KR20150140999A - Seawater desalination-power generation system for cleaning membrane and draw solution hydraulic pump using multi-channel pressure retarded osmosis evaluating device, and method using the same - Google Patents
Seawater desalination-power generation system for cleaning membrane and draw solution hydraulic pump using multi-channel pressure retarded osmosis evaluating device, and method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150140999A KR20150140999A KR1020140069357A KR20140069357A KR20150140999A KR 20150140999 A KR20150140999 A KR 20150140999A KR 1020140069357 A KR1020140069357 A KR 1020140069357A KR 20140069357 A KR20140069357 A KR 20140069357A KR 20150140999 A KR20150140999 A KR 20150140999A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pressure
- concentration
- power density
- membrane module
- osmosis
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 300
- 239000013535 sea water Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 143
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 116
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 112
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 78
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 100
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims description 65
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 60
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 45
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 35
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 31
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 28
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 15
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 10
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 5
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 5
- 239000002352 surface water Substances 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 4
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 36
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 4
- 239000002846 particulate organic matter Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000009292 forward osmosis Methods 0.000 description 1
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
-
- 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
- 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
-
- 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
- B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 해수담수화-발전 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 해수담수화를 위해서 역삼투막 모듈(Reverse Osmosis Module)을 적용하고 삼투발전을 위해서 압력지연삼투막 모듈(Pressure Retarded Osmosis Module)을 적용하는 해수담수화-발전 시스템(Seawater desalination and Power generation system)에 있어서, 압력지연삼투 공정의 제어 또는 세정을 위해 다채널 압력지연삼투 평가장치(Multi-channel Pressure Retarded Osmosis Evaluating Device)를 이용하는 해수담수화-발전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a seawater desalination-power generation system, and more particularly, to a reverse osmosis membrane module for seawater desalination and a seawater desalination module for applying a pressure retarded osmosis module In a seawater desalination and power generation system, a seawater desalination-power generation system using a multi-channel pressure retarded osmosis evaluating device for controlling or cleaning a pressure delay osmosis process, ≪ / RTI >
일반적으로, 해수(Seawater)와 담수(Fresh Water) 사이의 염도 차이로부터 상당량의 많은 에너지를 얻어 발전(Power Generation)할 수 있는데, 이론적으로 톤당 0.8㎾ 이상 에너지를 추출할 수 있고, 이것은 280m 이상의 댐(Dam)에서 물이 떨어질 때 발생되는 에너지양과 유사하다.In general, it is possible to generate power by generating a considerable amount of energy from the difference in salinity between seawater and fresh water. Theoretically, energy of more than 0.8 kW per ton can be extracted, Which is similar to the amount of energy generated when water falls from the dam.
이러한 염도 차이에 의한 에너지 발전기술의 제한요소는 담수를 지속적으로 공급하는데 있으며, 이론적으로 전 지구적으로 강물이 바다로 유입한다고 가정하면, 약 2 테라와트(Terawatt)를 생성할 수 있고, 이중에서 980 기가와트(Gigawatt) 정도를 이용할 수 있으며, 또한, 폐수를 바다로 방류한다고 가정하면, 약 18 기가와트 정도의 염도 차이에 의한 발전이 가능한 것으로 알려져 있다.The limiting factor of the energy generation technology due to this difference in salinity is the continuous supply of fresh water. Theoretically, assuming that the river flows into the sea globally, it can generate about 2 terawatt (Terawatt) It is known that about 980 gigawatt of water can be used and that it is possible to generate a salinity difference of about 18 gigawatts, assuming that the wastewater is discharged to the sea.
이에 따라 현재 전세계적으로 수력발전으로부터 약 800 기가와트 정도의 전력이 생산된다고 볼 때, 염도 차이에 의한 에너지는 무궁무진한 에너지원으로 볼 수 있다. 대표적인 염도 차이에 의한 에너지(Salinity-gradient energy) 발전기술은 압력지연삼투(Pressure Retarded Osmosis; PRO) 공정과 역 전기투석(Reverse Electro Dialysis: RED) 공정이 있다.As a result, about 800 gigawatts of electricity is produced from hydroelectric power generation worldwide, the energy of salinity difference can be regarded as an infinite energy source. Typical salinity-gradient energy generation technologies include pressure retarded osmosis (PRO) and reverse electrodialysis (RED) processes.
특히, 이러한 압력지연삼투 공정은 염분 농도가 서로 다른 두 용액(Solution)의 염분 농도 차이를 이용한 발전이라고 할 수 있고, 저농도의 유입수와 고농도의 유도용액 사이에 반투과 분리막(멤브레인)을 배치함으로써 깨끗한 물과 전력을 함께 얻을 수 있는 정삼투 공정(Forward osmosis: FO)의 기본 원리와 유사하다.In particular, this pressure-delayed osmosis process can be said to be the development using the difference in salinity between the two solutions having different salinity concentrations. By arranging the semipermeable membrane (membrane) between the low-concentration influent and the high- It is similar to the basic principle of Forward osmosis (FO) that can obtain water and electric power together.
구체적으로, 이러한 압력지연삼투 공정의 경우, 저농도 용액으로는 담수(Fresh water)가 이용되고, 고농도 용액으로는 해수(Sea water)가 이용된다. 전처리 과정을 거친 저농도 용액은 삼투압 차이에 의해 반투과 분리막을 통하여 고농도 용액으로 투과되며, 이에 대응하여 증가한 유량이 터빈을 회전시킴으로써 에너지를 생산할 수 있다. 즉, 압력지연삼투 공정은 두 용액간의 농도 차이에 의해 발생한 삼투압이 수압 형태로 바뀌고, 이러한 수압이 터빈을 회전시켜 에너지를 얻는 것이다.Specifically, in this pressure-delayed osmosis process, fresh water is used as the low concentration solution and sea water is used as the high concentration solution. The low concentration solution that has undergone the pretreatment process is permeated into the high concentration solution through the semi-permeable membrane due to the osmotic pressure difference, and correspondingly increased flow can produce energy by rotating the turbine. That is, in the pressure delay osmosis process, the osmotic pressure generated by the difference in concentration between the two solutions changes to the hydraulic type, and the hydraulic pressure rotates the turbine to obtain energy.
따라서 이러한 압력지연삼투 공정은 다른 전력생산 대체 에너지원보다 원천자원인 해수와 강물에 대한 변화 요소가 적기 때문에 안정적인 친환경 기술이라고 할 수 있다.Therefore, this pressure-delayed osmosis process can be regarded as a stable eco-friendly technology because it has less change factors for seawater and river, which are source resources than alternative power generation alternative energy sources.
한편, 통상적인 막 분리의 기본개념은 선택적 투과가 가능하여 물질을 분리하는 것으로, 예를 들면, 한외여과(Ultra-filtration: UF), 정밀여과(Micro- filtration: MF) 등과 같은 압력에 의한 공정에 있어서, 용질 내의 용매의 일부가 막을 통과하지만 대부분의 용매는 용액 속에 존재하게 된다. 이러한 경우, 분리막 표면에서 용매가 쌓이게 되고, 이에 따라 용매의 농도는 점진적으로 증가하며, 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 확산하려는 성질 때문에 오히려 막 표면 반대 방향으로 확산이 일어나게 된다. 궁극적으로 분리막 표면 방향의 대류속도는 분리막 표면 반대 방향의 확산플럭스와 투과된 용매가 서로 물질수지식(Mass Balance Equation)이 성립하여 막 표면 경계층(Boundary layer)에서 농도구배가 생긴다.On the other hand, the basic concept of conventional membrane separation is to separate materials by allowing selective permeation. For example, it is possible to perform a process by pressure such as ultrafiltration (UF), microfiltration (MF) , Some of the solvent in the solute passes through the membrane, but most of the solvent is present in the solution. In this case, the solvent is accumulated on the surface of the separator, so that the concentration of the solvent gradually increases, and the diffusion occurs in a direction opposite to the film surface due to the property of diffusing from a high concentration to a low concentration. Ultimately, the convection velocity in the direction of the membrane surface becomes a concentration gradient in the membrane surface boundary layer due to the mass balance equations between the diffusion flux in the opposite direction of the membrane surface and the permeated solvent.
또한, 분자량이 큰 고분자물질의 경우, 막 표면에서 높은 농도를 유지함과 동시에 수많은 고분자 물질로 이루어진 겔층(Gel Layer)이 막 표면에 형성되는데, 이러한 겔층은 분자량의 크기, 모양, 화학적인 구조나 결합력에 따라 다르게 나타나며, 용액 농도와는 무관하다.In addition, in the case of a high molecular weight polymer, a gel layer composed of many high molecular materials is formed on the surface of the membrane while maintaining a high concentration on the surface of the membrane. Such a gel layer has a molecular size, shape, And is independent of solution concentration.
또한, 막을 통과하는 유속(Flow Rate)은 전술한 겔층(Gel layer)을 형성하는 농도와 같아질 때까지 압력과 함께 농도가 증가하며, 이때, 압력이 그 이상 증가하더라도 막 표면의 농도는 더 이상 증가하지 않는다. 이에 따라 층은 점점 더 두꺼워져서 치밀해지고, 유속(Flow Rate)을 결정하는 주요한 인자가 되고 있다.Also, the flow rate through the membrane increases with the pressure until it becomes equal to the concentration forming the gel layer. At this time, even if the pressure increases more, the concentration of the membrane surface becomes longer Do not increase. As a result, the layer becomes thicker and thicker, becoming a major factor in determining the flow rate.
한편, 역삼투막(Reverse Osmosis: RO) 공정에 사용되는 분리막(멤브레인)은 전형적으로 얇은 활성층과 다공성의 지지층으로 구성된 비대칭의 구조이기 때문에 외부 농도분극은 활성층에서 발생하고, 내부 농도분극은 다공성의 지지층에서 발생한다.On the other hand, since the membrane used in the reverse osmosis (RO) process is typically an asymmetric structure composed of a thin active layer and a porous support layer, the external concentration polarization occurs in the active layer and the internal concentration polarization occurs in the porous support layer Occurs.
압력지연삼투(PRO) 공정에 사용되는 분리막에서, 활성층은 유도용액(Draw solution)에 인접하도록 형성되고, 다공성의 지지층은 유입수(Feed solution)와 접촉하도록 형성된다(도 6 참조). 이러한 분리막 형상은 유도용액 측에서 인가되는 수리학적 압력을 확실하게 유지하기 위해서 필요하다.In the separation membrane used in the pressure delay osmosis (PRO) process, the active layer is formed adjacent to the draw solution, and the porous support layer is formed in contact with the feed solution (see FIG. 6). Such a membrane shape is necessary to reliably maintain the hydraulic pressure applied on the induction solution side.
한편, 농도분극(Concentration polarization)은 발생하는 위치에 따라 크게 외부 농도분극(External concentration polarization)과 내부 농도분극(Internal concentration polarization)으로 구분할 수 있다.Concentration polarization can be classified into external concentration polarization and internal concentration polarization depending on the position where the concentration polarization occurs.
외부 농도분극은 분리막 활성층(Dense Layer)과 유입수 또는 유도용액에서 발생하는 현상으로서, 분리막의 설치 위치에 따라 상기 활성층을 유도용액과 접촉시키고 다공성의 지지층(Porous Support Layer)을 유입수와 접촉시킨 희석 외부 농도분극(Dilutive external concentration polarization), 및 상기 활성층을 유입수와 접촉시키고 상기 다공성의 지지층을 유도용액과 접촉시킨 농축 외부 농도분극(Concentrative external concentration polarization)으로 구분할 수 있다. 이때, 상기 압력지연삼투(PRO) 공정은 분리막의 배치 특성상 희석 외부 농도분극이 발생하게 된다.The external concentration polarization is a phenomenon occurring in the separator active layer and the influent or induction solution. The active concentration layer is brought into contact with the induction solution according to the installation position of the separation membrane, and the porous support layer Dilutive external concentration polarization and Concentrative external concentration polarization in which the active layer is brought into contact with an influent and the porous support layer is brought into contact with an inducing solution can be categorized. At this time, in the pressure delay osmosis (PRO) process, dilution external concentration polarization occurs due to the arrangement characteristics of the separation membrane.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 희석 외부 농도분극이란 농축 외부 농도분극 현상과 비슷하지만, 농축 외부 농도분극은 투과플럭스에 의해 유입수와 접촉하고 있는 분리막 표면의 용질의 농도가 증가하여 유입수의 삼투압이 증가하는 현상이고, 반면에 희석 외부 농도분극은 유도용액과 활성층 사이에서 발생하는 현상으로 분리막을 통과한 투과플럭스에 의해 활성층 표면의 유도용액의 농도가 낮아져서 분리막 전단 및 후단의 삼투압이 감소하는 현상을 말한다.6, dilution external concentration polarization is similar to concentration external concentration polarization, but concentrated external concentration polarization increases the concentration of solute in the surface of the separation membrane which is in contact with the influent water due to the permeation flux, On the other hand, the dilute external concentration polarization occurs between the inducing solution and the active layer, and the concentration of the inductive solution on the surface of the active layer is lowered by the permeation flux passing through the separation membrane, and the osmotic pressure at the front and rear ends of the separation membrane decreases Phenomenon.
