KR102624748B1 - Ro 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용ro 시스템 - Google Patents
Ro 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용ro 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102624748B1 KR102624748B1 KR1020230094253A KR20230094253A KR102624748B1 KR 102624748 B1 KR102624748 B1 KR 102624748B1 KR 1020230094253 A KR1020230094253 A KR 1020230094253A KR 20230094253 A KR20230094253 A KR 20230094253A KR 102624748 B1 KR102624748 B1 KR 102624748B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pressure
- concentrated water
- water
- pneumatic
- cleaning
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 175
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 50
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 90
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 49
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 31
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 5
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 5
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/06—Energy recovery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 발명은 RO(Reverse Osmosis) 공정을 수행하는 과정에서 버려지는 농축수의 압력을 회수하여 공기압으로 저장하고 저장된 공기압을 RO 공정에서 요구되는 각종 공압밸브 등의 작동에 활용되도록 함으로써, RO 공정의 반복 가동시 밸브 ON/OFF에 따른 농축수의 순간 고압으로 인한 내부 배관 및 기기들의 충격 부하를 저감시키면서 에너지 절감을 이룰 수 있는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전처리된 원수가 유입되고 유입된 원수를 역삼투 공정으로 처리하여 농축수와 처리수를 생산 및 배출하는 하나 이상의 RO모듈; 및 상기 RO모듈의 농축수배출라인에 연결되고 농축수배출라인을 통해 배출되는 농축수로부터 고압의 배출압력을 공기압 형태로 회수하여 저장하며, 저장된 공기압을 선택된 공압 밸브의 작동수단으로 활용되도록 공급하는 공압회수부;를 포함하는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 RO(Reverse Osmosis) 공정을 수행하는 과정에서 버려지는 농축수의 압력을 회수하여 공기압으로 저장하고 저장된 공기압을 RO 공정에서 요구되는 각종 공압밸브 등의 작동에 활용되도록 함으로써, RO 공정의 반복 가동시 밸브 ON/OFF에 따른 농축수의 순간 고압으로 인한 내부 배관 및 기기들의 충격 부하를 저감시키면서 에너지 절감을 이룰 수 있는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 해수담수를 포함한 고농도 TDS 원수를 처리 및 재이용하는 방법으로 역삼투압(RO; Reverse Osmosis) 방식이 주로 사용되고 있다.
역삼투압 방식에서는 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고 순수한 물은 통과되는 역삼투막에 의해 폐수 중에 용해되어 있는 이온성 물질을 제거하게 된다.
이와 같은 원수로부터 이온성 물질과 순수한 물을 분리시키기 위해서는 삼투압 이상의 높은 압력이 필요한데 이 압력을 역삼투압이라고 하며 해수 담수화의 경우 대략 40 ~ 70 bar 정도의 높은 압력을 필요로 한다.
따라서 역삼투압을 제공하기 위해 역삼투법을 이용한 수처리 장치에는 원수를 가압하는 원수공급수단(고압펌프 등)이 설치된다.
이와 같은 역삼투법에 의한 탈염공정에서는 유입수의 삼투압보다 높은 압력으로 반투막에 대하여 압축될 때 그 반투막을 통과하지 못한 용액은 고농도로 농축되어 외부로 농축 배출되고 막을 통과한 용액은 염이 제거된 처리수로 얻어지는 방식이다.
이때 반투막을 통과하지 못하고 외부로 배출되는 농축수는 유입수의 압력을 거의 그대로 가지고 있으며, 에너지 측면에서 본다면 높은 에너지 손실을 가지게 되는 것이다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 등록특허 제10-1309870호, 등록특허 제10-1560698호, 등록특허 제10-1853281호 등에서는 역삼투압의 대부분을 지닌 채로 외부로 배출되는 농축수의 보유 에너지를 회수하는 기술들이 제시되었다.
그러나 상기 언급된 종래 기술들의 경우, 대부분이 삼투압을 극복하기 위해 반투막 유입부에 부가되는 유입수의 압력을 보완하는 방법들로 이를 위한 별도의 전력이 필요한 회수장치나 컨트롤 밸브류가 다수 추가되고, 고농도의 농축수가 다시 유입수와 합류되도록 구성되어 분리막의 오염을 가속시킬 수 있는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 회수되는 농축수는 고압펌프에 의하여 역삼투압에 요구되는 높은 압력이 유지되기 때문에 각종 배관 등에 상시적으로 팽창압이 작용하고 있는 바, 이러한 팽창압은 장기적인 측면에서 배관의 손상 및 기기 부하를 유발함으로 내구성 저하의 요인으로 작용하게 되는 문제점이 있다.
