KR102803475B1 - Circle sequence osmosis deionization device performing adaptive cycle control and method of addaptive cycle control using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐회로 삼투압 기술을 채택하여 기본적으로 높은 회수율을 보장하고, 순차적으로 역방향 삼투압 기술을 적용하여 파울링을 저감하는 한편, 기존 운전 데이터(관로의 압력)를 기반으로 삼투 모듈의 방향을 전환하기까지의 사이클 횟수를 유동적으로 조절하여 운전 효율 상승 및 높은 품질의 담수를 안정적으로 생산할 수 있는 할 수 있는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치 및 적응적 사이클 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sequential circulation process osmotic desalination device and an adaptive cycle control method capable of fundamentally ensuring a high recovery rate by adopting a closed-loop osmotic technology, sequentially applying a reverse osmotic technology to reduce fouling, and dynamically controlling the number of cycles until the direction of an osmotic module is changed based on existing operating data (pressure of a pipeline) to increase operating efficiency and stably produce high-quality fresh water.
Description
본 발명은 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐회로 삼투압 기술을 채택하여 기본적으로 높은 회수율을 보장하고, 순차적으로 역방향 삼투압 기술을 적용하여 파울링을 저감하는 한편, 운전조건의 변화 즉, 배관의 압력 변화량에 기반하여 담수화를 위한 사이클 횟수를 유동적으로 조절하여 운전 효율 상승 및 높은 품질의 담수를 안정적으로 생산할 수 있는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치 및 적응적 사이클 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sequential circulating process osmotic desalination device with adaptive cycle control and a control method thereof, and more particularly, to a sequential circulating process osmotic desalination device with adaptive cycle control and an adaptive cycle control method, which adopts a closed-loop osmotic technology to basically ensure a high recovery rate, sequentially applies a reverse osmotic technology to reduce fouling, and dynamically adjusts the number of cycles for desalination based on changes in operating conditions, that is, the amount of pressure change in a pipe, so as to increase operating efficiency and stably produce high-quality fresh water.
물 부족은 자원 고갈로 인해 이용 가능한 신선한 수원을 얻기 어려운 것을 의미하며, 세계적으로 산업 고도화 및 이상기후 현상 등으로 인해 물 부족이 더욱 심화되고 있다.Water shortage refers to the difficulty in obtaining available fresh water sources due to resource depletion, and water shortage is becoming more severe worldwide due to industrialization and abnormal climate phenomena.
그러나 물은 인간의 생활 및 여러 산업 분야에서 필수적인 요소로 그 수요는 계속해서 증가하고 있으며, 이러한 수요를 충당하기 위한 효과적인 방법 가운데 하나로 대규모의 해수를 담수화하는 이른바 해수 담수화(Desalination) 방법이 제안되었다.However, water is an essential element in human life and various industrial fields, and its demand continues to increase. As one effective method to meet this demand, the so-called seawater desalination method, which involves desalinating large amounts of seawater, has been proposed.
해수 담수화는 생활용수나 공업용수로 직접 사용하기 힘든 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거하여 순도 높은 음용수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수처리 과정을 의미한다.Seawater desalination refers to a series of water treatment processes that remove dissolved substances, including salt, from seawater that is difficult to use directly as domestic or industrial water, to obtain high-purity drinking water, domestic water, and industrial water.
현재 해수 담수화 설비들은 다단 플래시 증류 공정(MSF: Multiple-Stage Flash Distillation process) 또는 역삼투압 공정(Reverse osmosis process)을 채용하고 있으며, 이 중 역삼투압 공정(Reverse osmosis process)은 원수 또는 염수에 삼투압 이상의 압력을 가하여 이온이나 유기분자 등의 용질이 배제된 순수한 물을 반투과 막을 통해 이동시켜 담수를 제조하는 공정이다.Current seawater desalination facilities employ either the multiple-stage flash distillation (MSF) process or the reverse osmosis process. Of these, the reverse osmosis process is a process that produces fresh water by applying pressure higher than the osmotic pressure to raw water or brine to remove solutes such as ions and organic molecules and moving pure water through a semipermeable membrane.
한편, 일반적인 역삼투압 공정과 달리 목표 회수율을 달성하기 위하여 역삼투압 설비에서 배출되는 농축수와 원수 또는 염수를 혼합하여 다시 역삼투압 설비에 주입하고, 목표 농도에 도달하면 농축수를 배출하여 운전하는 폐회로 역삼투압(Closed-circuit Reverse osmosis, CCRO) 방식의 해수 담수화 방식이 존재한다.Meanwhile, unlike the general reverse osmosis process, there is a closed-circuit reverse osmosis (CCRO) seawater desalination method that mixes the concentrated water discharged from the reverse osmosis facility with raw water or brine and re-injects it into the reverse osmosis facility to achieve the target recovery rate, and discharges the concentrated water when the target concentration is reached.
이와 관련하여 국내등록특허 제10-1052662호에는 역삼투압에 의해 염수액의 폐회로 내에서 연속 일괄 순차 탈염을 위한 장치로 복수의 폐회로 탈염장치(CCRO)가 병렬로 연결되는 특징이 개시된다.In this regard, Korean Patent No. 10-1052662 discloses a feature in which multiple closed-circuit desalination units (CCROs) are connected in parallel as a device for continuous batch sequential desalination of brine in a closed circuit by reverse osmosis.
다만 기존의 역삼투압을 이용한 폐회로 탈염 장치(CCRO)는 역삼투압 설비를 통해 배출되는 농축수의 압력이 증가되는 시간이 공정이 진행될수록 감소되어 역삼투압 설비의 세척 또는 교체 주기가 짧아지는 문제점이 있었다. 또한, 농축수를 연속적으로 순환하게 되면 농축수의 농도는 점점 더 증가하게 되고 이로 인해 스케일의 발생량이 증가하게 된다. 따라서, 농축수를 순환시키는 시간을 최적화하여 스케일의 발생량을 최소화시킴으로써 스케일을 억제하기 위한 약제의 사용량을 저감할 수 있는 기술이 필요한 실정이다. However, the existing closed-circuit desalination device (CCRO) using reverse osmosis has a problem in that the time for which the pressure of the concentrated water discharged through the reverse osmosis facility increases decreases as the process progresses, shortening the cleaning or replacement cycle of the reverse osmosis facility. In addition, if the concentrated water is continuously circulated, the concentration of the concentrated water gradually increases, which increases the amount of scale generated. Therefore, a technology is needed that can reduce the amount of chemicals used to suppress scale by optimizing the time for circulating the concentrated water and minimizing the amount of scale generated.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폐회로 역삼투압 기술을 채택하여 기본적으로 높은 회수율을 보장하고, 순차적으로 역방향 역삼투압 기술을 적용하여 파울링을 저감하는 한편, 관로의 압력에 관한 기존 운전 데이터를 기반으로 역삼투 모듈의 방향을 전환하기까지의 사이클 횟수를 유동적으로 조절하여 운전 효율 상승 및 높은 품질의 담수를 안정적으로 생산할 수 있는 할 수 있는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치 및 적응적 사이클 제어 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a sequential circulation process osmotic desalination device and an adaptive cycle control method capable of basically ensuring a high recovery rate by adopting a closed-loop reverse osmosis technology, reducing fouling by sequentially applying reverse osmosis technology, and dynamically controlling the number of cycles until the direction of the reverse osmosis module is changed based on existing operating data regarding the pressure of the pipeline, thereby increasing operating efficiency and stably producing high-quality fresh water.
본 발명은 과제의 해결 수단 중 하나로, 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치에 있어서, 복수의 순방향 삼투압 모듈과 상기 순방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수(brine)가 입력되는 적어도 하나 이상의 역방향 삼투압 모듈이 병렬로 연결된 삼투압 유닛; 및 상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수를 원수와 혼합하여 상기 순방향 삼투압 모듈로 입력하는 순환모드 또는 상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수를 외부로 배출시키는 배출모드 및 상기 순환모드와 상기 배출모드의 N회(N은 1 이상의 자연수) 사이클이 종료되면 상기 삼투압 유닛에 포함된 순방향 삼투압 모듈들 중 적어도 하나를 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향으로 전환하여 운용하고 나머지는 순방향으로 운용하는 재설정 모드로 상기 탈염 장치를 제어하는 상기 탈염 장치를 가동시키되, 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기와 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정하는 컨트롤러를 포함하는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치를 제안한다.The present invention is one of the means for solving the problem, and is a sequential circulating process osmotic desalination device with adaptive cycle control, comprising: an osmotic unit in which a plurality of forward osmotic modules and at least one reverse osmotic module into which brine output from the forward osmotic modules is input are connected in parallel; And the present invention proposes a sequential circulation process osmotic desalination device with an adaptive cycle control, which includes a controller that controls the desalination device in a circulation mode in which the concentrated water output from the reverse osmosis module is mixed with raw water and inputted into the forward osmosis module, or a discharge mode in which the concentrated water output from the reverse osmosis module is discharged to the outside, and a reset mode in which at least one of the forward osmosis modules included in the osmosis unit is sequentially switched to the reverse direction and operated in a preset order and the rest are operated in the forward direction when N cycles (N is a natural number greater than or equal to 1) of the circulation mode and the discharge mode are completed, and compares the inflow pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the first cycle among the N cycles with the inflow pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the last cycle among the N cycles to reset the number of cycles until operation in the next reset mode.
일 실시예에서, 순환모드에서 상기 컨트롤러는, 상기 순방향 삼투압 모듈에 원수가 공급되고, 상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수는 다시 상기 순방향 삼투압 유닛들에 입력되며, 상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)의 수질이 기준치를 만족하면 외부로 배출되도록 상기 탈염 장치를 제어할 수도 있다.In one embodiment, in the circulation mode, the controller may control the desalination device so that raw water is supplied to the forward osmosis module, concentrated water output from the reverse osmosis module is input again to the forward osmosis units, and when the quality of the fresh water (permeate) filtered in the osmosis unit satisfies a standard value, it is discharged to the outside.
일 실시예에서, 순환모드에서 상기 컨트롤러는, 상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)의 수질이 기준치를 초과하면 담수가 정화수 탱크(filtered water tank)로 이송되고, 상기 정화수 탱크의 담수는 원수와 혼합되어 다시 상기 순방향 삼투압 모듈들로 입력되도록 상기 탈염 장치를 제어할 수도 있다.In one embodiment, in the circulation mode, the controller may control the desalination device so that when the quality of the permeate filtered from the osmosis unit exceeds a reference value, the permeate is transferred to a filtered water tank, and the permeate in the filtered water tank is mixed with the raw water and then fed back into the forward osmosis modules.