한편, 내부 농도분극(Internal Concentration Polarization)은 다공성의 지지층과 유입수 또는 유도용액에서 발생하는 현상으로서, 분리막의 설치 위치에 따라 농축 내부 농도분극 및 희석 내부 농도분극으로 구분할 수 있다.On the other hand, the internal concentration polarization is a phenomenon occurring in the porous support layer and the influent or induction solution. The internal concentration polarization can be classified into concentration concentration concentration polarization and dilution concentration concentration polarization depending on the installation position of the separation membrane.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 농축 내부 농도분극은 활성층을 유도용액과 접촉시키고 다공성의 지지층을 유입수와 접촉하도록 위치시킴으로써 확산에 의해 유입수가 다공성 지지층으로 유입된 후에 분리막의 전단 및 후단의 삼투압 차이에 의해 투과플럭스가 발생하게 된다. 이때, 용매는 분리막을 투과하지만 용질은 투과되지 못함으로써 다공성 지지층 내부의 용질의 농도는 지속적으로 증가하게 되어 분리막 전단 및 후단의 유효 삼투압의 차이가 감소하여 투과플럭스가 감소하게 된다.Specifically, as shown in FIG. 6, the concentrated internal concentration polarization is obtained by bringing the active layer into contact with the inductive solution and bringing the porous support layer into contact with the influent water so that the influent water is introduced into the porous support layer by diffusion, The permeation flux is generated by the osmotic pressure difference. At this time, since the solvent permeates the separation membrane but the solute does not permeate, the concentration of the solute in the porous support layer continuously increases, so that the difference in the effective osmotic pressure between the front and rear ends of the separation membrane decreases and the permeation flux decreases.
또한, 저농도 측의 용매의 입자성 물질 및 유기성 물질 등 막오염 물질에 의해서 형성된 케익층으로 분리막의 여과저항이 추가로 생기는 CEOP(Cake Enhanced Osmotic Pressure) 현상으로 추가적인 여과 저항층이 형성되어 압력지연삼투의 고농도 측 용매의 농도로 계산되는 최대전력밀도를 생산하는 고농도 용매측 수리학적 압력의 변화가 발생하며, 결국, 상기 외부 농도분극과 내부 농도분극 이외에 막오염으로 인한 플럭스 및 전력밀도가 운전시간에 따라 지속적으로 변화하게 된다.In addition, the cake layer formed by membrane contaminants such as particulate matter and organic matter in the solvent on the low concentration side forms an additional filtration resistance layer by the CEOP (Cake Enhanced Osmotic Pressure) phenomenon which further increases the filtration resistance of the separation membrane, The concentration of solvent at the high concentration, which produces the maximum power density calculated by the concentration of the solvent at the high concentration side, occurs. As a result, in addition to the external concentration polarization and the internal concentration polarization, flux and power density And will continue to change.
도 1은 종래의 기술에 따른 역삼투막 모듈 및 압력지연삼투막 모듈을 조합한 해수담수화-발전 시스템을 예시하는 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a seawater desalination-power generation system in which a reverse osmosis membrane module and a pressure-delayed osmosis membrane module according to the related art are combined.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 역삼투막 모듈 및 압력지연삼투막 모듈을 조합한 해수담수화-발전 시스템은, 유입수 저장조(110), 고압펌프(120), 부스터펌프(130), 역삼투막 모듈(140), 최종처리수 저장조(150), 제1 에너지 회수장치(160), 저농도 유입수 저장조(170), 저농도 유입수 배관(171), 고농도 유도용매 펌프(180), 고농도 유도용매 유입배관(181), 압력지연삼투막 모듈(190), 투과수 저장조(220), 제2 에너지 회수장치(230) 및 배출수 저장조(240)를 포함한다.1, a conventional seawater desalination-power generation system including a reverse osmosis membrane module and a pressure-delayed osmosis membrane module includes an
이러한 압력지연삼투 공정에서 전술한 외부 농도분극 및 내부 농도분극뿐만 아니라 막오염으로 인한 상기 CEOP측의 막 저항값을 고려하지 않은 상태에서 압력지연삼투 분리막(190)의 고농도 용매측의 농도의 절반 값 또는 고정된 운전압력으로 일정하게 운전함으로써, 실제 압력지연삼투 공정에 의한 에너지 절감효과가 상쇄되고, 오히려 압력을 초과하여 사용하는 문제를 발생시킴으로써 공정이 효율적으로 운영되지 못하고 있는 실정이다.In this pressure-delayed osmosis process, in the state of not taking into account the membrane resistance of the CEOP side due to membrane contamination as well as the external concentration polarization and internal concentration polarization described above, the half value of the concentration of the high concentration solvent side of the pressure- Or the fixed operation pressure, the energy saving effect by the actual pressure delay osmosis process is canceled, and the process is not efficiently operated due to the problem that the pressure is exceeded.
이에 따라, 다양한 조합의 압력지연삼투 공정을 설계 및 운영할 때, 농도분극 및 막오염 현상을 고려하여, 도면부호 A로 도시된 바와 같이, 고농도 유도용매 펌프(180)를 제어하는 기법이 필요하고, 또한, 실제 막 오염이 발생한 경우, 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막에서 활성층 및 지지층 양단의 농도분극 현상을 저감시킬 수 있는 압력지연삼투 공정 특성에 맞는 세정 기술이 필요한 실정이다.Accordingly, when designing and operating various combinations of pressure-delayed osmosis processes, a technique for controlling the high
다시 말하면, 종래의 기술에 따른 역삼투막 모듈 및 압력지연삼투막 모듈을 조합한 해수담수화-발전 시스템에 따르면, 압력지연삼투 공정에서 내부 농도분극 및 외부 농도분극과 막오염물질에 따라 추가적인 삼투압 저항을 야기하는 CEOP에 기인하여 물질전달의 구동압력으로 작용하는 유효 삼투압이 운전 시간에 따라 감소하게 되고(도 7 참조), 이로 인해 압력지연삼투 공정에서 생산 가능한 전력밀도가 감소함으로써 전체 해수담수화-발전 시스템 효율을 떨어뜨린다는 문제점이 있었다.In other words, according to the seawater desalination-power generation system in which the reverse osmosis membrane module and the pressure-delayed osmosis membrane module according to the related art are combined, the osmotic pressure resistance caused by the internal concentration polarization, the external concentration polarization, (See FIG. 7), which reduces the power density that can be produced in the pressure-delayed osmosis process, thereby increasing the efficiency of the entire seawater desalination-power generation system efficiency There is a problem in that it is dropped.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 해수담수화-발전을 위해서 역삼투막 모듈 및 압력지연삼투막 모듈을 적용하는 해수담수화-발전 시스템에 있어서, 내부 및 외부 농도분극과 막오염물질로 인한 케익층을 고려하여 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 특성에 따라 고농도 유도용액 펌프를 가변 제어할 수 있는, 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above problems, the present invention provides a seawater desalination-power generation system using a reverse osmosis membrane module and a pressure-delayed osmosis membrane module for seawater desalination- Channel pressure delay osmosis evaluation device considering multi-channel pressure delay osmotic pressure, taking into consideration the cake layer caused by the pressure loss, And to provide a desalination desalination-power generation system and method thereof for cleaning an induction solvent pump.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 다채널 압력지연삼투 평가장치에서 측정된 데이터를 기반으로 외부 농도분극계수 및 내부 농도분극계수를 고려한 압력지연삼투 공정의 최대전력밀도가 외부 농도분극계수 및 내부 농도분극계수를 고려하지 않은 설정전력밀도보다 작은 경우, 압력지연삼투막 모듈의 세정이 필요한 것으로 판단하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 표면 및 고농도 유도용매 펌프의 막오염물질을 정기적으로 세정함으로써 압력지연삼투막 모듈이 막오염 물질에 의한 감소된 유효삼투압을 회복할 수 있는, 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of measuring the maximum concentration of electric power in a pressure delay osmosis process that takes into account external concentration polarization coefficient and internal concentration polarization factor based on data measured by a multi- If it is determined that the pressure delayed osmosis membrane module needs to be cleaned, it is necessary to clean the membrane surface of the pressure-sensitive osmosis membrane module and the membrane contaminants of the high concentration induction solvent pump periodically, A seawater desalination-power generation system and method for cleaning a membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmotic evaluation device capable of recovering a reduced effective osmotic pressure due to membrane contaminants .
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템은, 해수담수화를 위해 역삼투막 모듈을 적용하고 발전을 위해 압력지연삼투막 모듈을 적용하는 해수담수화-발전 시스템에 있어서, 저농도 유입수로 사용되는 지표수 또는 하수방류수가 저장된 저농도 유입수 저장조; 역삼투막 모듈에서 배출되는 역삼투 농축수가 압력지연삼투막으로 유입되도록 고농도 유도용매 유입배관과 연결되는 압력지연삼투막 모듈; 상기 압력지연삼투막 모듈 전단의 고농도 유도용매 유입배관의 일측 및 상기 저농도 유입수 저장조와 연결된 저농도 유입수 배관 일측에 연결된 각각의 샘플링 배관을 통해 연속적으로 시료를 채취하여, 상기 압력지연삼투막 모듈의 압력별 플럭스 및 막오염을 평가하는 다채널로 압력지연삼투를 평가하는 다채널 압력지연삼투 평가장치; 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치에서 평가된 데이터, 상기 고농도 유도용매 유입배관과 상기 저농도 유입수 배관으로부터 각각 채취된 시료의 유입 유량과 TDS(총 용존고형물)의 농도 데이터를 기반으로 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하여 최대전력밀도를 계산하여 상기 압력지연삼투막 모듈을 제어하는 압력지연삼투 공정제어 유닛; 및 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛에서 산출한 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 산출하여 상기 고농도 유도용매 유입배관 상에 설치된 고농도 유도용매 펌프를 피드백 제어하고, 상기 최대전력밀도가 설정전력밀도 이하로 유지될 경우, 상기 고농도 유도용매 펌프 및 상기 압력지연삼투막 모듈 분리막의 물리적 세정을 수행하도록 결정하는 세정 의사결정 제어부를 포함하여 구성된다.As a means for achieving the above technical object, a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to the present invention comprises a reverse osmosis membrane module for desalination of seawater, A low concentration inflow water reservoir storing surface water or sewage effluent used as a low concentration inflow water; A pressure delayed osmosis membrane module connected to the high concentration induction solvent inflow pipe so that the reverse osmosis concentrated water discharged from the RO membrane module is introduced into the pressure delayed osmosis membrane; Concentration osmotic membrane module, and one sampling pipe connected to one side of the high-concentration induction solvent inflow pipe upstream of the pressure-delayed osmosis membrane module and one side of the low-concentration inflow water pipe connected to the low-concentration inflow water reservoir, Multi-channel pressure-delayed osmotic evaluation device for evaluating multi-channel pressure delay osmosis for evaluating flux and membrane fouling; Based on the data evaluated by the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device, the influent flow rate of the samples taken from the high concentration solvent-introduced pipeline and the low-concentration influent pipeline, and the concentration data of TDS (total dissolved solids) A pressure delayed osmosis process control unit for controlling the pressure delay osmosis membrane module by calculating a maximum power density in consideration of an external concentration polarization coefficient; And an operation pressure for maintaining the maximum power density calculated by the pressure delayed osmosis process control unit is feedbacked to a high concentration induction solvent pump installed on the high concentration induction solvent inflow pipe and the maximum power density is set to be lower than a set power density And a cleansing decision controller for determining to perform physical cleansing of the high concentration induction solvent pump and the pressure delayed osmosis membrane module separator when they are maintained.
여기서, 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치는 3개의 셀로 구성되고, 각 셀마다 상기 고농도 유도용매 농도의 삼투압을 기준으로 운전압력을 3등분하여 각각 다른 운전압력으로 상기 고농도 유도용매 및 상기 저농도 유입수를 실험적으로 평가할 수 있다.Here, the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device is composed of three cells. The osmotic pressure of the high-concentration-induced solvent concentration is divided into three equal parts, and the high-concentration induction solvent and the low- It can be evaluated experimentally.