특히 역삼투 공정을 위한 수처리 시설에서는 농축수 에너지 회수기술이 적용되어 있더라도 고전력이 요구되는 고압펌프뿐 아니라 유체의 이동 및 차단을 제어하기 위한 각종 밸브들이 장착되어 있는데, 이들 밸브들의 개폐 작동을 위해서는 별도의 구동전력이 필요하며, 처리용량이 증가할수록 밸브 구동 및 시스템의 안정성 확보를 위해 공압밸브를 적용하게 되는데 이때의 경우에도 별도 전력을 소모하는 에어 콤프레샤가 반듯이 구비되어야만 하므로 그에 따른 전력 사용 및 운용 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, RO(Reverse Osmosis) 공정을 수행하는 과정에서 버려지는 농축수의 압력을 회수하여 공기압으로 저장하고, 저장된 공기압을 RO 공정에서 요구되는 각종 공압밸브 등의 작동에 활용되도록 함으로써 고압의 농축수 압력으로 인한 내부 배관 및 기기들의 충격 부하를 저감시키면서 에너지 절감을 이룰 수 있는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템(이하 "본 발명의 시스템"이라 칭함)은, 전처리된 원수가 유입되고 유입된 원수를 역삼투 공정으로 처리하여 농축수와 처리수를 생산 및 배출하는 하나 이상의 RO모듈; 및 상기 RO모듈의 농축수배출라인에 연결되고 농축수배출라인을 통해 배출되는 농축수로부터 고압의 배출압력을 공기압 형태로 회수하여 저장하며, 저장된 공기압을 선택된 공압 밸브의 작동수단으로 활용되도록 공급하는 공압회수부;를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 공압회수부는, 상기 농축수배출라인으로부터 분기되는 유입관, 상기 유입관에 장착되어 선택적으로 개폐 작동하는 유입밸브와, 상기 유입관에 연결되고 내부에 일정한 체적을 갖는 공기실과 상기 농축수배출라인을 통해 이동하는 고압의 농축수가 유입되어 팽창하는 수실이 구획되는 팽창탱크와, 상기 팽창탱크의 공기실과 연통되며 상기 공기실의 압축에 따라 배출되는 압축공기가 유입 및 저장되는 압력탱크를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 공압회수부는, 상기 공기실에 연결되고 1체크밸브가 장착되어 일방향으로 외기가 공기실로 공급되게 하는 제 1작동관과, 상기 공기실과 상기 압력탱크 간을 연결하고 제 2체크밸브가 장착되어 공기실에서 배출되는 압축공기가 일방향으로 상기 압력탱크에 유입되게 하는 제 2작동관을 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 RO모듈의 세정을 위한 약품이 저장되고, 상기 RO모듈의 처리수배출라인 또는 농축수배출라인과 연결되어 RO모듈의 역삼투 공정에서 생산 및 배출되는 처리수 또는 농축수가 유입되며 세정라인을 통해 상기 RO모듈의 전단에 연결되는 CIP약품탱크; 및 상기 세정라인에 장착되고 선택적으로 작동되어 상기 CIP약품탱크에 저장된 약품과 혼합된 처리수 또는 농축수가 세정수로서 RO모듈에 공급되게 하는 세정펌프;를 더 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 CIP약품탱크와 상기 세정펌프 사이에 구비되고 상기 세정펌프의 작동에 따라 이동하는 세정수에 압축공기가 공급 및 혼합되게 하는 공기혼합기;를 더 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 공기혼합기에서 공급되는 압축공기는 상기 공압회수부에서 회수 및 저장된 압축공기를 활용하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 세정펌프는, 복수의 임펠러가 다단식으로 설치되어 압축공기가 혼합된 세정수에 미세기포를 생성하는 다단펌프인 것이 특징이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 시스템은 버려지는 고압의 RO 농축수 압력을 이용한 팽창탱크의 반복 운동을 통해 압력탱크에 압축공기를 충진시킬 수 있으며, 충진된 압축공기를 시스템 운용에 필요한 각종 공압밸브의 작동에 활용될 수 있도록 공급하기 때문에 밸브 구동을 위한 전력 또는 에어 펌프레샤가 불필요하여 에너지의 절감 및 운용 비용을 절감할 수 있게 되는 효과가 있다.
