WO2013105728A1

WO2013105728A1 - 여과막 오염 지수 측정 장치

Info

Publication number: WO2013105728A1
Application number: PCT/KR2012/009837
Authority: WO
Inventors: 홍승관; 홍일구; 주영길
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-07-18
Also published as: EP3338873B1; US9579607B2; EP2803398A4; KR101367155B1; KR20130081436A; EP2803398A1; EP2803398B1; US20150013434A1; EP3338873A1

Abstract

본 발명은 여과막 오염 지수 측정 장치에 관한 것으로서, 측정 대상 원수를 공급하는 원수 공급부와; 제1 여과막과; 상기 원수 공급부와 상기 제1 여과막을 연결하는 원수 공급 라인과; 유량을 측정하는 제1 유량 측정부와; 상기 제1 여과막과 상기 제1 유량 측정부를 연결하는 제1 경로 라인과; 상기 제1 경로 라인과 병렬로 연결되는 제2 경로 라인과; 상기 제2 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제1 여과막과 상이한 여과 특성을 갖는 제2 여과막과; 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막을 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제1 측정 경로와, 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막을 순차적으로 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제2 측정 경로가 선택적으로 형성되도록 상기 제2 여과막에 대해 병렬로 상기 제1 경로 라인 상에 설치되는 제1 경로 선택 밸브와; 상기 제1 측정 경로와 상기 제2 측정 경로 각각에 대해 상기 제1 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막의 오염 지수를 측정하는 오염 지수 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

여과막 오염 지수 측정 장치

본 발명은 여과막 오염 지수 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 역삼투 방식을 이용한 해수담수화 공정이나 나노 여과공정 등에서 입자물질, 콜로이드 및 유기물 등에 의해 발생하는 여과막의 오염 현상을 보다 정확하게 사전에 측정 가능할 수 있는 여과막 오염 지수 측정 장치에 관한 것이다.

역삼투 방식 또는 나노 여과공정은 최근 다양한 수처리 분야에서 주목받고 있는 기술 분야 중 하나이다. 특히, 근래에는 해수담수화나 하수재 이용분야에서 역삼투 방식을 이용한 공정이 확대되고 있는 추세이다.

GWI(Global Water Intelligence)의 "Water Reuse Markets 2005-2015 : A Global Assessment & Forecast"에 따르면 물의 재이용 시장은 세계적으로 볼 때, 현재 200 만톤/일 규모이고, 2015년에는 540 만톤/일 규모로 성장할 것으로 전망하고 있다. 또한, 해수담수화 시장은 현재 300 만톤/일 규모이며 2015년에는 620 만톤/일 규모로 성장할 것으로 전망하고 있다. 이외에도 지표수 및 지하수의 처리, 산업 폐수의 처리 및 무방류 재이용 등의 분야에서 역삼투 방식이나 나노 여과공정은 주목받고 있는 고도한 기술의 수처리 방법이다.

그런데, 역삼투 방식이나 나노 여과공정의 기술을 상용화하거나 현장에 설치하여 운영하기에 장애로 작용하는 것이 여과막의 오염 문제, 즉 막오염 문제이다. 막오염이란 여과막에 유입되는 유입수 중에 존재하는 여러 가지 이물질들이 여과막의 표면에 침착되거나 흡착되어 여과막의 물투과도를 감소시키는 현상을 의미한다.

이와 같은 막오염을 유발하는 이물질의 종류로는 부유성 입자, 콜로이드, 유기물, 미생물, 칼슘염 등의 무기염 등 다양한 종류가 있다. 이처럼 막오염을 유발하는 다양한 이물질 때문에 막오염 현상을 미리 예측한다는 것은 상당히 어려운 일이다.

일반적으로 역삼투 방식 또는 나노 여과공정에서의 막오염 현상을 미리 예측하기 위한 방법으로는 SDI(Silt Density Index) 측정방법이 사용되고 있다. SDI 측정방법은 분리막에 오염(fouling)이 일어날 수 있는 가능성을 나타내는 척도로 이용되는데, 직경이 47 mm, 공극이 0.45 ㎛의 필터에 30 psi의 압력으로 유입수를 통과시켜 부유물(SS; Suspended Solid) 성분에 의해 일어나는 오염의 정도를 측정하는 방법이다.

이 때, 처음 500 ml의 물이 흐르는데 걸리는 시간(T₀)을 측정하고, 15분(T)이 지난 후 다시 500 ml의 물이 흐르는데 걸리는 시간(T₁)을 측정하여, 측정된 두 시간의 비율을 막오염의 척도로 사용하고 있다.

SDI 측정방법은 현재 역삼투 방식 또는 나노 여과공정에서 유입수의 막오염 경향을 예측하기 위해 가장 널리 사용되는 방법이다. 일반적으로 SDI 측정방법에 따라 측정된 값, 즉 측정된 SID 값이 3 미만이면 오염은 심하지 않은 것으로 판단하고, 5 이상이 될 경우 심한 오염이 발생될 것으로 판단하게 된다.

그런데, 상술한 SDI 측정방법은 역삼투 여과막(RO membrane)에서 일어나는 것과 동일한 현상을 이용하는 것이 아니라는 데 한계점이 있다. 즉, SDI 측정방법은 0.45 ㎛ 이상의 크기를 가지는 부유성 입자에 의한 막오염 가능성을 간접적으로 평가하는 방법이므로, SDI 측정방법으로는 0.45 ㎛ 미만의 크기를 가지는 콜로이드나 유기물 등과 같은 미세물질에 의한 영향을 평가할 수 없게 된다.

또한, 역삼투 방식이나 나노 여과공정에서는 크로스-플로우(Cross-flow) 모드, 즉 유입수가 흐르는 방향과 여과막의 투과 방향이 서로 직교하는 방향으로 운전되기 때문에, 막오염의 주요 특성인 유발 물질의 표면특성들은 SDI 측정방법으로는 측정이 불가능하게 된다. 따라서, SDI 측정방법에 따라 측정된 측정값과 실제 공정에서의 운전결과는 상이하다는 것이 많은 연구에서 밝혀졌다.

이와 같은 문제점을 갖고 있는 SDI 측정방법을 보완하기 위한 방법으로 MFI(Modified fouling index) 측정방법 등이 사용되지만, 기본적으로 MFI 측정방법과 SDI 측정방법은 동일한 여과막을 이용하기 때문에, 측정할 수 있는 막오염 물질에 대한 한계를 가지게 된다.

이를 극복하기 위해서 MFI-UF (Modified fouling index - Ultrafilter)나 MFI-NF (Modified fouling index - Nanofilter) 등의 방법이 제안되었으나, 이러한 방법 또한, 한 개의 막을 사용하기 때문에 여과막에서 발생될 수 있는 다양한 종류의 막오염 경향을 모두 예측할 수는 없다.

이에, 본 출원인은 기출원되어 등록된 한국등록특허 제106901호에서 "막오염 지수 측정장치"를 제안하였다. 상기 한국등록특허에 개시된 막오염 지수 측정장치는 역삼투막 또는 나노 여과막을 이용하는 수처리 공정에서 친수성 및 소수성 입자물질 및 콜로이드, 유기물 등에 의한 막의 오염현상을 사전에 예측하기 위한 막오염 지수 측정장치로, 친수성 정밀 여과막과 소수성 정밀 여과막 및 한외 여과막 등 다수 개의 다른 여과막을 조합하여 역삼투 또는 나노 여과막 여과공정의 유입수 내에 존재하는 다양한 종류의 막오염 물질의 막오염 세기를 정량화할 수 있게 구성한데 특징이 있다.

