KR20210098583A - 역삼투 해수 담수화 시스템 및 그 수질 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전처리 공정 및 역삼투 공정이 순차적으로 이루어지는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법으로서, 상기 전처리 공정의 여과수의 탁도를 측정하는 단계와; 측정된 상기 여과수의 탁도가 기준치를 초과하는 경우, 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검하는 단계와; 상기 여과수 탁도계에 이상이 없는 경우, 상기 전처리 공정에 사용되는 응집제가 정상적으로 주입되는지 여부를 확인하는 단계와; 상기 응집제의 주입량이 기설정치보다 적은 경우, 응집제 주입 펌프의 고장 여부를 확인하는 단계; 및 상기 응집제 주입 펌프의 고장 여부 확인 결과에 따라, 응집제 주입 펌프에 대한 수리 또는 응집제의 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 포함하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질을 안정적으로 유지할 수 있도록 단위 공정 별로 수질을 제어할 수 있게 구성된 역삼투 해수 담수화 시스템 및 그 수질 제어 방법에 관한 것이다.
물은 인간의 가장 중요한 천연 자원으로써, 지구 표면의 약 75％를 덮고 있다. 지구상에 존재하는 물의 약 97％는 바다에 있고, 나머지 3％ 중의 약 2/3는 극지방의 만년설이나 빙하로 존재한다. 그러나 바다에 존재하는 해수는 인간의 생활용수나 산업용수로 이용하기에는 염도가 너무 높은바, 실제로 인간이 생활에 이용할 수 있는 담수는 매우 적다. 더욱이, 오늘날에는 계속하여 증가되고 있는 산업화와 이에 따른 환경오염으로 인해 인간의 생활에 이용할 수 있는 담수는 점차 그 양이 줄어들고 있으며, 이로 인해 담수 부족 및 고갈 현상이 점차 증가하고 있다. 이를 해결하기 위해 해수 담수화에 의한 용수 생산이 점차 증대되고 있다.
해수담수화 방법은 크게 증발법(Distillation), 역삼투법(Reverse Osmosis)이 있다. 과거에는 역삼투막의 낮은 성능으로 인하여 증발법이 주로 해수담수화에 사용되었지만, 현재는 역삼투막의 성능개선과 더불어 농축수가 갖는 압력을 회수할 수 있는 에너지회수장치의 개발로 인하여 역삼투법이 해수담수화 시장의 지배기술로서 대부분의 해수담수화 플랜트에 적용되고 있다.
그러나 역삼투 해수 담수화 시스템은 모든 단위 공정들이 직렬로 연결되어 있어 한 공정이 제대로 운영 되지 않을 경우 후속 공정의 운전에 악영향을 끼치게 되므로, 전체 시스템을 정지한 후 원인을 파악하고 이를 해결하기 위한 조치를 취하게 된다. 이러한 경우 플랜트 가동 중단 시간이 길어지기 때문에 물 공급이 중단되고 이로 인한 비용 손실이 커지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 역삼투 해수 담수화 시스템을 구성하고 있는 단위 공정들의 수질을 감시하고, 문제 발생시 수질에 영향을 미칠 수 있는 원인들을 단계별로 자동 점검하여 적절한 조치가 이루어질 수 있도록 함으로써, 전체 시스템을 정지하지 않고 해수 담수화 시스템의 수질을 안정적으로 유지하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전처리 공정 및 역삼투 공정이 순차적으로 이루어지는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법으로서, 상기 전처리 공정의 여과수의 탁도를 측정하는 단계와; 측정된 상기 여과수의 탁도가 기준치를 초과하는 경우, 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검하는 단계와; 상기 여과수 탁도계에 이상이 없는 경우, 상기 전처리 공정에 사용되는 응집제가 정상적으로 주입되는지 여부를 확인하는 단계와; 상기 응집제의 주입량이 기설정치보다 작은 경우, 응집제 주입 펌프의 고장 여부를 확인하는 단계; 및 상기 응집제 주입 펌프의 고장 여부 확인 결과에 따라, 응집제 주입 펌프에 대한 수리 또는 응집제의 주입량 조절이 선택적으로 이루어지도록 하는 단계;를 포함하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법이 제공된다.
또한, 상기 전처리 공정은 망형 튜브 필터(Membrane Tube Bio-Filter, MTBF) 공정을 포함할 수 있다.
또한, 측정된 상기 여과수의 탁도가 기준치 이내인 경우, 상기 여과수의 탁도값에 따라 응집제의 주입량을 설정치만큼 증가시키거나 운전 상태를 유지할 수 있다,
또한, 상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 후, 상기 망형 튜브 필터 공정의 반응조에 반응용 공기가 정상적으로 주입되고 있는지 여부를 확인하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 반응용 공기가 정상적으로 주입되고 있지 않은 경우, 공기 주입을 위한 송풍기의 고장 여부를 확인하는 단계와; 상기 송풍기의 작동이 정상인 경우, 반응용 공기의 주입량을 조절하는 단계; 및 상기 반응용 공기 주입량 조절 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 후, 상기 반응조의 역세 진행 여부를 확인하는 단계와; 역세 진행이 일정 시간 이전에 이루어진 경우, 상기 반응조의 역세를 진행하는 단계; 및 상기 역세 진행 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 역세 진행 진행 여부의 확인 후, 튜브 필터의 사용 시간을 확인하는 단계; 및 상기 튜브 필터의 사용 시간이 교체 주기에 도달한 경우, 상기 튜브 필터의 교체 알람을 발생시키는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 튜브 필터의 교체 결과에 따라, 응집제의 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계; 및 상기 응집제의 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기의 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 튜브 필터의 사용 시간을 확인한 후, 상기 여과수의 조류 농도 증가 여부를 확인하는 단계와; 상기 조류 농도 증가 여부에 따라 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계; 및 상기 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 조류 농도 증가 여부의 확인 결과를 근거로, 망형 튜브 필터 공정을 정지하고 용존 공기 부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 공정을 운영하도록 설정 가능하다.
