppm인 경우, BWRO부를 통해 사용량이 산정된 원수 또는 혼합수를 담수처리한다.

일 실시예에서, RO부는, 처리수의 TDS가 10000ppm을 초과한 경우, SWRO부를 통해 사용량이 산정된 원수 또는 혼합수를 담수처리한다.

본 발명의 다중수원 상수 처리 최적화 시스템에 따르면, 해수, 지하수, 우수, 지표수를 선택혼합하는 수처리공정 중 최소로 전력이 소모되는 수처리공정을 선정하여 운영함으로써, 수처리공정에서 소모되는 전력소모량을 최소화하고, 이를 통해 수처리공정의 비용을 절감할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 저장부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템의 최소전력 공정 선정방법을 설명하기 위한 단계흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

다중수원 상수 처리 최적화 시스템의 구성

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템을 자세히 설명하도록 하겠다.

도 1을 참조하여 살펴보면, 다중수원 상수 처리 최적화 시스템은, 제1 저장부(10), UF부(20), 블렌딩부(30), RO부(40), 제2 저장부(50), 베급수부(60), 소독부(70), 모니터링부(80) 및 제어부(90)를 포함하여 구성된다.

제1 저장부(10)는 UF부(20), 블렌딩부(30)와 관로를 통해 연결되며, 해수, 지하수, 우수, 지표수를 적어도 포함하는 원수가 저장되는 장치이다. 이때, 제1 저장부(10)에는 해수, 지하수, 우수, 지표수 뿐 아니라 도면에 도시되지 않은 다른 원수가 더 저장될 수 있다.

이러한 제1 저장부(10)는 원수를 UF부(20) 또는 블렌딩부(30)와 연결되는 관로를 통해 UF부(20) 또는 블렌딩부(30)로 배출한다.

그리고 제1 저장부(10)는 일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이 해수, 지하수, 우수, 지표수를 각각 저장하기 위한 해수저장부(10a), 지하수 저장부(10b), 우수 저장부(10c), 지표수 저장부(10d)로 구성될 수 있다. 이러한 제1 저장부(10)는 도면에 도시되지 않았지만 해수, 지하수, 우수, 지표수를 제외한 다른 원수를 저장하기 위한 저장부가 더 구성될 수 있다.

또한, 제1 저장부(10)는 온도계(81), pH미터(82), TDS미터(83), 탁도계(84), 유량계(85), 수위계(86)를 포함하는 측정장치가 설치될 수 있다. 이에, 모니터링부(80)는 제1 저장부(10)의 측정정보가 출력될 수 있으며, 제어부(90)는 제1 저장부(10)의 측정정보를 토대로 제1 저장부(10)의 상태를 판단하여 제1 저장부(10)의 공정을 제어할 수 있게 된다. 구체적으로 예를 들면, 제어부(90)는 제1 저장부(10)가 원수를 UF부(20) 또는 블렌딩부(30)로 배출하도록 제1 저장부(10)를 제어한다.

UF부(20)는 제1 저장부(10), 블렌딩부(30)와 관로를 통해 연결되며, 제1 저장부(10)에서 배출된 원수 또는 블렌딩부(30)에서 배출된 혼합수의 오염물질(예: 현탁물질, 단백질, 다당류, 고분자물질 등)을 제거한다.

이러한 UF부(20)는 원수 또는 혼합수의 오염물질을 제거하기 위해, 한외여과 분리막(UF; Ultra Filtration)이 UF 챔버(UF 하우징)내에 구비되는 것이 바람직할 것이다.

여기서, 한외여과 분리막이라 함은, 정수처리가 필요한 곳에서 광범위하게 사용되는 분리막으로서, 상대적으로 작은 분자는 멤브레인을 통과하고, 큰분자인 콜로이드성 물질과 부유물질 등은 미통과하여 걸러지는 분리막을 의미한다. 이러한 한외여과 분리막은 RO공정의 전처리로서 사용되는 것이 일반적이다.

