KR20130056711A - 역삼투막 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시킨 고효율의 역삼투 장치 및 이를 이용한 수처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역삼투 공정에서 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시켜서 역삼투 공정의 효율을 향상시키기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 고안한 장치와 방법을 이용하면, 막오염의 발생을 완화시키고 막의 수명을 연장시키며, 투과수의 수질을 향상시킬 수 있다.

Description

역삼투막 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시킨 고효율의 역삼투 장치 및 이를 이용한 수처리 방법{High Efficient Reverse Osmosis Apparatus Having Reduced Flux Difference Among RO Membrane Elements Inside Vessel and Water Treatment Method Using the Same}

본 발명은 역삼투 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 역삼투막 베셀 내부의 플럭스 분포를 균등하게 하여 역삼투 공정의 효율을 높인 고효율의 역삼투 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.

역삼투 공정은 최근 해수담수화와 하수재이용 등 다양한 수처리 분야에서 활용되고 있다. 역삼투 공정에는 통상 나권형 형태의 역삼투막 엘리먼트가 사용되며, 특히 해수담수화의 경우 하나의 베셀에 6~8개의 엘리먼트가 장착된 것이 기본 구성요소가 된다.

그러나 이와 같은 역삼투 공정의 근본적인 문제점 중의 한 가지는 한 베셀 내에 장착된 역삼투막 엘리먼트가 서로 다른 조건에서 운전된다는 점이다. 즉 역삼투막 엘리먼트 중에서 베셀의 유입부에 위치한 것이 베셀의 유출부에 위치한 것 보다는 농축도가 낮은 용액을 처리하게 되므로 유입수가 가지고 있는 삼투압이 낮다. 고압펌프에 의하여 역삼투막에 제공되는 유입압력과 삼투압의 차이가 실제 역삼투에서 투과수의 생산에 사용되는 구동압력이므로, 역삼투막 베셀의 유입부에 위치한 엘리먼트가 유출부에 위치한 엘리먼트에 비하여 보다 높은 구동압력에서 운전되어 투과유속(플럭스)가 높은 조건에서 운전된다. 따라서 하나의 베셀 내에서 각 엘리먼트는 서로 다른 플럭스 조건에서 운전되며, 투과수의 유량의 상당부분이 베셀의 유입부 근처에 위치한 엘리먼트에서 생산되며, 베셀의 유출부 근처에 위치한 엘리먼트는 비효율적으로 사용된다. 이러한 현상은 유입수가 높은 이온농도를 가지는 해수담수화의 경우 심각하게 나타나며, 보통 첫 번째 엘리먼트는 마지막 엘리먼트보다 2~3배 높은 플럭스에서 운전된다.

엘리먼트 간의 플럭스가 불균일한 것은 여러 가지 문제를 야기한다. 먼저 플럭스가 높은 앞단의 엘리먼트는 막오염이 빠르게 진행된다. 막오염 속도는 플럭스와 비례하는 경우가 많으며, 특히 일정 플럭스 이상에서 빠르게 막오염이 진행되는 임계플럭스 현상 등이 나타날 수 있으므로 플럭스의 차이는 막오염 현상을 가속화시킨다. 또한 뒷단의 엘리먼트는 지나치게 낮은 플럭스로 운전되므로 투과수의 수질이 낮아지는 현상을 일으킨다. 따라서 플럭스를 균일하게 하는 것은 역삼투 공정의 효율을 높이는데 중요하다.

최근 이러한 문제점을 해결하고자 앞단의 엘리먼트와 뒷단의 엘리먼트가 서로 다른 물 투과도를 가지는 것을 사용하는 방법이 적용되기도 한다. 그러나 이러한 방법은 투과도가 일반적인 역삼투막보다 낮은 특수한 역삼투막 엘리먼트를 이용하여야 하므로 추가적인 설치비용이 발생하며 전체적인 운전비용도 상승한다. 또한 막의 유지관리와 교체를 위해서는 동일한 종류의 막 엘리먼트를 사용하는 것이 바람직하기 때문에 다른 종류의 막 엘리먼트를 병행하여 사용하는 방법은 여러 가지 복잡한 문제를 야기할 수 있다.