여기서, 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛은 수치해석 연산을 통해 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려한 전력밀도를 계산하고, 전력밀도함수 곡선을 작성하여 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 산출하며, 상기 압력지연삼투막 모듈 전단의 상기 고농도 유도용매 유입배관 상에 설치된 고농도 유도용매 펌프의 운전압력을 피드백 제어하는 것을 특징으로 한다.Here, the pressure-delayed osmosis process control unit calculates a power density in consideration of an internal concentration polarization coefficient and an external concentration polarization coefficient through a numerical analysis operation, generates a power density function curve, and calculates an operation pressure to maintain a maximum power density , And the operation pressure of the high concentration induction solvent pump installed on the high concentration induction solvent inflow pipe at the upstream side of the pressure delay osmosis membrane module is feedback-controlled.
여기서, 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛은, 상기 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS 및 유량을 측정한 데이터 및 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치에서 산출된 압력별 플럭스 및 막오염에 대한 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부로부터 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS 및 유량을 측정한 데이터 및 상기 압력별 플럭스 및 막오염에 대한 데이터를 전달받아, 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려한 전력밀도를 계산하고, 상기 압력지연삼투막 모듈의 운전압력, 전력밀도 및 시스템 에너지를 결정하는 모델예측 제어부; 및 상기 모델 예측 제어부의 수치해석 결과에 따라 운전압력의 오차를 계산하고, 상기 계산된 운전압력의 오차에 따라 피드백 연산하여 상기 모델 예측 제어부로 입력하여 보정하는 피드백 제어부를 포함할 수 있다.Here, the pressure delayed osmosis process control unit may collect data on TDS and flow rate of each of the high concentration induction solvent and the low concentration influent water, and data on flux and membrane contamination of each pressure calculated by the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device ; The data collecting unit receives the data of the TDS and the flow rate of each of the high concentration induction solvent and the low concentration influent and the data of the flux and the membrane contamination by the pressure and calculates the power density considering the internal concentration polarization factor and the external concentration polarization factor A model predictive controller for determining operating pressure, power density, and system energy of the pressure-delayed osmosis membrane module; And a feedback controller for calculating an error of the operating pressure according to a numerical analysis result of the model predictive controller and performing a feedback calculation according to the calculated error of the operating pressure and inputting the feedback error to the model predictive controller.
여기서, 상기 피드백 제어부는, 상기 모델 예측 제어부의 제2 수치해석 연산부에서 연산된 운전 압력의 오차를 계산하는 운전압력 오차 계산부; 및 상기 계산된 운전압력의 오차에 따라 피드백 연산하여 상기 모델 예측 제어부의 모델 입력부로 입력하는 피드백 연산부를 포함할 수 있다.Here, the feedback control unit includes an operation pressure error calculation unit for calculating an error of the operation pressure calculated by the second numerical analysis operation unit of the model prediction control unit; And a feedback calculator for performing a feedback calculation according to the calculated error of the operating pressure and inputting the calculated feedback to the model input unit of the model predictive controller.
여기서, 상기 세정 의사결정 제어부는, 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치 및 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛에서 최종적으로 산출된 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 피드백 제어하여 상기 산출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은지 판단하는 전력밀도 오차 계산부; 및 상기 산출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은 경우, 상기 역삼투막 모듈의 최종처리수를 세정수로 하여 상기 압력지연삼투막 모듈의 활성층과 지지층을 물리적으로 세정하도록 결정하고, 상기 세정수의 유속은 정상적인 상기 압력지연삼투막 모듈의 운전조건에서 상기 고농도 유도용매의 유속을 기준으로 그 이상의 유속으로 세정하도록 결정하는 세정여부 결정 및 세정펌프 제어부를 포함할 수 있다.Here, the cleaning decision-making control unit feedback-controls an operation pressure that maintains the maximum power density finally calculated in the multi-channel pressure delay osmosis evaluating device and the pressure delay osmosis process control unit, so that the calculated maximum power density is set A power density error calculator for determining whether the power density is smaller than the power density; And when the calculated maximum power density is smaller than a set power density, determining to physically clean the active layer and the supporting layer of the pressure-delayed osmosis membrane module using the final treated water of the reverse osmosis membrane module as a washing water, And the washing pump controller may determine whether to perform cleaning at a flow rate higher than the normal flow velocity of the high-concentration induction solvent under the normal operating condition of the pressure-delayed osmosis membrane module.
여기서, 상기 역삼투막 모듈로부터 공급되는 역삼투 농축수는 상기 고농도 유도용매 펌프의 물리적 세정을 수행하고, 상기 역삼투막 모듈의 최종처리수는 분리막 세정수 라인을 통해 공급되어 상기 압력지연삼투막 모듈의 분리막을 세정하는 것을 특징으로 한다.Here, the reverse osmosis concentrated water supplied from the reverse osmosis membrane module performs physical cleaning of the high concentration solvent pump, and the final treated water of the reverse osmosis membrane module is supplied through the membrane cleansing water line, .
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법은, 해수담수화를 위해 역삼투막 모듈을 적용하고 발전을 위해 압력지연삼투막 모듈을 적용하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법에 있어서, a) 샘플링 배관을 통해 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS 및 유량을 측정하는 단계; b) 다채널 압력지연삼투 평가장치가 압력별 플럭스 및 막오염을 평가하는 단계; c) 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하지 않은 플럭스 및 전력밀도를 계산하여 설정전력밀도로 설정하는 단계; d) 압력지연삼투막 모듈 분리막의 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 산출하는 단계; e) 상기 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하여 운전압력별 전력밀도 곡선을 작성하고, 상기 운전압력별 전력밀도 곡선으로부터 수치해석 모델에 따라 최대전력밀도 및 운전압력을 도출하는 단계; f) 상기 운전압력 조건의 최대전력밀도를 기준으로 전체 시스템의 에너지 소모량을 계산하는 단계; 및 g) 상기 도출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은 경우, 상기 압력지연삼투막 모듈의 분리막 및 고농도 유도용매 펌프를 물리적으로 세정하는 단계를 포함하여 이루어진다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multichannel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to the present invention includes applying a reverse osmosis membrane module for seawater desalination, A method for cleaning a membrane and an induction solvent pump of a pressure-delayed osmosis membrane module of a seawater desalination-power generation system employing a pressure-delayed osmosis membrane module, the method comprising the steps of: a) determining a TDS and a flow rate of a high concentration induction solvent and low- ; b) evaluating flux-per-pressure flux and membrane fouling by the multi-channel pressure delay osmotic evaluation device; c) calculating the flux density and the power density without considering the internal concentration polarization factor and the external concentration polarization factor, and setting the flux density and the power density as the set power density; d) calculating an internal concentration polarization factor and an external concentration polarization factor of the pressure delay osmotic membrane module separator; e) generating a power density curve for each operating pressure by considering the internal concentration polarization factor and the external concentration polarization factor, deriving the maximum power density and operating pressure according to the numerical analysis model from the power density curve for each operating pressure; f) calculating energy consumption of the entire system based on the maximum power density of the operating pressure condition; And g) physically cleaning the separation membrane of the pressure delay osmosis membrane module and the high concentration solvent pump when the derived maximum power density is less than the set power density.
본 발명에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법은, h) 상기 도출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작지 않은 경우, 고농도 유도용액 펌프의 펌프 제어값으로 활용하고, 상기 압력지연삼투막 모듈의 운전압력을 제어하여 삼투발전을 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.A method for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multichannel pressure delayed osmosis evaluation apparatus according to the present invention comprises the steps of: h) if the derived maximum power density is not less than a set power density, And performing osmotic power generation by controlling an operation pressure of the pressure-delayed osmosis membrane module.
여기서, 상기 b) 단계의 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치는 3개의 셀로 구성되고, 각 셀마다 상기 고농도 유도용매 농도의 삼투압을 기준으로 운전압력을 3등분하여 각각 다른 운전압력으로 상기 고농도 유도용매 및 상기 저농도 유입수를 실험적으로 평가할 수 있다.The multichannel pressure-delayed osmotic pressure evaluation device of the step b) is composed of three cells. The osmotic pressure of the high-concentration-induced-solvent concentration is divided into three equal parts, and the high-concentration induction solvent And the low-concentration influent water can be experimentally evaluated.
여기서, 상기 c) 단계의 플럭스는 로 주어지고, 여기서, 는 분리막의 물 여과계수를 나타내고, 는 반사계수를 나타내며, 는 분리막의 삼투압 차이를 나타내고, 는 운전압력을 나타내며, 상기 c) 단계의 전력밀도()는 로 주어지는 것을 특징으로 한다.Here, the flux of step c) Lt; / RTI > Represents the water filtration coefficient of the separation membrane, Represents a reflection coefficient, Represents the osmotic pressure difference of the separation membrane, Represents the operating pressure, and the power density in step c) ) .
여기서, 상기 d) 단계의 플럭스는 희석 외부 농도분극과 농축 내부 농도분극을 모두 고려하여 실제 분리막의 투과플럭스()로서, Here, the flux in the step d) may be determined by taking into account both the dilution external concentration polarization and the concentration concentration concentration polarization, )as,
로 주어지고, 여기서, 는 압력지연 삼투막 모듈 분리막의 물 여과계수를 나타내고, 는 분리막 표면에서의 유도용액 삼투압을 나타내며, 는 분리막 전체의 유도용액 삼투압을 나타내고, 는 염 여과계수를 나타내고, 는 물질전달계수를 나타내며, 는 용질 비저항을 나타내고, 는 벌크 삼투압을 나타내고, 는 운전압력을 나타내며, 상기 d) 단계의 플럭스()를 고려한 전력밀도()는, Lt; / RTI > Represents the water filtration coefficient of the pressure-delayed osmosis membrane module membrane, Represents the induced solution osmotic pressure at the membrane surface, Represents the inductive solution osmotic pressure of the entire membrane, Represents the salt filtration coefficient, ≪ / RTI > represents the mass transfer coefficient, Represents a solute resistivity, Lt; / RTI > represents the bulk osmotic pressure, Represents the operating pressure, and the flux (d) ) Power density ( ),
로 주어지는 것을 특징으로 한다. .
여기서, 상기 e) 단계의 수치해석 모델에 의해 산출된 전력밀도 곡선은 이차함수 식으로 나타내고, 이러한 수치해석에 의해 전력밀도가 최대가 되는 지점에서는 접선의 기울기가 "0"이 되는 해 값을 최대전력밀도로 하고, 상기 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 상기 수치해석 모델에 의하여 산출하는 것을 특징으로 한다.Here, the power density curve calculated by the numerical analysis model in the step (e) is represented by a quadratic function formula. By this numerical analysis, the value of the tangent slope at which the slope of the tangent line becomes "0 & And the operating pressure for maintaining the maximum power density is calculated by the numerical analysis model.
여기서, 상기 g) 단계에서 역삼투막 모듈로부터 공급되는 역삼투 농축수가 상기 고농도 유도용매 펌프의 물리적 세정을 수행하고, 상기 역삼투막 모듈의 최종처리수가 분리막 세정수 라인을 통해 공급되어 상기 압력지연삼투막 모듈의 분리막을 세정하는 것을 특징으로 한다.Here, the reverse osmosis concentrated water supplied from the reverse osmosis membrane module in the step g) performs physical cleaning of the high concentration solvent pump, and the final treatment water of the reverse osmosis membrane module is supplied through the membrane cleansing water line, And the separator is washed.
본 발명에 따르면, 해수담수화-발전을 위해서 역삼투막 모듈 및 압력지연삼투막 모듈을 적용하는 해수담수화-발전 시스템에 있어서, 내부 및 외부 농도분극과 막오염물질로 인한 케익층을 고려하여 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 특성에 따라 고농도 유도용액 펌프를 가변 제어함으로써 해수담수화-발전 시스템의 효율을 지속적으로 유지할 수 있다.According to the present invention, in a seawater desalination-power generation system employing a reverse osmosis membrane module and a pressure-delayed osmosis membrane module for seawater desalination-power generation, a multi-channel pressure delay considering a cake layer due to internal and external concentration polarization, By using the osmotic evaluation device, the efficiency of the seawater desalination-power generation system can be continuously maintained by variably controlling the high concentration induction solution pump according to the characteristics of the membrane of the pressure delay osmosis membrane module.
