KR20220043437A - 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비 및 그 운용방법 - Google Patents
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Abstract
본원 발명은 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비 및 그 운용방법에 대한 것으로 보다 구체적으로는 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부를 구비하는 역삼투 설비와 이를 이용한 자동세정방법에 있어서, 역삼투막 모듈 세정부는 피처리수의 수온 센서와 역삼투막 생산수 유량센서의 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 85% 이하로 계측될 경우 유지세정(maintenance cleaning)을 수행하고, i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는 ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행하는 것을 특징으로 하는 역삼투 설비 및 이의 자동세정방법에 대한 것이다.
Description
본원 발명은 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비 및 그 운용방법에 대한 것이다.
보다 구체적으로는 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부를 구비하는 역삼투 설비와 이를 이용한 자동세정방법에 있어서, 역삼투막 모듈 세정부는 피처리수의 수온 센서와 역삼투막 생산수 유량센서의 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 85% 이하로 계측될 경우 유지세정(maintenance cleaning)을 수행하고, i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는 ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행하는 것을 특징으로 하는 역삼투 설비 및 이의 자동세정방법에 대한 것이다.
일반적으로 역삼투막 설비의 운영에 있어 가장 어려운 사항은 관리자의 막오염에 대한 정확한 인식과 이에 대한 적절한 분리막 세정이라는 것에 대해 크게 이견이 없을 듯하다. 또한, 역삼투막의 적합한 세정 관리가 가장 중요한 설비의 유지관리 기술이며, 역삼투막 수명 연장에도 관련되어 있는 것 역시 이견이 없어 보인다.
역삼투막 설비의 세정과 자동화에 관련한 한국 등록특허공보 제10-1928203호 및 제10-1813159호를 포함한 대부분의 종래기술의 경우 세정 약품의 종류, 설비의 자동화에 관한 하드웨어 구성 방법 등에 주로 집중하고 있으나, 전문 지식이 부족한 운영 관리자 입장에서 이러한 내용이 역삼투막 설비의 막오염에 기인된 적합한 운영에 대해 충분한 정보를 주지 못하는 것으로 판단된다. 이는 역삼투막의 자동 약품 세정에 있어 가장 중요한 막오염 상태에 대해 충분히 반영되어 있지 못하며, 적합한 세정 방법 역시 제공하고 있지 못하기 때문이다. 일 예로 자동 세정 시점을 일반적인 CIP 시점인 초기 압력대비 15% 증가까지 기다리지 않고 다소 일찍 10%에서 진행한다는 것과 단지 압력 측정이 용이하기 때문에 이를 판단의 준거로 적용하기에는 현실을 충분히 반영하기에 한계가 있다고 생각된다. 또한, 역삼투막이 오염되지 않더라도 단지 수온에 의해 단 5도의 차이에도 압력 및 생산수량이 15% 수준의 차이가 있을 수 있어 급격한 수온 변화가 있을 경우 막오염과 온도 저하에 따른 물의 점도 변화의 영향을 구분할 수 없다.
이에 대한 가장 효과적인 개선책으로, 경제성이 동반된 조건 하에서 자동으로 약품세정 방식을 농도와 사용 약품 종류를 구분하여 상황에 따라 적합하게 선택하게 하고, 자동세정 시점을 원수 온도까지 반영한 설정 지표를 적용하는 것이 현실적인 관리 측면에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
따라서 본원 발명은 전문 지식이 부족한 관리자에게 관리 프로그램을 자동화하는 방법으로 수온이 반영된 더욱 정확한 역삼투막의 막오염을 인지하고 이를 세정 시점으로 판단하는 역삼투막 자동세정 관리 프로그램을 제공한다. 또한, 낮은 약품 농도로 자주 진행하는 유지관리 세정(Maintenance Cleaning)과 일반적인 CIP 세정 방식인 높은 농도의 회복세정(Recovery Cleaning)으로 구분된 두 가지의 세정 방식을 자동 프로그램화 조합하여 경제성이 동반된 조건 하에서 기존의 역삼투막의 과도한 막오염을 제어하는 방법을 제공한다. 이를 구현함으로써 전문 지식이 부족한 관리자에 의해서도 자동화된 프로그램의 제공으로 설비의 과도한 역삼투막 오염으로 인한 생산수량 감소 및 분리막 성능 감소 현상인 생산수질 악화의 가능성을 줄일 수 있다. 또한, 과도한 역삼투막 오염으로 심화되기 전, 유지관리 세정 적용으로 비가역적 오염을 줄일 수 있어 회복세정 시 세정 효율을 크게 증가시킬 수 있으며, 운영 대부분 역삼투막 모듈을 통한 여과를 저압으로 안정하게 유지할 수 있어 분리막의 기대 수명을 크게 증가시킬 수 있다.
본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 다양한 피처리수에 대한 역삼투 설비의 운영, 관리에 있어 전문 지식이 부족한 관리자에게 설비 제조 가격 및 운영비 모두에 대해 경제적이고 보다 효과적인 세정 시기를 프로그램이 결정하여 자동 진행하는 역삼투막의 자동화 세정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원 발명에서는 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부를 구비하는 역삼투 설비의 경제적이고 효과적인 자동세정방법을 제공하고자 한다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부를 구비하는 역삼투 설비와 이를 이용한 자동세정방법에 있어서, 역삼투막 모듈 세정부는 피처리수의 수온 센서와 역삼투막 생산수 유량센서의 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 85% 이하로 계측될 경우 유지세정(maintenance cleaning)을 수행하고, i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는 ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행할 수 있다.
본원 발명에 따른 수온 보정된 역삼투막 생산수량은 하기 식(1), 식(2), 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율은 하기 식(3), 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이는 하기 식(4)에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비 및 이를 이용한 자동세정방법을 제공한다.
