KR102219040B1 - 역삼투막 트레인 장치 - Google Patents

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주식회사 포스코건설
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Abstract

본 발명은 수처리공정에 적용되는 역삼투막 트레인 장치에 관한 것으로서, 공급수를 선택적으로 공급하는 제1 공급부와, 1차적으로 막여과 처리하는 제1 뱅크부와, 막여과 처리된 처리수를 선택적으로 배수시키는 제1 배수부와, 막여과된 농축수를 선택적으로 배출시키는 제1 배출부와, 공급수와 처리수와 농축수를 공급하는 제2 공급부와, 2차적으로 막여과 처리하는 제2 뱅크부와, 막여과 처리된 처리수를 배수시키는 제2 배수부와, 막여과된 농축수를 배출시키는 제2 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 역삼투막 압력베셀을 수직으로 연결하고, 트레인 내에 전체 압력베셀을 내부 공급수분배관, 농축수합류관 및 처리수합류관으로 구분해서 2개 뱅크로 구성하여 1개 트레인 내에서 각 뱅크의 운전조건을 조합함으로써, 최종 처리유량과 처리수질을 대상지 요구조건에 맞게 제어할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

역삼투막 트레인 장치{TRAIN APPARATUS OF FORWARD OSMOSIS MEMBRANE}
본 발명은 역삼투막 트레인 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 담수화 또는 재이용 등의 수처리 공정에서 용존유기물 및 이온성분을 제거하기 위해 수처리 공정에 적용되는 역삼투막 트레인 장치에 관한 것이다.
수처리에 적용되는 막여과공정에서 분리막은 표면에 공극이 형성되어 있어 이를 통해 오염물질이 배제됨으로써 물이 정화처리되는데, 재이용 및 담수화와 같이 수중의 용존성물질 및 이온성 물질을 제거하기 위한 막여과공정에는 역삼투막이 적용된다.
분리막은 다수의 공극을 갖는 다공징 매체(Porous Media)로서 수중에 포함된 유기오염물질, 무기오염물질, 기생충, 박테리아 등을 배제시킬 수 있다. 분리막 중 역삼투막은 수중에 용해되어 있는 용존물질과 이온성물질을 제거할 수 있어 재이용 및 담수화 공정에 적용된다.
종래에 역삼투막을 이용한 수처리공정의 설계시에는, 다수의 역삼투막 엘리먼트를 압력베셀에 삽입하고, 이러한 복수의 압력베셀을 연결하는 형태로 구성하게 되며, 도 1에 나타낸 바와 같이 하나의 공급수관(10)과 처리수관(30) 및 농축수관(40)을 공유하는 역삼투막 압력베셀(20)의 군집을 트레인으로 구성하게 된다.
이러한 종래의 역삼투막 트레인 장치는, 한 개의 트레인이 한 가지 운전조건으로 운전되도록 구성되기 때문에 대상지 요구조건에 따라 처리유량과 처리수질의 변동이 불가능하다는 문제가 있었다.
이를 위해 종래에는 공정 내 다수의 트레인을 설치하여 운전 트레인 수를 조절하거나 일부 공급수와 처리수를 혼합하는 방법으로 최종 처리유량과 처리수질을 조절하게 된다. 이러한 경우, 수처리 설비 내 트레인 수를 많이 설치하여 비경제적이고 비효율적이며 수질과 유량 조절의 범위에 한계가 있었다.
또한, 다수의 역삼투 모듈을 이용하는 수처리 장치의 경우, 생산수의 양을 증가시킬 수 있는 반면, 후단 측의 역삼투 모듈로 갈수록 생산되는 생산수의 농도가 높아져서 전체 생산수의 농도가 높아지는 단점이 있고, 이는 역삼투 공정 이후에 추가적인 수처리 공정, 예를 들어 추가적인 역삼투 공정을 필요로 하여 전체 설비를 증가시키는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1111702호 (2012년02월14일) 대한민국 등록특허 제10-1853214호 (2018년04월27일) 대한민국 등록특허 제10-1838211호 (2018년03월13일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 역삼투막 압력베셀을 수직으로 연결하고, 트레인 내에 전체 압력베셀을 내부 공급수분배관, 농축수합류관 및 처리수합류관으로 구분해서 2개 뱅크로 구성하여 1개 트레인 내에서 각 뱅크의 운전조건을 조합함으로써, 최종 처리유량과 처리수질을 대상지 요구조건에 맞게 제어할 수 있는 역삼투막 트레인 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 1개 트레인을 2개의 뱅크로 구분하여 2개 뱅크를 전체 병렬운전, 농축수직렬운전, 처리수직렬운전, 단독운전 등과 같은 다양한 조건에서 운전이 가능하게 함으로써, 최종 처리유량 및 처리수질을 목적에 따라 변동시켜 운전할 수 있는 역삼투막 트레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 트레인 내에 역삼투막 압력베셀을 수직으로 연결하고 트레인 내에 수평방향의 공급수 분배관으로 트레인을 분할하여 뱅크를 구성하고 뱅크를 병렬, 직렬 또는 단독운전이 가능하도록 하여 한 트레인에서 유량과 수질을 변동시켜 운전할 수 있는 역삼투막 트레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제1 공급부와 제1 배수부와 제1 배출부의 양단에 밸브를 설치하여 공급수와 처리수와 농축수를 선택적으로 공급함으로써, 다양한 수처리 운전모드를 구현하는 동시에 다양한 요구조건에 용이하게 적용할 수 있는 역삼투막 트레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수처리공정에 적용되는 역삼투막 트레인 장치로서, 공급수를 선택적으로 공급하는 제1 공급부(110); 상기 제1 공급부(110)의 하류에 연결되어, 1차적으로 막여과 처리하는 제1 뱅크부(120); 상기 제1 뱅크부(120)의 하류에 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 선택적으로 배수시키는 제1 배수부(130); 상기 제1 