또한, 상기 전처리 공정은 용존 공기 부상 (Dissolved Air Flotation, DAF) 공정을 포함하고, 상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 전, 처리조에 설치된 스크래퍼의 고장 유무를 점검하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 후, 용존 공기의 정상 주입 여부를 확인하는 단계와; 상기 용존 공기가 정상적으로 주입되고 있지 않은 경우, 용존 공기의 주입을 위한 컴프레서의 고장 여부를 확인하는 단계와; 상기 컴프레서의 작동이 정상인 경우, 용존 공기 압력을 조절하는 단계; 및 상기 용존 공기 압력의 조절 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 용존 공기의 정상 주입 여부 확인 후, 반송 펌프의 이상 유무를 점검하는 단계; 및 상기 반송 펌프의 이상 유무 점검 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 용존 공기 압력 조절을 선택적으로 수행하는 단계; 및 상기 용존 공기 압력 조절 결과에 따라, 반송비 조절을 선택적으로 수행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 반송 펌프의 이상 유무 점검 후, 여과수의 조류 농도 증가 여부를 확인하는 단계; 및 상기 조류 농도 증가 여부에 따라, 응집제의 주입량 조절을 조절하거나, 용존 공기 부상 공정의 운영 조건을 재설정하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 전처리 공정은 한외 여과(Ultra-filtration, UF) 공정을 더 포함하고, 한외 여과 공정의 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검한 결과에 따라, 분리막 파단 여부를 점검하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 역삼투 막분리 공정의 여과수의 총 용존 고형물(TDS)를 측정하는 단계와; 측정된 총 용존 고형물이 기존치를 초과하는 경우, 여과수 전도도계의 이상 유무를 점검하는 단계와; 상기 여과수 전도도계의 이상 유무를 점검 결과에 따라, 막 오염 물질에 대한 세척 공정 진행 여부를 확인하는 단계; 및 상기 세척 공정 진행 여부에 대한 확인 결과에 따라, 상기 세척 공정을 선택적으로 진행하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
또한, 상기 세척 공정의 진행 여부에 대한 확인 후, 회수율 변경 가능 여부를 확인하는 단계; 및 상기 회수율 변경 가능 확인 결과에 따라, 회수율을 변경하거나 분리막을 교체하는 단계;가 추가로 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 취수 공정 유닛, 전처리 공정 유닛, 역삼투 공정 유닛 및 후처리 공정 유닛을 포함하는 역삼투 해수 담수화 시스템에 있어서, 상기 전처리 공정 유닛을 통해 처리된 여과수의 탁도를 특정하는 여과수 탁도계와; 상기 전처리 공정 유닛에 사용되는 응집제를 주입하기 위한 응집제 주입 펌프와; 상기 응집제의 주입 배관에 설치되는 유량 조절 밸브; 및 상기 여과수 탁도계, 응집제 주입펌프 및 유량 조절 밸브에 연결되며, 제1항에 따르는 제어 방법을 통해 상기 전처리 공정의 여과수 수질을 제어하는 제어부;를 포함하는 역삼투 해수 담수화 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 역삼투 해수담수화 시스템을 구성하고 있는 단위 공정들인 전처리 공정 및 역삼투 공정의 수질 한계값을 설정하고, 이를 초과하였을 경우 각 공정 별로 생산수 수질에 영향을 미칠 수 있는 원인을 단계별로 자동 점검하여, 이상이 발생한 부분에 대하여 신속히 대응할 수 있도록 함으로써, 안정적인 생산 수량 및 수질 유지의 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 역삼투 해수 담수화 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 전처리 공정 유닛의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 망형 튜브 필터 유닛의 개략도.
도 4는 도 3에 도시된 망형 튜브 필터 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 도 2에 도시된 용존 공기 부상 유닛의 개략도.
도 6은 도 5에 도시된 용존 공기 부상 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 도 2에 도시된 한외여과 유닛의 개략도.
도 8은 도 2에 도시된 한외여과 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 9는 도 1에 도시된 역삼투 공정 유닛의 개략도.
도 10은 도 9에 도시된 역삼투 공정 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 도 1에 도시된 전처리 공정 유닛의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 망형 튜브 필터 유닛의 개략도.
도 4는 도 3에 도시된 망형 튜브 필터 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 도 2에 도시된 용존 공기 부상 유닛의 개략도.
도 6은 도 5에 도시된 용존 공기 부상 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 도 2에 도시된 한외여과 유닛의 개략도.
도 8은 도 2에 도시된 한외여과 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 9는 도 1에 도시된 역삼투 공정 유닛의 개략도.
도 10은 도 9에 도시된 역삼투 공정 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 역삼투 해수 담수화 시스템 및 그 수질 제어 방법의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 역삼투 해수 담수화 시스템의 세부 공정을 나타낸 도면이다.
도 1의 도시와 같이, 역삼투 해수 담수화 시스템은 취수 공정 유닛(10), 전처리 공정 유닛(20), 역삼투 공정 유닛(30) 및 후처리 공정 유닛(40)을 포함한다.
취수 공정 유닛(10)은 담수화를 위한 원수인 해수를 취수하는 공정을 위한 것으로서, 원수를 여과기, 디스크 필터 등의 장치를 거치게 하여 전처리 공정 유닛(20)으로 유입되게 한다.
전처리 공정 유닛(20)은 역삼투막의 오염이나 손상을 야기할 수 있는 부유 고형물, 무기화합물, 유기오염물질 등을 제거하는 공정을 위한 것이다. 부유 고형물에는 콜로이드와 입자성 물질, 무기화합물에는 이온, 망간, 탄산칼슘, 황산칼슘, 이산화규소 등이 있으며, 유기오염물질은 해수 중의 유기물과 미생물이 해당된다.
역삼투 공정 유닛(30)은 역삼투 원리를 이용하여 전처리 공정(20)을 거친 해수로부터 염분, 이온, 유기물질을 제거하는 공정을 말하며, 여기에 사용되는 반투과막을 역삼투막이라고 한다. 역삼투막은 모듈 형태로 제조되어 공정에 사용되며, 막모듈은 구조에 따라 나권형(spiral wound), 중공사형(hollow fiber), 관형(tubular), 평막형(flat sheet) 등으로 구분 가능하다.
후처리 공정 유닛(40)은 역삼투 공정(30)에 의하여 염분이 제거된 물을 최종 사용 목적에 맞도록 적절히 처리하는 공정을 말한다. 후처리 공정(40)에서는 물속에 녹아 있는 이산화탄소, 산소 등과 같은 가스를 제거하고, 알칼리도와 pH를 조정하며, 미생물 재번식을 막기 위한 소독을 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전처리 공정 유닛의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 전처리 공정 유닛(20)은 망형 튜브 필터(Membrane Tube Bio-Filter, MTBF) 유닛(50)을 포함한다. 망형 튜브 필터 유닛(50)은 겉은 망으로 되어있고 속은 비어 있는 망형 튜브 필터(MTBF)를 이용하여 용존성 유기물질의 여과 면적을 극대화한 수처리 공정을 말한다.
본 발명에 따르면, 망형 튜브 필터 공정을 수행한 후, 한외여과(Ultra-filtration, UF) 유닛(70)을 통한 막분리 공정이 수행된다. 한외여과 유닛(70)은 원액이 한외여과막을 빠른 속도로 흐르면서 압력차의 추진력으로 고분자량 물질은 막에 의해 배제되어 농축되고, 저분자량 물질과 물은 막을 통과하여 투과되는 원리로 이루어진다.
한편, 본 발명에 따르면, 해수담수화 시스템의 생산수 탁도가 기준치를 넘을 경우, 망형 튜브 필터 공정을 정지하고, 용존 공기 부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 유닛(60)을 이용한 공정을 운영한다. 용존 공기 부상 공정은 공기로 포화된 가압수를 순간적으로 감압하였을 때 발생하는 미세 기포가 고형물 입자와 기름에 부착되어 상승 분리되는 원리를 이용한다.
본 발명의 전처리 공정은, 앞서 설명한 바와 같이, 망형 튜브 필터 공정과 한외여과 공정이 순차적으로 수행되도록 운영되며, 망형 튜브 필터 공정의 생산수 탁도가 기준치를 넘어서는 경우 용존 공기 부상 공정이 망형 튜브 필터 공정을 대체하여 용존 공기 부상 공정과 한외여과 공정이 순차적으로 수행되도록 운영된다.
도 3은 도 2에 도시된 망형 튜브 필터 유닛의 개략도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법으로서, 도 3에 도시된 망형 튜브 필터 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3과 같이, 망형 튜브 필터 유닛(50)은 집수조(51), 혼화/응집조(52), 반응조(53), 처리수조(54)를 포함하며, 혼화/응집조(52)에 응집제 주입탱크(56)의 응집제를 주입하여 혼화 및 응집 과정을 거친 후, 망형 튜브 필터가 수용된 반응조(53)로 해수를 투입하여 수처리를 수행한다. 반응조(53)의 내부에는 복수개의 망형 튜브가 적층되게 수용된 튜브 적층용 케이지(55)가 복수개로 설치된다. 망형 튜브는 외부가 그물망 형태로 되어 있고, 내부는 비어 있어서 상하좌우 어느 방향으로나 수류의 흐름이 유도되어 여과 면적을 극대화시킬 수 있다. 그리고, 반응조(55) 중앙에 산기석을 배열하여 포기를 시킴으로써, 반응조(55)의 혼합양상을 완전혼합으로 유도하여, 부유물질부하를 여과매체의 전면에 고르게 분산시킬 수 있다. 반응조(55)에는 반응용 공기주입을 위한 반응용 송풍기(57), 역세를 위한 역세용 송풍기(58)가 연결되어 있다.
한편, 본 실시예에 따른 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법은 각 단위 공정을 위한 단위 공정 유닛(예를 들어, 전처리 공정 유닛, 역삼투 공정 유닛)을 제어하는 제어부에 의해 직접 또는 간접적으로 수행된다. 제어부는 단위 공정 유닛에 별개로 각각 구비되거나, 단위 공정 유닛 모두를 함께 제어하도록 단일 제어부의 형태를 가질 수 있다.
본 실시예의 수질 제어 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명하면, 먼저, 전처리 공정, 구체적으로 망형 튜브 필터 공정의 여과수 탁도를 측정한다(S11). 이를 위해 처리 수조(54)의 배출 라인에 온라인 탁도계가 설치될 수 있으며, 이는 제어부와 연결된다.
측정된 여과수의 탁도와 기준치를 비교하며(S12), 비교 결과 여과수의 탁도가 기준치 이내 이내인 경우, 여과수 탁도값에 따라 운전 상태를 유지하거나(S15) 응집제의 주입량을 설정치만큼 증가시킨다(S14). 예를 들어, 여과수의 탁도값이 기준치의 1/2을 초과하는 경우(S13), 응집제의 주입량을 10%만큼 증가시키고(S14), 그렇지 않은 경우 운전 상태를 유지한다(S15). 응집제의 주입량은 응집제 주입 배관에 설치된 유량 조절 밸브(예를 들어, 전자 밸브)의 개도를 조절하여 유량을 조절함으로써 조절 가능하다.
측정된 여과수의 탁도와 기준치를 비교한 결과(S12), 여과수의 탁도가 기준치를 초과하는 경우 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검한다(S16). 망형 튜브 필터 공정의 경우 고탁도 제거와 저류 제거가 목적인 공정이기 때문에 생산수의 수질 기준을 탁도로 설정할 수 있으며, 탁도 기준치는 생산수의 한계 수질에 해당하는 것으로서, 파일럿 플랜트 실험이나 랩스케일 규모의 장치 테스트를 통해 설정 가능하다.
여과수 탁도계의 이상 유무 점검은 여과수 탁도계(즉, 온라인 탁도계)의 측정값과 작업자가 휴대용 탁도계를 이용하여 직접 측정한 휴대용 탁도계 측정값을 비교하여 그 오차가 설정치(예를 들어, 10%) 이상인 경우, 여과수 탁도계에 고장이 발생한 것으로 판정한다. 이를 위해 제어부는 휴대용 탁도계와 무선 또는 유선으로 연결되어 휴대용 탁도계의 측정값을 전송 받거나, 사용자에게 측정값을 직접 입력 받도록 운영 가능하다.
여과수 탁도계의 이상 유무에 대한 점검 결과(S16), 여과수 탁도계에 이상이 있는 것으로 판정된 경우, 탁도계에 대한 수리 및 보정이 이루어지도록 한다(S17). 이는 운용 시스템의 디스플레이에 수리 및 보정을 요구하는 메시지를 표시함으로써 이루어질 수 있다. 탁도계에 대한 보정 및 수리가 완료되면, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S18), 측정값이 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S15).
여과수 탁도계에 이상이 없는 것으로 판정되거나, 여과수 탁도계의 재측정 결과 측정값이 기준치를 초과한 경우, 응집제가 정상적으로 주입되는지 여부를 확인한다(S20). 이는 응집제 주입 탱크(56)에 설치된 레벨 스위치의 측정값을 통해 확인 가능하며, 레벨 스위치의 값이 정상 범위에 있는 경우 응집제가 정상적으로 주입되고 있는 것으로 판정한다.
응집제의 주입량이 정상 범위보다 작은 경우, 응집제 주입 펌프의 고장 여부를 확인한다(S21). 이는 혼화/응집조(52)로 투입되게 전의 원수 pH와 수처리 후의 원수 pH를 비교하여, 그 차이가 일정 범위 이내일 때 응집제 주입 펌프가 고장인 것으로 판정하며, 이를 위해 혼화/응집조(52)의 전후 배관에 pH 센서를 설치하여 측정 가능하다.
응집제 주입 펌프의 고장 여부 확인 결과에 따라, 응집제의 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S25).
이에 대하여 구체적으로 설명하면, 응집제 주입 펌프가 고장인 것으로 판정된 경우, 응집제 주입펌프에 대한 수리가 이루어지도록 하며(S22), 이는 운용 시스템의 디스플레이에 수리를 요구하는 메시지를 표시함으로써 이루어질 수 있다. 응집제 주입 펌프를 수리(S22)한 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교한다(S24). 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S24).
응집제 주입 펌프가 정상으로 판정된 경우, 응집제 주입량을 조절하여 초기 설정된 양만큼 주입되도록 한다(S25). 응집제 주입량 조절을 완료한 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교하여(S25), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S24).
응집제의 정상 주입 여부를 확인(S20)한 결과 응집제가 정상적으로 주입되고 있거나, 상기 조치 후에도 여과수 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 반응조(53)에 주입되는 반응용 공기가 정상적으로 주입되는지 여부를 확인한다(S27). 이는 반응용 공기의 송풍 라인에 설치된 유량계 측정값을 통해 확인 가능하다.
반응조(53)에 반응용 공기가 정상적으로 주입되지 않는 것으로 확인된 경우, 반응용 송풍기(57)의 고장 여부를 확인한다. 반응용 송풍기(57)의 전력량 사용량 변화를 통해 고장 여부를 확인할 수 있으며, 반응용 송풍기(57)의 전력 사용량이 없거나 설정치보다 낮은 경우 고장으로 판정한다.
반응용 송풍기(57)가 고장인 것으로 판정된 경우, 반응용 송풍기(57)에 대한 수리가 이루어지도록 한다(S29). 반응용 송풍기(57)를 수리(S29)한 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교한다(S30). 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S31).
반응용 송풍기(57)가 정상으로 판정된 경우, 반응용 공기의 주입량을 조절한다(S32). 반응용 공기의 주입량 조절은 사전에 작성된 조견표를 운용 프로그램에 포함시켜 자동으로 조절되도록 한다.
반응용 공기의 주입량 조절 후, 여과수의 탁도를 재측정하고 여과수의 탁도를 기준치와 비교하여(S33), 그 결과에 따라 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행한다. 구체적으로, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S31), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 응집제 주입량을 조절한다(S34). 여과수 탁도의 재측정 후 여과수의 탁도를 기준치와 비교하여(S35), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S36).
반응조(53)에 주입되는 반응용 공기가 정상적으로 주입되는 것으로 확인되거나, 상기 조치 후에도 여과수 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 반응조(53)의 역세 진행 여부를 확인한다(S37). 즉, 반응조(53)에 대한 역세가 일정 시간(예를 들어, 12시간) 이내에 진행되었는지 여부를 확인한다. 역세 진행 여부는 운영 데이터베이스를 통해 확인 가능하다.
확인 결과, 역세 진행이 일정 시간(12시간) 이전에 이루어진 경우, 반응조(53)의 역세가 진행되도록 한다(S38).
역세를 진행한 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S39), 그 결과에 따라 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S40). 구체적으로, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S41), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 응집제 주입량을 조절한다(S40).
여과수 탁도의 재측정 후 여과수의 탁도를 기준치와 비교하며(S42), 그 결과에 따라 반응용 공기 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S43). 구체적으로, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S44), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 반응용 공기의 주입량을 조절한다(S43). 그 후, 여과수 탁도를 재측정한 후 여과수의 탁도를 기준치와 비교하여(S45), 여과수의 탁도가 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S46).
역세 진행 여부의 확인(S37) 결과, 역세를 일정 시간 이내에 진행한 경우이거나, 상기 조치에도 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우, 반응조(53) 내 튜브 필터의 사용 시간을 확인하여 교체 주기에 도달하였는지 여부를 확인한다(S47). 이는 튜브 필터의 설치 시기, 교체 시기 등이 저장된 운영 데이터베이스를 통해 확인 가능하다.
튜브 필터의 사용 시간이 사용 수명에 도달한 경우, 튜브 필터의 교체 알람을 발생시키며(S48), 이는 운용 시스템의 디스플레이에 교체 알람을 표시하는 방법 등을 사용할 수 있다.
튜브 필터의 교체 결과에 따라, 응집제의 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S51). 튜브 필터 교체 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S49), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S50), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 응집제 주입량을 조절한다(S51).
다음으로, 응집제의 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기의 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S55). 응집제 주입량 조절 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S52), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S53), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 반응용 공기의 주입량을 조절한다(S54). 그리고, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교한 후(S55), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S56).
튜브 필터의 사용 시간을 확인한 결과, 교체 주기에 도달하지 않았거나 상기 조치 후에도 여과수의 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 여과수의 조류 농도를 측정하여 조류(예를 들어, 클로로필-a)의 농도가 기준치 이상으로 증가하였는지 여부를 확인한다(S57).
확인 결과 조류 농도의 증가 여부에 따라 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S58). 조류의 농도가 기준치 이상으로 증가한 것으로 확인된 경우 응집제 주입량을 조절하게 되며, 이 때 응집제 주입량을 최대치(예를 들어, 20%)로 증가시키도록 한다.
다음으로, 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S61). 응집제 주입량 조절 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S59), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S60), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 반응용 공기의 주입량을 조절한다(S61). 이 때 반응용 공기의 주입량은 망형 튜브 필터 공정의 에너지 사용량이 기준치를 넘지 않는 범위 내에서 최대치(예를 들어, 20%)로 증가시키도록 한다. 그리고, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교한 후(S62), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S63).
조류 농도의 증가가 기준치 이내이거나, 상기 조치 후에도 여과수 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 망형 튜브 필터 공정을 정지하고 용존 공기 부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 공정을 운영한다(S64). 망형 튜브 필터 공정은 용존 공기 부상 공정에 비해 에너지 사용량이 적은 장점이 있지만, 생산수의 수질을 만족시키지 못했을 경우 후속 공정인 한외여과 공정과 역삼투 공정의 막 오염에 큰 영향을 끼치는 문제가 있다. 따라서 상기 제어 방법에도 불구하고 여과수의 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 용존 공기 부상 공정으로 대체시키는 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 용존 공기 부상 유닛의 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 용존 공기 부상 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5의 도시와 같이, 용존 공기 부상 유닛은 처리조(61), 포화기(62), 컴프레서(63), 반송 펌프(64), 스크래퍼(65) 등을 포함한다.
컴프레서(64)의 동작에 의해 용존 공기가 포화기(62) 내부로 유입되며, 이에 따라 용존 공기가 함유된 가압수가 처리조(61) 내로 공급된다. 이에 따라 가압수가 순간적으로 갑압되어 미세 기포가 발생하게 되며, 미세 기포가 고형물 입자에 부착되어 수면으로 떠오르게 된다. 그리고, 처리조(61)의 수면에 설치된 스크래퍼(65)에 의해 슬러지가 제거된다. 처리수 중 일부는 반송 펌프(64)의 동작에 의해 포화기(62)로 반송되어 순환되게 된다.
용존 공기 부상 공정의 수질 제어 방법에 따르면, 도 6와 같이, 여과수 탁도를 측정한다(S65). 이를 위해 처리조(61)의 배출 라인에 온라인 탁도계가 설치될 수 있으며, 이는 제어부와 연결된다.
측정된 여과수의 탁도와 기준치를 비교하며(S66), 비교 결과 여과수의 탁도가 기준치 이내 이내인 경우, 운전 상태를 유지한다(S67).
여과수의 탁도가 기준치를 초과하는 경우, 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검한다(S68). 여과수 탁도계의 이상 유무 점검은 망형 튜브 필터 공정의 경우와 동일하게 이루어질 수 있다.
여과수 탁도계의 이상 유무에 대한 점검 결과(S68), 여과수 탁도계에 이상이 있는 것으로 판정된 경우, 탁도계에 대한 수리 및 보정이 이루어지도록 한다(S69). 탁도계에 대한 보정 및 수리가 완료되면, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S70), 측정값이 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S71).
여과수 탁도계가 정상이거나, 탁도계의 보정 및 수리 후에도 여과수 탁도가 기준치를 초과하는 경우, 처리조(61)에 설치된 스크래퍼(65)의 고장 유무를 점검한다(S72). 스크래퍼(65)의 고장 유무는 스크래퍼(65)에 설치된 전력량계의 전력 사용량이 기존 사용량 대비 일정 비율(예를 들어, 20%) 이상으로 변화하는 경우 고장인 것으로 판정한다.
스크래퍼(65)에 이상이 있는 것으로 판정된 경우, 스크래퍼(65)에 대한 수리가 이루어지도록 한다(S73). 수리가 완료되면, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S74), 측정값이 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S75).
스크래퍼(65)가 정상인 것으로 판정되거나, 스프래퍼(65)의 수리 후에도 여과수 측정값이 기준치를 초과한 경우, 응집제가 정상적으로 주입되는지 여부를 확인한다(S76).
응집제의 주입량이 정상 범위보다 작은 경우, 응집제 주입 펌프의 고장 여부를 확인한다(S77). 그리고, 응집제 주입 펌프의 고장 여부 확인 결과에 따라, 응집제의 주입량 조절을 선택적으로 수행한다(S78).
응집제 주입 펌프가 고장인 것으로 판정된 경우, 응집제 주입펌프에 대한 수리가 이루어지도록 하며(S79), 응집제 주입 펌프의 수리 완료(S79) 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교한다(S80). 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S81).
응집제 주입 펌프가 정상으로 판정된 경우, 응집제 주입량을 조절하여 초기 설정된 양만큼 주입되도록 한다(S78). 그리고, 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교하여(S25), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S81).
응집제의 정상 주입 여부를 확인(S20)한 결과 응집제가 정상적으로 주입되고 있거나, 상기 조치 후에도 여과수 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 용존 공기가 포화기(62)에 정상적으로 주입되는지 여부를 확인한다(S27). 이는 용존 공기 공급 라인에 설치된 압력계 측정값을 통해 확인 가능하다.
포화기(62)에 용존 공기가 정상적으로 주입되지 않는 것으로 확인된 경우, 컴프레서(63)의 고장 여부를 확인한다(S83). 컴프레서(63)에 설치된 전력량계를 통해 측정된 컴프레서(63)의 전력량 사용량 측정값을 통해 고장 여부를 확인할 수 있다.
컴프레서(63)가 고장인 것으로 판정된 경우, 컴프레서(63)에 대한 수리가 이루어지도록 한다(S84). 컴프레서(63)를 수리한 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교한다(S85). 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S86).
컴프레서(63)가 정상으로 판정된 경우, 용존 공기의 압력을 조절한다(S87). 용존 공기 압력 조절은 컴프레서의 동작을 제어하여 조절되도록 한다.
상기와 같이 용존 공기의 압력을 조절한 후, 여과수의 탁도를 재측정하고 여과수의 탁도를 기준치와 비교하여(S88), 그 결과에 따라 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행한다. 구체적으로, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S86), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 응집제 주입량을 조절한다(S89). 여과수 탁도의 재측정 후 여과수의 탁도를 기준치와 비교하여(S90), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S91).
용존 공기가 정상적으로 주입되는 것으로 확인되거나, 상기 조치 후에도 여과수 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 반송 펌프(64)의 이상 유무를 점검한다(S92). 반송 펌프(64)의 이상 유무는 그에 설치된 전력량계의 전력 사용량 측정값을 통해 파악 가능하며, 전력 사용량이 기존 사용량 대비 일정 비율(예를 들어, 20%) 이상 변화한 경우 고장인 것으로 판정한다.
반송 펌프(64)가 고장인 것으로 판정된 경우, 반송 펌프(64)의 수리가 이루어지도록 하며(S93), 반송 펌프(64)를 수리한 후, 그 결과에 따라 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행한다. 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교(S94)한 후, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S95), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 응집제 주입량을 조절한다(S96).
그리고 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 용존 공기 압력 조절을 선택적으로 수행한다. 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교(S97)한 후, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S98), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 용존 공기 압력을 조절한다(S99).
그리고 용존 공기 압력 조절 결과에 따라, 반송비 조절을 선택적으로 수행한다. 여과수의 탁도를 재측정하여 여과수의 탁도를 기준치와 비교(S100)한 후, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S101), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 반송비를 조절한다(S102). 그 결과, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면(S103), 운전 상태를 유지한다(S104).
반송 펌프(64)의 이상 유무 점검 결과 반송 펌프(64)가 정상이거나, 상기 조치 후에도 여과수의 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 여과수의 조류 농도를 측정하여 조류(예를 들어, 클로로필-a)의 농도가 기준치 이상으로 증가하였는지 여부를 확인한다(S105).
조류 농도의 증가 여부에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행한다. 조류의 농도가 기준치 이상으로 증가한 것으로 확인된 경우 응집제 주입량을 조절(S106)하게 되며, 이 때 응집제 주입량을 최대치(예를 들어, 20%)로 증가시키도록 한다.
다음으로, 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 용존 공기 압력 조절을 선택적으로 수행한다. 응집제 주입량 조절 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S107), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S108), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 용존 공기 압력을 조절한다(S109).
다음으로, 용존 공기 압력 조절 결과에 따라 반송비 조절을 선택적으로 수행한다. 용존 공기 압력 조절 후, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S110), 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지하고(S111), 여과수의 탁도가 기준치를 초과한 경우 반송비를 조절한다(S112). 그 결과, 여과수의 탁도값이 기준치 이내이면(S113), 운전 상태를 유지한다(S114).
조류 농도의 증가가 기준치 이내이거나, 상기 조치 후에도 여과수 탁도값이 기준치를 초과하는 경우, 용존 공기 부상 공정의 조건(응집제 주입량, 용존 공기 압력, 반송비)를 재설정한다(S115).
도 7은 도 2에 도시된 한외여과 유닛의 개략도이고, 도 8은 도 7에 도시된 한외여과 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 한외여과 유닛(70)은 공급 탱크(71), 여과 펌프(72), 막 모듈(73) 및 생산수 탱크(74)를 포함한다. 여과 펌프(72)의 동작에 의해 공급 탱크(71)의 원수가 막 모듈(73)로 공급되며, 막 모듈(73)을 통한 막 분리 현상에 의해 생산수(여과수)가 생산수 탱크(74)로 배출된다.
생산수 탱크(74)와 막 모듈(73)의 사이에는 역세 라인이 구비되며, 역세 라인에 역세 펌프(75)가 설치된다. 역세 진행시 생산수 탱크(74)의 물을 이용하여 물을 역방향으로 흘려 보낸다.
막 모듈(73)의 원수 유입 라인 측에는 역세용 송풍기(76)가 설치되며, 이는 역세 진행시 공기를 막 모듈(73)의 내부로 공급하는 기능을 한다. 또한, 막 모듈(73)의 원수 유입 라인에는 약품 세정 라인이 연결되며, 여기에는 세정 펌프(78) 및 세정액 탱크(77)가 설치된다.
도 8을 참조하여, 한외 여과 유닛의 수질 제어 방법에 따르면, 먼저, 여과수 탁도를 측정한다(S116). 이를 위해 생산수 탱크(74)의 유입 라인 또는 배출 라인에 온라인 탁도계가 설치될 수 있다. 측정된 여과수의 탁도와 기준치를 비교하여(S117), 여과수의 탁도가 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S118).
여과수의 탁도가 기준치를 초과하는 경우, 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검한다(S119). 여과수 탁도계의 이상 유무 점검은 앞선 망형 튜브 필터 공정 및 용존 공기 부상 공정의 경우와 동일하게 이루어질 수 있다.
여과수 탁도계의 이상 유무에 대한 점검 결과(S119), 여과수 탁도계에 이상이 있는 것으로 판정된 경우, 탁도계에 대한 수리 및 보정이 이루어지도록 한다(S120). 탁도계에 대한 보정 및 수리가 완료되면, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S121), 측정값이 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S122).
여과수 탁도계가 정상이거나, 탁도계의 보정 및 수리 후에도 여과수 탁도가 기준치를 초과하는 경우, 분리막의 파단 여부를 점검하도록 한다(S123). 이와 관련하여, 압력감쇄시험(Pressure Decay Test)를 수행하여, 설정된 압력감쇄율(pressure decay rate)를 초과하면 파단이 발생한 것으로 판정할 수 있다.
분리막에 파단이 발생한 것으로 판정되면, 분리막의 수리가 이루어지도록 한다(124). 분리막의 수리가 완료되면, 여과수의 탁도를 재측정하여 기준치와 비교하며(S125), 측정값이 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S126). 측정값이 기준치를 초과한 경우, 분리막이 교체되도록 한다(S127).
도 9는 도 1에 도시된 역삼투 공정 유닛의 개략도이고, 도 10은 도 9에 도시된 역삼투 공정 유닛의 수질 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9와 같이, 역삼투 공정 유닛(30)은 막 모듈(33)과, 그에 유입되는 물에 압력을 제공하는 고압 펌프(32), 막 모듈(33)에서 생산되는 여과수를 수용하는 여과수 탱크(34) 등을 포함한다. 고압 펌프(32)의 전단에는 세이프티 필터(31)가 설치될 수 있고, 막 모듈(33)에는 농축수의 압력을 이용하여 에너지를 회수하기 위한 에너지 회수 장치(35)가 설치될 수 있다. 에너지 회수 장치(35)와 막 모듈(33)의 사이에는 부스터 펌프(36)가 설치된다.
앞서 설명한 전처리 공정 유닛(20)에 대한 에너지 사용량 제어와 동시에 역삼투 공정 유닛(30)에 대한 수질 제어가 동시에 이루어질 수 있다.
도 10을 참조하여 역삼투 공정 유닛(30)의 수질 제어 방법에 따르면, 여과수의 총 용존 고형물(Total Dissolved Solids; TDS)을 측정한다(S128). 역삼투 공정(30)은 전처리 공정(20)과 달리 염을 제거하기 위한 공정이므로, 생산수의 수질 기준을 총 용존 고형물(이하, TDS)로 설정하였으며, 이는 여과수 배출라인에 설치된 여과수 전도도계를 통해 측정 가능하다.
측정된 여과수의 TDS와 기준치를 비교하여(S129), 여과수의 TDS가 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S130). TDS가 기준치를 초과하는 경우, 여과수 전도도계의 이상 유무를 점검한다(S131). 여과수 전도도계의 점검은 온라인 전도도계의 측정값과 작업자가 휴대용 전도도계를 이용하여 직접 측정한 측정값을 비교하여 그 오차가 설정치(예를 들어, 10%) 이상인 경우, 전도도계에 고장이 발생한 것으로 판정한다.
여과수 전도도계의 이상 유무에 대한 점검 결과(S131), 여과수 전도도계에 이상이 있는 것으로 판정된 경우, 전도도계에 대한 수리 및 보정이 이루어지도록 한다(S132). 전도도계에 대한 보정 및 수리가 완료되면, 여과수의 TDS를 재측정하여 기준치와 비교하며(S133), 측정값이 기준치 이내인 경우 운전 상태를 유지한다(S134).
여과수 전도도계가 정상이거나, 전도도계의 보정 및 수리 후에도 여과수 TDS가 기준치를 초과하는 경우, 막 오염 물질 세척 공정 진행 여부를 확인한다(S135). 세척 공정 진행이 일정 시간 이내에 진행되었는지 여부를 확인하며, 이는 운영 데이터베이스를 통해 확인 가능하다.
세척 공정이 일정 시간(예를 들어, 최근 일주일) 이내에 이루어지지 않은 경우, 세척 공정이 진행되도록 한다(S136). 세척 공정을 진행한 후, 여과수의 TDS를 재측정하여 기준치와 비교하며(S137), TDS값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지 한다(S138).
세척 공정이 일정 시간 이내에 이루어졌거나, 상기 조치 후에도 TDS 값이 기준치를 초과하는 경우, 역삼투 공정의 회수율(원수 중 담수로 전환되는 물의 비율)의 변경이 가능한지 여부를 확인한다(S139). 이는 설계 수행 당시의 전처리 공정의 생산량 증가 정도 분석을 통해 파악 가능하며, 이를 운용 데이터베이스에 저장하여 자동으로 확인 가능하게 할 수 있다.
회수율 변경 가능 확인 결과에 따라, 회수율을 변경하거나 분리막을 교체할 수 있다. 회수율 변경이 가능한 것으로 확인되는 경우 회수율을 변경한다(S140). 이 경우, 전처리 공정의 에너지 소비량이 기준값을 넘지 않는 범위 내에서 회수율을 낮출 수 있다. 회수율 변경 후 여과수의 TDS를 재측정하여 기준치와 비교하며(S141), TDS값이 기준치 이내이면 운전 상태를 유지한다(S142).
그러나 회수율 변경이 불가능할 경우, 분리막을 교체시키는 조치가 수행되도록 한다(S143).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 역삼투 해수담수화 시스템을 구성하고 있는 단위 공정들인 전처리 공정(망형 튜브 필터 공정, 용존 공기 부상 고정, 한외여과 공정) 및 역삼투 공정의 수질을 측정하여, 수질과 관련된 측정값(탁도값, TDS값)이 기준치를 초과하였을 경우, 각 공정 별로 생산수 수질에 영향을 미칠 수 있는 원인을 단계별로 자동 점검하고, 이상이 발생한 부분에 대하여 신속히 대응할 수 있도록 하였다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 취수 공정 유닛
20: 전처리 공정 유닛
30: 역삼투 공정 유닛 40: 후처리 공정 유닛
50: 망형 튜브 필터 유닛 60: 용존 공기 부상 유닛
70: 한외여과 유닛
30: 역삼투 공정 유닛 40: 후처리 공정 유닛
50: 망형 튜브 필터 유닛 60: 용존 공기 부상 유닛
70: 한외여과 유닛
Claims (20)
- 전처리 공정 및 역삼투 공정이 순차적으로 이루어지는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법으로서,
상기 전처리 공정의 여과수의 탁도를 측정하는 단계;
측정된 상기 여과수의 탁도가 기준치를 초과하는 경우, 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검하는 단계;
상기 여과수 탁도계에 이상이 없는 경우, 상기 전처리 공정에 사용되는 응집제가 정상적으로 주입되는지 여부를 확인하는 단계;
상기 응집제의 주입량이 기설정치보다 작은 경우, 응집제 주입 펌프의 고장 여부를 확인하는 단계; 및
상기 응집제 주입 펌프의 고장 여부 확인 결과에 따라, 응집제 주입 펌프에 대한 수리 또는 응집제의 주입량 조절이 선택적으로 이루어지도록 하는 단계;를 포함하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전처리 공정은 망형 튜브 필터(Membrane Tube Bio-Filter, MTBF) 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제2항에 있어서,
측정된 상기 여과수의 탁도가 기준치 이내인 경우, 상기 여과수의 탁도값에 따라 응집제의 주입량을 설정치만큼 증가시키거나 운전 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 후, 상기 망형 튜브 필터 공정의 반응조에 반응용 공기가 정상적으로 주입되고 있는지 여부를 확인하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 반응용 공기가 정상적으로 주입되고 있지 않은 경우, 공기 주입을 위한 송풍기의 고장 여부를 확인하는 단계;
상기 송풍기의 작동이 정상인 경우, 반응용 공기의 주입량을 조절하는 단계; 및
상기 반응용 공기 주입량 조절 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 후, 상기 반응조의 역세 진행 여부를 확인하는 단계;
역세 진행이 일정 시간 이전에 이루어진 경우, 상기 반응조의 역세를 진행하는 단계; 및
상기 역세 진행 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 역세 진행 진행 여부의 확인 후, 튜브 필터의 사용 시간을 확인하는 단계; 및
상기 튜브 필터의 사용 시간이 교체 주기에 도달한 경우, 상기 튜브 필터의 교체 알람을 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 튜브 필터의 교체 결과에 따라, 응집제의 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계; 및
상기 응집제의 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기의 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 튜브 필터의 사용 시간을 확인한 후, 상기 여과수의 조류 농도 증가 여부를 확인하는 단계;
상기 조류 농도 증가 여부에 따라 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계; 및
상기 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 반응용 공기 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 조류 농도 증가 여부의 확인 결과를 근거로, 망형 튜브 필터 공정을 정지하고 용존 공기 부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 공정을 운영하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전처리 공정은 용존 공기 부상 (Dissolved Air Flotation, DAF) 공정을 포함하고,
상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 전, 처리조에 설치된 스크래퍼의 고장 유무를 점검하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 응집제의 정상 주입 여부 확인 후, 용존 공기의 정상 주입 여부를 확인하는 단계;
상기 용존 공기가 정상적으로 주입되고 있지 않은 경우, 용존 공기의 주입을 위한 컴프레서의 고장 여부를 확인하는 단계;
상기 컴프레서의 작동이 정상인 경우, 용존 공기 압력을 조절하는 단계; 및
상기 용존 공기 압력의 조절 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 용존 공기의 정상 주입 여부 확인 후, 반송 펌프의 이상 유무를 점검하는 단계; 및
상기 반송 펌프의 이상 유무 점검 결과에 따라, 응집제 주입량 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 응집제 주입량 조절 결과에 따라, 용존 공기 압력 조절을 선택적으로 수행하는 단계; 및
상기 용존 공기 압력 조절 결과에 따라, 반송비 조절을 선택적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 반송 펌프의 이상 유무 점검 후, 여과수의 조류 농도 증가 여부를 확인하는 단계; 및
상기 조류 농도 증가 여부에 따라, 응집제의 주입량 조절을 조절하거나, 용존 공기 부상 공정의 운영 조건을 재설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전처리 공정은 한외 여과(Ultra-filtration, UF) 공정을 더 포함하고,
한외 여과 공정의 여과수 탁도계의 이상 유무를 점검한 결과에 따라, 분리막 파단 여부를 점검하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 역삼투 막분리 공정의 여과수의 총 용존 고형물(TDS)를 측정하는 단계;
측정된 총 용존 고형물이 기존치를 초과하는 경우, 여과수 전도도계의 이상 유무를 점검하는 단계;
상기 여과수 전도도계의 이상 유무를 점검 결과에 따라, 막 오염 물질에 대한 세척 공정 진행 여부를 확인하는 단계; 및
상기 세척 공정 진행 여부에 대한 확인 결과에 따라, 상기 세척 공정을 선택적으로 진행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 제18항에 있어서,
상기 세척 공정의 진행 여부에 대한 확인 후, 회수율 변경 가능 여부를 확인하는 단계; 및
상기 회수율 변경 가능 확인 결과에 따라, 회수율을 변경하거나 분리막을 교체하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 해수 담수화 시스템의 수질 제어 방법.
- 취수 공정 유닛, 전처리 공정 유닛, 역삼투 공정 유닛 및 후처리 공정 유닛을 포함하는 역삼투 해수 담수화 시스템에 있어서,
상기 전처리 공정 유닛을 통해 처리된 여과수의 탁도를 특정하는 여과수 탁도계;
상기 전처리 공정 유닛에 사용되는 응집제를 주입하기 위한 응집제 주입 펌프;
상기 응집제의 주입 배관에 설치되는 유량 조절 밸브; 및
상기 여과수 탁도계, 응집제 주입펌프 및 유량 조절 밸브에 연결되며, 제1항에 따르는 제어 방법을 통해 상기 전처리 공정의 여과수 수질을 제어하는 제어부;를 포함하는 역삼투 해수 담수화 시스템.
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2020
- 2020-01-31 KR KR1020200012118A patent/KR102378124B1/ko active IP Right Grant
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