또한, 베셀 내 플럭스를 균일하게 하기 위하여, 베셀 중간에 유입수 배관을 장착하여 유입수가 베셀 중간으로부터 유입되어 양쪽으로 흐르게 하고, 투과 후 발생한 농축수는 베셀의 양 말단에 각각 존재하는 농축수 배관을 통하여 배출시키는 원리를 이용하는, 완전 병렬 방식이 적용된 역삼투막 베셀 및 방법도 개발된 바 있다. 그러나, 이 방법은 압력벳셀 중간에 유입수 입구를 별도로 제작해야 하기 때문에, 베셀의 규격 및 배열이 달라지게 되어 기존의 베셀을 그대로 응용할 수 없는 문제점이 있고, 유입수가 양쪽으로 흐르게 하게 하기 위하여 벳셀 내부 압력이 고압으로 운전되기 때문에 균열의 위험도 존재한다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명자들은 상용화된 압력 베셀을 그대로 사용하면서도 역삼투막 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시키어 막오염의 발생을 완화시키고 역삼투 효율을 증가시키는 방법 및 장치의 개발을 위하여 예의 연구 노력하였다. 그 결과 유입수는 직렬로 흐르게 하면서도 투과수를 병렬식으로 배출하는 직병렬 통합 운영 방식이 적용된 역삼투막 베셀 및 이를 포함하는 역삼투 장치를 개발해 내었으며, 이들을 이용하는 경우 엘리먼트 간 플럭스가 균등하게 분배되어 막 오염 완화 및 수질 향상 결과를 달성하게 된다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 직병렬 통합 운영 방식이 적용된 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시킨 고효율의 역삼투막 베셀을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 역삼투막 베셀을 포함하는 고효율의 역삼투 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 역삼투 공정에 있어서 역삼투막 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시키어 역삼투 효율을 증가시키는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 하나의 관점은 유입수 배관, 복수개의 역삼투막 엘리먼트, 상기 복수개의 엘리먼트를 직렬로 연결하는 투과수 유로, 상기 연결된 복수개의 역삼투막 엘리먼트를 두 부분으로 분리하는 투과수 유로 분리장치, 1차 투과수 배관, 2차 투과수 배관 및 농축수 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 베셀을 제공하는 것이다.

본 발명의 역삼투막 베셀은 직병렬 통합 운영 방식이 적용된 것으로서, 유입수는 기존의 방식 그대로 유입수 배관으로부터 농축수 배관 쪽으로 직렬로 흐르게 하기 때문에, 상용화된 압력 베셀을 그대로 응용하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 본 발명에 있어서, 상기 유입수를 베셀 내로 유입시키는 유입수 배관은 역삼투막 베셀의 전단에, RO막을 투과하지 못하고 농축된 농축수를 베셀 밖으로 배출시키는 농축수 배관은 베셀의 후단에 장착될 수 있다.

본 발명의 역삼투막 베셀은 복수개의 역삼투막 엘리먼트를 포함하는데, 상기 복수개의 엘리먼트는 RO막을 통과한 투과수가 엘리먼트 사이를 흐를 수 있도록 하는 관, 즉 투과수 유로에 의하여 직렬로 연결된다.

본 발명의 역삼투막 베셀은 투과수가 병렬식으로 배출되게 하기 위하여 엘리먼트 간 투과수의 이동을 방지하는 투과수 유로 분리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체예에서, 상기 투과수 유로 분리장치를 기준으로 베셀의 전반부에 존재하는 역삼투막 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 1차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출되고, 베셀의 후반부에 존재하는 역삼투막 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 2차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출되게 된다. 상기 1차 투과수 배관은 20 bar 이상의 기압에서도 견디는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 투과수 유로 분리 장치로는 엘리먼트 간 투과수의 이동을 방지할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있는데, 예컨대 실링, 마개, 고분자 씰, 패킹, 코킹, 고무, 실란트 등을 사용할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 20 bar 이상의 기압에서도 견디는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

바람직한 구체예에서, 본 발명의 투과수 유로 분리장치는 복수개의 엘리먼트의 중간 부분에 위치한다. 예컨대, 본 발명의 역삼투막 베셀은 예컨대 6개 내지 8개의 역삼투막 엘리먼트가 장착된 것일 수 있는데, 이 경우 상기 투과수 유로 분리장치는 세 번째 엘리먼트와 네 번째 엘리먼트 사이에 위치하거나, 또는 네 번째 엘리먼트와 다섯 번째 엘리먼트 사이에 위치하여 투과수의 엘리먼트간 이동을 방지할 수 있다.

본 발명의 역삼투막 베셀은 이렇듯 직병렬 통합 운영 방식의 적용으로 인하여, 상용화된 기존의 베셀 틀을 그대로 응용하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시키기 때문에, 막오염의 진행을 저지하고 막을 효율적으로 사용할 수 있게 하며, 투과수 수질의 향상 또한 가져온다.

본 발명의 다른 관점은 상기 직병렬 통합 운영 방식이 적용된 고효율의 역삼투막 베셀, 압력계 및 압력제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 장치를 제공하는 것이다.

구체예에서, 상기 압력계는 1차 투과수 배관과 연결되어 투과수가 가지는 압력을 측정하고, 상기 압력제어 밸브는 상기 압력계에서 측정되는 압력을 설정압력으로 맞추기 위하여 사용된다.

1차 투과수 배관을 통해 배출되는 투과수의 압력을 밸브를 통해 제어 하는 경우, 베셀 내 각 엘리먼트에 공급되는 유량을 더욱 더 균일하게 할 수 있다. 이는 1차 투과수 배관을 통해 나오는 배출수에 밸브를 달아 베셀의 전반부에 위치한 엘리먼트들로부터 생산되는 처리수의 양을 줄여서, 베셀의 후반부에 위치한 엘리먼트들에 공급되는 유입수의 양을 증가시키는 원리이다.

본 발명의 베셀은 직병렬 통합 운영 방식을 채택하고 있기 때문에 완전 병렬 방식(압력 베셀 중간으로부터 유입수가 유입되고, 양쪽으로 나뉘어 농축수가 베셀의 양 말단에서 각각 배출되는 방식으로서, 투과수의 흐름뿐만 아니라 유입수의 흐름까지도 병렬 방식을 채택한 운영방식)보다는 엘리먼트 간 플럭스 분포가 균등하지 못할 수도 있다.

이에, 본 발명자들은 1차 투과수 배관을 통해 나오는 배출수에 밸브를 달아 전반부 엘리먼트들로부터 생산되는 처리수의 양을 줄여서, 후반부 엘리먼트들에 공급되는 유입수를 늘리는 경우, 직병렬 통합 운영 방식을 채택하였음에도 마치 완전 병렬 방식을 채택한 것과 같이 엘리먼트 간 플럭스 분포를 더욱 더 균등하게 조절할 수 있다는 것을 확인하였다.

구체예에서, 1차 투과수 압력은 상기 압력제어 밸브에 의하여 설정압력으로 조절되는데, 이는 하기의 수학식에 의하여 계산될 수 있다.

Pset = 0.667πr/(1-r)

(Pset은 설정압력, π는 삼투압, r은 투과수)

바람직한 구체예에서 본 발명의 역삼투 장치는 처리수의 고압 상태를 활용하여 에너지를 회수할 수 있는 일 이상의 에너지회수장치를 추가로 포함하며, 이 경우 역삼투 수처리에 필요한 에너지의 일부를 이로부터 충당할 수 있는 장점이 있다.

구체예에서, 상기 에너지회수장치로는 예컨대 미니발전기, 압력 교환기(pressure exchanger), 터빈, 피스톤, 실린더, 유압식 터보차저(hydraulic turbocharger), 회전식 등압장치(Rotary isobaric device) 및 기타 에너지회수장치(Energy Recovery Device, ERD) 등을 사용할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 투과수 및/또는 배출수에 존재하는 압력으로부터 에너지를 회수하기 위하여 고안된 장치라면 제한 없이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서, 상기 에너지회수장치는 1차 투과수 배관 내의 유체가 가지는 압력과 유량을 이용하여 전기를 생산한다.

본 발명의 또 다른 관점은 역삼투 공정에 있어서, (i) 본 발명의 직병렬 통합 운영 방식의 고효율 역삼투막 베셀의 유입수 배관에 유입수를 유입시키는 단계; (ii) 상기 유입수를 베셀 내부에 장착된 복수개의 역삼투막 엘리먼트를 통해 투과시키는 단계; (iii) 상기 투과된 투과수 중에서, 투과수 유로 분리장치를 기준으로 전반부에 존재하는 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 1차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출시키고, 후반부에 존재하는 역삼투막 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 2차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출시키는 단계; 및 (iv) 상기 단계 (ii)에서 투과되지 못한 농축수를 농축수 배관으로 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시키어 역삼투 효율을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.