일 실시예에서, 상기 삼투압 유닛으로 원수가 공급되는 배관 및 농축수가 출력되는 배관의 각 지점에 구비되어 상기 배관의 압력 및 차압을 측정하는 압력센서를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 압력센서의 측정값으로 상기 배관 공급 압력 및 차압의 기울기를 계산할 수도 있다.In one embodiment, the present invention further includes a pressure sensor provided at each point of a pipe through which raw water is supplied to the osmosis unit and a pipe through which concentrated water is discharged, for measuring the pressure and differential pressure of the pipe, and the controller may calculate the slope of the pipe supply pressure and differential pressure using the measured values of the pressure sensor.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이상으로 증가하면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 차감시키고, 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이하로 감소되면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 증가시킬 수도 있다.In one embodiment, the controller may decrement the number of cycles until operation in the next reset mode if the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles increases by a reference value or more than the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles, and may increase the number of cycles until operation in the next reset mode if the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles decreases by a reference value or less than the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles.
일 실시예에서, 상기 삼투압 모듈은, 역삼투 막(Reverse Osmosis Membrane) 또는 나노여과 막(Nanofiltration Membrane) 중 어느 하나를 사용할 수도 있다.In one embodiment, the osmotic pressure module may use either a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane.
본 발명은 과제의 해결 수단 중 다른 하나로 복수의 순방향 삼투압 모듈과 상기 순방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수(brine)가 입력되는 적어도 하나 이상의 역방향 삼투압 모듈이 병렬로 연결된 삼투압 유닛을 포함하는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 적응적 사이클 제어 방법에 있어서, 상기 삼투압 유닛에 원수가 공급되는 단계, 상기 역방향 삼투압 유닛에서 출력된 농축수가 다시 상기 순방향 삼투압 유닛들에 입력되는 단계, 상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)가 외부로 회수되는 단계를 포함하는 순환모드 운전단계; 상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수가 외부로 배출되는 배출모드 운전단계; 상기 순환모드와 상기 배출모드의 N회(N은 1 이상의 자연수) 사이클이 종료되면 상기 삼투압 유닛에 포함된 삼투압 모듈들 중 적어도 하나를 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향으로 운용하고 나머지는 순방향으로 운용하는 재설정 모드 운전단계; 및 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기와 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정하는 단계를 포함하는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 적응적 사이클 제어 방법을 제안한다.The present invention relates to an adaptive cycle control method for an osmotic desalination device having a sequential circulation process and an osmotic unit, which comprises a plurality of forward osmotic modules and at least one reverse osmotic module connected in parallel to input brine output from the forward osmotic modules, as another means for solving the problem, comprising: a circulation mode operation step including a step of supplying raw water to the osmotic unit, a step of inputting the brine output from the reverse osmotic unit back into the forward osmotic units, and a step of recovering fresh water (permeate) filtered in the osmotic unit to the outside; a discharge mode operation step in which the concentrated water output from the reverse osmotic module is discharged to the outside; a reset mode operation step in which, when N cycles (N is a natural number greater than or equal to 1) of the circulation mode and the discharge mode are completed, at least one of the osmotic modules included in the osmotic unit is sequentially operated in the reverse direction according to a preset order and the rest are operated in the forward direction; And the present invention proposes an adaptive cycle control method of a sequential circulating process osmotic desalination device, which includes a step of resetting the number of cycles until operation in the next reset mode by comparing the slopes of the inlet pressure and differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles with the slopes of the inlet pressure and differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles.
일 실시예에서, 상기 순환모드 운전단계는, 상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)의 수질이 기준치를 만족할 경우 담수를 외부로 배출시키고, 담수의 수질이 기준치를 초과하면 담수를 정화수 탱크(filtered water tank)로 이송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.In one embodiment, the circulation mode operation step may further include a step of discharging the permeate filtered from the osmosis unit to the outside when the quality of the permeate satisfies a standard value, and transferring the permeate to a filtered water tank when the quality of the permeate exceeds the standard value.
일 실시예에서, 상기 사이클 횟수 재설정 단계는, 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기 보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이상으로 증가하면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 차감시키는 단계, 및 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이하로 감소되면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 증가시키는 단계를 포함할 수도 있다.In one embodiment, the cycle number resetting step may include a step of deducting the number of cycles until operation in a next reset mode if the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles increases by a reference value or more than the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles, and a step of increasing the number of cycles until operation in a next reset mode if the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles decreases by a reference value or less than the slope of the inlet pressure and the differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles.
일 실시예에서, 상기 삼투압 모듈은, 역삼투 막(Reverse Osmosis Membrane) 또는 나노여과 막(Nanofiltration Membrane) 중 어느 하나를 사할 수도 있다.In one embodiment, the osmotic pressure module may use either a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane.
본 발명의 실시예에 의하면 폐회로 삼투압 기술을 채택하여 기본적으로 높은 회수율을 보장하고, 순차적으로 역방향 삼투압 기술을 적용하여 파울링을 저감하는 한편, 기존 운전 데이터(관로의 압력)를 기반으로 삼투압 모듈의 방향을 전환하기까지의 사이클 횟수를 유동적으로 조절하여 운전 효율 상승 및 높은 품질의 담수를 안정적으로 생산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a closed-loop osmotic technology is adopted to basically ensure a high recovery rate, and reverse osmotic technology is sequentially applied to reduce fouling, while the number of cycles until the direction of the osmotic module is changed based on existing operating data (pressure of the pipeline) is flexibly controlled to increase operating efficiency and stably produce high-quality fresh water.
본 발명의 실시예에 의하면 원수의 주입 방향을 주기적으로 반대로 전환해 줌으로써 원수(R)의 주입 압력에 의해 스케일의 일부를 제거하는 한편 삼투압 모듈 내 바이오 파울링(Bio fouling)과 스케일(scale) 발생 속도를 늦출 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by periodically reversing the direction of injection of raw water, a portion of the scale can be removed by the injection pressure of raw water (R), while slowing down the bio-fouling and scale generation rate within the osmotic pressure module.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 순환모드를 나타낸 모식도이다
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 배출모드를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 실시예의 탈염 장치의 모드 변환 과정을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 재설정 모드를 나타낸 모식도이다.
도 5는 실시예 2에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치에서 원수 및 농축수 공급 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 실시예 2에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치에서 담수의 순환 결정 및 배출모드의 전환 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 실시예 2에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치에서 압력 기울기의 변화값을 통해 순환모드의 동작 횟수를 조절하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the circulation mode of a sequential osmotic pressure desalination device of adaptive cycle control according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the discharge mode of a sequential circulating process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 1 of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing the mode conversion process of the desalination device of this embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the reset mode of a sequential circulating process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 1 of the present invention.
Figure 5 is a flow chart showing the raw water and concentrated water supply process in a sequential circulation process osmotic pressure desalination device of adaptive cycle control according to Example 2.
Figure 6 is a flow chart showing the process of determining the circulation of fresh water and switching the discharge mode in a sequential circulation process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 2.
Figure 7 is a flow chart showing the process of controlling the number of operations in the circulation mode through the change in pressure gradient in a sequential circulation process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 2.
이하 본 발명의 몇 가지 실시예들을 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 다만 이것은 본 발명을 어느 특정한 실시예에 대해 한정하려는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 모든 변형(transformations), 균등물(equivalents) 및 대체물(substitutions)은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, several embodiments of the present invention will be described in detail using drawings. However, this is not intended to limit the present invention to any specific embodiment, and it should be understood that all transformations, equivalents, and substitutions that include the technical idea of the present invention are included in the scope of the present invention.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In this specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 명세서에서 어느 한 구성이 어떤 서브 구성을 "구비(have)" 또는 "포함(comprise)" 한다고 기재한 경우, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른(other) 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성을 더 포함할 수도 있음을 의미한다. When it is stated in this specification that a component "has" or "comprises" a sub-component, it is intended that the other component may be included, rather than excluding the other component, unless otherwise specifically stated.
본 명세서에서 "...유닛(Unit)", "...모듈(Module)" 및 "컴포넌트(Component)"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.The terms “Unit,” “Module,” and “Component” in this specification mean a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
본 명세서에서 “연결된다(connect)”라고 기재한 것은 두 개의 구성요소가 직접 연결됨을 의미할 수도 있지만 반드시 이에 한정될 것은 아니고 구성요소 사이에 배치된 하나 이상의 다른 구성요소를 경유하여 연결됨을 의미할 수도 있다.The term “connected” in this specification may mean, but is not necessarily limited to, that two components are directly connected, and may also mean that the components are connected via one or more other components positioned between the components.
<실시예 1><Example 1>
본 실시예의 삼투압 장치는 역삼투 막(Reverse Osmosis Membrane) 또는 나노여과 막(Nanofiltration Membrane)을 사용할 수 있다.The osmotic pressure device of this embodiment can use a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane.
역삼투 막은 물을 정화하기 위해 사용되는 가장 미세한 구멍을 가진 반투과성 막으로서, 외부에서 높은 압력을 가해 물을 반대 방향으로 통과시키는 원리(역삼투)를 이용한다.A reverse osmosis membrane is a semi-permeable membrane with the smallest pores used to purify water, and it uses the principle of applying high pressure from the outside to force water to pass in the opposite direction (reverse osmosis).
나노여과 막은 반투과성 막으로, 저압에서 특정 크기의 입자와 이온을 선택적으로 제거할 수 있는 막이다.Nanofiltration membranes are semi-permeable membranes that can selectively remove particles and ions of a specific size at low pressure.
이하 본 실시예의 삼투압 장치는 역삼투 막을 사용하는 것을 예로 들어 설명하며, 설명의 편의를 위해 삼투압 모듈의 명칭을 역삼투압 모듈로 정의하여 설명하기로 한다.The osmotic pressure device of the present embodiment below will be described using an example of a reverse osmosis membrane, and for the convenience of explanation, the name of the osmotic pressure module will be defined as a reverse osmosis module.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 순환모드를 나타낸 모식도이고, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 배출모드를 나타낸 모식도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing the circulation mode of a sequential circulating process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 1 of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the discharge mode of a sequential circulating process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 1 of the present invention.
도 1 및 도 2에서 보듯, 본 실시예의 장치는 역삼투 유닛(10, 20, 30), 복수의 제1 3방향 밸브(XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33), 제2 3방향 밸브(XV4) 및 컨트롤러(200)를 포함한다. 그리고 장치는 피드펌프(FP), 1차 펌프(P1), 2차 펌프(P2), 3차 펌프(P3), 수질센서(AT), 제1 2방향 밸브(XV51), 제2 2방향 밸브(XV52), 압력센서(PT) 및 컨트롤러(200) 더 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the device of the present embodiment includes a reverse osmosis unit (10, 20, 30), a plurality of first three-way valves (XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33), a second three-way valve (XV4), and a controller (200). In addition, the device further includes a feed pump (FP), a primary pump (P1), a secondary pump (P2), a tertiary pump (P3), a water quality sensor (AT), a first two-way valve (XV51), a second two-way valve (XV52), a pressure sensor (PT), and a controller (200).