그리고 UF부(20)는 오염물질을 제거한 처리수를 RO부(40)와 연결된 관로를 통해 RO부(40)로 배출한다.

또한, UF부(20)는 온도계(81), pH미터(82), TDS미터(83), 탁도계(84), 유량계(85), 수위계(86)를 포함하는 측정장치가 설치될 수 있다. 이에, 모니터링부(80)는 UF부(20)의 측정정보가 출력될 수 있으며, 제어부(90)는 UF부(20)의 측정정보를 토대로 UF부(20)의 상태를 판단하여 UF부(20)의 공정을 제어할 수 있게 된다. 구체적인 예를 들면, 제어부(90)는 UF부(20)가 원수 또는 혼합수의 오염물질을 제거하도록 하며, 오염물질이 제거된 처리수가 RO부(40)로 배출되도록 UF부(20)를 제어한다.

블렌딩부(30)는 제1 저장부(10)와 관로를 통해 연결되며, 제1 저장부(10)로부터 배출된 둘 이상의 원수를 혼합한다. 이때, 블렌딩부(30)는 둘 이상의 원수를 혼합하기 위해, 와류를 형성하는 와류형성부가 블렌딩 챔버(블렌딩 하우징)내 또는 제1 저장부(10)와 연결된 관로에 구비되는 것이 바람직할 것이다.

이러한 블렌딩부(30)는 둘 이상의 원수를 혼합한 혼합수를 UF부(20)와 연결된 관로를 통해 UF부(20)로 배출한다.

또한, 블렌딩부(30)는 온도계(81), pH미터(82), TDS미터(83), 탁도계(84), 유량계(85), 수위계(86)를 포함하는 측정장치가 설치될 수 있다. 이에, 모니터링부(80)는 블렌딩부(30)의 측정정보가 출력될 수 있으며, 제어부(90)는 블렌딩부(30)의 측정정보를 토대로 블렌딩부(30)의 상태를 판단하여 블렌딩부(30)의 공정을 제어할 수 있게 된다. 구체적인 예를 들면, 제어부(90)는 블렌딩부(30)가 둘 이상의 원수를 혼합하도록 제어하며, 혼합수가 UF부(20)로 배출되도록 블렌딩부(30)를 제어한다.

한편, 블렌딩부(30)가 혼합하는 둘 이상의 원수에는 해수가 반드시 포함된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 혼합수라 함은, 해수와 나머지 원수인 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 하나를 혼합한 유체로 이해되는 것이 바람직할 것이다.

RO부(40)는 UF부(20), 제2 저장부(50)와 관로를 통해 연결되며, UF부(20)로부터 배출된 처리수를 담수처리한다.

이러한 RO부(40)는 담수처리가 완료된 담수를 제2 저장부(50)와 연결된 관로를 통해 제2 저장부(50)로 배출한다.

한편, RO(Reverse Osmosis)는 역삼투를 의미하며, 역삼투라 함은 고농도 용액에 삼투압 이상의 압력을 가하면 저농도 용액쪽으로 물이 이동하게 되는 현상을 의미한다. 이러한 원리를 이용한 역삼투막이 구비된 설비를 역삼투설비라 하며, 역삼투 막은 Cellulose Acetate, Polyamide, Polysulfonate 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 역삼투막은 농축, 정제, 정용여과의 기능을 가지며 상변화를 수반하지 않는 분리공정으로 에너지절약이 가능하며 분리 대상물질의 변질이 없다는 특징이 있다.

그리고 RO부(40)는 UF부(20)로부터 배출된 처리수의 TDS에 따라 처리수를 담수처리하기 위해 BWRO부(41)와 SWRO부(42)로 구성된다.

여기서, BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis)와 SWRO(Sea Water Reverse Osmosis)는 RO(Reverse Osmosis) 공정에서 사용되는 장치로서, 본 발명의 일 실시예에서는 서로 다른 TDS 기준에 따라 처리수를 담수처리한다.

BWRO부(41)는 일 예로, 처리수의 TDS가 5000~10000ppm인 경우에 사용되어 처리수를 담수처리한다.