본 발명에 따르면, 다채널 압력지연삼투 평가장치에서 측정된 데이터를 기반으로 외부 농도분극계수 및 내부 농도분극계수를 고려한 압력지연삼투 공정의 최대전력밀도가 외부 농도분극계수 및 내부 농도분극계수를 고려하지 않은 설정전력밀도보다 작은 경우, 압력지연삼투막 모듈의 세정이 필요한 것으로 판단하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 표면 및 고농도 유도용매 펌프의 막오염물질을 정기적으로 세정함으로써 압력지연삼투막 모듈이 막오염 물질에 의한 감소된 유효삼투압을 회복할 수 있다. 이에 따라 압력지연삼투 모듈의 분리막 내부 및 외부 농도분극과 CEOP 현상 등의 막오염 특성을 고려하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 및 고농도 유도용매 펌프를 각각 세정함으로써 압력지연삼투 공정의 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.According to the present invention, the maximum power density of the pressure-delayed osmosis process taking into account the external concentration polarization factor and the internal concentration polarization factor based on the data measured by the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device takes into consideration the external concentration polarization factor and the internal concentration polarization factor If it is determined that the pressure delayed osmosis membrane module needs to be cleaned, the surface of the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module and the membrane contaminants of the high-concentration induction solvent pump are periodically cleaned, Reduced effective osmotic pressure due to contaminants can be restored. Accordingly, the performance of the pressure delay osmosis process is continuously maintained by cleaning the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module and the high-concentration induction solvent pump, respectively, considering the membrane fouling characteristics such as concentration polarization inside and outside of the pressure- .
본 발명에 따르면, 해양환경에 큰 문제점을 발생시킬 수 있는 역삼투 공정의 역삼투 농축수로부터 에너지를 얻고 해수와 비슷한 농도로 배출되기 때문에 별도의 농축수 처리시설을 설치할 필요 없이 바로 바다로 배출시킬 수 있는 친환경적 해수담수화 시스템으로 운영할 수 있다.According to the present invention, since energy is obtained from the reverse osmosis concentrated water of the reverse osmosis process which may cause a serious problem in the marine environment and is discharged at a concentration similar to seawater, it is not necessary to install a separate concentrated water treatment facility, Friendly seawater desalination system.
도 1은 종래의 기술에 따른 역삼투막 모듈 및 압력지연삼투막 모듈을 조합한 해수담수화-발전 시스템을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 압력지연삼투 공정제어 유닛 및 세정 의사결정 제어부를 구체적으로 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법의 동작흐름도이다.
도 6은 압력지연삼투막 모듈의 분리막에서 입자성물질 및 유기성물질에 의한 내부 농도분극과 외부 농도분극으로 압력지연삼투막 모듈의 지지층에 케익층이 형성되는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 압력지연삼투막 모듈의 분리막에서 물질전달에 따른 압력지연삼투 공정의 내부 농도분극과 외부 농도분극으로 유효삼투압이 감소하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 획득된 데이터에 따라 수치해석 연산을 수행하는 압력지연삼투 공정제어 유닛이 프로그램으로 구현된 것을 나타내는 화면이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 압력지연삼투 공정의 고농도 유도용매측에 작용된 압력과 전력밀도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 압력지연삼투막 모듈의 분리막을 대상으로 막오염 특성을 고려한 물리적 세정 효과를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a seawater desalination-power generation system in which a reverse osmosis membrane module and a pressure-delayed osmosis membrane module according to the related art are combined.
2 is a schematic view for explaining a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a specific configuration diagram of a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a pressure-delayed osmosis process control unit and a cleaning decision-making control unit in a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention .
5 is a flowchart illustrating a method of cleaning a separation membrane and an induction solvent pump of a pressure-delayed osmosis membrane module using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing that a cake layer is formed on the support layer of the pressure-delayed osmosis membrane module by internal concentration polarization and external concentration polarization by the particulate matter and organic matter in the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module.
7 is a graph showing that the effective osmotic pressure decreases due to the internal concentration polarization and the external concentration polarization of the pressure delay osmosis process due to the mass transfer in the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module.
FIG. 8 is a graph showing the results obtained by using a multichannel pressure delay osmosis evaluation device in a seawater desalination-power generation system for cleaning a membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation device according to an embodiment of the present invention. Delayed osmosis process control unit for performing an analysis operation is implemented by a program.
FIGS. 9A and 9B are graphs showing the relationship between the concentrations of the high-concentration induction solvent and the high-concentration induction solvent in the seawater desalination-power generation system for cleaning the separator and the induction solvent pump using the multi- FIG. 5 is a graph showing the relationship between pressure and power density. FIG.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the physical properties of the membranes and the physical properties of the membranes of the pressure-sensitive osmosis membrane module in a seawater desalination-power generation system for cleaning a membrane and an induction solvent pump using a multi- Fig.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
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" 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 "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the term "part" or the like, as described in the specification, means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
[다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템][Seawater Desalination-Power Generation System for Cleaning Membrane and Induction Solvent Pump Using Multi-Channel Pressure Delay Osmosis Evaluation System]
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.2 is a schematic view for explaining a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템은, 해수담수화를 위한 역삼투막 모듈(140)과 발전을 위한 압력지연삼투막 모듈(190)이 조합된 해수담수화-발전 시스템에서 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)를 이용한 모델-기반 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막 및 고농도 유도용매 펌프(180)를 제어 및 세정하게 된다.2, a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reverse
통상적인 압력지연삼투 공정에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 저농도 측의 용매와 고농도 측의 용매가 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막을 투과할 때, 분리막 표면을 경계로 하여 내부 농도분극과 외부 농도분극 현상이 발생하며, 동시에 저농도 측의 용매의 입자성 물질 및 유기성 물질 등 막오염 물질에 의해서 CEOP(Cake Enhanced Osmotic Pressure) 현상으로 추가적인 여과 저항층이 형성되어 압력지연삼투의 고농도 측 용매의 농도로 계산되는 최대전력밀도를 생산하는 고농도 용매측 수리학적 압력의 변화가 생기게 된다.6, when the solvent on the low concentration side and the solvent on the high concentration side pass through the separation membrane of the pressure delay
본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템의 경우, 다수의 셀(Cell)로 이루어진 다채널(Multi-channel) 방식의 압력지연삼투 평가장치(300)를 이용하여 이론값이 아닌 실험 측정값에 근거한 수리학적 압력을 계산하여 설정 모델 값과 비교하고, 허용오차 범위 이내일 경우, 고농도 유도용액의 유도용매측 펌프 제어값으로 활용하고, 이때, 생산 가능한 플럭스 및 전력밀도를 계산하여 전체 해수담수화-발전 시스템의 에너지 절감량을 산출함으로써 전체 해수담수화-발전 시스템의 공정지수로 활용할 수 있다.In the case of a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention, a multi-channel system comprising a plurality of cells The hydraulic pressure based on the experimental measurement value rather than the theoretical value is calculated using the pressure delay
또한, 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)에 의해 도출된 공정지수가 설정 모델 값과 허용오차 범위를 벗어날 경우, 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막을 물리적으로 세정하여 분리막 표면의 오염물질을 제거한다.Further, when the process index derived by the multi-channel pressure delay osmotic
구체적으로, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 전단에 설치된 고농도 유도용매 유입배관(181)의 일측 및 저농도 유입 배관(171)의 일측에 각각 연결된 샘플링 배관을 통해 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)가 시료를 채취하고, 고농도 유도용매측의 압력을 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)의 셀(310, 320, 330)마다 각각 달리 하여 각 셀(310, 320, 330)의 플럭스를 측정하고, 이를 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)의 내부 수치해석모델의 입력값으로 처리함으로써 압력지연삼투 공정의 최대전력밀도를 유지하는 고농도 유도용매 펌프(180)의 운전압력을 산출할 수 있고, 이에 따라 해수담수화-발전 시스템의 효율을 지속적으로 유지할 수 있다.Channel pressure delay
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템의 구체적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 압력지연삼투 공정제어 유닛 및 세정 의사결정 제어부를 구체적으로 나타내는 구성도이다.FIG. 3 is a specific configuration diagram of a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram specifically illustrating a pressure delayed osmosis process control unit and a cleaning decision control unit in a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템은, 해수담수화(Seawater desalination)를 위해 역삼투막 모듈(Reverse Osmosis module)을 적용하고 발전(Power Generation)을 위해 압력지연삼투막 모듈(Pressure Retarded Osmosis module)을 적용하는 해수담수화-발전 시스템으로서, 크게 역삼투막 모듈(140)에 의해 해수담수화를 수행하고, 압력지연삼투막 모듈(190)에 의해 삼투발전을 수행한다.3 and 4, a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reverse osmosis membrane A reverse osmosis module and a pressure retarded osmosis module for power generation is applied to the seawater desalination-power generation system. The desalination desalination is performed by the reverse
구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템은, 유입수(해수) 저장조(110), 고압펌프(120), 부스터펌프(130), 역삼투막 모듈(140), 최종처리수 저장조(150), 제1 에너지 회수장치(160), 저농도 유입수 저장조(170), 저농도 유입수 배관(171), 고농도 유도용매 펌프(180), 고농도 유도용매 유입배관(181), 압력지연삼투막 모듈(190), 세정수 라인(210), 투과수 저장조(220), 제2 에너지 회수장치(230), 배출수 저장조(240), 다채널 압력지연삼투 평가장치(300), 압력지연삼투 공정제어 유닛(400) 및 세정 의사결정 제어부(500)를 포함한다. 또한, 도 4를 참조하면, 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)은 데이터 수집부(410), 모델예측 제어부(420) 및 피드백 제어부(430)를 포함하며, 상기 모델예측 제어부(420)는 모델 입력부(421), 제1 수치해석 연산부(422), 제2 수치해석 연산부(423) 및 모델 출력부(424)를 포함하고, 상기 피드백 제어부(430)는 운전압력 오차 계산부(431) 및 피드백 연산부(432)를 포함한다. 또한, 상기 세정 의사결정 제어부(500)는 전력밀도 오차 계산부(510) 및 세정여부 결정 및 세정펌프 제어부(520)를 포함하며, 이때, 상기 세정 의사결정 제어부(500)는 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400) 내에 구현될 수도 있다.3 and 4, a seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention includes an inlet water storage tank The first
역삼투막 모듈(140)을 기준으로 하여 전단에 고압 펌프(120)와 역삼투 농축수의 에너지를 회수하는 제1 에너지 회수장치(160) 및 부스터펌프(130)가 기본적으로 구성되고, 또한, 압력지연삼투막 모듈(190)을 기준으로 지표수 또는 하수방류수인 저농도 유입수가 공급되는 저농도 유입수 배관(171)이 연결되며, 상기 역삼투막 모듈(140)의 역삼투 농축수가 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 고농도 유도용매 유입배관(181) 상에 고농도 유도용매 펌프(180)가 구성되고, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막의 농축수는 제2 에너지 회수장치(230)를 거쳐 에너지를 재회수하는 구조로 되어 있다.A first
특히, 상기 고농도 유도용매 유입배관(181) 상에 설치되어 있는 고농도 유도용매 펌프(180)는 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)와 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)을 통해 산출한 최대전력밀도를 얻을 수 있는 운전압력을 산출하여 제어될 수 있다.The high concentration induction
이때, 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)와 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)을 통해 산출한 최대전력밀도를 유지하는 운전압력이 설정 운전압력보다 작을 경우, 예를 들면, 15% 이하일 경우, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막의 막오염이 가속화되고 있는 것으로 판단하고, 역삼투막 모듈(140)의 최종처리수로 분리막 세정수 라인(210)을 따라 물리적 세정을 실시하도록 구성된다.At this time, when the operation pressure for maintaining the maximum power density calculated through the multi-channel pressure delay
