KR20190043588A - 역침투막 처리 시스템 및 역침투막 처리 시스템의 운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 역침투막 유닛에 의해 피처리수를 병렬 처리하는 역침투막 처리에서 물 회수율을 소정의 범위로 자동으로 유지하고, 역침투막 처리 시스템의 유지 관리 부하를 경감함과 함께, 안정적인 유량으로 처리수를 얻는 역침투막 처리 시스템 및 역침투막 처리 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 이 역침투막 처리 시스템은 피처리수를 병렬 처리하는 복수의 역침투막 유닛(100, 200, 300)과, 각 역침투막 유닛(100, 200, 300)에 의한 물 회수율이 소정의 범위에서 유지되도록 각 역침투막 유닛(100, 200, 300)으로부터의 농축수의 배수량을 제어하는 농축수 배수량 제어 장치를 구비한다.

Description

역침투막 처리 시스템 및 역침투막 처리 시스템의 운전 방법

본 발명은 역침투막 처리 시스템 및 역침투막 처리 시스템의 운전 방법에 관한 것이다.

종래, 의료용수나 초순수의 제조에서, 원수 중의 이온 성분이나 콜로이드 성분을 제거하기 위해 역침투막 장치가 사용되고 있다. 역침투막 장치에는 통상 중공사 형상, 스파이럴 형상, 평판 형상, 튜브 형상 등으로 형성된 역침투막을 구비하는 역침투막 모듈이 장전되어 있다.

역침투막 장치를 장기간 사용하고 있으면, 피처리수 중의 스케일 성분으로부터 불용성 무기염 등 스케일이 생성되고, 이것이 막면에 부착, 퇴적되어 막힘을 발생시키는 경우가 있다. 이 경우에는 역침투막 장치에 의한 불순물 제거 성능이 저하된다. 이 때문에, 역침투막 장치의 피처리수에, 상기 부착물의 막면에 대한 부착을 억제하는 스케일 방지제가 첨가되는 경우가 있다.

스케일 방지제의 첨가 방법으로서, 예를 들면, 형광 트레이서를 배합한 스케일 방지제를 사용하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에서는 형광 트레이서의 형광 강도가 측정되어, 형광 강도의 변화가 스케일 방지제의 농도 변화에 관련됨으로써, 최적량의 스케일 방지제가 자동으로 첨가된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또한, 역침투막 장치에서는 안정적인 수량으로 투과수를 얻고, 스케일의 생성을 일으키지 않도록 농축 농도를 제어하기 위해, 물 회수율을 소정의 범위에서 일정하게 유지하는 것이 일반적이다. 그런데, 상기 스케일 생성에 의해 막면에 부착물이 부착된 경우에는 투과수 또는 농축수의 유량의 저하에 의해 물 회수율의 저하 또는 상승이 일어난다.

이 때문에, 물 회수율을 소정의 범위에서 일정하게 유지하는 각종 방법이 검토되고 있다. 이러한 방법으로서, 예를 들면, 여과 장치를 갖는 제1 수처리부와, 역침투막 장치를 갖는 제2 수처리부를 갖는 수처리 시스템에서, 제1 수처리부의 운전 상태에 기초하여, 제2 수처리부의 역침투막 장치의 농축수의 배출량을 조절하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

일본 공개특허공보 2008-533438호 일본 특허공보 제4650740호

상기한 바와 같이, 일반적으로 역침투막 장치에서는 물 회수율의 조정에 의해 농축 농도를 제어하거나, 스케일 방지제를 피처리수에 적량 주입함으로써, 스케일의 생성이 억제되어 있다.

여기서, 대형 역침투막 처리 시스템은 통상, 처리수 유량이 매우 많기 때문에, 복수의 역침투막 유닛을 구비한다. 이와 같은 대형 역침투막 처리 시스템에서는 이 복수의 역침투막 유닛에 의해 피처리수가 병렬 처리된다. 각 역침투막 유닛은 다단의 역침투막 뱅크를 구비한다. 역침투막 뱅크에는 복수의 역침투막 모듈을 다단으로 내장한 역침투막 베셀이 병렬로 배치된다.

이러한 대형 역침투막 처리 시스템에서는 복수의 역침투막 유닛은 이들을 동일한 조건에서 운전하고 있어도 각 역침투막 유닛에서 물 회수율이 각각 상이한 변동을 일으킨다. 이것은 역침투막 유닛마다 스케일 생성의 정도가 상이함으로써, 거기에 내장된 역침투막 모듈의 막힘 정도가 상이하거나, 특정 역침투막 유닛만 신형의 역침투막 모듈이 장착되어 있기 때문이다.

또한, 대형 역침투막 처리 시스템에서는 복수의 역침투막 유닛 중 소정의 1기에 대해 피처리수의 처리를 정지하고, 약품 클리닝 세정을 행함과 함께, 다른 역침투막 유닛에 의해 피처리수의 처리를 계속하는 것이 행해진다. 이 경우에도 역침투막 처리 시스템 전체로서의 물 회수율의 변동이 생긴다. 물 회수율의 변동이 생기면 역침투막 처리 시스템에서의 처리수 유량의 변동이 일어난다.

이 때문에, 종래, 대형 역침투막 처리 시스템에서는 상기와 같은 물 회수율의 변동을 수정하기 위해, 예를 들면, 각 역침투막 유닛에서의 물 회수율이 균등해지도록 수동으로 물 회수율을 조정하여, 역침투막 처리 시스템 전체의 물 회수율을 유지하는 것이나, 각 유닛의 투과수 유량이 균등해지도록 하는 것 등이 시도되고 있었다.

또한, 스케일 방지제가 사용되는 경우, 복수의 역침투막 유닛에서의 스케일 생성 정도가 각각 상이한 상황이나, 복수의 역침투막 유닛 중 1기를 정지하여 행하는 작업 등에 의해, 역침투막 처리 시스템에 공급되는 피처리수의 공급 유량이 변동되어, 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도가 변동된다. 이 때에도 역침투막 시스템의 피처리수에 공급되는 스케일 방지제의 첨가량이 수동으로 조절되어 있었다.

상기 점에서 특히 처리수 유량이 매우 많은 대형 역침투막 처리 시스템에서는 피처리수에 대한 스케일 방지제의 공급 농도나 물 회수율의 조정을 위한 밸브의 개폐 조작이나 개도 조절 조작 등의 작업 부하가 매우 높다는 문제가 있었다.

또한, 상기 밸브의 개폐 조작을 행한 경우에도 각 역침투막 유닛에서의 밸브의 개도를 변화시키면 이것이 다른 역침투막 유닛의 투과수 유량을 변화시켜, 당해 역침투막 유닛의 물 회수율이 변화된다. 따라서, 예를 들면, 역침투막 유닛의 밸브를 수동으로 조작함으로써, 복수의 역침투막 유닛의 물 회수율을 균등해지도록 조정하는 것은 곤란하고, 어떤 경우에도 설정값으로 정확하게 조정할 수는 없었다.

또한, 소정의 역침투막 유닛에서 물 회수율의 변동이 일어난 상황에서 역침투막 처리 시스템 전체로서의 처리수 유량을 유지하고자 하면 신형의 역침투막 모듈이 장착된 역침투막 유닛 등, 막힘이 적은 특정 역침투막 유닛에 피처리수가 흐르기 쉬워, 복수의 역침투막 유닛에서 물 회수율을 각각 균등하게 얻는 것이 곤란하다는 문제도 있었다.

막힘이 적은 특정 역침투막 유닛에 피처리수가 많이 공급되면 당해 역침투막 유닛에서의 투과수 유량이 증가되어, 당해 역침투막 유닛의 물 회수율이 커진다. 그 결과, 당해 역침투막 유닛에 장착된 역침투막 모듈의 열화가 빨라져, 결과적으로 역침투막 처리 시스템 전체의 수명이 저하되는 것도 알게 되었다. 역침투막 처리 시스템 전체의 수명이 저하됨으로써, 역침투막 처리 시스템 설계시의 상정 이상으로 역침투막의 세정 빈도가 증가되고, 또한 역침투막 모듈의 교환 빈도가 증가된다.

또한, 역침투막의 스케일 생성에 의한 막힘은 처리수 유량의 증가에 수반하여 급격히 진행되고, 스케일 방지제의 효과가 급격히 감소되기 때문에, 스케일 방지제의 공급량의 조정이 매우 곤란해진다는 문제도 있었다.

상기 지견에서 장기간에 걸쳐 처리수를 안정적인 유량으로 얻기 위해서는 물 회수율을 정확하게 조정하는 것이 중요한 것이 명확해졌다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 복수의 역침투막 유닛에 의해 피처리수를 병렬 처리하는 역침투막 처리에서, 물 회수율을 소정의 범위로 자동으로 유지하고, 역침투막 처리 시스템의 유지 관리 부하를 경감시킴과 함께, 안정적인 유량으로 처리수를 얻을 수 있는 역침투막 처리 시스템 및 역침투막 처리 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템은 피처리수를 병렬 처리하는 복수의 역침투막 유닛과, 각 역침투막 유닛에 의한 물 회수율이 소정의 범위에서 유지되도록 각 역침투막 유닛으로부터의 농축수의 배수량을 제어하는 농축수 배수량 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템에서는 농축수 배수량 제어 장치에 의해 각 역침투막 유닛에서 물 회수율을 소정의 범위로 자동으로 유지할 수 있다. 이 때문에, 특정 역침투막 유닛에서만 투과수 유량이 증대되는 경우가 없고, 당해 역침투막 유닛의 수명이 급격히 단축되는 경우도 없어진다. 이 때문에, 역침투막 처리 시스템 전체의 수명을 장기화할 수 있다. 또한, 물 회수율을 자동으로 제어하기 때문에, 밸브 조작 등의 작업 부하가 경감된다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템은 상기 복수의 역침투막 유닛의 상류측에서 피처리수에 스케일 방지제를 공급하는 스케일 방지제 공급 장치와, 상기 복수의 역침투막 유닛에 공급되는 상기 피처리수 중의 스케일 방지제 농도를 검출하는 스케일 방지제 농도 검출 장치와, 상기 스케일 방지제 농도 검출 장치의 출력에 의해 상기 스케일 방지제 공급 장치로부터 상기 피처리수에 대한 스케일 방지제의 공급량을 제어하는 스케일 방지제 공급량 제어 장치를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템에서, 상기 복수의 역침투막 유닛의 각 역침투막 유닛은 상기 각 역침투막 유닛에 피처리수를 공급하는 피처리수 공급관과, 상기 각 역침투막 유닛을 투과한 투과수를 유출시키는 투과수 유출관과, 상기 각 역침투막 유닛의 농축수를 유출시키는 농축수 유출관을 구비하고, 상기 농축수 배수량 제어 장치는 상기 농축수 유출관에 삽입 설치된 농축수 유량 조절 밸브와, 상기 투과수 유출관 내의 상기 투과수의 유량을 측정하는 투과수 유량 측정 장치와, 상기 농축수 유출관 내의 상기 농축수의 유량을 측정하는 농축수 유량 측정 장치와, 상기 투과수 유량 측정 장치에 의한 측정값과 상기 농축수 유량 측정 장치에 의한 측정값에 기초하여 상기 각 역침투막 유닛에서의 물 회수율을 산출하는 연산부와, 상기 연산부에 의해 산출되는 물 회수율이 소정의 대략 일정한 값으로 유지되도록 상기 농축수 유량 조절 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템에서, 상기 복수의 역침투막 유닛은 다단의 역침투막 뱅크를 구비하고 있고, 상기 다단의 역침투막 뱅크에서 전단측의 역침투막 뱅크의 농축수가 후단측의 역침투막 뱅크의 공급측에 각각 공급되며, 상기 농축수 배수량 제어 장치는 상기 다단의 역침투막 뱅크에서의 최종단의 역침투막 뱅크로부터의 농축수의 배수량을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템에서, 상기 피처리수는 경도 성분 및 실리카에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 피처리수의 pH는 3.5∼11인 것이 바람직하다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템에서의 물 회수율은 50％∼90％인 것이 바람직하다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템의 운전 방법은 피처리수를 병렬 처리하도록 배치된 복수의 역침투막 유닛을 구비하는 역침투막 처리 시스템의 운전 방법으로서, 상기 복수의 역침투막 유닛의 각 역침투막 유닛으로부터의 농축수의 배수량을 제어하는 농축수 배수량 제어 장치를 설치하여, 상기 각 역침투막 유닛의 농축수의 배수량을 각각 운전 상태에 따라 자동으로 제어함과 함께, 상기 복수의 역침투막 유닛의 상류측에서 피처리수에 스케일 방지제를 공급하는 스케일 방지제 공급 장치와, 상기 복수의 역침투막 유닛에 공급되는 상기 피처리수의 스케일 방지제 농도를 검출하는 스케일 방지제 농도 검출 장치와, 상기 스케일 방지제 농도 검출 장치의 출력에 의해 상기 스케일 방지제 공급 장치로부터 상기 피처리수에 대한 스케일 방지제의 공급량을 제어하는 제어 장치를 설치하고, 상기 복수의 역침투막 유닛 중 적어도 하나의 역침투막 유닛에서 피처리수 공급 유량의 변동이 있어도, 상기 복수의 역침투막 유닛에 공급되는 스케일 방지제 공급 농도를 소정의 범위로 유지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 역침투막 처리 시스템 및 역침투막 처리 시스템의 운전 방법에 의하면, 복수의 역침투막 유닛에 의해 피처리수를 병렬 처리하는 역침투막 처리에서 물 회수율을 소정의 범위로 자동으로 유지하고, 역침투막 처리 시스템의 유지 관리 부하를 경감시킴과 함께, 안정적인 유량으로 처리수를 얻을 수 있다.

도 1은 실시형태의 역침투막 처리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 역침투막 처리 시스템에 사용되는 역침투막 유닛의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 역침투막 유닛의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 역침투막 처리 시스템(1)은 피처리수를 병렬 처리하는 3기의 역침투막 유닛(100, 200, 300)을 갖고 있다. 역침투막 유닛(100, 200, 300)은 예를 들면, 각각 피처리수를 직렬 처리하는 역침투막 뱅크를 다단으로 구비하여 구성된다. 역침투막 뱅크에는 복수의 역침투막 모듈을 다단으로 내장한 역침투막 베셀이 병렬로 배치되어 있다.

역침투막 유닛(100)에는 역침투막 유닛(100)에 피처리수를 공급하는 피처리수 공급관(121)과, 역침투막 유닛으로부터 농축수를 배출하는 농축수 유출관(171)과, 역침투막 유닛(100)으로부터 투과수를 배출하는 투과수 유출관(161)이 접속되어 있다. 피처리수 공급관(121)에는 역침투막 유닛(100)에 유입되는 피처리수의 유량을 조절하는 피처리수 유량 조절 밸브(V11)가 삽입 설치되어 있다. 농축수 유출관(171)에는 농축수 유출관(171)으로부터 배출되는 농축수의 유량을 조절하는 농축수 유량 조절 밸브(V21)가 삽입 설치되어 있다. 역침투막 유닛(100)은 역침투막 유닛(100)에서의 물 회수율이 소정의 범위에서 일정해지도록, 역침투막 유닛(100)의 농축수의 배출 유량을 제어하는 농축수 배출량 제어 장치를 구비하고 있다.

역침투막 유닛(100)에서 농축수 배출량 제어 장치는 투과수 유출관(161) 내의 투과수의 유량을 측정하는 투과수 유량 측정 장치(181)와, 농축수 유출관(171) 내의 농축수의 유량을 측정하는 농축수 유량 측정 장치(191)와, 투과수 유량 측정 장치(181)에서 측정된 투과수의 유량 및 농축수 유량 측정 장치(191)에서 측정된 농축수의 유량에 기초하여, 역침투막 유닛(100)의 물 회수율을 산출하는 연산부(301)를 구비하고 있다.

역침투막 유닛(200, 300)은 역침투막 유닛(100)과 동일한 구성이다. 역침투막 유닛(200)에는 피처리수 공급관(122), 투과수 유출관(162), 농축수 유출관(172)이 접속되어 있다. 피처리수 공급관(122)에는 피처리수 유량 조절 밸브(V12)가 삽입 설치되어 있다. 농축수 유출관(172)에는 농축수 유량 조절 밸브(V22)가 삽입 설치되어 있다. 역침투막 유닛(200)은 투과수 유량 측정 장치(182), 농축수 유량 측정 장치(192), 연산부(302)를 구비한 농축수 배출량 제어 장치를 갖고 있다. 또한, 역침투막 유닛(300)에는 피처리수 공급관(123), 투과수 유출관(163), 농축수 유출관(173)이 접속되어 있다. 피처리수 공급관(123)에는 피처리수 유량 조절 밸브(V13)가 삽입 설치되어 있다. 농축수 유출관(173)에는 농축수 유량 조절 밸브(V23)가 삽입 설치되어 있다. 역침투막 유닛(300)은 투과수 유량 측정 장치(183), 농축수 유량 측정 장치(193), 연산부(303)를 구비한 농축수 배출량 제어 장치를 갖고 있다.

역침투막 처리 시스템(1)은 역침투막 유닛(100, 200, 300)에 피처리수를 공급하는 피처리수 공급관(12)과, 피처리수에 스케일 방지제를 공급하는 스케일 방지제 공급 장치(13)와, 역침투막 처리 시스템(1)에 공급되는 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도를 측정하는 스케일 방지제 농도 검출 장치(14)를 구비하고 있다. 피처리수 공급관(12)에는 펌프(15)가 삽입 설치되어 있고, 펌프(15)에 의해, 스케일 방지제가 공급된 피처리수가 역침투막 유닛(100, 200, 300)에 공급된다.

피처리수 공급관(12)에는 피처리수 공급관(121, 122, 123)이 접속되어 있다. 펌프(15)에 의해 가압된 피처리수는 피처리수 공급관(12)으로부터 피처리수 공급관(121, 122, 123)을 거쳐 각 역침투막 유닛(100, 200, 300)에 병렬로 공급된다.

또한, 역침투막 처리 시스템(1)은 제어 장치(40)를 구비하고 있다. 제어 장치(40)는 농축수 유량 조절 밸브(V21∼23)를 각각 제어하여, 농축수 유출관(171∼173)을 통류하는 농축수의 유량을 각각 조절한다. 또한, 제어 장치(40)는 스케일 방지제 공급 장치(13)를 제어하여, 스케일 방지제 공급 장치(13)에 의해 공급되는 스케일 방지제의 농도를 조절할 수 있다.

다음으로, 역침투막 유닛(100)에 의해 피처리수를 역침투막 처리하는 방법에 대해 설명한다. 펌프(15)가 작동되면 피처리수가 피처리수 공급관(12)을 통해 역침투막 유닛(100)에 공급된다. 펌프(15)의 토출압은 역침투막 처리 시스템(1)에 구비되는 역침투막 유닛의 수, 각 역침투막 유닛에서의 역침투막 뱅크의 단수, 역침투막 베셀의 수 등에 따라 다르지만, 처리수 유량이 50∼5000㎥/h인 역침투막 처리 시스템에서는 예를 들면, 0.5∼3.0MPa 정도이다.

피처리수는 예를 들면, 수돗물, 우물물, 공업용수 등의 원수이다. 또한, 피처리수는 초순수의 사용 장소에서 사용되고, 회수되며, 그 후 필요에 따라 약품 제거 처리 등이 실시된 사용이 끝난 회수수여도 된다. 예를 들면, 원수에는 불용성 무기염을 형성하여 스케일 성분을 생성할 수 있는 이온으로서, 칼슘, 마그네슘 등의 경도 성분 및 용존 탄산 가스가 탄산칼슘 환산의 합계로 10mg/L∼300mg/L 포함되어 있다. 또한, 원수에는 실리카(Si)가 1mg/L∼50mg/L 정도 포함되어 있다. 원수의 pH는 3.5∼11 정도이다.

펌프(15)의 상류측에서, 스케일 방지제 공급 장치(13)에 의해 피처리수에 스케일 방지제가 공급된다. 또한, 스케일 방지제 농도 검출 장치(14)에 의해 스케일 방지제가 공급된 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도가 측정된다. 스케일 방지제 농도 검출 장치(14)에 의한 측정값은 제어 장치(40)에 입력된다.

스케일 방지제 공급 장치(13)는 예를 들면, 스케일 방지제를 저류하는 탱크와, 당해 탱크 내의 스케일 방지제를 소정량으로 계량하여, 피처리수 공급관(12) 내에 공급하는 정량 펌프로 이루어진다. 스케일 방지제는 실리카 스케일, 칼슘 스케일, 마그네슘 스케일 등의 생성이나, 생성된 스케일의 역침투막면에 대한 부착을 화학적으로 억제한다. 스케일 방지제는 무기 폴리인산류, 포스폰산류, 카르복실기 함유 코폴리머 등을 주성분으로 한다.

스케일 방지제가 공급된 피처리수는 역침투막 유닛(100∼300)에 공급되고, 여기서 역침투막 처리되어, 염류가 제거된다. 역침투막 유닛(100∼300)에서 제거되는 염류는 염화물 이온, 황산 이온, 질산 이온, 불화물 이온, 이온화한 중탄산 이온 등의 음이온 성분이나, 나트륨 이온, 칼륨 이온, 칼슘 이온, 마그네슘 이온 등의 양이온 성분 및 실리카, 보론 등의 약전해질 등이다. 또한, 상기 역침투막 처리에서는 피처리수 중의 유기물도 제거된다.

이 때, 1기의 역침투막 처리 유닛(100)의 물 회수율은 예를 들면, 전도율이 50μS/㎝ 이상인 투과수를 얻는 경우, 50％∼90％로 설정된다. 역침투막 유닛(100)의 물 회수율은 {투과수 유출관(161)의 투과수 유량/(투과수 유출관(161)의 투과수 유량＋농축수 유출관(171)의 농축수 유량)}×100(％)로 산출된다.

또한, 역침투막 유닛(100)에서의 염류 제거율은 예를 들면, 수온 25℃, 상기 피처리수의 공급압에서의 제거율로서 90％∼99.9％이다.

역침투막 유닛(100)에 의해 얻어진 투과수는 투과수 유출관(161)으로부터 유출된다. 이 과정에서 투과수 유량 측정 장치(181)에 의해 투과수 유출관(161)을 통류하는 투과수의 유량이 측정된다. 또한, 상기 역침투막 처리에 의해 발생하는 농축수는 농축수 유출관(171)으로부터 유출된다. 이 과정에서 농축수 유량 측정 장치(191)에 의해 농축수 유출관(171)을 통류하는 농축수의 유량이 측정된다. 투과수 유량 측정 장치(181)에 의한 투과수 유량 및 농축수 유량 측정 장치(191)에 의한 농축수 유량의 측정값은 각각 연산부(301)에 입력된다.

투과수 유량 측정 장치(181) 및 농축수 유량 측정 장치(191)로는 예를 들면, 오리피스 유량계, 면적 유량계, 초음파 유량계의 유량계 등에 의해 유량을 측정하고, 아날로그식 또는 디지털식으로 측정값을 출력 가능한 출력이 설치된 유량 지시계를 사용할 수 있다.

연산부(301)는 상기 투과수 유량 및 농축수 유량의 측정값에 기초하여, 역침투막 유닛(100)의 물 회수율을 산출하고, 그 값을 제어 장치(40)에 입력한다. 제어 장치(40)는 연산부(301)에 의한 입력값에 기초하여, 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도를 예를 들면, PID 제어에 의해 제어한다. 이로써, 농축수 유출관(171)으로부터 유출되는 농축수의 유량이 조절된다. 농축수 유량 조절 밸브(V21)는 개도의 조절이 가능한 밸브로서, 공기식, 전기식 등에 의해 밸브체를 구동하는 액추에이터 개폐 밸브이다.

역침투막 유닛(100)에서, 역침투막면에 대한 스케일 생성 등이 발생하여, 투과수 유량이 감소한 경우, 투과수 유량 측정 장치(181)에 의한 투과수 유량의 측정값이 작아진다. 이 때문에, 연산부(301)에 의해 산출되는 물 회수율의 값이 작아진다.

물 회수율의 값이 작아지면 제어 장치(40)가 농축수 유출관(171)으로부터 유출되는 농축수의 유량을 감소시키도록 농축수 유량 조절 밸브(V21)를 제어한다. 이로써, 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도가 좁혀지고, 투과수 유량이 증가한다. 그 결과, 투과수 유량 측정 장치(181)에 의한 투과수 유량의 측정값이 증가하고, 농축수 유량 측정 장치(191)에 의한 농축수 유량이 감소하여 연산부(301)가 산출하는 물 회수율의 값이 커진다. 이렇게 하여, 제어 장치(40)는 역침투막 유닛(100)의 물 회수율이 소정의 범위에서 대략 일정한 값이 되도록 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도를 조정한다.

또한, 역침투막 유닛(100)에서, 농축수 유량이 감소한 경우, 농축수 유량 측정 장치(191)에 의한 농축수 유량의 측정값이 작아진다. 이 때문에, 연산부(301)에 의해 산출되는 물 회수율의 값이 커진다.

물 회수율의 값이 커지면 제어 장치(40)가 농축수 유출관(171)으로부터 유출되는 농축수의 유량을 증가시키도록 농축수 유량 조절 밸브(V21)를 제어한다. 이로써, 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도가 커진다. 이로써, 농축수 유량이 증가한다. 그 결과, 농축수 유량 측정 장치(191)에 의한 농축수 유량의 측정값이 증가하고, 투과수 유량 측정 장치(181)에 의한 투과수 유량이 감소하여 연산부(301)가 산출하는 물 회수율의 값이 작아진다. 이렇게 하여, 제어 장치(40)는 역침투막 유닛(100)의 물 회수율이 소정의 범위에서 대략 일정한 값이 되도록 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도를 조정한다.

각 역침투막 유닛의 물 회수율은 제어 장치(40)에서, 복수의 역침투막 유닛에 각각 동일한 물 회수율을 미리 설정해도 되고, 사용되는 역침투막의 막힘 정도와 수명의 관계를 미리 측정해 두고, 이 예측을 고려하여 물 회수율의 최적값을 각 역침투막 유닛에 관하여 독립적으로 설정해도 된다. 후자의 경우, 역침투막의 막힘 정도는 예를 들면, 역침투막의 막간차압/플럭스로 평가할 수 있다. 막간차압은 당해 역침투막에 대한 피처리수의 공급압과 농축수의 유출압의 상가 평균을 투과수압으로 나눈 값이며, 플럭스는 당해 역침투막에서의 투과수 유량을 역침투막 면적으로 나눈 값이다.

또한, 역침투막 유닛(100)에서, 스케일 생성에 의해 투과수 유량 및 농축수 유량이 변동된 때에는 역침투막 처리 시스템(1)에서의 피처리수의 공급 유량도 변동된다. 이 때문에, 펌프(15)의 토출 유량을 변화시키지 않고, 소정의 양으로 스케일 방지제가 계속 공급되고 있으면 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도가 변동된다.

이 경우에는 제어 장치(40)는 스케일 방지제 농도 검출 장치(14)에 의해 측정된 스케일 방지제의 농도에 기초하여, 스케일 방지제 공급 장치(13)를 제어한다. 이로써, 스케일 방지제의 공급량이 자동적으로 변경되어, 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도가 소정의 최적 농도로 유지된다. 또한, 제어 장치(40)는 상기 투과수 유량의 측정값 및 농축수 유량의 측정값에 기초하여, 펌프(15)의 토출 압력 또는 토출 유량을 제어해도 된다. 이렇게 하면, 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도를 소정의 최적 농도로 보다 안정적으로 유지할 수 있다.

그리고, 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도가 소정의 범위의 최적량으로 유지되기 때문에, 역침투막 유닛(100)에서의 스케일 억제 효과를 안정적으로 얻을 수 있다.

이와 같이 투과수 유출관(161)에서의 투과수 유량 및 농축수 유출관(171)에서의 농축수 유량으로부터 산출되는 물 회수율에 기초하여, 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도를 자동 제어하고, 농축수 유출관(171)으로부터 유출되는 농축수의 유량을 조절함으로써, 역침투막 유닛(100)에서의 물 회수율을 소정의 대략 일정한 값으로 유지할 수 있다. 또한, 역침투막 유닛(200, 300)에 대해서도 상기 역침투막 유닛(100)에서 행해지는 것과 동일하게, 각각 물 회수율의 조절이 행해진다. 이 때문에, 역침투막 처리 시스템(1)에서의 물 회수율을 안정적으로 유지할 수 있다. 그 결과, 각 역침투막 유닛에서의 물 회수율이 외부 요인 등에 의해 변동된 경우에도 역침투막 처리 시스템(1) 전체의 물 회수율을 유지하기 위한 밸브 조작 등의 작업 부하가 경감된다.

그리고, 본 실시형태의 역침투막 처리 시스템에서는 복수의 역침투막 유닛에서, 각 역침투막 유닛에서 각각 물 회수율이 자동으로 조정되기 때문에, 역침투막 처리 시스템에서의 세정 사이클을 장기화할 수 있는 것 이외에 역침투막 모듈의 수명을 길게 유지할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 역침투막 처리 시스템에서는 조작이 간이한 유량계를 사용하여 운전 관리를 행하고 있기 때문에, 운전 관리를 위해 새롭게 센서, 분석기 등의 설치를 할 필요가 없다. 이 때문에, 운전 비용을 저감할 수 있음과 함께, 고장이나 결함의 문제가 적다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태의 역침투막 처리 시스템에서는 피처리수 공급관(12)에서의 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도에 기초하여, 스케일 방지제의 공급량을 자동 제어한다. 이 때문에, 피처리수 유량의 변동이 생겼을 경우에도 수동으로 스케일 방지제의 공급량의 설정 변경을 행하지 않고, 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도를 최적량으로 유지할 수 있다. 이 때문에, 물 회수율을 유지하기 위한 작업 부하가 현저하게 저감된다. 또한, 자동 제어에 의해, 각 역침투막 베셀에서의 양호한 스케일 생성 억제 효과가 얻어지기 때문에, 역침투막 처리 시스템(1)에서의 스케일 생성의 억제를 자동으로 행할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 역침투막 처리 시스템(1)이 3기의 역침투막 유닛을 갖는 경우에 대해 설명했지만, 이것은 일례이며, 역침투막 처리 시스템(1)에 구비되는 역침투막 유닛의 수는 2 이상이면 된다.

도 2는 역침투막 유닛(100)의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 역침투막 처리 유닛(100)은 피처리수를 병렬 처리하는 제1 역침투막 베셀(10) 및 제2 역침투막 베셀(11)을 구비하고 있다.

제1 역침투막 베셀(10) 및 제2 역침투막 베셀(11)에는 각각 피처리수를 공급하는 피처리수관(10a, 11a)과, 투과수를 유출시키는 투과수관(10b, 11b)과, 농축수를 배출시키는 농축수관(10c, 11c)이 접속되어 있다. 피처리수관(10a, 11a)은 피처리수 공급관(12)에 분기하여 설치되어 있다. 또한, 투과수관(10b, 11b)은 투과수 유출관(161)에 접속되고, 농축수관(10c, 11c)은 농축수 유출관(171)에 접속되어 있다.

제1 역침투막 베셀(10) 및 제2 역침투막 베셀(11)에는 각각 복수의 역침투막 모듈(m1, m2, m3)이 다단으로 내장되어 있다. 역침투막 모듈(m1, m2, m3)의 모듈 내에는 예를 들면, 역침투막과, 역침투막에 피처리수를 통수하기 위한 유로재가 수용된다. 역침투막 모듈(m1, m2, m3)에서, 역침투막은 중공사 형상, 스파이럴 형상, 평판 형상, 튜브 형상 등이다. 본 실시형태의 역침투막 모듈(m1, m2, m3)에서는 역침투막은 내압성을 높게 하여, 처리 효율을 향상시키는 점에서 스파이럴 형상인 것이 바람직하다. 각 역침투막 베셀(10, 11)에 구비되는 역침투막 모듈(m1, m2, m3)의 구성은 각각 동일해도 되고, 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다.

또한, 도 2에 나타내는 역침투막 유닛(100)은 2기의 역침투막 베셀을 구비하고 있지만, 역침투막 유닛(100)에 구비되는 역침투막 베셀의 수는 이에 한정되지 않는다. 역침투막 유닛(100)이 갖는 역침투막 베셀은 2기 이상의 임의의 수여도 된다.

또한, 역침투막 유닛(100)에서, 병렬로 배치된 2기의 역침투막 베셀에 의해 역침투막 뱅크가 구성되어 있다. 역침투막 유닛(100)은 이 역침투막 뱅크를 1단만으로 갖고 있지만, 상기 역침투막 뱅크를 직렬로 접속한 다단으로 구성되어 있어도 된다.

도 3은 역침투막 뱅크를 2단으로 갖는 역침투막 유닛(101)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 역침투막 유닛(101)에서, 도 2에 나타내는 역침투막 유닛(100)과 공통되는 구성에는 동일한 부호를 붙여 공통되는 설명을 생략한다.

역침투막 유닛(101)에서, 병렬로 접속된 역침투막 베셀(50, 51)이 전단측의 역침투막 뱅크를 구성하고, 병렬로 접속된 역침투막 베셀(60, 61)이 후단측의 역침투막 뱅크를 구성하고 있다. 역침투막 유닛(101)에서는 전단측의 역침투막 뱅크에 설치된 역침투막 베셀의 농축수관(50c, 51c)이 피처리수 공급관(60d)에 접속되고, 피처리수 공급관(60d)이 후단측의 역침투막 뱅크의 피처리수관(60a, 61a)과 접속된다.

역침투막 유닛(101)에서, 하류측의 역침투막 뱅크에 구비되는 역침투막 베셀의 농축수관(60c, 61c)에 농축수 유출관(171)이 접속된다. 또한, 각 단에 설치된 역침투막 베셀의 투과수관(50b, 51b, 60b, 61b)이 투과수 유출관(161)에 접속된다. 투과수 유량 측정 장치(181)는 투과수 유출관(161)의 하류측에, 농축수 유량 측정 장치(191)는 농축수 유출관(171)의 하류측에 각각 설치된다.

또한, 역침투막 유닛이 3단 이상의 역침투막 뱅크를 구비하는 경우에도 상기 역침투막 유닛(101)과 동일하게, 각각 전단측의 역침투막 뱅크의 농축수관이 후단측의 역침투막 뱅크의 공급측에 접속된다. 가장 하류측(최종단)의 역침투막 뱅크의 농축수관에 농축수 유출관(171)이 접속된다. 각 단에 배치된 역침투막 베셀의 투과수관이 투과수 유출관(161)에 접속된다. 투과수 유량 측정 장치(181)는 투과수 유출관(161)의, 최종단의 역침투막 뱅크의 하류측에, 농축수 유량 측정 장치(191)는 농축수 유출관(171)의, 최종단의 역침투막 뱅크의 하류측에 각각 설치된다.

이로써, 2단 이상의 다단의 역침투막 뱅크를 갖는 역침투막 유닛에서는 각 전단측의 역침투막 뱅크의 농축수가 그 후단측의 역침투막 뱅크에서 처리된다. 가장 하류측(최종단)의 역침투막 뱅크의 농축수는 농축수 유출관(171)을 통해 유출된다. 또한, 각 역침투막 베셀의 투과수는 투과수 유출관(161)을 통해 집수되어, 유출된다.

그리고, 역침투막 유닛이 다단의 역침투막 뱅크를 갖는 경우, 투과수 유량 측정 장치(181)에 의해 측정된 투과수 유량과, 농축수 유량 측정 장치(191)에 의해 측정된 농축수 유량에 기초하여, 연산부(301)가 물 회수율을 산출하고, 산출된 물 회수율의 값에 기초하여, 제어 장치(40)가 농축수 유출관(171)에 삽입 설치된 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도를 제어하여, 농축수 유출관(171)으로부터 유출되는 농축수의 유량을 조절한다.

상기 다단의 역침투막 뱅크를 갖는 역침투막 유닛에서도 1단 또는 2단 역침투막 뱅크를 갖는 역침투막 유닛과 동일하게, 투과수 유출관(161)에서의 투과수 유량 및 농축수 유출관(171)에서의 농축수 유량으로부터 산출되는 물 회수율에 기초하여, 농축수 유량 조절 밸브(V21)의 개도를 자동 제어하고, 농축수 유출관(171)으로부터 유출되는 농축수의 유량을 조절함으로써, 각 역침투막 유닛에서의 물 회수율이 자동으로 조정된다. 이로써, 역침투막 처리 시스템 전체의 물 회수율이 소정의 범위에서 유지된다. 이 때문에, 예를 들면, 역침투막 시스템에 구비되는, 소정의 1기의 역침투막 유닛에서, 외부 요인 등에 의해 물 회수율이 변동된 경우에도 역침투막 처리 시스템에서의 물 회수율이 유지되므로, 이를 위한 밸브 조작 등의 작업 부하가 경감된다.

그리고, 본 실시형태의 역침투막 처리 시스템에서는 복수의 역침투막 유닛에서, 각 역침투막 유닛에서 각각 물 회수율이 자동으로 조정되기 때문에, 역침투막 처리 시스템에서의 세정 사이클을 장기화할 수 있는 것 이외에 역침투막 모듈의 수명을 길게 유지할 수 있다. 또한, 조작이 간이한 유량계를 사용하여 운전 관리를 행하고 있기 때문에, 운전 관리를 위해 새롭게 센서, 분석기 등의 설치를 할 필요가 없다. 이 때문에, 운전 비용을 저감할 수 있음과 함께, 고장이나 결함의 문제가 적다는 이점이 있다.

또한, 피처리수 공급관에서의 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도에 기초하여, 스케일 방지제의 공급량을 자동 제어한다. 이 때문에, 피처리수 유량의 변동이 생겼을 경우에도 수동으로 스케일 방지제의 공급량의 설정 변경을 행하지 않고, 피처리수 중의 스케일 방지제의 농도를 최적량으로 유지할 수 있다. 이 때문에, 작업 부하가 현저하게 저감된다.

상기 본 발명의 효과는 예를 들면, 역침투막 처리 시스템이 염류 농도가 비교적 높은 피처리수를 처리하는 이른바 전단 역침투막 장치이고, 처리수 유량이 매우 많은 대형 시스템인 경우에 보다 다대한 효과가 얻어진다. 이것은 염류 농도가 비교적 높은 피처리수를 역침투막 처리하면 불용성 무기염 등이 막면에 부착되기 쉽고, 이로 인해 스케일이 생성되어, 복수의 역침투막 유닛에서의 처리수 유량 및 물 회수율이 각각 독립적으로 변동되기 쉽기 때문이다. 이러한 경우에도 상기에서 설명한 실시형태의 역침투막 처리 시스템에서는 스케일 생성의 억제를 위한 스케일 방지제의 공급 농도와, 물 회수율을 자동으로 안정적으로 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 역침투막 처리 시스템 및 역침투막 처리 시스템의 운전 방법에 의하면, 복수의 역침투막 유닛에 의해 피처리수를 병렬 처리하는 역침투막 처리에서 스케일 방지제의 공급 농도와 물 회수율을 소정의 일정 범위로 자동으로 유지할 수 있다.

1…역침투막 처리 시스템
10, 11, 50, 51, 60, 61…역침투막 베셀
10a, 11a, 50a, 51a, 60a, 61a…피처리수관
10b, 11b, 50b, 51b, 60b, 61b…투과수관
10c, 11c, 50c, 51c, 60c, 61c…농축수관
12, 60d…피처리수 공급관
13…스케일 방지제 공급 장치
14…스케일 방지제 농도 검출 장치
15…펌프
161, 162, 163…투과수 유출관
171, 172, 173…농축수 유출관
181, 182, 183…투과수 유량 측정 장치
191, 192, 193…농축수 유량 측정 장치
301, 302, 303…연산부
40…제어 장치
100, 200, 300…역침투막 유닛
V11∼13…피처리수 공급 유량 조절 밸브
V2∼23…농축수 유량 조절 밸브
m1∼m3…역침투막 모듈

Claims (8)

1. 피처리수를 병렬 처리하는 복수의 역침투막 유닛과,
   각 역침투막 유닛에 의한 물 회수율이 소정의 범위에서 유지되도록 상기 각 역침투막 유닛으로부터의 농축수의 배수량을 제어하는 농축수 배수량 제어 장치를 구비하는, 역침투막 처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 역침투막 유닛의 상류측에서 피처리수에 스케일 방지제를 공급하는 스케일 방지제 공급 장치와,
   상기 복수의 역침투막 유닛에 공급되는 상기 피처리수 중의 스케일 방지제 농도를 검출하는 스케일 방지제 농도 검출 장치와,
   상기 스케일 방지제 농도 검출 장치의 출력에 의해 상기 스케일 방지제 공급 장치로부터 상기 피처리수에 대한 스케일 방지제의 공급량을 제어하는 스케일 방지제 공급량 제어 장치를 추가로 구비하는, 역침투막 처리 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 역침투막 유닛의 각 역침투막 유닛은 상기 각 역침투막 유닛에 피처리수를 공급하는 피처리수 공급관과, 상기 각 역침투막 유닛을 투과한 투과수를 유출시키는 투과수 유출관과, 상기 각 역침투막 유닛의 농축수를 유출시키는 농축수 유출관을 구비하고,
   상기 농축수 배수량 제어 장치는
   상기 농축수 유출관에 삽입 설치된 농축수 유량 조절 밸브와,
   상기 투과수 유출관 내의 상기 투과수의 유량을 측정하는 투과수 유량 측정 장치와,
   상기 농축수 유출관 내의 상기 농축수의 유량을 측정하는 농축수 유량 측정 장치와,
   상기 투과수 유량 측정 장치에 의한 측정값과 상기 농축수 유량 측정 장치에 의한 측정값에 기초하여 상기 각 역침투막 유닛에서의 물 회수율을 산출하는 연산부와,
   상기 연산부에 의해 산출되는 물 회수율이 소정의 대략 일정한 값으로 유지되도록 상기 농축수 유량 조절 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는, 역침투막 처리 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 역침투막 유닛은 다단의 역침투막 뱅크를 구비하고 있고,
   상기 다단의 역침투막 뱅크에서 전단측의 역침투막 뱅크의 농축수가 후단측의 역침투막 뱅크의 공급측에 각각 공급되며,
   상기 농축수 배수량 제어 장치는 상기 다단의 역침투막 뱅크에서의 최종단의 역침투막 뱅크로부터의 농축수의 배수량을 제어하는, 역침투막 처리 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피처리수는 경도 성분 및 실리카에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 역침투막 처리 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피처리수의 pH는 3.5∼11인, 역침투막 처리 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   물 회수율은 50％∼90％인, 역침투막 처리 시스템.
8. 피처리수를 병렬 처리하도록 배치된 복수의 역침투막 유닛을 구비하는 역침투막 처리 시스템의 운전 방법으로서,
   상기 복수의 역침투막 유닛의 각 역침투막 유닛으로부터의 농축수의 배수량을 제어하는 농축수 배수량 제어 장치를 설치하여, 상기 각 역침투막 유닛의 농축수의 배수량을 각각 운전 상태에 따라 자동으로 제어함과 함께, 상기 복수의 역침투막 유닛의 상류측에서 피처리수에 스케일 방지제를 공급하는 스케일 방지제 공급 장치와, 상기 복수의 역침투막 유닛에 공급되는 상기 피처리수의 스케일 방지제 농도를 검출하는 스케일 방지제 농도 검출 장치와, 상기 스케일 방지제 농도 검출 장치의 출력에 의해 상기 스케일 방지제 공급 장치로부터 상기 피처리수에 대한 스케일 방지제의 공급량을 제어하는 제어 장치를 설치하고, 상기 복수의 역침투막 유닛 중 적어도 하나의 역침투막 유닛에서 피처리수 공급 유량의 변동이 있어도, 상기 복수의 역침투막 유닛에 공급되는 스케일 방지제 공급 농도를 소정의 범위로 유지시키는, 역침투막 처리 시스템의 운전 방법.

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