바람직한 구체예에서, 본 발명의 방법은 상기 1차 투과수 배관을 통해 유출된 투과수의 압력을 설정압력으로 조절하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

이렇게, 1차 투과수 배관을 통해 나오는 배출수의 압력을 밸브로 조절하는 경우, 전반부 엘리먼트들로부터 생산되는 처리수의 양을 줄여서 후반부 엘리먼트들에 공급되는 유입수를 늘릴 수 있게 되므로, 엘리먼트 간 플럭스 분포를 더욱 더 균등하게 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이 직병렬 통합 운영 방식을 채택한 본 발명의 고효율의 역삼투막 베셀은 각 엘리먼트 간 플럭스의 분배를 균등하게 함으로써, 막오염의 진행을 저지하고 막을 효율적으로 사용할 수 있게 하며, 추가적으로 투과수 수질의 향상을 가져올 수 있다.

또한 상기 직병렬 통합 운영 방식의 고효율의 역삼투막 베셀에 더하여 1차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출되는 투과수의 압력을 제어하는 본 발명의 역삼투 장치는 전반부 엘리먼트들로부터 생산되는 처리수의 양을 줄이고 후반부 엘리먼트들에 공급되는 유입수를 증가시키므로 더욱 더 균등한 플럭스의 분배를 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 역삼투 공정에서 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시켜서 역삼투 공정의 효율을 향상시키기 위한 장치를 설명하기 위한 흐름도이다: (1) 유입수 배관, (2) 역삼투막 베셀, (3) 역삼투막 엘리먼트, (4) 투과수 유로 분리장치, (5) 농축수 배관, (6) 1차 투과수 배관, (7) 2차 투과수 배관, (8)압력계, (9) 압력제어 밸브, (10) 미니 수력발전기, (11) 투과수 유로.
도 2는 본 발명에 따른 역삼투 공정에서 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시켜서 역삼투 공정의 효율을 향상시키기 위한 방법과 장치의 효과를 설명하기 위한 그림이다. 상단이 일반 역삼투압 베셀을 이용한 경우이고, 하단은 본 발명의 방법과 장치를 적용한 경우를 나타낸다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B, (i), (ii) 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

실시예

본 발명의 역삼투 수처리 장치

도 1에 도시된 바와 같이 유입수 배관(1); 직렬로 연결된 7개의 역삼투막 엘리먼트(3); 상기 7개의 엘리먼트를 직렬로 연결하는 투과수 유로(11); 3번째 엘리먼트와 4번째 엘리먼트 사이에 존재하는 투과수 유로 분리장치(4); 농축수 배관(5); 1차 투과수 배관(6); 및 2차 투과수 배관(7)이 장착된 본 발명의 역삼투막 베셀(2)을 준비하고, 상기 베셀에 도 1에 도시된 바와 같이 압력계(8); 압력제어 밸브(9)를 장착하여, 본 발명에 따른 역삼투 공정에서 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시키는 역삼투 수처리 장치를 제조하였다. 여기에 에너지 회수를 위하여 미니 수력발전기(10)를 추가로 장착할 수도 있다.

유입압력, 엘리먼트의 플럭스 및 투과수의 염도 비교

도 2는 본 발명에 따른 역삼투 공정에서 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시켜서 역삼투 공정의 효율을 향상시키기 위한 방법과 장치의 효과를 설명하기 위한 그림이다.

본 실시예에서는 7개의 엘리먼트가 직렬로 연결된 일반 역삼투압 베셀(CODELINE사, 80E100-7)을 이용하여 역삼투 공정을 운전하였을 때와, 본 발명의 방법과 장치를 적용하여 운전하였을 때의 유입압력, 엘리먼트의 플럭스 및 투과수의 염도를 조사 비교하였다.

본 발명의 방법과 장치를 적용하지 않았을 때 역삼투 공정을 운전하기 위해서는 54 bar의 유입압력이 필요하였고 투과수의 염도는 153 mg/L가 되었다. 이때 첫 번째 엘리먼트의 플럭스는 23 L/m²-hr이었고, 두 번째 엘리먼트의 플럭스는 21 L/m²-hr이었으며, 3번째는 19 L/m²-hr, 4번째는 16 L/m²-hr, 5번째는 14 L/m²-hr, 6번째는 12 L/m²-hr이었고, 7번째 엘리먼트의 플럭스는 9 L/m2-hr로서, 첫 번째 엘리먼트와 7번째 엘리먼트의 플럭스 간에는 약 2.6배의 차이가 발생하였다.

반면에 본 발명의 방법과 장치를 적용한 경우 운전압력은 56 bar로 약간 높지만 첫 번째 엘리먼트의 플럭스는 19 L/m²-hr, 두 번째 엘리먼트의 플럭스는 17 L/m²-hr이었으며, 3번째는 15 L/m²-hr, 4번째는 19 L/m²-hr, 5번째는 17 L/m²-hr, 6번째는 14 L/m²-hr이었고, 7번째 엘리먼트의 플럭스는 12 L/m²-hr로서 첫 번째 엘리먼트와 7번째 엘리먼트 간의 플럭스 차이가 1.6배로 크게 감소하였다.

또한, 투과수의 염도도 149 mg/L로 측정되어, 일반 역삼투압 베셀을 사용한 경우보다 우수한 수질의 투과수가 얻어졌다. 이는 각 엘리먼트간 플럭스 차이가 감소되어 역삼투 공정의 효율이 향상됨에 따라 얻어진 결과로 해석된다.

여기에, 추가적으로 미니발전기를 장착하는 경우 발전효율이 70%라 하더라도 유입수 1 m³당 약 0.04 kWhr의 추가적인 전력을 생산할 수 있다.

Claims (13)

1. 유입수 배관, 복수개의 역삼투막 엘리먼트, 상기 복수개의 엘리먼트를 직렬로 연결하는 투과수 유로, 상기 연결된 복수개의 엘리먼트를 두 부분으로 분리하는 투과수 유로 분리장치, 1차 투과수 배관, 2차 투과수 배관 및 농축수 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 베셀 내 플럭스가 균등하게 분포되는 역삼투막 베셀.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 유입수 배관은 상기 역삼투막 베셀의 전단에, 상기 농축수 배관은 상기 역삼투막 베셀의 후단에 장착된 것을 특징으로 하는 역삼투막 베셀.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 투과수 유로 분리장치를 기준으로 베셀의 전반부에 존재하는 역삼투막 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 상기 1차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출되고, 후반부에 존재하는 역삼투막 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 상기 2차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출되는 것을 특징으로 하는 역삼투막 베셀.
   
4. 제1항에 있어서, 6개 내지 8개의 역삼투막 엘리먼트가 장착된 것을 특징으로 하는 역삼투막 베셀.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 투과수 유로 분리장치는 세 번째 엘리먼트와 네 번째 엘리먼트 사이에 위치하거나, 또는 네 번째 엘리먼트와 다섯 번째 엘리먼트 사이에 위치하여 투과수의 엘리먼트간 이동을 방지하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 베셀.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 역삼투막 베셀, 압력계 및 압력제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 장치.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 압력계는 1차 투과수 배관과 연결되어 투과수가 가지는 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 장치.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 압력제어 밸브는 상기 압력계에서 측정되는 압력을 설정압력으로 맞추기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 설정압력은 하기의 수학식으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 장치:
   Pset = 0.667πr/(1-r)
   여기서 Pset은 설정압력, π는 삼투압, r은 투과수의 회수율이다.
   
10. 제6항에 있어서, 미니발전기, 압력 교환기(pressure exchanger), 터빈, 피스톤, 실린더, 유압식 터보차저(hydraulic turbocharger) 및 회전식 등압장치(Rotary isobaric device)로 구성된 군으로부터 선택되는 일 이상의 에너지회수장치를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 에너지회수장치는 1차 투과수 배관 내의 유체가 가지는 압력과 유량을 이용하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 장치.
    
12. 역삼투 공정에 있어서,
    (i) 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 역삼투막 베셀의 유입수 배관에 유입수를 유입시키는 단계;
    (ii) 상기 유입수를 베셀 내부에 장착된 복수개의 역삼투막 엘리먼트를 통해 투과시키는 단계;
    (iii) 상기 투과된 투과수 중에서, 투과수 유로 분리장치를 기준으로 베셀의 전반부에 존재하는 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 1차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출시키고, 후반부에 존재하는 역삼투막 엘리먼트에 의해 분리된 투과수는 2차 투과수 배관을 통하여 베셀로부터 유출시키는 단계; 및
    (iv) 상기 단계 (ii)에서 투과되지 못한 농축수를 농축수 배관으로 배출시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투막 베셀 내 엘리먼트 간의 플럭스 차이를 감소시키어 역삼투 효율을 증가시키는 방법.
    
13. 제12항에 있어서, 상기 1차 투과수 배관을 통해 유출된 투과수의 압력을 설정압력으로 조절하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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