뱅크부(120)의 하류에 연결되어, 막여과된 농축수를 선택적으로 배출시키는 제1 배출부(140); 상기 제1 공급부(110)와 상기 제1 배수부(130)와 상기 제1 배출부(140)의 하류에 연결되어, 상기 제1 공급부(110)에서 공급된 공급수와 상기 제1 배수부(130)에서 배수된 처리수와 상기 제1 배출부(140)에서 배출된 농축수를 공급하는 제2 공급부(210); 상기 제2 공급부(210)의 하류에 연결되어, 2차적으로 막여과 처리하는 제2 뱅크부(220); 상기 제2 뱅크부(220)의 하류에 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 배수시키는 제2 배수부(230); 및 상기 제2 뱅크부(220)의 하류에 연결되어, 막여과된 농축수를 배출시키는 제2 배출부(240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 공급부(110)는, 공급수를 가압하여 공급하는 공급펌프; 상기 공급펌프에 연결되어, 공급수의 유량을 제어하는 제어기; 상기 공급펌프의 하류에 연결되어, 상기 제2 뱅크부(220)에 공급수를 공급하는 제1 공급수관; 상기 공급펌프의 하류에 연결되어, 상기 제1 뱅크부(120)에 공급수를 분배하는 제1 공급수 분배관; 상기 제1 공급수관에 설치되어, 공급수의 공급을 제어하는 제1 공급분할밸브; 및 상기 제1 공급수 분배관에 설치되어, 공급수의 공급을 제어하는 제1 공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 뱅크부(120)는, 공급수를 분배하도록 분기 형성된 제1 공급수 포트; 상기 제1 공급수 포트에 각각 연결되는 제1 압력베셀; 상기 제1 압력베셀의 내부에 설치되어, 공급수를 막여과 처리하는 제1 역삼투막; 상기 제1 압력베셀의 하류 일방에 합지하도록 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 합류시키는 제1 처리수 포트; 및 상기 제1 압력베셀의 하류 타방에 합지하도록 연결되어, 막여과된 농축수를 합류시키는 제1 농축수 포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 압력배셀은, 복수개의 압력배셀이 수평으로 배치되되 상하 수직방향으로 적층되어 병렬로 배치된 일군의 압력배셀군이 복수개의 군으로 병렬 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 배수부(130)는, 상기 제1 뱅크부(120)의 하류 일방에 연결되어, 상기 제1 뱅크부(120)에서 배출된 처리수를 합류시키는 제1 처리수 합류관; 상기 제1 처리수 합류관의 하류에 연결되어, 처리수를 배수시키는 제1 처리수관; 상기 제1 처리수 합류관의 하류 일단에 설치되어, 처리수를 2차적으로 처리하도록 처리수의 배수를 제어하는 제1 처리수 병렬밸브; 및 상기 제1 처리수 합류관의 하류 타단에 설치되어, 처리수를 2차적으로 처리하도록 처리수의 배수를 제어하는 제1 처리수 직렬밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 배출부(140)는, 상기 제1 뱅크부(120)의 하류 타방에 연결되어, 상기 제1 뱅크부(120)에서 배출된 농축수를 합류시키는 제1 농축수 합류관; 상기 제1 농축수 합류관의 하류에 연결되어, 농축수를 배출시키는 제1 농축수관; 상기 제1 농축수 합류관의 하류 일단에 설치되어, 농축수를 2차적으로 처리하도록 농축수의 배출을 제어하는 제1 농축수 병렬밸브; 및 상기 제1 농축수 합류관의 하류 타단에 설치되어, 농축수를 2차적으로 처리하도록 농축수의 배출을 제어하는 제1 농축수 직렬밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 공급부(210)는, 상기 제1 공급부(110)의 하류와 상기 제1 뱅크부(120)의 하류에 합류되어 연결되되 상기 제2 뱅크부(220)의 상류에 연결되어 분배하는 제2 공급수 분배관; 및 상기 제2 공급수 분배관에 설치되어, 공급수의 분배를 제어하는 제2 공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 뱅크부(220)는, 공급수를 분배하도록 분기 형성된 제2 공급수 포트; 상기 제2 공급수 포트에 각각 연결되는 제2 압력베셀; 상기 제2 압력베셀의 내부에 설치되어, 공급수를 막여과 처리하는 제2 역삼투막; 상기 제2 압력베셀의 하류 일방에 합지하도록 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 합류시키는 제2 처리수 포트; 및 상기 제2 압력베셀의 하류 타방에 합지하도록 연결되어, 막여과된 농축수를 합류시키는 제2 농축수 포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 압력배셀은, 복수개의 압력배셀이 수평으로 배치되되 상하 수직방향으로 적층되어 병렬로 배치된 일군의 압력배셀군이 복수개의 군으로 병렬 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 역삼투막 압력베셀을 수직으로 연결하고, 트레인 내에 전체 압력베셀을 내부 공급수분배관, 농축수합류관 및 처리수합류관으로 구분해서 2개 뱅크로 구성하여 1개 트레인 내에서 각 뱅크의 운전조건을 조합함으로써, 최종 처리유량과 처리수질을 대상지 요구조건에 맞게 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 1개 트레인을 2개의 뱅크로 구분하여 2개 뱅크를 전체 병렬운전, 농축수직렬운전, 처리수직렬운전, 단독운전 등과 같은 다양한 조건에서 운전이 가능하게 함으로써, 최종 처리유량 및 처리수질을 목적에 따라 변동시켜 운전할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 트레인 내에 역삼투막 압력베셀을 수직으로 연결하고 트레인 내에 수평방향의 공급수 분배관으로 트레인을 분할하여 뱅크를 구성하고 뱅크를 병렬, 직렬 또는 