KR102162760B1 - 고효율 정삼투막 여과 장치 및 이의 운전방법 - Google Patents

고효율 정삼투막 여과 장치 및 이의 운전방법 Download PDF

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KR102162760B1
KR102162760B1 KR1020190094324A KR20190094324A KR102162760B1 KR 102162760 B1 KR102162760 B1 KR 102162760B1 KR 1020190094324 A KR1020190094324 A KR 1020190094324A KR 20190094324 A KR20190094324 A KR 20190094324A KR 102162760 B1 KR102162760 B1 KR 102162760B1
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Abstract

본 발명은 고효율 정삼투막 여과 장치 및 이의 운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직렬로 배치된 3개 이상의 정삼투막 모듈; 유도용액 저류조; 희석액 저류조; 희석된 유도용액 저류조; 3개 이상의 정삼투막 모듈로 유도용액이 이동할 수 있도록, 가장 전단에 위치하는 정삼투막 모듈과 유도용액 저류조를 연결하는 유도용액 공급관로; 3개 이상의 정삼투막 모듈 중 가장 후단에 위치하는 정삼투막 모듈로부터 배출되는 유도용액을 희석된 유도용액 저류조로 이송하기 위한 유도용액 배출관로; 3개 이상의 정삼투막 모듈로 희석용액이 이동할 수 있도록, 가장 전단에 위치하는 정삼투막 모듈과 상기 희석액 저류조를 연결하는 희석액 제1 공급관로; 및 3개 이상의 정삼투막 모듈 중 가장 후단에 위치하는 정삼투막 모듈로부터 배출되는 희석용액을 상기 희석액 저류조로 이송하기 위한 희석액 회수관로를 포함하되, 각 정삼투막 모듈을 통과하는 유도용액의 유량을 측정할 수 있도록 4개 이상의 유량계가 유도용액 공급관로에 구비되고, 각 정삼투막 모듈을 통과하는 희석액의 유량을 측정할 수 있도록 4개 이상의 유량계가 희석액 제1 공급관로에 구비된 것을 특징으로 하는 정삼투막 여과 장치 및 이의 운전방법에 관한 것이다.

Description

고효율 정삼투막 여과 장치 및 이의 운전방법{Forward Osmosis Membrane Process}
본 발명은 고효율 정삼투막 여과 장치 및 이의 운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 희석액을 연속적으로 보충 공급함으로써 정삼투막을 안정적으로 운전할 수 있는 고효율 정삼투막 여과 장치 및 이의 운전방법에 관한 것이다.
UN 세계 수자원 개발 보고서에 의하면, 2025년에는 세계 인구의 40%인 약 27억 명이 물 부족에 직면할 것이고, 전 세계 국가의 약 20%는 심각한 물 부족 현상이 발생할 것으로 전망하였다. 이는 공급은 한정되어 있는 반면 인구증가, 소득수준 향상 등으로 인해 수요가 계속 증가하기 때문이다.
한편, 먹는 물로 공급하는 물은 하천수, 호소수, 해수 등을 정화하는 과정을 거치게 되고, 하천수나 호소수는 일반적으로 응집, 침전, 여과, 흡착, 산화, 소독 등을 실시하여 오염물질을 제거하고 있다.
해수는 지구상에서 가장 풍부한 수자원에 해당되지만 높은 염분 농도로 인해 통상적인 방법으로는 정화하기 곤란하고, 따라서 증발법, 전기투석법 및 역삼투법(Reverse Osmosis: RO) 등을 주로 적용하여 왔지만 이들 방법으로는 에너지 소모량이 많기 때문에 대량으로 해수를 정화하는 데는 한계가 있다.
최근 들어, 역삼투법(Reverse Osmosis: RO)보다 막오염 발생이 적으면서 에너지 소모량이 상대적으로 낮은 정삼투막이 주목받고 있다. 정삼투막 기술은 2009년 영국의 Global Water Intelligence사가 지속 가능한 10대 첨단 수처리 기술로 선정하였으며, 삼투압을 이용하는 담수화 공정으로 쉽게 분리가 가능한 고농도의 드로우 용액을 투입하여 삼투압만으로 염분을 제거하기 때문에 운전에 필요한 수리학적 압력이 낮거나 적고, 다양한 오염물질을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
예를 들어 반투막 사이에 해수와, 해수보다 삼투압이 높은 유도용액(Draw Solution)을 공급하여 해수 중의 순수를 유도용액 쪽으로 이동시킨 후 유도용액으로부터 순수를 분리할 수 있다. 또는 해수보다 삼투압이 낮은 하수 방류수를 희석액으로 공급하면서 해수를 유도용액으로 사용하여 해수를 희석시키고, 희석된 해수를 역삼투막으로 여과하는 방법도 알려져 있다.