그리고 고압펌프의 초기 가동 시 또는 RO 공정의 반복 가동시 밸브 ON/OFF에 따른 농축수의 순간 고압으로 인한 배관 및 기타 설비의 팽창 충격 및 부하를 저감시킴으로써 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
또한 RO모듈의 성능 저하에 따른 CIP 세정 공정 시, 압력탱크에 회수된 압축공기를 활용하여 공기공급이 이루어지고 복수의 임펠러가 다단식으로 설치된 다단 펌프에 의해 발생된 미세기포를 공급하여 화학세정과 함께 미세기포에 의한 물리적 세정이 병행되도록 함으로써 세정 능력을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 시스템을 나타내는 개략도.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공압회수부의 작동 상태도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세정 구성을 나타내는 개략도.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공압회수부의 작동 상태도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세정 구성을 나타내는 개략도.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 시스템은 하나 이상의 RO모듈(50)과, 상기 RO모듈(50)의 역삼투(Reverse Osmosis) 공정에서 이용되는 고압의 배출압력을 공기압 형태로 회수 및 저장하는 공압회수부(60)를 포함하여 구성된다.
RO모듈(50)은 전처리 과정을 거쳐 1차적으로 여과 처리된 원수가 유입될 수 있으며, 유입된 원수를 역삼투 공정으로 여과 처리하여 농축수와 처리수를 각각 생산 및 배출할 수 있다.
RO모듈(50)에서 배출되는 처리수는 pH조정 등의 후처리를 통해 공업 또는 농업 용수 등으로 활용될 수 있으며, 농축수의 경우는 별도의 저감 시설로 이송된 후 후처리될 수 있다.
하수처리장 등으로부터 전달되는 원수는 원수탱크(10)에 일정 시간 체류 후 유입펌프(20)를 통해 전처리필터(30)로 유입될 수 있다.
그리고 원수는 전처리필터(30)를 통과하여 물리적인 여과 처리된 후 배출될 수 있다. 이러한 전처리 과정의 여부는 원수의 오염 정도 및 RO모듈(50)의 여과 처리 조건 등을 고려하여 결정될 수 있다.
또한 전처리 과정에 적용되는 정화시설은 상기 언급한 전처리필터(30)에 한정되지 않으며 다양한 물리적 또는 화학적 시설이 추가 적용될 수 있음은 당연하다.
RO모듈(50)은 삼투압 이상의 높은 압력을 가하여 역으로 밀어내는 원리를 이용한 것으로, 유입 원수에 대하여 이온물질을 포함한 고형물질의 높은 제거 능력을 가지고 있다.
RO모듈(50)의 전단에는 원수가 삼투압 이상의 높은 압력으로 이동 및 유입되게 하여 역삼투 공정이 수행될 수 있게 하는 고압펌프(40)가 마련될 수 있다.
그리고 고압의 원수가 유입 또는 차단될 수 있도록 고압펌프(40)와 RO모듈(50) 사이에는 개폐 작동하는 제 1공압밸브(400)가 마련될 수 있다.
이러한 RO모듈(50)은 원수에 대한 물리적 여과 처리를 위하여 공지된 다양한 여과막 중 적합한 하나를 선택하여 적용될 수 있으며, 둘 이상의 RO모듈(50)이 상호 병렬 연결되어 원수의 처리 유량 등을 선택적으로 조절할 수 있다.
한편 RO모듈(50)의 후단에는 역삼투 공정에 의해 여과 처리된 처리수가 배출되는 처리수배출라인(500)과, 역삼투 공정에서 농축된 농축수가 배출되는 농축수배출라인(510)이 각각 연결될 수 있다.
처리수배출라인(500) 및 농축수배출라인(510)에는 각각 배출되는 처리수 또는 농축수의 유량을 조절하기 위한 처리수유량 조절밸브(501)와 농축수유량 조절밸브(511)가 설치될 수 있다.
그리고 처리수배출라인(500) 및 농축수배출라인(510)에는 고압펌프(40)에 의한 고압에 대응하여 관로를 개폐할 수 있도록 각각 제 2공압밸브(502)와 제 3공압밸브(503)가 설치될 수 있다.