단독운전이 가능하도록 하여 한 트레인에서 유량과 수질을 변동시켜 운전할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제1 공급부와 제1 배수부와 제1 배출부의 양단에 밸브를 설치하여 공급수와 처리수와 농축수를 선택적으로 공급함으로써, 다양한 수처리 운전모드를 구현하는 동시에 다양한 요구조건에 용이하게 적용할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 역삼투막 트레인 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 전체 병렬운전상태를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 농축수 직렬운전상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 처리수 직렬운전상태를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부의 단독운전상태를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부를 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부의 배치상태를 나타내는 배치도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제2 뱅크부를 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 전체 병렬운전상태를 나타내는 블럭도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 농축수 직렬운전상태를 나타내는 블럭도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 처리수 직렬운전상태를 나타내는 블럭도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부의 단독운전상태를 나타내는 블럭도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 전체 병렬운전상태를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 농축수 직렬운전상태를 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 처리수 직렬운전상태를 나타내는 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부의 단독운전상태를 나타내는 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부를 나타내는 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부의 배치상태를 나타내는 배치도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제2 뱅크부를 나타내는 구성도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 전체 병렬운전상태를 나타내는 블럭도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 농축수 직렬운전상태를 나타내는 블럭도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 처리수 직렬운전상태를 나타내는 블럭도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 제1 뱅크부의 단독운전상태를 나타내는 블럭도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치는, 제1 공급부(110), 제1 뱅크부(120), 제1 배수부(130), 제1 배출부(140), 제2 공급부(210), 제2 뱅크부(220), 제2 배수부(230) 및 제2 배출부(240)를 포함하여 이루어져, 수처리공정에 적용되는 역삼투막 트레인 장치이다.
제1 공급부(110)는, 공급수를 선택적으로 공급하는 공급수단으로서, 공급펌프(111), 제어기(112), 제1 공급수관(113), 제1 공급수 분배관(114), 제1 공급분할밸브(115), 제1 공급밸브(116), 회수배관(117)을 포함하여 이루어져 있다.
공급펌프(111)는, 공급수를 가압하여 공급하는 펌핑수단으로서, 수처리공정의 원수를 저장조나 회수배관(117)을 개재해서 제공받아 가압펌핑에 의해 제1 뱅크부(120)와 제2 뱅크부(220)에 각각 공급하게 된다.
제어기(112)는, 공급펌프(111)에 연결되어 공급수의 유량을 제어하는 제어수단으로서, 공급수의 유량을 제어하도록 펌프의 회전수를 유량에 따라 제어하는 펌프회전수 제어설비로 이루어져 있다.
제1 공급수관(113)은, 공급펌프(111)의 하류에 연결되어 제2 뱅크부(220)에 공급수를 공급하는 배관수단으로서, 공급펌프(111)의 하류 일방에 분기되도록 연결되어 공급수의 일부 또는 전체를 제2 뱅크부(220)에 공급하게 된다.
제1 공급수 분배관(114)은, 공급펌프(111)의 하류에 연결되어 제1 뱅크부(120)에 공급수를 분배하는 배관수단으로서, 공급펌프(111)의 하류 타방에 분기되도록 연결되어 공급수의 일부 또는 전체를 제1 뱅크부(120)에 분배해서 공급하게 된다.
제1 공급분할밸브(115)는, 제1 공급수관(113)에 설치되어 공급수의 공급을 제어하는 밸브수단으로서, 제2 뱅크부(220)에 공급수를 분할하여 공급하도록 공급수의 공급을 제어하는 제어밸브로 이루어져 있다.
제1 공급밸브(116)는, 제1 공급수 분배관(114)에 설치되어 공급수의 공급을 제어하는 밸브수단으로서, 제1 뱅크부(120)에 공급수를 분배하여 각각 공급하도록 공급수의 공급을 제어하는 제어밸브로 이루어져 있다.
회수배관(117)은, 공급펌프(111)과 제1 배수부(130) 사이에 연결 설치되는 배관수단으로서, 제1 배수부(130)에서 배출된 처리수의 일부를 회수하여 재처리하도록 공급펌프(111)에 공급하는 회수용 공급배관으로 이루어져 있다.