그러나 정삼투막에서는 유도용액과 희석액과의 삼투압 차이에 크게 의존하기 때문에, 해수를 유도용액으로 사용하는 경우에는 많은 양의 희석액이 필요하고, 게다가 역삼투막에 비해 상대적으로 투과수량이 낮다는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제2013-0074104호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유도용액으로 이동하는 순수 투과량을 높게 유지할 수 있는 정삼투막 여과장치와 여과방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 정삼투막의 오염을 최소화할 수 있는 정삼투막 여과장치와 여과방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 정삼투막 여과장치는, 직렬로 배치된 3개 이상의 정삼투막 모듈(100); 유도용액 저류조(200); 희석액 저류조(300); 희석된 유도용액 저류조(400); 상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100)로 유도용액이 이동할 수 있도록, 가장 전단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)과 상기 유도용액 저류조(200)를 연결하는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00001
); 상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100) 중 가장 후단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)로부터 배출되는 유도용액을 상기 희석된 유도용액 저류조(400)로 이송하기 위한 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00002
); 상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100)로 희석용액이 이동할 수 있도록, 가장 전단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)과 상기 희석액 저류조(300)를 연결하는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00003
); 및 상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100) 중 가장 후단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)로부터 배출되는 희석용액을 상기 희석액 저류조(300)로 이송하기 위한 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00004
)를 포함하되, 각 정삼투막 모듈(100)을 통과하는 유도용액의 유량을 측정할 수 있도록 4개 이상의 유량계가 상기 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00005
)에 구비되고, 각 정삼투막 모듈(100)을 통과하는 희석액의 유량을 측정할 수 있도록 4개 이상의 유량계가 상기 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00006
)에 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 정삼투막 여과장치에서, 상기 정삼투막 모듈(100)은 제1 모듈 내지 제4 모듈(110, 120, 130, 140)을 포함하되, 상기 제2 모듈(120) 전단으로 희석액을 공급하는 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00007
), 제3 모듈(130) 전단으로 희석액을 공급하는 희석액 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00008
), 및 제4 모듈(140) 전단으로 희석액을 공급하는 희석액 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00009
)를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 정삼투막 여과장치에서, 상기 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00010
)에 구비된 유량계는, 제1 모듈(110) 전단의 제1 유량계(111), 제2 모듈(120) 전단의 제3 유량계(121), 제3 모듈 전단의 제5 유량계(131), 제4 모듈 전단의 제7 유량계(141) 및 제4 모듈 후단의 제9 유량계(143)를 포함하고, 상기 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00011
)에 구비된 유량계는, 제1 모듈(110) 전단의 제2 유량계(112), 제2 모듈(120) 전단의 제4 유량계(122), 제3 모듈 전단의 제6 유량계(132), 제4 모듈 전단의 제8 유량계(142) 및 제4 모듈 후단의 제10 유량계(144)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 정삼투막 여과장치에서, 상기 희석액 저류조(300)는, 격벽(330), 상기 격벽(330)에 의해 구획된 희석액 제1 저류조(310), 및 농축액 회수조(320)를 포함하되, 상기 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00012
), 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00013
), 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00014
), 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00015
) 및 제5 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00016
)의 흡입구가 위치하는 상기 제1 저류조(310)는, 희석액 보충관로(
Figure 112019079542102-pat00017
) 및, 희석액 수위를 소정 범위로 유지하기 위한 수위조절센서(311)가 구비되고, 상기 격벽(330)은 상부 소정 위치에 메쉬망이 형성되고, 상기 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00018
)의 출구가 위치하는 상기 농축액 회수조(320)에는 회수된 희석액에 함유된 오염물을 흡착하기 위한 입상 흡착제(321)가 충진되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 정삼투막 여과장치의 운전방법은, 유도용액 공급관로(DF1)를 통해 제1 모듈(110) 일측으로 유도용액을 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00019
)으로 공급하는 한편, 희석액 저류조(300)와 연결된 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00020
)를 통해 제1 모듈(110) 타측으로 희석액을 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00021
)으로 공급하는 제1 단계; 상기 제2 모듈(120) 전단으로는 희석액 제2 유량(
Figure 112019079542102-pat00022
), 제3 모듈(130) 전단으로는 희석액 제3 유량(
Figure 112019079542102-pat00023
), 및 제4 모듈(140) 전단으로는 희석액 제4 유량(
Figure 112019079542102-pat00024
)으로 공급하는 제2 단계; 제4 모듈(140)로부터 배출되는 희석된 유도용액을 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00025
)를 통해 유도용액 저류조(400)로 이송하는 한편, 제4 모듈(140)로부터 배출되는 농축된 희석액을 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00026
)를 통해 희석액 저류조(300)로 회수하는 제3 단계를 포함하되, 하기 식-1 내지 식-9를 모두 만족하는 것을 특징으로 한다.
(식-1)
Figure 112019079542102-pat00027
,
(식-2)
Figure 112019079542102-pat00028
,
(식-3)
Figure 112019079542102-pat00029
,
(식-4)
Figure 112019079542102-pat00030
,
(식-5)
Figure 112019079542102-pat00031
,
(식-6)
Figure 112019079542102-pat00032
,
(식-7)
Figure 112019079542102-pat00033
,
(식-8)
Figure 112019079542102-pat00034
,
(식-9)
Figure 112019079542102-pat00035
,
여기서,
Figure 112019079542102-pat00036
은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00037
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00038
는 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00039
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00040
는 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00041
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00042
는 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00043
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00044
는 제4 모듈(140) 후단으로 배출되는 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00045
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00046
은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00047
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00048
은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00049
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00050
은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00051
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00052
은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00053
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00054
은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00055
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00056
은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00057
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00058
은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00059
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00060
은 제1 모듈(110) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00061
은 제2 모듈(120) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00062
은 제3 모듈(130) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00063
은 제4 모듈(140) 내에서 희석액이 투과한 유량이다.