상기 한국등록특허는 병렬 방식이라는 점에서 측정이 간단하고 막 오염원의 특성에 따른 평가가 가능하다는 점에서 장점이 있으나, 막 오염원에 따른 분리와 그에 따른 평가가 어렵다는 점에서 부족한 부분이 있다.

또한, 본 출원인은 기출원되어 공개된 한국공개특허 제2011-0089710호를 통해 "여과막 오염 지수 예측 장치"를 제시하였다. 상기 한국공개특허에서는 상호 상이한 여과 특성을 갖는 복수의 여과막을 직렬 방식으로 연결하여, 막 오염원별로 분리와 그에 따른 평가를 구현하였다. 그런데, 여과막, 펌프, 탱크가 3개가 필요하고, 직렬 구조라는 점에서 측정 시간이 상대적으로 긴 단점이 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 역삼투 방식을 이용한 해수담수화 공정이나 나노 여과공정 등에서 입자물질, 콜로이드 및 유기물 등 다양한 이물질에 의한 여과막의 오염현상을 보다 정확하게 사전에 예측 가능하고, 친수성 정밀 여과막(MF), 친수성 한외 여과막(UF) 및 친수성 나노 여과막(NF) 등의 여과막 조합을 통하여 해수 내에 존재하는 다양한 종류의 막오염 물질의 막오염 정도를 정량화할 수 있는 여과막 오염 지수 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 구조가 단순하여 해수 담수화 플랜트에 적용하거나 휴대용 측정 장비에 적용하기 적합하고, 측정의 정확성을 보장하면서도 상대적인 측정 시간을 단축할 수 있는 여과막 오염 지수 측정 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 측정 대상 원수를 공급하는 원수 공급부와; 제1 여과막과; 상기 원수 공급부와 상기 제1 여과막을 연결하는 원수 공급 라인과; 유량을 측정하는 제1 유량 측정부와; 상기 제1 여과막과 상기 제1 유량 측정부를 연결하는 제1 경로 라인과; 상기 제1 경로 라인과 병렬로 연결되는 제2 경로 라인과; 상기 제2 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제1 여과막과 상이한 여과 특성을 갖는 제2 여과막과; 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막을 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제1 측정 경로와, 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막을 순차적으로 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제2 측정 경로가 선택적으로 형성되도록 상기 제2 여과막에 대해 병렬로 상기 제1 경로 라인 상에 설치되는 제1 경로 선택 밸브와; 상기 제1 측정 경로와 상기 제2 측정 경로 각각에 대해 상기 제1 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막의 오염 지수를 측정하는 오염 지수 측정부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 여과막의 공극은 상기 제2 여과막의 공극보다 크게 마련될 수 있다.

그리고, 상기 원수 공급 라인의 상기 제1 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제1 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제1 압력 조절기와; 상기 제1 압력 조절기가 바이패스되도록 상기 원수 공급 라인과 연결되는 제1 바이패스 라인과; 상기 제1 바이패스 라인에 설치되고, 상기 제1 측정 경로의 형성시 폐쇄되고, 상기 제2 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제1 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제2 경로 라인의 상기 제2 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제2 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제2 압력 조절기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 경로 라인은 상기 제2 여과막의 유입 측을 형성하는 제2 유입 경로 라인과, 상기 제2 여과막의 유출 측을 형성하는 제2 유출 경로 라인을 포함하며; 상기 제2 유출 경로 라인과 병렬로 연결되는 제3 경로 라인과, 상기 제3 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제2 여과막보다 작은 크기의 공극을 갖는 제3 여과막과, 상기 제1 경로 선택 밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막, 상기 제2 여과막 및 상기 제3 여과막을 순차적으로 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제3 측정 경로가 형성되도록 상기 제3 여과막에 대해 병렬로 상기 제2 경로 라인 상에 설치되는 제2 경로 선택 밸브를 더 포함하며; 상기 유량 측정부는 상기 제3 측정 경로에 대해 상기 제1 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제3 여과막의 오염 지수를 측정할 수 있다.

그리고, 상기 제2 유입 경로 라인에 설치되어 상기 제2 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제2 압력 조절기와; 상기 제2 압력 조절기가 바이패스되도록 상기 제2 유입 경로 라인과 연결되는 제2 바이패스 라인과; 상기 제2 바이패스 라인에 설치되고, 상기 제1 측정 경로 및 상기 제2 측정 경로 형성시 폐쇄되고, 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제2 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제3 경로 라인의 상기 제3 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제3 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제3 압력 조절기를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 바이패스 밸브와 병렬로 연결되도록 상기 원수 공급 라인의 상기 제1 압력 조절기의 입력 측에 설치되어, 상기 제1 바이패스 밸브와 역으로 개방 및 폐쇄되는 제1 경로 단속 밸브와; 상기 제2 바이패스 밸브와 병렬로 연결되도록 상기 제2 경로 라인의 상기 제2 압력 조절기의 입력 측에 설치되어, 상기 제1 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로의 형성시 폐쇄되고, 상기 제2 측정 경로의 형성시 개방되는 제2 경로 단속 밸브와; 상기 제3 경로 라인의 상기 제3 압력 조절기의 입력 측에 설치되어 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제3 경로 단속 밸브를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 오염 지수 측정부는 상기 제3 측정 경로의 형성에 따른 상기 제3 여과막, 상기 제2 측정 경로의 형성에 따른 제2 여과막, 상기 제1 측정 경로의 형성에 따른 제1 여과막 순으로 오염 지수를 측정할 수 있다.

또한, 상기 오염 지수 측정부는 상기 제1 측정 경로의 형성에 따른 제1 여과막, 상기 제2 측정 경로의 형성에 따른 상기 제2 여과막, 상기 제3 측정 경로의 형성에 따른 제3 여과막 순으로 오염 지수를 측정할 수 있다.

여기서, 상기 제2 경로 라인의 상기 제2 여과막의 유입 측으로부터 분기되는 제3 경로 라인과, 상기 제3 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제2 여과막보다 작은 크기의 공극을 갖는 제3 여과막과, 상기 제3 경로 라인의 상기 제3 여과막의 유입 측에 설치되고, 상기 제2 여과막에 대응하는 크기의 공극을 갖는 보조 여과막과, 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막, 상기 보조 여과막 및 상기 제3 여과막을 순차적으로 통과하여 유입되는 제3 측정 경로가 형성되도록 상기 제3 경로 라인의 상기 제3 여과막의 유출 측에 설치되는 제2 유량 측정부를 더 포함하며; 상기 제2 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로는 동시에 형성되며; 상기 오염 지수 측정부는 상기 제3 측정 경로에 대해 상기 제2 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제3 여과막의 오염 지수를 측정할 수도 있다.

그리고, 상기 원수 공급 라인에 설치되어 상기 제1 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제1 압력 조절기와; 상기 제2 경로 라인의 상기 제2 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제2 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제2 압력 조절기와; 상기 제3 경로 라인의 상기 보조 여과막과 상기 제3 여과막 사이에 설치되어 상기 제3 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제3 압력 조절기를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 압력 조절기가 바이패스되도록 상기 원수 공급 라인과 연결되는 제1 바이패스 라인과; 상기 제1 바이패스 라인에 설치되고, 상기 제1 측정 경로의 형성시 폐쇄되고, 상기 제2 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제1 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 바이패스 밸브와 병렬로 연결되도록 상기 원수 공급 라인의 상기 제1 압력 조절기의 입력 측에 설치되어, 상기 제1 바이패스 밸브와 역으로 개방 및 폐쇄되는 제1 경로 단속 밸브와; 원수의 상기 제2 경로 라인으로의 유입을 단속하도록 상기 제2 경로 라인에 설치되어, 제1 측정 경로가 형성될 때 폐쇄되고, 제2 측정 경로가 형성될 때 개방되는 제4 경로 단속 밸브를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 측정 대상 원수를 공급하는 원수 공급부와; 상호 상이한 여과 특성을 갖는 복수의 여과막과; 상기 원수 공급부에 대해 상기 복수의 여과막을 상호 병렬로 연결하는 경로 라인과; 상기 복수의 여과막에 각각 대응하여 상기 각 여과막의 유출 측에 설치되어, 상기 각 여과막을 통과한 원수의 유량을 측정하는 복수의 유량 측정부와; 상기 복수의 여과막 중 적어도 어느 하나의 유입 측에 설치되며, 해당 여과막과 상이한 여과 특성을 갖는 적어도 하나의 보조 여과막과; 상기 각 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 각 여과막의 오염 지수를 측정하는 오염 지수 측정부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 여과막은 상호 상이한 공극 크기를 가지며; 상기 보조 여과막의 공극 크기는 해당 여과막의 공극 크기보다 크게 마련될 수 있다.

그리고, 상기 각 여과막의 유입 측에 설치되어 해당 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 압력 조절기를 더 포함할 수 있다.

상기 구성에 따라 본 발명에 따르면, 구조가 단순하여 해수 담수화 플랜트에 적용하거나 휴대용 측정 장비에 적용하기 적합하고, 측정의 정확성을 보장하면서도 상대적인 측정 시간을 단축할 수 있는 여과막 오염 지수 측정 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치의 구성을 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치의 구성을 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치에서 제1 여과막, 제2 여과막 및 제3 여과막의 투과 특성을 설명하기 위한 도면이고,

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치의 구성을 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다.

[부호의 설명]

10 : 원수 공급 라인 21 : 제1 경로 라인

22 : 제2 경로 라인 23 : 제3 경로 라인

41 : 제1 경로 선택 밸브 42 : 제2 경로 선택 밸브

51 : 제1 바이패스 밸브 52 : 제2 바이패스 밸브

61 : 제1 압력 조절기 62 : 제2 압력 조절기

63 : 제3 압력 조절기 71 : 제1 바이패스 라인

72 : 제2 바이패스 라인 81 : 제1 경로 단속 밸브

82 : 제2 경로 단속 밸브 83 : 제3 경로 단속 밸브

110 : 제1 여과막 120 : 제2 여과막

130 : 제3 여과막 200 : 원수 공급부

310 : 제1 유량 측정부 320 : 제2 유량 측정부

400 : 오염 지수 측정부

본 발명에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 측정 대상 원수를 공급하는 원수 공급부와; 제1 여과막과; 상기 원수 공급부와 상기 제1 여과막을 연결하는 원수 공급 라인과; 유량을 측정하는 제1 유량 측정부와; 상기 제1 여과막과 상기 제1 유량 측정부를 연결하는 제1 경로 라인과; 상기 제1 경로 라인과 병렬로 연결되는 제2 경로 라인과; 상기 제2 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제1 여과막과 상이한 여과 특성을 갖는 제2 여과막과; 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막을 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제1 측정 경로와, 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막을 순차적으로 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제2 측정 경로가 선택적으로 형성되도록 상기 제2 여과막에 대해 병렬로 상기 제1 경로 라인 상에 설치되는 제1 경로 선택 밸브와; 상기 제1 측정 경로와 상기 제2 측정 경로 각각에 대해 상기 제1 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막의 오염 지수를 측정하는 오염 지수 측정부를 포함한다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 본 발명에 따른 실시예들을 설명하는데 있어, 상호 대응하는 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하며, 필요에 따라 그 설명은 생략할 수 있다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 원수 공급부(200), 제1 여과막(110), 제2 여과막(120), 제1 유량 측정부(310), 제1 경로 라인(21), 제2 경로 라인(22), 제1 경로 선택 밸브(41), 및 오염 지수 측정부(400)를 포함한다.

원수 공급부(200)는 측정 대상이 되는 원수를 공급한다. 여기서, 원수 공급부(200)는 원수가 가압된 상태로 공급되도록 구성되는데, 압축 공기를 이용하는 방식, 펌프를 이용하는 방식 등이 적용될 수 있으며, 해수 담수화 플랜트의 경우 플랜트 자체의 고압 펌프에 의해 압축된 상태로 공급될 수 있다.

제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)은 상호 상이한 여과 특성을 갖는다. 본 발명에서는 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)의 공극이 상호 상이한 것을 예로 하며, 제1 여과막(110)의 공극이 제2 여과막(120)의 공극보다 크게 마련된다.

예를 들어, 친수성 정밀 여과막(MF)이 제1 여과막(110)으로 사용되는 경우, 친수성 정밀 여과막(MF)보다 공극 크기가 작은 친수성 한외 여과막(UF) 또는 친수성 나노 여과막(NF)가 제2 여과막(120)으로 적용될 수 있다. 또한, 친수성 한외 여과막(UF)이 제1 여과막(110)으로 사용되는 경우, 친수성 나노 여과막(NF)이 제2 여과막(120)으로 사용될 수 있다.

원수 공급 라인(10)은 원수 공급부(200)와 제1 여과막(110)을 연결하여, 원수 공급부(200)로부터의 원수가 원구 공급 라인을 통해 제1 여과막(110)으로 유동 가능하게 한다. 여기서, 원수 공급 라인(10) 상에는 원수 공급부(200)로부터 공급되는 원수의 압력을 조절하기 위한 공급측 압력 조절기(500)가 설치될 수 있다.

제1 유량 측정부(310)는 유량을 측정하는데, 후술할 제1 측정 경로를 통해 제1 여과막(110)을 투과한 원수의 유량과, 후술할 제2 측정 경로를 통해 제2 여과막(120)을 투과한 원수의 유량을 각각 측정하는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

제1 경로 라인(21)은 제1 여과막(110)과 제1 유량 측정부(310)를 연결하여, 제1 여과막(110)을 투과한 원수가 제1 유량 측정부(310)로 유동하도록 한다. 그리고, 제2 경로 라인(22)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 경로 라인(21)과 병렬로 연결된다.

제1 경로 선택 밸브(41)는 제2 여과막(120)에 대해 병렬로 연결되도록 제1 경로 라인(21) 상에 설치된다. 여기서, 제1 경로 선택 밸브(41)는 제1 측정 경로가 형성되도록 개방되고, 제2 측정 경로가 형성되도록 폐쇄된다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 경로 선택 밸브(41)가 개방되는 경우, 원수 공급부(200)로부터의 원수가 원수 공급 라인(10), 제1 여과막(110), 제1 경로 라인(21)을 거쳐 제1 유량 측정부(310)로 유동하는 제1 측정 경로가 형성된다.

반면, 제1 경로 선택 밸브(41)가 폐쇄되는 경우, 원수 공급부(200)로부터의 원수가 원수 공급 라인(10), 제1 여과막(110), 제2 경로 라인(22)을 통해 제2 여과막(120)을 투과한 후 제1 유량 측정부(310)로 유동하게 된다.

상기 구성에 따라, 오염 지수 측정부(400)는 제1 측정 경로와 제2 측정 경로 각각에 대해 제1 유량 측정부(310)에 의해 측정된 유량에 기초하여, 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)의 오염 지수를 각각 측정하게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 오염 지수 측정부(400)는 제1 경로 선택 밸브(41)가 개방된 상태에서, 제1 측정 경로를 통해 제1 여과막(110) 만을 투과한 유량을 제1 유량 측정부(310)를 통해 측정하여, 제1 여과막(110)의 오염 지수를 측정한다. 그런 다음, 오염 지수 측정부(400)는 제2 측정 경로를 통해 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)을 순차적으로 투과한 유량을 제1 유량 측정부(310)를 통해 측정하여, 제2 여과막(120)의 오염 지수를 측정한다.

이에 따라, 서로 다른 여과 특성을 갖는 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)이 각각 개별적으로 측정되는데, 제1 여과막(110)보다 공극의 크기가 작은 제2 여과막(120)의 경우 제1 여과막(110)을 거친 원수가 투과되어 1차적으로 입자가 큰 이물질이 제1 여과막(110)을 통해 걸려저 제2 여과막(120)의 막 오염에 영향을 미치는 입자에 의한 영향을 보다 정확히 측정할 수 있게 된다.

예를 들어, 친수성 정밀 여과막(MF)을 제1 여과막(110)으로 사용하는 경우 일반적인 부유입자가 제1 여과막(110)의 표면에 침착되거나 흡착된다. 그리고, 친수성 한외 여과막(UF)을 제2 여과막(120)으로 사용하는 경우 콜로이드 입자가 제2 여과막(120)의 표면에 침착되거나 흡착된다. 따라서, 제2 여과막(120)에만 원수를 투과시켜 제2 여과막(120)의 막오염을 측정할 때 일반적인 부유입자의 침착이나 흡착에 의한 막 오염과 콜로이드 입자에 의한 막 오염을 구분하여 평가할 수 있게 된다.

또한, 제1 여과막(110)에 대한 측정과 제2 여과막(120)에 대한 측정을 제1 경로 선택 밸브(41)를 통해 분리하고, 하나의 원수 공급부(200)와 하나의 제1 유량 측정부(310)로 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)의 막오염을 정확히 측정 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 압력 조절기(61), 제1 바이패스 라인(71) 및 제1 바이패스 밸브(51)를 포함할 수 있다.

제1 압력 조절기(61)는 원수 공급 라인(10)의 제1 여과막(110)의 유입 측에 설치되어 제1 여과막(110)으로 유입되는 원수의 압력을 조절한다. 그리고, 제1 바이패스 라인(71)은 제1 압력 조절기(61)가 바이패스 되도록 원수 공급 라인(10)과 병렬로 연결된다.

여기서, 제1 바이패스 밸브(51)는 제1 바이패스 라인(71)에 설치되는데, 제1 측정 경로의 형성시, 즉 제1 경로 선택 밸브(41)가 개방될 때, 폐쇄되어 원수 공급 라인(10)을 통해 공급되는 원수가 제1 압력 조절기(61)를 거쳐 제1 여과막(110)으로 유입되도록 한다.

반면, 제1 바이패스 밸브(51)는 제2 측정 경로의 형성시, 즉 제1 경로 선택 밸브(41)가 폐쇄될 때, 개방되어 원수 공급 라인(10)을 통해 공급되는 원수가 제1 바이패스 라인(71)을 통해 제1 여과막(110)으로 유입되도록 한다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 경로 라인(22)의 제2 여과막(120)의 유입측에 설치되어 제2 여과막(120)으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제2 압력 조절기(62)를 포함할 수 있다.

상기와 같이, 제1 여과막(110) 및 제2 여과막(120)의 유입 측에 각각 제1 압력 조절기(61)와 제2 압력 조절기(62)를 각각 설치하고, 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)을 통과하는 원수의 유압을 일정하게 유지시킴으로써, 보다 정확한 측정이 가능하게 된다.

또한, 제2 여과막(120)의 막오염 측정을 위한 제2 측정 경로의 형성시 원수가 제1 압력 조절기(61)를 통과하지 않고 제1 바이패스 라인(71)을 통해 바이패스되어 제1 여과막(110)을 통과하도록 함으로써, 제1 압력 조절기(61)에 의한 제2 여과막(120)의 막오염 측정시 측정 압력을 제1 여과막(110) 측정 압력보다 높게 설정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 제1 경로 단속 밸브(81) 및 제2 경로 단속 밸브(82)를 포함할 수 있다. 제1 경로 단속 밸브(81)는 제1 바이패스 밸브(51)와 병렬로 연결되도록 원수 공급 라인(10)의 제1 압력 조절기(61)의 입력 측에 설치된다. 그리고, 제2 경로 단속 밸브(82)는 제2 경로 라인(22)의 제2 압력 조절기(62)의 입력 측에 설치된다.

여기서, 제1 경로 단속 밸브(81)는 제1 바이패스 밸브(51)와 역으로 개방 또는 폐쇄된다. 즉, 제1 측정 경로가 형성될 때 제1 바이패스 밸브(51)가 폐쇄되고 제1 경로 단속 밸브(81)가 개방됨으로써, 제1 압력 조절기(61)를 통해 원수가 제1 여과막(110)으로 흐르게 된다. 반면, 제2 측정 경로가 형성될 때 제1 바이패스 밸브(51)가 개방되고 제1 경로 단속 밸브(81)가 폐쇄됨으로써, 원수가 제1 바이패스 라인(71)을 통해 제1 여과막(110)으로 흐르게 된다. 그리고, 제2 경로 단속 밸브(81)는 제1 측정 경로가 형성될 때 폐쇄되고, 제2 측정 경로가 형성될 때 개방된다.

이에 따라, 제1 측정 경로의 형성시 원수가 제2 압력 조절기(62)로 흐르는 것이 완벽하게 차단되고, 마찬가지로 제2 측정 경로의 형성시 원수가 제1 압력 조절기(61)로 흐르는 것이 완벽하게 차단됨으로써, 제1 압력 조절기(61) 및 제2 압력 조절기(62) 자체만으로 원수의 흐름을 차단하는 경우보다 안정적으로 제1 측정 경로 및 제2 측정 경로의 형성이 가능하게 된다.

제2 실시예

이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치의 구성에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 상호 상이한 공극 특성을 갖는 3개의 여과막이 적용되는 실시예로, 제1 실시예를 기본 구성으로 하는 확장된 구성 특성을 가지며, 제1 실시예에 대응하는 구성은 동일한 참조번호를 사용하며, 그 설명은 생략될 수 있다.

여기서, 본 발명의 제2 실시예에서는 친수성 정밀 여과막(MF)이 제1 여과막(110)으로, 친수성 한외 여과막(UF)이 제2 여과막(120)으로, 친수성 나노 여과막(NF)이 제3 여과막(130)으로 적용되는 것을 예로 하여 설명한다.

도 2을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 원수 공급부(200), 원수 공급 라인(10), 제1 여과막(110), 제2 여과막(120), 제3 여과막(130), 제1 경로 라인(21), 제2 경로 라인(22), 제3 경로 라인(23), 제1 경로 선택 밸브(41), 제2 경로 선택 밸브(42), 제1 유량 측정부(310) 및 오염 지수 측정부(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 원수 공급부(200)와 제1 유량 측정부(310)의 기본적인 구성은 제1 실시예에 대응하는 바, 그 상세한 설명은 생략한다.

제1 경로 라인(21)은 제1 여과막(110)과 제1 유량 측정부(310)를 연결하여, 제1 여과막(110)을 투과한 원수가 제1 유량 측정부(310)로 유동하도록 한다. 그리고, 제2 경로 라인(22)은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 경로 라인(21)과 병렬로 연결된다.

제1 경로 선택 밸브(41)는 제2 여과막(120)에 대해 병렬로 연결되도록 제1 경로 라인(21) 상에 설치된다. 여기서, 제1 경로 선택 밸브(41)는 제1 측정 경로가 형성되도록 개방되고, 제2 측정 경로 및 제3 측정 경로가 형성되도록 폐쇄되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

한편, 제2 경로 라인(22)은, 제2 여과막(120)을 중심으로, 제2 여과막(120)의 유입 측을 형성하는 제2 유입 경로 라인과, 제2 여과막(120)의 유출 측을 형성하는 제2 유출 경로 라인으로 구분될 수 있다. 여기서, 제3 경로 라인(23)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 유출 경로 라인과 병렬로 연결된다.

제3 여과막(130)은 제3 경로 라인(23)상에 설치되며, 상술한 바와 같이, 제1 여과막(110) 및 제2 여과막(120)보다 작은 크기의 공극을 갖는 친수성 나노 여과막(NF)이 적용되는 것을 예로 한다.

제2 경로 선택 밸브(42)는 제3 여과막(130)에 대해 병렬로 제2 경로 라인(22) 상에 설치된다. 그리고, 제2 경로 선택 밸브(42)는 제1 경로 선택 밸브(41)가 폐쇄된 상태에서, 원수 공급부(200)로부터의 원수가 제1 여과막(110), 제2 여과막(120), 제3 여과막(130)을 순차적으로 통과하여 제1 유량 측정부(310)로 유입되도록 폐쇄된다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 제1 압력 조절기(61), 제1 바이패스 라인(71) 및 제1 바이패스 밸브(51)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 제2 압력 조절기(62), 제2 바이패스 라인(72) 및 제2 바이패스 밸브(52)와, 제3 압력 조절기(63)를 포함할 수 있다.

제1 압력 조절기(61)는 원수 공급 라인(10)의 제1 여과막(110)의 유입 측에 설치되어 제1 여과막(110)으로 유입되는 원수의 압력을 조절한다. 그리고, 제1 바이패스 라인(71)은 제1 압력 조절기(61)가 바이패스 되도록 원수 공급 라인(10)과 병렬로 연결된다. 그리고, 제1 바이패스 밸브(51)는 제1 바이패스 라인(71) 상에 설치된다.

마찬가지로, 제2 압력 조절기(62)는 제2 경로 라인(22)의 제2 유입 경로 라인 상에 설치되어 제2 여과막(120)으로 유입되는 원수의 압력을 조절한다. 그리고, 제2 바이패스 라인(72)은 제2 압력 조절기(62)가 바이패스 되도록 제2 유립 경로 라인과 연결되고, 제2 바이패스 밸브(52)는 제2 바이패스 라인(72) 상에 설치된다. 그리고, 제3 경로 라인(23)의 제3 여과막(130)의 유입 측에는 제3 압력 조절기(63)가 설치되어 제3 여과막(130)으로 유입되는 원수의 압력을 조절한다.

상기 구성에 따라, 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130) 각각의 오염 지수를 제1 유량 측정부(310)에 의해 측정된 유량에 기초하여 측정하는 과정에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치에서는 제3 여과막(130), 제2 여과막(120), 제1 여과막(110) 순으로 오염 지수를 측정하는 것을 일 예로 한다.

먼저, 제1 경로 선택 밸브(41)와 제2 경로 선택 밸브(42)가 모두 폐쇄되고, 제1 바이패스 밸브(51)와 제2 바이패스 밸브(52)가 모두 개방되어, 제3 측정 경로가 형성된다. 여기서, 제3 측정 경로는 원수 공급부(200), 제1 바이패스 라인(71), 제1 여과막(110), 제2 경로 라인(22), 제2 바이패스 라인(72), 제2 여과막(120), 제3 경로 라인(23), 제3 여과막(130)을 거쳐 제1 유량 측정부(310)로 유입되는 경로로 형성된다.

이와 같이, 원수 공급부(200)로부터의 원수가 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)을 순차적으로 통과한 후 제1 유량 측정부(310)로 유입되고, 오염 지수 측정부(400)가 제1 유량 측정부(310)에 유입된 유량에 기초하여 제3 여과막(130)의 오염 지수를 측정하게 된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치에 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)에서 통과되는 이물질과 평가되어지는 이물질을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 3에서는 제1 여과막(110)의 공극의 크기가 0.45 ㎛인 친수성 정밀 여과막(MF)이고, 제2 여과막(120)의 분획 분자량이 100 kDa인 친수성 한외 여과막(UF)이고, 제3 여과막(130)의 분획 분자량이 10 kDa인 친수성 나노 여과막(NF)인 것을 예로 하고 있다.

도 3에서는, 제1 여과막(110)에는 원수에 포함된 이물질 중 일반적인 부유입자(Particles)가 여과되고, 제2 여과막(120)에서는 원수에 포함된 이물질 중 콜로이드(Colloids) 입자가 여과되고, 제3 여과막(130)에서는 원수에 포함된 이물질 중 유기물질(Organic)이 여과되는 것을 개념적으로 도시하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제3 여과막(130)의 오염을 평가하는데 있어 일반적인 부유입자(Particles)와, 콜로이드(Colloids) 입자가 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)에서 걸러져, 제3 여과막(130)의 오염 지수를 평가하는데 필요한 유기물질(Organic) 만이 제3 여과막(130)의 오염 지수 측정에 반영될 수 있다.

상기와 같이, 제3 여과막(130)의 오염 지수의 측정이 완료되면, 제1 경로 선택 밸브(41)의 폐쇄와 제1 바이패스 밸브(51)의 개방이 유지된 상태에서, 제2 경로 선택 밸브(42)가 개방되고, 제2 바이패스 밸브(52)가 폐쇄되어, 제2 측정 경로가 형성된다.

여기서, 제2 측정 경로는 원수 공급부(200), 원수 공급 라인(10), 제1 바이패스 라인(71), 제1 여과막(110), 제2 경로 라인(22), 제2 여과막(120)을 거쳐 제1 유량 측정부(310)로 유입되는 경로로 형성된다.

이와 같이, 원수 공급부(200)로부터의 원수가 제1 여과막(110)과 제2 여과막(120)을 순차적으로 통과한 후 제1 유량 측정부(310)로 유입되고, 오염 지수 측정부(400)가 제1 유량 측정부(310)에 유입된 유량에 기초하여 제2 여과막(120)의 오염 지수를 측정하게 된다. 도 3을 참조하여 설명하면, 제1 여과막(110)을 통해 부유입자(Particles)가 걸러진 상태에서 제2 여과막(120)에 콜로이드(Colloids) 입자가 침착되거나 흡착되어 제2 여과막(120)을 오염시키게 되는데, 크기가 작은 유기물질(Organic)은 제2 여과막(120)을 통과하여 제2 여과막(120)의 오염에 영향을 미치지 않게 된다.

그리고, 제2 측정 경로를 통해 제2 여과막(120)의 오염 지수의 측정이 완료되면, 제2 바이패스 밸브(52)를 폐쇄하고, 제1 경로 선택 밸브(41)를 개방하여 제1 측정 경로를 형성한다. 여기서, 제1 측정 경로는 원수 공급부(200), 원수 공급 라인(10), 제1 여과막(110), 제1 경로 라인(21)을 거쳐 제1 유량 측정부(310)로 유입되는 경로로 형성된다.

상기와 같이, 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)의 오염 지수에 영향을 미치는 부유물 만이 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)에 걸러지도록 하여, 보다 정확한 막오염의 예측이 가능하게 된다.

한편, 전술한 예에서는 제3 여과막(130), 제2 여과막(120), 제1 여과막(110) 순으로 오염 지수의 측정이 진행되는 것을 예로 하여 설명하였으나, 제1 여과막(110), 제2 여과막(120), 제3 여과막(130) 순으로 오염 지수의 측정이 가능함은 물론이다. 여기서, 제1 여과막(110)의 측정을 위한 제1 측정 경로의 형성, 제2 여과막(120)의 측정을 위한 제2 측정 경로의 형성, 그리고 제3 여과막(130)의 측정을 위한 제3 측정 경로의 형성을 위한 제1 경로 선택 밸브(41), 제2 경로 선택 밸브(42), 제1 바이패스 밸브(51) 및 제2 바이패스 밸브(52)의 개방 및 폐쇄 상태는 상술한 바와 같다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 제1 경로 단속 밸브(81), 제2 경로 단속 밸브(82) 및 제3 경로 단속 밸브(83)를 포함할 수 있다. 제1 경로 단속 밸브(81)는 제1 바이패스 밸브(51)와 병렬로 연결되도록 원수 공급 라인(10)의 제1 압력 조절기(61)의 입력 측에 설치된다. 그리고, 제2 경로 단속 밸브(82)는 제2 바이패스 밸브(52)와 병렬로 연결되도록 제2 경로 라인(22)의 제2 압력 조절기(62)의 입력 측에 설치된다. 그리고, 제3 경로 단속 밸브(82)는 제3 경로 라인(23)의 제3 압력 조절기(63)의 입력 측에 설치된다.

여기서, 제1 경로 단속 밸브(81)는 제1 바이패스 밸브(51)와 역으로 개방 또는 폐쇄된다. 즉, 제1 측정 경로가 형성될 때 제1 바이패스 밸브(51)가 폐쇄되고 제1 경로 단속 밸브(81)가 개방됨으로써, 제1 압력 조절기(61)를 통해 원수가 제1 여과막(110)으로 흐르게 된다. 반면, 제2 측정 경로 및 제3 측정 경로가 형성될 때 제1 바이패스 밸브(51)가 개방되고 제1 경로 단속 밸브(81)가 폐쇄됨으로써, 원수가 제1 바이패스 라인(71)을 통해 제1 여과막(110)으로 흐르게 된다.

제2 경로 단속 밸브(82)는 제1 측정 경로 및 제3 측정 경로가 형성될 때 폐쇄되고, 제2 측정 경로가 형성될 때 개방된다. 이에 따라, 제1 측정 경로가 형성될 때에는 원수가 제2 압력 조절기(62) 측으로 흐르는 것이 차단됨으로써, 제1 측정 경로의 형성시 원수가 제1 여과막(110)을 통과한 후 바로 제1 유량 측정부(310) 측으로 흐를 수 있게 된다.

또한, 제2 경로 단속 밸브(82)는 제2 측정 경로 형성될 때 개방되어 원수가 제2 압력 조절기(62)를 통해 제2 여과막(120)을 통과하도록 한다. 그리고, 제3 측정 경로가 형성될 때, 제2 경로 단속 밸브(82)는 폐쇄되어 원수가 제2 바이패스 라인(72)을 통해 제2 여과막(120)을 통과하도록 한다.

그리고, 제3 경로 단속 밸브(83)은 제1 측정 경로 및 제2 측정 경로의 형성시 폐쇄되고, 제3 측정 경로의 형성시 개방된다.

이에 따라, 상술한 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 압력 조절기(61), 제2 압력 조절기(62) 및 제2 압력 조절기(62) 자체만으로 원수의 흐름을 차단하는 경우보다 안정적으로 제1 측정 경로, 제2 측정 경로 및 제3 측정 경로의 형성이 가능하게 된다.

제3 실시예

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치의 구성에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 상호 상이한 공극 특성을 갖는 3개의 여과막이 적용되는 실시예로, 제1 실시예를 기본 구성으로 하는 확장된 구성 특성을 가지며, 제1 실시예에 대응하는 구성은 동일한 참조번호를 사용하며, 그 설명은 생략될 수 있다.

여기서, 본 발명의 제3 실시예에서는 친수성 정밀 여과막(MF)이 제1 여과막(110)으로, 친수성 한외 여과막(UF)이 제2 여과막(120)으로, 친수성 나노 여과막(NF)이 제3 여과막(130)으로 적용되는 것을 예로 하여 설명한다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 원수 공급부(200), 원수 공급 라인(10), 제1 여과막(110), 제2 여과막(120), 제3 여과막(130), 제1 경로 라인(21), 제2 경로 라인(22), 제3 경로 라인(23), 제1 경로 선택 밸브(41), 보조 여과막(140), 제1 유량 측정부(310), 제2 유량 측정부(320) 및 오염 지수 측정부(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 원수 공급부(200)와, 원수 공급 라인(10), 제1 유량 측정부(310)의 기본적인 구성은 제1 실시예에 대응하는 바, 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

제3 경로 라인(23)은 제2 경로 라인(22)의 제2 여과막(120)의 유입 측으로부터 분기된다. 그리고, 보조 여과막(140)과 제3 여과막(130)이 제3 경로 라인(23) 상에 순차적으로 설치된다. 즉, 제3 여과막(130)은 제3 경로 라인(23) 상에 설치되고, 보조 여과막(140)은 제3 경로 라인(23)의 제3 여과막(130)의 유입 측에 설치된다.

여기서, 보조 여과막(140)은 제2 여과막(120)에 대응하는 크기의 공극을 갖는다. 예를 들어, 제2 여과막(120)이 친수성 한외 여과막(UF)으로 마련된 경우, 보조 여과막(140)도 친수성 한외 여과막(UF)으로 마련될 수 있다. 그리고, 제2 유량 측정부(320)는 제3 경로 라인(23)의 제3 여과막(130)의 유출 측에 설치되어 제3 여과막(130)을 투과한 원수의 유량을 측정하도록 마련된다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 압력 조절기(61), 제1 바이패스 라인(71) 및 제1 바이패스 밸브(51)를 포함할 수 있다. 또한, 여과막 오염 지수 측정 장치는 제2 압력 조절기(62) 및 제3 압력 조절기(63)를 포함할 수 있다.

반면, 제1 바이패스 밸브(51)는 제2 측정 경로 및 제3 측정 경로의 형성시, 즉 제1 경로 선택 밸브(41)가 폐쇄될 때, 개방되어 원수 공급 라인(10)을 통해 공급되는 원수가 제1 바이패스 라인(71)을 통해 제1 여과막(110)으로 유입되도록 한다.

제2 압력 조절기(62)는 제2 경로 라인(22)의 제2 여과막(120)의 유입측에 설치되어 제2 여과막(120)으로 유입되는 원수의 압력을 조절한다. 그리고, 제3 압력 조절기(63)는 제3 경로 라인(23)의 보조 여과막(140)와 제3 여과막(130) 사이에 설치되어 제3 여과막(130)으로 유입되는 원수의 압력을 조절한다.

상기와 같은 구성에 따라 오염 지수 측정부(400)가 제1 측정 경로를 형성하여 제1 여과막(110)의 오염 지수를 측정하고, 제2 측정 경로 및 제3 측정 경로를 동시에 형성하여 제2 여과막(120)과 제3 여과막(130)의 오염 지수를 동시에 측정하는 과정에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 제1 바이패스 밸브(51)가 폐쇄되고, 제1 경로 형성 밸브가 개방되어 제1 측정 경로가 형성된다. 여기서, 제1 측정 경로는 원수 공급부(200), 제1 여과기, 제2 경로 라인(22)을 거쳐 제1 유량 측정부(310)로 유입되는 경로로 형성된다. 이 때, 오염 지수 측정부(400)는 제1 유량 측정부(310)에 의해 측정된 유량에 기초하여 제1 여과막(110)의 오염 지수를 측정하게 된다.

제1 여과막(110)의 오염 지수의 측정이 완료되면, 제1 바이패스 밸브(51)를 개방하고, 제1 경로 선택 밸브(41)를 개방하여 제2 측정 경로와 제3 측정 경로를 동시에 형성된다. 여기서, 제2 측정 경로는 원수 공급부(200), 원수 공급 라인(10), 제1 바이패스 라인(71), 제1 여과막(110), 제2 경로 라인(22), 제2 여과막(120)을 거쳐 제1 유량 측정부(310)로 유입되는 경로로 형성되고, 제3 측정 경로는 원수 공급부(200), 원수 공급 라인(10), 제1 바이패스 라인(71), 제1 여과막(110), 제2 경로 라인(22). 제3 경로 라인(23), 보조 여과막(140), 제3 여과막(130)을 거쳐 제2 유량 측정부(320)로 유입되는 경로로 형성된다.

상기와 같이, 제2 경로 라인(22)과 제3 경로 라인(23)이 동시에 형성되고, 제2 여과막(120)을 투과한 원수의 유량이 제1 유량 측정부(310)에 측정되고, 제3 여과막(130)을 투과한 원수의 유량이 제2 유량 측정부(320)에 의해 측정됨으로써, 제2 여과막(120)과 제3 여과막(130)의 오염 지수의 측정 과정이 동시에 진행될 수 있다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 제1 경로 단속 밸브(81) 및 제4 경로 단속 밸브(84)를 포함할 수 있다. 제1 경로 단속 밸브(81)는 제1 바이패스 밸브(51)와 병렬로 연결되도록 원수 공급 라인(10)의 제1 압력 조절기(61)의 입력 측에 설치된다. 그리고, 제4 경로 단속 밸브(82)는 제2 경로 라인(22)에 설치된다.

여기서, 제1 경로 단속 밸브(81)는 제1 바이패스 밸브(51)와 역으로 개방 또는 폐쇄된다. 즉, 제1 측정 경로가 형성될 때 제1 바이패스 밸브(51)가 폐쇄되고 제1 경로 단속 밸브(81)가 개방됨으로써, 제1 압력 조절기(61)를 통해 원수가 제1 여과막(110)으로 흐르게 된다. 반면, 제2 측정 경로가 형성될 때 제1 바이패스 밸브(51)가 개방되고 제1 경로 단속 밸브(81)가 폐쇄됨으로써, 원수가 제1 바이패스 라인(71)을 통해 제1 여과막(110)으로 흐르게 된다.

그리고, 제4 경로 단속 밸브(84)는 원수의 제2 경로 라인(22)으로의 유입을 단속하도록 제2 경로 라인에 설치되어, 제1 측정 경로가 형성될 때 폐쇄되고, 제2 측정 경로가 형성될 때 개방된다.

이에 따라, 제1 측정 경로의 형성시 원수가 제2 경로 라인(22)으로 흐르는 것이 완벽하게 차단되고, 마찬가지로 제2 측정 경로의 형성시 원수가 제1 압력 조절기(61)로 흐르는 것이 완벽하게 차단됨으로써, 제1 압력 조절기(61), 제2 압력 조절기(62) 및 제3 압력 조절기(63) 자체만으로 원수의 흐름을 차단하는 경우보다 안정적으로 제1 측정 경로 및 제2 측정 경로의 형성이 가능하게 된다.

전술한 실시예에서는 제1 실시예를 기본 구조로 하여 제2 실시예 및 제3 실시예가 확장된 구조를 갖는 것을 예로 하여 설명하였다. 여기서, 본 발명의 기술적 사상이 제2 실시예 및 제3 실시예와 같이 3개의 여과막(110,120,130)까지만 국한되지 않으며, 당업자라면 제1 실시예를 기본으로 하여 제2 실시예 및 제3 실시예에서와 같이, 4개의 이상의 여과막으로 제1 실시예를 확장할 수 있을 것이다.

제4 실시예

이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 여과막 오염 지수 측정 장치는 원수 공급부(200), 복수의 여과막(110,120,130), 경로 라인(21a,22a,23a), 복수의 유량 측정부(310a,310b,310c), 적어도 하나의 보조 여과막(140a,140b), 그리고 오염 지수 측정부(400)를 포함한다.

복수의 여과막(110,120,130)은 상호 상이한 여과 특성을 갖는다. 여기서, 본 발명에 따른 복수의 여과막(110,120,130)은 상호 상이한 공극 크기를 가지도록 마련되는 것을 예로 하며, 3개의 여과막(110,120,130)이 적용되는 것을 예로 한다. 그리고, 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)의 순으로 공극의 크기가 크게 마련되는데, 친수성 정밀 여과막(MF)이 제1 여과막(110)으로, 친수성 한외 여과막(UF)이 제2 여과막(120)으로, 친수성 나노 여과막(NF)이 제3 여과막(130)으로 적용되는 것을 예로 하여 설명한다.

한편, 경로 라인(21a,22a,23a)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 원수 공급부(200)에 대해 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)을 상호 병렬로 연결시킨다. 여기서, 제1 여과막(110)이 설치된 경로 라인(21a)을 제1 경로 라인(21a)이라 하고, 제2 여과막(120)이 설치된 경로 라인(22a)을 제2 경로 라인(22a)이라 하며, 제3 여과막(130)이 설치된 경로 라인(23a)을 제3 경로 라인(23a)이라 정의하여 설명한다.

보조 여과막(140a,140b)은 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130) 각각의 유입 측에 설치된다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 보조 여과막(140a)은 제2 경로 라인(22a)의 제2 여과막(120)의 유입 측에 설치되고, 제2 보조 여과막(140b)은 제3 경로 라인(23a)의 제3 여과막(130)의 유입 측에 설치된다.

여기서, 제1 보조 여과막(140a)은 제2 여과막(120)과 상이한 여과 특성을 갖는데, 제2 여과막(120)의 공극의 크기보다 크게 마련된다. 예컨대, 제1 보조 여과막(140a)의 공극의 크기는 제1 여과막(110)의 공극의 크기에 대응하여 마련됨으로써, 제2 여과막(120)으로 유입되는 원수는 제1 여과막(110)을 통과한 것과 동일한 상태가 될 수 있다.

마찬가지로, 제2 보조 여과막(140b)은 제3 여과막(130)과 상이한 여과 특성을 갖는데, 제3 여과막(130)의 공극의 크기보다 크게 마련된다. 예컨대, 제2 보조 여과막(140b)의 공극의 크기는 제2 여과막(120)의 공극의 크기에 대응하여 마련됨으로써, 제3 여과막(130)으로 유입되는 원수는 제2 여과막(120)을 통과한 것과 동일한 상태가 될 수 있다.

여기서, 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)의 유입 측에는 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130)으로 유입되는 원수의 압력을 조절하기 위한 압력 조절기(61a,62a,63a)가 설치될 수 있다.

그리고, 제1 유량 측정부(310a)는 제1 여과막(110)의 유출 측에 설치되어 제1 여과막(110)을 통과한 원수의 유량을 측정하고, 제2 유량 측정부(310b)는 제2 여과막(120)의 유출 측에 설치되어 제2 여과막(120)을 통과한 원수의 유량을 측정하며, 제3 유량 측정부(310c)는 제3 여과막(130)의 유출 측에 설치되어 제3 여과막(130)을 통과한 원수의 유량을 측정한다.

상기와 같은 구성에 따라, 원수 공급부(200)로부터 공급되는 원수는 경로 라인(21a,22a,23a)에 의해 병렬로 연결된 제1 여과막(110), 제3 여과막(130) 및 제3 여과막(130)을 각각 통과한 후, 제1 유량 측정부(310a), 제2 유량 측정부(310b) 및 제3 유량 측정부(310c)에 유입되고, 오염 지수 측정부(400)가 제1 유량 측정부(310a), 제2 유량 측정부(310b) 및 제3 유량 측정부(310c)에 의해 측정된 유량에 기초하여, 제1 여과막(110), 제2 여과막(120) 및 제3 여과막(130) 각각의 오염 지수를 측정하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명은 다양한 수처리 분야와, 해수담수화나 하수 재이용 분야에서 여과막의 오염 지수를 측정하는데 이용 가능하다.

Claims

측정 대상 원수를 공급하는 원수 공급부와;

제1 여과막과;

상기 원수 공급부와 상기 제1 여과막을 연결하는 원수 공급 라인과;

유량을 측정하는 제1 유량 측정부와;

상기 제1 여과막과 상기 제1 유량 측정부를 연결하는 제1 경로 라인과;

상기 제1 경로 라인과 병렬로 연결되는 제2 경로 라인과;

상기 제2 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제1 여과막과 상이한 여과 특성을 갖는 제2 여과막과;

상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막을 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제1 측정 경로와, 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막을 순차적으로 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제2 측정 경로가 선택적으로 형성되도록 상기 제2 여과막에 대해 병렬로 상기 제1 경로 라인 상에 설치되는 제1 경로 선택 밸브와;

상기 제1 측정 경로와 상기 제2 측정 경로 각각에 대해 상기 제1 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제1 여과막 및 상기 제2 여과막의 오염 지수를 측정하는 오염 지수 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 여과막의 공극은 상기 제2 여과막의 공극보다 큰 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제2항에 있어서,

상기 원수 공급 라인의 상기 제1 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제1 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제1 압력 조절기와;

상기 제1 압력 조절기가 바이패스되도록 상기 원수 공급 라인과 연결되는 제1 바이패스 라인과;

상기 제1 바이패스 라인에 설치되고, 상기 제1 측정 경로의 형성시 폐쇄되고, 상기 제2 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제1 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제3항에 있어서,

상기 제2 경로 라인의 상기 제2 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제2 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제2 압력 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제3항에 있어서,

상기 제2 경로 라인은 상기 제2 여과막의 유입 측을 형성하는 제2 유입 경로 라인과, 상기 제2 여과막의 유출 측을 형성하는 제2 유출 경로 라인을 포함하며;

상기 제2 유출 경로 라인과 병렬로 연결되는 제3 경로 라인과,

상기 제3 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제2 여과막보다 작은 크기의 공극을 갖는 제3 여과막과,

상기 제1 경로 선택 밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막, 상기 제2 여과막 및 상기 제3 여과막을 순차적으로 통과하여 상기 제1 유량 측정부로 유동하는 제3 측정 경로가 형성되도록 상기 제3 여과막에 대해 병렬로 상기 제2 경로 라인 상에 설치되는 제2 경로 선택 밸브를 더 포함하며;

상기 유량 측정부는 상기 제3 측정 경로에 대해 상기 제1 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제3 여과막의 오염 지수를 측정하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제5항에 있어서,

상기 제2 유입 경로 라인에 설치되어 상기 제2 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제2 압력 조절기와;

상기 제2 압력 조절기가 바이패스되도록 상기 제2 유입 경로 라인과 연결되는 제2 바이패스 라인과;

상기 제2 바이패스 라인에 설치되고, 상기 제1 측정 경로 및 상기 제2 측정 경로 형성시 폐쇄되고, 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제2 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제6항에 있어서,

상기 제3 경로 라인의 상기 제3 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제3 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제3 압력 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 제1 바이패스 밸브와 병렬로 연결되도록 상기 원수 공급 라인의 상기 제1 압력 조절기의 입력 측에 설치되어, 상기 제1 바이패스 밸브와 역으로 개방 및 폐쇄되는 제1 경로 단속 밸브와;

상기 제2 바이패스 밸브와 병렬로 연결되도록 상기 제2 경로 라인의 상기 제2 압력 조절기의 입력 측에 설치되어, 상기 제1 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로의 형성시 폐쇄되고, 상기 제2 측정 경로의 형성시 개방되는 제2 경로 단속 밸브와;

상기 제3 경로 라인의 상기 제3 압력 조절기의 입력 측에 설치되어 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제3 경로 단속 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오염 지수 측정부는 상기 제3 측정 경로의 형성에 따른 상기 제3 여과막, 상기 제2 측정 경로의 형성에 따른 제2 여과막, 상기 제1 측정 경로의 형성에 따른 제1 여과막 순으로 오염 지수를 측정하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오염 지수 측정부는 상기 제1 측정 경로의 형성에 따른 제1 여과막, 상기 제2 측정 경로의 형성에 따른 상기 제2 여과막, 상기 제3 측정 경로의 형성에 따른 제3 여과막 순으로 오염 지수를 측정하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제2항에 있어서,

상기 제2 경로 라인의 상기 제2 여과막의 유입 측으로부터 분기되는 제3 경로 라인과,

상기 제3 경로 라인 상에 설치되고, 상기 제2 여과막보다 작은 크기의 공극을 갖는 제3 여과막과,

상기 제3 경로 라인의 상기 제3 여과막의 유입 측에 설치되고, 상기 제2 여과막에 대응하는 크기의 공극을 갖는 보조 여과막과,

상기 원수 공급부로부터의 원수가 상기 제1 여과막, 상기 보조 여과막 및 상기 제3 여과막을 순차적으로 통과하여 유입되는 제3 측정 경로가 형성되도록 상기 제3 경로 라인의 상기 제3 여과막의 유출 측에 설치되는 제2 유량 측정부를 더 포함하며;

상기 제2 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로는 동시에 형성되며;

상기 오염 지수 측정부는 상기 제3 측정 경로에 대해 상기 제2 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 제3 여과막의 오염 지수를 측정하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제11항에 있어서,

상기 원수 공급 라인에 설치되어 상기 제1 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제1 압력 조절기와;

상기 제2 경로 라인의 상기 제2 여과막의 유입 측에 설치되어 상기 제2 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제2 압력 조절기와;

상기 제3 경로 라인의 상기 보조 여과막과 상기 제3 여과막 사이에 설치되어 상기 제3 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 제3 압력 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제12항에 있어서,

상기 제1 압력 조절기가 바이패스되도록 상기 원수 공급 라인과 연결되는 제1 바이패스 라인과;

상기 제1 바이패스 라인에 설치되고, 상기 제1 측정 경로의 형성시 폐쇄되고, 상기 제2 측정 경로 및 상기 제3 측정 경로의 형성시 개방되는 제1 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제13항에 있어서,

상기 제1 바이패스 밸브와 병렬로 연결되도록 상기 원수 공급 라인의 상기 제1 압력 조절기의 입력 측에 설치되어, 상기 제1 바이패스 밸브와 역으로 개방 및 폐쇄되는 제1 경로 단속 밸브와;

원수의 상기 제2 경로 라인으로의 유입을 단속하도록 상기 제2 경로 라인에 설치되어, 제1 측정 경로가 형성될 때 폐쇄되고, 제2 측정 경로가 형성될 때 개방되는 제4 경로 단속 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
측정 대상 원수를 공급하는 원수 공급부와;

상호 상이한 여과 특성을 갖는 복수의 여과막과;

상기 원수 공급부에 대해 상기 복수의 여과막을 상호 병렬로 연결하는 경로 라인과;

상기 복수의 여과막에 각각 대응하여 상기 각 여과막의 유출 측에 설치되어, 상기 각 여과막을 통과한 원수의 유량을 측정하는 복수의 유량 측정부와;

상기 복수의 여과막 중 적어도 어느 하나의 유입 측에 설치되며, 해당 여과막과 상이한 여과 특성을 갖는 적어도 하나의 보조 여과막과;

상기 각 유량 측정부에 의해 측정된 유량에 기초하여 상기 각 여과막의 오염 지수를 측정하는 오염 지수 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제15항에 있어서,

상기 복수의 여과막은 상호 상이한 공극 크기를 가지며;

상기 보조 여과막의 공극 크기는 해당 여과막의 공극 크기보다 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서,

상기 각 여과막의 유입 측에 설치되어 해당 여과막으로 유입되는 원수의 압력을 조절하는 압력 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과막 오염 지수 측정 장치.