제1 뱅크부(120)는, 도 2, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 제1 공급부(110)의 하류에 연결되어 1차적으로 막여과 처리하는 처리수단으로서, 제1 공급수 포트(121), 제1 압력베셀(122), 제1 역삼투막(123), 제1 처리수 포트(124) 및 제1 농축수 포트(125)로 이루어져 있다.
제1 공급수 포트(121)는, 복수의 제1 압력베셀(122) 각각에 공급수를 분배하도록 분기 형성된 공급포트로서, 복수의 제1 압력베셀(122)에 공급수를 균등하게 분배하도록 분기된 다기관으로 이루어져 있다.
제1 압력베셀(122)은, 제1 공급수 포트(121)의 분기부위에 각각 연결되며 내부에 수처리부재가 설치되는 압력용기로서, 복수개의 압력배셀이 수평으로 배치되되 상하 수직방향으로 적층되어 병렬로 배치된 일군의 압력배셀군이 복수개의 군으로 병렬 배치되어 있다.
제1 역삼투막(123)은, 제1 압력베셀(122)의 용기 내부에 삽입 설치되어 공급수를 막여과 처리하는 역삼투막 엘리먼트의 여과부재로서, 공급수를 수처리하여 필터링된 처리수와 필터링되지 않고 잔류된 농축수로 분리하여 배출하게 된다.
이러한 제1 역삼투막(123)은, 제1 압력베셀(122)의 용기 내부에 수평방향으로 삽입 및 교체가 용이하도록 길이방향으로 길게 원통형상의 카트리지 형태로 설치되어 있다.
제1 처리수 포트(124)는, 제1 압력베셀(122)의 하류 일방에 합지하도록 연결되어 막여과 처리된 처리수를 합류시키는 처리수 포트로서, 복수의 제1 압력베셀(122)에서 배수된 처리수를 합류시키도록 합지된 다기관으로 이루어져 있다.
제1 농축수 포트(125)는, 제1 압력베셀(122)의 하류 타방에 합지하도록 연결되어 막여과된 농축수를 합류시키는 농축수 포트로서, 복수의 제1 압력베셀(122)에서 배출된 농축수를 합류시키도록 합지된 다기관으로 이루어져 있다.
제1 배수부(130)는, 제1 뱅크부(120)의 하류에 합지 연결되어 막여과 처리된 처리수를 선택적으로 배수시키는 수단으로서, 제1 처리수 합류관(131), 제1 처리수관(132), 제1 처리수 병렬밸브(133), 제1 처리수 직렬밸브(134) 및 유량계(135)로 이루어져 있다.
제1 처리수 합류관(131)은, 제1 뱅크부(120)의 하류 일방에 연결되어 제1 뱅크부(120)에서 배출된 처리수를 합류시키는 배관수단으로서, 제1 뱅크부(120)에서 분배되어 제1 역삼투막(123)에 의해 막여과 처리된 처리수가 합지되어 배수되는 합류관으로 이루어져 있다.
이러한 제1 처리수 합류관(131)은, 제1 뱅크부(120)에서 막여과 처리된 처리수를 제1 처리수관(132) 또는 제2 뱅크부(220)로 선택적으로 배수시키거나 제1 처리수관(132)과 제2 뱅크부(220)로 함께 배수시키게 된다.
제1 처리수관(132)은, 제1 처리수 합류관(131)의 하류에 연결되어 처리수를 배수시키는 배관수단으로서, 제1 처리수 합류관(131)에서 합류된 처리수를 최종 처리수로 배수시키게 된다.
제1 처리수 병렬밸브(133)는, 제1 처리수 합류관(131)의 하류 일단에 설치되어 처리수를 2차적으로 처리하도록 처리수의 배수를 제어하는 밸브수단으로서, 제1 처리수 합류관(131)과 제1 처리수관(132) 사이에 배수를 단속하도록 설치되어 처리수의 2차 처리여부를 단속하여 처리수의 병렬처리공정을 제어하게 된다.
제1 처리수 직렬밸브(134)는, 제1 처리수 합류관(131)의 하류 타단에 설치되어 처리수를 2차적으로 처리하도록 처리수의 배수를 제어하는 밸브수단으로서, 제1 처리수 합류관(131)과 제1 공급수관(113) 사이에 배수를 단속하도록 설치되어 처리수의 2차 처리여부를 단속하여 처리수의 직렬처리공정을 제어하게 된다.
유량계(135)는, 제1 처리수관(132)의 하류에 연결되어 처리수의 배수량을 측정하는 측정수단으로서, 제1 처리수관(132)의 하류에서 배수되는 처리수의 배수량을 측정하게 된다.
또한, 유량계(135)의 하류에는 제1 공급부(110)의 회수배관(117)이 연결되어 처리수를 공급펌프(111)로 공급수로 제공하여 재처리하는 것도 가능함은 물론이다.
제1 배출부(140)는, 제1 뱅크부(120)의 하류에 연결되어, 막여과된 농축수를 선택적으로 배출시키는 수단으로서, 제1 농축수 합류관(141), 제1 농축수관(142), 제1 농축수 병렬밸브(143) 및 제1 농축수 직렬밸브(144)로 이루어져 있다.
제1 농축수 합류관(141)은, 제1 뱅크부(120)의 하류 타방에 연결되어 제1 뱅크부(120)에서 배출된 농축수를 합류시키는 배관부재로서, 제1 뱅크부(120)에서 분배되어 제1 역삼투막(123)에 의해 막여과된 농축수가 합지되어 배수되는 합류관으로 이루어져 있다.