(식1)
[유량보정계수] = 0.0321 × 원수 수온(℃) + 0.193
(식2)
수온 보정된 역삼투막 생산수량 = 정상 생산량 × [유량보정계수]
(식3)
수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율(%) = 100 - {(생산수 전기전도도 값)/(원수 전기전도도 값)} × {(생산수 유량 값)/(생산수 유량 초기치 값)} × (유량보정계수) × 100
(식4)
수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이 = {(RO 입구 전자압력계 값) - (RO 농축 전자압력계 값)} × {(RO 생산수량 초기치 값 + 농축수량의 초기치 값)/(RO 생산수량 측정 값 + 농축수량 측정 값)}
본원 발명은 역삼투 설비의 운영, 관리에 있어 전문 지식이 부족한 관리자일지라도 설비 제조 가격 및 운영비 모두에 대해 경제적이고 제어 프로그램 화면에서 제공되는 자동 운영 버튼 클릭으로 역삼투막 운영에서 가장 중요한 분리막의 최적의 세정 방법을 자동 수행하는 기능을 포함한 최적의 운영과 편리함을 제공한다.
또한, 기존의 일반적인 세정 방식인 강한 회복세정 방법에 비해 자주 진행되는 자동화 유지관리 세정으로 역삼투막 모듈의 과한 오염을 사전에 방지할 수 있어 운영 기간 대부분 저압 안정 여과가 가능하여 고압펌프 에너지를 절감할 수 있으며, 회복세정 성능 증가와 역삼투막 모듈 수명을 증대시킬 수 있어 유지관리비를 절감할 수 있다.
또한, 역삼투막 생산수 악화의 주 요인인 역삼투막의 과다 오염으로 인한 고압 운영을 자동화 유지관리 세정으로 최대한 피할 수 있어 비교적 안정한 역삼투막의 염 배제 성능을 오래 유지할 수 있다.
또한, 역삼투막 모듈 세정부의 CIP 탱크와 세정액 공급 펌프 등을 단일 유닛으로 구성하고 세정약품원액 공급부를 2종 이상 사용하여 2종 이상 다른 약품 세정을 단일 유닛의 CIP 탱크와 세정액 공급 펌프로 수행할 수 있어 설비 가격을 절감하고 규모를 줄일 수 있다.
이러한 효과로, 자동 세정 시스템을 간소화 할 수 있어 세정 설비 규모와 가격을 감소시킬 수 있고, 자동 세정 관리로 인한 역삼투막의 저압 운영으로 동력비와 역삼투막 교체 주기 증가에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 피처리수의 수온을 반영한 유지관리 및 회복세정 결정 방법을 도입함으로써 수온 변화의 변수를 최대한 배제한 역삼투막 오염을 보다 정확하게 인식하여 자동 세정 프로그램에 적용하는 방법으로 역삼투막 설비의 운영 관리비를 더욱 최적화 할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 수온 보정된 역삼투막 생산수량를 계산하기 위한 보정식 및 그 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 약 4,000시간 운영된 온도 보정된 하수재이용 역삼투막 설비의 생산수 유량을 나타낸 것이다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 약 4,000시간 운영된 하수재이용 역삼투막 설비의 유지 세정 전후의 압력차를 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 수온 보정된 역삼투막 생산수량를 계산하기 위한 보정식 및 그 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 약 4,000시간 운영된 온도 보정된 하수재이용 역삼투막 설비의 생산수 유량을 나타낸 것이다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 약 4,000시간 운영된 하수재이용 역삼투막 설비의 유지 세정 전후의 압력차를 나타낸 것이다.
이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 “CIP (clean in place)”는 일반적으로 오염된 수처리 분리막의 재생을 위하여 수행하는 것으로 일반적인 수처리 분리막 설비의 여과 운전 중에 오염된 분리막의 세정을 설비의 파이프, 베셀, 필터, 피팅 등 설비 구성품의 분해 없이 조립 상태의 통수 가능한 내부에 약품 등을 이용하여 진행하는 방법을 의미한다.
또한, 본원 발명에 있어서, “회복 세정”은 일반적으로 허용 가능한 수준(일반적으로 분리막 제조사에서 제시)까지 오염 진행된 분리막을 통상 적용할 수 있는 가장 강력한 수준의 세정을 진행하여 분리막의 여과 성능을 최대한 회복시키는 방법을 의미하는 것이다.
본원 발명의 일구현예에 따른 대표적인 역삼투막의 회복세정 방법은 다음과 같다.
(1단계 : 산세정) ① CIP 탱크(도 1의 22)에 염산(HCl) 0.3% 세정원액 제조 - ② (도 1의 10)CIP 펌프로 제조 약액을 23 -> 15 -> 7 -> 4 -> 22 순으로 RO 및 CIP 설비에 순환 세정(약 1~3시간) - ③ CIP 펌프 정지로 약품 침지 세정(약 1~3시간) - ④RO 및 CIP 설비 내부 약액 배수(원수를 이용한 플러싱)
(2단계 : 알칼리세정) 다시 ① CIP 탱크(도 1의 22)에 수산화나트륨(NaOH) 0.15% 세정원액 제조 - 다음 ② ~ ④ 절차 산세정과 동일함
(3단계 : 최종 배관 내부 플러싱 및 정상운전 진행) CIP 종료 후 정상운전으로 자동 진입, 그러나, 배관 내부 세정액에 의해 초기 생산수 오염이 있으므로 (도 1의 19) 생산수 전기전도도 센서에서 설정된 수치보다 생산수 전기전도도가 높을 경우 생산수 자동 버림을 진행하고, 시간 경과에 따라 생산수 전기전도도 센서에서 설정된 수치보다 생산수 전기전도도가 낮을 경우 생산수 밸브가 자동으로 열려 생산수 생산한다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 회복세정의 장점은 분리막을 통상적인 방법으로 가장 강한 세정을 진행하기 때문에 분리막 성능 회복이 가장 뛰어난 것이 장점이고, 단점으로는 ①유지세정에 비해 시간이 오래 걸림(유지세정 1시간 이내, 회복세정 2~6시간), ②약품 농도가 높기 때문에 세정 후 [생산수 전기전도도 센서에서 설정된 수치보다 생산수 전기전도도가 높을 경우 생산수 자동 버림 진행] 의 시간과 버리는 생산수량이 매우 많음(시간 단위)이 있다.
또한, 본원 발명에 있어서, “유지 세정”은 회복세정과 유사하나, 간단하고 강도가 약한 약식 방법의 세정하는 것으로 이러한 유지세정의 가장 큰 목적은 약한 세정을 자주 진행하여 ①효과적인 RO막의 오염 관리 가능(펌프 에너지가 절약됨), ②막오염을 자주 관리하기 때문에 RO가 고압 노출 시간이 상대적으로 적어 RO의 찌든 오염 정도가 낮아 향후 회복세정 시 분리막 세정 회복 효과가 큰 것이다.
본원 발명의 일구현예에 따른 대표적인 역삼투막의 유지 방법은 다음과 같은 1단계의 세정으로 마무리된다.
(1단계 : 산세정) ①CIP 탱크(도 1의 22)에 염산(HCl) 0.045% 세정원액 제조 - ②(도 1의 10)CIP 펌프로 제조 약액을 23 -> 15 -> 7 -> 4 -> 22 순으로 RO 및 CIP 설비에 순환 세정(약 25분) - ③CIP 펌프 정지로 약품 침지 세정(약 25분) - ④RO 및 CIP 설비 내부 약액 배수(원수를 이용한 플러싱)
본원 발명의 일 구현예에 따른 회복세정의 장점은 약한 세정을 자주 진행하여 ①효과적인 RO막의 오염 관리 가능(펌프 에너지가 절약됨), ②막오염을 자주 관리하기 때문에 RO가 고압 노출 시간이 상대적으로 적어 RO의 찌든 오염 정도가 낮아 향후 회복세정 시 분리막 세정 회복 효과가 큰 것이고, 단점으로는 ①약품 세정이 자주 진행됨(1회/일 ~ 2~3회/주), ②자동 유지세정을 진행할 경우 RO 설비가 Stand-by가 없으면 생산수 중단이 자주 발생되며, ③세정 후 원수를 이용한 플러싱이 있기 때문에 버려지는 원수량이 많아지는 것이다.
현재까지 전세계적으로 역삼투막(RO) 설비의 약품 세정을 [유지세정] 및 [회복세정]으로 이분화하여 관리하는 개념이 거의 없고 대부분 회복세정만을 반복적으로 진행하는 것이 일반적인 것으로 알려져 있다.
본원 발명은 일반적인 역삼투막 설비의 가장 큰 단점인 막오염으로 인한 생산수량 감소 및 막오염 누적으로 인한 분리막 성능 감소 현상인 생산수질 악화를 유지세정과 회복세정 방법이 체계적으로 조합된 자동세정 방법으로 완화할 수 있는 역삼투막 설비의 자동세정 방법 및 시스템에 대한 것이다.
본원 발명의 구현으로 역삼투막 설비의 생산수량 감소와 생산수질 악화 현상을 자동화 프로그램에 의한 약품 세정 방법의 적용으로 상당 부분 개선시킬 수 있으며, 역삼투 분리막 모듈의 수명을 크게 연장시킬 수 있다. 또한, 일반적인 역삼투막 설비의 가장 큰 단점인 여과량 누적으로 인한 역삼투 분리막 모듈의 심각한 수준의 막오염을 다수의 설비 관리자가 적절히 인식하지 못하고 약품세정의 적절 시기를 지나치게 되어 약품세정으로 인한 회복률이 크게 저하되거나 회복 불가까지 이르게 될 수 있는데, 본원 발명의 구현으로 시스템 관리자가 가장 어려워하는 수동 분리막 세정 방법을 자동 프로그램화 하여 전문 지식이 없는 관리자에 의해서도 언제나 역삼투 분리막 모듈의 양호한 여과 환경을 제공할 수 있다.
본원 발명은 구체적으로는 원수로부터 주로 여과재로 구성된 전처리 장치; 전처리된 물이 고압펌프를 통해 역삼투막 모듈을 통과하여 생산수 배관을 통해 생산수가 배출되는 생산수 라인; 전처리된 물이 고압펌프를 통해 역삼투막 모듈을 통과하지 못한 배제수는 농축수 배관을 통해 폐기 또는 역삼투막 모듈 유입으로 순환 재이용되는 농축수 라인; 역삼투막 설비 원수 및 생산수를 CIP 탱크에 취수하고 여기에 역삼투막 세정용 약품 원액탱크로부터 약품펌프에 의해 CIP 탱크에 세정용 약품 원액을 프로그램화 된 량만큼 주입하여 CIP 탱크 내 세정용 약품액을 제조한 후 이를 CIP 펌프로 역삼투막 모듈 유입부를 통해 공급하여 역삼투막 모듈 내, 외부를 거친 세정용 약품액을 다시 CIP 탱크로 회수하는 방법으로 역삼투막 설비와 CIP 탱크 간 세정용 약품액을 순환시키는 CIP 라인; 상기 장치 및 라인을 통해 흐르는 액을 용도 및 목적에 의해 자동 변경시킬 수 있는 자동밸브 및 제어장치/프로그램으로 구성된 유지세정 및 회복세정이 프로그램에 의해 자동 진행되는 역삼투 설비의 자동세정장치 및 이의 이용 방법에 대한 것이다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 피처리수 유입라인, 생산수 라인, 농축수 배출라인 및 역삼투막 모듈을 포함하고 피처리수를 역삼투막 모듈을 이용하여 생산수를 생산하는 역삼투 생산부; 상기 역삼투 생산부의 농축수 배출라인에서 분기되어 연결되는 역삼투막 모듈 세정부; 및 피처리수의 수온 센서, 역삼투막 생산수 유량 센서, 역삼투막 생산수 전기전도도 센서, 역삼투막 모듈 유입라인 압력센서 및 농축수 배출라인 압력센서를 포함하는 센서류를 구비하는 역삼투 설비에 있어서,
상기 역삼투막 모듈 세정부는 피처리수의 수온 센서와 역삼투막 생산수 유량센서의 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 85% 이하로 계측될 경우 유지세정(maintenance cleaning)을 수행하고,
i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는
ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비를 제공한다.
본원 발명의 일구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비에 있어서, 상기 역삼투 생산부는 피처리수가 공급되는 원수 유입라인; 상기 원수 유입라인에 연결되고, 역삼투막 모듈 이전에 구비되어 입자상 물질의 양의 감소, 탁도 및 경도 개선을 위하여 불순물을 제거하는 전처리 장치; 상기 전처리 장치에서 불순물이 제거되어 전처리된 피처리수를 역삼투막 모듈로 공급하는 고압펌프; 상기 고압펌프로부터 공급된 피처리수로부터 탈염된 여과수를 생산하는 역삼투막 모듈; 상기 탈염된 여과수가 배관으로 토출되는 역삼투막 생산수 라인; 및 전처리된 피처리수가 역삼투막 모듈을 통해 여과되지 못하고 배제된 물질이 농축, 배출되는 농축수 배출 라인을 포함할 수 있다.
본원 발명의 일구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비에 있어서, 상기 역삼투막 모듈 세정부는 상기 농축수 배출 라인에서 농축수 배출 및 CIP 설비 유입 전환밸브에 의하여 분기되어 CIP 설비로 순환수가 유입되는 CIP 설비 유입 라인; 청수가 저장된 탱크에 제1 세정약품원액 또는 제2 세정약품원액를 공급하여 역삼투막 세정액을 제조하는 CIP 탱크; 및 오염된 역삼투막 모듈로 CIP 탱크에서 제조된 역삼투막 세정액을 공급하는 CIP 설비 배출 라인을 포함하되,
상기 CIP 탱크에는 제1 세정약품원액 저장 탱크 및 약품펌프로 구성된 제1 세정약품원액 공급부와 제2 세정약품원액 저장 탱크 및 약품펌프로 구성된 제2 세정약품원액 공급부가 프로그램화된 방법에 의해 청수가 저장된 CIP 탱크에 제1 세정약품원액 또는 제2 세정약품원액를 공급하여 역삼투막 세정액을 제조하고,
제조된 역삼투막 세정액을 세정액 공급 펌프에 의해 역삼투막 세정액 여과 필터에 의하여 여과된 후 CIP 설비 배출 라인을 통해 오염된 역삼투막 모듈로 공급되며,
오염된 역삼투막 모듈을 세정 후 세정액이 CIP 설비 유입 라인과 CIP 탱크로 순환될 수 있다.
본원 발명의 일구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비에 있어서, 상기 역삼투 설비는 전처리 장치 이전에 설치되는 원수 유입밸브; 역삼투막 모듈에 연결되는 역삼투막 생산수/생산수 폐기 전환밸브; 및 역삼투막 모듈 및 역삼투막 모듈 세정부 사이 구비되는 농축수 배출/CIP 설비 유입 전환밸브, 역삼투막 세정액 공급밸브, CIP 탱크 드레인밸브(16)를 더 포함할 수 있다.
본원 발명의 일구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비에 있어서, 상기 수온 보정된 역삼투막 생산수량은 하기 식(1), 식(2), 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율은 하기 식(3), 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이는 하기 식(4)에 따라 계산될 수 있다.
(식1)
[유량보정계수] = 0.0321 × 원수 수온(℃) + 0.193
(식2)
수온 보정된 역삼투막 생산수량 = 정상 생산량 × [유량보정계수]
(식3)
수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율(%) = 100 - {(생산수 전기전도도 값)/(원수 전기전도도 값)} × {(생산수 유량 값)/(생산수 유량 초기치 값)} × (유량보정계수) × 100
(식4)
수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이 = {(RO 입구 전자압력계 값) - (RO 농축 전자압력계 값)} × {(RO 생산수량 초기치 값 + 농축수량의 초기치 값)/(RO 생산수량 측정 값 + 농축수량 측정 값)}
본원 발명의 일구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비에 있어서, 상기 유지 세정(maintenance cleaning)은 0.03 내지 0.05%의 염산 세정원액으로 설비를 순환 세정하는 산세정을 포함하는 것 일 수 있다.
본원 발명의 일구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비에 있어서, 상기 회복 세정(recovery cleaning)은 0.2 내지 0.4%의 염산 세정원액에 의한 산세정과 0.1 내지 0.2%의 수산화나트륨 세정원액에 의한 알칼리 세정 및 설비 내부의 플러싱을 포함하는 것 일 수 있다.
또한, 본원 발명에서는 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부를 구비하는 역삼투 설비의 자동세정방법에 있어서,
역삼투막 모듈 세정부는 피처리수의 수온 센서와 역삼투막 생산수 유량센서의 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 85% 이하로 계측될 경우 유지세정(maintenance cleaning)을 수행하고,
i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는
ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행하는 것을 포함하는 역삼투 설비의 자동세정 방법을 제공한다.
상기 초기치는 제조 공장 출고 시 설비의 공식 생산유량과 회수율 조건의 테스트 과정에서 발생된 수온 보정된 최초 지표 성능이며, 유량, 압력, 수질 데이터 각각의 산술 평균 값이 제어프로그램에 저장된다. 또한, 초기치는 회복세정(recovery cleaning) 직후 자동 갱신되며, 회복세정 후 만 1일 저장된 정상 운전 과정에서 발생된 수온, 유량, 압력, 수질 데이터 각각의 산술 평균 값이 새로운 초기치로 전환된다. 향후 역삼투 분리막이 새로운 제품으로 교체되는 경우 다시 공장 출고 시 최초 성능 지표가 다시 적용된다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 역삼투 설비의 자동세정방법에 있어서, 상기 수온 보정된 역삼투막 생산수량은 하기 식(1), 식(2), 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도는 하기 식(3), 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이는 하기 식(4)에 따라 계산될 수 있다.
(식1)
[유량보정계수] = 0.0321 × 원수 수온(℃) + 0.193
(식2)
수온 보정된 역삼투막 생산수량 = 정상 생산량 × [유량보정계수]
(식3)
수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율(%) = 100 - {(생산수 전기전도도 값)/(원수 전기전도도 값)} × {(생산수 유량 값)/(생산수 유량 초기치 값)} × (유량보정계수) × 100
(식4)
수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이 = {(RO 입구 전자압력계 값) - (RO 농축 전자압력계 값)} × {(RO 생산수량 초기치 값 + 농축수량의 초기치 값)/(RO 생산수량 측정 값 + 농축수량 측정 값)}
본원 발명의 일 구현예에 따른 역삼투 설비의 자동세정방법에 있어서, 상기 유지 세정은 0.03 내지 0.05%의 염산 세정원액으로 설비를 순환 세정하는 산세정을 포함하고,
상기 회복 세정은 0.2 내지 0.4% 의 염산 세정원액에 의한 산세정과 0.1 내지 0.2%의 수산화나트륨 세정원액에 의한 알칼리 세정 및 설비 내부의 플러싱을 포함하는 일 수 있다.
이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비를 개략적으로 나타낸 것이다.
본원 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 역삼투 설비를 이용한 생산수를 제공받기 위해 피처리수가 공급되는 원수 유입라인(1) ; 역삼투막 모듈(7)과 전, 여과성능 향상을 위해 탁도, 경도 등을 제거하는 전처리 장치(5) ; 역삼투막 모듈(7) 여과 목적으로 고압으로 전처리된 피처리수를 공급하는 고압펌프(6) ; 고압으로 피처리수가 공급되어 탈염된 여과수를 생산하는 역삼투막 모듈(7) ; 탈염된 여과수가 생산되어 배관으로 토출되는 역삼투막 생산수 라인(2) ; 전처리된 피처리수가 역삼투막 모듈(7)을 통해 여과되지 못하고 배제된 물질이 농축, 배출되는 농축수 배출 라인(3)으로 구성된 역삼투 생산부를 포함하고, 농축수 배출 라인(3)에서 농축수 배출/CIP 설비 유입 전환밸브(14)로 분기되어 CIP 설비로 순환수가 유입되는 CIP 설비 유입 라인(4) ; 세정 약품원액① 저장 탱크 및 약품펌프로 구성된 세정약품원액① 공급부(8)와 세정 약품원액② 저장 탱크 및 약품펌프로 구성된 세정약품원액② 공급부(9)가 프로그램화된 방법에 의해 청수가 저장된 CIP 탱크(22)에 세정약품원액① 또는 ②를 공급하여 역삼투막 세정액을 제조하고, 제조된 역삼투막 세정액을 세정액 공급 펌프(10)에 의해 역삼투막 세정액 여과 필터(11) 여과 후 CIP 설비 배출 라인(23)을 통해 오염된 역삼투막 모듈(7)로 공급되어 세정 후 세정액이 CIP 설비 유입 라인(4)과 CIP 탱크(22)로 순환되는 역삼투막 모듈 세정부 ; 를 포함하며, 상기 액체 흐름을 프로그램화된 방법으로 자동 제어하는 원수 유입밸브(12), 역삼투막 생산수/생산수 폐기 전환밸브(13), 농축수 배출/CIP 설비 유입 전환밸브(14), 역삼투막 세정액 공급밸브(15), CIP 탱크 드레인밸브(16)로 구성된 자동밸브류 ; 를 포함하며, 피처리수의 수온 센서(17), 역삼투막 생산수 유량 센서(18), 역삼투막 생산수 전기전도도 센서(19), 역삼투막 모듈 유입 압력 센서(20) 및 농축 라인 압력 센서(21)로 구성된 센서류 ; 를 포함하며,
피처리수의 수온 센서(17)와 역삼투막 생산수 유량 센서(18) 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 15% 이하로 계측될 경우 유지세정을 자동으로 진행하는 방법을 포함하며,
상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는 피처리수의 수온 센서(17)와 역삼투막 생산수 유량 센서(18) 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 15% 이하로 계측됨과 역삼투막 생산수 전기전도도 센서(19)가 정상 측정치보다 15% 이상 증가됨, 그리고 역삼투막 모듈 유입 압력 센서(20) 값에서 농축 라인 압력 센서(21) 값을 감한 압력 감소치가 정상 측정치보다 15% 이상 증가되는 현상이 동시 발생될 경우 회복세정을 진행하는 방법을 포함하는 방법을 특징으로 하는 역삼투 설비의 자동세정장치 및 제어 방법을 제공한다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 유지세정 및 회복세정이 프로그램에 의해 자동 진행되는 역삼투 설비의 자동세정장치 및 방법에 있어서, 상기 역삼투막 모듈 세정부의 CIP 탱크(22)와 세정액 공급 펌프(10)로 구성되는 CIP 유닛은 1세트로 구성하고 세정약품원액 공급부를 2종 이상 사용하여 2종 이상 다른 약품 세정을 단일 CIP 유닛으로 가능하게 한 것을 특징으로 한다. 상기 효과는 2종 이상 다른 약품 세정을 단일 유닛의 CIP 탱크(22)와 세정액 공급 펌프(10)로 구성된 CIP 유닛을 1세트로 수행할 수 있어 설비 가격을 절감하고 규모를 줄일 수 있다.
일반적으로 역삼투막의 약품 세정 시 화학적 기능이 전혀 다른 약품 2종 이상이 필요할 경우 약품 종류 별로 순차적으로 단계 별 진행된다. 이러한 특징을 이용하여, 제1 약품 원액을 CIP 탱크에 충수된 청수와 혼합하여 제1 세정액을 조제하고, 이를 회복 세정 완료한 후 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부 내 잔류된 폐액을 피처리 원수의 플러싱과 자동밸브의 개방을 통한 드레인으로 1차 배출한다. 이후 피처리 원수를 CIP 탱크에 충수하고 이를 약품 세정과 유사하게 세정액 공급 펌프(10)로 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부 간 청수를 순환하여 배관 내 세척과 드레인으로 배출함을 2회 이상 반복하여 역삼투 생산부와 역삼투막 모듈 세정부 내부의 잔류 제1 세정약품을 수세한다. 이후 두 번째 약품 세정 단계인 제2 약품 원액 세정 절차를 상기 제1 약품 원액 세정 절차와 동일한 방법에 의해 진행한다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 유지세정 및 회복세정이 프로그램에 의해 자동 진행되는 역삼투 설비의 자동세정장치 및 방법에 있어서, 자동화 유지관리 세정을 적용한 것을 특징으로 한다. 상기 효과는 역삼투막 모듈의 과한 오염을 사전에 방지할 수 있어 운영 기간 대부분 저압 안정 여과가 가능하여 고압펌프 에너지를 절감할 수 있으며, 회복세정 성능 증가와 역삼투막 모듈 수명을 증대시킬 수 있어 유지관리비를 절감할 수 있다.
또한, 역삼투막 생산수 악화의 주 요인인 역삼투막의 과다 오염으로 인한 고압 운영을 자동화 유지관리 세정으로 최대한 피할 수 있어 비교적 안정한 역삼투막의 염 배제 성능을 오래 유지할 수 있다.
일 예로 역삼투막 오염 특징이 무기오염 보다 유기오염 비중이 높다고 판단되는 근거로 제1 세정약품 및 제2 세정약품 2종을 각각 유기오염 및 무기오염 세정제로 사용하는 경우 유기오염 제1 세정약품 1종을 유지세정에 적용하고, 제 1세정약품 및 제2 세정약품을 순차적으로 단계별 적용하는 방법을 회복세정에 적용하는 방법이 효과적일 수 있다. 이때, 유지세정은 회복세정에 비해 약품 농도가 1/5 ~ 1/10 수준으로 낮고 세정 소요 시간 역시 1 ~ 1.5시간 이내로 비교적 단시간 내 종료되는 것이 바람직하다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 유지세정 및 회복세정이 프로그램에 의해 자동 진행되는 역삼투 설비의 자동세정장치 및 방법에 있어서, 피처리수의 수온 센서(17), 역삼투막 생산수 유량 센서(18), 역삼투막 생산수 전기전도도 센서(19), 역삼투막 모듈 유입 압력 센서(20) 및 농축 라인 압력 센서(21)의 데이터를 이용하여 역삼투막 모듈(7)의 유지세정과 회복세정의 선택적 자동 진행을 프로그램화 한 것을 특징으로 한다.
상기 유지세정은 피처리수의 수온 센서(17)와 역삼투막 생산수 유량 센서(18) 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 15% 이하로 계측될 경우 유지세정을 자동으로 진행하는 방법을 적용하여 막오염에 의한 요인이 아닌, 피처리수의 수온 변화에 의한 역삼투막 생산수량 변동 변수를 제거하는 목적이 있다. 또한, 유지세정의 자동화를 위해 역삼투막 생산수량 변화를 채택한 것은 일반적으로 역삼투막 유입펌프가 정속으로 가동될 경우 막오염에 의해 나타나는 현상 가운데 생산수량 감소가 가장 먼저 발생하기 때문에, 이를 분리막 오염 관리 차원의 유지세정으로 적용하는데 효과적이다.
도 2 및 표 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 수온 보정된 역삼투막 생산수량를 계산하기 위한 보정식 및 그 결과를 나타낸 것이다.
보다 구체적으로 미국 DOW사의 RO 모듈 BW-1812-75 1개를 수도수를 원수로 하여 수온 25℃ 기준으로 원수 유입량 1.35L/min, 생산량 12L/hr, 농축수량 1.15L/min, 회수율 15%로 안정하게 한 후 모든 설비는 그대로 유지하고 원수를 냉각기로 순차적으로 낮게 하여 원수 온도 4 ~ 25℃ 범위에서 생산량의 변화를 측정한 결과를 도 2 및 표 1에 정리하였다.
| 원수 수온(℃) | 생산수량(L/hr) | 유량보정계수 |
| 4 | 4.0 | 0.33 |
| 10 | 6.0 | 0.5 |
| 16 | 8.5 | 0.7 |
| 21 | 10.5 | 0.87 |
| 25 | 12.0 | 1.0 |
해당 수온 범위에서 생산량은 매우 정확하게 비례하였고, 유량보정계수 및 수온 보정된 역삼투막 생산수량은 도 2의 결과로부터 하기 식 (1) 및 식(2)의 관계를 도출 할 수 있었다.
(식1)
[유량보정계수] = 0.0321 × 원수 수온(℃) + 0.193
(식2)
수온 보정된 역삼투막 생산수량 = 정상 생산량 × [유량보정계수]
상기 식 (1) 및 식(2)로부터 도출 된 유량보정계수 및 이에 따른 수온 보정된 역삼투막 생산 수량을 계산하여 유지관리 세정이 진입 여부를 판단하는 역삼투 설비 생산량 감소치를 판단할 수 있다.
상기 결과를 일 예로 역삼투막 설비의 정상 생산량을 원수 수온 25℃ 조건에서 12L/hr로 설정할 경우 일정시간 경과 후 수온 22℃, 생산량 10L/hr의 결과가 측정되었다면, 수온 22℃ 조건에서 정상 생산량은 0.0321 x 22 + 0.193 = 0.8992, 즉 12L/hr x 0.8992 = 10.79L/hr 이므로 측정된 생산량 10L/hr은 정상 생산량 10.79L/hr의 92.7%, 즉 8.3%의 감소이기 때문에 자동 유지세정에 진입되는 기준인 정상 생산량(초기치)의 85%를 초과하고 있으므로 유지세정이 진행되지 않는다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 약 4,000시간 운영된 온도 보정된 하수재이용 역삼투막 설비의 생산수 유량을 나타낸 것이고, 도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 약 4,000시간 운영된 하수재이용 역삼투막 설비의 유지 세정 전후의 압력차를 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4에 기재된 역삼투막 설비의 운전 개요는 다음과 같다.
[RO 설비 운전 개요]
유입량 : 6.8 ~ 12.5m3/hr
RO 생산수량 : 4 ~ 7.5m3/hr
RO 모듈 플럭스 : 약 18.5LMH(생산수량 7m3/hr 시)
회수율 : 60%
RO 설계 : 2단계([1단계] 6모듈/베셀, 4베셀, [2단계] 6모듈/베셀, 2베셀),
모듈 : CSM RE4040-BE(Toray 제품)
도 3 및 도 4의 결과는 RO모듈 전, 후 압력차를 유사하게 한 조건에서 생산 유량 변화를 도시한 것으로 운전 2,300시간까지 잦은 유지관리 세정을 통해 생산유량을 7m3/hr 내외로 유지하였으나, 유지세정의 종료 시 생산유량이 빠른 시간 내 감소하였으며, 결국 4,000시간 도달 전 회복세정을 진행하게 되었다. 물론 유지세정을 중단한 운전이 유지세정을 진행했던 운전보다 이후에 진행되었기 때문에 RO막이 상대적으로 더욱 오염된 조건일 수 있으나, 이러한 결과를 통해 유지세정 중단 후 급격히 여과성능 감소가 발생함을 확인할 수 있었다.
따라서 앞서 살펴본 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 기준으로 하는 유지세정의 판단기준과 더불어 회복세정의 경우는 i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는 ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행하도록 함으로서 RO모듈의 안정적인 여과성능 유지가 가능하게 된다.
1. 원수 유입라인
2. 역삼투막 생산수 라인
3. 농축수 배출 라인
4. CIP 설비 유입 라인
5. 전처리 장치
6. 고압펌프
7. 역삼투막 모듈
8. 제1 세정약품원액 공급부
9. 제2 세정약품원액 공급부
10. 세정액 공급 펌프
11. 역삼투막 세정액 여과 필터
12. 원수 유입밸브
13. 역삼투막 생산수/생산수 폐기 전환밸브
14. 농축수 배출/CIP 설비 유입 전환밸브
15. 역삼투막 세정액 공급밸브
16. CIP 탱크 드레인밸브
17. 피처리수의 수온 센서
18. 역삼투막 생산수 유량 센서
19. 역삼투막 생산수 전기전도도 센서
20. 역삼투막 모듈 유입 압력 센서
21. 농축 라인 압력 센서
22. CIP 탱크
23. CIP 설비 배출 라인
24. 역삼투막 원수 전기전도도 센서
2. 역삼투막 생산수 라인
3. 농축수 배출 라인
4. CIP 설비 유입 라인
5. 전처리 장치
6. 고압펌프
7. 역삼투막 모듈
8. 제1 세정약품원액 공급부
9. 제2 세정약품원액 공급부
10. 세정액 공급 펌프
11. 역삼투막 세정액 여과 필터
12. 원수 유입밸브
13. 역삼투막 생산수/생산수 폐기 전환밸브
14. 농축수 배출/CIP 설비 유입 전환밸브
15. 역삼투막 세정액 공급밸브
16. CIP 탱크 드레인밸브
17. 피처리수의 수온 센서
18. 역삼투막 생산수 유량 센서
19. 역삼투막 생산수 전기전도도 센서
20. 역삼투막 모듈 유입 압력 센서
21. 농축 라인 압력 센서
22. CIP 탱크
23. CIP 설비 배출 라인
24. 역삼투막 원수 전기전도도 센서
Claims (10)
- 피처리수 유입라인, 생산수 라인, 농축수 배출라인 및 역삼투막 모듈을 포함하고 피처리수를 역삼투막 모듈을 이용하여 생산수를 생산하는 역삼투 생산부;
상기 역삼투 생산부의 농축수 배출라인에서 분기되어 연결되는 역삼투막 모듈 세정부; 및
피처리수의 수온 센서, 역삼투막 생산수 유량 센서, 역삼투막 생산수 전기전도도 센서, 역삼투막 모듈 유입라인 압력센서 및 농축수 배출라인 압력센서를 포함하는 센서류를 구비하는 역삼투 설비에 있어서,
상기 역삼투막 모듈 세정부는 피처리수의 수온 센서와 역삼투막 생산수 유량센서의 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 85% 이하로 계측될 경우 유지세정(maintenance cleaning)을 수행하고,
i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는
ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비. - 청구항 1에 있어서,
상기 역삼투 생산부는 피처리수가 공급되는 원수 유입라인;
상기 원수 유입라인에 연결되고, 역삼투막 모듈 이전에 구비되어 입자상 물질의 양의 감소, 탁도 및 경도 개선을 위하여 불순물을 제거하는 전처리 장치;
상기 전처리 장치에서 불순물이 제거되어 전처리된 피처리수를 역삼투막 모듈로 공급하는 고압펌프;
상기 고압펌프로부터 공급된 피처리수로부터 탈염된 여과수를 생산하는 역삼투막 모듈;
상기 탈염된 여과수가 배관으로 토출되는 역삼투막 생산수 라인; 및
전처리된 피처리수가 역삼투막 모듈을 통해 여과되지 못하고 배제된 물질이 농축, 배출되는 농축수 배출 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비. - 청구항 1에 있어서,
상기 역삼투막 모듈 세정부는 상기 농축수 배출 라인에서 농축수 배출 및 CIP 설비 유입 전환밸브에 의하여 분기되어 CIP 설비로 순환수가 유입되는 CIP 설비 유입 라인;
청수가 저장된 탱크에 제1 세정약품원액 또는 제2 세정약품원액를 공급하여 역삼투막 세정액을 제조하는 CIP 탱크; 및
오염된 역삼투막 모듈로 CIP 탱크에서 제조된 역삼투막 세정액을 공급하는 CIP 설비 배출 라인을 포함하되,
상기 CIP 탱크에는 제1 세정약품원액 저장 탱크 및 약품펌프로 구성된 제1 세정약품원액 공급부와 제2 세정약품원액 저장 탱크 및 약품펌프로 구성된 제2 세정약품원액 공급부가 프로그램화된 방법에 의해 청수가 저장된 CIP 탱크에 제1 세정약품원액 또는 제2 세정약품원액를 공급하여 역삼투막 세정액을 제조하고,
제조된 역삼투막 세정액을 세정액 공급 펌프에 의해 역삼투막 세정액 여과 필터에 의하여 여과된 후 CIP 설비 배출 라인을 통해 오염된 역삼투막 모듈로 공급되며,
오염된 역삼투막 모듈을 세정 후 세정액이 CIP 설비 유입 라인과 CIP 탱크로 순환되는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비. - 청구항 2에 있어서,
상기 역삼투 설비는 전처리 장치 이전에 설치되는 원수 유입밸브;
역삼투막 모듈에 연결되는 역삼투막 생산수/생산수 폐기 전환밸브; 및
역삼투막 모듈 및 역삼투막 모듈 세정부 사이 구비되는 농축수 배출/CIP 설비 유입 전환밸브, 역삼투막 세정액 공급밸브, CIP 탱크 드레인밸브(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비. - 청구항 1에 있어서,
상기 수온 보정된 역삼투막 생산수량은 하기 식(1), 식(2), 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율은 하기 식(3), 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이는 하기 식(4)에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비:
(식1)
[유량보정계수] = 0.0321 × 원수 수온(℃) + 0.193
(식2)
수온 보정된 역삼투막 생산수량 = 정상 생산량 × [유량보정계수]
(식3)
수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율(%) = 100 - {(생산수 전기전도도 값)/(원수 전기전도도 값)} × {(생산수 유량 값)/(생산수 유량 초기치 값)} × (유량보정계수) × 100
(식4)
수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이 = {(RO 입구 전자압력계 값) - (RO 농축 전자압력계 값)} × {(RO 생산수량 초기치 값 + 농축수량의 초기치 값)/(RO 생산수량 측정 값 + 농축수량 측정 값)} - 청구항 1에 있어서,
상기 유지 세정은 0.03 내지 0.05%의 염산 세정원액으로 설비를 순환 세정하는 산세정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비. - 청구항 1에 있어서,
상기 회복 세정은 0.2 내지 0.4%의 염산 세정원액에 의한 산세정과 0.1 내지 0.2%의 수산화나트륨 세정원액에 의한 알칼리 세정 및 설비 내부의 플러싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비. - 역삼투 생산부 및 역삼투막 모듈 세정부를 구비하는 역삼투 설비의 자동세정방법에 있어서,
역삼투막 모듈 세정부는 피처리수의 수온 센서와 역삼투막 생산수 유량센서의 계측치로 수온 보정된 역삼투막 생산수량을 계산하여 초기치의 85% 이하로 계측될 경우 유지세정(maintenance cleaning)을 수행하고,
i) 상기 유지세정이 일 2회 이상 진행되거나, 또는
ii) 수온 보정된 역삼투막 생산수량이 초기치의 85% 이하로 감소하고, 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율이 초기치의 85% 이하로 감소하며, 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이가 초기치보다 15% 이상으로 증가하는 경우에 회복세정(recovery cleaning)을 수행하는 것을 포함하는 역삼투 설비의 자동세정방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 상기 수온 보정된 역삼투막 생산수량은 하기 식(1), 식(2), 수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율은 하기 식(3), 수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이는 하기 식(4)에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 역삼투 설비의 자동세정방법.
(식1)
[유량보정계수] = 0.0321 × 원수 수온(℃) + 0.193
(식2)
수온 보정된 역삼투막 생산수량 = 정상 생산량 × [유량보정계수]
(식3)
수온 보정된 역삼투막 생산수 전기전도도 제거율(%) = 100 - {(생산수 전기전도도 값)/(원수 전기전도도 값)} × {(생산수 유량 값)/(생산수 유량 초기치 값)} × (유량보정계수) × 100
(식4)
수온 보정된 역삼투막 모듈 유입라인 압력과 농축수 배출라인 압력의 차이 = {(RO 입구 전자압력계 값) - (RO 농축 전자압력계 값)} × {(RO 생산수량 초기치 값 + 농축수량의 초기치 값)/(RO 생산수량 측정 값 + 농축수량 측정 값)} - 청구항 8에 있어서,
상기 유지 세정은 0.03 내지 0.05%의 염산 세정원액으로 설비를 순환 세정하는 산세정을 포함하고,
상기 회복 세정은 0.2 내지 0.4%의 염산 세정원액에 의한 산세정과 0.1 내지 0.2%의 수산화나트륨 세정원액에 의한 알칼리 세정 및 설비 내부의 플러싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 설비의 자동세정방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020200126835A KR102477972B1 (ko) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비 및 그 운용방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200126835A KR102477972B1 (ko) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | 자동세정 시스템을 구비한 역삼투 설비 및 그 운용방법 |
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|---|---|
| KR20220043437A true KR20220043437A (ko) | 2022-04-05 |
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| KR20090043842A (ko) | 2007-10-30 | 2009-05-07 | (주)대우건설 | 고효율 분리막 세정방법 |
| KR20130085220A (ko) * | 2012-01-19 | 2013-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 역삼투 막의 막오염 진단 기능을 가지는 해수담수화장치 |
| KR20160130006A (ko) * | 2015-04-30 | 2016-11-10 | 부경대학교 산학협력단 | 분리막 이상상태 실시간 감지방법 |
| KR101813159B1 (ko) | 2017-12-06 | 2018-01-30 | (주)씨앤씨엔텍 | 자동세정장치를 구비한 역삼투막 시스템 및 이에 사용되는 역삼투막의 자동 세정방법 |
| KR101928212B1 (ko) | 2017-08-24 | 2018-12-11 | 현대제철 주식회사 | 역삼투막 세정 방법 |
| KR101928203B1 (ko) | 2017-07-14 | 2018-12-12 | 이종기 | 역삼투압 멤브레인의 교체주기연장 장치 |
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- 2020-09-29 KR KR1020200126835A patent/KR102477972B1/ko active IP Right Grant
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