KR20120009982A - Process Design Method for Water Conversion based on Forward Osmosis, and Recording Medium for the Same - Google Patents

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KR20120009982A
KR20120009982A KR1020100071332A KR20100071332A KR20120009982A KR 20120009982 A KR20120009982 A KR 20120009982A KR 1020100071332 A KR1020100071332 A KR 1020100071332A KR 20100071332 A KR20100071332 A KR 20100071332A KR 20120009982 A KR20120009982 A KR 20120009982A
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박선원
김태우
윤좌문
장홍
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Abstract

PURPOSE: A method for planning a forward osmosis desalination process and a recording medium thereof are provided to combine the process conditions for feedback for maximizing profits, thereby efficiently searching the process conditions for an economic desalination process. CONSTITUTION: A draw solute type of draw solution is selected. Physical properties for the draw solute type are acquired. The utility consumption and investment cost for separating processes of the draw solute are calculated by the physical properties of the draw solute. A separation process is displayed at a minimum cost based on the total of the utility consumption and investment cost. The draw solute type is selected by the usage purpose of desalinated water by a forward osmosis.

Description

정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법 및 이를 위한 기록매체{Process Design Method for Water Conversion based on Forward Osmosis, and Recording Medium for the Same}Process Design Method for Water Conversion based on Forward Osmosis, and Recording Medium for the Same}

본 발명은 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법 및 이를 위한 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 설계 방법은 정삼투압 담수화에 있어서 가장 중요한 공정 조건을 이윤을 극대화하는 방식으로 선택, 조합하여 이를 설계자에게 제시하여, 설계자로 하여금 정삼투압 방식으로 담수 처리하는 데 있어 가장 경제성있는 공정 조건으로 담수화 공정을 설계할 수 있게 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법 및 이를 위한 기록매체에 관한 것이다.
The present invention relates to a forward osmosis desalination process design method and a recording medium therefor. More specifically, the process design method selects and combines the most important process conditions in the forward osmosis desalination in a manner that maximizes profit. The present invention relates to a forward osmosis desalination process design method and a recording medium for allowing the designer to design a desalination process with the most economical process conditions for the forward osmosis desalination.

지구온난화에 따른 기후변화, 산업화에 따른 공업용수의 증가 등으로 지구촌의 물부족 문제가 심각해지고 있다. 물부족을 해결할 수 있는 방법은 지구상에 풍부하게 존재하고 있는 바닷물을 이용한 담수화 기술이다. 해수의 염분을 제거하기 위한 방법으로는 증발법과 역삼투법으로 나눌 수 있다. 에너지가 많이 소비되는 증발법에 비해서 역삼투법은 현재에 많이 개발되고 플랜트가 설치되는 등 상용화 단계의 기술이다. 하지만 역삼투법도 생산수를 얻기 위해 고압펌프를 사용해야 하기 때문에 많은 에너지가 소비되고 있다. 따라서 에너지 소비가 적은 정삼투 방식에 대한 기술개발이 요구되고 있다.Due to climate change due to global warming and industrial water increase due to industrialization, the global water shortage problem is getting serious. The solution to the water shortage is the desalination technology using seawater which is abundant on the earth. Methods for removing salt from seawater can be divided into evaporation and reverse osmosis. Compared to the evaporation method, which consumes a lot of energy, the reverse osmosis method is a technology of commercialization stage, such as a lot of development and installation of a plant. However, reverse osmosis also consumes a lot of energy because it requires the use of a high pressure pump to produce water. Therefore, technology development for forward osmosis method with low energy consumption is required.

서로 다른 농도의 용액이 선택적 투과성을 가지는 막을 사이에 두고 분리되어 있을 때 삼투압의 차이에 의해 물의 이동이 있는 것을 삼투라 한다. 고동도의 공급수에 삼투압 이상의 인위적인 압력을 가하여 물이 고농도에서 저농도로 이동함으로써 순수한 물을 얻는 공정을 역삼투(RO, Reverse Osmosis) 공정이라 한다. 역삼투 공정은 수압을 이용하는 공정이지만, 정삼투(FO, Forward Osmosis) 공정은 막사이의 삼투압 차이에 의해서 물의 이동이 일어난다. Osmosis is the movement of water due to the difference in osmotic pressure when different concentrations of solution are separated by membranes with selective permeability. Reverse osmosis (RO) is a process in which pure water is obtained by applying artificial pressure above osmotic pressure to high feed water and moving from high concentration to low concentration. Reverse osmosis is a process that uses water pressure, but in the forward osmosis (FO) process, water transfer occurs due to the osmotic pressure difference between the membranes.

정삼투 공정에서 물의 흐름이 생기기 위해서는 공급수에 비해서 고농도의 유도용액(draw soluton)이 사용된다. 유도용액은 공급수에 비해서 삼투압이 높아야 하며, 정삼투 공정에서 희석된 유도용액은 재농축이 쉬워야 한다. 유도용액에 사용되는 용질로는 이산화황, 지방족알콜, 황산알루미늄, 글루코오스, 프록토오스, 질산칼륨, 탄산수소암모늄 등이 있다.In order to generate water flow in the forward osmosis process, a higher concentration of draw soluton is used than the feed water. The induction solution should have a higher osmotic pressure than the feed water, and the induction solution diluted in the forward osmosis process should be easy to reconcentrate. Solutes used in the induction solution include sulfur dioxide, aliphatic alcohols, aluminum sulfate, glucose, fructose, potassium nitrate, ammonium bicarbonate and the like.