SWRO부(42)는 일 예로, 처리수의 TDS가 10000ppm을 초과하는 경우에 사용되어 처리수를 담수처리한다.

이러한 BWRO부(41)와 SWRO부(42)가 처리수의 TDS를 기준으로 처리수를 담수처리하기 위해, UF부(20)로부터 배출된 처리수가 유입되는 UF부(20)와 연결된 BWRO부(41)와 SWRO부(42)의 관로에는 적어도 TDS미터(83)가 설치될 수 있다. 이에, 모니터링부(80)는 관로를 통해 이동되는 처리수의 TDS 정보가 출력될 수 있으며, 제어부(90)는 처리수의 TDS 정보를 토대로 RO부(40)의 공정을 제어할 수 있게 된다. 구체적인 예를 들면, 제어부(90)는 처리수의 TDS 정보에 기반하여 BWRO부(41) 또는 SWRO부(42)가 사용되도록 제어한다.

제2 저장부(50)는 BWRO부(41), SWRO부(42)와 관로를 통해 연결되며, BWRO부(41) 또는 SWRO부(42)로부터 배출된 담수를 저장한다.

이러한 제2 저장부(50)는 배급수부(60)와도 관로를 통해 연결되어 담수를 배급수부(60)로 배출한다.

더 나아가, 제2 저장부(50)는 BWRO부(41) 또는 SWRO부(42)의 담수 뿐 아니라, 설정수질을 만족하는 원수가 직접 공급되어 저장될 수 있다.

그리고 제2 저장부(50)는 온도계(81), pH미터(82), TDS미터(83), 탁도계(84), 유량계(85), 수위계(86)를 포함하는 측정장치가 설치될 수 있다. 이에, 모니터링부(80)는 제2 저장부(50)의 측정정보가 출력될 수 있으며, 제어부(90)는 제2 저장부(50)의 측정정보를 토대로 제2 저장부(50)의 상태를 판단하여 제2 저장부(50)의 공정을 제어할 수 있게 된다. 구체적인 예를 들면, 제어부(90)는 저장된 담수 또는 원수의 수질을 판단하여 담수 또는 원수가 배급수부(60) 또는 외부로 배출되도록 제2 저장부(50)를 제어한다.

배급수부(60)는 제2 저장부(50), 소독부(70)와 관로를 통해 연결되며, 제2 저장부(50)에서 배출된 담수와 소독부(70)에서 배출되는 소독액 또는 소독물질을 혼합한다. 이러한 배급수부(60)는 소독된 생성수를 외부(예: 산업시설, 공업시설)로 배출한다. 그리고 배급수부(60)는 생성수를 배출하는 관로가 복수로 구비됨으로써, 생성수가 필요한 시설로 생성수를 각각 배출하는 것이 바람직할 것이다.

이러한 배급수부(60)는 제2 저장부(50)에 설정수질을 만족하는 원수가 저장되어 배출되면, 설정수질의 원수를 소독공정없이 외부로 배출할 수 있다.

또한, 배급수부(60)는 온도계(81), pH미터(82), TDS미터(83), 탁도계(84), 유량계(85), 수위계(86)를 포함하는 측정장치가 설치될 수 있다. 이에, 모니터링부(80)는 배급수부(60)의 측정정보가 출력될 수 있으며, 제어부(90)는 배급수부(60)의 측정정보를 토대로 배급수부(60)의 상태를 판단하여 배급수부(60)의 공정을 제어할 수 있게 된다. 구체적인 예를 들면, 제어부(90)는 생성수의 수질을 측정하여 생성수의 수질이 설정수질에 도달한 경우에, 배급수부(60)로부터 생성수가 외부에 배출하도록 하며, 생성수의 수질이 설정수질에 도달하지 않는 경우에 생성수의 수질이 설정수질에 도달할 때까지, 배급수부(60)와 시설을 연결하는 관로를 차단하여 생성수의 유출을 방지한다.

소독부(70)는 배급수부(60)와 관로를 통해 연결되며, 저장된 소독액 또는 소독물질을 배급수부(60)와 연결된 관로를 통해 배급수부(60)로 배출한다. 이러한 소독부(70)의 소독액 또는 소독물질은 생성수의 수질이 설정수질에 도달하도록 하는 것이라면 그 종류를 한정하지 아니한다.

모니터링부(80)는 도 3을 참조하여 살펴보면, 상술한 온도계(81), pH미터(82), TDS미터(83), 탁도계(84), 유량계(85), 수위계(86)를 포함하는 측정장치를 통해 측정된 제1 저장부(10), UF부(20), 블렌딩부(30), RO부(40), 제2 저장부(50), 배급수부(60)의 측정정보를 출력한다. 이러한 모니터링부(80)가 측정한 측정정보는 제어부(90)로 전달된다.

제어부(90)는 원수 또는 처리수를 최소전력으로 수처리하는 다중수원 상수 처리 최적화 시스템의 공정을 선정하여 최소전력 공정으로 다중수원 상수 처리 최적화 시스템의 공정으로 제어한다.

이러한 제어부(90)는 도 4를 참조하여 살펴보면, 제1 저장부(10)에서 배출될 최소 원수사용량을 설정하며, 제1 저장부(10)에서 사용가능한 원수 사용량을 산정하고, 원수 또는 혼합수의 TDS에 따라 RO부(40)의 공정을 설정하며, TDS를 기준으로 원수 또는 혼합수의 목적수량을 달성하기 위한 RO부(40)의 압력조건을 설정하고, 전체 공정의 전력사용량을 계산하며, 계산된 전력사용량을 토대로 최소전력 공정을 선정한다.

여기서, 제어부(90)가 계산한 전력사용량은, 공정에서 전력량과 직접적인 관계가 있는 각각의 관로에 설치된 펌프 및 밸브와 UF부(20), 블렌딩부(30), RO부(40)의 공정에서의 전력사용량을 의미한다.

또한, 제어부(90)가 계산한 전력사용량은 해수를 수처리하는 공정, 해수에 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 하나가 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정, 해수에 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 둘이 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정 및 해수, 지하수, 우수, 지표수가 모두 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정에서의 전력사용량을 의미한다.

즉, 제어부(90)가 계산한 전력사용량은 복수의 공정에 대한 전력사용량일 수 있다.

이에 따라, 제어부(90)가 선정한 최소전력 공정은 해수를 수처리하는 공정, 해수에 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 하나가 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정, 해수에 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 둘이 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정 및 해수, 지하수, 우수, 지표수가 모두 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정 중 최소전력의 공정인 것이 바람직할 것이다.

제어부(90)가 다중수원 상수 처리 최적화 시스템의 최소전력 공정을 선정하는 방법은, 이하에서 도 5를 참조하여 자세히 설명하도록 하겠다.

최소전력 공정 선정방법

먼저, 해수, 지하수, 우수, 지표수를 포함하는 복수의 원수가 제1 저장부(10)에 저장된다(S10).

제1 저장부(10)에 복수의 원수가 저장(S10)된 후, 제어부(90)는 제1 저장부(10)에 저장된 원수의 사용 여부를 판단하며, 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정한다(S20).

이러한 S20 단계를 구체적으로 살펴보면, 먼저, 제어부(90)는 제1 저장부(10)에 저장된 원수의 최소사용량을 설정한다.

그 후, 제어부(90)는 모니터링부(80)의 측정장치를 토대로 원수의 보유수량과 설정한 최소사용량을 비교하여 원수의 사용가능성을 확인한다.

그 후, 제어부(90)는 원수 또는 둘 이상의 원수를 혼합한 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS에 도달되도록 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정한다. 여기서, 기설정된 TDS는 5000ppm으로 설정된다.

이러한 S20 단계에서 제어부(90)가 사용가능성을 확인하는 원수와 사용량을 산정하는 원수 또는 혼합수에는 해수가 반드시 포함된다. 즉, 혼합수는 해수를 포함한 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 하나의 원수를 혼합한 유체를 의미한다.

