KR102565078B1 - Water Treatment System with Thermal Energy Utilization Method of Purified Water Purified by Reverse Osmosis - Google Patents

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KR102565078B1
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김종현
남현우
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Abstract

본 발명에 따른 역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템은, 처리 대상인 원수가 유입되어 저장되는 원수 저장조, 상기 원수 저장조로부터 기 설정된 유동경로를 따라 유동되는 원수를 1차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하는 제1역삼투막, 상기 제1역삼투막을 통해 정화수가 분리된 후 잔류하는 농축수를 2차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하는 제2역삼투막, 상기 제1역삼투막 및 상기 제2역삼투막에 의해 생성된 정화수를 저장하는 정화수 저장조, 상기 정화수 저장조로부터 공급 대상으로 유동되는 정화수를 상기 원수 저장조에서 상기 제1역삼투막으로 유동되는 원수와 열교환하여 원수의 온도를 상승시키는 열교환기 및 상기 열교환기를 거쳐 공급 대상으로 유동되는 정화수의 유동경로와 상기 열교환기를 거쳐 상기 제1역삼투막으로 유동되는 원수의 유동경로를 경유하여 순환하는 소정의 작동유체를 통해 정화수의 열에너지를 원수에 전달하여 원수의 온도를 추가적으로 상승시키는 히트펌프를 포함한다.A water treatment system having a thermal energy utilization method of purified water purified by a reverse osmosis membrane according to the present invention is a raw water storage tank in which raw water to be treated is introduced and stored, and raw water flowing from the raw water storage tank along a predetermined flow path is first filtered to form an electrolyte. A first reverse osmosis membrane for generating the separated purified water, a second reverse osmosis membrane for generating purified water from which electrolyte is separated by secondary filtration of concentrated water remaining after purified water is separated through the first reverse osmosis membrane, and the first reverse osmosis membrane and the first reverse osmosis membrane. 2A purified water storage tank for storing purified water generated by the reverse osmosis membrane, a heat exchanger for heat-exchanging the purified water flowing from the purified water storage tank to a supply object with raw water flowing from the raw water storage tank to the first reverse osmosis membrane to increase the temperature of the raw water, and the heat exchanger The thermal energy of the purified water is transferred to the source water through a predetermined working fluid circulating through the flow path of the purified water flowing to the supply target through the heat exchanger and the flow path of the raw water flowing to the first reverse osmosis membrane through the heat exchanger to increase the temperature of the raw water It includes a heat pump that additionally raises it.

Description

역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템{Water Treatment System with Thermal Energy Utilization Method of Purified Water Purified by Reverse Osmosis}Water Treatment System with Thermal Energy Utilization Method of Purified Water Purified by Reverse Osmosis}

본 발명은 수처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 역삼투막을 통해 정화된 정화수의 열에너지를 활용하여 원수의 온도를 상승시킴에 따라 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 수처리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment system, and more particularly, to a water treatment system capable of improving energy efficiency by raising the temperature of raw water by utilizing thermal energy of purified water purified through a reverse osmosis membrane.

일반적으로 하수의 처리 방법을 선택하는 과정에서는, 유입하수량과 수질, 처리수의 목표수질, 연계 및 장내 반류수 처리계획, 처리장의 입지조건, 방류 수역의 현재 및 장래 이용상황, 건설비 및 유지관리비 등 경제성, 유지관리의 용이성, 법규 등에 의한 규제, 처리수의 재이용계획 등과 같은 요소들을 고려하게 된다.In general, in the process of selecting a sewage treatment method, inflow sewage volume and water quality, target water quality of treated water, linkage and return water treatment plan, location conditions of treatment plant, current and future use of discharged water, construction cost and maintenance cost, etc. Factors such as economic feasibility, ease of maintenance, regulations by laws and regulations, and plans to reuse treated water are considered.

그리고 최근에는 다양한 수처리 공법 중 대표적인 고도처리공법으로서, 역삼투막(Reverse Osmosis, RO)을 활용한 수처리 방식이 널리 사용되고 있다.Recently, as a representative advanced treatment method among various water treatment methods, a water treatment method using a reverse osmosis membrane (RO) is widely used.

이와 같은 역삼투막은 1mm 이하의 초미세입자를 제거할 수 있는 작은 기공을 가지며, 삼투압 이상의 압력을 가함에 따라 반투과성 막을 통해 물분자를 통과시키는 방식으로 물을 정화하게 된다.Such a reverse osmosis membrane has small pores capable of removing ultra-fine particles of 1 mm or less, and purifies water by passing water molecules through the semi-permeable membrane as a pressure higher than the osmotic pressure is applied.

이와 같은 역삼투막을 활용한 수처리 방식은 이온제거율과 투과 유량이 우수하며, 생산 비용이 낮고 고품질의 정화수를 생성할 수 있다는 장점을 가진다.The water treatment method using such a reverse osmosis membrane has the advantage of excellent ion removal rate and permeation flow rate, low production cost, and high-quality purified water.

다만, 역삼투막을 활용한 수처리 방식은 겨울철 등과 같이 기온이 낮은 시기에 에 수온이 떨어지면 역삼투막의 정수를 위한 압력치가 높아져, 가압펌프의 소비전력이 늘어나게 되는 문제가 있다. 그리고 이는 전체 시스템 운용 비용이 증가하게 되는 원인이 된다.However, the water treatment method using the reverse osmosis membrane has a problem in that the pressure value for water purification of the reverse osmosis membrane increases when the water temperature drops during a low temperature period, such as in winter, and the power consumption of the pressure pump increases. And this causes the overall system operation cost to increase.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving these problems is required.

한국등록특허 제10-0453479호Korean Patent Registration No. 10-0453479

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 역삼투막에 의해 처리된 정화수에 잔류하는 열에너지를 활용할 수 있도록 하여 전체 시스템 운용 비용을 절감하고, 친환경적인 운영이 가능한 수처리시스템을 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention made to solve the above-mentioned problems of the prior art, so that the thermal energy remaining in the purified water treated by the reverse osmosis membrane can be utilized to reduce the overall system operating cost and to provide a water treatment system capable of eco-friendly operation have a purpose to

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템은, 처리 대상인 원수가 유입되어 저장되는 원수 저장조, 상기 원수 저장조로부터 기 설정된 유동경로를 따라 유동되는 원수를 1차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하는 제1역삼투막, 상기 제1역삼투막을 통해 정화수가 분리된 후 잔류하는 농축수를 2차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하는 제2역삼투막, 상기 제1역삼투막 및 상기 제2역삼투막에 의해 생성된 정화수를 저장하는 정화수 저장조, 상기 정화수 저장조로부터 공급 대상으로 유동되는 정화수를 상기 원수 저장조에서 상기 제1역삼투막으로 유동되는 원수와 열교환하여 원수의 온도를 상승시키는 열교환기 및 상기 열교환기를 거쳐 공급 대상으로 유동되는 정화수의 유동경로와 상기 열교환기를 거쳐 상기 제1역삼투막으로 유동되는 원수의 유동경로를 경유하여 순환하는 소정의 작동유체를 통해 정화수의 열에너지를 원수에 전달하여 원수의 온도를 추가적으로 상승시키는 히트펌프를 포함한다.In order to achieve the above object, a water treatment system having a thermal energy utilization method of purified water purified by a reverse osmosis membrane of the present invention includes a raw water storage tank in which raw water to be treated is introduced and stored, and raw water flowing from the raw water storage tank along a predetermined flow path. A first reverse osmosis membrane for generating purified water from which electrolyte is separated by primary filtration, a second reverse osmosis membrane for generating purified water from which electrolyte is separated by secondary filtration of concentrated water remaining after purified water is separated through the first reverse osmosis membrane, A purified water storage tank for storing the purified water generated by the first reverse osmosis membrane and the second reverse osmosis membrane, and the purified water flowing from the purified water storage tank to the supply target is heat-exchanged with the raw water flowing from the raw water storage tank to the first reverse osmosis membrane to increase the temperature of the raw water. Thermal energy of purified water is transferred to raw water through a predetermined working fluid circulating through a heat exchanger that circulates through a flow path of purified water flowing to the supply target through the heat exchanger and a flow path of raw water flowing into the first reverse osmosis membrane through the heat exchanger and a heat pump that additionally increases the temperature of the raw water by transferring the water.

그리고 본 발명은 상기 원수 저장조로부터 상기 제1역삼투막을 경유하여 상기 정화수 저장조를 연결하는 제1유동배관 및 상기 제1역삼투막으로부터 상기 제2역삼투막을 경유하여 상기 정화수 저장조를 연결하는 제2유동배관을 더 포함할 수 있다.And the present invention further comprises a first flow pipe connecting the purified water storage tank from the raw water storage tank via the first reverse osmosis membrane and a second flow pipe connecting the purified water storage tank from the first reverse osmosis membrane to the purified water storage tank via the second reverse osmosis membrane. can include

더불어 본 발명은 상기 제1유동배관에서 상기 제1역삼투막보다 상류에 구비되어 현탁물질을 여과하는 정밀여과막을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a microfiltration membrane provided upstream of the first reverse osmosis membrane in the first flow pipe to filter suspended substances.

또한 본 발명은 상기 정화수 저장조로부터 상기 열교환기 및 상기 히트펌프를 경유하여 정화수를 공급 대상으로 유동시키는 정화수 공급배관을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a purified water supply pipe for flowing purified water from the purified water storage tank to a supply target via the heat exchanger and the heat pump.

이때 상기 정화수 공급배관은 상기 히트펌프보다 상기 열교환기를 먼저 경유하도록 형성될 수 있다.In this case, the purified water supply pipe may be formed to pass through the heat exchanger before the heat pump.