역삼투 유닛(10, 20, 30)은 복수의 순방향 역삼투 모듈(10, 20)들(forwardRO module)과 하나의 역방향 역삼투 모듈(30)(backward RO module)을 포함한다. The reverse osmosis unit (10, 20, 30) includes a plurality of forward reverse osmosis modules (10, 20) and one backward reverse osmosis module (30).
역삼투 모듈들(10, 20, 30)은 반투과성 막을 통해 해수나 염분이 포함된 물을 여과하여 염분 및 기타 불순물을 제거함으로써 담수(permeate)로 변환하는 장치이다. 본 실시예의 역삼투 모듈에서 배출된 농축수는 미리 정해진 사이클로 재순환되어 담수의 회수율을 높이고 미리 정해진 사이클이 반복된 후 외부로 배출된다.Reverse osmosis modules (10, 20, 30) are devices that filter seawater or saline water through a semi-permeable membrane to remove salt and other impurities, thereby converting it into fresh water (permeate). The concentrated water discharged from the reverse osmosis module of this embodiment is recycled in a predetermined cycle to increase the recovery rate of fresh water, and after the predetermined cycle is repeated, it is discharged to the outside.
순방향 역삼투 모듈(10, 20)은 유체가 전단(도면상 왼쪽)으로 입력되어 후단으로 출력되는 것이고, 역방향 역삼투 모듈(30)은 유체가 후단(도면상 오른쪽)으로 입력되어 전단으로 출력되는 것을 의미한다. 본 실시예에서 역삼투 모듈들(10, 20, 30)의 도면상 왼쪽을 전단으로 정의하고, 역삼투 모듈들(10, 20, 30)의 도면상 오른쪽을 후단으로 정의하여 설명한다. 즉, 순방향의 역삼투 모듈(10, 20)의 전단은 입력단이 되고 후단은 출력단이 되며, 역방향 역삼투 모듈(30)의 전단은 출력단이 되고 후단은 입력단이 된다.The forward reverse osmosis module (10, 20) means that fluid is input to the front end (left side in the drawing) and output to the rear end, and the reverse reverse osmosis module (30) means that fluid is input to the rear end (right side in the drawing) and output to the front end. In this embodiment, the left side in the drawing of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) is defined as the front end, and the right side in the drawing of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) is defined as the rear end. That is, the front end of the forward reverse osmosis module (10, 20) becomes the input end and the rear end becomes the output end, and the front end of the reverse reverse osmosis module (30) becomes the output end and the rear end becomes the input end.
본 실시예에서 2개의 순방향 역삼투 모듈(10, 20)과 1개의 역방향 역삼투 모듈(30)로 구성되는 실시예를 도시하였으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며 처리할 염수의 용량에 따라 역삼투 모듈은 2개로 구성되거나 또는 4개 이상으로 구성될 수도 있다. In this embodiment, an embodiment is shown consisting of two forward reverse osmosis modules (10, 20) and one reverse reverse osmosis module (30), but it is not necessarily limited thereto, and depending on the capacity of the brine to be treated, the reverse osmosis modules may be composed of two or four or more.
구체적인 예로, 1개의 순방향 역삼투 모듈(10, 20)과 1개의 역방향 역삼투 모듈(30)로 구성될 수도 있고, 3개의 순방향 역삼투 모듈과 1개의 역방향 역삼투 모듈로 구성될 수도 있으며, 3개의 순방향 역삼투 모듈과 2개의 역방향 역삼투 모듈로 구성될 수도 있다. As a specific example, it may be composed of one forward reverse osmosis module (10, 20) and one reverse reverse osmosis module (30), or it may be composed of three forward reverse osmosis modules and one reverse reverse osmosis module, or it may be composed of three forward reverse osmosis modules and two reverse reverse osmosis modules.
또한, 본 실시예의 순방향 역삼투 모듈(10, 20)은 유체(즉, 원수 또는 농축수)의 유입 방향에 따라서 순방향 역삼투 모듈(10, 20)이 역방향 역삼투 모듈로 작동할 수도 있고, 역방향 역삼투 모듈(30)이 순방향 역삼투 모듈로 작동할 수도 있다.In addition, the forward reverse osmosis module (10, 20) of the present embodiment may operate as a reverse reverse osmosis module or the reverse reverse osmosis module (30) may operate as a forward reverse osmosis module depending on the direction of inflow of the fluid (i.e., raw water or concentrated water).
이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 1의 배열로 초기 배치된 역삼투 모듈들(10, 20, 30)(Ro modules) 중 순방향 역삼투 모듈(10, 20)들을 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 정의하고, 역방향으로 배치된 역방향 역삼투 모듈(30)을 제3 역삼투 모듈(30)로 정의하여 설명한다. 그러나 순방향 역삼투 모듈(10, 20)과 역방향 역삼투 모듈(30)은 이후에서 설명하는 재설정 모드에서 서로 바뀔 수 있다.Hereinafter, for convenience of explanation, among the reverse osmosis modules (10, 20, 30) (Ro modules) initially arranged in the arrangement of Fig. 1, the forward reverse osmosis modules (10, 20) are defined as the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20), and the reverse reverse osmosis module (30) arranged in the reverse direction is defined as the third reverse osmosis module (30). However, the forward reverse osmosis modules (10, 20) and the reverse reverse osmosis modules (30) can be interchanged in the reset mode described below.
제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)은 서로 병렬로 연결되며, 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)에서 출력된 농축수(B, Brine)는 역방향의 제3 역삼투 모듈(30)로 입력되고, 역방향의 제3 역삼투 모듈(30)에서 출력된 농축수(B2)는 다시 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 각각 입력되는 순환형 회로를 구성한다.The first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30) are connected in parallel with each other, and the concentrated water (B, Brine) output from the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction is input to the third reverse osmosis module (30) in the reverse direction, and the concentrated water (B2) output from the third reverse osmosis module (30) in the reverse direction is input again to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20), respectively, forming a circulatory circuit.
본 실시예에서 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)은 이하에서 설명하는 복수의 제1 3방향 밸브(XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33)(3-way control valve)에 의해서 순방향에서 역방향으로, 또는 역방향에서 순방향으로 전환될 수 있다.In this embodiment, the first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30) can be switched from forward to reverse, or from reverse to forward, by a plurality of first three-way valves (XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33) (3-way control valves) described below.
제1 3방향 밸브(3-way control valve)(XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, XV32)는 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)의 전단과 후단에 각각 배치되며, 컨트롤러(200)의 제어에 따라 수평 흐름 방향 또는 수직 흐름 방향으로 개폐된다.The first 3-way control valve (XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, XV32) is respectively positioned in front and behind the first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30), and is opened and closed in the horizontal flow direction or the vertical flow direction under the control of the controller (200).
예를 들면, 어느 하나의 역삼투 모듈의 전단 및 후단에 배치된 3방향 밸브가 수평 흐름 방향으로 개방되면 제1 역삼투 모듈(10)처럼 순방향의 역삼투 모듈이 되는 것이고, 어느 하나의 역삼투 모듈의 전단 및 후단에 배치된 3방향 밸브가 수직 흐름 방향으로 개방되면 제3 역삼투 모듈(30)처럼 역방향의 역삼투 모듈이 되는 것이다.For example, when the three-way valves arranged in the front and rear of one reverse osmosis module are opened in the horizontal flow direction, it becomes a forward reverse osmosis module like the first reverse osmosis module (10), and when the three-way valves arranged in the front and rear of one reverse osmosis module are opened in the vertical flow direction, it becomes a reverse osmosis module like the third reverse osmosis module (30).
제2 3방향 밸브(XV4)(3-way control valve)는 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)의 각 입력단이 연결되는 관로(L1)의 일지점 상에 배치되며, 개폐 방향에 따라서 제3 역삼투 모듈(30)의 농축수(B2)가 외부로 배출될 수도 있고, 원수와 혼합된 후 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 입력될 수 있다. 즉, 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)의 각 전단이 연결되는 관로(L1)는 역방향의 제3 역삼투 모듈(30)의 농축수가 출력되는 관로이며, 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20)이 역방향으로 재설정될 경우 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20)의 농축수는 그 관로(L1)로 출력된다.The second three-way valve (XV4) (3-way control valve) is positioned at a point in the conduit (L1) where the input terminals of the first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30) are connected, and depending on the opening and closing direction, the concentrated water (B2) of the third reverse osmosis module (30) may be discharged to the outside or may be mixed with raw water and then input to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20). That is, the conduit (L1) through which each of the first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30) is connected is a conduit through which the concentrated water of the third reverse osmosis module (30) in the reverse direction is output, and when the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) are reset in the reverse direction, the concentrated water of the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) is output through the conduit (L1).
예컨대, 제2 3방향 밸브(XV4)는 장치의 순환모드에서 제3 역삼투 모듈(30)의 농축수(B2)가 원수와 혼합된 후 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 공급되도록 개폐(도면상 왼쪽 개방)되고, 배출모드에서 제3 역삼투 모듈(30)의 농축수(B2)가 외부로 배출되도록 개폐(도면상 오른쪽 개방)된다(도 2 참조).For example, the second three-way valve (XV4) is opened and closed (left open in the drawing) so that the concentrated water (B2) of the third reverse osmosis module (30) is mixed with the raw water and then supplied to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the circulation mode of the device, and is opened and closed (right open in the drawing) so that the concentrated water (B2) of the third reverse osmosis module (30) is discharged to the outside in the discharge mode (see Drawing 2).
피드펌프(FP)는 역삼투 모듈들(10, 20, 30)에 원수(R)를 공급하기 위해 설치되는 것으로서, 예를 들어 약 3bar(g)의 압력으로 원수(R)를 이송할 수 있다.The feed pump (FP) is installed to supply raw water (R) to the reverse osmosis modules (10, 20, 30), and can transport raw water (R) at a pressure of, for example, about 3 bar (g).
1차 펌프(P1)는 피드펌프(FP)의 출력단에 연결되며, 피드펌프(FP)에서 공급되는 원수(R)의 유량이 미리 설정된 기준을 초과하면 구동을 개시한다. 1차 펌프(P1)는 고압 펌프(High Pressure pump)가 사용될 수 있다.The primary pump (P1) is connected to the output terminal of the feed pump (FP), and starts operating when the flow rate of the raw water (R) supplied from the feed pump (FP) exceeds a preset standard. A high pressure pump can be used as the primary pump (P1).
2차 펌프(P2)는 1차 펌프(P1)의 출력단에 배치되고, 제3 역삼투 모듈(30)에서 배출된 농축수(B2)와 1차 펌프(P1)를 통해 공급되는 가압된 원수(R)가 혼합된 합류수를 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)의 입력단으로 이송시킨다.The secondary pump (P2) is placed at the output terminal of the primary pump (P1) and transfers the combined water, which is a mixture of the concentrated water (B2) discharged from the third reverse osmosis module (30) and the pressurized raw water (R) supplied through the primary pump (P1), to the input terminals of the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction.