이러한 제1 처리수 합류관(131)은, 제1 뱅크부(120)에서 막여과된 농축수를 제1 농축수관(142) 또는 제2 뱅크부(220)로 선택적으로 배수시키거나 제1 농축수관(142)과 제2 뱅크부(220)로 함께 배수시키게 된다.
제1 농축수관(142)은, 제1 농축수 합류관(141)의 하류에 연결되어 농축수를 배출시키는 배관부재로서, 제1 농축수 합류관(141)에서 합류된 농축수를 최종 농축수로 배수시키게 된다.
제1 농축수 병렬밸브(143)은, 제1 농축수 합류관(141)의 하류 일단에 설치되어 농축수를 2차적으로 처리하도록 농축수의 배출을 제어하는 밸브수단으로서, 제1 농축수 합류관(141)과 제1 농축수관(142) 사이에 배출을 단속하도록 설치되어 농축수의 2차 처리여부를 단속하여 농축수의 병렬처리공정을 제어하게 된다.
제1 농축수 직렬밸브(144)는, 제1 농축수 합류관(141)의 하류 타단에 설치되어 농축수를 2차적으로 처리하도록 농축수의 배출을 제어하는 밸브수단으로서, 제1 농축수 합류관(141)과 제1 공급수관(113) 사이에 배출을 단속하도록 설치되어 농축수의 2차 처리여부를 단속하여 농축수의 직렬처리공정을 제어하게 된다.
제2 공급부(210)는, 제1 공급부(110)의 하류와 제1 배수부(130)의 하류와 제1 배출부(140)의 하류에 각각 연결되어 제1 공급부(110)에서 공급된 공급수와 제1 배수부(130)에서 배수된 처리수와 제1 배출부(140)에서 배출된 농축수를 각각 공급하는 공급수단으로서, 제2 공급수 분배관(211) 및 제2 공급밸브(212)로 이루어져 있다.
제2 공급수 분배관(211)은, 제1 공급부(110)의 하류와 제1 뱅크부(120)의 하류에 합류되어 연결되되 제2 뱅크부(220)의 상류에 연결되어 분배하는 분배관으로서, 제1 공급부(110)에서 공급된 공급수와 제1 배수부(130)에서 배수된 처리수와 제1 배출부(140)에서 배출된 농축수를 제2 뱅크부(220)에 분배하여 투입하게 된다.
제2 공급밸브(212)는, 제2 공급수 분배관(211)의 상류에 설치되어 공급수와 처리수와 농축수의 분배를 제어하는 밸브수단으로서, 공급수와 처리수와 농축수의 유입을 단속하여 공급수와 처리수와 농축수의 2차적 처리를 제어하게 된다.
제2 뱅크부(220)는, 도 2 및 도 9에 나타낸 바와 같이 제2 공급부(210)의 하류에 연결되어 2차적으로 막여과 처리하는 처리수단으로서, 제2 공급수 포트(221), 제2 압력베셀(222), 제2 역삼투막(223), 제2 처리수 포트(224) 및 제2 농축수 포트(225)로 이루어져 있다.
제2 공급수 포트(221)는, 복수의 제2 압력베셀(222) 각각에 공급수를 분배하도록 분기 형성된 공급포트로서, 복수의 제2 압력베셀(222)에 공급수로서 제1 공급부(110)에서 공급된 공급수와 제1 배수부(130)에서 배수된 처리수와 제1 배출부(140)에서 배출된 농축수를 균등하게 분배하도록 분기된 다기관으로 이루어져 있다.
제2 압력베셀(222)은, 제2 공급수 포트(221)의 분기부위에 각각 연결되며 내부에 수처리부재가 설치되는 압력용기로서, 복수개의 압력배셀이 수평으로 배치되되 상하 수직방향으로 적층되어 병렬로 배치된 일군의 압력배셀군이 복수개의 군으로 병렬 배치되어 있다.
제2 역삼투막(223)은, 제2 압력베셀(222)의 용기 내부에 삽입 설치되어 공급수를 막여과 처리하는 역삼투막 엘리먼트의 여과부재로서, 공급수를 수처리하여 필터링된 처리수와 필터링되지 않고 잔류된 농축수로 분리하여 배출하게 된다.
이러한 제2 역삼투막(223)은, 제2 압력베셀(222)의 용기 내부에 수평방향으로 삽입 및 교체가 용이하도록 길이방향으로 길게 원통형상의 카트리지 형태로 설치되어 있다.
제2 처리수 포트(224)는, 제2 압력베셀(222)의 하류 일방에 합지하도록 연결되어 막여과 처리된 처리수를 합류시키는 처리수 포트로서, 복수의 제2 압력베셀(222)에서 배수된 처리수를 합류시키도록 합지된 다기관으로 이루어져 있다.
제2 농축수 포트(225)는, 제2 압력베셀(222)의 하류 타방에 합지하도록 연결되어 막여과된 농축수를 합류시키는 농축수 포트로서, 복수의 제2 압력베셀(222)에서 배출된 농축수를 합류시키도록 합지된 다기관으로 이루어져 있다.