또한 본 발명에 따른 정삼투막 여과장치의 운전방법은, 상기 운전방법은, 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00064
)를 통해 제1 모듈(110) 일측으로 유도용액을 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00065
)으로 공급하는 한편, 희석액 제1 저류조(310)와 연결된 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00066
)를 통해 제1 모듈(110) 타측으로 희석액을 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00067
)으로 공급하는 제1 단계; 상기 제2 모듈(120) 전단으로는 희석액 제2 유량(
Figure 112019079542102-pat00068
), 제3 모듈(130) 전단으로는 희석액 제3 유량(
Figure 112019079542102-pat00069
), 및 제4 모듈(140) 전단으로는 희석액 제4 유량(
Figure 112019079542102-pat00070
)으로 공급하는 제2 단계; 제4 모듈(140)로부터 배출되는 희석된 유도용액을 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00071
)를 통해 유도용액 저류조(400)로 이송하는 한편, 제4 모듈(140)로부터 배출되는 농축된 희석액을 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00072
)를 통해 농축액 회수조(320)로 회수하는 제3 단계; 농축액 회수조(320)의 입상 흡착제와 농축된 희석액을 소정 시간 반응시켜 오염물을 흡착 제거하는 제4 단계; 및 소정량의 오염물이 제거된 농축된 희석액을 희석액 제1 저류조(310)로 이송하는 한편, 농축액 회수조(320)에 희석액을 보충하는 제5 단계를 포함하되, 하기 식-1 내지 식-9를 모두 만족하는 것을 특징으로 한다.
(식-1)
Figure 112019079542102-pat00073
,
(식-2)
Figure 112019079542102-pat00074
,
(식-3)
Figure 112019079542102-pat00075
,
(식-4)
Figure 112019079542102-pat00076
,
(식-5)
Figure 112019079542102-pat00077
,
(식-6)
Figure 112019079542102-pat00078
,
(식-7)
Figure 112019079542102-pat00079
,
(식-8)
Figure 112019079542102-pat00080
,
(식-9)
Figure 112019079542102-pat00081
,
여기서,
Figure 112019079542102-pat00082
은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00083
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00084
는 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00085
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00086
는 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00087
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00088
는 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00089
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00090
는 제4 모듈(140) 후단으로 배출되는 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00091
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00092
은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00093
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00094
은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00095
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00096
은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00097
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00098
은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00099
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00100
은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00101
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00102
은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00103
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00104
은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00105
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00106
은 제1 모듈(110) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00107
은 제2 모듈(120) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00108
은 제3 모듈(130) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00109
은 제4 모듈(140) 내에서 희석액이 투과한 유량.
또한 본 발명에 따른 정삼투막 여과장치의 운전방법에서, 상기 소정량의 오염물이 제거된 농축된 희석액을 희석액 제1 저류조(310)로 이송하는 제5 단계에서는, 격벽(330)의 메쉬망에 의해 입상 흡착제는 농축액 회수조(320)에 잔류하고, 자연 유하식으로 희석액만 제1 저류조(310)로 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정삼투막 여과장치 및 이의 운전방법에 의하면, 복수개의 희석액 공급관로를 구비하고, 또 줄어든 희석액을 고려하여 각 희석액 공급관로로 보충하기 때문에, 유도용액과 희석액 사이의 삼투압이 높고 따라서 유도용액 측으로 이동하는 순수 투과량을 높게 유지할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명의 정삼투막 여과장치 및 이의 운전방법에 의하면, 각 모듈을 통과하면서 줄어든 희석액을 실시간으로 측정하고, 또 실시간으로 보충해 주기 때문에 희석액의 유량을 높게 유지할 수 있고, 이는 오염물질이 정삼투막 표면에 축적되는 것을 방지하기 때문에 안정적인 정삼투막의 운전이 가능하다는 장점이 있다.
게다가 본 발명의 정삼투막 여과장치 및 이의 운전방법에 의하면, 비교적 입자가 작은 오염물질을 제거할 수 있는 흡착제가 충진된 농축액 회수조를 구비하고 있어, 정삼투막의 오염을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정삼투막 여과 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 정삼투막 여과 성능을 설명하기 위한 도면으로, 정삼투막 모듈 길이에 따른 삼투압 결과이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 정삼투막 여과 성능을 설명하기 위한 도면으로, 정삼투막 모듈 길이에 따른 유량 결과이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정삼투막 여과장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 고효율 정삼투막 여과장치 및 이의 운전방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정삼투막 여과 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 제1 실시예에서는, 정삼투막 모듈(100), 유도용액 저류조(200), 희석액 저류조(300), 희석된 유도용액 저류조(400), 유도용액 또는 희석액을 공급하기 위한 복수개의 관로, 및 관로에 구비된 복수개의 유량계를 포함하여 이루어진다.
먼저 정삼투막 모듈(100)에 관해 구체적으로 설명하면, 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 4개 이상의 모듈이 직렬로 배치되어 있으며, 일예로 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 모듈(110), 제2 모듈(120), 제3 모듈(130) 및 제4 모듈(140)이 직렬로 연결 배치될 수 있다.
정삼투막 모듈(100)에 의한 정삼투 원리는, 일측으로는 상대적으로 염류의 농도가 높은 유도용액이 공급되며, 타측으로는 상대적으로 염류의 농도가 낮은 희석액이 공급되고, 따라서 이들 유도용액과 희석액과의 삼투압 차이에 의하여 희석액으로부터 순수한 물만이 유도용액으로 이동하며, 이러한 정삼투막 모듈의 여과 원리는 공지된 기술에 해당되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
유도용액 저류조(200)는 전술한 정삼투막 모듈(100)로 유도용액을 공급하기 위하여, 외부로부터 유입된 유도용액을 일시적으로 보관한다. 따라서 일측에는 유도용액 보충관로(
Figure 112019079542102-pat00110
)가 연결되는 한편, 타측에는 정삼투막 모듈(100)과 연결된 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00111
)가 구비되어 있다.
한편, 유도용액은 특별히 제한하지 않으나 일예로 해수일 수 있다.
희석액 저류조(300)는 유도용액보다 상대적으로 농도가 낮은, 일예로 하수 방류수가 일시적으로 저장되는 용기로서, 일측에는 희석액을 지속적으로 공급받기 위한 희석액 보충관로(
Figure 112019079542102-pat00112
)가 연결되어 있다. 또 저류된 희석액을 정삼투막 모듈(100)로 공급할 수 있도록, 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00113
), 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00114
), 희석액 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00115
) 및 희석액 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00116
)가 구비되어 있고, 도 1에서는 희석액 제2 공급관로 내지 제4 공급관로가 하나의 메인 공급관로에서 분기된 것으로 도시하고 있으나, 각각의 희석액 공급관로가 희석액 저류조(300)에 바로 연결될 수 있음은 자명하다.
게다가 가장 후단에 위치하는 제4 모듈(140)을 통과한 희석액이 다시 희석액 저류조(300)로 되돌아 올 수 있도록 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00117
)가 더 연결된다.
상기 희석액 저류조(300)에는 희석액의 수질상태를 실시간으로 확인할 수 있는 수질측정센서(301), 예를 들어 전기전도도계, 탁도계 등이 구비되고, 정삼투여과시 희석액으로서 사용이 어려울 정도로 농축되거나 바닥에 침강한 이물질을 외부로 배출시킬 수 있도록 농축액 배출관로(302)가 연결될 수 있다.
계속해서, 유도용액이나 희석액을 공급하기 위한 복수개의 관로에 관해 설명하기로 한다. 먼저 유도용액을 이송시키 위한 관로는, 전술한 바와 같이 정삼투막 모듈(100)과 연결된 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00118
)는 다수개의 정삼투막 모듈(100) 중 가장 전단에 위치하고 있는 제1 모듈(110) 입구에 연결되고, 이후 제2 모듈(120), 제3 모듈(130) 및 제4 모듈(140)을 순차적으로 관통하도록 배치된다. 그리고 정삼투막 모듈(100) 중 가장 후단에 위치하는 제4 모듈(140) 출구와 희석된 유도용액 저류조(400) 사이에는 희석된 유도용액을 유도용액 저류조(400)로 이송할 수 있도록 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00119
)가 위치한다.
여기서, 각 모듈들을 통과하는 유도용액의 유량을 확인할 수 있도록 모듈의 전단 및/또는 후단, 구체적으로 제1 모듈(110) 전단에는 제1 유량계(111), 제2 모듈(120) 전단에는 제3 유량계(121), 제3 모듈 전단에는 제5 유량계(131), 제4 모듈 전단에는 제7 유량계(141) 그리고 제4 모듈 후단에는 제9 유량계(143)가 구비된다.
희석액을 이송시키기 위한 관로로는, 전술한 바와 같이 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00120
)에 의해 다수개의 정삼투막 모듈(100) 중 가장 전단에 위치하고 있는 제1 모듈(110) 입구와 희석액 저류조(300)가 연결되고, 이후 제2 모듈(120), 제3 모듈(130) 및 제4 모듈(140)을 순차적으로 관통하도록 배치된다. 그리고 정삼투막 모듈(100) 중 가장 후단에 위치하는 제4 모듈(140) 출구와 희석된 희석액 저류조(300) 사이에는 소정 농도로 농축된 희석액이 다시 희석액 저류조(300)로 순환될 있도록 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00121
)가 위치한다.
게다가, 제1 모듈(110)과 제2 모듈(120) 사이에는 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00122
), 제2 모듈(120)과 제3 모듈(130) 사이에는 희석액 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00123
), 그리고 제3 모듈(130)과 제4 모듈(140) 사이에는 희석액 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00124
)가 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00125
)에 연결된다.
여기서, 각 모듈들을 통과하는 희석액의 유량을 확인할 수 있도록 모듈의 전단 및/또는 후단, 구체적으로 제1 모듈(110) 전단에는 제2 유량계(112), 제2 모듈(120) 전단에는 제4 유량계(122), 제3 모듈 전단에는 제6 유량계(132), 제4 모듈 전단에는 제8 유량계(142) 그리고 제4 모듈 후단에는 제10 유량계(144)가 구비된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1 실시예에 따른 정삼투막 여과장치의 운전방법에 관해 설명하기로 한다.
유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00126
)를 통해 제1 모듈(110) 일측으로 유도용액을 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00127
)으로 공급하는 한편, 희석액 저류조(300)와 연결된 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00128
)를 통해 제1 모듈(110) 타측으로 희석액를 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00129
)으로 공급하는 제1 단계, 제2 모듈(120) 전단으로는 희석액 제2 유량(
Figure 112019079542102-pat00130
), 제3 모듈(130) 전단으로는 희석액 제3 유량(
Figure 112019079542102-pat00131
), 및 제4 모듈(140) 전단으로는 희석액 제4 유량(
Figure 112019079542102-pat00132
)으로 공급하는 제2 단계, 제4 모듈(140)로부터 배출되는 희석된 유도용액을 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00133
)를 통해 유도용액 저류조(400)로 이송하는 한편, 제4 모듈(140)로부터 배출되는 농축된 희석액를 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00134
)를 통해 희석액 저류조(300)로 회수하는 제3 단계를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 먼저 제1 단계는, 삼투압 차이에 의해 희석액의 일부가 정삼투막을 통과하여 유도용액으로 이동할 수 있도록, 유도용액과 희석액를 동시에 공급하는 단계이다. 여기서, 아래 식-1과 같이 희석액 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00135
)은 유도용액 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00136
)의 3배 이상이 되도록 공급하는 것이 바람직하고, 이는 충분한 삼투압 차이를 유지하기 위함이다.
(식-1)
Figure 112019079542102-pat00137
여기서,
Figure 112019079542102-pat00138
은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00139
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00140
은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00141
)에서의 유량이다.
제2 단계는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00142
)로 희석액을 추가로 공급하는 단계로서, 각 모듈을 통과하면서 줄어든 희석액을 추가로 보충하는 단계이다.
일예로, 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00143
)를 통해 공급하는 희석액 제2´ 유량(
Figure 112019079542102-pat00144
)은 제1 모듈(110)을 통과하면서 줄어든 희석액(
Figure 112019079542102-pat00145
) 이상으로 공급할 수 있다.
하기 식-2 내지 식-9에서와 같이, 각 모듈에서 줄어든 희석액 이상으로 추가함으로써 가장 후단에 위치하는 제4 모듈(140)을 통과한 희석액 제5 유량(
Figure 112019079542102-pat00146
)이 희석액 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00147
) 이상이 되는 것이 바람직하다.
(식-2)
Figure 112019079542102-pat00148
,
(식-3)
Figure 112019079542102-pat00149
,
(식-4)
Figure 112019079542102-pat00150
,
(식-5)
Figure 112019079542102-pat00151
,
(식-6)
Figure 112019079542102-pat00152
,
(식-7)
Figure 112019079542102-pat00153
,
(식-8)
Figure 112019079542102-pat00154
,
(식-9)
Figure 112019079542102-pat00155
,
여기서,
Figure 112019079542102-pat00156
는 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00157
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00158
는 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00159
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00160
는 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00161
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00162
는 제4 모듈(140) 후단으로 배출되는 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00163
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00164
은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00165
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00166
은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00167
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00168
은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00169
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00170
은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00171
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00172
은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00173
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00174
은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00175
)에서의 유량,
Figure 112019079542102-pat00176
은 제1 모듈(110) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00177
은 제2 모듈(120) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00178
은 제3 모듈(130) 내에서 희석액이 투과한 유량,
Figure 112019079542102-pat00179
은 제4 모듈(140) 내에서 희석액이 투과한 유량이다.
비록 도면에는 도시하지 않았지만, 상기와 같은 조건을 만족시킬 수 있도록, 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00180
) 또는 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00181
) 상에 부착되어 있는 다수개의 유량계와, 희석액 공급관로의 다수개 유량계를 실시간으로 측정하고 제어할 수 있는 별도의 제어부가 더 구비된다.
제3 단계는 희석액이 혼합됨으로써 농도가 낮아진 유도용액을 유도용액 저류조(400)로 이송하고, 농축된 희석액는 다시 희석액 저류조(300)로 회수하는 단계이다.
물론 유도용액 저류조(200)의 유도용액이 부족할 시에는 유도용액 보충관로(
Figure 112019079542102-pat00182
)를 통해 외부로부터 유도용액이 보충되고, 또 희석액 저류조(300)의 희석액이 부족하거나 교체한 경우에도 희석액 보충관로(
Figure 112019079542102-pat00183
)를 통해 희석액이 보충되는 것은 자명하다.
도 2는 제1 실시예에 따른 정삼투막 여과 성능을 설명하기 위한 도면으로, 정삼투막 모듈 길이에 따른 삼투압 결과이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 정삼투막 여과 성능을 설명하기 위한 도면으로, 정삼투막 모듈 길이에 따른 유량 결과이다.
일반적인 정삼투막 시스템에 의한 삼투압 변화는, 정삼투막 모듈이 길거나 또는 직렬로 배치된 모듈이 많을수록 후단으로 갈수록 삼투압의 차이가 줄어든다(도 2 (a)의 빗금친 부분). 즉, 정삼투막 모듈의 입구에서는 유도용액의 농도가 높고 희석액의 농도가 낮기 때문에 높은 삼투압을 유지할 수 있지만, 후단으로 갈수록 유도용액은 희석액에 의해 희석되는 반면 희석액은 점차 농축되기 때문에 이들 유도용액과 희석액과의 농도차이는 줄어들게 되고, 따라서 유도용액 측으로 이동하는 희석액의 유량(Flux)이 갈수록 낮아지는 현상이 발생한다.
하지만 본 발명에서는 각 모듈을 통과하면서 줄어든 희석액을 실시간으로 측정하고, 또 실시간으로 보충해 주기 때문에 유도용액과 희석액과의 삼투압을 비교적 높게 유지할 수 있어 유도용액 측으로 이동하는 희석액의 유량(Flux)을 높게 유지할 수 있다(도 2 (b)의 빗금친 부분).