이때, 유입수 저장조(110)에 저장된 유입수, 예를 들면, 해수는 고압펌프(120)를 통해 역삼투막 모듈(140)에 공급되고, 상기 역삼투막 모듈(140)에 의해 담수 처리되어 최종처리수 저장조(150)에 저장된다.The inflow water, for example, seawater stored in the inflow
역삼투막 모듈(140)은 유입수 저장조(110)에 저장된 유입수(해수)에 대해 해수담수화 처리를 수행한다. 즉, 상기 역삼투막 모듈(140)을 통해 유입수(해수)가 최종처리수인 담수로 처리된다.The reverse
배출수 저장조(240)는 압력지연삼투막 모듈(190)의 방류수를 회수하여 배출한다. 이때, 역삼투 농축수가 유입해수 범위의 농도를 갖기 때문에 별도의 농축수 처리 없이 바다로 방류될 수 있다.The
저농도 유입수 저장조(170)는 저농도 유입수로 사용되는 지표수 또는 하수방류수가 저장된다.The low-concentration
압력지연삼투막 모듈(190)은 역삼투막 모듈(140)에서 배출되는 역삼투 농축수가 압력지연삼투막으로 유입되도록 고농도 유도용매 유입배관(181)과 연결된다.The pressure delayed
다채널 압력지연삼투 평가장치(300)는 상기 압력지연삼투막 모듈(190) 전단의 고농도 유도용매 유입배관(181)의 일측 및 상기 저농도 유입수 저장조(170)와 연결된 저농도 유입수 배관(171) 일측에 연결된 각각의 샘플링 배관을 통해 연속적으로 시료를 채취하여, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 압력별 플럭스 및 막오염을 평가하는 다채널로 압력지연삼투를 평가한다. 이때, 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)는 3개의 셀(310, 320, 330)로 구성되고, 각 셀(310, 320, 330)마다 상기 고농도 유도용매 농도의 삼투압을 기준으로 운전압력을 3등분하여 각각 다른 운전압력으로 플럭스와 막오염을 실험적으로 측정하여 평가할 수 있다. 예를 들면, 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)는 각각 다른 평가 셀(310, 320, 330)의 분리막으로 구성되고, 3대 펌프로 구동압력을 10 bar, 20 bar 및 30 bar로 각각 다르게 구동하여 평가 셀(310, 320, 330)에 운전압력을 가할 수 있다.The multichannel pressure delay
압력지연삼투 공정제어 유닛(400)은 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)에서 평가된 데이터, 상기 고농도 유도용매 유입배관(181)과 상기 저농도 유입수 배관(171)으로부터 각각 채취된 시료의 유입 유량과 TDS(총 용존고형물)의 농도 데이터를 기반으로 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하여 최대전력밀도를 계산하여 상기 압력지연삼투막 모듈(190)을 제어한다. 여기서, 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)은 수치해석 연산을 통해 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려한 전력밀도를 계산하고, 전력밀도함수 곡선을 작성하여 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 산출하며, 상기 압력지연삼투막 모듈(190) 전단의 상기 고농도 유도용매 유입배관(181) 상에 설치된 고농도 유도용매 펌프(180)의 운전압력을 피드백 제어할 수 있다.The pressure-delayed osmosis
구체적으로, 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)의 데이터 수집부(410)는 상기 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS(총 용존고형물) 및 유량을 측정한 데이터 및 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)에서 산출된 압력별 플럭스 및 막오염에 대한 데이터를 수집한다. 즉, 상기 데이터 수집부(210)는 저농도 유입 배관(171)에 연결된 샘플링 배관 및 고농도 유도용매 배관(181)에 연결된 샘플링 배관에 각각 설치된 총용존 고형물(TDS) 및 유량계를 통해 유입된 저농도 유입수 및 고농도 유도용매의 TDS 및 유량에 대한 데이터, 및 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)에서 평가된 운전압력별 플럭스를 데이터로 수집한다. 여기서, 상기 저농도 유입수는 지표수 또는 하수방류수일 수 있다.Specifically, the
상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)의 모델예측 제어부(420)는 상기 데이터 수집부(410)로부터 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS(총 용존고형물) 및 유량을 측정한 데이터 및 상기 압력별 플럭스 및 막오염에 대한 데이터를 전달받아, 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려한 전력밀도를 계산하고, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 운전압력, 전력밀도 및 시스템 에너지를 결정한다. 즉, 상기 데이터 수집부(410)에서 수집된 데이터는 상기 모델예측 제어부(420)의 모델 예측부(421)에 입력되고, 상기 모델예측 제어부(420)의 제1 및 제2 수치해석 연산부(422, 423)를 통해 2차에 걸친 수치해석 연산을 통해 최종적으로 측정된 플럭스를 기반으로 모델로 계산한 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려한 전력밀도를 계산하여 전체 해수담수화-발전 시스템의 에너지 효율을 평가하게 된다. 또한, 상기 모델예측 제어부(420)의 모델 출력부(424)는 최대전력밀도를 얻을 수 있는 최대운전압력을 계산하여 설정운전압력과 비교하여 상기 압력지연삼투막 모듈(190) 전단의 고농도 유도용매 유입배관(181)에 설치된 고농도 유도용매 펌프(180)의 운전압력을 피드백 제어한다.The model
상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)의 피드백 제어부(430)는 상기 모델 예측 제어부(420)의 수치해석 결과에 따라 운전압력의 오차를 계산하고, 상기 계산된 운전압력의 오차에 따라 피드백 연산하여 상기 모델 예측 제어부(420)로 입력하여 보정한다. 구체적으로, 상기 피드백 제어부(430)는, 상기 모델 예측 제어부(420)의 제2 수치해석 연산부(423)에서 연산된 운전 압력의 오차를 계산하는 운전압력 오차 계산부(431); 및 상기 계산된 운전압력의 오차에 따라 피드백 연산하여 상기 모델 예측 제어부의 모델 입력부로 입력하는 피드백 연산부(432)를 포함할 수 있다.The
도 4를 참조하면, 세정 의사결정 제어부(500)는 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)에서 산출한 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 산출하여 상기 고농도 유도용매 유입배관(181) 상에 설치된 고농도 유도용매 펌프(180)를 피드백 제어하고, 상기 최대전력밀도가 설정전력밀도 이하로 유지될 경우, 상기 고농도 유도용매 펌프(180) 및 상기 압력지연삼투막 모듈(190) 분리막의 물리적 세정을 수행하도록 결정한다.4, the cleansing
구체적으로, 상기 세정 의사결정 제어부(500)의 전력밀도 오차 계산부(510)는 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300) 및 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)에서 최종적으로 산출된 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 피드백 제어하여 상기 산출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은지 판단한다. 또한, 상기 세정 의사결정 제어부(500)의 세정여부 결정 및 세정펌프 제어부(520)는 상기 산출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은 경우, 상기 역삼투막 모듈(140)의 최종처리수를 세정수로 하여 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 활성층과 지지층을 물리적으로 세정하도록 결정하고, 상기 세정수의 유속은 정상적인 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 운전조건에서 상기 고농도 유도용매의 유속을 기준으로 그 이상의 유속으로 세정하도록 결정할 수 있다. 이때, 상기 역삼투막 모듈(140)로부터 공급되는 역삼투 농축수는 상기 고농도 유도용매 펌프(180)의 물리적 세정을 수행하고, 상기 역삼투막 모듈(140)의 최종처리수는 분리막 세정수 라인(210)을 통해 공급되어 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막을 세정할 수 있다.The power
[다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법][Method for Cleaning Membrane and Induction Solvent Pump of Pressure Delayed Osmosis Membrane Module Using Multichannel Pressure Delay Osmosis Evaluation Device]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법의 동작흐름도로서, 다채널 압력지연삼투 평가장치(300) 및 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)을 통해 압력지연삼투 공정을 제어하는 것을 나타낸다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of cleaning a separation membrane and an induction solvent pump of a pressure-delayed osmosis membrane module using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. And the pressure-delayed osmosis
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법은, 먼저, 고농도 유도용매 유입배관(181)에 연결된 샘플링 배관과 저농도 유입 배관(171)에 연결된 샘플링 배관을 통해 고농도 유도용매와 저농도 유입수의 TDS(총 용존용량) 및 유량을 각각 측정한다(S101). 여기서, TDS 및 유량은 별도로 설치되는 계측기(도시되지 않음)를 통해 측정될 수 있다.Referring to FIG. 5, a method of cleaning a separation membrane and an induction solvent pump of a pressure-delayed osmosis membrane module using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention includes firstly a high concentration induction
다음으로, 상기 샘플링 배관에 연결된 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)가 상기 고농도 유도용매와 저농도 유입수의 TDS(총 용존용량) 및 유량에 따라 압력별 플럭스 및 막오염을 평가한다(S102). 여기서, 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)는 다수의 셀, 예를 들면, 3개의 셀(310, 320, 330)로 구성되고, 각 셀(310, 320, 330)마다 상기 고농도 유도용매 농도의 삼투압을 기준으로 운전압력을 3등분하여 각각 다른 운전압력으로 상기 고농도 유도용매 및 상기 저농도 유입수를 실험적으로 평가할 수 있다.Next, a multichannel pressure delayed
다음으로, 하기 수학식 1 및 수학식 2에 따라 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하지 않은 플럭스 및 전력밀도를 계산하여 설정전력밀도로 설정한다(S103). 즉, 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS와 유량을 데이터로 하여 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 플럭스와 전력밀도를 계산할 수 있다.Next, the flux density and the power density without considering the internal concentration polarization factor and the external concentration polarization factor are calculated according to the following equations (1) and (2) and set to the set power density (S103). That is, flux and power density can be calculated using
수학식 1은 압력지연삼투 기술의 플럭스를 계산하는 기본 식을 의미하고, 수학식 2는 압력지연삼투 기술에 의한 전력밀도를 계산하는 수학식이다. 즉, 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하지 않은 플럭스(: Water flux)는 다음과 같이 수학식 1에 의해 구할 수 있다.Equation (1) represents a basic equation for calculating the flux of the pressure delay osmosis technique, and Equation (2) is a mathematical expression for calculating the power density by the pressure delay osmosis technique. In other words, the flux concentration without considering the internal concentration polarization factor and the external concentration polarization factor : Water flux) can be obtained by the following equation (1).
여기서, 는 분리막의 물 여과계수(Permeability constant)를 나타내고, 는 반사계수(Reflection coefficient)를 나타내며, 는 분리막의 삼투압 차이(Osmotic pressure differential across the membrane)를 나타내고, 는 운전압력(Applied pressure)을 나타낸다.here, Represents the water permeability constant of the membrane, Represents a reflection coefficient, Represents the osmotic pressure differential across the membrane, Represents the operating pressure (Applied pressure).
상기 플럭스()에 의해 전력밀도()는 다음과 같은 수학식 2와 같이 주어지면, 상기 전력밀도()의 단위는 이다The flux ( ) To the power density ( Is given by Equation (2) below, the power density < RTI ID = 0.0 > ) Unit is to be
구체적으로, 압력지연삼투 공정의 경우에도 분리막에서 농도분극 현상이 발생하는데, 이때, 활성층에서는 희석 외부 농도분극 현상이 일어나고, 지지층에서는 농축 내부 농도분극 현상이 일어난다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 희석 외부 농도분극이란 고농도 유도용매와 활성층(Dense Layer) 사이에서 발생하는 현상으로, 분리막을 통과한 투과플럭스에 의해 활성층 표면의 고농도 유도용매의 농도가 낮아짐으로써 분리막의 전단 및 후단의 삼투압이 감소하는 현상을 말한다. 여기서, 도 6은 압력지연삼투막 모듈의 분리막에서 입자성물질 및 유기성물질에 의한 내부 농도분극과 외부 농도분극으로 압력지연삼투막 모듈의 지지층에 케익층이 형성되는 것을 나타내는 도면이다.Concretely, even in the case of the pressure delayed osmosis process, concentration polarization occurs in the separation membrane. At this time, dilution external concentration polarization occurs in the active layer, and concentration concentration polarization occurs in the support layer. As shown in FIG. 6, the dilution external concentration polarization is a phenomenon occurring between a high concentration induction solvent and an active layer (Dense Layer), and the concentration of the high concentration induction solvent on the surface of the active layer is lowered by the permeation flux passing through the separation membrane, The osmotic pressure at the front end and the rear end of the osmotic pressure decreases. 6 is a view showing that a cake layer is formed on the support layer of the pressure-delayed osmosis membrane module by internal concentration polarization and external concentration polarization by the particulate matter and organic matter in the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module.
또한, 상기 농축 내부 농도분극은 다공성의 지지층(Porous Support Layer)을 저농도 유입수와 접촉시킨 경우로서, 확산에 의해 저농도 유입수가 다공성의 지지층으로 유입된 후에 분리막의 전단 및 후단의 삼투압 차이에 의해 투과플럭스가 발생하게 된다. 예를 들면, 용매는 분리막을 투과하지만 용질은 투과되지 못하여 다공성의 지지층 내부의 용질의 농도가 지속적으로 증가하게 되어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 분리막의 전단 및 후단의 유효 삼투압 차이가 감소함으로써 투과플럭스가 감소하게 된다. 여기서, 도 7은 압력지연삼투막 모듈의 분리막에서 물질전달에 따른 압력지연삼투 공정의 내부 농도분극과 외부 농도분극으로 유효삼투압이 감소하는 것을 나타내는 도면이다.The concentrated internal concentration polarization is a phenomenon in which the porous support layer is brought into contact with the low-concentration influent water. When the low-concentration influent water flows into the porous support layer by diffusion, the permeation flux . For example, since the solvent permeates through the separation membrane but does not permeate through the solute, the concentration of the solute in the porous support layer continuously increases. As shown in FIG. 7, the effective osmotic pressure difference between the front end and the rear end of the separation membrane decreases Thereby reducing the permeation flux. Here, FIG. 7 is a graph showing that the effective osmotic pressure decreases due to the internal concentration polarization and the external concentration polarization in the pressure delay osmosis process due to the mass transfer in the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module.
다음으로, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 산출한다(S104).Next, the intra-membrane concentration polarization coefficient and the external concentration polarization coefficient of the pressure-delayed
다음으로, 하기 수학식 3 및 수학식 4에 따라 상기 산출된 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하여 운전압력별 전력밀도 곡선을 작성한다(S105). 즉, 희석 외부 농도분극과 농축 내부 농도분극을 모두 고려한 실제 분리막의 플럭스()는 다음과 같은 수학식 3으로 주어질 수 있다.Next, a power density curve for each operation pressure is created by considering the calculated internal concentration polarization factor and external concentration polarization factor according to the following equations (3) and (4) (S105). That is, the flux of the actual separator considering both dilution external concentration polarization and concentration concentration internal polarization ) Can be given by the following equation (3).
여기서, 는 압력지연 삼투막 모듈 분리막의 물 여과계수(Permeability constant)를 나타내고, 는 분리막 표면에서의 유도용액 삼투압을 나타내며, 는 분리막 전체의 유도용액 삼투압을 나타내고, 는 염 여과계수(Salt permeability coefficient)를 나타내고, 는 물질전달계수(Mass transfer coefficient)를 나타내며, 는 용질 비저항(Solute resistivity)을 나타내고, 는 벌크 삼투압(Bulk osmotic pressure)을 나타내고, 는 운전압력을 나타낸다.here, Represents the water permeability constant of the pressure-delayed osmosis membrane module membrane, Represents the induced solution osmotic pressure at the membrane surface, Represents the inductive solution osmotic pressure of the entire membrane, Represents the salt permeability coefficient, Represents the mass transfer coefficient, Represents a solute resistivity, Represents the bulk osmotic pressure, Represents the operating pressure.
전술한 희석 외부 농도분극과 농축 내부 농도분극을 모두 고려하여 실제 분리막의 투과플럭스()를 고려한 전력밀도()는 다음과 같은 수학식 4와 같이 주어진다.Considering both the dilution external concentration polarization and the concentration concentration internal polarization described above, the permeation flux of the actual separation membrane ) Power density ( ) Is given by the following Equation (4).
전술한 수학식 3은 희석 외부 농도분극과 농축 내부 농도분극을 모두 고려하여 실제 분리막의 투과플럭스를 계산하는 수학식이고, 수학식 4는 전술한 수학식 2에서 실제 압력지연삼투막 모듈(190) 분리막의 투과플럭스를 계산하는 수학식 3을 결합함으로써, 최종적으로 내부 및 외부 농도분극을 고려한 실제 전력밀도를 계산할 수 있는 수학식이다.The equation (3) is a formula for calculating the permeation flux of the actual separation membrane in consideration of both the dilution external concentration polarization and the concentration concentration concentration polarization. Equation (4) Equation (3) for calculating the permeation flux of the separation membrane is combined to finally calculate the actual power density considering the internal and external concentration polarization.
다음으로, 내부 수치해석 모델에 따라 상기 운전압력별 전력밀도 곡선으로부터 최대운전압력 및 최대전력밀도를 도출한다(S106). 여기서, 후술할 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 수치해석 모델에 의해 산출된 전력밀도 곡선은 이차함수 식으로 나타내고, 이러한 수치해석에 의해 전력밀도가 최대가 되는 지점에서는 접선의 기울기가 "0"이 되는 해 값을 최대전력밀도로 하고, 상기 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 상기 수치해석 모델에 의하여 산출할 수 있다.Next, the maximum operating pressure and the maximum power density are derived from the power density curve for each operating pressure according to the internal numerical simulation model (S106). 9A, which will be described later, the power density curve calculated by the numerical analysis model is represented by a quadratic function expression. By the numerical analysis, the slope of the tangent line becomes "0" at the point where the power density becomes maximum, And the operating pressure for maintaining the maximum power density can be calculated by the numerical analysis model.
이러한 방법을 적용하는 이유는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 실제 압력지연삼투 분리막에서 내부 농도분극 및 외부 농도분극 현상이 발생하더라도 운전 시간이 지남에 따라 분리막의 지지층 외부에서 입자성 물질 또는 유기물에 의한 케익층이 형성되고, 이와 같이 형성된 케익층은 유효삼투압을 감소시키는 CEOP(Cake Enhanced Osmotic Pressure) 현상이 발생하기 때문에 운전에 따라 최대전력밀도가 막오염에 따라 가변적으로 변하기 때문이다.The reason for applying this method is that even if internal concentration polarization and external concentration polarization occur in the actual pressure-delayed osmosis membrane as shown in FIG. 6 and FIG. 7, The cake layer formed by the organic material is formed, and the cake layer formed in this way varies the maximum power density depending on the operation due to the change in the operation due to the Cake Enhanced Osmotic Pressure (CEOP) phenomenon which reduces the effective osmotic pressure.
다음으로, 상기 내부 수치해석 모델로 결정된 운전압력 조건의 최대전력밀도를 기준으로 해수담수화-발전 시스템의 에너지 소모량을 계산한다(S107). 즉, 전술한 수치해석 모델에 의한 최대전력밀도를 기준으로 역삼투막 모듈과 압력지연삼투막 모듈이 조합된 해수담수화-발전 시스템의 총 에너지 소비량을 계산하고, 이를 비교하여 최대전력밀도를 유지하도록 하는 상기 수치해석 모델에서 산출된 운전압력을 피드백 제어하게 된다.Next, the energy consumption of the seawater desalination-power generation system is calculated based on the maximum power density of the operating pressure condition determined by the internal numerical simulation model (S107). That is, the total energy consumption of the seawater desalination-power generation system in which the reverse osmosis membrane module and the pressure-delayed osmosis membrane module are combined is calculated based on the maximum power density by the above-described numerical analysis model, And feedback control is performed on the operating pressure calculated in the numerical analysis model.
다음으로, 상기 도출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은지 판단하고(S108), 상기 도출된 최대전력밀도가 상기 설정전력밀도보다 작지 않은 경우, 고농도 유도용액 펌프의 펌프 제어값으로 활용하고 압력지연삼투막 모듈의 운전압력을 제어하여 삼투발전을 수행한다(S109).Next, it is determined whether the derived maximum power density is smaller than the set power density (S108). If the derived maximum power density is not smaller than the set power density, The osmotic power generation is performed by controlling the operating pressure of the delayed osmosis membrane module (S109).
다음으로, 상기 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은 경우, 상기 고농도 유도용매 펌프(180) 및 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막을 물리적으로 세정한다(S110). 구체적으로, 상기 역삼투막 모듈(140)로부터 공급되는 역삼투 농축수가 상기 고농도 유도용매 펌프(180)의 물리적 세정을 수행하고, 상기 역삼투막 모듈(140)의 최종처리수가 분리막 세정수 라인(230)을 통해 공급되어 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막을 세정하게 된다.Next, if the maximum power density is smaller than the set power density, the separation membrane of the high concentration induction
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 획득된 데이터에 따라 수치해석 연산을 수행하는 압력지연삼투 공정제어 유닛이 프로그램으로 구현된 것을 나타내는 화면이고, 도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 압력지연삼투 공정의 고농도 유도용매측에 작용된 압력과 전력밀도의 관계를 나타내는 도면이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 압력지연삼투막 모듈의 분리막을 대상으로 막오염 특성을 고려한 물리적 세정 효과를 나타내는 도면이다.Meanwhile, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the data obtained by using the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device in the seawater desalination-power generation system for cleaning the separation membrane and the induction solvent pump using the multi- FIG. 9A and FIG. 9B are graphs showing a pressure-delayed osmosis process control unit for performing a numerical analysis operation according to the present invention, FIG. 10 is a graph showing the relationship between pressure and power density acting on the high concentration induction solvent side of the pressure delayed osmosis process in a seawater desalination-power generation system for cleaning a solvent pump. In a seawater desalination-power generation system for cleaning a membrane and an induction solvent pump using a device, a membrane of a pressure-delayed osmosis membrane module Fig. 5 is a graph showing the effect of physical cleaning considering the contamination characteristics of the membrane.
본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템은, 도 8에 도시된 바와 같이, 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)를 이용하여 획득된 데이터에 따라 수치해석 연산을 수행하는 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)이 프로그램으로 구현된 것을 나타낸다.The seawater desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump using the multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a multi-channel pressure delay
또한, 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 압력지연삼투 공정의 고농도 유도용매측에 작용된 운전압력별 전력밀도를 나타내고, 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템에서 유도용액 유속과 유입수 유속의 관계를 나타낸다.9A is a graph showing the relationship between the operating pressure applied to the high concentration induction solvent side of the pressure-delayed osmosis process in the seawater desalination-power generation system for cleaning the separation membrane and the induction solvent pump using the multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention, 9b shows the relationship between the flow rate of the inducing solution and the flow rate of the influent in the seawater desalination-power generation system in which the separation membrane and the induction solvent pump are cleaned using the multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention .
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템은, 도 10에 도시된 바와 같이, 압력지연삼투막 모듈의 분리막을 대상으로 막오염 특성을 고려하여 효과적으로 물리적 세정을 수행할 수 있는 것을 나타낸다.Also, as shown in FIG. 10, the seawater desalination-power generation system for cleaning the separation membrane and the induction solvent pump using the multi-channel pressure-delayed osmosis evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention includes a separation membrane of the pressure- It is possible to effectively perform physical cleaning in consideration of the film fouling characteristic.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 해수담수화-발전을 위해서 역삼투막 모듈 및 압력지연삼투막 모듈을 적용하는 해수담수화-발전 시스템에 있어서, 내부 및 외부 농도분극과 막오염물질로 인한 케익층을 고려하여 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 특성에 따라 고농도 유도용액 펌프를 가변 제어함으로써 해수담수화-발전 시스템의 효율을 지속적으로 유지할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, in a seawater desalination-power generation system using a reverse osmosis membrane module and a pressure-delayed osmosis membrane module for seawater desalination-power generation, consideration is given to a cake layer due to internal and external concentration polarization and membrane pollutants The efficiency of the seawater desalination-power generation system can be continuously maintained by using the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device to variably control the high concentration inductive solution pump according to the membrane characteristics of the pressure delay osmosis membrane module.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다채널 압력지연삼투 평가장치에서 측정된 데이터를 기반으로 외부 농도분극계수 및 내부 농도분극계수를 고려한 압력지연삼투 공정의 최대전력밀도가 외부 농도분극계수 및 내부 농도분극계수를 고려하지 않은 설정전력밀도보다 작은 경우, 압력지연삼투막 모듈의 세정이 필요한 것으로 판단하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 표면 및 고농도 유도용매 펌프의 막오염물질을 정기적으로 세정함으로써 압력지연삼투막 모듈이 막오염 물질에 의한 감소된 유효삼투압을 회복할 수 있다. 이에 따라 압력지연삼투 모듈의 분리막 내부 및 외부 농도분극과 CEOP 현상 등의 막오염 특성을 고려하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막 및 고농도 유도용매 펌프를 각각 세정함으로써 압력지연삼투 공정의 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the maximum power density of the pressure delay osmosis process taking into account the external concentration polarization coefficient and the internal concentration polarization factor based on the data measured by the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device is determined by the external concentration polarization coefficient If it is determined that the pressure delayed osmosis membrane module needs to be cleaned, it is necessary to clean the membrane surface of the pressure-sensitive osmosis membrane module and the membrane contaminants of the high concentration induction solvent pump periodically, The osmotic membrane module can regain the reduced effective osmotic pressure due to membrane contaminants. Accordingly, the performance of the pressure delay osmosis process is continuously maintained by cleaning the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module and the high-concentration induction solvent pump, respectively, considering the membrane fouling characteristics such as concentration polarization inside and outside of the pressure- .