제2 배수부(230)는, 제2 뱅크부(220)의 하류에 연결되어 제2 뱅크부(220)에서 막여과 처리된 처리수를 배수시키는 수단으로서, 제1 처리수관(132)에 연결되는 제2 처리수 합류관(231)으로 이루어져 제2 처리수 합류관(231)에서 합류된 처리수를 최종 처리수로 배수시키게 된다.
제2 배출부(240)는, 제2 뱅크부(220)의 하류에 연결되어 제2 뱅크부(220)에서 막여과된 농축수를 배출시키는 수단으로서, 제1 농축수관(142)에 연결되는 제2 농축수 합류관(241)으로 이루어져 제2 농축수 합류관(241)에서 합류된 농축수를 최종 농축수로 배수시키게 된다.
이하, 본 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 수처리 운전상태을 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 의한 역삼투막 트레인 장치의 수처리 운전상태는 도 3 내지 도 6 및 도 10 내지 도 13에 나타낸 바와 같이, 전체 병렬운전상태, 농축수 직렬운전상태, 처리수 직렬운전상태 및 단독운전상태로 이루어져 있다.
전체 병렬운전상태는, 제1 공급부(110)와 제2 공급부(210)에 각각 공급수를 공급하여 제1 뱅크부(120)와 제2 뱅크부(220)에서 각각의 공급수를 함께 병렬적으로 수처리하는 병렬운전상태이다.
이러한 전체 병렬운전상태에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 공급분할밸브(115)와 제1 공급밸브(116)와 제1 처리수 병렬밸브(133)와 제1 농축수 병렬밸브(143)와 제2 공급밸브(212)를 개방하고, 제1 처리수 직렬밸브(134)와 제2 농축수 직렬밸브(144)를 폐쇄하여, 제1 뱅크부(120)와 제2 뱅크부(220)에서 공급수를 병렬적으로 수처리하여 최종 처리수와 최종 농축수를 각각 배출하게 된다.
또한, 전체 병렬운전상태를 개략적으로 모식화하여 블럭도로 나타내면 도 10에 나타낸 바와 같고, 전체 병렬운전상태에서 처리수와 농축수의 유량 및 농도를 계산식으로 나타내면 아래의 계산식 1과 같게 된다.
[계산식 1]
Figure 112019120740323-pat00001
여기에서 Qf는 공급수 유량이고, Qc는 공급수 농도이고, Rc1은 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj1은 제1 압력베셀의 제거율이고, Rc2는 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj2는 제2 압력베셀의 제거율이고, Qp는 처리수 유량이고, Cp는 처리수 농도이고, Qb는 농축수 유량이고, Cb는 농축수 농도이다.
농축수 직렬운전상태는, 제1 공급부(110)에 공급수를 공급하고 제2 공급부(210)에 농축수를 공급하여 제1 뱅크부(120)와 제2 뱅크부(220)에서 농축수를 연속해서 순차적으로 공급되어 농축수를 직렬적으로 2차 수처리하는 농축수 직렬운전상태이다.
이러한 농축수 직렬운전상태에서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 공급밸브(116)와 제1 처리수 병렬밸브(133)와 제2 농축수 직렬밸브(144)와 제2 공급밸브(212)를 개방하고, 제1 공급분할밸브(115)와 제1 처리수 직렬밸브(134)와 제1 농축수 병렬밸브(143)를 폐쇄하여, 제1 뱅크부(120)에 공급수를 공급하여 수처리하고 제1 뱅크부(120)에서 배출된 농축수를 제2 뱅크부(220)에 공급하여 제2 뱅크부(220)에서 농축수를 직렬적으로 2차 수처리하여 최종 처리수와 최종 농축수를 각각 배출하게 된다.
또한, 농축수 직렬운전상태를 개략적으로 모식화하여 블럭도로 나타내면 도 11에 나타낸 바와 같고, 농축수 직렬운전상태에서 처리수와 농축수의 유량 및 농도를 계산식으로 나타내면 아래의 계산식 2와 같게 된다.
[계산식 2]
Figure 112019120740323-pat00002
여기에서 Qf는 공급수 유량이고, Qc는 공급수 농도이고, Rc1은 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj1은 제1 압력베셀의 제거율이고, Rc2는 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj2는 제2 압력베셀의 제거율이고, Qp는 처리수 유량이고, Cp는 처리수 농도이고, Qb는 농축수 유량이고, Cb는 농축수 농도이다.
처리수 직렬운전상태는, 제1 공급부(110)에 공급수를 공급하고 제2 공급부(210)에 처리수를 공급하여 제1 뱅크부(120)와 제2 뱅크부(220)에서 처리수를 연속해서 순차적으로 공급되어 처리수를 직렬적으로 2차 수처리하는 처리수 직렬운전상태이다.
이러한 처리수 직렬운전상태에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 공급밸브(116)와 제1 처리수 직렬밸브(134)와 제1 농축수 병렬밸브(143)와 제2 공급밸브(212)를 개방하고, 제1 공급분할밸브(115)와 제1 처리수 병렬밸브(133)와 제2 농축수 직렬밸브(144)를 폐쇄하여. 제1 뱅크부(120)에 공급수를 공급하여 수처리하고 제1 뱅크부(120)에서 배출된 처리수를 제2 뱅크부(220)에 공급하여 제2 뱅크부(220)에서 처리수를 직렬적으로 2차 수처리하여 최종 처리수와 최종 농축수를 각각 배출하게 된다.
또한, 처리수 직렬운전상태를 개략적으로 모식화하여 블럭도로 나타내면 도 12에 나타낸 바와 같고, 처리수 직렬운전상태에서 처리수와 농축수의 유량 및 농도를 계산식으로 나타내면 아래의 계산식 3과 같게 된다.
[계산식 3]
Figure 112019120740323-pat00003
여기에서 Qf는 공급수 유량이고, Qc는 공급수 농도이고, Rc1은 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj1은 제1 압력베셀의 제거율이고, Rc2는 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj2는 제2 압력베셀의 제거율이고, Qp는 처리수 유량이고, Cp는 처리수 농도이고, Qb는 농축수 유량이고, Cb는 농축수 농도이다.
단독운전상태는, 제1 공급부(110)에만 공급수를 공급하여 제1 뱅크부(120)에서 공급수를 단독적으로 수처리하는 단독운전상태이다. 또한, 제2 공급부(210)에만 공급수를 공급하여 제2 뱅크부(220)에서 공급수를 단독적으로 수처리하는 것도 가능함은 물론이다
이러한 단독운전상태에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 공급밸브(116)와 제1 처리수 병렬밸브(133)와 제1 농축수 병렬밸브(143)를 개방하고, 제1 공급분할밸브(115)와 제1 처리수 직렬밸브(134)와 제2 농축수 직렬밸브(144)와 제2 공급밸브(212)를 폐쇄하여, 제1 뱅크부(120)에서만 공급수를 단독적으로 수처리하여 최종 처리수와 최종 농축수를 각각 배출하게 된다.
또한, 단독운전상태를 개략적으로 모식화하여 블럭도로 나타내면 도 13에 나타낸 바와 같고, 병렬운전상태에서 처리수와 농축수의 유량 및 농도를 계산식으로 나타내면 아래의 계산식 4와 같게 된다.
[계산식 4]
Figure 112019120740323-pat00004
여기에서 Qf는 공급수 유량이고, Qc는 공급수 농도이고, Rc1은 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj1은 제1 압력베셀의 제거율이고, Rc2는 제1 압력베셀의 회수율이고, Rj2는 제2 압력베셀의 제거율이고, Qp는 처리수 유량이고, Cp는 처리수 농도이고, Qb는 농축수 유량이고, Cb는 농축수 농도이다.
따라서 본 발명의 역삼투막 트레인 장치는 역삼투막 엘리먼트가 삽입된 복수의 압력베셀을 수직으로 연결하여 구성하고, 이렇게 연결된 압력베셀을 단별 공급수분배관, 처리수합류관, 농축수합류관을 기준으로 2단으로 구성하여 2개단 병렬운전, 농축수 직렬운전, 처리수 직렬운전 및 1개단 단독 운전 등의 가변운전 조건에 따라 처리수질 및 처리유량을 변화시킬 수 있어 처리수 공급 대상지 요구조건에 따라 다품질의 처리수를 얻을 수 있는 대상지 맞춤형 역삼투 트레인 장치를 제공하게 된다.
본 발명의 담수화 또는 재이용 등의 수처리 공정에서 용존유기물 및 이온성분을 제거하기 위해 적용되는 수처리 공정에서 역삼투막 트레인 장치는, 분리막 엘리먼트가 삽입된 압력베셀을 수직으로 연결하는 형태로 구성하고, 복수의 압력베셀을 묶음 단위로 내부 층을 구성하여 구획분할 함으로써 분할된 각 구획의 운전 조건에 따라 다양한 수질과 유량의 처리수를 생산할 수 있는 트레인 장치를 제공하는 것도 가능함은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 역삼투막 압력베셀을 수직으로 연결하고, 트레인 내에 전체 압력베셀을 내부 공급수분배관, 농축수합류관 및 처리수합류관으로 구분해서 2개 뱅크로 구성하여 1개 트레인 내에서 각 뱅크의 운전조건을 조합함으로써, 최종 처리유량과 처리수질을 대상지 요구조건에 맞게 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 1개 트레인을 2개의 뱅크로 구분하여 2개 뱅크를 전체 병렬운전, 농축수직렬운전, 처리수직렬운전, 단독운전 등과 같은 다양한 조건에서 운전이 가능하게 함으로써, 최종 처리유량 및 처리수질을 목적에 따라 변동시켜 운전할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 트레인 내에 역삼투막 압력베셀을 수직으로 연결하고 트레인 내에 수평방향의 공급수 분배관으로 트레인을 분할하여 뱅크를 구성하고 뱅크를 병렬, 직렬 또는 단독운전이 가능하도록 하여 한 트레인에서 유량과 수질을 변동시켜 운전할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제1 공급부와 제1 배수부와 제1 배출부의 양단에 밸브를 설치하여 공급수와 처리수와 농축수를 선택적으로 공급함으로써, 다양한 수처리 운전모드를 구현하는 동시에 다양한 요구조건에 용이하게 적용할 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
110: 제1 공급부 120: 제1 뱅크부
130: 제1 배수부 140: 제1 배출부
210: 제2 공급부 220: 제2 뱅크부
230: 제2 배수부 240: 제2 배출부

Claims (9)

  1. 수처리공정에 적용되는 역삼투막 트레인 장치로서,
    공급수를 선택적으로 공급하는 제1 공급부(110);
    상기 제1 공급부(110)의 하류에 연결되어, 1차적으로 막여과 처리하는 제1 뱅크부(120);
    상기 제1 뱅크부(120)의 하류에 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 선택적으로 배수시키는 제1 배수부(130);
    상기 제1 뱅크부(120)의 하류에 연결되어, 막여과된 농축수를 선택적으로 배출시키는 제1 배출부(140);
    상기 제1 공급부(110)와 상기 제1 배수부(130)와 상기 제1 배출부(140)의 하류에 연결되어, 상기 제1 공급부(110)에서 공급된 공급수와 상기 제1 배수부(130)에서 배수된 처리수와 상기 제1 배출부(140)에서 배출된 농축수를 공급하는 제2 공급부(210);
    상기 제2 공급부(210)의 하류에 연결되어, 2차적으로 막여과 처리하는 제2 뱅크부(220);
    상기 제2 뱅크부(220)의 하류 일방에 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 배수시키는 제2 배수부(230); 및
    상기 제2 뱅크부(220)의 하류 타방에 연결되어, 막여과된 농축수를 배출시키는 제2 배출부(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 공급부(110)는,
    공급수를 가압하여 공급하는 공급펌프;
    상기 공급펌프에 연결되어, 공급수의 유량을 제어하는 제어기;
    상기 공급펌프의 하류에 연결되어, 상기 제2 뱅크부(220)에 공급수를 공급하는 제1 공급수관;
    상기 공급펌프의 하류에 연결되어, 상기 제1 뱅크부(120)에 공급수를 분배하는 제1 공급수 분배관;
    상기 제1 공급수관에 설치되어, 공급수의 공급을 제어하는 제1 공급분할밸브; 및
    상기 제1 공급수 분배관에 설치되어, 공급수의 공급을 제어하는 제1 공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 뱅크부(120)는,
    공급수를 분배하도록 분기 형성된 제1 공급수 포트;
    상기 제1 공급수 포트에 각각 연결되는 제1 압력베셀;
    상기 제1 압력베셀의 내부에 설치되어, 공급수를 막여과 처리하는 제1 역삼투막;
    상기 제1 압력베셀의 하류 일방에 합지하도록 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 합류시키는 제1 처리수 포트; 및
    상기 제1 압력베셀의 하류 타방에 합지하도록 연결되어, 막여과된 농축수를 합류시키는 제1 농축수 포트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 압력배셀은, 복수개의 압력배셀이 수평으로 배치되되 상하 수직방향으로 적층되어 병렬로 배치된 일군의 압력배셀군이 복수개의 군으로 병렬 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 배수부(130)는,
    상기 제1 뱅크부(120)의 하류 일방에 연결되어, 상기 제1 뱅크부(120)에서 배출된 처리수를 합류시키는 제1 처리수 합류관;
    상기 제1 처리수 합류관의 하류에 연결되어, 처리수를 배수시키는 제1 처리수관;
    상기 제1 처리수 합류관의 하류 일단에 설치되어, 처리수를 2차적으로 처리하도록 처리수의 배수를 제어하는 제1 처리수 병렬밸브; 및
    상기 제1 처리수 합류관의 하류 타단에 설치되어, 처리수를 2차적으로 처리하도록 처리수의 배수를 제어하는 제1 처리수 직렬밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 배출부(140)는,
    상기 제1 뱅크부(120)의 하류 타방에 연결되어, 상기 제1 뱅크부(120)에서 배출된 농축수를 합류시키는 제1 농축수 합류관;
    상기 제1 농축수 합류관의 하류에 연결되어, 농축수를 배출시키는 제1 농축수관;
    상기 제1 농축수 합류관의 하류 일단에 설치되어, 농축수를 2차적으로 처리하도록 농축수의 배출을 제어하는 제1 농축수 병렬밸브; 및
    상기 제1 농축수 합류관의 하류 타단에 설치되어, 농축수를 2차적으로 처리하도록 농축수의 배출을 제어하는 제1 농축수 직렬밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 공급부(210)는,
    상기 제1 공급부(110)의 하류와 상기 제1 뱅크부(120)의 하류에 합류되어 연결되되 상기 제2 뱅크부(220)의 상류에 연결되어 분배하는 제2 공급수 분배관; 및
    상기 제2 공급수 분배관에 설치되어, 공급수의 분배를 제어하는 제2 공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 뱅크부(220)는,
    공급수를 분배하도록 분기 형성된 제2 공급수 포트;
    상기 제2 공급수 포트에 각각 연결되는 제2 압력베셀;
    상기 제2 압력베셀의 내부에 설치되어, 공급수를 막여과 처리하는 제2 역삼투막;
    상기 제2 압력베셀의 하류 일방에 합지하도록 연결되어, 막여과 처리된 처리수를 합류시키는 제2 처리수 포트; 및
    상기 제2 압력베셀의 하류 타방에 합지하도록 연결되어, 막여과된 농축수를 합류시키는 제2 농축수 포트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 압력배셀은, 복수개의 압력배셀이 수평으로 배치되되 상하 수직방향으로 적층되어 병렬로 배치된 일군의 압력배셀군이 복수개의 군으로 병렬 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 역삼투막 트레인 장치.
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