특히, 종래의 정삼투막 시스템에서의 유량변화에서는, 정삼투막 모듈이 길거나 또는 직렬로 배치된 모듈이 많을수록 후단으로 갈수록 유도용액의 유량은 증가하는 반면, 희석액의 유량은 감소한다(도 3(a)의 빗금친 부분).
즉, 후단으로 갈수록 유도용액의 유량이 증가하지만, 희석액은 유량이 감소하고, 이는 희석액과 접하는 정삼투막 표면에서 오염물질이 축적되기 쉬운 환경이 되고, 결과적으로 막성능을 떨어뜨리는 원인으로 작용한다.
하지만, 각 모듈을 통과하면서 줄어든 희석액을 실시간으로 측정하고, 또 실시간으로 보충해 주기 때문에 희석액의 유량을 높게 유지할 수 있고, 따라서 오염물질이 정삼투막 표면에 축적되지 않고 희석액 저류조(300)로 순환되기 때문에 막오염도를 크게 낮출 수 있다(도 3(b)의 빗금친 부분).
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정삼투막 여과장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 제2 실시예에서는, 희석액 저류조(300)의 구성을 제외하고는 전술한 제1 실시예의 정삼투막 여과장치와 구성이 동일하므로, 이하에서는 상이한 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
제2 실시예에서의 희석액 저류조(300)는 희석액 제1 저류조(310), 농축액 회수조(320) 및 격벽(330)을 포함하여 구성된다.
구체적으로 희석액 제1 저류조(310)는 유도용액보다 상대적으로 농도가 낮은 희석액이 일시적으로 저장되는 용기로서, 일측에는 희석액을 지속적으로 공급받기 위한 희석액 보충관로(
Figure 112019079542102-pat00184
)가 연결되어 있고, 저류된 희석액을 정삼투막 모듈(100)로 공급할 수 있도록, 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00185
), 희석액 제2 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00186
), 희석액 제3 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00187
) 및 희석액 제4 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00188
)가 구비되어 있다. 비록 도 4에서는 희석액 제2 공급관로 내지 제4 공급관로가 하나의 메인 공급관로에서 분기된 것으로 도시하고 있으나, 각각의 희석액 공급관로가 희석액 제1 저류조(310)에 바로 연결될 수 있음은 자명하다.
또 희석액 제1 저류조(310)에는 희석액의 수위를 소정 범위로 유지하기 위한 수위조절센서(311)와 수질측정센서(301)가 더 구비될 수 있다.
격벽(330)에 의해 희석액 제1 저류조(310)와 분리되어 있는 농축액 회수조(320)는, 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00189
)의 출구와 연결되어 있고, 내부에는 흡착제(321), 보다 상세하게는 희석액에 포함되어 있는 오염물질을 흡착할 수 있도록 입상 활성탄이 충진되어 있다.
정삼투막을 이용한 여과 시스템에서 막의 성능을 떨어뜨리는 요인들은 다양하지만, 입자가 큰 물질보다는 막의 세공경과 근접한 상대적으로 작은 입자들, 즉 용존성 오염물질들이 막오염을 가속화시키는 것으로 알려져 있다.
희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00190
)를 통해 순환되는 희석액에는 정삼투막을 통과하지 못한 매우 작은 용존성 입자들이 다량으로 포함되어 있고, 이들이 다시 정삼투막으로 공급되면 막오염이 가중된다. 본 발명의 제2 실시예에서는 이들 용존성 오염물질들이 다시 순환되지 못하도록, 입상 활성탄이 충진된 농축액 회수조(320)를 별도로 구비하고 있어 막성능을 크게 향상시킬 수 있다.
즉, 입상 활성탄은 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00191
)를 통해 유입되는 희석액 흐름에 의해 농축액 회수조(320) 내에서 자유롭게 유동하고 있으며, 따라서 별도의 구동력 없이도 활성탄과 희석액이 계속적으로 충돌 접촉하기 때문에 별도의 구동력을 필요로 하지 않아 경제적이다.
한편, 희석액 제1 저류조(310)와 농축액 회수조(320) 사이에 위치하는 격벽(330)에는 상부 소정 위치에 메쉬망(미도시)이 형성되어 있으며, 이는 오염물질이 흡착 제거된 농축액를 희석액 제1 저류조(310)로 자연스럽게 흐를 수 있도록 유도함과 동시에, 입상활성탄은 통과하지 못하도록 하기 위함이다.
물론, 상기 메쉬망의 크기는 흡착제인 입상활성탄보다 적어야 함은 자명하다.
상기와 같은 구성을 갖는 제2 실시예에 따른 정삼투막 여과장치의 운전방법은, 유도용액 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00192
)를 통해 제1 모듈(110) 일측으로 유도용액을 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00193
)으로 공급하는 한편, 희석액 제1 저류조(310)와 연결된 희석액 제1 공급관로(
Figure 112019079542102-pat00194
)를 통해 제1 모듈(110) 타측으로 희석액를 제1 유량(
Figure 112019079542102-pat00195
)으로 공급하는 제1 단계, 상기 제2 모듈(120) 전단으로는 희석액 제2 유량(
Figure 112019079542102-pat00196
), 제3 모듈(130) 전단으로는 희석액 제3 유량(
Figure 112019079542102-pat00197
), 및 제4 모듈(140) 전단으로는 희석액 제4 유량(
Figure 112019079542102-pat00198
)으로 공급하는 제2 단계, 제4 모듈(140)로부터 배출되는 희석된 유도용액을 유도용액 배출관로(
Figure 112019079542102-pat00199
)를 통해 유도용액 저류조(400)로 이송하는 한편, 제4 모듈(140)로부터 배출되는 농축된 희석액를 희석액 회수관로(
Figure 112019079542102-pat00200
)를 통해 농축액 회수조(320)로 회수하는 제3 단계, 농축액 회수조(320)의 입상 흡착제와 농축된 희석액를 소정 시간 반응시켜 오염물을 흡착 제거하는 제4 단계, 및 소정량의 오염물이 제거된 농축된 희석액를 희석액 제1 저류조(310)로 이송하는 한편, 농축액 회수조(320)에 희석액를 보충하는 제5 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 정삼투막 모듈
110 : 제1 모듈
111 : 제1 유량계 112 : 제2 유량계
120 : 제2 모듈
121 : 제3 유량계 122 : 제4 유량계
130 : 제3 모듈
131 : 제5 유량계 132 : 제6 유량계
140 : 제4 모듈
141 : 제7 유량계 142 : 제8 유량계
143 : 제9 유량계 144 : 제10 유량계
200 : 유도용액 저류조
300 : 희석액 저류조
301 : 수질측정센서 302 : 농축액 배출관로
310 : 희석액 제1 저류조
311 : 수위조절센서
320 : 농축액 회수조
321 : 흡착제
330 : 격벽
400 : 희석된 유도용액 저류조
Figure 112019079542102-pat00201
: 유도용액 보충관로
Figure 112019079542102-pat00202
: 유도용액 공급관로
Figure 112019079542102-pat00203
: 유도용액 배출관로
Figure 112019079542102-pat00204
: 유도용액 제1 유량
Figure 112019079542102-pat00205
: 유도용액 제2 유량
Figure 112019079542102-pat00206
: 유도용액 제3 유량
Figure 112019079542102-pat00207
: 유도용액 제4 유량
Figure 112019079542102-pat00208
: 유도용액 제5 유량
Figure 112019079542102-pat00209
: 희석액 보충관로
Figure 112019079542102-pat00210
: 희석액 제1 공급관로
Figure 112019079542102-pat00211
: 희석액 제2 공급관로
Figure 112019079542102-pat00212
: 희석액 제3 공급관로
Figure 112019079542102-pat00213
: 희석액 제4 공급관로
Figure 112019079542102-pat00214
: 희석액 회수관로
Figure 112019079542102-pat00215
: 희석액 제1 유량
Figure 112019079542102-pat00216
: 희석액 제2 유량
Figure 112019079542102-pat00217
: 희석액 제2´ 유량
Figure 112019079542102-pat00218
: 희석액 제3 유량
Figure 112019079542102-pat00219
: 희석액 제3´ 유량
Figure 112019079542102-pat00220
: 희석액 제4 유량
Figure 112019079542102-pat00221
: 희석액 제4´ 유량
Figure 112019079542102-pat00222
: 희석액 제5 유량
Figure 112019079542102-pat00223
: 제1 투과 유량
Figure 112019079542102-pat00224
: 제2 투과 유량
Figure 112019079542102-pat00225
: 제3 투과 유량
Figure 112019079542102-pat00226
: 제4 투과 유량

Claims (7)

  1. 직렬로 배치된 3개 이상의 정삼투막 모듈(100);
    유도용액 저류조(200);
    희석액 저류조(300);
    희석된 유도용액 저류조(400);
    상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100)로 유도용액이 이동할 수 있도록, 가장 전단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)과 상기 유도용액 저류조(200)를 연결하는 유도용액 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00340
    );
    상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100) 중 가장 후단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)로부터 배출되는 유도용액을 상기 희석된 유도용액 저류조(400)로 이송하기 위한 유도용액 배출관로(
    Figure 112020086354079-pat00341
    );
    상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100)로 희석용액이 이동할 수 있도록, 가장 전단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)과 상기 희석액 저류조(300)를 연결하는 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00342
    ); 및
    상기 3개 이상의 정삼투막 모듈(100) 중 가장 후단에 위치하는 정삼투막 모듈(100)로부터 배출되는 희석용액을 상기 희석액 저류조(300)로 이송하기 위한 희석액 회수관로(
    Figure 112020086354079-pat00343
    )를 포함하되,
    각 정삼투막 모듈(100)을 통과하는 유도용액의 유량을 측정할 수 있도록 4개 이상의 유량계가 상기 유도용액 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00344
    )에 구비되고,
    각 정삼투막 모듈(100)을 통과하는 희석액의 유량을 측정할 수 있도록 4개 이상의 유량계가 상기 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00345
    )에 구비되고,
    상기 정삼투막 모듈(100)은 제1 모듈 내지 제4 모듈(110, 120, 130, 140)을 포함하되, 상기 제2 모듈(120) 전단으로 희석액을 공급하는 희석액 제2 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00346
    ), 제3 모듈(130) 전단으로 희석액을 공급하는 희석액 제3 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00347
    ), 및 제4 모듈(140) 전단으로 희석액을 공급하는 희석액 제4 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00348
    )를 포함하고,
    상기 유도용액 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00349
    )에 구비된 유량계는, 제1 모듈(110) 전단의 제1 유량계(111), 제2 모듈(120) 전단의 제3 유량계(121), 제3 모듈 전단의 제5 유량계(131), 제4 모듈 전단의 제7 유량계(141) 및 제4 모듈 후단의 제9 유량계(143)를 포함하고,
    상기 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00350
    )에 구비된 유량계는, 제1 모듈(110) 전단의 제2 유량계(112), 제2 모듈(120) 전단의 제4 유량계(122), 제3 모듈 전단의 제6 유량계(132), 제4 모듈 전단의 제8 유량계(142) 및 제4 모듈 후단의 제10 유량계(144)를 포함하고,