더 나아가, S20 단계는 해수의 사용량, 해수에 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 하나가 혼합된 혼합수의 사용량, 해수에 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 둘이 혼합된 혼합수의 사용량 및 해수, 지하수, 우수, 지표수가 모두 혼합된 혼합수에 대한 사용량을 각각 산정한다.

한편, S20 단계에서 제어부(90)가 원수 또는 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS를 초과되게 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정하는 경우, 제어부(90)는 제1 저장부(10)와 블렌딩부(30)의 공정을 제어하여 원수 또는 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS에 도달하도록 원수의 사용량을 조절한다. 여기서, 제어부(90)가 사용량을 조절하는 원수는 해수 뿐 아니라 지하수, 우수, 지표수를 포함하는 원수를 의미한다. 그리고 원수 또는 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS를 초과하게 되는 것은, 해수의 공급 과다 또는 해수를 희석하는 지하수, 우수, 지표수가 부족하기 때문에 발생하게 된다.

원수 또는 혼합수의 사용량 산정(S20) 후, 제어부(90)는 S20 단계에서 원수 또는 혼합수의 사용량이 산정된 복수의 공정에 대하여 TDS를 기준으로 RO부(40)의 공정을 설정한다(S30).

구체적인 예를 들면, 제어부(90)는 S20 단계에서 사용량이 산정된 복수의 공정 중 원수 또는 혼합수의 TDS가 5000~10000ppm인 경우에, BWRO부(41)가 원수 또는 혼합수를 처리하도록 설정한다.

이와 달리, S20 단계에서 사용량이 산정된 복수의 공정 중 원수 또는 혼합수의 TDS가 10000ppm을 초과하는 경우에, SWRO부(42)가 원수 또는 혼합수를 처리하도록 설정한다.

더 나아가, S30 단계의 제어부(90)는 S20단계에서 원수 또는 혼합수의 사용량을 복수로 산정했기 때문에, RO부(40)의 공정도 복수로 설정하는 것이 바람직할 것이다.

RO부(40)의 공정을 설정(S30)한 후, 제어부(90)는 원수 또는 혼합수의 목적수량을 달성하기 위한 RO부(40)의 압력조건을 설정한다(S40). 이때, 제어부(90)는 BWRO부(41)와 SWRO부(42)에 압력조건을 서로 다르게 설정할 수 있다.

더 나아가, S40 단계의 제어부(90)는 S30 단계에서 RO부(40)의 공정을 복수로 설정했기 때문에, RO부(40)의 압력조건도 복수로 설정하는 것이 바람직할 것이다.

RO부(40)의 압력조건을 설정(S40)한 후, 제어부(90)는 공정에서 전력량과 직접적인 관계가 있는 각각의 관로에 설치된 펌프 및 밸브와 UF부(20), 블렌딩부(30), RO부(40)의 공정에서의 전력사용량을 계산한다(S50).

이러한 S50 단계의 제어부(90)는 S20~S40 단계에서 복수의 공정을 설정했기 때문에, 복수의 공정에 대한 각각의 전력사용량을 계산하는 것이 바람직할 것이다.

전력사용량 계산(S50) 후, 제어부(90)는 계산한 전력사용량을 토대로 최소전력 공정을 선정한다(S60).

이러한 S60 단계의 제어부(90)는 S20~S50 단계에서 복수의 공정을 설정했기 때문에, 복수의 공정 중에서 최소전력 공정을 산정하는 것이 바람직할 것이다.

이러한 S60 단계 후, 제어부(90)는 최소전력 공정으로 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템을 제어하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템은 최소전력 공정으로 원수 또는 혼합수를 수처리하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중수원 상수 처리 최적화 시스템은 최소로 전력이 소모되는 수처리공정을 선정하여 운영함으로써, 수처리공정에서 소모되는 전력소모량을 최소화하고, 이를 통해 수처리공정의 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

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.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.

10: 제1 저장부,
10a: 해수 저장부,
10b: 지하수 저장부,
10c: 우수 저장부,
10d: 지표수 저장부,
20: UF부,
30: 블렌딩부,
40: RO부
41: BWRO부,
42: SWRO부,
50: 제2 저장부,
60: 배급수부,
70: 소독부,
80: 모니터링부,
81: 온도계,
82: pH미터,
83: TDS미터,
84: 탁도계,
85: 유량계,
86: 수위계,
90: 제어부.

Claims

해수, 지하수, 우수, 지표수가 적어도 포함된 원수를 저장하는 제1 저장부;
상기 제1 저장부로부터 배출된 둘 이상의 원수를 혼합하는 블렌딩부;
상기 제1 저장부로부터 배출된 원수의 오염물질 또는 상기 블렌딩부로부터 배출된 혼합수의 오염물질을 제거하는 UF부;
상기 UF부로부터 배출된 처리수를 TDS에 따라 BWRO부 또는 SWRO부를 통해 담수처리하는 RO부;
상기 RO부로부터 배출된 담수를 저장하는 제2 저장부;
상기 제2 저장부에 저장된 상기 담수를 소독하기 위한 소독액 또는 소독물질이 저장되는 소독부;
상기 소독부를 통해 소독된 생성수를 배수지 또는 사용처로 배급공급하는 배급수부; 및
최소의 전력사용량으로 상기 원수 또는 상기 혼합수를 수처리하는 최소전력 공정을 선정하며, 상기 최소전력 공정으로 수처리공정을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 최소전력 공정을 선정하기 위해, 상기 원수의 사용량을 산정하며, 상기 사용량이 산정된 원수 또는 상기 원수를 둘 이상 혼합한 혼합수의 TDS에 따라 상기 RO부의 공정을 설정하고, 상기 TDS를 기준으로 상기 원수 또는 혼합수의 목적수량을 달성하기 위한 상기 RO부의 압력조건을 설정하며, 상기 수처리공정의 전력사용량을 계산하고,
상기 제어부는,
상기 원수의 최소사용량을 설정하며, 상기 원수의 보유수량과 상기 최소사용량을 비교하여 상기 원수의 사용가능성을 확인하고, 상기 원수 또는 상기 원수를 혼합한 혼합수의 TDS가 기설정된 TDS에 도달되도록 상기 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정하며,
상기 제어부는,
상기 원수의 사용가능성을 확인할 때, 적어도 해수의 보유수량을 반영하고,
상기 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정할 때, 적어도 해수의 사용량을 반영하며,
상기 제어부는,
상기 기설정된 TDS를 5000ppm으로 설정하고, 상기 원수 또는 혼합수의 TDS가 상기 기설정된 TDS를 초과되게 상기 원수 또는 혼합수의 사용량을 산정하는 경우, 상기 제1 저장부와 상기 블렌딩부의 공정을 제어하여 상기 원수 또는 혼합수의 TDS가 상기 기설정된 TDS에 도달하도록 상기 원수의 사용량을 조절하며,
상기 제어부는,
상기 해수를 수처리하는 공정, 상기 해수에 상기 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 하나가 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정, 상기 해수에 상기 지하수, 우수, 지표수 중 적어도 둘이 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정 및 상기 해수, 지하수, 우수, 지표수가 모두 혼합된 혼합수를 수처리하는 공정 중에서 최소전력 공정을 선정하는 것을 특징으로 하는 다중수원 상수 처리 최적화 시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 RO부는,
상기 처리수의 TDS가 5000~10000ppm인 경우, 상기 BWRO부를 통해 상기 사용량이 산정된 원수 또는 혼합수를 담수처리하는 것을 특징으로 하는 다중수원 상수 처리 최적화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 RO부는,
상기 처리수의 TDS가 10000ppm을 초과한 경우, 상기 SWRO부를 통해 상기 사용량이 산정된 원수 또는 혼합수를 담수처리하는 것을 특징으로 하는 다중수원 상수 처리 최적화 시스템.