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 해양환경에 큰 문제점을 발생시킬 수 있는 역삼투 공정의 역삼투 농축수로부터 에너지를 얻고 해수와 비슷한 농도로 배출되기 때문에 별도의 농축수 처리시설을 설치할 필요 없이 바로 바다로 배출시킬 수 있는 친환경적 해수담수화 시스템으로 운영할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, energy is obtained from the reverse osmosis concentrated water of the reverse osmosis process, which may cause a serious problem in the marine environment, and is discharged at a concentration similar to seawater. Therefore, Friendly seawater desalination system that can discharge water directly to the sea.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
110: 유입수(해수) 저장조
120: 고압펌프
130: 부스터펌프
140: 역삼투막 모듈
150: 최종처리수 저장조
160: 제1 에너지 회수장치
170: 저농도 유입수 저장조
171: 저농도 유입수 배관
180: 고농도 유도용매 펌프
181: 고농도 유도용매 유입배관
190: 압력지연삼투막 모듈
210: 세정수 라인
220: 투과수 저장조
230: 제2 에너지 회수장치
240: 배출수 저장조
300: 다채널 압력지연삼투 평가장치
400: 압력지연삼투 공정제어 유닛
410: 데이터 수집부
420: 모델예측 제어부
430: 피드백 제어부
421: 모델 입력부
422: 제1 수치해석 연산부
423: 제2 수치해석 연산부
424: 모델 출력부
431: 운전압력 오차 계산부
432: 피드백 연산부
500: 세정 의사결정 제어부
510: 전력밀도 오차 계산부
520: 세정여부 결정 및 세정펌프 제어부110: Influent (seawater) storage tank
120: High pressure pump
130: Booster pump
140: Reverse Osmosis Module
150: Final treated water storage tank
160: First energy recovery device
170: Low concentration influent storage tank
171: Low concentration inflow water piping
180: High concentration induction solvent pump
181: High concentration induction solvent inflow pipe
190: pressure delay osmosis module
210: washing water line
220: permeable water storage tank
230: second energy recovery device
240: drain water storage tank
300: Multichannel pressure delay osmosis evaluation device
400: Pressure Delay Osmosis Process Control Unit
410: Data collection unit
420: model prediction control unit
430:
421: Model input unit
422: first numerical analysis operation section
423: second numerical analysis operation section
424: Model output section
431: Operation pressure error calculation unit
432:
500: Cleaning decision unit
510: Power Density Error Calculation Unit
520: Determination of Whether to Clean and Washing Pump Control
Claims (14)
저농도 유입수로 사용되는 지표수 또는 하수방류수가 저장된 저농도 유입수 저장조(170);
역삼투막 모듈(140)에서 배출되는 역삼투 농축수가 압력지연삼투막으로 유입되도록 고농도 유도용매 유입배관(181)과 연결되는 압력지연삼투막 모듈(190);
상기 압력지연삼투막 모듈(190) 전단의 고농도 유도용매 유입배관(181)의 일측 및 상기 저농도 유입수 저장조(170)와 연결된 저농도 유입수 배관(171) 일측에 연결된 각각의 샘플링 배관을 통해 연속적으로 시료를 채취하여, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 압력별 플럭스 및 막오염을 평가하는 다채널로 압력지연삼투를 평가하는 다채널 압력지연삼투 평가장치(300);
상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)에서 평가된 데이터, 상기 고농도 유도용매 유입배관(181)과 상기 저농도 유입수 배관(171)으로부터 각각 채취된 시료의 유입 유량과 TDS(총 용존고형물)의 농도 데이터를 기반으로 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하여 최대전력밀도를 계산하여 상기 압력지연삼투막 모듈(190)을 제어하는 압력지연삼투 공정제어 유닛(400); 및
상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)에서 산출한 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 산출하여 상기 고농도 유도용매 유입배관(181) 상에 설치된 고농도 유도용매 펌프(180)를 피드백 제어하고, 상기 최대전력밀도가 설정전력밀도 이하로 유지될 경우, 상기 고농도 유도용매 펌프(180) 및 상기 압력지연삼투막 모듈(190) 분리막의 물리적 세정을 수행하도록 결정하는 세정 의사결정 제어부(500)
를 포함하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템.In a seawater desalination-power generation system applying a reverse osmosis module for seawater desalination and a pressure retarded osmosis module for power generation,
A low-concentration influent storage tank 170 storing surface water or sewage effluent used as low-concentration influent water;
A pressure delay osmosis membrane module (190) connected to the high concentration induction solvent inflow pipe (181) so that the reverse osmosis concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module (140) flows into the pressure delayed osmosis membrane;
The sample is continuously supplied through one sampling pipe connected to one side of the high concentration induction solvent inflow pipe 181 at the upstream side of the pressure delay osmosis membrane module 190 and one side of the low concentration inflow water pipe 171 connected to the low concentration inflow water reservoir 170 Channel multi-channel pressure delay osmosis evaluation device 300 for evaluating multi-channel pressure delay osmosis to evaluate flux and membrane fouling per pressure of the pressure-delayed osmosis membrane module 190;
The data evaluated by the multi-channel pressure-delayed osmotic pressure evaluation apparatus 300, the influent flow rate of the samples taken from the high concentration solvent-introduced inflow pipe 181 and the low-concentration inflow pipe 171, and the concentration of TDS (total dissolved solids) A pressure delayed osmosis process control unit (400) for calculating the maximum power density in consideration of an internal concentration polarization coefficient and an external concentration polarization coefficient based on the data to control the pressure delay osmosis membrane module (190); And
The operating pressure for maintaining the maximum power density calculated by the pressure delayed osmosis process control unit 400 is calculated to feedback control the high concentration solvent pump 180 installed on the high concentration solvent inflow pipe 181, The cleaning decision control unit 500 determines to perform physical cleaning of the high concentration induction solvent pump 180 and the pressure delay osmosis membrane 190 separation membrane when the power density is maintained below the set power density,
Wherein the multi-channel pressure-delayed osmotic pressure measuring device is used to clean the membrane and the induction solvent pump.
상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)는 3개의 셀(310, 320, 330)로 구성되고, 각 셀(310, 320, 330)마다 상기 고농도 유도용매 농도의 삼투압을 기준으로 운전압력을 3등분하여 각각 다른 운전압력으로 상기 고농도 유도용매 및 상기 저농도 유입수를 실험적으로 평가하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템.The method according to claim 1,
The multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus 300 is composed of three cells 310, 320, and 330, and the operating pressure is set to 3 Wherein the high-concentration induction solvent and the low-concentration influent water are experimentally evaluated at different operating pressures, and the multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus is used to clean the separation membrane and the induction solvent pump.
상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)은 수치해석 연산을 통해 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려한 전력밀도를 계산하고, 전력밀도함수 곡선을 작성하여 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 산출하며, 상기 압력지연삼투막 모듈(190) 전단의 상기 고농도 유도용매 유입배관(181) 상에 설치된 고농도 유도용매 펌프(180)의 운전압력을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템.3. The method of claim 2,
The pressure-delayed osmosis process control unit 400 calculates the power density considering the internal concentration polarization coefficient and the external concentration polarization coefficient through a numerical analysis operation, generates a power density function curve, and calculates an operating pressure for maintaining the maximum power density And the operation pressure of the high concentration induction solvent pump (180) provided on the high concentration induction solvent inflow pipe (181) at the upstream side of the pressure delay osmosis membrane module (190) is feedback controlled. A desalination-power generation system for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump.
상기 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS(총 용존고형물) 및 유량을 측정한 데이터 및 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)에서 산출된 압력별 플럭스 및 막오염에 대한 데이터를 수집하는 데이터 수집부(410);
상기 데이터 수집부(410)로부터 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS(총 용존고형물) 및 유량을 측정한 데이터 및 상기 압력별 플럭스 및 막오염에 대한 데이터를 전달받아, 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려한 전력밀도를 계산하고, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 운전압력, 전력밀도 및 시스템 에너지를 결정하는 모델예측 제어부(420); 및
상기 모델 예측 제어부(420)의 수치해석 결과에 따라 운전압력의 오차를 계산하고, 상기 계산된 운전압력의 오차에 따라 피드백 연산하여 상기 모델 예측 제어부(420)로 입력하여 보정하는 피드백 제어부(430)
를 포함하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템.4. The apparatus according to claim 3, wherein the pressure-delayed osmotic process control unit (400)
Data collecting data on TDS (total dissolved solids) and flow rate of each of the high concentration induction solvent and low concentration influent water and data on flux and membrane contamination by pressure calculated by the multi-channel pressure delay osmosis evaluation apparatus 300 (410);
The data obtained by measuring the TDS (total dissolved solids) and the flow rate of each of the high concentration induction solvent and the low concentration influent water from the data collection unit 410 and the data on the flux and membrane contamination by the pressure are received and the internal concentration polarization coefficient and the external concentration A model predictive controller 420 for calculating a power density considering a polarization coefficient and determining an operation pressure, a power density and a system energy of the pressure delay osmosis membrane module 190; And
A feedback controller 430 for calculating an error of the operation pressure according to the numerical analysis result of the model predictive controller 420 and performing feedback calculation according to the calculated operation pressure error and inputting the feedback error to the model predictive controller 420,
Wherein the multi-channel pressure-delayed osmotic pressure measuring device is used to clean the membrane and the induction solvent pump.
상기 모델 예측 제어부(420)의 제2 수치해석 연산부(423)에서 연산된 운전 압력의 오차를 계산하는 운전압력 오차 계산부(431); 및
상기 계산된 운전압력의 오차에 따라 피드백 연산하여 상기 모델 예측 제어부(420)의 모델 입력부(421)로 입력하는 피드백 연산부(432)
를 포함하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템.5. The apparatus of claim 4, wherein the feedback controller (430)
An operation pressure error calculator 431 for calculating an error of the operation pressure calculated by the second numerical analysis calculator 423 of the model predictive controller 420; And
A feedback calculator 432 for performing a feedback calculation according to the calculated error of the operation pressure and inputting the calculated feedback error to the model input unit 421 of the model predictive controller 420,
Wherein the multi-channel pressure-delayed osmotic pressure measuring device is used to clean the membrane and the induction solvent pump.
상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300) 및 상기 압력지연삼투 공정제어 유닛(400)에서 최종적으로 산출된 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 피드백 제어하여 상기 산출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은지 판단하는 전력밀도 오차 계산부(510); 및
상기 산출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은 경우, 상기 역삼투막 모듈(140)의 최종처리수를 세정수로 하여 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 활성층과 지지층을 물리적으로 세정하도록 결정하고, 상기 세정수의 유속은 정상적인 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 운전조건에서 상기 고농도 유도용매의 유속을 기준으로 그 이상의 유속으로 세정하도록 결정하는 세정여부 결정 및 세정펌프 제어부(520)
를 포함하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템.The apparatus according to claim 1, wherein the cleaning decision controller (500)
The multi-channel pressure delay osmosis device (300) and the pressure-delayed osmosis process control unit (400) feedback-control an operating pressure that maintains the maximum power density finally calculated to calculate the calculated maximum power density A power density error calculator 510 for determining whether the power density error is small; And
Determining that the active layer and the support layer of the pressure-delayed osmosis membrane module 190 are physically cleaned using the final treated water of the reverse osmosis membrane module 140 as the washing water when the calculated maximum power density is smaller than the set power density, The flow rate of the washing water is determined so as to be cleaned at a flow rate higher than the normal flow rate of the high concentration induction solvent under the operating condition of the pressure delay osmosis membrane module 190,
Wherein the multi-channel pressure-delayed osmotic pressure measuring device is used to clean the membrane and the induction solvent pump.