유도용액을 사용하여 분리막 사이에서의 삼투현상으로 해수에서 고농도 용액쪽으로 물의 이동이 일어나서 희석된 유도용액으로부터 유도용질을 분리/농축하여 재사용하고 담수를 생산하는 방식이 정삼투식 해수 담수화이다. 미국 예일대학 Elimelech 교수 연구팀에서 탄산암모늄과 수산화암모늄을 적절한 비율로 혼합한 유도용액을 사용하여 파일럿 규모의 해수의 담수화를 실증하였다. Osmotic phenomena between membranes using an induction solution causes the movement of water from the seawater to the high concentration solution, and the method of separating and concentrating the inducing solution from the diluted induction solution and reusing it to produce fresh water is forward osmosis seawater desalination. A research team from Elimelech, a professor at Yale University, USA, demonstrated the pilot-scale desalination of seawater using an induction solution containing an appropriate ratio of ammonium carbonate and ammonium hydroxide.

도1은 암모니아-이산화탄소의 유도용액을 사용한 정삼투압 해수 담수화의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of forward osmosis seawater desalination using an ammonia-derived solution of carbon dioxide.

도 1을 참조하면, 전처리(pretreatment)된 해수는 막의 일단으로 유입되고, 막의 타단에는 유도용액(draw solution)이 유입된다. 삼투압에 의하여 막의 일단으로 유입된 해수의 물이 타단의 유도용액으로 유입되며, 다시 유도용액의 용질은 다시 회수된 후, 후처리 과정을 거쳐 음용수로 변환된다. Referring to FIG. 1, pretreated water is introduced into one end of the membrane and a draw solution is introduced into the other end of the membrane. The water of the seawater introduced into one end of the membrane by osmotic pressure is introduced into the induction solution at the other end, and the solute of the induction solution is recovered again, and then converted into drinking water through a post-treatment process.

하지만, 정삼투 방식은 역삼투압에 비하여 많은 공정 변수(예를 들면, 용질의 종류, 용질 분리 방식, 운전 조건)가 요구되며, 이러한 공정 변수의 선택에 따라 공정의 경제성이 크게 좌우된다. However, the forward osmosis method requires more process variables (eg, solute type, solute separation method, and operating conditions) than reverse osmosis, and the economical efficiency of the process is largely determined by the selection of such process variables.

따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는 보다 경제적인 방식으로 최적의 공정 조건을 선택할 수 있는, 정삼투압 방식 담수화의 공정설계 방법을 제공하는 것이다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a process design method of forward osmosis desalination, which can select the optimal process conditions in a more economical manner.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 상기 설계방법을 구현하는 프로그램 명령어가 기록된 기록매체를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a recording medium having recorded thereon program instructions for implementing the design method.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법에 있어서, 상기 방법은 유도용액의 유도용질 종류가 선택되는 단계; 상기 선택된 종류의 유도용질에 대한 물성 정보가 획득되는 단계; 상기 획득된 유도용질의 물성 정보에 따라 상기 유도용질에 대한 복수의 분리 공정 의 유틸리티 소요량 및 투자 비용이 연산되는 단계; 및 상기 연산된 유틸리티 비용 및 투자 비용의 총합을 기준으로 상기 복수의 분리 공정 중 최소 비용의 분리 공정을 최적 공정으로 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a process design method of the forward osmosis desalination process, the method comprises the steps of selecting the type of solute induction solution; Obtaining physical property information on the selected type of inducing solute; Calculating utility requirements and investment costs of a plurality of separation processes for the derived solutes according to the obtained physical properties of the derived solutes; And displaying the minimum cost separation process among the plurality of separation processes as an optimal process based on the sum of the calculated utility cost and the investment cost as an optimal osmosis type desalination process design method. .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유도용질은 복수 종류의 후보들이 미리 선택되고, 선택된 각각의 유도용질에 대하여 상술한 단계가 각각 진행된다. In one embodiment of the present invention, a plurality of types of candidates are selected in advance, and the above-described steps are performed for each of the selected solutes.

또한, 상기 유도용질의 종류는 정삼투압 방식으로 담수화된 물의 용도를 기준으로 선택될 수 있으며, 상기 분리 공정은 증류 공정 또는 막 분리 공정이며, 각각의 공정에 대하여 상술한 단계가 모두 진행된다. In addition, the kind of the inducing solute may be selected based on the use of water desalted by the osmotic pressure method. The separation process may be a distillation process or a membrane separation process, and the above-described steps for each process may be performed.

본 발명은 또한 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계방법에 있어서, 상기 방법은 (a) 생산수의 용도에 따른 유도용질 후보군과 생산수의 순도가 결정되는 단계; (b) 유도용질 후보군에 대한 분리 공정이 탐색되는 단계; (c) 상기 유도용질의 후보군별, 각 분리 공정의 종류별 및 각 분리 공정의 운전조건(압력, 단수)으로 이루어진 공정 조합 중, 이윤을 극대화하는 공정 조합이 선택되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법을 제공한다. The present invention also provides a process design method of the forward osmosis desalination process, the method comprising the steps of (a) determining the purity of the solute candidate group and the production water according to the use of the production water; (b) searching for a separation process for the derived solute candidate group; (c) a process combination of maximizing profits is selected from among a combination of processes consisting of candidate groups of the induced solutes, types of each separation process, and operating conditions (pressure, number of steps) of each separation process. Provide a process design method of forward osmosis desalination process.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유도용질의 분리공정은 증류 공정이며, 상기 이윤은 하기 식 (1)로부터 계산된다. According to one embodiment of the invention, the step of separating the derived solute is a distillation step, the profit is calculated from the following formula (1).

이윤 f(x)= 담수화된 물의 가격 R(x) - 원료물질 비용 M(x) - 유틸리티 비용 U(x) - 투자비용 I(x) (1) Profit f (x) = price of desalted water R (x)-raw material cost M (x)-utility cost U (x)-investment cost I (x) (1)

상기 식 (1)에서 x는 선택된 유도용질에 대한 증류 공정의 압력, 증류탑 단수 및 컬럼의 수의 조합 함수임. In formula (1), x is a combination function of the pressure of the distillation process, the number of distillation column stages and the number of columns for the selected inducing solute.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 투자 비용은 하기 식 (2)로부터 계산된다. According to another embodiment of the present invention, the investment cost is calculated from the following equation (2).

CP = FMCV + CPL + CT (2)C P = F M C V + C PL + C T (2)

상기 식 (2)에서 CP는 총설치비용, CV 는 증류탑의 베셀(Vessel) 가격(외벽), CPL은 플랫폼과 사다리 가격, CT는 증류탑 트레이(Tray) 가격 및 FM는 증류탑 재질의 가격에 따른 계수임.In Equation (2), C P is the total installation cost, C V Is the vessel price of the distillation column (outer wall), C PL is the price of the platform and ladder, C T is the price of the tray tray and F M is the price of the column material.

또한, 상기 베셀 가격은 하기 식 (3)으로부터 결정된다. In addition, the said vessel price is determined from following formula (3).

Cv=exp[A+B*ln(W)+C*ln(W)] (3)Cv = exp [A + B * ln (W) + C * ln (W)] (3)

상기 식 (3)에서 A, B, C는 가격에 대한 계수이며, W는 베셀의 무게로 π(Di+tS)(L+0.8Di)tSρ로 계산됨(Di는 베셀의 직경,L은 베셀의 길이(높이) ts는 베셀의 벽두께).In Equation (3), A, B, and C are coefficients for price, and W is calculated as π (Di + tS) (L + 0.8Di) tSρ as the weight of the vessel (Di is the diameter of the vessel and L is the vessel). The length (height) of ts is the wall thickness of the vessel).

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 유도물질 후보군 각각에 대하여 상기 (b), (c) 단계가 반복 수행되며, 상기 방법은 상기 유도물질 후보군별 이윤이 비교되는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the steps (b) and (c) are repeatedly performed for each of the inducer candidate groups, and the method may further include comparing the profits of the inducer candidate groups.

본 발명은 또한 상술한 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령어가 기록된 기록매체를 제공한다.
The present invention also provides a recording medium having recorded thereon program instructions for implementing the above method.

본 발명에 따른 정삼투압 방식의 공정 설계 방법은 이윤을 극대화하는 공정 조건(용질의 종류, 분리 공정, 공정 조건, 운전 조건)을 조합하여 설계자에게 피드백할 수 있다. 이로써, 각각의 용질에 대한 공정 조건을 모사한 후, 다시 이를 경제적 관점에서 최적화하는 방식에 비하여, 설계자는 본 발명을 사용함으로써 경제성있는 담수화 공정의 공정 조건을 효과적으로 검색할 수 있다.
The forward osmosis process design method according to the present invention can feed back to the designer by combining the process conditions (solute type, separation process, process conditions, operating conditions) to maximize profits. This allows the designer to effectively search for the process conditions of an economical desalination process by using the present invention as compared to a method of simulating the process conditions for each solute and then optimizing it again from an economic point of view.

도 1은 정삼투압 방식의 해수 담수화 공정의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 설계 방법의 연산 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법의 단계도이다
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계방법의 단계도이다 .
도 5a 및 5b는 유틸리티 비용 모사 공정을 나타내는 도면이다.
도 6 내지 8은 본 발명에 따라 바람직한 공정조건 조합이 선택되는 실제 예를 설명하는 도면이다.
1 is a conceptual diagram of a seawater desalination process of the forward osmosis method.
2 is a flowchart illustrating a process design method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a step diagram of the process design method of the forward osmosis desalination process according to an embodiment of the present invention
Figure 4 is a step diagram of a process design method of the forward osmosis desalination process according to another embodiment of the present invention.
5A and 5B show a utility cost simulation process.
6 to 8 illustrate a practical example in which a preferred combination of process conditions is selected according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

본 발명은 정삼투압 방식의 담수 처리 공정에 있어서, 유도용액에 사용되는 유도용질의 후보군을 선택하고, 선택된 유도용질에 대한 분리 공정, 공정 조건, 및 이윤에 대한 정보를 모사하고, 이를 통하여, 최적의 용질과 분리 공정의 종류, 공정 조건을 설계자에게 제시하는 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법에 관한 것이다. In the present invention, in the forward osmosis-type freshwater treatment process, a candidate group of inducing solutes used in the induction solution is selected, and the information on the separation process, process conditions, and profits for the selected induction solutes is optimized. The present invention relates to a forward osmosis desalination process design method that presents the designer with the type of solute, separation process, and process conditions.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 설계 방법의 연산 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a process design method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 유도용질의 후보군에 대한 물성 데이터베이스(DB)로부터 물성을 얻게 된다. 즉, 본 발명자는 정삼투압 방식의 담수화 공정에서 유도용질의 선택과 분리 공정은 미리 중요하며, 이를 모델링하여, 모사히기 위해서는 유도용질 후보군의 물성정보가 중요하다는 점에 주목하였다. 즉, 본 발명자는 유도용액에 사용되는 용질의 적합도는 분리공정의 종류에 따라 달라지며 각 분리공정에 필요한 물성정보를 모두 포함하고 있는 물성 데이터베이스를 이용한다. 예를 들면, 증류와 같은 열공정(Thermal process) 기반의 분리 공정에서는 끓는점, 휘발도, 화학평형 상수, 용해도, 할성도 계수(Activity Coefficient) 등이 필요하며, 막 분리 공정(Membrane process)의 경우에는 물질전달 상수, 용해도, 용질의 침투능 등의 물성정보가 필요하다. 이러한 정보는 용질의 본질적인 특성에 해당하는 전하수, 이온반경, 이온세기 등과 용질의 비이상성을 표현하기 위한 바이너리 파라미터(Binary parameter), 비임의성 인자(Nonrandomness factor)등의 매개변수를 통해 계산될 수 있는, 본 발명의 일 실시예에서는 ElecNRTL, Pitzer, OLI MSE모델등의 액체 활동도 계수 모델과 Redlich-Kwong-Soave식을 적용하였으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. Referring to FIG. 2, first, physical properties are obtained from a physical database (DB) of candidate solutes. That is, the present inventors noted that the selection and separation process of the inducing solute in the forward osmosis desalination process is important in advance, and that the physical property information of the inducing solute candidate group is important for modeling and simulating it. That is, the present inventors use the physical property database which includes all the physical property information necessary for each separation process, depending on the type of separation process so suitability of the solute used in the induction solution. For example, thermal processes based separation processes such as distillation require boiling points, volatilities, chemical equilibrium constants, solubility, activity coefficients, and membrane processes. The physical properties such as mass transfer constants, solubility, solute penetration, etc. are required. This information can be calculated through parameters such as charge number, ionic radius, ionic strength, and so on, which are intrinsic properties of the solute, such as binary parameters and nonrandomness factors to express the non-ideality of the solute. In one embodiment of the present invention, the liquid activity coefficient model such as ElecNRTL, Pitzer, OLI MSE model and Redlich-Kwong-Soave equation is applied, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2를 다시 참조하면, 상기 획득된 물성 정보를 통해 유도용질의 분리공정을 모사함으로써, 유도용질의 분리에 필요한 공정과 에너지를 예측, 계산한다. Referring back to Figure 2, by simulating the separation process of the derived solutes based on the obtained physical property information, the process and energy required for separation of the derived solutes are predicted and calculated.

즉, 유도용질의 대부분을 차지하는 전해질 시스템(Electrolyte system)의 경우 분리공정에 있어서 상평형 외에도 화학적인 평형상태를 예측해야만 정밀한 모사가 가능한데, 물 속에 용해되어 있는 유도용질들의 이온 간, 분자 간의 평형 상태를 모사함과 동시에 분자의 기체, 액체 상 간의 평형상태는 온도, 압력, 조성에 따라 변하게 된다. 이와 같은 화학평형과 상평형 모델의 결합을 통해 기-액 평형(VLE) 데이터를 얻을 수 있으며, 이를 기반으로 다양한 분리공정, 예를 들면 열공정을 모사할 수 있다. In other words, in the case of an electrolyte system, which accounts for most of the inducing solutes, in addition to the phase equilibrium in the separation process, accurate simulation is possible only when the chemical equilibrium is predicted. Simultaneously, the equilibrium between the gas and liquid phases of the molecules changes with temperature, pressure, and composition. This combination of chemical equilibrium and phase equilibrium models yields gas-liquid equilibrium (VLE) data, which can be used to simulate a variety of separation processes, for example thermal processes.

예를 들면, 증류 공정으로 유도용질을 분리하는 경우, 단일 증류탑을 이용하는 경우 외에도 여러 개의 증류탑을 사용하는 MSCD(Multi-stage Column Distillation), MSF(Multi-Stage Flash), MED(Multi-Effect Distillation)등이 있는데, 이러한 다양한 공정 방식에 따른 소요되는 유틸리티양 등을 연산할 수 있다. 본 발명은 이에 더 나아가, 각 공정 시스템의 설치에 따른 초기 비용을 투자 비용으로 상정하고, 이를 유틸리티 비용과 함께 고려하여 최적의 담수화 공정 요소 조합을 설계한다. 본 발명에서 또한 용질을 선택하기 위한 모사 공정이 실제 공정의 설계에 있어 충분한 정보를 가지고 있지 않으며, 에너지 가격과 생산수의 가치, 투자비용, 인체에 대한 독성, 환경문제 등에 따라 적합한 용질은 항상 변할 수 있으므로 이를 고려하는 것은 필수적이다는 점에 주목하였다. 즉, 본 발명자는 용질 적합도가 단순히 열역학적인 효율로만 결정될 수는 없으며, 따라서, 그 대안으로 경제적인 요인을 총체적으로 고려하는 이윤 극대화 방식을 통하여 유도용질, 분리공정, 운전조건을 결정하는 방식의 새로운 방식의 담수화 공정 설계 방법을 제공한다. For example, induction distillation by distillation process, in addition to using a single distillation column, multi-stage column distillation (MSCD), multi-stage flash (MSF), and multi-effect distillation (MSD) And the like, it is possible to calculate the amount of utility required by these various process methods. In addition, the present invention further considers the initial cost of the installation of each process system as the investment cost, and considers the cost together with the utility cost to design an optimal desalination process combination. In the present invention, the simulation process for selecting solutes does not have enough information in the design of the actual process, and the appropriate solutes will always change depending on the energy price and the value of the produced water, investment cost, toxicity to the human body, environmental problems, etc. Note that it is essential to take this into account as it can. In other words, the inventors of the present invention can not determine the solubility suitability simply by thermodynamic efficiency, and thus, as an alternative, the new method of determining the inducing solute, the separation process, and the operating conditions through the profit maximization method that considers economic factors as a whole. To provide a desalination process design method.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법의 단계도이다. Figure 3 is a step diagram of the process design method of the forward osmosis desalination process according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 유도용액의 유도용질 종류가 선택된다. 상기 유도용질의 선택은 단순히 1종의 유도용질만이 선택되는 것이 아니라, 생산수의 순도, 용량 등에 따라 복수 개의 후보군이 선택된다. 예를 들면, 탄산암모늄의 경우 농업용수일 때 50ppm, 식용수일 때 2ppm이하의 농도로 분리할 수 있으며, 식용수인 경우 독성이 강한 황화물, 시안화물등의 물질은 후보군에서 제외하는 것이 바람직하고, 공업용수인 경우 부식성이 강한 산화물, 염화물, 수산화물을 제외하는 것이 바람직하다. 이와 같이 생산수의 용도, 순도 및 그 용량 등에 따라 가능한 유도용질의 후보군이 미리 선택된다. Referring to Figure 3, first, the type of solute derived induction solution is selected. In the selection of the inducing solute, not only one kind of inducing solute is selected, but a plurality of candidate groups are selected according to the purity, capacity, and the like of the produced water. For example, ammonium carbonate can be separated at a concentration of 50 ppm in agricultural water and 2 ppm or less in drinking water, and in drinking water, it is preferable to exclude substances such as sulfides and cyanide, which are highly toxic, from industrial candidates. In the case of water it is preferred to exclude highly corrosive oxides, chlorides, hydroxides. In this way, candidate groups of inducible solutes are selected in advance according to the use, purity, capacity, and the like of the produced water.

이후 상기 선택된 종류의 유도용질에 대한 물성 정보가 획득되다. 상기 물성 정보는 상술한 바와 같이 분리 공정에 필요한 다양한 종류의 정보일 수 있으며 종래의 화공 물성 데이터베이스로부터 필요한 물성 정보가 획득될 수 있다. Thereafter, physical property information of the selected type of inducing solute is obtained. The physical property information may be various kinds of information required for a separation process as described above, and the required physical property information may be obtained from a conventional chemical property database.

상기 획득된 유도용질의 물성 정보에 따라 상기 유도용질에 대한 복수의 분리 공정의 유틸리티 소요량 및 투자 비용이 이후 예측, 연산된다. 즉, 유틸리티는 분리 공정을 유지하는 데 소요되는 전기, 용수, 가스 등의 모든 제반 에너지원을 다 포함하는 것으로, 이러한 유틸리티 소요량은 비용형태로 표현될 수 있다. 또한 본 발명은 상술한 바와 같이 선택된 생산수 용량을 처리하는 데 필요한 초기 설치 비용을 투자 비용(investment cost)의 형태로 고려하며, 상기 획득된 유틸리티 비용 및 투자 비용의 총합을 포함하는 이윤을 기준으로, 상기 분리 공정 중 최대의 이윤을 나타내는 분리 공정을 최적 담수화 공정으로 표시하게 된다. Utility requirements and investment costs of a plurality of separation processes for the derived solutes are then predicted and calculated according to the obtained property information of the derived solutes. That is, the utility includes all the energy sources such as electricity, water, and gas required to maintain the separation process, and the utility requirement can be expressed in the form of cost. In addition, the present invention considers the initial installation cost required to process the selected production capacity as described above in the form of an investment cost, and based on the profit including the sum of the obtained utility cost and the investment cost. In the separation process, the separation process showing the maximum profit is represented as an optimal desalination process.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 유도용질로 복수 종류의 물질들이 미리 선택되고, 상기 선택된 각각의 유도용질에 대하여 상술한 단계가 각각 진행될 수 있다. 즉, A, B, C라는 후보물질에 대하여 미리 선택된 생산수 순도, 용량에 따라 분리 공정별 유틸리티 비용과 투자 비용이 계산된다. 이후 상기 계산된 유틸리티 비용과 투자 비용의 총합을 가장 낮출 수 있는 분리공정과, 해당 분리공정의 최적 운전조건 및 이윤이 계산, 표시된다. 이후, 후보물질 중 최대 이윤을 나타내는 물질이 선택되고, 그 물질에 대응하는 최적 분리공정과 운전 조건이 설계자에게 피드백된다. In one embodiment of the present invention, a plurality of kinds of materials may be selected in advance as the inducing solute, and the above-described steps may be performed for each of the selected inducing solutes. That is, utility cost and investment cost for each separation process are calculated according to the purity and capacity of the production water selected in advance for candidate materials A, B, and C. Thereafter, the separation process that can minimize the sum of the calculated utility cost and investment cost, and the optimum operating conditions and profits of the separation process are calculated and displayed. Subsequently, a material showing the maximum profit among candidate materials is selected, and an optimum separation process and operating conditions corresponding to the material are fed back to the designer.

본 발명의 일 실시예에서 상기 분리 공정은 증류 공정 또는 막 분리 공정이며, 각각의 공정에 대하여 상술한 단계가 모두 진행된다. In one embodiment of the present invention, the separation process is a distillation process or a membrane separation process, and all of the above-described steps are performed for each process.

도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계방법의 단계도이다.Figure 4 is a step diagram of a process design method of the forward osmosis desalination process according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 방법은 먼저 생산수의 용도에 따른 유도용질 후보군과 생산수의 순도가 결정된다. 예를 들면 음용수인 경우, 관련 법규와 제반 규제 사항에 따라 순도가 결정되고, 이에 대한 유도용질 후보군이 결정된다. 이후, 상기 유도용질 후보군에 대한 분리 공정이 탐색되고, 이후 상기 유도용질의 후보군별, 각 분리 공정의 종류별 및 각 분리 공정의 운전조건(압력, 단수)으로 이루어진 공정 조합 중, 이윤을 극대화하는 공정 조합이 선택된다.Referring to FIG. 4, the method first determines the purity of the derived solute candidate group and the produced water according to the use of the produced water. For example, in the case of drinking water, purity is determined by relevant laws and regulations, and candidate solute candidate groups are determined. Subsequently, a separation process for the candidate solute candidate group is searched, and then a process of maximizing profits among the process combinations consisting of candidate groups of the induced solutes, types of each separation process, and operating conditions (pressure, fraction) of each separation process. The combination is selected.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 분리공정을 증류 공정을 한 후, 이에 대한 최대의 이윤을 발생시킬 수 있는 공정 조건을 설계자에게 피드백하는 설계방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a design method for feeding back the designer the process conditions that can generate the maximum profit for the separation process after the distillation process.

본 발명에서 최적의 공정 조건을 선택하는 인자로서, 이윤을 제공하는데, 여기에서 이윤은 하기 식으로 표시된다.
As a factor in selecting an optimal process condition in the present invention, profit is provided, wherein the profit is represented by the following formula.

이윤f(x)= 담수화된 물의 가격 R(x) - 원료물질 비용 M(x) - 유틸리티 비용 U(x) - 투자비용 I(x) (1)
Profit f (x) = price of desalted water R (x)-raw material cost M (x)-utility cost U (x)-investment cost I (x) (1)

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에서는 증류공정으로 용질을 분리하는 방식에 있어서 다양한 증류 공정의 압력, 단(stage)수, 및 컬럼 수가 사용될 수 있으며, 여기에서 이윤은 임의 결정된 압력, 단수 및 컬럼 수에 기반하여 계산되는 점을 고려하였다. Further, in another embodiment of the present invention, the pressure, stage number, and column number of various distillation processes may be used in the method of separating the solutes by distillation process, where the profit may be arbitrarily determined pressure, stage and Consideration is given based on the number of columns.

즉, 본 발명은 도 5에서 도시된 바와 같은 물성 정보와 상평형 정보를 이용하여 분리 공정을 다양한 시뮬레인션 프로그램을 통하여 모사하고, 이로부터 증류탑 수 및 단위 생산수단 필요 에너지를 계산하여, 획득한다. 도 5a는 데이터베이스(Datebase)를 통해 탄산암모늄에 대한 NH3, H2O, CO2, NH4+, OH-, H3O+, OH-, CO32- 활성 성분의 Activity coefficient를 불러와서 상기 수식으로 표현되는 화학평형상태를 나타내며, 도 5b는 상기 수식으로 표현되는 상평형상태를 계산하여 증류탑에서의 분리 공정을 모사하는 과정을 나타낸다. 상기 모사는 HYSIS, PRO-II, ASPEN과 같은 화공 시뮬레이션 프로그램을 통하여 수행될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. That is, the present invention simulates the separation process through various simulation programs using the physical property information and the phase equilibrium information as shown in FIG. 5, and calculates and obtains the number of distillation column and the required energy for the unit production means. . Figure 5a shows the chemical equilibrium state represented by the above formula by calling the activity coefficient of the NH3, H2O, CO2, NH4 +, OH-, H3O +, OH-, CO32- active ingredient for ammonium carbonate through a database (Datebase), 5B illustrates a process of simulating a separation process in a distillation column by calculating a phase equilibrium state represented by the above formula. The simulation may be performed through a chemical simulation program such as HYSIS, PRO-II, ASPEN, but the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 유지비용인 유틸리티 비용과 함께, 초기 비용인 투자 비용이 공정 설계에 고려되는데, 투자 비용은 하기 식 (2)로부터 계산된다. In the present invention, together with the utility cost which is the maintenance cost as described above, the investment cost which is the initial cost is considered in the process design, and the investment cost is calculated from the following equation (2).

CP = FMCV + CPL + CT (2)C P = F M C V + C PL + C T (2)

상기 식 2에서 CP는 총설치비용, CV 는 증류탑의 베셀(Vessel) 가격(외벽), CPL은 플랫폼과 사다리 가격, CT는 증류탑 트레이(Tray) 가격 및 FM는 증류탑 재질의 가격에 따른 계수이며, 가격이 증가할수록 상기 계수는 커진다. In Equation 2, C P is the total installation cost, C V Is the vessel price of the distillation column (outer wall), C PL is the platform and ladder price, C T is the distillation column tray price and F M is the coefficient of distillation column material, and the coefficient increases as the price increases. .

또한, 상기 베셀 가격은 하기 식 (3)으로부터 결정되는데, In addition, the vessel price is determined from the following equation (3),

Cv=exp[A+B*ln(W)+C*ln(W)] (3)Cv = exp [A + B * ln (W) + C * ln (W)] (3)

상기 식 (3)에서 A, B, C는 가격에 대한 계수로서, 상기 계수는 가격이 높아질수록 커진다. 또한 W는 베셀의 무게로 π(Di+tS)(L+0.8Di)tSρ로 계산되고, 여기에서 Di는 베셀의 직경, L은 베셀의 길이(높이) ts는 베셀의 벽두께이다. 즉, 초기 투자비용에 있어서, 대용량의 증류탑 베셀(외벽)이 상당히 중요한 부분이 되므로, 본 발명에서는 이를 총 설치비용을 일 파라미터로 포함시킨다. In Equation (3), A, B, and C are coefficients for price, and the coefficient increases as the price increases. W is also calculated as π (Di + tS) (L + 0.8Di) tSρ by the weight of the vessel, where Di is the diameter of the vessel and L is the length (height) ts of the vessel. That is, in the initial investment cost, since the large-capacity distillation column vessel (outer wall) becomes a very important part, the present invention includes the total installation cost as one parameter.

본 발명에서는 유도물질 후보군 각각에 대하여 상술한 분리공정 탐색 및 이윤에 기반한 공정조건이 모사되고, 이에 따라 상기 유도물질 후보군별 이윤이 비교될 수 있다. 즉, 각 유도용질 후보군별, 각 공정의 종류별, 각 공정의 운전조건(압력, 단수)별로 수많은 조합 중에서 가장 이윤이 높은 조합을 탐색되고, 탐색된 조합이 설계자에게 표시, 피드백된다.In the present invention, the process conditions based on the above-described separation process search and profit for each of the derivatives candidate groups are simulated, and thus the profits for each of the derivatives candidate groups can be compared. That is, the most profitable combination is searched among numerous combinations for each candidate solute candidate group, each process type, and operation conditions (pressure, number of stages) of each process, and the found combination is displayed and fed back to the designer.

이하 본 발명에 따라 바람직한 공정조건 조합이 선택되는 실제 예를 설명한다. Hereinafter, a practical example in which a preferred combination of process conditions is selected according to the present invention will be described.

실행예Example of execution 1 One

1. 조건1. Conditions

에너지 가격:0.008$/khwEnergy price: 0.008 $ / khw

생산수의 용도:식용수Use of production water: Drinking water

플랜트의 생산용량:시간당 200kgProduction capacity of the plant: 200 kg per hour

순도:2ppm
Purity: 2 ppm

2. 결과(도 6 참조)2. Results (see Figure 6)

위 조건 하의 최적 유도용질, 분리방법, 분리조건은 탄산암모늄을 유도용질로, 상압, 13단, 단일 증류탑(컬럼수 1)을 사용하는 것이 가장 효과적이다.
Under the above conditions, it is most effective to use ammonium carbonate as the solute, atmospheric pressure, 13 stages, and a single distillation column (column number 1).

실행예Example of execution 2 2

1. 조건1. Conditions

에너지 가격:0.02$/khwEnergy price: 0.02 $ / khw

생산수의 용도:식용수Use of production water: Drinking water

플랜트의 생산용량:시간당 200kgProduction capacity of the plant: 200 kg per hour

순도:20ppm
Purity: 20 ppm

2. 결과(도 7 참조)2. Results (see Figure 7)

위 조건 하에서는 0.07 대기압, 단일 증류탑, 11 단이 가장 경제적이다.
Under these conditions, 0.07 atmospheric pressure, single distillation column, 11 stages are the most economical.

실험예Experimental Example 3 3

1. 조건 1. Conditions

에너지 가격:0.05$/khwEnergy price: 0.05 $ / khw

생산수의 용도:식용수Use of production water: Drinking water

플랜트의 생산용량:시간당 400kgProduction capacity of the plant: 400 kg per hour

순도:1ppm
Purity: 1ppm

2. 결과(도 8 참조)2. Results (see Figure 8)

위 조건 하에서는 0.07, 0.28 대기압, 이중 증류탑(컬럼수 2), 14단이 가장 효과적이다.
Under the above conditions, 0.07, 0.28 atmospheric pressure, double distillation column (column number 2), 14 stages are most effective.

본 발명은 이와 같이 유도용질에 따른 물성정보에 기반하여,이윤을 가장 극대화할 수 있는 공정과 그 공정조건, 그리고 이를 달성할 수 있는 유동용질의 종류의 조합 정보를 설계자에게 피드백할 수 있다. The present invention can feed back to the designer the combination information of the process that maximizes the profits, the process conditions thereof, and the type of flow solu- tion that can achieve this, based on the physical property information according to the derived solute.

또한, 본 발명에 따른 설계방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.In addition, the design method according to the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include ROM, RAM, optical disk, magnetic tape, floppy disk, hard disk, nonvolatile memory, and the like, and also include a carrier wave (for example, transmission through the Internet). The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (13)

정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법에 있어서, 상기 방법은
유도용액의 유도용질 종류가 선택되는 단계;
상기 선택된 종류의 유도용질에 대한 물성 정보가 획득되는 단계;
상기 획득된 유도용질의 물성 정보에 따라 상기 유도용질에 대한 복수의 분리 공정 의 유틸리티 소요량 및 투자 비용이 연산되는 단계; 및
상기 연산된 유틸리티 비용 및 투자 비용의 총합을 기준으로 상기 복수의 분리 공정 중 최소 비용의 분리 공정을 최적 공정으로 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법.
In the process design method of the forward osmosis desalination process, the method
Selecting a type of inducing solution of the inducing solution;
Obtaining physical property information on the selected type of inducing solute;
Calculating utility requirements and investment costs of a plurality of separation processes for the derived solutes according to the obtained physical properties of the derived solutes; And
And a step of displaying the minimum cost separation process among the plurality of separation processes as an optimal process based on the sum of the calculated utility cost and the investment cost.
제 1항에 있어서,
상기 유도용질은 복수 종류의 후보들이 미리 선택되고, 선택된 각각의 유도용질에 대하여 제 1항의 단계가 각각 진행되는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법.
The method of claim 1,
The derivation method of the forward osmosis desalination process, characterized in that the plurality of candidates are preselected, the step of claim 1 is performed for each of the selected solutes.
제 2항에 있어서,
상기 유도용질의 종류는 정삼투압 방식으로 담수화된 물의 용도를 기준으로 선택되는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법.
The method of claim 2,
The kind of the induced solute is a forward osmosis desalination process design method, characterized in that selected based on the use of water desalted by the osmotic pressure method.
제 1항에 있어서,
상기 분리 공정은 증류 공정 또는 막 분리 공정이며, 각각의 공정에 대하여 제 1항의 단계가 모두 진행되는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법.
The method of claim 1,
The separation process is a distillation process or a membrane separation process, the forward osmosis desalination process design method, characterized in that all of the steps of step 1 for each process.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 공정 설계 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령어가 기록된 기록매체.
A recording medium having recorded thereon program instructions for implementing the process design method according to any one of claims 1 to 4.
정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계방법에 있어서, 상기 방법은
(a) 생산수의 용도에 따른 유도용질 후보군과 생산수의 순도가 결정되는 단계;
(b) 유도용질 후보군에 대한 분리 공정이 탐색되는 단계;
(c) 상기 유도용질의 후보군별, 각 분리 공정의 종류별 및 각 분리 공정의 운전조건(압력, 단수)으로 이루어진 공정 조합 중, 이윤을 극대화하는 공정 조합이 선택되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법.
In the process design method of the forward osmosis desalination process, the method
(a) determining the purity of the solute candidate group and the production water according to the use of the production water;
(b) searching for a separation process for the derived solute candidate group;
(c) a process combination of maximizing profits is selected from among a combination of processes consisting of candidate groups of the induced solutes, types of each separation process, and operating conditions (pressure, number of steps) of each separation process. Process design method of forward osmosis desalination process.
제 6항에 있어서,
상기 유도용질의 분리공정은 증류 공정인 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법.
The method of claim 6,
Separation process of the induced solute is a distillation process, the process design method of the forward osmosis desalination process.
제 7항에 있어서,
상기 이윤은 하기 식 (1)로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법.

이윤 f(x)= 담수화된 물의 가격 R(x) - 원료물질 비용 M(x) - 유틸리티 비용 U(x) - 투자비용 I(x) (1)
상기 식 (1)에서 x는 선택된 유도용질에 대한 증류 공정의 압력, 증류탑 단수 및 컬럼의 수의 조합 함수임.
The method of claim 7, wherein
The profit is calculated by the following formula (1) process design method of the forward osmosis desalination process.

Profit f (x) = price of desalted water R (x)-raw material cost M (x)-utility cost U (x)-investment cost I (x) (1)
In formula (1), x is a combination function of the pressure of the distillation process, the number of distillation column stages and the number of columns for the selected inducing solute.
제 8항에 있어서,
상기 투자 비용은 하기 식 (2)로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법.

CP = FMCV + CPL + CT (2)
상기 식 (2)에서 CP는 총설치비용, CV 는 증류탑의 베셀(Vessel) 가격(외벽), CPL은 플랫폼과 사다리 가격, CT는 증류탑 트레이(Tray) 가격 및 FM는 증류탑 재질의 가격에 따른 계수임.
The method of claim 8,
The investment cost is a process design method of the forward osmosis desalination process, characterized in that calculated from the following formula (2).

C P = F M C V + C PL + C T (2)
In Equation (2), C P is the total installation cost, C V Is the vessel price of the distillation column (outer wall), C PL is the price of the platform and ladder, C T is the price of the tray tray and F M is the price of the column material.
제 9항에 있어서,
상기 베셀 가격은 하기 식 (3)으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법.
Cv=exp[A+B*ln(W)+C*ln(W)] (3)

상기 식 (3)에서 A, B, C는 가격에 대한 계수이며, W는 베셀의 무게로 π(Di+tS)(L+0.8Di)tSρ로 계산됨(Di는 베셀의 직경,L은 베셀의 길이(높이) ts는 베셀의 벽두께).
The method of claim 9,
The vessel price is a process design method of the forward osmosis desalination process, characterized in that determined from the following formula (3).
Cv = exp [A + B * ln (W) + C * ln (W)] (3)

In Equation (3), A, B, and C are coefficients for price, and W is calculated as π (Di + tS) (L + 0.8Di) tSρ as the weight of the vessel (Di is the diameter of the vessel and L is the vessel). The length (height) of ts is the wall thickness of the vessel).
제 6항에 있어서,
유도물질 후보군 각각에 대하여 상기 (b), (c) 단계가 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법.
The method of claim 6,
The process design method of the forward osmosis desalination process, characterized in that the steps (b), (c) is repeated for each of the candidate substance candidate group.
제 11항에 있어서, 상기 방법은
상기 유도물질 후보군별 이윤이 비교되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법.
The method of claim 11, wherein the method is
The process design method of the forward osmosis desalination process characterized in that it further comprises the step of comparing the profit for each candidate group of the derived material.
제 6항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 정삼투압 방식의 담수화 공정의 공정설계 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령어가 기록된 기록매체.

A recording medium having recorded thereon program instructions for implementing the process design method of the forward osmosis desalination process according to any one of claims 6 to 12.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101318578B1 (en) * 2012-05-29 2013-10-16 고려대학교 산학협력단 Apparatus for evaluating membrane fouling potential using forward osmosis and flow field flow fractionation
KR101371654B1 (en) * 2012-07-27 2014-03-19 서울대학교산학협력단 Thermo-responsive draw solute for forward osmosis and method for water desalination and water purification using the draw solute
KR20230008385A (en) * 2021-07-07 2023-01-16 한국건설기술연구원 Navigation route optimizing system for movable seawater desalination vessel based on internet of things (iot) water level sensor, and method for the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101318578B1 (en) * 2012-05-29 2013-10-16 고려대학교 산학협력단 Apparatus for evaluating membrane fouling potential using forward osmosis and flow field flow fractionation
KR101371654B1 (en) * 2012-07-27 2014-03-19 서울대학교산학협력단 Thermo-responsive draw solute for forward osmosis and method for water desalination and water purification using the draw solute
KR20230008385A (en) * 2021-07-07 2023-01-16 한국건설기술연구원 Navigation route optimizing system for movable seawater desalination vessel based on internet of things (iot) water level sensor, and method for the same

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