한편 본 발명은 상기 제2역삼투막을 통해 2차 여과된 농축수를 연속 회분식 반응조를 이용한 수처리시스템 측으로 유동시키는 농축수 배출배관을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention may further include a concentrated water discharge pipe for flowing the concentrated water secondaryly filtered through the second reverse osmosis membrane to a water treatment system using a continuous batch reactor.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템은, 제1역삼투막 및 제2역삼투막을 통해 정화된 정화수의 열에너지를 활용하여 원수의 온도를 상승시킴에 따라, 원수를 공급하는 공급펌프의 전력소비를 저감시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.A water treatment system having a method of utilizing thermal energy of purified water purified by a reverse osmosis membrane of the present invention to solve the above problems is to utilize the thermal energy of purified water purified through a first reverse osmosis membrane and a second reverse osmosis membrane to raise the temperature of raw water Accordingly, it has the advantage of improving energy efficiency by reducing the power consumption of the supply pump for supplying raw water.

특히 본 발명은 열교환기 및 히트펌프를 통한 다단 열교환 공정을 통해 원수의 온도를 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.In particular, the present invention can more effectively increase the temperature of raw water through a multi-stage heat exchange process through a heat exchanger and a heat pump.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리시스템을 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리시스템에 있어서, 열교환기를 경유하는 유체의 흐름을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리시스템에 있어서, 히트펌프를 경유하는 유체의 흐름을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 수처리시스템을 개략적으로 나타낸 도면; 및
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 수처리시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
1 is a diagram schematically showing a water treatment system according to a first embodiment of the present invention;
2 is a view showing the flow of fluid passing through a heat exchanger in the water treatment system according to the first embodiment of the present invention;
3 is a diagram showing the flow of fluid passing through a heat pump in the water treatment system according to the first embodiment of the present invention;
4 is a diagram schematically showing a water treatment system according to a second embodiment of the present invention; and
5 is a diagram schematically showing a water treatment system according to a third embodiment of the present invention.

본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.In this specification, when an element (or region, layer, section, etc.) is referred to as being “on,” “connected to,” or “coupled to” another element, it is directly placed/placed on the other element. It means that they can be connected/combined or a third component may be placed between them.

동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.Like reference numerals designate like components. Also, in the drawings, the thickness, ratio, and dimensions of components are exaggerated for effective description of technical content.

"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.“And/or” includes any combination of one or more that the associated elements may define.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.In addition, terms such as "below", "lower side", "above", and "upper side" are used to describe the relationship between components shown in the drawings. The above terms are relative concepts and will be described based on the directions shown in the drawings.

다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.Unless defined otherwise, all terms (including technical terms and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms such as terms defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and are not explicitly defined herein unless interpreted in an ideal or overly formal sense. do.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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. Terms such as "include" or "have" are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but that one or more other features, numbers, or steps are present. However, it should be understood that it does not preclude the possibility of existence or addition of operations, components, parts, or combinations thereof.

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

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a water treatment system according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리시스템은 원수 저장조(10), 제1역삼투막(20), 제2역삼투막(30), 정화수 저장조(40), 열교환기(50) 및 히트펌프(60)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the water treatment system according to the first embodiment of the present invention includes a raw water storage tank 10, a first reverse osmosis membrane 20, a second reverse osmosis membrane 30, a purified water storage tank 40, and a heat exchanger 50. ) and a heat pump 60.

원수 저장조(10)는 오염물질을 여과하여 정화시키기 위한 처리 대상인 원수가 유입되어 저장된다.In the raw water storage tank 10, raw water, which is a treatment target for filtering and purifying pollutants, is introduced and stored.

그리고 제1역삼투막(20)은 이와 같은 원수 저장조(10)로부터 기 설정된 유동경로를 따라 유동되는 원수를 1차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하는 역할을 수행한다.And, the first reverse osmosis membrane 20 performs a role of generating purified water from which electrolyte is separated by first filtering the raw water flowing from the raw water storage tank 10 along a predetermined flow path.

또한 제2역삼투막(30)은 제1역삼투막(20)을 통해 정화수가 분리된 후 잔류하는 농축수를 2차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하게 된다.In addition, the second reverse osmosis membrane 30 secondarily filters concentrated water remaining after purified water is separated through the first reverse osmosis membrane 20 to generate purified water from which electrolytes are separated.

제1역삼투막(20) 및 제2역삼투막(30)은 농도가 삼투압 이상의 압력을 가함에 따라 반투과성 막을 통해 물분자를 통과시키는 방식으로 물을 정화하게 된다.The first reverse osmosis membrane 20 and the second reverse osmosis membrane 30 purify water in such a way that water molecules pass through the semi-permeable membrane as a pressure higher than the osmotic pressure is applied.

그리고 정화수 저장조(40)는 제1역삼투막(20) 및 제2역삼투막(30)에 의해 생성된 정화수를 저장하도록 구비된다. 즉 정화수 저장조(40)에는 제1역삼투막(20)에 의한 단일 여과 공정을 통해 정화된 정화수와, 제1역삼투막(20) 및 제2역삼투막(30)을 모두 거쳐 다단 여과 공정을 통해 정화된 정화수가 서로 다른 경로를 통해 유입될 수 있다.The purified water storage tank 40 is provided to store the purified water generated by the first reverse osmosis membrane 20 and the second reverse osmosis membrane 30 . That is, purified water purified through a single filtration process by the first reverse osmosis membrane 20 and purified water purified through a multi-stage filtration process through both the first reverse osmosis membrane 20 and the second reverse osmosis membrane 30 are included in the purified water storage tank 40. It can enter through different routes.

이때 본 실시예는, 원수 저장조(10)로부터 제1역삼투막(20)을 경유하여 정화수 저장조(40)를 연결하는 제1유동배관(100)과, 제1역삼투막(20)으로부터 제2역삼투막(30)을 경유하여 정화수 저장조(40)를 연결하는 제2유동배관(200)을 포함한다.At this time, in this embodiment, the first flow pipe 100 connecting the purified water storage tank 40 from the raw water storage tank 10 via the first reverse osmosis membrane 20, and the second reverse osmosis membrane 30 from the first reverse osmosis membrane 20 ) and a second flow pipe 200 connecting the purified water storage tank 40 via.

본 실시예에서 제1역삼투막(20)을 거쳐 제1유동배관(100)을 통해 정화수 저장조(40)로 유입되는 정화수의 유량은 전체 유량 대비 약 83% 정도일 수 있으며, 나머지 약 17% 정도의 유량은 제2유동배관(200) 측으로 유동된다.In this embodiment, the flow rate of the purified water flowing into the purified water storage tank 40 through the first reverse osmosis membrane 20 through the first flow pipe 100 may be about 83% of the total flow rate, and the remaining flow rate is about 17%. flows toward the second flow pipe 200.

그리고 제2유동배관(200)으로 유동된 약 17% 정도의 유량은 제2역삼투막(30)에 의해 최초 전체 유량 대비 약 12.4% 정도가 정화되고, 나머지 약 4.6% 정도의 유량은 연속 회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR)를 이용한 수처리시스템 측으로 유동될 수 있다.In addition, about 17% of the flow rate flowing through the second flow pipe 200 is purified by about 12.4% of the initial total flow rate by the second reverse osmosis membrane 30, and the remaining about 4.6% of the flow rate is a continuous batch type reactor ( It can flow to the water treatment system using Sequencing Batch Reactor (SBR).

더불어 본 실시예의 경우, 제1유동배관(100)에서 제1역삼투막(20)보다 상류에 구비되어 현탁물질을 여과하는 정밀여과막(15, Micro Filtration, MF)을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 정밀여과막(15)은 유기막, 무기막, 금속막 등 다양한 형태가 제한없이 적용될 수 있다.In addition, in the case of this embodiment, a microfiltration membrane 15 (Micro Filtration, MF) provided upstream of the first reverse osmosis membrane 20 in the first flow pipe 100 may further include filtering the suspended matter. As such a microfiltration membrane 15, various forms such as an organic membrane, an inorganic membrane, and a metal membrane may be applied without limitation.

또한 본 실시예는, 정화수 저장조(40)로부터 후술할 열교환기(50) 및 히트펌프(60)를 경유하여 정화수를 공급 대상으로 유동시키는 정화수 공급배관(300)을 더 포함할 수 있다.In addition, the present embodiment may further include a purified water supply pipe 300 for flowing purified water from the purified water storage tank 40 to a supply target via a heat exchanger 50 and a heat pump 60 to be described later.

이와 함께 본 실시예는 제2역삼투막(30)을 통해 2차 여과된 농축수를 연속 회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR)를 이용한 수처리시스템 측으로 유동시키는 농축수 배출배관(210)을 더 포함할 수 있다.In addition, the present embodiment may further include a concentrated water discharge pipe 210 for flowing the concentrated water secondaryly filtered through the second reverse osmosis membrane 30 to a water treatment system using a sequencing batch reactor (SBR). there is.

열교환기(50)는 정화수 저장조(40)로부터 소정의 공급 대상으로 유동되는 정화수를 원수 저장조(10)에서 제1역삼투막(20)으로 유동되는 원수와 열교환하여 원수의 온도를 상승시키는 역할을 수행한다.The heat exchanger 50 serves to increase the temperature of the raw water by exchanging heat with raw water flowing from the purified water storage tank 40 to a predetermined supply target and raw water flowing from the raw water storage tank 10 to the first reverse osmosis membrane 20. .

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리시스템에 있어서, 열교환기를 경유하는 유체의 흐름을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing the flow of fluid passing through a heat exchanger in the water treatment system according to the first embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 열교환기(50)는 제1유동배관(100)으로 유동되는 저온의 원수와, 제1역삼투막(20) 및 제2역삼투막(30)를 거쳐 정화되는 과정에서 온도가 상승하여 정화수 공급배관(300)으로 유동되는 고온의 정화수를 서로 열교환함에 따라, 제1유동배관(100)으로 유동되는 원수의 온도를 상승시킨다.As shown in FIG. 2, the heat exchanger 50 has a low temperature raw water flowing through the first flow pipe 100, the first reverse osmosis membrane 20 and the second reverse osmosis membrane 30, and in the process of being purified, the temperature increases. As the high-temperature purified water that rises and flows into the purified water supply pipe 300 exchanges heat with each other, the temperature of the raw water flowing into the first flow pipe 100 is increased.

이와 같이 하는 이유는, 수온이 떨어지면 역삼투막(20, 30)의 정수를 위한 압력치가 높아져 가압펌프의 소비전력이 늘어나게 되기 ‹š문으로, 이를 방지하기 위해 원수의 온도를 상승시켜 원수를 공급하는 공급펌프의 전력소비를 저감시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.The reason for doing this is that when the water temperature drops, the pressure value for water purification of the reverse osmosis membranes 20 and 30 increases and the power consumption of the pressure pump increases. To prevent this, the supply of raw water by raising the temperature of the raw water This is to improve energy efficiency by reducing the power consumption of the pump.

히트펌프(60)는 열교환기(50)를 거쳐 공급 대상으로 유동되는 정화수의 유동경로와, 열교환기(50)를 거쳐 제1역삼투막(20)으로 유동되는 원수의 유동경로를 경유하여 순환하는 소정의 작동유체를 통해, 정화수의 열에너지를 원수에 전달하여 원수의 온도를 추가적으로 상승시키는 역할을 수행한다.The heat pump 60 circulates through a flow path of purified water flowing to the supply target via the heat exchanger 50 and a flow path of raw water flowing to the first reverse osmosis membrane 20 via the heat exchanger 50. Through the working fluid of the, it transfers the thermal energy of the purified water to the raw water to further increase the temperature of the raw water.

이와 같은 히트펌프(60)의 구조 및 동작 메커니즘은 당업자에게 자명한 사항이므로, 히트펌프(60)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.Since the structure and operating mechanism of the heat pump 60 are obvious to those skilled in the art, a detailed description of the heat pump 60 will be omitted.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수처리시스템에 있어서, 히트펌프(60)를 경유하는 유체의 흐름을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the flow of fluid passing through the heat pump 60 in the water treatment system according to the first embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 히트펌프(60)는 제1유동배관(100)으로 유동되는 저온의 원수와, 제1역삼투막(20) 및 제2역삼투막(30)를 거쳐 정화되는 과정에서 온도가 상승하여 정화수 공급배관(300)으로 유동되는 고온의 정화수와 각각 열교환을 수행하는 작동유체를 포함하여, 제1유동배관(100)으로 유동되는 원수의 온도를 추가적으로 상승시킨다.As shown in FIG. 3, the heat pump 60 increases the temperature in the course of purification through low-temperature raw water flowing through the first flow pipe 100 and the first reverse osmosis membrane 20 and the second reverse osmosis membrane 30. The temperature of the raw water flowing through the first flow pipe 100 is further increased, including the high-temperature purified water that rises and flows into the purified water supply pipe 300 and the working fluid that performs heat exchange.

즉 본 실시예는 열교환기(50) 및 히트펌프(60)를 통한 다단 열교환 공정을 통해, 원수의 온도를 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.That is, the present embodiment can increase the temperature of the raw water more effectively through a multi-stage heat exchange process through the heat exchanger 50 and the heat pump 60.

특히 본 실시예에서 정화수 공급배관(300)은 히트펌프(60)보다 열교환기(50)를 먼저 경유하도록 형성된다.In particular, in this embodiment, the purified water supply pipe 300 is formed to pass through the heat exchanger 50 before the heat pump 60.

이상과 같이 본 발명은 제1역삼투막(20) 및 제2역삼투막(30)을 통해 정화된 정화수의 열에너지를 활용하여 원수의 온도를 상승시킴에 따라, 원수를 공급하는 공급펌프의 전력소비를 저감시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention utilizes the thermal energy of the purified water purified through the first reverse osmosis membrane 20 and the second reverse osmosis membrane 30 to increase the temperature of the raw water, thereby reducing the power consumption of the supply pump supplying the raw water. Energy efficiency can be improved.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다. 이때 이하 설명될 각 실시예에 있어서, 전술한 제1실시예와 동일하게 구비되는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. At this time, in each embodiment to be described below, redundant description of components provided identically to those of the first embodiment described above will be omitted.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 수처리시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a diagram schematically showing a water treatment system according to a second embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예는, 전술한 제1실시예와 마찬가지로 원수 저장조(10), 제1역삼투막(20), 제2역삼투막(30), 정화수 저장조(40), 열교환기(50) 및 히트펌프(60)를 포함한다.The second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, like the first embodiment described above, has a raw water storage tank 10, a first reverse osmosis membrane 20, a second reverse osmosis membrane 30, a purified water storage tank 40, and a heat exchanger. (50) and a heat pump (60).

또한 이와 더불어, 제1유동배관(100), 제2유동배관(200) 및 정화수 공급배관(300)이 함께 구비된다는 점도 동일하다.In addition, the point that the first flow pipe 100, the second flow pipe 200, and the purified water supply pipe 300 are provided together is the same.

다만, 본 실시예의 경우 정화수 저장조(40)는 제1정화수 유입공간(41)과 제2정화수 유입공간(42)을 포함하여 두 개의 공간이 서로 구획된 형태로 형성된다는 특징을 가진다.However, in the case of the present embodiment, the purified water storage tank 40 has a feature in that two spaces including the first purified water inlet space 41 and the second purified water inlet space 42 are formed in a partitioned form.

특히 본 실시예에서 제1정화수 유입공간(41)으로는 제1역삼투막(20)에 의해 단일 공정으로 여과된 정화수가 유입되며, 제2정화수 유입공간(42)으로는 제1역삼투막(20) 및 제2역삼투막(30)에 의해 다단 공정을 거쳐 여과된 정화수가 유입된다.In particular, in this embodiment, the purified water filtered in a single process by the first reverse osmosis membrane 20 flows into the first purified water inlet space 41, and the first reverse osmosis membrane 20 and Purified water filtered through a multi-stage process by the second reverse osmosis membrane 30 is introduced.

이에 따라 정화수 저장조(40) 내에서는 단일 공정으로 여과된 정화수와 다단 공정을 거쳐 여과된 정화수가 서로 혼입되지 않는다.Accordingly, within the purified water storage tank 40, purified water filtered through a single process and purified water filtered through a multi-stage process are not mixed with each other.

그리고 본 실시예에서 제1정화수 유입공간(41) 내에는 제1센서부(41a)가 구비되며, 제2정화수 유입공간(42) 내에는 제2센서부(42a)가 구비된다. 이와 같은 제1센서부(41a) 및 제2센서부(42a)는 각각 해당 공간에 수용된 정화수의 온도 및 저장 유량을 센싱하게 된다.In the present embodiment, the first sensor unit 41a is provided in the first purified water inlet space 41 and the second sensor unit 42a is provided in the second purified water inlet space 42 . The first sensor unit 41a and the second sensor unit 42a respectively sense the temperature and storage flow rate of the purified water accommodated in the corresponding space.

또한 도시되지는 않았으나 본 실시예는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 이와 같은 제어부는 제1정화수 유입공간(41) 내에 저장된 정화수와 제2정화수 유입공간(42) 내에 저장된 정화수의 온도 및 저장 유량을 고려하여, 제1정화수 유입공간(41) 및 제2정화수 유입공간(42) 각각으로부터 정화수 공급배관(300)으로 배출되는 정화수의 공급 유량을 개별 제어한다.In addition, although not shown, the present embodiment may further include a control unit, and such a control unit controls the temperature and storage flow rate of the purified water stored in the first purified water inlet space 41 and the purified water stored in the second purified water inlet space 42. In consideration of this, the supply flow rate of purified water discharged from each of the first purified water inlet space 41 and the second purified water inlet space 42 to the purified water supply pipe 300 is individually controlled.

즉 이와 같이 함으로써 본 실시예는 정화수 공급배관(300)을 통해 열교환기(50)로 유동되는 정화수의 온도를 정밀하게 세팅할 수 있으며, 이에 따라 열교환기(50) 및 히트펌프(60)에 의해 열교환된 원수의 온도를 목표 온도로 정밀하게 조절이 가능하다.That is, by doing this, the present embodiment can precisely set the temperature of the purified water flowing to the heat exchanger 50 through the purified water supply pipe 300, and accordingly, by the heat exchanger 50 and the heat pump 60 It is possible to precisely control the temperature of the heat-exchanged raw water to the target temperature.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 수처리시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a diagram schematically showing a water treatment system according to a third embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 본 발명의 제3실시예는, 전술한 제2실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성된다.The third embodiment of the present invention shown in FIG. 5 has all the same components as the above-described second embodiment.

즉 본 실시예는 제1실시예와 마찬가지로 원수 저장조(10), 제1역삼투막(20), 제2역삼투막(30), 정화수 저장조(40), 열교환기(50) 및 히트펌프(60)와 더불어 제1유동배관(100), 제2유동배관(200) 및 정화수 공급배관(300)를 포함하며, 또한 정화수 저장조(40)는 제1정화수 유입공간(41)과 제2정화수 유입공간(42)을 포함하여 두 개의 공간이 서로 구획된 형태로 형성된다는 점도 동일하다.That is, the present embodiment, like the first embodiment, includes the raw water storage tank 10, the first reverse osmosis membrane 20, the second reverse osmosis membrane 30, the purified water storage tank 40, the heat exchanger 50 and the heat pump 60. It includes a first flow pipe 100, a second flow pipe 200, and a purified water supply pipe 300, and the purified water storage tank 40 includes a first purified water inlet space 41 and a second purified water inlet space 42 It is also the same that the two spaces, including , are formed in a form partitioned from each other.

다만, 본 실시예는 제1보조 바이패스배관(41b)과, 제2보조 바이패스배관(42b)을 추가적으로 더 포함한다는 특징을 가진다.However, the present embodiment is characterized by further including a first auxiliary bypass pipe 41b and a second auxiliary bypass pipe 42b.

구체적으로 제1보조 바이패스배관(41b)은 정화수 저장조(40)의 제1정화수 유입공간(41)과 정화수 공급배관(300)의 하류를 서로 연통시키도록 형성되며, 제2보조 바이패스배관(42b)은 정화수 저장조(40)의 제2정화수 유입공간(42)과 정화수 공급배관(300)의 하류를 서로 연통시키도록 형성된다.Specifically, the first auxiliary bypass pipe 41b is formed to communicate the first purified water inlet space 41 of the purified water storage tank 40 and the downstream of the purified water supply pipe 300 to each other, and the second auxiliary bypass pipe ( 42b) is formed so that the second purified water inlet space 42 of the purified water storage tank 40 and the downstream of the purified water supply pipe 300 communicate with each other.

그리고 본 실시예에서 제어부는 전술한 제2실시예와 동일하게 제1정화수 유입공간(41) 내에 저장된 정화수와 제2정화수 유입공간(42) 내에 저장된 정화수의 온도 및 저장 유량을 고려하여, 제1정화수 유입공간(41) 및 제2정화수 유입공간(42) 각각으로부터 정화수 공급배관(300)으로 배출되는 정화수의 공급 유량을 개별 제어한다.And, in the present embodiment, the control unit considers the temperature and storage flow rate of the purified water stored in the first purified water inlet space 41 and the purified water stored in the second purified water inlet space 42 as in the above-described second embodiment, The supply flow rate of purified water discharged from each of the purified water inlet space 41 and the second purified water inlet space 42 to the purified water supply pipe 300 is individually controlled.

이와 더불어 본 실시예에서 제어부는 제1정화수 유입공간(41)과 제2정화수 유입공간(42)에 수용된 정화수 중 적어도 어느 하나가 원활하게 사용되지 못하고 지속적으로 저장된 상태로 방치되어 저장 용량이 부족하게 될 경우, 제1보조 바이패스배관(41b) 또는 제2보조 바이패스배관(42b)을 통해 저장 용량이 부족한 공간 내의 정화수를 정화수 공급배관(300)의 하류 측으로 직접 유동시켜 열교환기(50) 및 히트펌프(60)를 거치지 않고 바로 공급 대상으로 공급되도록 제어함에 따라, 시스템의 연속적인 운용이 가능하도록 한다.In addition, in the present embodiment, the control unit causes at least one of the purified water accommodated in the first purified water inlet space 41 and the second purified water inlet space 42 to be left in a continuously stored state without being used smoothly, resulting in insufficient storage capacity. In this case, the purified water in the space with insufficient storage capacity flows directly to the downstream side of the purified water supply pipe 300 through the first auxiliary bypass pipe 41b or the second auxiliary bypass pipe 42b so that the heat exchanger 50 and As it is controlled so that it is directly supplied to the supply target without passing through the heat pump 60, the continuous operation of the system is possible.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope in addition to the above-described embodiments is a matter of ordinary knowledge in the art. It is self-evident to them. Therefore, the embodiments described above are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description, but may vary within the scope of the appended claims and their equivalents.

10: 원수 저장조
15: 정밀여과막
20: 제1역삼투막
30: 제2역삼투막
40: 정화수 저장조
41: 제1정화수 유입공간
41a: 제1센서부
41b: 제1보조 바이패스 배관
42: 제2정화수 유입공간
42a: 제2센서부
42b: 제2보조 바이패스 배관
50: 열교환기
60: 히트펌프
100: 제1유동배관
200: 제2유동배관
300: 정화수 공급배관
10: raw water reservoir
15: microfiltration membrane
20: first reverse osmosis membrane
30: second reverse osmosis membrane
40: purified water storage tank
41: first purified water inlet space
41a: first sensor unit
41b: first auxiliary bypass pipe
42: second purified water inlet space
42a: second sensor unit
42b: second auxiliary bypass pipe
50: heat exchanger
60: heat pump
100: first flow pipe
200: second flow pipe
300: purified water supply pipe

Claims (6)

처리 대상인 원수가 유입되어 저장되는 원수 저장조;
상기 원수 저장조로부터 기 설정된 유동경로를 따라 유동되는 원수를 1차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하는 제1역삼투막;
상기 제1역삼투막을 통해 정화수가 분리된 후 잔류하는 농축수를 2차 여과하여 전해질이 분리된 정화수를 생성하는 제2역삼투막;
상기 제1역삼투막 및 상기 제2역삼투막에 의해 생성된 정화수를 저장하는 정화수 저장조;
상기 정화수 저장조로부터 공급 대상으로 유동되는 정화수를 상기 원수 저장조에서 상기 제1역삼투막으로 유동되는 원수와 열교환하여 원수의 온도를 상승시키는 열교환기; 및
상기 열교환기를 거쳐 공급 대상으로 유동되는 정화수의 유동경로와 상기 열교환기를 거쳐 상기 제1역삼투막으로 유동되는 원수의 유동경로를 경유하여 순환하는 소정의 작동유체를 통해 정화수의 열에너지를 원수에 전달하여 원수의 온도를 추가적으로 상승시키는 히트펌프;
를 포함하며,
상기 정화수 저장조는,
상기 제1역삼투막에 의한 단일 공정으로 여과된 정화수가 유입되는 제1정화수 유입공간;
상기 제1역삼투막 및 상기 제2역삼투막에 의한 다단 공정으로 여과된 정화수가 유입되되, 유입된 정화수가 상기 제1정화수 유입공간의 정화수와 혼입되지 않도록 상기 제1정화수 유입공간과 구획된 제2정화수 유입공간;
상기 제1정화수 유입공간에 수용된 정화수의 온도 및 저장 유량을 센싱하는 제1센서부; 및
상기 제2정화수 유입공간에 수용된 정화수의 온도 및 저장 유량을 센싱하는 제2센서부;
를 포함하고,
상기 제1정화수 유입공간 내에 저장된 정화수와 상기 제2정화수 유입공간 내에 저장된 정화수의 온도 및 저장 유량을 고려하여, 상기 제1정화수 유입공간 및 상기 제2정화수 유입공간 각각으로부터 배출되는 정화수의 공급 유량을 개별 제어하는 제어부를 더 포함하는,
역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템.
A raw water storage tank in which raw water to be treated is introduced and stored;
A first reverse osmosis membrane for generating purified water from which electrolyte is separated by first filtering raw water flowing along a predetermined flow path from the raw water storage tank;
a second reverse osmosis membrane for generating purified water from which electrolyte is separated by secondary filtration of the concentrated water remaining after the purified water is separated through the first reverse osmosis membrane;
a purified water storage tank for storing purified water generated by the first reverse osmosis membrane and the second reverse osmosis membrane;
a heat exchanger that heats the purified water flowing from the purified water storage tank to the supply target with the raw water flowing from the raw water storage tank to the first reverse osmosis membrane to increase the temperature of the raw water; and
The thermal energy of the purified water is transferred to the raw water through a predetermined working fluid circulating through the flow path of the purified water flowing to the supply target through the heat exchanger and the flow path of the raw water flowing into the first reverse osmosis membrane through the heat exchanger. a heat pump that additionally increases the temperature;
Including,
The purified water storage tank,
a first purified water inlet space into which purified water filtered through a single process by the first reverse osmosis membrane flows;
Purified water filtered in the multi-stage process by the first reverse osmosis membrane and the second reverse osmosis membrane is introduced, and the second purified water inflow separated from the first purified water inlet space so that the introduced purified water is not mixed with the purified water in the first purified water inlet space. space;
a first sensor unit for sensing the temperature and storage flow rate of the purified water accommodated in the first purified water inlet space; and
a second sensor unit for sensing the temperature and storage flow rate of the purified water accommodated in the second purified water inlet space;
including,
The supply flow rate of purified water discharged from the first purified water inlet space and the second purified water inlet space, respectively, in consideration of the temperature and storage flow rate of the purified water stored in the first purified water inlet space and the purified water stored in the second purified water inlet space Further comprising a control unit for individual control,
A water treatment system that utilizes the thermal energy of purified water purified by a reverse osmosis membrane.
제1항에 있어서,
상기 원수 저장조로부터 상기 제1역삼투막을 경유하여 상기 정화수 저장조를 연결하는 제1유동배관; 및
상기 제1역삼투막으로부터 상기 제2역삼투막을 경유하여 상기 정화수 저장조를 연결하는 제2유동배관;
을 더 포함하는,
역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템.
According to claim 1,
a first flow pipe connecting the raw water storage tank to the purified water storage tank via the first reverse osmosis membrane; and
a second flow pipe connecting the purified water storage tank from the first reverse osmosis membrane via the second reverse osmosis membrane;
Including more,
A water treatment system that utilizes the heat energy of purified water purified by a reverse osmosis membrane.
제2항에 있어서,
상기 제1유동배관에서 상기 제1역삼투막보다 상류에 구비되어 현탁물질을 여과하는 정밀여과막을 더 포함하는,
역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템.
According to claim 2,
Further comprising a microfiltration membrane provided upstream of the first reverse osmosis membrane in the first flow pipe to filter suspended matter,
A water treatment system that utilizes the heat energy of purified water purified by a reverse osmosis membrane.
제1항에 있어서,
상기 정화수 저장조로부터 상기 열교환기 및 상기 히트펌프를 경유하여 정화수를 공급 대상으로 유동시키는 정화수 공급배관을 더 포함하는,
역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템.
According to claim 1,
Further comprising a purified water supply pipe for flowing purified water from the purified water storage tank to a supply target via the heat exchanger and the heat pump,
A water treatment system that utilizes the heat energy of purified water purified by a reverse osmosis membrane.
제4항에 있어서,
상기 정화수 공급배관은 상기 히트펌프보다 상기 열교환기를 먼저 경유하도록 형성되는,
역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템.
According to claim 4,
The purified water supply pipe is formed to pass through the heat exchanger first before the heat pump.
A water treatment system that utilizes the heat energy of purified water purified by a reverse osmosis membrane.
제1항에 있어서,
상기 제2역삼투막을 통해 2차 여과된 농축수를 연속 회분식 반응조를 이용한 수처리시스템 측으로 유동시키는 농축수 배출배관을 더 포함하는,
역삼투막에 의해 정화된 정화수의 열에너지 활용 방식을 가지는 수처리시스템.
According to claim 1,
Further comprising a concentrated water discharge pipe for flowing the concentrated water filtered through the second reverse osmosis membrane to a water treatment system using a continuous batch reactor.
A water treatment system that utilizes the heat energy of purified water purified by a reverse osmosis membrane.
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