2차 펌프(P2)는 농축수의 흐름을 이용하여 원수(R)의 흐름을 가속시키는 윈리의 제트 펌프(jet pump)가 사용될 수 있다.The secondary pump (P2) can be a jet pump of the principle that accelerates the flow of raw water (R) by utilizing the flow of concentrated water.
즉, 원수(R)의 압력보다 농축수(B2)의 압력이 더 높기 때문에 원수(R)와 농축수(B2)의 원활한 합류 및 이송을 위해 압력 강하(pressure drop)를 가해주어야 하지만 그만큼의 에너지 손실을 감수해야 한다. 따라서 2차 펌프(P2)로 제트 펌프(jet pump)를 이용함으로써 별도의 압력 강하 없이도 농축수(B)의 흐름을 이용하여 원수(R)를 가속할 수 있다.That is, since the pressure of the concentrated water (B2) is higher than that of the raw water (R), a pressure drop must be applied to ensure smooth joining and transport of the raw water (R) and the concentrated water (B2), but this requires the acceptance of an equivalent amount of energy loss. Therefore, by using a jet pump as the secondary pump (P2), the raw water (R) can be accelerated by utilizing the flow of the concentrated water (B) without a separate pressure drop.
3차 펌프(P3)는 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)의 출력단에 연결되며, 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)에서 배출된 농축수(B)를 제3 역삼투 모듈(30)의 입력단으로 이동시킨다. 3차 펌프(P3)는 부스터(Booster) 펌프가 사용될 수 있다.The tertiary pump (P3) is connected to the output terminals of the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20), and moves the concentrated water (B) discharged from the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) to the input terminal of the third reverse osmosis module (30). A booster pump can be used as the tertiary pump (P3).
제1 2방향 밸브(XV51)는 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)의 담수가 배출되는 출력단이 연결되는 관로(L2)의 일지점 상에 배치되며, 제1 2방향 밸브(XV51)의 개폐 방향에 따라서 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)을 경유하면서 여과된 담수(permeate)가 외부로 배출되어 회수될 수도 있고, 일부가 피드펌프(FP)로 공급되어 원수와 혼합된 후 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 재순환 공급될 수 있다.The first two-way valve (XV51) is positioned at a point in a conduit (L2) where the output terminals of the first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30) are connected, and depending on the opening and closing direction of the first two-way valve (XV51), the filtered fresh water (permeate) passing through the first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30) may be discharged to the outside and recovered, or some of the fresh water may be supplied to a feed pump (FP), mixed with raw water, and then recirculated and supplied to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction.
여과된 담수를 원수와 혼합한 후 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 재순환하는 이유는 담수의 회수율 향상 및 원수의 농도를 낮추는 효과를 도모하기 위함이다. 즉, 설계 원수 농도보다 높게 들어올 경우 일부 수질 기준치를 넘어서는 생산수(담수)를 버리는 것이 아니라 원수와 혼합하여 원수의 농도를 낮춰 줌으로써 역삼투압 탈염 장치에서 물을 여과하기 위해 필요한 압력이 높아지는 것을 방지할 수 있고 버리는 생산수를 회수하여 회수율을 높일 수 있다.The reason for mixing the filtered fresh water with the raw water and recycling it to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction is to improve the recovery rate of the fresh water and to lower the concentration of the raw water. In other words, when the concentration of the raw water is higher than the design concentration, the produced water (fresh water) that exceeds some water quality standards is not discarded, but rather mixed with the raw water to lower the concentration of the raw water, thereby preventing the pressure required to filter water in the reverse osmosis desalination device from increasing and recovering the discarded produced water to increase the recovery rate.
수질센서(AT)는 제1 역삼투 모듈(10), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제3 역삼투 모듈(30)의 담수가 배출되는 출력단이 연결된 관로(L2)의 일 지점에 배치되어 담수의 수질을 분석한다.A water quality sensor (AT) is placed at a point in a pipe (L2) connected to the output terminals through which fresh water is discharged from the first reverse osmosis module (10), the second reverse osmosis module (20), and the third reverse osmosis module (30) to analyze the water quality of the fresh water.
예컨대, 수질센서(AT)는 담수의 전기전도도를 분석하여 물 속에 녹아 있는 이온의 농도를 측정하고, 이온의 농도가 기준치보다 높으면 수질 기준 이상의 염도가 잔류하는 것으로 판단할 수 있다. For example, a water quality sensor (AT) analyzes the electrical conductivity of fresh water to measure the concentration of ions dissolved in the water, and if the concentration of ions is higher than the standard, it can be determined that salinity exceeding the water quality standard remains.
즉, 기준 염도 이상의 담수는 상기 원수와 혼합하여 상기 각 순방향 역삼투 모듈(10, 20)로 순환된다. 이때, 제1 2방향 밸브(XV51)는 담수를 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 재순환되도록 폐쇄되고 재순환되는 담수가 피드펌프(FP)로 연결되는 관로(L2)에 배치된 제2 2방향 밸브(XV52)가 개방되며, 담수는 원수와 혼합된 후 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 재순환되어 담수의 회수율을 높을 높일 수 있다.That is, fresh water having a salinity higher than the standard salinity is mixed with the raw water and circulated to each of the forward reverse osmosis modules (10, 20). At this time, the first two-way valve (XV51) is closed so that the fresh water is recirculated to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20), and the second two-way valve (XV52) arranged in the conduit (L2) through which the recirculated fresh water is connected to the feed pump (FP) is opened, so that the fresh water is mixed with the raw water and then recirculated to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction, thereby increasing the fresh water recovery rate.
담수가 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 재순환될 때 정화수 탱크(filtered water tank)(FWT)를 거쳐 재순환될 수도 있다. When fresh water is recycled to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction, it may also be recycled through a filtered water tank (FWT).
또한, 재순환되는 담수는 설계 원수 농도보다 높게 들어온 원수의 농도를 낮추는 역할도 한다.Additionally, recycled fresh water also serves to lower the concentration of raw water that comes in higher than the design raw water concentration.
압력센서(PT)는 피드펌프(FT)에서부터 역삼투 모듈들(10, 20, 30)으로 원수가 공급되는 관로의 일 지점에 구비되어 관로의 압력의 측정한다.A pressure sensor (PT) is installed at a point in the pipeline through which raw water is supplied from the feed pump (FT) to the reverse osmosis modules (10, 20, 30) and measures the pressure in the pipeline.
구체적으로, 압력센서(PT)는 역삼투 모듈(10, 20, 30)들로 원수가 공급되는 배관 및 농축수가 출력되는 배관의 각 지점에 구비되어 상기 배관의 압력 및 차압을 측정한다.Specifically, pressure sensors (PT) are installed at each point in the pipes through which raw water is supplied to the reverse osmosis modules (10, 20, 30) and the pipes through which concentrated water is output, to measure the pressure and differential pressure of the pipes.
압력센서(PT)는 유체식 압력센서(PT)(Hydraulic Pressure Sensor)가 사용될 수도 있지만, 센서의 종류는 이에 한정하지 않는다.The pressure sensor (PT) may be a hydraulic pressure sensor (PT), but the type of sensor is not limited to this.
컨트롤러(200)는 역삼투 모듈(10, 20, 30)들 중 적어도 하나는 역방향(예를 들면 30)으로 운용하고 나머지는 순방향(예를 들면, 10, 20)으로 운용하되, 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향 역삼투 모듈(예를 들면, 30, 20, 10 순서)이 지정되도록 탈염 장치를 제어한다.The controller (200) controls the desalination device so that at least one of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) operates in the reverse direction (e.g., 30) and the rest operate in the forward direction (e.g., 10, 20), but sequentially designates the reverse osmosis modules in a preset order (e.g., in the order of 30, 20, 10).
컨트롤러(200)는 역삼투 모듈(10, 20, 30)들의 방향이 지정되면, 역방향 역삼투 모듈(30)에서 출력된 농축수를 원수와 혼합하여 순방향 역삼투 모듈(10, 20)로 입력하는 순환모드 또는 역방향 역삼투 모듈에서 출력된 농축수를 외부로 배출시키는 배출모드 및 순환모드와 배출모드의 N회(N은 1 이상의 자연수) 사이클이 종료되면 역삼투 유닛에 포함된 역삼투 모듈들 중 적어도 하나를 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향으로 운용하고 나머지는 순방향으로 운용하는 재설정 모드로 탈염 장치를 가동시키되, N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기와 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정한다.When the direction of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) is designated, the controller (200) operates the desalination device in a circulation mode in which the concentrated water output from the reverse reverse osmosis module (30) is mixed with raw water and input into the forward reverse osmosis module (10, 20), a discharge mode in which the concentrated water output from the reverse reverse osmosis module is discharged to the outside, and a reset mode in which at least one of the reverse osmosis modules included in the reverse osmosis unit is sequentially operated in the reverse direction according to a preset order and the rest are operated in the forward direction when N cycles (N is a natural number greater than or equal to 1) of the circulation mode and the discharge mode are completed, and the inlet pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the first cycle among the N cycles are compared with the inlet pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the last cycle among the N cycles to reset the number of cycles until operation in the next reset mode.
컨트롤러(200)는 상기 제1 3방향 밸브(XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33) 및 제2 3방향 밸브(XV4)의 개폐 방향을 조절하여 순환모드 및 배출모드로 운용한다.The controller (200) controls the opening and closing directions of the first three-way valve (XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33) and the second three-way valve (XV4) to operate in circulation mode and discharge mode.
순환모드는 도 1에서처럼, 역방향 역삼투 모듈(30)에서 배출된 농축수를 원수와 혼합하여 각 순방향 역삼투 모듈(10, 20)들로 유입시키는 모드이다.The circulation mode is a mode in which the concentrated water discharged from the reverse osmosis module (30) is mixed with raw water and fed into each forward reverse osmosis module (10, 20), as shown in Fig. 1.
순환모드는 미리 계산된 농축수(B)의 농도, 압력, 유량, 스케일량에 기초하여 초기 설정된 시간동안에 운전된다.The circulation mode operates for an initially set time based on the pre-calculated concentration, pressure, flow rate, and scale of the concentrated water (B).
배출모드는 도 2에서처럼, 농축수를 외부로 배출하는 모드로서, 순환모드가 초기 설정된 시간 동안 운전된 후에 수행된다.The discharge mode is a mode for discharging concentrated water to the outside, as shown in Fig. 2, and is performed after the circulation mode has been operated for the initially set time.
재설정모드는 컨트롤러(200)는 순환모드 및 배출모드의 사이클이 미리 설정된 횟수로 반복되고 난 후 역삼투압 모듈들(10, 20, 30)의 운용 방향을 재설정한다.In reset mode, the controller (200) resets the operating direction of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) after the cycles of the circulation mode and discharge mode are repeated a preset number of times.
구체적으로, 컨트롤러(200)는 순환모드 및 배출모드가 미리 설정된 횟수가 반복되고 나면 제1 3방향 밸브들(XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33)을 조절하여 순방향 역삼투 모듈(10, 20)들 중 적어도 하나를 역방향 역삼투 모듈로 전환시키고 기존의 역방향 역삼투 모듈(30)을 순방향 역삼투 모듈로 전환시킨다.Specifically, the controller (200) controls the first three-way valves (XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33) to convert at least one of the forward reverse osmosis modules (10, 20) into a reverse reverse osmosis module and converts an existing reverse reverse osmosis module (30) into a forward reverse osmosis module after the circulation mode and the discharge mode are repeated a preset number of times.
예컨대, 역삼투 모듈 내로 원수(R)가 공급되면 후단으로 갈수록 농도가 증가하기 때문에 스케일(scale)의 발생 확률이 높아지고, 스케일이 많아질수록 전체적으로 플럭스(flux)가 감소하면서 성능은 저하된다. 따라서 원수(R)의 공급 방향을 주기적으로 반대로 전환해 줌으로써 원수(R)의 공급 압력에 의해 스케일의 일부 제거하는 한편 역삼투 모듈 내 바이오 파울링(Bio fouling)과 스케일(scale) 발생 속도를 늦출 수 있다.For example, when raw water (R) is supplied into a reverse osmosis module, the concentration increases toward the rear end, so the probability of scale occurrence increases, and as the scale increases, the overall flux decreases, which deteriorates performance. Therefore, by periodically reversing the supply direction of the raw water (R), some of the scale can be removed by the supply pressure of the raw water (R), while slowing down bio-fouling and scale occurrence within the reverse osmosis module.
다시 말해서, 일반적인 폐회로 역삼투압(Closed circuitreverse osmosis, CCRO)은 최초의 배치 상태로 역삼투 모듈을 지속적으로 순환하면서 배출되는 농축수(B)의 압력이 증가하는 시간이 각 배치(batch)마다 감소하지만, 본 실시예에서는 농축수(B)와 원수(R)가 혼합하는 폐회로 역삼투압(CCRO) 공정 전에 순방향 역삼투 모듈(10, 20)(forward RO module)에서 배출된 농축수(B)가 미리 설정된 주기로 변경되는 역방향 역삼투 모듈(30)(backward RO module)로 유입되어, 원수의 공급 방향을 주기적으로 반대로 적용함으로써 역삼투 모듈 내 바이오 파울링(Bio fouling)과 스케일(scale) 발생 속도를 늦추고, 일부 스케일을 제거할 수 있기 때문에 농축수의 압력이 증가하는 시간의 감소 폭이 짧아지므로 CIP(Clean in place) 주기가 길어지는 효과가 있다.In other words, in a general closed circuit reverse osmosis (CCRO) process, the time for which the pressure of the concentrated water (B) discharged while continuously circulating through the reverse osmosis module in the initial batch state decreases for each batch, but in the present embodiment, before the closed circuit reverse osmosis (CCRO) process in which the concentrated water (B) and the raw water (R) are mixed, the concentrated water (B) discharged from the forward reverse osmosis module (10, 20) (forward RO module) is fed into the reverse reverse osmosis module (30) (backward RO module) with a preset cycle, thereby periodically reversing the supply direction of the raw water, thereby slowing down the rate of bio-fouling and scale generation in the reverse osmosis module and removing some of the scale, so that the decrease in the time for which the pressure of the concentrated water increases is shortened, thereby resulting in a longer CIP (clean in place) cycle.
도 3은 본 실시예의 탈염 장치의 모드 변환 과정을 나타낸 블록도이다.Figure 3 is a block diagram showing the mode conversion process of the desalination device of this embodiment.
도 1 및 도 3에서 보듯, 컨트롤러(200)는 역방향 역삼투 모듈(30)에서 출력된 농축수를 원수와 혼합하여 순방향 역삼투 모듈로 입력하는 순환모드 또는 역방향 역삼투 모듈(10, 20, 30)에서 출력된 농축수를 외부로 배출시키는 배출모드 및 순환모드와 배출모드의 N회 사이클이 종료되면 역삼투 유닛에 포함된 역삼투 모듈들 중 적어도 하나를 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향으로 운용하고 나머지는 순방향으로 운용하는 재설정 모드로 탈염 장치를 가동시키되, N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기와 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정한다.As shown in FIGS. 1 and 3, the controller (200) operates the desalination device in a circulation mode in which the concentrated water output from the reverse reverse osmosis module (30) is mixed with raw water and input into the forward reverse osmosis module, in a discharge mode in which the concentrated water output from the reverse reverse osmosis module (10, 20, 30) is discharged to the outside, and in a reset mode in which at least one of the reverse osmosis modules included in the reverse osmosis unit is sequentially operated in the reverse direction according to a preset order and the rest are operated in the forward direction when N cycles of the circulation mode and the discharge mode are completed, and compares the inlet pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the first cycle among the N cycles with the inlet pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the last cycle among the N cycles to reset the number of cycles until operation in the next reset mode.
순환모드는 역방향 역삼투 모듈(30)에서 배출된 농축수를 원수와 혼합하여 각 순방향 역삼투 모듈(10, 20)들로 유입시키는 모드이다. 순환모드는 미리 계산된 농축수(B)의 농도, 압력, 유량, 스케일량에 기초하여 초기 설정된 시간동안에 운전된다.The circulation mode is a mode in which the concentrated water discharged from the reverse osmosis module (30) is mixed with raw water and fed into each forward reverse osmosis module (10, 20). The circulation mode is operated for an initially set time based on the pre-calculated concentration, pressure, flow rate, and scale amount of the concentrated water (B).
컨트롤러(200)는 순환모드에서 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브(XV11, XV12, XV21, XV22)를 수평 흐름 방향으로 조절하여 순방향으로 설정한다. 그리고 컨트롤러(200)는 제3 역삼투 모듈(30)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브(XV31, XV32)를 수직 흐름 방향으로 조절하여 역방향으로 설정한다.The controller (200) sets the first three-way valves (XV11, XV12, XV21, XV22) arranged in front and behind the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the circulation mode in the forward direction by controlling them in the horizontal flow direction. In addition, the controller (200) sets the first three-way valves (XV31, XV32) arranged in front and behind the third reverse osmosis module (30) in the reverse direction by controlling them in the vertical flow direction.
배출모드는 농축수를 외부로 배출하는 모드로서, 순환모드가 초기 설정된 시간 동안 운전된 후에 수행된다(도 2 참조)The discharge mode is a mode that discharges the concentrated water to the outside, and is performed after the circulation mode has been operated for the initially set time (see Figure 2).
컨트롤러(200)는 배출모드에서 제2 3방향 밸브(XV4)를 도면상 우측이 개방된 수직 방향으로 개방하여 농축수의 순환을 중지하고 농축수를 외부로 배출한다.The controller (200) opens the second three-way valve (XV4) in the discharge mode in the vertical direction with the right side open in the drawing to stop the circulation of the concentrated water and discharge the concentrated water to the outside.
또한, 컨트롤러(200)는 재설정모드에서 순방향 역삼투 모듈(10, 20)들 중 적어도 하나를 역방향 역삼투 모듈로 전환시키고 기존의 역방향 역삼투 모듈(30)을 순방향 역삼투 모듈로 전환시킨다.Additionally, the controller (200) converts at least one of the forward reverse osmosis modules (10, 20) into a reverse reverse osmosis module in the reset mode and converts the existing reverse reverse osmosis module (30) into a forward reverse osmosis module.
예를 들면, 컨트롤러(200)는 재설정 모드에서 제2 역삼투 모듈(20)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브(XV21, XV22)의 개폐 방향을 수평 흐름방향에서 수직 흐름 방향으로 전환시켜 역방향으로 설정한다.For example, in the reset mode, the controller (200) reverses the opening and closing direction of the first three-way valve (XV21, XV22) positioned in front and behind the second reverse osmosis module (20) from the horizontal flow direction to the vertical flow direction.
그리고 컨트롤러(200)는 제3 역삼투 모듈(30)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브(XV21, XV22)의 개폐 방향을 수직 흐름방향에서 수평 흐름 방향으로 전환시켜 순방향으로 설정한다.And the controller (200) switches the opening/closing direction of the first three-way valve (XV21, XV22) positioned in front and rear of the third reverse osmosis module (30) from the vertical flow direction to the horizontal flow direction, thereby setting it in the forward direction.
재설정 모드는 순환모드와 배출모드의 N회 사이클이 종료되면 역삼투 모듈들(10, 20, 30) 중 적어도 하나를 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향으로 운용하고 나머지는 순방향으로 운용한다. 이에 대한 설명은 도 4에서 구체적으로 설명하기로 한다.The reset mode operates at least one of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) sequentially in reverse according to a preset order when N cycles of the circulation mode and discharge mode are completed, and the rest are operated in forward direction. This will be described in detail in Fig. 4.
컨트롤러(200)는 순환모드와 상기 배출모드의 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기와 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정한다.The controller (200) compares the inlet pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the first cycle among N cycles of the circulation mode and the discharge mode with the inlet pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the last cycle among the N cycles, and resets the number of cycles until operation in the next reset mode.
구체적으로, 컨트롤러(200)는 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기가 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 기울기 보다 기준 이상으로 증가하면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 차감시키고, N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 기울기가 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 기울기 보다 기준 이하로 감소되면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 증가시킨다.Specifically, the controller (200) decrements the number of cycles until operation in the next reset mode when the inlet pressure and differential pressure gradients of the circulation mode of the last cycle among N cycles increase by a reference value or more than the inlet pressure gradient of the circulation mode of the first cycle among N cycles, and increases the number of cycles until operation in the next reset mode when the inlet pressure gradient of the circulation mode of the last cycle among N cycles decreases by a reference value or less than the inlet pressure gradient of the circulation mode of the first cycle among N cycles.
예를 들면, 순환모드가 수행되고나서 배출모드가 완료되는 것이 1사이클이고, 이 사이클이 20회 반복되면 역삼투압 모듈의 방향을 전환하는 재설정모드가 수행될 경우, 컨트롤러(200)는 1번째 사이클의 순환모드가 시작될 때의 압력값과 1번째 사이클의 순화모드가 종료될 때의 압력값으로 1번째 사이클의 압력 기울기를 계산하고, 20번째 사이클의 순환모드가 시작될 때의 압력값과 20번째 사이클의 순화모드가 종료될 때의 압력값으로 20번째 사이클의 압력 기울기를 계산한다.For example, if one cycle is performed when the circulation mode is performed and the discharge mode is completed, and if this cycle is repeated 20 times and a reset mode is performed to change the direction of the reverse osmosis module, the controller (200) calculates the pressure gradient of the first cycle using the pressure value when the circulation mode of the first cycle starts and the pressure value when the purification mode of the first cycle ends, and calculates the pressure gradient of the 20th cycle using the pressure value when the circulation mode of the 20th cycle starts and the pressure value when the purification mode of the 20th cycle ends.
참고로, 압력 기울기는 (순환모드가 죵로될 때의 압력값 - 순환모드가 시작된 후 30 초 뒤의 압력값) / (순환모드 설정 시간-30초)으로 계산된다.For reference, the pressure gradient is calculated as (pressure value when circulation mode is turned on - pressure value 30 seconds after circulation mode starts) / (circulation mode setting time - 30 seconds).
그리고 컨트롤러(200)는 20번째 사이클의 압력 기울기가 1번째 사이클의 압력 기울기보다 20% 이상 증가하면 다음 재설정 모드가 시작되기 전 사이클의 횟수(즉, 20회)를 19회로 차감시킨다.And, if the pressure gradient of the 20th cycle increases by 20% or more compared to the pressure gradient of the 1st cycle, the controller (200) reduces the number of cycles (i.e., 20 times) to 19 times before the next reset mode starts.
반면에, 컨트롤러(200)는 20번째 사이클의 압력 기울기가 1번째 사이클의 압력 기울기보다 20% 이하로 감소하면 다음 재설정 모드가 시작되기 전 사이클의 횟수(즉, 20회)를 21회로 증가시킨다.On the other hand, the controller (200) increases the number of cycles (i.e., 20) to 21 before the next reset mode starts if the pressure gradient of the 20th cycle decreases to 20% or less than the pressure gradient of the 1st cycle.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 재설정 모드를 나타낸 모식도이다.FIG. 4 is a schematic diagram showing the reset mode of a sequential circulating process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 1 of the present invention.
도 4에서 보듯, 컨트롤러(200)는 순환모드 및 배출모드가 미리 설정된 횟수(예를 들면 20회)가 반복되고 나면 제1 3방향 밸브들을 조절하여 순방향 역삼투 모듈(10, 20)들 중 적어도 하나를 역방향 역삼투 모듈로 지정하고, 기존의 역방향 역삼투 모듈(30)을 순방향 역삼투 모듈로 전환시킨다.As shown in Fig. 4, the controller (200) controls the first three-way valves to designate at least one of the forward reverse osmosis modules (10, 20) as a reverse reverse osmosis module after the circulation mode and the discharge mode are repeated a preset number of times (e.g., 20 times), and converts the existing reverse reverse osmosis module (30) into a forward reverse osmosis module.
역삼투 모듈들(10, 20, 30)의 최초 배치 때 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)이 순방향으로 설정되고 제3 역삼투 모듈(30)이 역방향으로 배치된 경우, 재설정 모드에서 제3 역삼투 모듈(30)은 순방향으로 재설정하고, 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20) 중 하나를 역방향으로 재설정할 수 있다. 도 4에서는 제2 역삼투 모듈(20)을 역방향으로 재설정하는 것을 예로 들어 설명한다.When the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) are set in the forward direction and the third reverse osmosis module (30) is placed in the reverse direction during the initial arrangement of the reverse osmosis modules (10, 20, 30), in the reset mode, the third reverse osmosis module (30) can be reset in the forward direction, and one of the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) can be reset in the reverse direction. In FIG. 4, resetting the second reverse osmosis module (20) in the reverse direction is described as an example.
구체적으로, 컨트롤러(200)는 제2 역삼투 모듈(20)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브(XV21, XV22)의 개폐 방향을 수평 흐름방향에서 수직 흐름 방향으로 전환시켜 역방향으로 설정한다.Specifically, the controller (200) reverses the opening and closing direction of the first three-way valve (XV21, XV22) positioned in front and behind the second reverse osmosis module (20) from a horizontal flow direction to a vertical flow direction.
그리고 컨트롤러(200)는 제3 역삼투 모듈(30)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브(XV21, XV22)의 개폐 방향을 수직 흐름방향에서 수평 흐름 방향으로 전환시켜 순방향으로 설정한다.And the controller (200) switches the opening/closing direction of the first three-way valve (XV21, XV22) positioned in front and rear of the third reverse osmosis module (30) from the vertical flow direction to the horizontal flow direction, thereby setting it in the forward direction.
<실시예 2><Example 2>
실시예 2는 실시예 1의 순차적 순환공정 역삼투압 탈염 장치의 제어 방법에 관한 것이다.Example 2 relates to a control method of a sequential circulation process reverse osmosis desalination device of Example 1.
본 실시예의 방법은 순환모드 운전단계, 배출모드 운전단계, 재설정 모드 운전단계, 사이클 횟수를 재설정하는 단계를 포함한다. 그리고 본 실시예의 방법은 담수를 정화수 탱크(filtered water tank)로 이송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.The method of the present embodiment includes a circulation mode operation step, a discharge mode operation step, a reset mode operation step, and a step of resetting the number of cycles. And the method of the present embodiment may further include a step of transporting fresh water to a filtered water tank.
설명의 편의를 위해, 순환모드 운전단계는 도 5에서 설명하고, 배출모드 운전단계는 도 6에서 설명하며, 재설정 모드 운전단계 및 사이클 횟수를 재설정하는 단계는 도 7에서 설명하기로 한다.For convenience of explanation, the circulation mode operation step is described in Fig. 5, the discharge mode operation step is described in Fig. 6, and the reset mode operation step and the step of resetting the number of cycles are described in Fig. 7.
도 5는 실시예 2에 따른 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치에서 원수 공급 및 농축수 공급 과정을 나타낸 플로우차트이다.Figure 5 is a flow chart showing the raw water supply and concentrated water supply processes in a sequential circulation process osmotic desalination device of adaptive cycle control according to Example 2.
도 1 및 도 5에서 보듯, 순환모드 운전단계는 역삼투 모듈들(10, 20, 30) 중 역방향으로 설정할 모듈을 선택한다. 본실시예에서는 제3 역삼투 모듈(30)을 역방향으로 설정한다(S11).As shown in FIG. 1 and FIG. 5, the circulation mode operation step selects a module among the reverse osmosis modules (10, 20, 30) to be set in the reverse direction. In the present embodiment, the third reverse osmosis module (30) is set in the reverse direction (S11).
제3 역삼투 모듈(30)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브는 수직 흐름 방향으로 조절하여 역방향으로 설정하고, 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)의 전단 및 후단에 배치된 제1 3방향 밸브는 수평 흐름방향으로 조절하여 순방향으로 설정한다(S11).The first three-way valves arranged in front and behind the third reverse osmosis module (30) are set in the reverse direction by adjusting in the vertical flow direction, and the first three-way valves arranged in front and behind the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) are set in the forward direction by adjusting in the horizontal flow direction (S11).
그리고 역삼투 모듈들(10, 20, 30)에서 여과된 담수가 외부로 배출될 수 있도록 제1 2방향 밸브(XV51)를 개방시킨다(S11).Then, the first two-way valve (XV51) is opened (S11) so that the filtered fresh water from the reverse osmosis modules (10, 20, 30) can be discharged to the outside.
역삼투 모듈(10, 20, 30) 및 제1 3방향 밸브의 설정이 완료되면 순환모드의 운전단계가 시작되어 피드펌프(FP)를 구동하여 약 3 bar(g)의 압력으로 원수를 공급한다(S12). When the settings of the reverse osmosis module (10, 20, 30) and the first three-way valve are completed, the operation phase of the circulation mode starts and the feed pump (FP) is driven to supply raw water at a pressure of approximately 3 bar(g) (S12).
피드펌프(FP)에서 원수가 공급되면 초기 설정된 순환모드의 타이머가 시작된다(S13)When raw water is supplied from the feed pump (FP), the timer of the initially set circulation mode starts (S13).
그리고 이 시점에서 순환모드의 횟수가 카운트될 수 있다(S14).And at this point, the number of cycles in the cyclic mode can be counted (S14).
피드펌프(FP)에서 원수가 공급되면 10초 후 1차 펌프(P1)가 구동(S15)되며 순환모드의 설정 유량값까지 VFD (Variable Frequency Drive)를 통해 서서히 1차 펌프(P1)의 속도가 증가되고 설정값에 도달하면 PID(Proportional Integral-Derivative) 제어를 시작한다.When raw water is supplied from the feed pump (FP), the primary pump (P1) starts operating (S15) after 10 seconds, and the speed of the primary pump (P1) gradually increases through the VFD (Variable Frequency Drive) up to the set flow rate value of the circulation mode, and when the set value is reached, PID (Proportional Integral-Derivative) control starts.
이때 VFD는 피드펌프(FP)의 출력단에 설치된 유량계(미도시)의 신호에 따라 제어된다.At this time, the VFD is controlled according to the signal of the flow meter (not shown) installed at the output terminal of the feed pump (FP).
1차 펌프(P1)가 구동된 후 10초 후 3차 펌프(P3)를 구동(S16)시키고 이때, 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)에서 생성된 농축수가 압력이 약 1.5bar 상승되어 역방향의 제3 역삼투 모듈(30)로 공급한다.After the primary pump (P1) is driven, 10 seconds later, the tertiary pump (P3) is driven (S16), and at this time, the concentrated water produced in the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction is supplied to the third reverse osmosis module (30) in the reverse direction with the pressure increased by approximately 1.5 bar.
역방향의 제3 역삼투 모듈(30)에서 배출된 농축수를 원수와 혼합시킨 후 순방향의 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)로 순환시키기 위해 제2 3방향 밸브(XV4)는 도면상 좌측이 개방된 수직 흐름 방향으로 조절된다(S17).In order to mix the concentrated water discharged from the third reverse osmosis module (30) in the reverse direction with the raw water and then circulate it to the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) in the forward direction, the second three-way valve (XV4) is adjusted in the vertical flow direction with the left side open in the drawing (S17).
도 6은 실시예 2에 따른 따른 적응적 제어의 순환공정 역삼투압 탈염 장치에서 순환모드의 담수 생산 및 배출 결정 과정을 나타낸 플로우차트이다.Figure 6 is a flow chart showing the process of determining fresh water production and discharge in a circulation mode in a reverse osmosis desalination device with adaptive control according to Example 2.
도 1 및 도 6에서 보듯, 담수를 정화수 탱크(filtered water tank)로 이송하는 단계에서 역삼투 모듈들(10, 20, 30)에서 여과된 담수는 수질센서(AT)에 의해서 모니터링된다(S11),As shown in Fig. 1 and Fig. 6, in the step of transporting fresh water to a filtered water tank, the fresh water filtered in the reverse osmosis modules (10, 20, 30) is monitored by a water quality sensor (AT) (S11).
담수의 수질은 수질센서(AT)에서 측정된 수치(예를 들면, 전기전도도의 수치)가 40μS/cm 미만이면 제1 2방향 밸브(XV51)를 개방하고(S2) 제2 2방향 밸브(XV52)를 폐쇄(S3)하여 담수를 외부로 배출하고, 측정된 수치가 40μ S/cm 이상이면, 제2 2방향 밸브(XV52)를 개방(S4)하고 제1 2방향 밸브(XV51)를 폐쇄(S5)하여 담수를 원수와 혼합하여 재순환시킨다.If the water quality of the fresh water is measured by a water quality sensor (AT) (e.g., an electrical conductivity value) of less than 40 μS/cm, the first two-way valve (XV51) is opened (S2) and the second two-way valve (XV52) is closed (S3) to discharge the fresh water to the outside. If the measured value is 40 μS/cm or higher, the second two-way valve (XV52) is opened (S4) and the first two-way valve (XV51) is closed (S5) to mix the fresh water with the raw water and recirculate it.
그리고 순환모드 운전 시간이 설정시간에 도달했는지 체크(S6)하고 도달 여부에 따라 배출모드로 전환된다.Then, it is checked whether the circulation mode operation time has reached the set time (S6) and, depending on whether it has reached the set time, it switches to the discharge mode.
도 7은 실시예 2에 따른 적응적 제어의 순환공정 역삼투압 탈염 장치에서 순환모드에서 배출모드로 전환 과정을 나타낸 플로우차트이다.Figure 7 is a flow chart showing the process of switching from circulation mode to discharge mode in a circulating process reverse osmosis desalination device of adaptive control according to Example 2.
순환모드가 미리 설정된 시간동안 동작되어 배출모드로 전환되면 배출모드 운전단계가 시작되고, 배출모드 운전단계에서 제2 3방향 밸브(XV4)를 도면상 우측이 개방된 수직 방향으로 개방하여 농축수의 순환을 중지하고 농축수를 외부로 배출한다(S21, S24). 참고로 이때 순환모드의 타이머는 종료되고(S22), 배출모드의 타이머가 시작된다(S23).When the circulation mode is operated for a preset period of time and then switched to the discharge mode, the discharge mode operation phase starts, and in the discharge mode operation phase, the second three-way valve (XV4) is opened in the vertical direction with the right side open in the drawing to stop the circulation of the concentrated water and discharge the concentrated water to the outside (S21, S24). As a reference, at this time, the timer of the circulation mode ends (S22) and the timer of the discharge mode starts (S23).
이때 3차 펌프(P3)는 최소 운전점인 15hz 로 설정(S25)되며 1차 펌프(P1)는 배출모드의 설정 유량값까지 VFD를 통해 서서히 펌프 속도를 감속(S26)하고, 설정값에 도달하면 PID 제어 시작한다. 이때, VFD는 제2 유량계(FT1)의 신호에 따라 제어된다.At this time, the 3rd pump (P3) is set to the minimum operating point of 15 Hz (S25), and the 1st pump (P1) gradually reduces the pump speed (S26) through the VFD to the set flow rate value of the discharge mode, and when the set value is reached, PID control starts. At this time, the VFD is controlled according to the signal of the 2nd flow meter (FT1).
상기와 같은 과정은 순환/배출모드의 카운트가 미리 정해진 횟수에 도달할 때까지 반복된다.The above process is repeated until the count of the circulation/discharge mode reaches a predetermined number of times.
도 8은 실시예 2에 따른 따른 적응적 사이클 제어의 순환공정 역삼투압 탈염 장치에서 압력 기울기의 변화값을 통해 순환모드의 동작 횟수를 조절하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.Figure 8 is a flow chart showing the process of controlling the number of operations in the circulation mode through the change in pressure gradient in a circulating process reverse osmosis desalination device with adaptive cycle control according to Example 2.
재설정 모드 운전단계는 순환모드 및 배출모드가 구동되는 사이클이 미리 설정된 횟수로 반복되고 난 후 역삼투압 모듈들(10, 20, 30)의 운용 방향을 재설정하는 모드이다.The reset mode operation step is a mode that resets the operating direction of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) after the cycle in which the circulation mode and discharge mode are operated is repeated a preset number of times.
일 실시예에서, 순환모드가 수행되고나서 배출모드가 완료되는 것이 1사이클이고, 이 사이클이 20회 반복되면 역삼투압 모듈의 방향을 전환하는 재설정 모드 운전단계 수행된다고 가정할 경우, 사이클 횟수를 재설정하는 단계는 순환모드와 배출모드가 완료되는 각 사이클이 반복되는 횟수를 조절하는 단계이다.In one embodiment, assuming that one cycle is one in which the circulation mode is performed and the discharge mode is completed, and that this cycle is repeated 20 times, a reset mode operation step for switching the direction of the reverse osmosis module is performed, the step of resetting the number of cycles is a step of controlling the number of times each cycle in which the circulation mode and the discharge mode are completed is repeated.
도 1 및 도 8에서 보듯, 컨트롤러는 배출모드가 미리 정해진 횟수(예를 들면, 20회) 종료되면 역삼투 모듈들(10, 20, 30)의 흐름 방향을 전환한다. As shown in FIG. 1 and FIG. 8, the controller switches the flow direction of the reverse osmosis modules (10, 20, 30) when the discharge mode is terminated a predetermined number of times (e.g., 20 times).
이때, 역삼투 모듈들(10, 20, 30)의 흐름 방향의 변경을 위해 먼저 제1 3방향 밸브들의 개방 여부를 체크한다(S31).At this time, in order to change the flow direction of the reverse osmosis modules (10, 20, 30), first check whether the first three-way valves are open (S31).
즉, 순방향 역삼투 모듈들 중 적어도 하나를 역방향 역삼투 모듈로 전환시키고 기존의 역방향 역삼투 모듈을 순방향 역삼투 모듈로 전환(재설정 모드)시킨다.That is, at least one of the forward reverse osmosis modules is converted into a reverse reverse osmosis module, and the existing reverse reverse osmosis module is converted into a forward reverse osmosis module (reset mode).
일 예로, 역삼투 모듈들(10, 20, 30)의 최초 배치 때 제1 역삼투 모듈(10) 및 제2 역삼투 모듈(20)이 순방향으로 설정되고 제3 역삼투 모듈(30)이 역방향으로 배치된 경우, 컨트롤러는 제1 3방향 밸브(XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33)들을 체크하여 제1 역삼투 모듈(30), 제2 역삼투 모듈(20), 및 제1 역삼투 모듈(20)이 순차적으로 모든 역삼투 모듈이 역방향을 설정되었는 지를 체크한다(S31).For example, when the first reverse osmosis module (10) and the second reverse osmosis module (20) are set in the forward direction and the third reverse osmosis module (30) is set in the reverse direction during the initial arrangement of the reverse osmosis modules (10, 20, 30), the controller checks the first three-way valves (XV11, XV12, XV21, XV22, XV31, V33) to sequentially check whether all reverse osmosis modules, including the first reverse osmosis module (30), the second reverse osmosis module (20), and the first reverse osmosis module (20), are set in the reverse direction (S31).
예를 들면, 재설정 모드 운전단계에서 제3 역삼투 모듈(30)이 가장 먼저 역방향으로 지정된 경우, 사이클이 20회 반복되면 재설정 모드를 통해 다음 차례의 제2 역삼투 모듈(20)이 역방향으로 지정되고, 제1 역삼투 모듈(10) 및 제3 역삼투 모듈은(30) 순방향으로 지정된다.For example, if the third reverse osmosis module (30) is first designated in the reverse direction during the reset mode operation phase, when the cycle is repeated 20 times, the second reverse osmosis module (20) is designated in the reverse direction through the reset mode, and the first reverse osmosis module (10) and the third reverse osmosis module (30) are designated in the forward direction.
그리고 다시 사이클이 20회 반복되면 재설정 모드를 통해 다음 차례의 제1 역삼투 모듈(20)이 역방향으로 지정되고, 제2 역삼투 모듈(10) 및 제3 역삼투 모듈은(30) 순방향으로 지정된다.And again, when the cycle is repeated 20 times, the next first reverse osmosis module (20) is designated in the reverse direction through the reset mode, and the second reverse osmosis module (10) and the third reverse osmosis module (30) are designated in the forward direction.
만약, 제1 역삼투(30) 모듈 내지 제3 역삼투 모듈(30)이 모두 1회씩 순차적으로 역방향으로 지정되지 않은 경우, 미리 지정된 순서대로 역방향으로 지정한다(S32).If the first reverse osmosis module (30) to the third reverse osmosis module (30) are not sequentially designated in reverse direction once each, they are designated in reverse direction in a pre-designated order (S32).
제1 역삼투(30) 모듈 내지 제3 역삼투 모듈(30)이 모두 1회씩 순차적으로 역방향으로 지정됐다면, 재설정 모드로 운용되기 위한 카운트는 0으로 초기화된다(S34). 카운트가 0으로 초기화 되면 다음 재설정 모드에서는 다시 제3 역삼투 모듈(30), 제2 역삼투 모듈(20) 및 제1 역삼투 모듈(10) 순서대로 역방향으로 지정된다.If the first reverse osmosis module (30) to the third reverse osmosis module (30) are sequentially designated in reverse direction once each, the count for operation in reset mode is initialized to 0 (S34). If the count is initialized to 0, in the next reset mode, the third reverse osmosis module (30), the second reverse osmosis module (20), and the first reverse osmosis module (10) are designated in reverse direction again in sequence.
컨트롤러(200)는 사이클 횟수를 재설정하는 단계에서 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 기울기와 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정한다.The controller (200) compares the inlet pressure gradient of the circulation mode of the first cycle of N cycles with the inlet pressure gradient of the circulation mode of the last cycle of N cycles in the step of resetting the number of cycles, and resets the number of cycles until operation in the next reset mode.
컨트롤러(200)는 1번째 사이클의 순환모드가 시작될 때의 압력값과 1번째 사이클의 순화모드가 종료될 때의 압력값으로 1번째 사이클의 압력 기울기를 계산하고, 20번째 사이클의 순환모드가 시작될 때의 압력값과 20번째 사이클의 순환모드가 종료될 때의 압력값으로 20번째 사이클의 압력 기울기를 계산한다(S35).The controller (200) calculates the pressure gradient of the first cycle using the pressure value when the circulation mode of the first cycle starts and the pressure value when the purification mode of the first cycle ends, and calculates the pressure gradient of the 20th cycle using the pressure value when the circulation mode of the 20th cycle starts and the pressure value when the circulation mode of the 20th cycle ends (S35).
반면에, 컨트롤러(200)는 20번째 사이클의 압력 기울기가 1번째 사이클의 압력 기울기보다 20% 이상 증가하면 다음 재설정 모드가 시작되기 전 사이클의 횟수(즉, 20회)를 21회로 증가시킨다(S36).On the other hand, if the pressure gradient of the 20th cycle increases by 20% or more compared to the pressure gradient of the 1st cycle, the controller (200) increases the number of cycles (i.e., 20 times) before the next reset mode starts to 21 times (S36).
그리고 컨트롤러(200)는 20번째 사이클의 압력 기울기가 1번째 사이클의 압력 기울기보다 20% 이하 감소하면 다음 재설정 모드가 시작되기 전 사이클의 횟수(즉, 20회)를 19회로 차감시킨다(S37).And, if the pressure gradient of the 20th cycle decreases by 20% or less than the pressure gradient of the 1st cycle, the controller (200) reduces the number of cycles (i.e., 20 times) to 19 times before the next reset mode starts (S37).
이상에서는 본 발명에 관한 몇 가지 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to several embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.
10: 제1 역삼투 모듈
20: 제2 역삼투 모듈
30: 제3 역삼투 모듈
FP: 피드펌프
P1: 1차 펌프
P2: 2차 펌프
P3: 3차 펌프 10: 1st reverse osmosis module
20: Second reverse osmosis module
30: Third reverse osmosis module
FP: Feed pump
P1: Primary pump
P2: Secondary pump
P3: 3rd pump
Claims (10)
복수의 순방향 삼투압 모듈과 상기 순방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수(brine)가 입력되는 적어도 하나 이상의 역방향 삼투압 모듈이 병렬로 연결된 삼투압 유닛; 및
상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수를 원수와 혼합하여 상기 순방향 삼투압 모듈로 입력하는 순환모드 또는 상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수를 외부로 배출시키는 배출모드 및 상기 순환모드와 상기 배출모드의 N회(N은 1이상의 자연수) 사이클이 종료되면 상기 삼투압 유닛에 포함된 순방향 삼투압 모듈들 중 적어도 하나를 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향으로 전환하여 운용하고 나머지는 순방향으로 운용하는 재설정 모드로 상기 탈염 장치를 제어하는 상기 탈염 장치를 가동시키되, 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기와 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이상으로 증가하면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 차감시키고, 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이하로 감소되면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 증가시키는 것을 특징으로 하는
적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치. In a sequential osmotic desalination device with adaptive cycle control,
An osmotic unit having a plurality of forward osmotic modules and at least one reverse osmotic module connected in parallel to which brine output from the forward osmotic modules is input; and
A desalination device is operated in a circulation mode in which the concentrated water output from the reverse osmosis module is mixed with raw water and input into the forward osmosis module, or in a discharge mode in which the concentrated water output from the reverse osmosis module is discharged to the outside, and in a reset mode in which at least one of the forward osmosis modules included in the osmosis unit is sequentially switched to the reverse direction in a preset order and the rest are operated in the forward direction when N cycles (N is a natural number greater than or equal to 1) of the circulation mode and the discharge mode are completed, and a controller is included to reset the number of cycles until operation in the next reset mode by comparing the inflow pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the first cycle among the N cycles with the inflow pressure and differential pressure gradient of the circulation mode of the last cycle among the N cycles.
The above controller,
If the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles increases by a reference value or more than the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles, the number of cycles until operation in the next reset mode is deducted, and if the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles decreases by a reference value or less than the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles, the number of cycles until operation in the next reset mode is increased.
Sequential cyclic process osmotic desalination device with adaptive cycle control.
순환모드에서 상기 컨트롤러는,
상기 순방향 삼투압 모듈에 원수가 공급되고, 상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수는 다시 상기 순방향 삼투압 모듈들에 입력되며, 상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)의 수질이 기준치를 만족하면 외부로 배출되도록 상기 탈염 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치.In the first paragraph,
In the circulating mode, the above controller,
A sequential circulating process osmotic desalination device with an adaptive cycle control characterized in that raw water is supplied to the forward osmosis module, the concentrated water output from the reverse osmosis module is input again to the forward osmosis modules, and the desalination device is controlled so that the permeate filtered in the osmosis unit is discharged to the outside when the water quality satisfies a standard value.
순환모드에서 상기 컨트롤러는,
상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)의 수질이 기준치를 초과하면 담수가 정화수 탱크(filtered water tank)로 이송되고, 상기 정화수 탱크의 담수는 원수와 혼합되어 다시 상기 순방향 삼투압 모듈들로 입력되도록 상기 탈염 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치.In the first paragraph,
In the circulating mode, the above controller,
A sequential circulating process osmotic desalination device with an adaptive cycle control characterized in that when the quality of the permeate filtered in the osmotic unit exceeds a standard, the permeate is transferred to a filtered water tank, and the permeate in the filtered water tank is mixed with raw water and then fed back into the forward osmotic desalination modules.
상기 삼투압 유닛으로 원수가 공급되는 배관 및 농축수가 출력되는 배관의 각 지점에 구비되어 상기 배관의 압력 및 차압을 측정하는 압력센서를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 압력센서의 측정값으로 상기 배관 공급 압력 및 차압의 기울기를 계산하는 것을 특징으로 하는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치.In the first paragraph,
It further includes a pressure sensor that is installed at each point of the pipe through which raw water is supplied to the above osmotic pressure unit and the pipe through which concentrated water is output, and measures the pressure and differential pressure of the pipe.
A sequential circulating process osmotic desalination device with adaptive cycle control, characterized in that the controller calculates the slope of the pipe supply pressure and differential pressure using the measured values of the pressure sensor.
상기 삼투압 모듈은,
역삼투 막(Reverse Osmosis Membrane) 또는 나노여과 막(Nanofiltration Membrane) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치.In the first paragraph,
The above osmotic pressure module is,
A sequential osmotic desalination device characterized by using either a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane.
상기 삼투압 유닛에 원수가 공급되는 단계, 상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수가 다시 상기 순방향 삼투압 모듈들에 입력되는 단계, 상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)가 외부로 회수되는 단계를 포함하는 순환모드 운전단계;
상기 역방향 삼투압 모듈에서 출력된 농축수가 외부로 배출되는 배출모드 운전단계;
상기 순환모드와 상기 배출모드의 N회(N은 1 이상의 자연수) 사이클이 종료되면 상기 삼투압 유닛에 포함된 삼투압 모듈들 중 적어도 하나를 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 역방향으로 운용하고 나머지는 순방향으로 운용하는 재설정 모드 운전단계; 및
상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기와 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기를 비교하여 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 재설정하는 단계를 포함하고,
상기 사이클 횟수 재설정 단계는,
상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기 보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이상으로 증가하면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 차감시키는 단계, 및 상기 N회의 사이클 중 첫 번째 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기보다 상기 N회의 사이클 중 마지막 사이클의 순환모드의 유입 압력 및 차압의 기울기가 기준 이하로 감소되면 다음 재설정 모드로 운용되기까지의 사이클 횟수를 증가시키는 단계를 포함하는
적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 적응적 사이클 제어 방법.A method for adaptive cycle control of a sequential circulating process osmotic desalination device, comprising an osmotic unit connected in parallel with a plurality of forward osmotic modules and at least one reverse osmotic module into which brine output from the forward osmotic modules is input,
A circulation mode operation step including a step of supplying raw water to the osmosis unit, a step of re-inputting concentrated water output from the reverse osmosis module into the forward osmosis modules, and a step of recovering fresh water (permeate) filtered from the osmosis unit to the outside;
A discharge mode operation step in which the concentrated water output from the above reverse osmosis module is discharged to the outside;
When N cycles (N is a natural number greater than or equal to 1) of the above circulation mode and the above discharge mode are completed, a reset mode operation step in which at least one of the osmotic pressure modules included in the above osmotic pressure unit is sequentially operated in reverse according to a preset order and the rest are operated in forward direction; and
It includes a step of resetting the number of cycles until operation in the next reset mode by comparing the slope of the inlet pressure and differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles with the slope of the inlet pressure and differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles.
The above cycle count reset step is:
A step of deducting the number of cycles until operation in the next reset mode if the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles increases by a reference value or more than the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles, and a step of increasing the number of cycles until operation in the next reset mode if the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the last cycle among the N cycles decreases by a reference value or less than the slope of the inflow pressure and differential pressure of the circulation mode of the first cycle among the N cycles.
Adaptive cycle control method for a sequential osmotic desalination device using adaptive cycle control.
상기 순환모드 운전단계는,
상기 삼투압 유닛에서 여과된 담수(permeate)의 수질이 기준치를 만족할 경우 담수를 외부로 배출시키고, 담수의 수질이 기준치를 초과하면 담수를 정화수 탱크(filtered water tank)로 이송하는 단계
를 더 포함하는 적응적 사이클 제어의 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 적응적 사이클 제어 방법.In Article 7,
The above circulation mode operation step is:
A step of discharging the fresh water (permeate) filtered in the above osmotic pressure unit to the outside when the water quality satisfies the standard, and transferring the fresh water to a filtered water tank when the water quality exceeds the standard.
A method for adaptive cycle control of a sequential osmotic desalination device including an adaptive cycle control further comprising:
상기 삼투압 모듈은,
역삼투 막(Reverse Osmosis Membrane) 또는 나노여과 막(Nanofiltration Membrane) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 순차적 순환공정 삼투압 탈염 장치의 적응적 사이클 제어 방법.
In Article 7,
The above osmotic pressure module is,
An adaptive cycle control method for a sequential circulating process osmotic desalination device characterized by using either a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane.
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| KR (1) | KR102803475B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101052662B1 (en) | 2004-06-24 | 2011-07-28 | 데사라이텍 리미티드 | Continuous Closed Loop Desalting Device Without Container |
| KR101972116B1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-04-24 | (주)대우건설 | Back-washing apparatus of high pressure filter film for pressure support |
| KR20210039474A (en) * | 2018-08-29 | 2021-04-09 | 베올리아 워터 솔루션즈 앤드 테크놀러지스 써포트 | Large recovery variable volume reverse osmosis membrane system |
| KR102535939B1 (en) * | 2023-02-16 | 2023-05-30 | 에스케이에코플랜트(주) | Circle-sequence reverse osmosis deionization device |
| KR102572193B1 (en) * | 2023-05-25 | 2023-08-31 | 엘투이솔루션 주식회사 | High-efficiency variable high-pressure membrane filtration water treatment system capable of responding to changes in salt concentration |
-
2024
- 2024-10-02 KR KR1020240133845A patent/KR102803475B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101052662B1 (en) | 2004-06-24 | 2011-07-28 | 데사라이텍 리미티드 | Continuous Closed Loop Desalting Device Without Container |
| KR101972116B1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-04-24 | (주)대우건설 | Back-washing apparatus of high pressure filter film for pressure support |
| KR20210039474A (en) * | 2018-08-29 | 2021-04-09 | 베올리아 워터 솔루션즈 앤드 테크놀러지스 써포트 | Large recovery variable volume reverse osmosis membrane system |
| KR102535939B1 (en) * | 2023-02-16 | 2023-05-30 | 에스케이에코플랜트(주) | Circle-sequence reverse osmosis deionization device |
| KR102572193B1 (en) * | 2023-05-25 | 2023-08-31 | 엘투이솔루션 주식회사 | High-efficiency variable high-pressure membrane filtration water treatment system capable of responding to changes in salt concentration |
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