    상기 희석액 저류조(300)는, 격벽(330), 상기 격벽(330)에 의해 구획된 희석액 제1 저류조(310), 및 농축액 회수조(320)를 포함하되, 상기 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00351
    ), 제2 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00352
    ), 제3 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00353
    ), 제4 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00354
    ) 및 제5 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00355
    )의 흡입구가 위치하는 상기 제1 저류조(310)는, 희석액 보충관로(
    Figure 112020086354079-pat00356
    ) 및, 희석액 수위를 소정 범위로 유지하기 위한 수위조절센 서(311)가 구비되고, 상기 격벽(330)은 상부 소정 위치에 메쉬망이 형성되고, 상기 희석액 회수관로(
    Figure 112020086354079-pat00357
    )의 출구가 위치하는 상기 농축액 회수조(320)에는 회수된 희석액에 함유된 오염물을 흡착하기 위한 입상 흡착제(321)가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 정삼투막 여과장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 기재된 정삼투막 여과장치의 운전방법으로서,
    상기 운전방법은, 유도용액 공급관로(DF1)를 통해 제1 모듈(110) 일측으로 유도용액을 제1 유량(
    Figure 112020086354079-pat00245
    )으로 공급하는 한편, 희석액 저류조(300)와 연결된 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00246
    )를 통해 제1 모듈(110) 타측으로 희석액을 제1 유량(
    Figure 112020086354079-pat00247
    )으로 공급하는 제1 단계;
    상기 제2 모듈(120) 전단으로는 희석액 제2 유량(
    Figure 112020086354079-pat00248
    ), 제3 모듈(130) 전단으로는 희석액 제3 유량(
    Figure 112020086354079-pat00249
    ), 및 제4 모듈(140) 전단으로는 희석액 제4 유량(
    Figure 112020086354079-pat00250
    )으로 공급하는 제2 단계;
    제4 모듈(140)로부터 배출되는 희석된 유도용액을 유도용액 배출관로(
    Figure 112020086354079-pat00251
    )를 통해 유도용액 저류조(400)로 이송하는 한편, 제4 모듈(140)로부터 배출되는 농축된 희석액을 희석액 회수관로(
    Figure 112020086354079-pat00252
    )를 통해 희석액 저류조(300)로 회수하는 제3 단계를 포함하되,
    하기 식-1 내지 식-9를 모두 만족하는 것을 특징으로 하는 정삼투막 여과장치의 운전방법.
    (식-1)
    Figure 112020086354079-pat00253
    ,
    (식-2)
    Figure 112020086354079-pat00254
    ,
    (식-3)
    Figure 112020086354079-pat00255
    ,
    (식-4)
    Figure 112020086354079-pat00256
    ,
    (식-5)
    Figure 112020086354079-pat00257
    ,
    (식-6)
    Figure 112020086354079-pat00258
    ,
    (식-7)
    Figure 112020086354079-pat00259
    ,
    (식-8)
    Figure 112020086354079-pat00260
    ,
    (식-9)
    Figure 112020086354079-pat00261
    ,
    여기서,
    Figure 112020086354079-pat00262
    은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00263
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00264
    는 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00265
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00266
    는 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00267
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00268
    는 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 유도용액 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00269
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00270
    는 제4 모듈(140) 후단으로 배출되는 유도용액 배출관로(
    Figure 112020086354079-pat00271
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00272
    은 제1 모듈(110) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00273
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00274
    은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00275
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00276
    은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00277
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00278
    은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제1 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00279
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00280
    은 제2 모듈(120) 전단으로 유입되는 희석액 제2 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00281
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00282
    은 제3 모듈(130) 전단으로 유입되는 희석액 제3 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00283
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00284
    은 제4 모듈(140) 전단으로 유입되는 희석액 제4 공급관로(
    Figure 112020086354079-pat00285
    )에서의 유량,
    Figure 112020086354079-pat00286
    은 제1 모듈(110) 내에서 희석액이 투과한 유량,
    Figure 112020086354079-pat00287
    은 제2 모듈(120) 내에서 희석액이 투과한 유량,
    Figure 112020086354079-pat00288
    은 제3 모듈(130) 내에서 희석액이 투과한 유량,
    Figure 112020086354079-pat00289
    은 제4 모듈(140) 내에서 희석액이 투과한 유량.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    소정량의 오염물이 제거된 농축된 희석액을 희석액 제1 저류조(310)로 이송하는 제5 단계에서는, 격벽(330)의 메쉬망에 의해 입상 흡착제는 농축액 회수조(320)에 잔류하고, 자연 유하식으로 희석액만 제1 저류조(310)로 이동하는 것을 특징으로 하는 정삼투막 여과장치의 운전방법.
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