상기 역삼투막 모듈(140)로부터 공급되는 역삼투 농축수는 상기 고농도 유도용매 펌프(180)의 물리적 세정을 수행하고, 상기 역삼투막 모듈(140)의 최종처리수는 분리막 세정수 라인(230)을 통해 공급되어 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막을 세정하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 해수담수화-발전 시스템.The method according to claim 6,
The reverse osmosis concentrated water supplied from the reverse osmosis membrane module 140 performs physical cleaning of the high concentration solvent pump 180 and the final treated water of the reverse osmosis membrane module 140 is supplied through the separation membrane cleaner water line 230 Channel ozone depletion membrane module 190. The seawater desalination-power generation system 100 cleans the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module 190 by using a multi-channel pressure delay osmosis evaluation device.
a) 샘플링 배관을 통해 고농도 유도용매와 저농도 유입수 각각의 TDS 및 유량을 측정하는 단계;
b) 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)가 압력별 플럭스 및 막오염을 평가하는 단계;
c) 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하지 않은 플럭스 및 전력밀도를 계산하여 설정전력밀도로 설정하는 단계;
d) 압력지연삼투막 모듈(190) 분리막의 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 산출하는 단계;
e) 상기 내부 농도분극계수 및 외부 농도분극계수를 고려하여 운전압력별 전력밀도 곡선을 작성하고, 상기 운전압력별 전력밀도 곡선으로부터 수치해석 모델에 따라 최대전력밀도 및 운전압력을 도출하는 단계;
f) 상기 운전압력 조건의 최대전력밀도를 기준으로 전체 시스템의 에너지 소모량을 계산하는 단계; 및
g) 상기 도출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작은 경우, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막 및 고농도 유도용매 펌프(180)를 물리적으로 세정하는 단계
를 포함하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법.A method of cleaning a membrane and an induction solvent pump of a pressure-delayed osmosis membrane module of a seawater desalination-power generation system applying a reverse osmosis membrane module for seawater desalination and applying a pressure delayed osmosis membrane module for power generation,
a) measuring the TDS and the flow rate of each of the high concentration induction solvent and the low concentration influent water through the sampling pipe;
b) evaluating multi-channel pressure delay osmotic pressure assessment device (300) flux and membrane contamination by pressure;
c) calculating the flux density and the power density without considering the internal concentration polarization factor and the external concentration polarization factor, and setting the flux density and the power density as the set power density;
d) calculating an internal concentration polarization factor and an external concentration polarization factor of the pressure delay osmosis membrane module (190) separation membrane;
e) generating a power density curve for each operating pressure by considering the internal concentration polarization factor and the external concentration polarization factor, deriving the maximum power density and operating pressure according to the numerical analysis model from the power density curve for each operating pressure;
f) calculating energy consumption of the entire system based on the maximum power density of the operating pressure condition; And
g) physically cleaning the separation membrane of the pressure delay osmosis membrane module 190 and the high concentration solvent pump 180 when the derived maximum power density is less than the set power density
Channel osmosis membrane module using a multi-channel pressure-delayed osmotic pressure evaluation device.
h) 상기 도출된 최대전력밀도가 설정전력밀도보다 작지 않은 경우, 고농도 유도용액 펌프의 펌프 제어값으로 활용하고, 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 운전압력을 제어하여 삼투발전을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법.9. The method of claim 8,
h) performing the osmotic power generation by using the pump power as the pump control value of the high concentration inductive solution pump when the derived maximum power density is not less than the set power density and by controlling the operating pressure of the pressure delay osmosis membrane module 190 Channel pressure delay osmosis evaluation device, wherein the multi-channel pressure-delayed osmosis evaluation device further comprises:
상기 b) 단계의 상기 다채널 압력지연삼투 평가장치(300)는 3개의 셀(310, 320, 330)로 구성되고, 각 셀(310, 320, 330)마다 상기 고농도 유도용매 농도의 삼투압을 기준으로 운전압력을 3등분하여 각각 다른 운전압력으로 상기 고농도 유도용매 및 상기 저농도 유입수를 실험적으로 평가하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법.9. The method of claim 8,
The multichannel pressure-delayed osmotic pressure evaluation apparatus 300 of the step b) is composed of three cells 310, 320 and 330, and the osmotic pressure of the high concentration solvent concentration of each cell 310, 320, Channel pressure-delayed osmotic pressure evaluation device is used to evaluate the high-concentration induction solvent and the low-concentration influent water at different operating pressures by dividing the operating pressure into three equal parts. .
상기 c) 단계의 플럭스는 로 주어지고, 여기서, 는 분리막의 물 여과계수를 나타내고, 는 반사계수를 나타내며, 는 분리막의 삼투압 차이를 나타내고, 는 운전압력을 나타내며, 상기 c) 단계의 전력밀도()는 로 주어지는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법.9. The method of claim 8,
The flux of step c) Lt; / RTI > Represents the water filtration coefficient of the separation membrane, Represents a reflection coefficient, Represents the osmotic pressure difference of the separation membrane, Represents the operating pressure, and the power density in step c) ) Wherein the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device is used to clean the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module and the induction solvent pump.
상기 d) 단계의 플럭스는 희석 외부 농도분극과 농축 내부 농도분극을 모두 고려하여 실제 분리막의 투과플럭스()로서,
로 주어지고, 여기서, 는 압력지연 삼투막 모듈 분리막의 물 여과계수를 나타내고, 는 분리막 표면에서의 유도용액 삼투압을 나타내며, 는 분리막 전체의 유도용액 삼투압을 나타내고, 는 염 여과계수를 나타내고, 는 물질전달계수를 나타내며, 는 용질 비저항을 나타내고, 는 벌크 삼투압을 나타내고, 는 운전압력을 나타내며, 상기 d) 단계의 플럭스()를 고려한 전력밀도()는,
로 주어지는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법.9. The method of claim 8,
The flux in the step d) may be determined by taking into consideration both the dilution external concentration polarization and the concentration concentration concentration polarization, )as,
Lt; / RTI > Represents the water filtration coefficient of the pressure-delayed osmosis membrane module membrane, Represents the induced solution osmotic pressure at the membrane surface, Represents the inductive solution osmotic pressure of the entire membrane, Represents the salt filtration coefficient, ≪ / RTI > represents the mass transfer coefficient, Represents a solute resistivity, Lt; / RTI > represents the bulk osmotic pressure, Represents the operating pressure, and the flux (d) ) Power density ( ),
Wherein the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device is used to clean the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module and the induction solvent pump.
상기 e) 단계의 수치해석 모델에 의해 산출된 전력밀도 곡선은 이차함수 식으로 나타내고, 이러한 수치해석에 의해 전력밀도가 최대가 되는 지점에서는 접선의 기울기가 "0"이 되는 해 값을 최대전력밀도로 하고, 상기 최대전력밀도를 유지하는 운전압력을 상기 수치해석 모델에 의하여 산출하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법.9. The method of claim 8,
The power density curve calculated by the numerical analysis model in the step e) is represented by a quadratic function expression. By the numerical analysis, the solution value at which the slope of the tangent line becomes "0 " And the operating pressure for maintaining the maximum power density is calculated by the numerical analysis model. A method for cleaning a separation membrane and an induction solvent pump of a pressure-delayed osmosis membrane module using the multichannel pressure delay osmosis evaluation apparatus .
상기 g) 단계에서 역삼투막 모듈(140)로부터 공급되는 역삼투 농축수가 상기 고농도 유도용매 펌프(180)의 물리적 세정을 수행하고, 상기 역삼투막 모듈(140)의 최종처리수가 분리막 세정수 라인(230)을 통해 공급되어 상기 압력지연삼투막 모듈(190)의 분리막을 세정하는 것을 특징으로 하는 다채널 압력지연삼투 평가장치를 이용하여 압력지연삼투막 모듈의 분리막과 유도용매 펌프를 세정하는 방법.9. The method of claim 8,
The reverse osmosis concentrated water supplied from the reverse osmosis membrane module 140 performs physical cleaning of the high concentration solvent pump 180 and the final treatment water of the reverse osmosis membrane module 140 is supplied to the separation membrane detergent water line 230 Wherein the separation membrane of the pressure-delayed osmosis membrane module is cleaned by using the multi-channel pressure delay osmosis evaluation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140069357A KR101609795B1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Seawater desalination-power generation system for controlling membrane and draw solution hydraulic pump using multi-channel pressure retarded osmosis evaluating device, and method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140069357A KR101609795B1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Seawater desalination-power generation system for controlling membrane and draw solution hydraulic pump using multi-channel pressure retarded osmosis evaluating device, and method using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20150140999A true KR20150140999A (en) | 2015-12-17 |
KR101609795B1 KR101609795B1 (en) | 2016-04-06 |
Family
ID=55080942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140069357A KR101609795B1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Seawater desalination-power generation system for controlling membrane and draw solution hydraulic pump using multi-channel pressure retarded osmosis evaluating device, and method using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101609795B1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106512745A (en) * | 2016-10-17 | 2017-03-22 | 哈尔滨工业大学 | Water treatment membrane pool pollution evaluating and controlling method |
KR20170097967A (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-29 | 주식회사 엘지화학 | Method for concentrate of saline water using a reverse osmosis |
KR102251254B1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-11 | 세종대학교산학협력단 | Intermittent forward osmosis method and osmosis device for wastewater treatment |
KR20210107214A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-01 | 국민대학교산학협력단 | Reverse osmosis desalination system and method for controlling energy consumption in the same |
CN117193224A (en) * | 2023-11-07 | 2023-12-08 | 江苏航运职业技术学院 | Sewage treatment intelligent monitoring system based on Internet of things |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101806144B1 (en) | 2015-11-16 | 2018-01-11 | 주식회사 포스코 | Desalination system using controlled forward osmosis and reverse osmosis |
US11474021B2 (en) | 2019-08-22 | 2022-10-18 | Korea University Research And Business Foundation | System for measuring properties of mass transport behavior in membrane and solutions |
US11502323B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11502322B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11855324B1 (en) | 2022-11-15 | 2023-12-26 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101200838B1 (en) | 2010-07-14 | 2012-11-13 | 한국기계연구원 | Apparatus and methods for electricity generation and water desalination |
KR101268936B1 (en) | 2010-12-24 | 2013-05-30 | 한국건설기술연구원 | Membrane Module Holder and Loading Device and Method for Desalination and Water Treatment |
-
2014
- 2014-06-09 KR KR1020140069357A patent/KR101609795B1/en active IP Right Grant
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170097967A (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-29 | 주식회사 엘지화학 | Method for concentrate of saline water using a reverse osmosis |
CN106512745A (en) * | 2016-10-17 | 2017-03-22 | 哈尔滨工业大学 | Water treatment membrane pool pollution evaluating and controlling method |
CN106512745B (en) * | 2016-10-17 | 2019-10-22 | 哈尔滨工业大学 | A kind of water process membrane cisterna pollution evaluation and the method for control |
KR102251254B1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-11 | 세종대학교산학협력단 | Intermittent forward osmosis method and osmosis device for wastewater treatment |
KR20210107214A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-01 | 국민대학교산학협력단 | Reverse osmosis desalination system and method for controlling energy consumption in the same |
CN117193224A (en) * | 2023-11-07 | 2023-12-08 | 江苏航运职业技术学院 | Sewage treatment intelligent monitoring system based on Internet of things |
CN117193224B (en) * | 2023-11-07 | 2024-02-06 | 江苏航运职业技术学院 | Sewage treatment intelligent monitoring system based on Internet of things |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101609795B1 (en) | 2016-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101609795B1 (en) | Seawater desalination-power generation system for controlling membrane and draw solution hydraulic pump using multi-channel pressure retarded osmosis evaluating device, and method using the same | |
Cheng et al. | The forward osmosis-pressure retarded osmosis (FO-PRO) hybrid system: A new process to mitigate membrane fouling for sustainable osmotic power generation | |
Khanzada et al. | Performance evaluation of reverse osmosis (RO) pre-treatment technologies for in-land brackish water treatment | |
Zhang et al. | Performance study of ZrO2 ceramic micro-filtration membranes used in pretreatment of DMF wastewater | |
KR101857444B1 (en) | Seawater desalination and power generation system for multi-stage cleanings of semi-permeable membrane for pressure retarded osmosis, and cleaning method for the same | |
KR20140040173A (en) | Membrane filtration method and membrane filtration device | |
Guerra et al. | Impact of operating conditions on permeate flux and process economics for cross flow ceramic membrane ultrafiltration of surface water | |
Abbasi-Garravand et al. | Role of two different pretreatment methods in osmotic power (salinity gradient energy) generation | |
CN106082397B (en) | System and method for synchronous sewage regeneration and seawater desalination | |
JP2012223723A (en) | Control device and control method of seawater desalination system | |
WO2013093537A1 (en) | A method and a system for monitoring and control of fouling and and optimization thereof of two side membrane fouling process | |
Xiao et al. | Feasibility of using an innovative PVDF MF membrane prior to RO for reuse of a secondary municipal effluent | |
JP2015188786A (en) | Positive permeation processing system | |
KR101533554B1 (en) | A assembly and method of real-time fouling monitoring in reverse osmosis membrane vessel | |
Hafiz et al. | Techno-economic assessment of forward osmosis as a pretreatment process for mitigation of scaling in multi-stage flash seawater desalination process | |
Rahimpour et al. | Development of pilot scale nanofiltration system for yeast industry wastewater treatment | |
Abbasi-Garravand et al. | Investigation of the fouling effect on a commercial semi-permeable membrane in the pressure retarded osmosis (PRO) process | |
JP2009233511A (en) | Method of operating membrane filtration system | |
Singh et al. | Modeling and experimental validation of forward osmosis process: Parameters selection, permeate flux prediction, and process optimization | |
JP6087667B2 (en) | Desalination method and desalination apparatus | |
KR101560524B1 (en) | A assembly and method of real-time fouling monitoring in forward osmosis membrane vessel | |
Sutariya et al. | Methods of visualizing hydrodynamics and fouling in membrane filtration systems: recent trends | |
KR20180100011A (en) | A method for physical washing using osmotic pressure back washing in FO-RO process | |
Abbasi-Garravand et al. | Identification of the type of foulants and investigation of the membrane cleaning methods for PRO processes in osmotic power application | |
KR101786821B1 (en) | Water treatment apparatus with gravity-driven type |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |