KR20230086835A - Sea water desalting system for prodeced water of variable treatment type, and variable operation method for the same - Google Patents
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Abstract
역삼투 방식의 해수담수화 시스템에서 전처리공정 및 염삼투공정의 운전을 제어하여 생산수량을 가변시켜 공급할 수 있고, 이에 따라, 현재 수행 중인 선박탑재형 담수화 장치에서 필요에 따라 담수 생산수량을 조절하여 도서지역에 공급할 수 있도록 선박탑재형 담수화 장치뿐만 아니라 역삼투공정을 활용하는 담수화 장치에서 목적 및 상황에 따라 다양하게 활용할 수 있고, 또한, 도서지역 또는 가뭄 등에 의해 수자원이 필요할 경우, 해수담수화 시스템에서 생산수량을 가변조절하여 공급함으로써 에너지 사용량을 절감시킬 수 있는, 생산수량 변동형 해수담수화 시스템 및 그 가변운전 방법이 제공된다.In the reverse osmosis-type seawater desalination system, it is possible to control the operation of the pretreatment process and the salt osmosis process to vary the production quantity and supply it. Accordingly, the current ship-mounted desalination device adjusts the freshwater production quantity as needed to It can be used in various ways depending on the purpose and situation in a desalination device using a reverse osmosis process as well as a ship-mounted desalination device to supply to the region. In addition, when water resources are needed due to island regions or drought, it is produced in a seawater desalination system. Provided is a production quantity variable seawater desalination system and a variable operation method capable of reducing energy consumption by supplying a variable amount of water.
Description
본 발명은 해수담수화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 역삼투 방식의 해수담수화 시스템에서 전처리공정 및 염삼투공정의 운전을 제어하여 생산수량을 가변시키는, 생산수량 변동형 해수담수화 시스템 및 그 가변운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a seawater desalination system, and more particularly, to a seawater desalination system for variable production quantity that varies production quantity by controlling the operation of a pretreatment process and a salt osmosis process in a reverse osmosis seawater desalination system and its variable operation It's about how.
통상적적으로, 해수담수화는 생활용수나 공업용수로 직접 사용하기 힘든 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거하여 순도 높은 음용수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수처리 과정을 말한다.Conventionally, seawater desalination refers to a series of water treatment processes for obtaining high-purity drinking water, living water, industrial water, etc. by removing dissolved substances including salt from seawater, which is difficult to directly use as living water or industrial water.
해수담수화 플랜트에서 사용되는 공정으로서, 증발법과 역삼투공정이 가장 대중적으로 활용되고 있으며, 최근 증발법보다 물 생산단가가 저렴한 역삼투공정을 중심으로 한 해수담수화 기술의 점유율이 증가되고 있는 추세이다.As processes used in seawater desalination plants, the evaporation method and the reverse osmosis process are most popularly used.
구체적으로, 농도가 다른 두 용액 사이에 반투막이 있는 경우, 일반적으로 삼투압의 차이 때문에 농도가 묽은 용액 속의 용매가 농도가 진한 용액 방향으로 이동하는 현상을 삼투압 현상이라고 하며, 농도가 진한 용액에 삼투압보다 강한 압력을 인가하여 농도가 진한 용액 속 용매가 반투막을 통과하여 묽은 용액 속으로 이동하는 것을 역삼투라고 한다.Specifically, when there is a semi-permeable membrane between two solutions of different concentrations, the phenomenon in which the solvent in a solution with a weak concentration moves toward a solution with a higher concentration due to the difference in osmotic pressure is called osmotic pressure. Reverse osmosis is when the solvent in a concentrated solution passes through a semi-permeable membrane and moves into a dilute solution by applying strong pressure.
이때, 역삼투법을 이용한 담수화 공정을 역삼투공정이라고 하며, 고압펌프, 역삼투막, 에너지 회수장치로 구성되는데, 이때 사용되는 고압펌프는 해수 내 물만 역삼투막을 통과할 수 있도록 고압을 제공하는 역할을 수행한다.At this time, the desalination process using the reverse osmosis method is called a reverse osmosis process, and is composed of a high-pressure pump, a reverse osmosis membrane, and an energy recovery device. The high-pressure pump used at this time serves to provide high pressure so that only water in seawater can pass through the reverse osmosis membrane.
이러한 역삼투공정의 경우, 역삼투막을 이용하여 해수에 삼투압보다 높은 압력을 인가함으로써 담수를 생산하는 기술을 역삼투 방식의 해수담수화 기술이라 정의할 수 있다.In the case of such a reverse osmosis process, a technology for producing fresh water by applying a pressure higher than the osmotic pressure to seawater using a reverse osmosis membrane can be defined as a reverse osmosis-type seawater desalination technology.
또한, 역삼투공정은 처리수질의 우수성과 적은 부지면적 사용 그리고 증발법에 비하여 적은 담수 생산단가로 우리나라뿐만 아니라 세계적으로 널리 사용되고 있으나, 일반적으로 국내 도서지역의 경우, 물 부족을 해결하기 위하여 역삼투공정 중심의 해수담수화 설비가 설치되어 운영되고 있다. 이러한 역삼투공정을 이용한 해수담수화 설비의 경우, 지속적 운전을 조건으로 생산수량 변동에 대한 고려 없이 설비 설계 및 제작이 이루어진다.In addition, the reverse osmosis process is widely used not only in Korea but also around the world because of its excellent quality of treated water, small use of land area, and low freshwater production cost compared to the evaporation method. A process-oriented seawater desalination facility has been installed and is in operation. In the case of a seawater desalination facility using such a reverse osmosis process, the facility is designed and manufactured without considering the change in production quantity under the condition of continuous operation.
하지만, 역삼투공정의 경우, 비전문가가 운전조건 변경을 통해 생산수량 변동을 조절하기 어렵고, 또한 해수담수화 설비의 구축시 현장 상황에 따라 생산수량 조절이 필요함에도 불구하고 용이하게 조절할 수 없다는 문제점이 있다.However, in the case of the reverse osmosis process, it is difficult for non-experts to control the change in production quantity by changing operating conditions, and even though it is necessary to adjust the production quantity according to the site situation when constructing a seawater desalination plant, there is a problem that it cannot be easily adjusted. .
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-2316209호에는 "역삼투 해수담수화 시스템 및 그 에너지 사용량 제어 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.On the other hand, as a prior art, Korean Patent Registration No. 10-2316209 discloses an invention titled "Reverse osmosis seawater desalination system and energy consumption control method thereof", which will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 통상적인 역삼투 해수담수화 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템에서 전처리공정 유닛의 구성을 예시하는 도면이며, 도 3은 종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템에서 역삼투공정 유닛의 구성을 예시하는 도면이다.1 is a schematic configuration diagram of a conventional reverse osmosis seawater desalination system, FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a pretreatment unit in a reverse osmosis seawater desalination system according to the prior art, and FIG. It is a diagram illustrating the configuration of a reverse osmosis process unit in a reverse osmosis seawater desalination system.
도 1을 참조하면, 역삼투 해수담수화 플랜트는 취수공정 유닛(10), 전처리공정 유닛(20), 역삼투공정 유닛(30) 및 후처리공정 유닛(40)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1 , the reverse osmosis seawater desalination plant includes a
취수공정 유닛(10)은 담수화를 위한 원수인 해수를 취수하는 공정을 위한 것으로서, 원수를 여과기, 디스크 필터 등의 장치를 거치게 함으로써 전처리공정 유닛(20)으로 유입되게 한다.The
전처리공정 유닛(20)은 역삼투막의 오염이나 손상을 야기할 수 있는 부유 고형물, 무기화합물, 유기오염물질 등을 제거하는 공정을 위한 것이다. 이때, 부유 고형물에는 콜로이드와 입자성 물질, 무기화합물에는 이온, 망간, 탄산칼슘, 황산칼슘, 이산화규소 등이 있으며, 유기오염물질은 해수 중의 유기물과 미생물이 해당된다.The
역삼투공정 유닛(30)은 역삼투 원리를 이용하여 전처리공정 유닛(20)을 거친 해수로부터 염분, 이온, 유기물질을 제거하는 공정을 말하며, 여기에 사용되는 반투과막을 역삼투막이라고 한다. 예를 들면, 역삼투막은 모듈 형태로 제조되어 공정에 사용되며, 막모듈은 구조에 따라 나권형(spiral wound), 중공사형(hollow fiber), 관형(tubular), 평막형(flat sheet) 등으로 구분 가능하다.The reverse
후처리공정 유닛(40)은 역삼투공정 유닛(30)에 의하여 염분이 제거된 물을 최종 사용 목적에 맞도록 적절히 처리하는 공정을 말한다. 후처리공정 유닛(40)에서는 물속에 녹아 있는 이산화탄소, 산소 등과 같은 가스를 제거하고, 알칼리도와 pH를 조정하며, 미생물 재번식을 막기 위한 소독을 수행할 수 있다.The
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템에서 전처리공정 유닛(20)은 망형 튜브 필터(Membrane Tube Bio-Filter, MTBF) 유닛(21)을 포함한다. 이때, 망형 튜브 필터 유닛(21)은 겉은 망으로 되어있고 속은 비어 있는 망형 튜브 필터(MTBF)를 이용하여 용존성 유기물질의 여과 면적을 극대화한 수처리 공정을 말한다.Referring to FIG. 2 , in the reverse osmosis seawater desalination system according to the prior art, the
이러한 망형 튜브 필터 공정을 수행한 후, 한외여과(Ultra-filtration: UF) 유닛(23)을 통한 막분리 공정이 수행된다. 한외여과 유닛(23)은 원액이 한외여과막을 빠른 속도로 흐르면서 압력차의 추진력으로 고분자량 물질은 막에 의해 배제되어 농축되고, 저분자량 물질과 물은 막을 통과하여 투과되는 원리로 이루어진다.After performing this mesh tube filter process, a membrane separation process through an ultra-filtration (UF)
또한, 해수담수화 시스템의 생산수 탁도가 기준치를 넘을 경우, 망형 튜브 필터 공정을 정지하고, 용존 공기 부상(Dissolved Air Flotation, DAF) 유닛(22)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.In addition, when the turbidity of the product water of the seawater desalination system exceeds the reference value, the mesh tube filter process is stopped, and the process using the dissolved air flotation (DAF)
이에 따라, 전처리공정 유닛은 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.Accordingly, the pretreatment unit is operated so that the mesh tube filter process and the ultrafiltration process are sequentially performed, and when the turbidity of the product water of the mesh tube filter process exceeds the standard value, the dissolved air flotation process replaces the mesh tube filter process to dissolve the dissolved air. The air flotation process and the ultrafiltration process are operated sequentially.
도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템에서 역삼투공정 유닛(30)은 분리막 모듈(33); 상기 분리막 모듈에 유입되는 물에 압력을 제공하는 고압펌프(32); 상기 분리막 모듈(33)에서 생산되는 여과수를 수용하는 여과수 탱크(34) 등을 포함한다. 이때, 고압펌프(32)의 전단에는 세이프티 필터(31)가 설치될 수 있고, 상기 분리막 모듈(33)에는 농축수의 압력을 이용하여 에너지를 회수하기 위한 에너지 회수장치(35)가 설치될 수 있다. 또한, 에너지 회수장치(35)와 분리막 모듈(33)의 사이에는 부스터 펌프(36)가 설치될 수 있다.Referring to Figure 3, in the reverse osmosis seawater desalination system according to the prior art, the reverse
종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템에 따르면, 역삼투 해수담수화 시스템을 구성하고 있는 단위 공정들인 전처리공정 및 역삼투공정의 에너지 사용량 한계값을 설정하고, 이를 초과하였을 경우 각 공정별로 에너지 사용량에 영향을 미칠 수 있는 원인을 단계별로 자동 점검하여, 이상이 발생한 부분에 대하여 신속히 대응할 수 있도록 함으로써 안정적인 생산 수량 및 에너지 사용량을 유지할 수 있다.According to the reverse osmosis seawater desalination system according to the prior art, the energy consumption limits of the pretreatment process and the reverse osmosis process, which are unit processes constituting the reverse osmosis seawater desalination system, are set, and if the limits are exceeded, the energy consumption for each process It is possible to maintain stable production quantity and energy consumption by automatically checking causes that may affect each step and promptly responding to the part where an error occurs.
하지만, 전술한 종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템의 경우, 현장 상황에 따라 생산수량을 조절할 수 없다는 한계가 있다.However, in the case of the reverse osmosis seawater desalination system according to the prior art described above, there is a limitation in that the production quantity cannot be adjusted according to the site situation.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-2013255호에는 "해수담수화 플랜트 및 제어 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.On the other hand, as another prior art, Korean Patent Registration No. 10-2013255 discloses an invention titled "Seawater Desalination Plant and Control Method", which will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4는 종래의 기술에 따른 제어 로직을 포함하는 해수담수화 플랜트를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 해수담수화 플랜트 제어장치의 구체적인 구성도이다.4 is a view showing a desalination plant including a control logic according to the prior art, and FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the desalination plant control apparatus shown in FIG. 4 .
도 4를 참조하면, 종래의 기술에 따른 제어 로직을 포함하는 해수담수화 플랜트는, 역삼투 해수담수화 플랜트로서, 취수공정 유닛(50), 전처리공정 유닛(60), 역삼투공정 유닛(70) 및 제어장치(80)를 포함하며, 또한, 후처리공정 유닛 및 해수 처리 과정에서 발생하는 폐수를 처리하는 폐수처리 시설을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the seawater desalination plant including the control logic according to the prior art is a reverse osmosis seawater desalination plant, and includes a
제어장치(80)는 입자의 농도를 나타내는 인덱스인 P-MFI, 콜로이드의 농도를 나타내는 C-MFI 및 단백질 계열 유기물의 농도를 바탕으로 하는 제어 로직을 이용하여 전처리공정 유닛(60) 및 역삼투공정 유닛(70)을 제어할 수 있다.The
전처리공정(60)은 DAF 공정(61), UF 공정(62) 및/또는 DMF 공정(63)을 포함할 수 있다. 구체적으로, DAF(Dissolved Air Flotation) 공정(61)은 많은 양의 미세한 공기방울을 발생시킨 후 이를 이용하여 오염물질을 제거하는 공정이다. 이러한 DAF 공정(61)에서 발생되는 미세 공기방울의 최소 크기는 약 30㎛ 정도로서, 이보다 작은 크기의 입자들은 DAF 공정(61)에서 효과적으로 제거될 수 없다. 따라서 DAF 공정(61)의 효율성을 확보하기 위하여 염화철(FeCl3)과 같은 응집제를 투입하여 콜로이드와 같은 아주 작은 입자를 응집시켜 충분한 크기의 플록(Floc)으로 성장시킬 수 있다.The
또한, 전처리공정 유닛(60)은 UF 공정(62) 및 DMF 공정(63) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, UF(한외여과) 공정(62)은 반투막을 이용하여 원수 내의 물질을 분리하기 위한 것으로 현탁물, 콜로이드, 고분자 유기물을 통과시키지 않고, 물, 염류, 저분자 유기물은 통과할 수 있어 콜로이드 및 고분자 유기물을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, DMF(Dual Media Filteration) 공정(63)은 모래, 자갈, 안트라사이트 등 다공성 담체를 사용하여서 단백질, 입자, 오염물 등을 제거할 수 있다.In addition, the
제어장치(80)는 취수공정 유닛(50)에 의해 취수된 원수의 P-MFI, C-MFI 및 단백질 농도 및/또는 상기 전처리공정 유닛(60)을 거친 처리수의 P-MFI, C-MFI 및 단백질 농도를 바탕으로 전처리공정 유닛(60)의 각 공정에 대한 제어, 응집제 주입, 산화제 주입, 역삼투막 파울링 예측 및 제어를 수행할 수 있다.The
또한, 제어장치(80)는 콜로이드와 같은 미세 입자의 크기를 키우기 위하여 DAF 공정(61)으로 유입되는 원수 또는 DAF 공정(61) 이후의 처리수에 주입되는 응집제의 양을 제어할 수 있다.In addition, the
구체적으로, 도 5를 참조하면, 제어장치(80)는 MFI 측정부(81), 단백질 측정부(82), 제어부(83)를 포함하고, 제어부(83)는 응집제 제어부(83a), DAF 제어부(83b), 산화제 제어부(83c), 여과 제어부(83d) 및 역삼투 제어부(83e)를 포함할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 5, the
MFI 측정부(81)는 취수공정 유닛(110)에서 취수한 해수 및 전처리공정 유닛(60)을 거친 처리수의 P-MFI 및 C-MFI를 측정할 수 있고, 예를 들면, 원수 또는 처리수에 포함된 입자 및 콜로이드를 2개의 분리막(membrane)을 이용하여 순차적으로 평가하여 P-MFI 및 C-MFI를 측정할 수 있는 MMAS(Multiple Membrane Array System)를 사용할 수 있다.The
단백질 측정부(82)는 상기 해수 및 상기 처리수의 단백질 농도를 측정할 수 있는데, FEEM(Fluorescence Excitation-Emission Matrix)을 이용하여 해수 또는 처리수에 포함되어 있는 휴믹 계열 유기물과 단백질을 구분할 수 있고, 이를 바탕으로 단백질의 농도를 측정할 수 있다.The
제어부(83)는 MFI 측정부(81) 및 단백질 측정부(82)에서 측정한 해수 및 처리수의 PMFI, C-MFI 및 단백질 농도를 바탕으로 해수담수화 플랜트의 공정을 제어할 수 있다.The
응집제 제어부(83a)는 해수에 주입되는 응집제의 양을 설정할 수 있는데 전처리공정에 포함되는 DAF 공정 및/또는 여과 공정을 일정한 크기 이상의 입자, 콜로이드 또는 단백질을 제거할 수 있기 때문에, 특히 콜로이드와 같은 아주 미세한 입자는 응집제를 이용하여 응집시켜 그 크기를 키울 필요가 있다.The
DAF 제어부(83b)는 해수의 P-MFI를 바탕으로 DAF 공정을 수행할 것인지를 결정할 수 있다. 이러한 DAF 공정은 운용하기 위하여 상당한 전력을 필요로 하기 때문에 사용 전력의 소모를 줄이기 위하여 P-MFI가 일정값 이하이면 DAF 공정을 수행하지 않도록 하고, 일정값 이상에서만 DAF 공정을 수행하도록 제어할 수 있다.The
여과 제어부(83d)는 처리수의 C-MFI, P-MFI 및 단백질 농도를 바탕으로 해수담수화 플랜트의 전처리공정에 포함된 여과 공정의 여과속도를 결정할 수 있다. 여과 공정은 UF 공정 및/또는 DMF 공정일 수 있으며 여과속도가 빠를수록 제거되는 입자 또는 단백질의 양이 작아지는 게 일반적이다.The
산화제 제어부(83c)는 해수의 단백질 농도를 바탕으로 처리수에 주입할 산화제의 양을 결정할 수 있다. 이때, 산화제는 역삼투막에 파울링을 야기할 수 있는 미생물을 제거하기 위하여 사용되는 것으로, 단백질 농도가 높은 것은 처리수 내에 미생물이 많음을 나타낼 수 있다. 따라서 산화제 제어부(83c)는 해수 단백질 농도에 비례하여 처리수에 주입하는 산화제의 양을 제어할 수 있다.The
역삼투 제어부(83e)는 처리수의 C-MFI, P-MFI 및 단백질 농도를 바탕으로 해수담수화 플랜트의 역삼투공정에서 사용되는 역삼투막의 파울링 정도를 예측하고, 상기 예측을 바탕으로 역삼투막의 세척 시기 및/또는 교환 시기를 설정한다. 이때, 역삼투막은 처리수의 C-MFI, P-MFI 및 단백질 농도가 높아짐에 따라 파울링 정도가 높을 수 있으며, 그에 따라 세척 시기를 줄이거나 또는 역삼투막을 교환할 필요가 있다.The
종래의 기술에 따른 해수담수화 플랜트의 경우, 전처리공정 유닛(60)은 원수(해수)의 탁도, TSS(Total Suspended Solid) 또는 TOC(Total Organic Carbon)를 수질지수로 사용하며, 이들 수질지수를 바탕으로 전처리공정(60)의 구성, 용량 및 운용이 설계될 수 있다. 반면에 역삼투공정 유닛(70)은 일반적으로 SDI(Silt Density Index)를 기준으로 운전조건을 설계한다.In the case of a seawater desalination plant according to the prior art, the
하지만, 전술한 종래의 기술에 따른 해수담수화 플랜트의 경우, 현장 상황에 따라 생산수량을 조절할 수 없다는 한계가 있다.However, in the case of the seawater desalination plant according to the above-described prior art, there is a limitation that the amount of production cannot be adjusted according to field conditions.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 역삼투 방식의 해수담수화 시스템에서 전처리공정 및 염삼투공정의 운전을 제어하여 생산수량을 가변시켜 공급할 수 있는, 생산수량 변동형 해수담수화 시스템 및 그 가변운전 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention for solving the above-mentioned problems is a production quantity variable type seawater desalination that can be supplied by varying the production quantity by controlling the operation of the pretreatment process and the salt osmosis process in the reverse osmosis seawater desalination system. It is to provide a system and its variable operation method.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 도서지역 또는 가뭄 등에 의해 수자원이 필요할 경우, 해수담수화 시스템에서 생산수량을 가변조절하여 공급함으로써 에너지 사용량을 절감시킬 수 있는, 생산수량 변동형 해수담수화 시스템 및 그 가변운전 방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is a seawater desalination system for varying production quantity, which can reduce energy consumption by supplying a variable amount of production in the seawater desalination system when water resources are needed due to island regions or drought, and the like. It is to provide a variable operation method.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템은, 역삼투공정을 이용한 해수담수화 시스템에 있어서, 해수담수화를 위한 원수인 해수를 취수하는 취수공정 유닛; 전처리 생산수 유량계 및 공급펌프를 구비하고, 역삼투막의 오염이나 손상을 야기할 수 있는 부유 고형물, 무기화합물, 유기오염물질을 전처리 제거하는 전처리공정 유닛; 담수 생산수 유량계 및 고압펌프를 구비하고, 역삼투막을 이용하여 상기 전처리공정 유닛을 통해 유입된 해수로부터 염분을 제거하여 담수를 생산하는 역삼투공정 유닛; 상기 역삼투공정 유닛에 의하여 염분이 제거된 물을 최종 사용목적에 맞도록 후처리하는 후처리공정 유닛; 및 생산수량을 변동시키면서 해수담수화 공정의 운전을 가변제어하는 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치를 포함하되, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치는 역삼투공정을 이용한 해수담수화 시스템에서 생산수량을 상황에 따라 변동시키면서 상기 전처리공정 유닛 및 상기 역삼투공정 유닛을 가변운전하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-mentioned technical problem, the production quantity variation type seawater desalination system according to the present invention is a seawater desalination system using a reverse osmosis process, a water intake process unit for taking in seawater, which is raw water for seawater desalination; a pretreatment unit having a pretreatment product water flow meter and a supply pump and preprocessing and removing suspended solids, inorganic compounds, and organic contaminants that may cause contamination or damage to the reverse osmosis membrane; A reverse osmosis process unit having a fresh water production water flowmeter and a high-pressure pump, and producing fresh water by removing salt from seawater introduced through the pretreatment process unit using a reverse osmosis membrane; a post-treatment unit for post-processing the water desalinized by the reverse osmosis unit to suit the final purpose of use; And a seawater desalination production quantity variable control device for variably controlling the operation of the seawater desalination process while changing the production quantity, wherein the seawater desalination production quantity variable control apparatus controls the production quantity in a seawater desalination system using a reverse osmosis process. It is characterized in that the variable operation of the pretreatment process unit and the reverse osmosis process unit while varying according to
여기서, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치는, 해수담수화를 위한 목표 생산수량을 설정하는 목표 생산수량 설정부; 상기 전처리공정 유닛에서 처리할 전처리 생산량을 산출하는 전처리 생산량 산출부; 상기 전처리공정 유닛의 전처리공정 운전을 제어하는 전처리공정 운전제어부; 상기 전처리공정 유닛의 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 전처리 생산량 판단부; 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 역삼투공정 유닛의 역삼투공정의 운전을 제어하는 역삼투공정 운전제어부; 상기 역삼투공정 유닛의 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 역삼투 생산량 판단부; 및 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달한 경우, 담수 공급량을 가변 조절하는 담수 공급량 조절부를 포함할 수 있다.Here, the seawater desalination production quantity variation control device includes a target production quantity setting unit for setting a target production quantity for seawater desalination; a pre-processing amount calculation unit for calculating a pre-processing amount to be processed by the pre-processing unit; a pre-process operation control unit controlling the pre-process operation of the pre-process unit; a pre-processing amount determining unit that checks whether the pre-processing amount of the pre-processing unit reaches a set value; a reverse osmosis process operation control unit controlling operation of the reverse osmosis process of the reverse osmosis process unit when the amount of the pretreatment reaches a set value; a reverse osmosis production amount determination unit that checks whether the reverse osmosis production amount of the reverse osmosis process unit has reached a set value; and a fresh water supply amount control unit for variably controlling the fresh water supply amount when the reverse osmosis production amount reaches a set value.
여기서, 상기 전처리 생산량 산출부에서 산출되는 전처리 생산량은 전처리공정 생산수량()인 에 의해 산출되고. 여기서, 는 역삼투공정 최종 생산수량(생산유량)을 나타내고, 은 역삼투공정 설정 회수율을 각각 나타내는 것을 특징으로 한다.Here, the pre-processing amount calculated by the pre-processing amount calculation unit is the pre-processing process production quantity ( )person is calculated by here, Represents the final production quantity (production flow rate) of the reverse osmosis process, It is characterized in that each represents the set recovery rate of the reverse osmosis process.
여기서, 상기 전처리 생산량 판단부는 상기 전처리공정 유닛에 설치된 전처리 생산수 유량계로부터 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.Here, the pre-processing amount determination unit may determine whether the pre-processing amount reaches a set value from a pre-processing product water flowmeter installed in the pre-processing unit.
여기서, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치는, 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 전처리공정 운전을 제어하도록 상기 전처리공정 유닛에 설치된 공급펌프의 회전수을 증가시키는 공급펌프 회전수 조절부를 추가로 포함할 수 있다.Here, the seawater desalination production quantity variation control device includes a supply pump rotation speed controller for increasing the rotation speed of the supply pump installed in the pre-treatment process unit to control the pre-treatment process operation when the pre-treatment production amount does not reach the set value. can be further included.
여기서, 상기 역삼투 생산량 판단부는 상기 역삼투공정 유닛에 설치된 담수 생산수 유량계로부터 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.Here, the reverse osmosis production amount determination unit may determine whether the reverse osmosis production amount reaches a set value from a flow meter installed in the reverse osmosis process unit.
여기서, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치는, 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 역삼투공정 운전을 제어하도록 상기 역삼투공정 유닛에 설치된 고압펌프의 압력을 상승시키는 고압펌프 압력 조절부를 추가로 포함할 수 있다.Here, the seawater desalination production quantity variation control device increases the pressure of the high-pressure pump installed in the reverse osmosis process unit to control the reverse osmosis process operation when the reverse osmosis production amount does not reach the set value. A control unit may be further included.
여기서, 상기 담수 공급량 조절부는 담수생산량과 전력사용량을 운전자에게 공지하고, 목표 생산수량을 변동시키는 것을 특징으로 한다.Here, the fresh water supply amount controller notifies the driver of fresh water production and power consumption and changes the target production amount.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법은, 취수공정 유닛, 전처리공정 유닛, 역삼투공정 유닛 및 후처리공정 유닛으로 구성된 해수담수화 시스템의 가변운전 방법으로서, a) 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치가 해수담수화를 위한 목표 생산수량을 설정하는 단계; b) 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치가 상기 전처리공정 유닛에서 처리할 전처리 생산량을 산출하는 단계; c) 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치가 상기 전처리공정 유닛 전처리공정 운전을 제어하는 단계; d) 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치가 상기 전처리공정 유닛의 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 단계; e) 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치가 상기 역삼투공정 유닛의 역삼투공정의 운전을 제어하는 단계; f) 상기 역삼투공정 유닛의 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 단계; 및 g) 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치가 담수 공급량을 가변 조절하는 단계를 포함하되, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치는 역삼투공정을 이용한 해수담수화 시스템에서 생산수량을 상황에 따라 변동시키면서 상기 전처리공정 유닛 및 상기 역삼투공정 유닛을 가변운전하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, the variable operation method of the production quantity variable seawater desalination system according to the present invention is composed of a water intake process unit, a pretreatment process unit, a reverse osmosis process unit, and a post-treatment process unit. A variable operation method of a seawater desalination system, comprising: a) setting a target production quantity for seawater desalination by a seawater desalination variable production quantity control device; b) calculating, by the seawater desalination production quantity variation type control device, the amount of pre-processing production to be processed in the pre-processing unit; c) controlling the pretreatment process operation of the pretreatment process unit by the seawater desalination production quantity variation control device; d) checking, by the desalination control device, whether the pre-processing output of the pre-processing unit reaches a set value; e) controlling the operation of the reverse osmosis process of the reverse osmosis unit by the seawater desalination production quantity variation control device when the pretreatment production amount reaches the set value; f) checking whether the reverse osmosis production amount of the reverse osmosis process unit has reached a set value; and g) when the reverse osmosis production amount reaches a set value, the seawater desalination production amount variable control device variably adjusting the fresh water supply, wherein the seawater desalination production amount variable control device performs a reverse osmosis process. In the used seawater desalination system, the pretreatment process unit and the reverse osmosis process unit are variablely operated while varying the production volume according to the situation.
여기서, 상기 b) 단계의 전처리 생산량은 전처리공정 생산수량()인 에 의해 산출되고. 여기서, 는 역삼투공정 최종 생산수량(생산유량)을 나타내고, 은 역삼투공정 설정 회수율을 각각 나타내는 것을 특징으로 한다.Here, the pretreatment production volume of step b) is the pretreatment process production quantity ( )person is calculated by here, Represents the final production quantity (production flow rate) of the reverse osmosis process, It is characterized in that each represents the set recovery rate of the reverse osmosis process.
여기서, 상기 d) 단계에서 상기 전처리공정 유닛에 설치된 전처리 생산수 유량계로부터 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.Here, in the step d), it can be confirmed whether the pre-treatment production amount reaches a set value from the pre-treatment product water flow meter installed in the pre-treatment process unit.
여기서, 상기 d) 단계에서 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 상기 전처리공정 유닛에 설치된 공급펌프의 회전수을 증가시켜 전처리공정 운전을 제어할 수 있다.Here, in the step d), when the amount of pretreatment does not reach the set value, the operation of the pretreatment process may be controlled by increasing the number of rotations of the supply pump installed in the pretreatment process unit.
여기서, 상기 f) 단계에서 상기 역삼투공정 유닛에 설치된 담수 생산수 유량계로부터 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.Here, in the step f), it may be checked whether the amount of reverse osmosis production has reached a set value from a flow meter installed in the reverse osmosis process unit.
여기서, 상기 f) 단계에서 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 상기 역삼투공정 유닛에 설치된 고압펌프의 압력을 상승시켜 역삼투공정 운전을 제어할 수 있다.Here, when the amount of reverse osmosis production does not reach the set value in step f), the operation of the reverse osmosis process may be controlled by increasing the pressure of the high-pressure pump installed in the reverse osmosis process unit.
본 발명에 따르면, 역삼투 방식의 해수담수화 시스템에서 전처리공정 및 염삼투공정의 운전을 제어하여 생산수량을 가변시켜 공급할 수 있고, 이에 따라, 현재 수행 중인 선박탑재형 담수화 장치에서 필요에 따라 담수 생산수량을 조절하여 도서지역에 공급할 수 있도록 선박탑재형 담수화 장치뿐만 아니라 역삼투공정을 활용하는 담수화 장치에서 목적 및 상황에 따라 다양하게 활용할 수 있다.According to the present invention, in a seawater desalination system of the reverse osmosis method, it is possible to control the operation of the pretreatment process and the salt osmosis process to supply a variable amount of production water, and accordingly, fresh water is produced as needed in the ship-mounted desalination device currently being performed. It can be used in various ways depending on the purpose and situation in not only ship-mounted desalination devices but also desalination devices using reverse osmosis processes so that the water quantity can be adjusted and supplied to island regions.
본 발명에 따르면, 도서지역 또는 가뭄 등에 의해 수자원이 필요할 경우, 해수담수화 시스템에서 생산수량을 가변조절하여 공급함으로써 에너지 사용량을 절감시킬 수 있다.According to the present invention, when water resources are needed due to island regions or drought, it is possible to reduce energy consumption by variablely adjusting the amount of water produced in the seawater desalination system and supplying it.
도 1은 통상적인 역삼투 해수담수화 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템에서 전처리공정 유닛의 구성을 예시하는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 역삼투 해수담수화 시스템에서 역삼투공정 유닛의 구성을 예시하는 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 제어 로직을 포함하는 해수담수화 플랜트를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 해수담수화 플랜트 제어장치의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템에서 해수담수화생산수량 변동형 제어장치의 구체적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법을 나타내는 동작흐름도이다.1 is a schematic configuration diagram of a conventional reverse osmosis seawater desalination system.
2 is a diagram illustrating the configuration of a pretreatment process unit in a reverse osmosis seawater desalination system according to the prior art.
3 is a diagram illustrating the configuration of a reverse osmosis process unit in a reverse osmosis seawater desalination system according to the prior art.
4 is a view showing a seawater desalination plant including a control logic according to the prior art.
5 is a detailed configuration diagram of the desalination plant control apparatus shown in FIG. 4 .
6 is a block diagram of a production quantity variation type seawater desalination system according to an embodiment of the present invention.
7 is a detailed block diagram of a desalination production quantity variation type control device in the production quantity variation type seawater desalination system according to an embodiment of the present invention.
8 is an operational flow chart illustrating a variable operation method of a variable production quantity seawater desalination system according to an embodiment of the present invention.
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 so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts 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 a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. Also, terms such as “… unit” described in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
[생산수량 변동형 해수담수화 시스템(100)][Production amount variable seawater desalination system (100)]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템에서 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치의 구체적인 구성도이다.6 is a schematic configuration diagram of a production quantity variable type seawater desalination system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a seawater desalination production quantity variable control device in the production quantity variable seawater desalination system according to an embodiment of the present invention. It is a detailed configuration diagram of
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템(100)은 취수공정 유닛(110), 전처리공정 유닛(120), 역삼투공정 유닛(130), 후처리공정 유닛(140) 및 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 6, the production quantity variable
취수공정 유닛(110)은 해수담수화를 위한 원수인 해수를 취수한다. 이때, 전처리공정 유닛(120)의 부하를 적게할 수 있도록 가능한 깨끗한 해수를 취수할 필요가 있으며, 양질의 원수를 얻기 위해서 수심 60m 이상의 심해 취수를 하거나, 지하수 대수층에 관정을 설치하는 취수 관정, 집수매거(infiltration galleries) 등을 이용할 수 있다. 또한, 취수된 원수는 모래 등을 제거하기 위하여 여과기, 디스크 필터 등의 장치를 거쳐 전처리공정 유닛(120)으로 유입될 수 있다.The water
전처리공정 유닛(120)은 전처리 생산수 유량계(121) 및 공급펌프(122)를 구비하고, 역삼투막의 오염이나 손상을 야기할 수 있는 부유 고형물, 무기화합물, 유기오염물질 등을 제거한다. 예를 들면, 상기 부유 고형물에는 콜로이드와 입자성 물질, 무기화합물에는 이온, 망간, 탄산칼슘, 황산칼슘, 이산화규소 등이 있으며, 또한, 상기 유기오염물질은 해수 중의 유기물과 미생물이 해당된다. 현재 보편적으로 적용되고 있는 전처리공정은 응집, 침전, 여과 등 전통적으로 정수처리에 적용되는 재래식 공정을 사용하는 것, 정밀여과막 또는 한외여과막 등 막을 이용하는 막 여과공정을 사용하는 것이 있다. 특히, 막 여과공정은 재래식 공정에 비해 소요공간은 적으나 폐수발생량이 많고 막 세척을 위한 화학약품의 사용이 요구된다.The
또한, 상기 전처리공정 유닛(120)은 처리규모나 원수 수질 등 주변 여건에 따라 적정한 전처리공정을 선택하여야 하며, 역삼투공정 유닛(130)이 허용하는 유입원수 수질조건(예를 들면, 탁도 및/또는 SDI)을 만족할 수 있도록 구성되어야 한다. 일반적으로, 상기 전처리공정 유닛(120)은 탁도 0.5, SDI 3 이하가 되도록 처리할 필요가 있다. 또한, 상기 전처리공정 유닛(120)은 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투막에 스케일을 야기하는 탄산염, 황산칼슘과 같은 염을 제거하기 위한 pH 조절과 스케일 억제제 첨가가 이루어질 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전처리공정 유닛(120)은 유기물질과 미생물에 대한 처리도 수행할 수 있다. 예를 들면, 역삼투막의 파울링(Fouling), 즉, 오염물질이 막에 부착되어 막이 막히는 현상은 주로 유기물질과 미생물에 의해서 발생하는데, 유기물질은 전처리공정 유닛(120)에서 응집, 침전, 여과, 소독공정을 통하여 제거할 수 있고, 미생물 제거를 위하여 산화제를 사용하거나 UV 소독을 시행할 수 있다.In addition, the
역삼투공정 유닛(130)은 담수 생산수 유량계(131) 및 고압펌프(132)를 구비하고, 역삼투막을 이용하여 상기 전처리공정 유닛(120)을 통해 유입된 해수로부터 염분을 제거한다. 구체적으로, 상기 역삼투막은 일반적으로 유기합성물질로 형성되며, 예를 들면, 다공성 지지층 위에 염배제층을 코팅한 복합막으로 구성될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.The reverse
후처리공정 유닛(140)은 상기 역삼투공정 유닛(130)에 의하여 염분이 제거된 물을 최종 사용목적에 맞도록 적절히 처리한다. 예를 들면, 먹는 물로 사용하는 경우에는 맛이나 냄새가 나지 않고 부식성이 없으며 적절한 소독이 되도록 처리되어야 하므로, 상기 후처리공정 유닛(140)은 물속에 녹아 있는 이산화탄소, 산소 등과 같은 가스를 제거하고, 또한, 알칼리도와 pH를 조정하며, 미생물 재번식을 막기 위한 소독을 수행할 수 있다.The
해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)는 생산수량을 변동하면서 상기 전처리공정 유닛(120) 및 상기 역삼투공정 유닛(130)의 운전을 가변 제어한다. 이때, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)는 역삼투공정을 이용한 해수담수화 시스템에서 생산수량을 상황에 맞추어 변동하여 해수담수화 공정을 가변운전하게 된다.The seawater desalination production quantity
구체적으로, 도 7을 참조하면, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)는, 목표 생산수량 설정부(151), 전처리 생산량 산출부(152), 전처리공정 운전제어부(153), 전처리 생산량 판단부(154), 공급펌프 회전수 조절부(155), 역삼투공정 운전제어부(156), 역삼투 생산량 판단부(157), 고압펌프 압력 조절부(158) 및 담수 공급량 조절부(159)를 포함하여 구성된다.Specifically, referring to FIG. 7, the seawater desalination production quantity
목표 생산수량 설정부(151)는 해수담수화를 위한 목표 생산수량을 설정한다.The target production
전처리 생산량 산출부(152)는 상기 전처리공정 유닛(120)에서 처리할 전처리 생산량을 자동으로 산출한다. 구체적으로, 상기 전처리 생산량 산출부(152)에서 산출되는 전처리 생산량은 다음의 수학식 1과 같이 전처리공정 생산수량()에 따라 산출될 수 있다.The pre-processing
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 역삼투공정 최종 생산수량(생산유량)을 나타내고, 은 역삼투공정 설정 회수율을 각각 나타낸다.here, Represents the final production quantity (production flow rate) of the reverse osmosis process, Represents the set recovery rate of the reverse osmosis process, respectively.
전처리공정 운전제어부(153)는 상기 전처리 생산량 산출부(152)에서 자동으로 산출된 전처리 생산량에 따라 상기 전처리공정 유닛(120)의 전처리공정 운전을 제어한다.The preprocessing
전처리 생산량 판단부(154)는 상기 전처리공정 유닛(120)의 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인한다. 이때, 상기 전처리 생산량 판단부(154)는 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 전처리 생산수 유량계(121)로부터 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.The pre-processing
공급펌프 회전수(RPM) 조절부(155)는 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 전처리공정 운전을 제어하도록 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 공급펌프(122)의 회전수(RPM)을 증가시킨다. 즉, 전처리 생산수 유량계(121)의 측정값에 따라 상기 전처리 생산량 설정값에 미치지 못할 경우, 상기 전처리공정 유닛(120) 내에 설치된 공급펌프(122)의 회전수(RPM)을 증가시킨다.The supply pump rotation speed (RPM)
역삼투공정 운전제어부(156)는 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투공정의 운전을 제어한다.The reverse osmosis process
역삼투 생산량 판단부(157)는 상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인한다. 이때, 상기 역삼투 생산량 판단부(157)는 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 담수 생산수 유량계(131)로부터 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.The reverse osmosis production
고압펌프 압력 조절부(158)는 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 역삼투공정 운전을 제어하도록 고압펌프(132)의 압력을 상승시킨다. 즉, 역삼투공정 생산량이 설정값에 도달했는지 판단시, 최종 담수 생산수 유량계(131) 측정값을 확인하여 생산수량이 부족할 경우 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 상기 고압펌프(132)의 압력을 증가시킨다.The high-pressure
담수 공급량 조절부(159)는 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달한 경우, 담수 공급량을 가변 조절한다. 이때, 상기 담수 공급량 조절부(159)는 담수생산량과 전력사용량을 운전자에게 공지하고, 필요에 따라 목표 생산수량을 변동시킬 수 있다.The fresh water supply
결국, 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템에 따르면, 역삼투 방식의 해수담수화 시스템에서 전처리공정 및 염삼투공정의 운전을 제어하여 생산수량을 가변시켜 공급할 수 있고, 이에 따라, 현재 수행 중인 선박탑재형 담수화 장치에서 필요에 따라 담수 생산수량을 조절하여 도서지역에 공급할 수 있도록 선박탑재형 담수화 장치뿐만 아니라 역삼투공정을 활용하는 담수화 장치에서 목적 및 상황에 따라 다양하게 활용할 수 있다.As a result, according to the variable production quantity seawater desalination system according to an embodiment of the present invention, the production quantity can be varied and supplied by controlling the operation of the pretreatment process and the salt osmosis process in the reverse osmosis seawater desalination system. Accordingly, In the ship-mounted desalination device currently being performed, it can be used in various ways depending on the purpose and situation in the desalination device using the reverse osmosis process as well as the ship-mounted desalination device so that the amount of fresh water produced can be adjusted as needed and supplied to island regions. .
[생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법][Variable operation method of variable production quantity seawater desalination system]
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법을 나타내는 동작흐름도이다.8 is an operational flow chart illustrating a variable operation method of a variable production quantity seawater desalination system according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법은, 취수공정 유닛(110), 전처리공정 유닛(120), 역삼투공정 유닛(130) 및 후처리공정 유닛(140)으로 구성된 해수담수화 시스템의 가변운전 방법으로서, 먼저, 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 해수담수화를 위한 목표 생산수량을 설정한다(S110).Referring to FIG. 8 , the variable operation method of the production quantity variable seawater desalination system according to an embodiment of the present invention includes a
다음으로, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 전처리공정 유닛(120)에서 처리할 전처리 생산량을 산출한다(S120). 이때, 상기 전처리 생산량은 전처리공정 생산수량()인 에 의해 산출되고. 여기서, 는 역삼투공정 최종 생산수량(생산유량)을 나타내고, 은 역삼투공정 설정 회수율을 각각 나타낸다.Next, the seawater desalination production quantity
다음으로, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 전처리공정 유닛(120) 전처리공정 운전을 제어한다(S130).Next, the seawater desalination production quantity
다음으로, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 전처리공정 유닛(120)의 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인한다(S140). 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 전처리 생산수 유량계(121)로부터 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.Next, the seawater desalination production quantity
다음으로, 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 전처리공정 운전을 제어하도록 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 공급펌프(122)의 회전수(RPM)을 증가시킨다(S150).Next, when the pretreatment amount does not reach the set value, the RPM of the
다음으로, 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투공정의 운전을 제어한다(S160).Next, when the pretreatment production amount reaches the set value, the seawater desalination production
다음으로, 상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인한다(S170). 이때, 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 담수 생산수 유량계(131)로부터 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인할 수 있다.Next, it is checked whether the reverse osmosis production amount of the reverse
다음으로, 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 역삼투공정 운전을 제어하도록 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 고압펌프(132)의 압력을 상승시킨다(S180).Next, when the reverse osmosis production amount does not reach the set value, the pressure of the high-
다음으로, 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 담수 공급량을 가변 조절한다(S190). 이때, 상기 담수생산량과 전력사용량을 운전자에게 공지하고, 목표 생산수량을 변동시킨다.Next, when the reverse osmosis production amount reaches the set value, the seawater desalination production amount
이에 따라, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)는 생산수량을 변동시키면서 상기 전처리공정 유닛(120) 및 상기 역삼투공정 유닛(130)의 운전을 가변 제어할 수 있다.Accordingly, the seawater desalination production quantity
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 도서지역 또는 가뭄 등에 의해 수자원이 필요할 경우, 해수담수화 시스템에서 생산수량을 가변조절하여 공급함으로써 에너지 사용량을 절감시킬 수 있다.After all, according to an embodiment of the present invention, when water resources are needed due to island regions or drought, etc., energy consumption can be reduced by supplying the water by variably adjusting the production water in the seawater desalination system.
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.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may 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 indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 생산수량 변동형 해수담수화 시스템
110: 취수공정 유닛
120: 전처리공정 유닛
130: 역삼투공정 유닛
140: 후처리공정 유닛
150: 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치
121: 전처리 생산수 유량계
122: 공급펌프
131: 담수 생산수 유량계
132: 고압펌프
151: 목표 생산수량 설정부
152: 전처리 생산량 산출부
153: 전처리공정 운전제어부
154: 전처리 생산량 판단부
155: 공급펌프 회전수 조절부
156: 역삼투공정 운전제어부
157: 역삼투 생산량 판단부
158: 고압펌프 압력 조절부
159: 담수 공급량 조절부100: production quantity variable seawater desalination system
110: water intake process unit 120: pretreatment process unit
130: reverse osmosis process unit 140: post-treatment process unit
150: Seawater desalination production quantity variable control device
121: pre-treated product water flow meter 122: supply pump
131: fresh water production water flow meter 132: high pressure pump
151: target production quantity setting unit 152: pre-processing production quantity calculation unit
153: pre-treatment process operation control unit 154: pre-processing production amount determination unit
155: supply pump rotation speed control unit 156: reverse osmosis process operation control unit
157: reverse osmosis production rate determination unit 158: high pressure pump pressure control unit
159: fresh water supply control unit
Claims (15)
해수담수화를 위한 원수인 해수를 취수하는 취수공정 유닛(110);
전처리 생산수 유량계(121) 및 공급펌프(122)를 구비하고, 역삼투막의 오염이나 손상을 야기할 수 있는 부유 고형물, 무기화합물, 유기오염물질을 전처리 제거하는 전처리공정 유닛(120);
담수 생산수 유량계(131) 및 고압펌프(132)를 구비하고, 역삼투막을 이용하여 상기 전처리공정 유닛(120)을 통해 유입된 해수로부터 염분을 제거하여 담수를 생산하는 역삼투공정 유닛(130);
상기 역삼투공정 유닛(130)에 의하여 염분이 제거된 물을 최종 사용목적에 맞도록 후처리하는 후처리공정 유닛(140); 및
생산수량을 변동시키면서 해수담수화 공정의 운전을 가변제어하는 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)
를 포함하되,
상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)는 역삼투공정을 이용한 해수담수화 시스템에서 생산수량을 상황에 따라 변동시키면서 상기 전처리공정 유닛(120) 및 상기 역삼투공정 유닛(130)을 가변운전하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.In the seawater desalination system using the reverse osmosis process,
A water intake process unit 110 for taking in seawater, which is raw water for seawater desalination;
A pretreatment process unit 120 having a pretreatment product water flowmeter 121 and a supply pump 122 and preprocessing and removing suspended solids, inorganic compounds, and organic contaminants that may cause contamination or damage to the reverse osmosis membrane;
A reverse osmosis process unit 130 having a fresh water production water flow meter 131 and a high pressure pump 132 and producing fresh water by removing salt from seawater introduced through the pretreatment process unit 120 using a reverse osmosis membrane;
a post-treatment unit 140 for post-processing the water desalinized by the reverse osmosis unit 130 to suit the final use; and
Seawater desalination production quantity variable control device 150 that variably controls the operation of the seawater desalination process while changing the production quantity
Including,
The seawater desalination production quantity variable control device 150 is variable operation of the pretreatment process unit 120 and the reverse osmosis process unit 130 while changing the production quantity according to the situation in the seawater desalination system using the reverse osmosis process Production quantity variation type seawater desalination system, characterized in that.
해수담수화를 위한 목표 생산수량을 설정하는 목표 생산수량 설정부(151);
상기 전처리공정 유닛(120)에서 처리할 전처리 생산량을 산출하는 전처리 생산량 산출부(152);
상기 전처리공정 유닛(120)의 전처리공정 운전을 제어하는 전처리공정 운전제어부(153);
상기 전처리공정 유닛(120)의 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 전처리 생산량 판단부(154);
상기 전처리 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투공정의 운전을 제어하는 역삼투공정 운전제어부(156);
상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 역삼투 생산량 판단부(157); 및
상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달한 경우, 담수 공급량을 가변 조절하는 담수 공급량 조절부(159)를 포함하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.The method of claim 1, wherein the seawater desalination production quantity variation control device 150,
A target production quantity setting unit 151 for setting a target production quantity for seawater desalination;
a pre-processing amount calculation unit 152 for calculating a pre-processing amount to be processed by the pre-processing unit 120;
a pre-process operation control unit 153 controlling the pre-process operation of the pre-process unit 120;
a pre-processing amount determining unit 154 that checks whether the pre-processing amount of the pre-processing unit 120 has reached a set value;
a reverse osmosis process operation control unit 156 for controlling operation of the reverse osmosis process of the reverse osmosis process unit 130 when the amount of the pretreatment amount reaches a set value;
a reverse osmosis production amount determining unit 157 that checks whether the reverse osmosis production amount of the reverse osmosis process unit 130 has reached a set value; and
When the reverse osmosis production amount reaches a set value, the production amount variable seawater desalination system including a fresh water supply amount control unit 159 for variably controlling the fresh water supply amount.
상기 전처리 생산량 산출부(152)에서 산출되는 전처리 생산량은 전처리공정 생산수량()인 에 의해 산출되고. 여기서, 는 역삼투공정 최종 생산수량(생산유량)을 나타내고, 은 역삼투공정 설정 회수율을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.According to claim 2,
The pre-processing amount calculated by the pre-processing amount calculation unit 152 is the pre-processing process production quantity ( )person is calculated by here, Represents the final production quantity (production flow rate) of the reverse osmosis process, A production quantity variation type seawater desalination system, characterized in that each represents the set recovery rate of the reverse osmosis process.
상기 전처리 생산량 판단부(154)는 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 전처리 생산수 유량계(121)로부터 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.According to claim 2,
The pre-treatment yield determination unit 154 determines whether the pre-treatment yield has reached a set value from the pre-treatment production water flow meter 121 installed in the pre-treatment unit 120. Variable production quantity seawater desalination system.
상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 전처리공정 운전을 제어하도록 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 공급펌프(122)의 회전수(RPM)을 증가시키는 공급펌프 회전수 조절부(155)를 추가로 포함하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.According to claim 4,
When the pretreatment production amount does not reach the set value, a feed pump rotation speed controller 155 for increasing the RPM of the feed pump 122 installed in the pretreatment process unit 120 to control the pretreatment process operation Production quantity variable seawater desalination system further comprising a.
상기 역삼투 생산량 판단부(157)는 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 담수 생산수 유량계(131)로부터 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.According to claim 2,
The reverse osmosis production amount determination unit 157 determines whether the reverse osmosis production amount reaches a set value from the fresh water production water flow meter 131 installed in the reverse osmosis process unit 130. system.
상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 역삼투공정 운전을 제어하도록 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 고압펌프(132)의 압력을 상승시키는 고압펌프 압력 조절부(158)를 추가로 포함하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.According to claim 6,
When the reverse osmosis production amount does not reach the set value, a high-pressure pump pressure regulator 158 is added to increase the pressure of the high-pressure pump 132 installed in the reverse osmosis unit 130 to control the operation of the reverse osmosis process. Production quantity variable seawater desalination system including
상기 담수 공급량 조절부(159)는 담수생산량과 전력사용량을 운전자에게 공지하고, 목표 생산수량을 변동시키는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템.According to claim 2,
The fresh water supply amount controller 159 notifies the driver of the amount of fresh water produced and the amount of power used, and changes the target production amount.
a) 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 해수담수화를 위한 목표 생산수량을 설정하는 단계;
b) 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 전처리공정 유닛(120)에서 처리할 전처리 생산량을 산출하는 단계;
c) 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 전처리공정 유닛(120) 전처리공정 운전을 제어하는 단계;
d) 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 전처리공정 유닛(120)의 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 단계;
e) 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투공정의 운전을 제어하는 단계;
f) 상기 역삼투공정 유닛(130)의 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 단계; 및
g) 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달한 경우, 상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)가 담수 공급량을 가변 조절하는 단계를 포함하되,
상기 해수담수화 생산수량 변동형 제어장치(150)는 역삼투공정을 이용한 해수담수화 시스템에서 생산수량을 상황에 따라 변동시키면서 상기 전처리공정 유닛(120) 및 상기 역삼투공정 유닛(130)을 가변운전하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법.A variable operation method of a seawater desalination system composed of a water intake unit 110, a pretreatment unit 120, a reverse osmosis unit 130, and a post-treatment unit 140,
a) setting a target production quantity for seawater desalination by the seawater desalination production quantity variation control device 150;
b) calculating, by the seawater desalination production quantity variation type control device 150, the amount of pre-processing production to be processed in the pre-processing unit 120;
c) controlling the operation of the pretreatment process of the pretreatment process unit 120 by the seawater desalination production quantity variation control device 150;
d) checking, by the seawater desalination production quantity variation type controller 150, whether the pretreatment production quantity of the pretreatment process unit 120 has reached a set value;
e) controlling the operation of the reverse osmosis process of the reverse osmosis process unit 130 by the seawater desalination production quantity variation control device 150 when the pretreatment production amount reaches a set value;
f) checking whether the reverse osmosis production amount of the reverse osmosis process unit 130 has reached a set value; and
g) when the reverse osmosis production amount reaches a set value, including the step of variably adjusting the fresh water supply amount by the seawater desalination production amount variable control device 150,
The seawater desalination production quantity variable control device 150 is variable operation of the pretreatment process unit 120 and the reverse osmosis process unit 130 while changing the production quantity according to the situation in the seawater desalination system using the reverse osmosis process Variable operation method of the production quantity variable seawater desalination system, characterized in that.
상기 b) 단계의 전처리 생산량은 전처리공정 생산수량()인 에 의해 산출되고. 여기서, 는 역삼투공정 최종 생산수량(생산유량)을 나타내고, 은 역삼투공정 설정 회수율을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법.According to claim 9,
The pre-treatment production volume in step b) is the pre-treatment process production quantity ( )person is calculated by here, Represents the final production quantity (production flow rate) of the reverse osmosis process, Variable operation method of the production quantity variable seawater desalination system, characterized in that each represents the set recovery rate of the reverse osmosis process.
상기 d) 단계에서 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 전처리 생산수 유량계(121)로부터 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법.According to claim 9,
In the step d), it is characterized in that it is confirmed whether the pre-treatment production amount has reached a set value from the pre-treatment product water flow meter 121 installed in the pre-treatment process unit 120 Variable operation method of the production quantity variation type seawater desalination system.
상기 d) 단계에서 상기 전처리 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 상기 전처리공정 유닛(120)에 설치된 공급펌프(122)의 회전수(RPM)을 증가시켜 전처리공정 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법.According to claim 11,
In the step d), when the pretreatment amount does not reach the set value, the pretreatment process operation is controlled by increasing the number of revolutions (RPM) of the supply pump 122 installed in the pretreatment process unit 120. Characterized in that Variable operation method of variable production quantity seawater desalination system.
상기 f) 단계에서 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 담수 생산수 유량계(131)로부터 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하였는지 확인하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법.According to claim 9,
Variable operation method of production quantity variable seawater desalination system, characterized in that in step f), it is confirmed whether the reverse osmosis production amount has reached a set value from the fresh water production water flow meter 131 installed in the reverse osmosis process unit 130. .
상기 f) 단계에서 상기 역삼투 생산량이 설정값에 도달하지 않은 경우, 상기 역삼투공정 유닛(130)에 설치된 고압펌프(132)의 압력을 상승시켜 역삼투공정 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법.According to claim 13,
In step f), when the reverse osmosis production amount does not reach the set value, the reverse osmosis process operation is controlled by increasing the pressure of the high-pressure pump 132 installed in the reverse osmosis process unit 130. Variable operation method of variable quantity seawater desalination system.
상기 g) 단계에서 담수생산량과 전력사용량을 운전자에게 공지하고, 목표 생산수량을 변동시키는 것을 특징으로 하는 생산수량 변동형 해수담수화 시스템의 가변운전 방법.According to claim 9,
Variable operation method of the production quantity variable type seawater desalination system, characterized in that in step g), the freshwater production amount and the power consumption are notified to the driver and the target production amount is varied.
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