또한 고압펌프(40)의 전단과 RO모듈(50)의 후단 간을 연결하는 순환라인(520)을 더 포함할 수 있는 바, RO모듈(50)의 역삼투 공정에서 발생하는 농축수를 적어도 2회 이상 RO모듈(50)로 순환시킴으로써 고농도의 농축수를 생산 및 배출할 수 있다. 이때 상기 순환라인(520)에는 순환밸브(521)가 구비되어 농축수의 이동 및 순환을 제어할 수 있다.
공압회수부(60)는 RO모듈(50)의 농축수배출라인(510)에 연결될 수 있으며, 농축수배출라인(510)을 통해 배출되는 농축수로부터 고압의 배출압력을 공기압 형태로 회수하여 저장할 수 있다.
공압회수부(60)는 도면에 도시된 바 없으나 별도의 공압관을 통해 시스템 운용에 사용되는 각각의 공압밸브와 연결될 수 있으며, 저장된 공기압의 경우 선택된 공압밸브의 작동수단으로 활용되도록 공급될 수 있다.
이때 공압밸브는 공기압에 의해 작동하는 밸브로 상기에서 언급한 제 1공압밸브(400), 제 2공압밸브(502) 및 제 3공압밸브(512)는 물론 이하에서 설명하는 유입밸브(601), 배수밸브(611), 제 4공압밸브(541), 제 5공압밸브(551) 및 제 6공압밸브(531) 등을 포함할 수 있다.
따라서 본 발명의 시스템에 의하면, RO(Reverse Osmosis) 공정을 수행하는 과정에서 버려지는 배출 압력을 공기압 형태로 회수할 수 있게 되고, 회수된 공기압을 각종 공압밸브 등의 작동에 활용되도록 공급이 가능한 바, 콤프레샤와 같은 별도의 압축공기 공급수단이 필요하지 않으므로 에너지 절감을 도모할 수 있을 뿐 아니라 운용비용을 절감할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공압회수부의 구성과 그 작동기작을 나타낸다.
본 실시 예에 따른 공압회수부(60)는 팽창탱크(620)에 의해 공기압을 회수할 수 있다.
구체적으로 공압회수부(60)는 농축수배출라인(510)으로부터 분기되는 유입관(600)과, 상기 유입관(600)에 장착되어 선택적으로 개폐 작동하는 유입밸브(601)와, 상기 유입관(600)에 연결되어 공기압을 회수하는 팽창탱크(620)와, 상기 팽창탱크(620)에 연결되어 회수된 공기압이 충진되는 압력탱크(630)를 포함할 수 있다.
팽창탱크(620)는 일정한 체적을 갖는 공기실(622)과, 상기 공기실(622)의 내부에서 공간부를 형성하면서 상기 공간부에 유입관(600)이 연통되고 상기 농축수배출라인(510)을 통해 이동하는 농축수가 유입되어 팽창하는 수실(621)이 구획 설치될 수 있다.
압력탱크(630)는 상기 팽창탱크(620)의 공기실(622)과 연통될 수 있으며, 공기실(622)의 압축 작용에 따라 배출되는 압축공기가 유입 및 저장될 수 있다.
먼저 도 2a를 참조하면 제 3공압밸브(512)가 열림 작동하면서 상기 RO모듈(50)의 농축수가 농축수배출라인(510)을 통해 이동 및 배출될 경우, 상기 농축수는 분기된 유입관(600)을 통해 팽창탱크(620)의 수실(621)로 유입될 수 있다.
이때 유입관(600)의 유입밸브(601) 역시 공압밸브로, 열림 상태가 유지되어야 한다.
고압으로 배출되는 농축수가 유입됨에 의해 수실(621)은 원 상태로부터 부피가 팽창하게 되고, 이에 대응하여 공기실(622)의 체적이 줄어들면서 압축될 수 있다. 그리고 공기실(622)이 압축된 만큼 공기실(622)에 존재하던 압축공기가 연통된 압력탱크(630)로 이동되어 압축공기의 부분 충진이 이루어질 수 있다.
공압회수부(60)는 상기 유입관(600)으로부터 분기되는 배수관(610)과, 상기 배수관(610)에 장착되어 선택적으로 개폐 작동하는 배수밸브(611)를 더 포함할 수 있다.
배수관(610)의 배수밸브(611) 역시 공압밸브일 수 있으며, 압력탱크(630)의 압축공기 충진 과정에서는 유입밸브(601)와 반대로 닫힘 상태가 유지되어 농축수의 유출을 방지해야 한다.
여기서 공압회수부(60)는 상기 팽창탱크(620)의 공기실(622)에 연결되고 1체크밸브(641)가 장착되어 일방향으로 외기가 공기실(622)로 공급되게 하는 제 1작동관(640)과, 상기 팽창탱크(620)의 공기실(622)과 상기 압력탱크(630) 간을 연결하고 제 2체크밸브(651)가 장착되어 공기실(622)에서 배출되는 압축공기가 일방향으로 압력탱크(630)에 유입되게 하는 제 2작동관(650)을 더 포함할 수 있다.
즉 압력탱크(630)의 충진 과정에서는 수실(611)이 농축수의 유입에 의해 팽창되고 그에 따라 공기실(622)이 압축되는 것이며, 이때 제 2체크밸브(651)가 열림 작동된 상태가 유지되어 공기실(622)의 압축 공기가 압력탱크(630)로 이동될 수 있다.
이와 같은 압력탱크(630)의 공기압 충진 과정은 기설정된 시간 동안 이루어질 수 있다.
도 2b를 참조하면 기설정된 시간 동안 압력탱크(630)의 공기압 충진 과정이 완료되면, 반대로 유입관(600)의 유입밸브(601)가 닫힘 작동하면서 배수관(610)의 배수밸브(611)가 열림 작동하게 된다.
이와 동시에 제 1작동관(640)의 제 1체크밸브(641)가 열림 작동하고, 제 2작동관(650)의 제 2체크밸브(651)가 담힘 작동하게 된다.
따라서 팽창탱크(620)의 수실(622)에 유입된 농축수는 수실(622)로부터 배출되어 배수관(610)을 통해 배수될 수 있으며, 제 1체크밸브(641)의 열림에 의해 공기실(621)로 외기가 유입됨으로써 수실(622)의 수축과 공기실(621)이 원래의 체적을 갖는 형태로 복원될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 작동 과정은 압력탱크(630)가 설정압 도달시까지 반복될 수 있다. 즉 수실(622)에 농축수가 유입되게 하여 공기실(621)이 압축되게 하고 반대로 수실(622)의 농축수가 배출되게 하여 공기실(621)이 복원되게 하는 과정을 반복함으로써 압력탱크(630)의 기설정된 압력값까지 충진되게 하는 것이다.
압력탱크(630)는 도면에 도시된 바 없으나 압력계를 포함할 수 있으며, 압력계의 계측 결과에 따라 압력탱크(630) 내의 충진 상태를 판단할 수 있다.
그리고 압력탱크(630)는 완충에 해당되는 제 1압력값과 충진이 요구되는 제 2압력값이 각각 설정될 수 있으며, 압력계에서 계측되는 압력값이 제 1압력값에 도달할 경우 상술한 충진 과정이 일시 정지되게 하고, 압력계에서 계측되는 압력값이 제 2압력값에 도달할 경우 상술한 반복적인 충진 과정이 재개되게 할 수 있다.
한편 본 발명의 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 RO모듈(50)의 세정을 위한 구성들을 더 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면 본 발명의 시스템은 상기 RO모듈(50)의 세정을 위한 약품이 저장되는 CIP약품탱크(70)을 더 포함할 수 있다.
이때 약품은 여과막의 세정에 사용되는 공지의 약품들 중 적합한 하나를 선택하여 적용될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
CIP약품탱크(70)는 상기 RO모듈(50)의 처리수배출라인(500)으로부터 분기되고 제 4공압밸브(541)가 장착되는 제 1분기관(540)과, 농축수배출라인(510)으로부터 분기되며 제 5공압밸브(551)가 장착되는 제 2분기관(550)을 포함할 수 있다.
이에 CIP약품탱크(70)는 처리수배출라인(500) 또는 농축수배출라인(510)과 연결될 수 있으며, RO모듈(50)의 역삼투 공정에서 생산 및 배출되는 처리수 또는 농축수가 유입되어 기저장된 약품과 혼합된 세정수를 생산 및 저장할 수 있다.
즉 세정수로 활용되는 물은 RO모듈(50)에서 여과 처리된 처리수뿐 아니라, 농축수를 재활용하도록 함으로써 폐수 발생량을 최소화할 수 있다.
그리고 CIP약품탱크(70)는 세정라인(530)을 통해 상기 RO모듈(50)의 전단에 연결될 수 있으며, 상기 세정라인(530)에는 제 6공압밸브(531)가 장착되어 세정수의 공급이 제어되게 할 수 있다.
또한 본 발명의 시스템은 세정라인(530)에 장착되고 상기 제 6공압밸브(531)과 함께 선택적으로 작동되어 CIP약품탱크(70)에 저장된 약품과 혼합된 처리수 또는 농축수가 세정수로서 RO모듈(50)에 공급되게 하는 세정펌프(80)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 CIP약품탱크(70) 및 세정펌프(80)에 의한 RO모듈(50)의 세정 공정은 상기 RO모듈(50)의 성능저하 시 실시되게 할 수 있다.
일 예로 도면에 도시된 바 없으나 RO모듈(50)에는 압력센서가 장착될 수 있고, 압력센서에서 계측되는 RO모듈(50)의 압력값에 의해 차압 발생을 실시간으로 감지할 수 있으며, 차압 발생이 감지될 시 자동으로 RO모듈(50)에 대한 물리 세정이 실시될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
RO모듈(50)의 세정 공정은 차압의 상승 감지뿐 아니라 처리수량이 충분치 않을 경우에도 실시되게 할 수 있다.
여기서 RO모듈(50)의 세정 공정 시에는 상기 제 1공압밸브(400), 제 2공압밸브(502), 제 3공압밸브(503) 등을 포함하여 처리수 및 농축수의 생산 과정에 필요한 모든 공압밸브들의 작동을 일시 정지될 수 있다.
이에 더하여 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 CIP약품탱크(70)와 상기 세정펌프(80) 사이에 구비되고, 상기 세정펌프(80)의 작동에 따라 이동하는 세정수에 압축공기가 공급 및 혼합되게 하는 공기혼합기(90)를 더 포함할 수 있다.
이때 세정펌프(80)는 복수의 임펠러가 다단식으로 설치되어 압축공기가 혼합된 세정수에 미세기포를 생성하는 다단펌프인 것이 바람직한 바, 세정 공정에서 공기혼합기(90)와 다단펌프의 임펠러에 의해 발생된 미세기포를 공급하여 화학세정과 함께 미세기포에 의한 물리적 세정이 병행되도록 함으로써 세정 능력을 더욱 증대시킬 수 있게 한다.
그리고 상기 공기혼합기(90)에서 공급되는 압축공기는 상기 공압회수부(60)에서 회수 및 저장된 압축공기를 활용하는 것이 바람직하다.
일 예로 공기혼합기(90)는 상기 공압회수부(60)의 압력탱크(630)와 공기유입라인(900)을 통해 연결될 수 있으며, 공기유입라인(900)에는 제 7공압밸브(901)가 장착되어 압력탱크(630)에 저장된 압축공기가 선택적으로 유입될 수 있다.
이처럼 본 발명의 시스템은 버려지는 고압의 RO 농축수 압력을 이용한 팽창탱크(620)의 반복 운동을 통해 압력탱크(630)에 압축공기를 충진시킬 수 있으며, 충진된 압축공기를 시스템 운용에 필요한 각종 공압밸브의 작동에 활용될 수 있도록 공급하기 때문에 밸브 구동을 위한 전력 또는 에어 콤프레샤가 불필요하여 에너지의 절감 및 운용 비용을 절감할 수 있게 된다.
또한 일반적으로 RO공정이 가동될 때 초기 처리수는 요구 수질보다 나쁘게 나오기 때문에 초기 처리수는 농축수로 배출시키거나 전단으로 Return시키고 안정적인 요구 수질이 발생할 때부터 처리수로 배출하는 방식으로 운용되므로, 농축수나 전단으로 초기 처리수를 Return시킬 때 밸브가 전환되면서 고압의 농축수로 인한 충격 부하가 발생하게 된다.
그러나 본 발명의 경우 상술한 바와 같이 팽창탱크(620)가 고압의 농축수 압력을 공기압으로 회수하는 기능을 갖는 것에 더하여 그 과정에서 고압으로 인한 충격력을 제어할 수 있게 되는 바, 고압펌프(40)의 초기 가동 시 또는 RO 공정의 반복 가동시 밸브 ON/OFF에 따른 농축수의 순간 고압으로 인한 배관 및 기타 설비의 팽창 충격 및 부하를 저감시킴으로써 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 원수탱크 20 : 유입펌프
30 : 전처리필터 40 : 고압펌프
50 : RO모듈 60 : 공압회수부
70 : CIP약품탱크 80 : 세정펌프
90 : 공기혼합기
500 : 처리수배출라인 510 : 농축수배출라인
520 : 순환라인 530 : 세정라인
540 : 제 1분기관 550 : 제 2분기관
600 : 유입관 601 : 유입밸브
610 : 배수관 611 : 배수밸브
620 : 팽창탱크 621 : 수실
622 : 공기실 630 : 압력탱크
640 : 제 1작동관 641 : 제 1체크밸브
650 : 제 2작동관 651 : 제 2체크밸브
30 : 전처리필터 40 : 고압펌프
50 : RO모듈 60 : 공압회수부
70 : CIP약품탱크 80 : 세정펌프
90 : 공기혼합기
500 : 처리수배출라인 510 : 농축수배출라인
520 : 순환라인 530 : 세정라인
540 : 제 1분기관 550 : 제 2분기관
600 : 유입관 601 : 유입밸브
610 : 배수관 611 : 배수밸브
620 : 팽창탱크 621 : 수실
622 : 공기실 630 : 압력탱크
640 : 제 1작동관 641 : 제 1체크밸브
650 : 제 2작동관 651 : 제 2체크밸브
Claims (7)
- 전처리된 원수가 유입되고 유입된 원수를 역삼투 공정으로 처리하여 농축수와 처리수를 생산 및 배출하는 하나 이상의 RO모듈; 및
상기 RO모듈의 농축수배출라인에 연결되고 농축수배출라인을 통해 배출되는 농축수로부터 고압의 배출압력을 공기압 형태로 회수하여 저장하며, 저장된 공기압을 선택된 공압 밸브의 작동수단으로 활용되도록 공급하는 공압회수부;를 포함하고,
상기 공압회수부는,
상기 농축수배출라인으로부터 분기되는 유입관, 상기 유입관에 장착되어 선택적으로 개폐 작동하는 유입밸브와, 상기 유입관에 연결되고 내부에 일정한 체적을 갖는 공기실과 상기 농축수배출라인을 통해 이동하는 고압의 농축수가 유입되어 팽창하는 수실이 구획되는 팽창탱크와, 상기 팽창탱크의 공기실과 연통되며 상기 공기실의 압축에 따라 배출되는 압축공기가 유입 및 저장되는 압력탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 공압회수부는,
상기 팽창탱크의 공기실에 연결되고 1체크밸브가 장착되어 일방향으로 외기가 공기실로 공급되게 하는 제 1작동관과, 상기 팽창탱크의 공기실과 상기 압력탱크 간을 연결하고 제 2체크밸브가 장착되어 공기실에서 배출되는 압축공기가 일방향으로 상기 압력탱크에 유입되게 하는 제 2작동관을 포함하는 것을 특징으로 하는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 RO모듈의 세정을 위한 약품이 저장되고, 상기 RO모듈의 처리수배출라인 또는 농축수배출라인과 연결되어 RO모듈의 역삼투 공정에서 생산 및 배출되는 처리수 또는 농축수가 유입되며 세정라인을 통해 상기 RO모듈의 전단에 연결되는 CIP약품탱크; 및
상기 세정라인에 장착되고 선택적으로 작동되어 상기 CIP약품탱크에 저장된 약품과 혼합된 처리수 또는 농축수가 세정수로서 RO모듈에 공급되게 하는 세정펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템.
- 제 4항에 있어서,
상기 CIP약품탱크와 상기 세정펌프 사이에 구비되고 상기 세정펌프의 작동에 따라 이동하는 세정수에 압축공기가 공급 및 혼합되게 하는 공기혼합기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템.
- 제 5항에 있어서,
상기 공기혼합기에서 공급되는 압축공기는 상기 공압회수부에서 회수 및 저장된 압축공기를 활용하는 것을 특징으로 하는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템.
- 제 5항에 있어서,
상기 세정펌프는,
복수의 임펠러가 다단식으로 설치되어 압축공기가 혼합된 세정수에 미세기포를 생성하는 다단펌프인 것을 특징으로 하는 RO 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 RO 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230094253A KR102624748B1 (ko) | 2023-07-20 | 2023-07-20 | Ro 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용ro 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230094253A KR102624748B1 (ko) | 2023-07-20 | 2023-07-20 | Ro 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용ro 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102624748B1 true KR102624748B1 (ko) | 2024-01-12 |
Family
ID=89541507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230094253A KR102624748B1 (ko) | 2023-07-20 | 2023-07-20 | Ro 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용ro 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102624748B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253344A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Ebara Corp | 容積形エネルギー回収装置 |
| KR101309870B1 (ko) | 2012-10-15 | 2013-09-16 | 주식회사 크로시스 | 에너지 회수방식이 개선된 역삼투법 탈염장치 |
| KR101560698B1 (ko) | 2013-02-22 | 2015-10-16 | 지에스건설 주식회사 | 삼투 에너지 회수가 가능한 멤브레인 기반의 담수화 장치 및 방법 |
| KR20160025947A (ko) * | 2014-08-28 | 2016-03-09 | 코웨이 주식회사 | 수처리장치 |
| KR101853281B1 (ko) | 2012-04-20 | 2018-04-30 | 플루이드 이큅먼트 디벨롭먼트 컴패니, 엘엘씨 | 에너지 회수장치를 갖춘 역삼투압 시스템 |
-
2023
- 2023-07-20 KR KR1020230094253A patent/KR102624748B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253344A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Ebara Corp | 容積形エネルギー回収装置 |
| KR101853281B1 (ko) | 2012-04-20 | 2018-04-30 | 플루이드 이큅먼트 디벨롭먼트 컴패니, 엘엘씨 | 에너지 회수장치를 갖춘 역삼투압 시스템 |
| KR101309870B1 (ko) | 2012-10-15 | 2013-09-16 | 주식회사 크로시스 | 에너지 회수방식이 개선된 역삼투법 탈염장치 |
| KR101560698B1 (ko) | 2013-02-22 | 2015-10-16 | 지에스건설 주식회사 | 삼투 에너지 회수가 가능한 멤브레인 기반의 담수화 장치 및 방법 |
| KR20160025947A (ko) * | 2014-08-28 | 2016-03-09 | 코웨이 주식회사 | 수처리장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2003283788B2 (en) | Direct osmosis cleaning | |
| US9932250B2 (en) | Membrane filtration system | |
| US20180280888A1 (en) | Reverse osmosis treatment apparatus and reverse osmosis treatment method | |
| KR102180787B1 (ko) | 역삼투 또는 나노여과에 의한 수처리 시스템 및 방법 | |
| US20190224624A1 (en) | Reverse osmosis treatment apparatus and reverse osmosis treatment method | |
| JP5017279B2 (ja) | 半透性特性を有する膜に対してメンテナンスを実行する方法及びシステム | |
| US9687787B2 (en) | Reciprocal enhancement of reverse osmosis and forward osmosis | |
| EA012219B1 (ru) | Устройство без ёмкостей и с замкнутым циклом для непрерывного опреснения | |
| US20110056878A1 (en) | Membrane filtration system | |
| JP6070345B2 (ja) | 逆浸透膜分離装置 | |
| EP2518020A1 (en) | Water production system and operation method therefor | |
| KR102457920B1 (ko) | 큰 회수율의 가변 부피 역삼투 멤브레인 시스템 | |
| JP2009119345A (ja) | 水処理システム及びその運転方法 | |
| US20060226077A1 (en) | Integrated water decontamination plant and well pump arrangement | |
| CN110526339A (zh) | 压能复合型脱盐工艺 | |
| JP2019171320A (ja) | 淡水化システム | |
| Mo et al. | Semi-closed reverse osmosis (SCRO): A concise, flexible, and energy-efficient desalination process | |
| KR102624748B1 (ko) | Ro 공정의 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용ro 시스템 | |
| KR101926057B1 (ko) | 삼투압 평형을 이용한 담수화 장치 및 방법 | |
| CN109095562A (zh) | 反渗透海水淡化方法及系统 | |
| KR102639627B1 (ko) | 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 ccro 시스템 및 이의 제어방법 | |
| CN111167309A (zh) | 一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置和清洗方法 | |
| CN103370280B (zh) | 复合淡水化系统 | |
| KR102370465B1 (ko) | 다기능 해수 담수화 선박 | |
| CN115461133A (zh) | 液体处理装置、纯水制造系统以及液体处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |