KR20210009756A - 정삼투공정의 트레인 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정삼투공정에 의해 저농도의 용액을 고농도의 용액으로 수처리하는 정삼투공정의 트레인 장치에 관한 것으로서, 고농도의 용액과 저농도의 용액이 유출입되는 제1 스테이지부와, 고농도의 용액과 저농도의 용액이 유출입되는 제2 스테이지부와, 수처리하는 정삼투막 유닛부와, 저농도 용액의 유입배관의 후단에 설치된 제1 제어밸브부와, 저농도 용액의 배출배관의 후단에 설치된 제2 제어밸브부와, 제1 스테이지부와 제2 스테이지부를 서로 연결시키는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 제1 스테이지부의 저농도 유입배관의 후단에 제1 제어밸브부를 설치하고 제2 스테이지부의 저농도 배출배관의 후단에 제2 제어밸브부를 설치하고 제1 스테이지부와 제2 스테이지부를 서로 연결시키도록 연결부를 설치함으로써, 고회수율 운전, 수온에 따른 압력변동 제어, 농축수 수질조건에 따른 스케일 제어 및 막교체 설치 및 유지관리가 용이하도록 특화시켜, 최적의 1 MIGD(Million Imperial Gallons per Day; 4,500㎥/day)급의 계열화로 대형 수처리 상용 플랜트를 구성할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

정삼투공정의 트레인 장치{TRAIN APPARATUS OF FORWARD OSMOSIS PROCESS}
본 발명은 정삼투공정의 트레인 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정삼투공정에 의해 저농도의 용액을 고농도의 용액으로 수처리하는 정삼투공정의 트레인 장치에 관한 것이다.
통상, 정삼투공정(Forward osmosis process)은 삼투현상을 이용하여, 저농도 용액(Feed)을 고농도 용액(Draw)으로 반투과성막을 이용하여 투과시킴으로서, 저농도 용액 내의 오염물질을 배제시키고, 고농도 용액(Draw)을 희석시키는 수처리 기술이다.
이러한 정삼투공정의 트레인 설계시, 정삼투공정의 고회수율 운전을 위하여, 스테이지의 구성이 필요하며, 운전압력은 저농도 용액(Feed) 쪽의 유입압력이 고농도 용액(Draw) 쪽의 유입압력 보다 항상 높아야 하므로, 만약 고농도 용액(Draw)의 유입압력이 저농도 용액(Feed)의 유입압력 보다 높을 경우에는 정삼투막 유닛에 손상이 발생되는 문제점이 있었다.
특히, 수온에 따라 저농도 용액(Feed)의 유입압력의 변화 폭이 크게 변동하기 때문에 이에 대한 대책이 필요하고, 또한 제1 스테이지에서 발출되는 제1 농축수의 경우 수질상태에 따라 제2 스테이지의 삼투막 유닛 내에 스케일 문제를 발생 시킬 수 있으며, 이에 따라 제1 농축수에 대한, 약품주입 및 블랜딩(Blending)에 의한 처리가 가능하도록 트레인 장치 내에 별도의 시스템 구성이 필요하게 되는 문제도 있었다.
또한, 막여과 공정의 특성상, 교체주기에 맞추어 막 교체를 해야 하며, 정삼투막유닛을 배관에 연계하는데 있어 누수 없이 쉽게 배관에 연결할 수 있도록 하여, 유지관리를 편리하게 할 필요도 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0481801호 (2005년04월11일) 대한민국 등록특허 제10-1516058호 (2015년04월30일) 대한민국 등록특허 제10-1516080호 (2015년04월30일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 고회수율 운전, 수온에 따른 압력변동 제어, 농축수 수질조건에 따른 스케일 제어 및 막교체 설치 및 유지관리가 용이하도록 특화시켜, 최적의 1 MIGD(Million Imperial Gallons per Day; 4,500㎥/day)급의 계열화로 대형 수처리 상용 플랜트를 구성할 수 있는 정삼투공정의 트레인 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제1 스테이지부 및 제2 스테이지부에 정삼투막 유닛부의 탈부착을 용이하게 하는 동시에 정삼투막 유닛부의 교체를 용이하게 할 수 있는 정삼투공정의 트레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제1 스테이지부 및 제2 스테이지부와 정삼투막 유닛부 사이의 연결부위에 실링재를 설치하여 누수를 방지하고 기밀성을 향상시키는 동시에 체결고정시 결합지지력을 향상시킬 수 있는 정삼투공정의 트레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 저농도 용액과 고농도 용액 사이의 유입 및 배출을 상부 및 하부에서 조절하여 정삼투막 유닛의 손상을 방지하는 동시에 정삼투막 유닛의 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 정삼투공정의 트레인 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정삼투공정에 의해 저농도의 용액을 고농도의 용액으로 수처리하는 정삼투공정의 트레인 장치로서, 고농도의 용액과 저농도의 용액이 유출입되는 제1 스테이지부(10); 상기 제1 스테이지부(10)의 하방에 연결되어, 고농도의 용액과 저농도의 용액이 유출입되는 제2 스테이지부(20); 상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 각각 설치되어, 농축수를 수처리하는 정삼투막 유닛부(30); 상기 제1 스테이지부(10)의 저농도 용액의 유입배관의 후단에 설치된 제1 제어밸브부(40); 상기 제2 스테이지부(20)의 저농도 용액의 배출배관의 후단에 설치된 제2 제어밸브부(50); 및 상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)를 서로 연결시키는 연결부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 상기 정삼투막 유닛부(30)를 연결하도록 설치되는 소켓부(70);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 소켓부(70)는, 상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 상기 정삼투막 유닛부(30)를 연결하도록 절곡 형성된 연결소켓; 상기 연결소켓의 일단에 설치되어, 상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 연결되는 스테이지 연결편; 상기 연결소켓의 일단 내부에 삽입되어, 상기 스테이지 연결편에 의해 압착되는 스테이지 실링편; 상기 정삼투막 유닛부(30)에 설치되어, 상기 연결소켓의 타단에 연결되는 유닛연결편; 및 상기 연결소켓과 상기 유닛연결편 사이에 설치되어, 상기 연결소켓과 상기 유닛연결편에 의해 압착되는 유닛실링편;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 스테이지부(10)는, 고농도의 용액이 유입되는 제1 고농도 유입배관; 저농도의 용액이 유입되는 제1 저농도 유입배관; 상기 제1 고농도 유입배관의 하류에 연결되어, 고농도의 용액이 배출되는 제1 고농도 배출배관; 및 상기 제1 저농도 유입배관의 하류에 연결되어, 저농도의 용액이 배출되는 제1 저농도 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 스테이지부(20)는, 고농도의 용액이 유입되는 제2 고농도 유입배관; 저농도의 용액이 유입되는 제2 저농도 유입배관; 상기 제2 고농도 유입배관의 하류에 연결되어, 고농도의 용액이 배출되는 제2 고농도 배출배관; 및 상기 제2 저농도 유입배관의 하류에 연결되어, 저농도의 용액이 배출되는 제2 저농도 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 제1 스테이지부의 저농도 유입배관의 후단에 제1 제어밸브부를 설치하고 제2 스테이지부의 저농도 배출배관의 후단에 제2 제어밸브부를 설치하고 제1 스테이지부와 제2 스테이지부를 서로 연결시키도록 연결부를 설치함으로써, 고회수율 운전, 수온에 따른 압력변동 제어, 농축수 수질조건에 따른 스케일 제어 및 막교체 설치 및 유지관리가 용이하도록 특화시켜, 최적의 1 MIGD(Million Imperial Gallons per Day; 4,500㎥/day)급의 계열화로 대형 수처리 상용 플랜트를 구성할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제1 스테이지부와 제2 스테이지부에 정삼투막 유닛부를 연결하도록 소켓부를 설치함으로써, 제1 스테이지부 및 제2 스테이지부에 정삼투막 유닛부의 탈부착을 용이하게 하는 동시에 정삼투막 유닛부의 교체를 용이하게 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 소켓부로서 연결소켓과 스테이지 연결편과 스테이지 실링편과 유닛연결편과 유닛실링편을 구비함으로써, 제1 스테이지부 및 제2 스테이지부와 정삼투막 유닛부 사이의 연결부위에 실링재를 설치하여 누수를 방지하고 기밀성을 향상시키는 동시에 체결고정시 결합지지력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제1 스테이지부로서 제1 고농도 유입배관과 제1 저농도 유입배관과 제1 고농도 배출배관과 제1 저농도 배출배관과 제1 연결배관을 구비함으로써, 저농도 용액과 고농도 용액 사이의 유입 및 배출을 하부에서 조절하여 정삼투막 유닛의 손상을 방지하는 동시에 정삼투막 유닛의 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제2 스테이지부로서 제2 고농도 유입배관과 제2 저농도 유입배관과 제2 고농도 배출배관과 제2 저농도 배출배관을 구비함으로써, 저농도 용액과 고농도 용액 사이의 유입 및 배출을 상부에서 조절하여 정삼투막 유닛의 손상을 방지하는 동시에 정삼투막 유닛의 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치를 나타내는 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 고농도 용액의 유입 유무상태를 나타내는 상태도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 저농도 용액의 유입 유무상태를 나타내는 상태도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 고농도 용액의 배출 유무상태를 나타내는 상태도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 저농도 용액의 배출 유무상태를 나타내는 상태도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부를 나타내는 구성도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부를 나타내는 상세도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부의 일단부위를 나타내는 분해도.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부의 타단부위를 나타내는 분해도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치를 나타내는 구성도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 고농도 용액의 유입 유무상태를 나타내는 상태도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 저농도 용액의 유입 유무상태를 나타내는 상태도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 고농도 용액의 배출 유무상태를 나타내는 상태도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 저농도 용액의 배출 유무상태를 나타내는 상태도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부를 나타내는 구성도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부를 나타내는 상세도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부의 일단부위를 나타내는 분해도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치의 소켓부의 타단부위를 나타내는 분해도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 정삼투공정의 트레인 장치는, 제1 스테이지부(10), 제2 스테이지부(20), 정삼투막 유닛부(30), 제1 제어밸브부(40), 제2 제어밸브부(50), 연결부(60) 및 소켓부(70)를 포함하여 이루어져, 정삼투(Forward osmosis) 공정의 반투과성막을 이용하여 저농도의 용액(Feed)을 고농도의 용액(Draw)으로 수처리하는 정삼투공정의 트레인 장치이다.
제1 스테이지부(10)는, 고농도의 용액(Draw)과 저농도의 용액(Feed)이 유출입되는 스테이지로서, 도 3 내지 도 10에 나타낸 바와 같이 제1 고농도 유입배관(11), 제1 저농도 유입배관(12), 제1 고농도 배출배관(13), 제1 저농도 배출배관(14) 및 제1 연결배관(15)으로 이루어져 있다.
제1 고농도 유입배관(11)은, 고농도의 용액(Draw)이 유입되는 고농도 유입배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 상류부위의 상부 일방에 상하방향으로 설치된 유입배관으로 이루어져 상방에서 하방으로 고농도의 용액이 유입하게 된다.
제1 저농도 유입배관(12)은, 저농도의 용액(Feed)이 유입되는 저농도 유입배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 상류부위의 상부 타방에 상하방향으로 설치된 유입배관으로 이루어져 상방에서 하방으로 고농도의 용액이 유입하게 된다.
제1 고농도 배출배관(13)은, 제1 고농도 유입배관(11)의 하류에 연결되어 고농도의 용액이 배출되는 고농도 배출배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 하류부위의 상부 일방에 상하방향으로 설치된 배출배관으로 이루어져 하방에서 상방으로 고농도의 용액의 처리수가 배출하게 된다.
제1 저농도 배출배관(14)은, 제1 저농도 유입배관(12)의 하류에 연결되어 저농도의 용액이 배출되는 저농도 배출배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 하류부위의 상부 타방에 상하방향으로 설치된 배출배관으로 이루어져 상방에서 하방으로 저농도의 용액의 처리수가 배출하게 된다.
제1 연결배관(15)은, 제1 저농도 유입배관(12)과 제1 저농도 배출배관(14) 사이에 설치된 연결배관으로서, 제1 저농도 유입배관(12)의 하단과 제1 저농도 배출배관(14)의 하단 사이에 설치되어 서로 연결시켜, 저농도 용액이 정삼투막 유닛부(30)를 통과하지 않고 바이패스하게 된다.
제2 스테이지부(20)는, 제1 스테이지부(10)의 하방에 연결되어, 고농도의 용액(Draw)과 저농도의 용액(Feed)이 유출입되는 스테이지로서, 도 2 내지 도 10에 나타낸 바와 같이 제2 고농도 유입배관(21), 제2 저농도 유입배관(22), 제2 고농도 배출배관(23) 및 제2 저농도 배출배관(24)으로 이루어져 있다.
제2 고농도 유입배관(21)은, 제1 스테이지부(10)의 하방에 고농도의 용액(Draw)이 유입되는 고농도 유입배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 상류부위의 하부 일방에 상하방향으로 설치된 유입배관으로 이루어져 상방에서 하방으로 고농도의 용액이 유입하게 된다.
제2 저농도 유입배관(22)은, 제1 스테이지부(10)의 하방에 저농도의 용액(Feed)이 유입되는 제2 저농도 유입배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 상류부위의 하부 타방에 상하방향으로 설치된 유입배관으로 이루어져 상방에서 하방으로 저농도의 용액이 유입하게 된다.
제2 고농도 배출배관(23)은, 제2 고농도 유입배관(21)의 하류에 연결되어 고농도의 용액(Draw)이 배출되는 고농도 배출배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 하류부위의 하부 일방에 상하방향으로 설치되며 제1 고농도 배출배관(13)의 하부에 연통된 배출배관으로 이루어져 하방에서 상방으로 고농도의 용액의 처리수가 배출하게 된다.
제2 저농도 배출배관(24)은, 제2 고농도 유입배관(23)의 하류에 연결되어 저농도의 용액이 배출되는 저농도 배출배관으로서, 정삼투공정의 트레인 장치의 하류부위의 하부 타방에 상하방향으로 설치되며 제1 저농도 배출배관(14)의 하부에 연통된 배출배관으로 이루어져 상방에서 하방으로 저농도의 용액의 처리수가 배출하게 된다.
정삼투막 유닛부(30)는, 제1 스테이지부(10)와 제2 스테이지부(20)에 각각 설치되어 농축수를 수처리하는 정삼투막 유닛수단으로서, 저농도 용액(Feed)을 고농도 용액(Draw)으로 반투과성막인 정삼투막 유닛을 이용하여 투과시키게 되어, 저농도 용액(Feed) 내의 오염물질을 배제시키고, 고농도의 용액(Draw)을 희석시키게 된다.
이러한 정삼투막 유닛으로는 중공섬유모듈(Hollow fiber module) 형태의 정삼투막 유닛을 적용하며, 1 MIGD(Million Imperial Gallons per Day; 4,500㎥/day)급의 성능을 구비하며 계열화로 대형 수처리 상용 플랜트를 구성할 수 있게 된다.
제1 제어밸브부(40)는, 제1 스테이지부(10)의 저농도 용액의 제1 저농도 유입배관(12)의 후단에 설치된 제어밸브수단으로서, 제1 저농도 유입배관(12)의 후단과 제1 저농도 배출배관(14)의 후단 사이에 서로 연결하는 제1 연결배관(15)에 설치되는 유량제어밸브로 이루어져, 정삼투막 유닛부(30)을 통과하지 않고 바이패스하는 저농도 용액의 제1 농축수(1st Concentrate)의 유량을 제어하게 된다.
제2 제어밸브부(50)는, 제2 스테이지부(20)의 저농도 용액의 제2 저농도 배출배관(24)의 후단에 설치된 제어밸브수단으로서, 제2 저농도 배출배관(24)의 후단에 설치되는 유량제어밸브로 이루어져, 제2 저농도 배출배관(24)에서 배출되는 저농도 용액에서 처리된 처리수로서 제2 농축수(2nd Concentrate)의 유량을 제어하게 된다.
이러한 제1 제어밸브부(40)와 제2 제어밸브부(50)에 의하면, 각각의 유입배관과 배출배관과 연결부(60)에서 압력변화가 농축수의 수질에 따라 제어가 가능하도록 구성하게 되는 것도 가능함은 물론이다.
연결부(60)는, 제1 스테이지부(10)와 제2 스테이지부(20)를 서로 연결시키는 연결부재로서, 제1 스테이지부(10)의 제1 저농도 배출배관(14)의 하단과 제2 스테이지부(20)의 제2 저농도 유입배관(22)의 상단 사이에 서로 연결하도록 설치된 연결배관으로 이루어져 있다.
이러한 연결부(60)에 의해 제1 저농도 배출배관(14)에서 정삼투막 유닛부(30)에 의해 1차적으로 처리되어 배출된 저농도 용액의 처리수를 제2 저농도 유입배관(22)으로 유입시켜 정삼투막 유닛부(30)에 의해 2차적으로 처리시킨 후 제2 저농도 배출배관(24)으로 배출시키게 된다.
소켓부(70)는, 제1 스테이지부(10)와 제2 스테이지부(20)에 정삼투막 유닛부(30)를 연결하도록 설치되는 연결부재로서, 도 11 내지 도 14에 나타낸 바와 같이 연결소켓(71), 스테이지 연결편(72), 스테이지 실링편(73), 유닛연결편(74), 유닛실링편(75) 및 체결고정편(76)으로 이루어져 있다.
연결소켓(71)은, 제1 스테이지부(10) 및 제2 스테이지부(20)에 정삼투막 유닛부(30)를 연결하도록 절곡 형성된 소켓부재로서, 제1 스테이지부(10) 및 제2 스테이지부(20)와 정삼투막 유닛부(30) 사이에 연통하도록 "ㄱ"자 형상으로 절곡형상으로 형성된 연통부재로 이루어져 있다.
스테이지 연결편(72)은, 연결소켓(71)의 "T"자 형상의 일단의 양쪽에 각각 설치되어 제1 스테이지부(10)와 제2 스테이지부(20)에 연결되는 연결부재로서, 연결소켓(71)과 제1 스테이지부(10) 및 제2 스테이지부(20)의 유입배관과 배출배관에 각각 연통하도록 설치되어 제1 스테이지부(10) 및 제2 스테이지부(20)와 정삼투막 유닛부(30) 사이를 연통시키게 된다.
스테이지 실링편(73)은, 연결소켓(71)의 일단 내부에 삽입되어 스테이지 연결편(72)에 의해 압착되는 링형상의 실링부재로서, 연결소켓(71)과 스테이지 연결편(72) 사이에 고무재 또는 실리콘재의 실링편이 1개 이상이 설치되어 이들 사이의 연결부위를 실링하여 기밀을 유지하게 된다.
유닛연결편(74)은, 정삼투막 유닛부(30)에 설치되어 연결소켓(71)의 타단에 연결되는 연결부재로서, 정삼투막 유닛부(30)의 일방에 설치되어 정삼투막 유닛부(30)를 연결소켓(71)에 연결시키게 된다.
유닛실링편(75)은, 연결소켓(71)과 유닛연결편(74) 사이에 설치되어 연결소켓(71)과 유닛연결편(74)에 의해 압착되는 링형상의 실링부재로서, 연결소켓(71)과 유닛연결편(74) 사이에 고무재 또는 실리콘재의 실링편이 1개 이상이 설치되어 이들 사이의 연결부위를 실링하여 기밀을 유지하게 된다.
체결고정편(76)은, 연결소켓(71)과 유닛연결편(74) 사이에 설치되어 연결소켓(71)과 유닛연결편(74)을 서로 체결고정 결합시키는 고정수단으로서, 일단의 내부에 연결소켓(71)이 체결고정되고, 타단의 내부에 유닛연결편(74)이 체결고정되어 있다.
이와 같이, 소켓부(70)는 대략 "ㄱ"형상의 소켓으로서 각각의 정삼투막 유닛이 트레인에 연계될 때 사용되며, 연결소켓(71)과 유닛연결편(74)과 유닛실링편(75)과 체결고정편(76)은 정삼투막 유닛과 트레인의 배관에 연결되는 부분으로 끝쪽에 고무링을 통해 누수를 방지하며, 각각 배관 끝이 나사형태의 홈이 있어 외부의 너트를 통해 연결할 수 있게 된다.
또한, 연결소켓(71)과 스테이지 연결편(72)과 스테이지 실링편(73)은, 가운데 너트 형태의 배관이 양쪽 배관의 나사형태 홈과 결합되어 쉽게 회전이 가능하고, 특히 회전시 중간부위의 너트 형태의 배관 안쪽의 넓은 고무링 면적 안쪽으로 양쪽 배관 끝의 고무링이 움직이면서, 중간부위의 너트 형태의 배관이 움직일 때 누수가 되지 않도록 하는 구성이다.
이러한 본 발명의 정삼투공정 트레인 장치는, 정삼투(Forward osmosis) 공정의 특징에 맞추어, 고회수율 운전이 가능하고, 수온변동에 따른 압력변화에 대응이 가능하며, 막교체 시 편리 하도록 설계된 것으로서, 대형 수처리 상용 플랜트에서 1개의 계열화가 가능한 1개의 최적 트레인 장치를 구성함으로써 1개의 트레인은 고회수율 운전이 가능하도록 상하로 나누어지며, 제1 스테이지부(10)와 제2 스테이지부(20)의 형태로 구성되어 있다.
따라서, 고농도 용액(Draw)의 유량은 제1 스테이지부(10)와 제2 스테이지부(20)에 각각 병렬로 유입되어, 정삼투공정을 통해 처리수(Product)로 최종 배출된다.
또한, 저농도 용액(Feed)의 유량은 제1 스테이지부(10)로 유입되어 제2 스테이지부(20)에 직접 연결되며, 최종 제2 농축수(2nd Concentrate)로 배출된다, 또한 운전조건에 따라 저농도 용액(Feed)의 유량의 일부 유량을 제1 스테이지부(10)의 저농도 용액(Feed)의 제1 저농도 배출배관(14) 후단에 설치된 제1 제어밸브부(40)의 유량제어밸브를 통해 제2 스테이지부(20)로 유입시키는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 수온의 변동시, 운전조건에 따라 펌프로 압력과, 유량을 동시에 제어하기가 어렵기 때문에, 저농도 용액(Feed)의 제2 농축수(2nd Concentrate)의 제2 저농도 배출배관(24)의 후단에 설치된 제2 제어밸브부(50)의 유량제어밸브를 통해 전체 시스템의 운전압력을 제어하는 것도 가능함은 물론이다.
특히, 막여과 공정의 경우, 일정한 주기로 막교체를 수행해야 하는데, 연결이 쉽고, 누수를 방지할 수 있도록 디자인된 "ㄱ"자 형상의 소켓부(70)을 설치하여, 정삼투막 유닛을 트레인에 설치하는데 있어 유지관리가 편리하도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
최종적으로 정삼투공정 트레인을 구성하는데 있어 고회수율, 다양한 운전조건 대응, 막교체 설치 및 유지관리가 용이 하도록 특화시켜, 최적의 1 MIGD(Million Imperial Gallons per Day; 4,500㎥/day)급의 계열화로 대형 수처리 상용 플랜트를 구성할 수 있게 된다.
본 발명은 정삼투공정 트레인 장치 내에 상하로 제1 스테이지부(10)와 제2 스테이지부(20)를 구성하여, 고회수율 운전이 가능하도록 하였으며, 제1 스테이지부(10)에서 배출되어 제2 스테이지부(20)에 연계되는 제1 농축수(1st Concentrate)의 손실수두를 최소화 하기 위해 제1 스테이지부(10)를 제2 스테이지부(20)의 상부에 배치하도록 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 농축수(1st Concentrate)의 경우 농수배수가 높아짐에 따라 스케일이 발생할 경우에, 저농도 용액(Feed)의 유입원수와 혼합(Blending)되어 농도를 조절시킬 수 있도록 하고, pH의 경우에는 유입원수의 저농도 용액(Feed)을 통해 제1 농축수(1st Concentrate)의 pH 조절이 가능하도록 제1 스테이지부(10)의 저농도 용액(Feed)의 제1 저농도 배출배관(14)의 후단에 설치된 제1 제어밸브부(40)에 유량제어밸브를 구성하였으며, 원수의 저농도 용액(Feed)의 유입을 통해 압력손실도 저감시킬 수 있게 된다.
정삼투공정 트레인 장치 내에서 시스템 전체의 운전압력을 조절하는 경우에는 제2 농축수(2nd Concentrate)의 저농도 배출배관(24)의 후단에 제2 제어밸브부(60)의 유량제어밸브를 구성하여, 트레인 장치의 전체 압력을 제어할 수 있게 되며, 이를 통해 고농도 용액(Draw) 및 저농도 용액(Feed)의 유입압력(△P)을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제1 스테이지부의 저농도 유입배관의 후단에 제1 제어밸브부를 설치하고 제2 스테이지부의 저농도 배출배관의 후단에 제2 제어밸브부를 설치하고 제1 스테이지부와 제2 스테이지부를 서로 연결시키도록 연결부를 설치함으로써, 고회수율 운전, 수온에 따른 압력변동 제어, 농축수 수질조건에 따른 스케일 제어 및 막교체 설치 및 유지관리가 용이하도록 특화시켜, 최적의 1 MIGD(Million Imperial Gallons per Day; 4,500㎥/day)급의 계열화로 대형 수처리 상용 플랜트를 구성할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제1 스테이지부와 제2 스테이지부에 정삼투막 유닛부를 연결하도록 소켓부를 설치함으로써, 제1 스테이지부 및 제2 스테이지부에 정삼투막 유닛부의 탈부착을 용이하게 하는 동시에 정삼투막 유닛부의 교체를 용이하게 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 소켓부로서 연결소켓과 스테이지 연결편과 스테이지 실링편과 유닛연결편과 유닛실링편을 구비함으로써, 제1 스테이지부 및 제2 스테이지부와 정삼투막 유닛부 사이의 연결부위에 실링재를 설치하여 누수를 방지하고 기밀성을 향상시키는 동시에 체결고정시 결합지지력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제1 스테이지부로서 제1 고농도 유입배관과 제1 저농도 유입배관과 제1 고농도 배출배관과 제1 저농도 배출배관과 제1 연결배관을 구비함으로써, 저농도 용액과 고농도 용액 사이의 유입 및 배출을 상부에서 조절하여 정삼투막 유닛의 손상을 방지하는 동시에 정삼투막 유닛의 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제2 스테이지부로서 제2 고농도 유입배관과 제2 저농도 유입배관과 제2 고농도 배출배관과 제2 저농도 배출배관을 구비함으로써, 저농도 용액과 고농도 용액 사이의 유입 및 배출을 하부에서 조절하여 정삼투막 유닛의 손상을 방지하는 동시에 정삼투막 유닛의 수처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 제1 스테이지부 20: 제2 스테이지부
30: 정삼투막 유닛부 40: 제1 제어밸브부
50: 제2 제어밸브부 60: 연결부
70: 소켓부

Claims (5)

  1. 정삼투공정에 의해 저농도의 용액을 고농도의 용액으로 수처리하는 정삼투공정의 트레인 장치로서,
    고농도의 용액과 저농도의 용액이 유출입되는 제1 스테이지부(10);
    상기 제1 스테이지부(10)의 하방에 연결되어, 고농도의 용액과 저농도의 용액이 유출입되는 제2 스테이지부(20);
    상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 각각 설치되어, 농축수를 수처리하는 정삼투막 유닛부(30);
    상기 제1 스테이지부(10)의 저농도 용액의 유입배관의 후단에 설치된 제1 제어밸브부(40);
    상기 제2 스테이지부(20)의 저농도 용액의 배출배관의 후단에 설치된 제2 제어밸브부(50); 및
    상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)를 서로 연결시키는 연결부(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투공정의 트레인 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 상기 정삼투막 유닛부(30)를 연결하도록 설치되는 소켓부(70);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투공정의 트레인 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소켓부(70)는,
    상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 상기 정삼투막 유닛부(30)를 연결하도록 절곡 형성된 연결소켓;
    상기 연결소켓의 일단에 설치되어, 상기 제1 스테이지부(10)와 상기 제2 스테이지부(20)에 연결되는 스테이지 연결편;
    상기 연결소켓의 일단 내부에 삽입되어, 상기 스테이지 연결편에 의해 압착되는 스테이지 실링편;
    상기 정삼투막 유닛부(30)에 설치되어, 상기 연결소켓의 타단에 연결되는 유닛연결편; 및
    상기 연결소켓과 상기 유닛연결편 사이에 설치되어, 상기 연결소켓과 상기 유닛연결편에 의해 압착되는 유닛실링편;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투공정의 트레인 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스테이지부(10)는,
    고농도의 용액이 유입되는 제1 고농도 유입배관;
    저농도의 용액이 유입되는 제1 저농도 유입배관;
    상기 제1 고농도 유입배관의 하류에 연결되어, 고농도의 용액이 배출되는 제1 고농도 배출배관; 및
    상기 제1 저농도 유입배관의 하류에 연결되어, 저농도의 용액이 배출되는 제1 저농도 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투공정의 트레인 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지부(20)는,
    고농도의 용액이 유입되는 제2 고농도 유입배관;
    저농도의 용액이 유입되는 제2 저농도 유입배관;
    상기 제2 고농도 유입배관의 하류에 연결되어, 고농도의 용액이 배출되는 제2 고농도 배출배관; 및
    상기 제2 저농도 유입배관의 하류에 연결되어, 저농도의 용액이 배출되는 제2 저농도 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투공정의 트레인 장치.
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