KR101972116B1

KR101972116B1 - 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치

Info

Publication number: KR101972116B1
Application number: KR1020170170527A
Authority: KR
Inventors: 박기호; 백기현; 김성준; 김승주
Original assignee: (주)대우건설
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2037-12-12

Abstract

본 발명은 고압 여과막의 역세정 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 해수 담수화 공정에 사용되는 역삼투막에서 성능회복을 위한 삼투 역세정 방법들의 단점을 개선하고, 역삼투막의 상태가 적절히 관리되지 못하여 "비가역적 막오염"에 도달하기 전에 비교적 세정이 용이한 "가역적 막오염" 상태에서 압력 도움형 삼투 역세정 공정을 수행함으로써 역삼투막의 수명을 연장하고, 화학세정 횟수의 감소를 통해 약품비용의 절약과 폐수 처리 등 유지관리 비용까지 절약하고자 하며, 궁극적으로는 담수 생산 효율을 극대화하도록 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치에 관한 것이다.

Description

압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치{BACK-WASHING APPARATUS OF HIGH PRESSURE FILTER FILM FOR PRESSURE SUPPORT}

해수담수화를 위해 고압 막여과공정에 사용되는 분리막은 그 사용에 따라 유기파울링(organic fouling), 무기파울링(inorganic fouling), 입자파울링(particular fouling), 바이오 파울링(bio-fouling) 등의 현상이 발생하여 담수 생산능력을 지속적으로 감소하고, 에너지 소비량을 많게 하는 등의 담수 생산 비용을 증가시키는 요인이 되고 있다.

따라서, 막여과공정의 운전시간에 따라 감소된 분리막의 투과성능을 초기 상태로 회복시키기 위해서 화학약품을 통한 화학세정(CIP, cleaning in place)이 이루어진다.

화학세정의 주기는 처리수 생산 가동 후 1~2년에 1회 정도이나, 실제 사용되는 경우 통상적으로 1년에 1~2회 정도를 수행하는 것이 적정하다고 보고되고 있다. 그러나, 대상원수의 유입부하 변동, 전처리공정의 최적화되지 못한 공정 구성, 주공정으로서 막여과공정의 최적화되지 못한 운전조건 적용, 화학세정의 최적화되지 못한 세정조건 적용 등의 원인으로 1년에 수회, 심지어 1개월에 수회 적용하는 경우도 많이 보고되고 있다.

또한 통상적인 화학세정 시간은 1종의 단일 화학세정약품을 사용할 경우 최소 8시간 이상에서 24시간 정도이고, 복수의 화학세정약품을 사용할 경우는 화학세정 중간단계인 린싱(rinsing)과 플러싱(flushing) 시간을 포함하면 24시간 이상에서 48시간 정도가 소요된다고 한다. 상기 시간 동안 처리수가 생산되지 않아 공정 전체적으로 담수 생산 효율 저하 요인이 된다고 볼 수 있을 것이다.

화학세정은 분리막의 투과성능을 회복시키는 기능을 하나, 위와 같이 화학세정을 자주 수행하는 경우 담수 생산 정지에 따른 막여과공정의 생산성능 악화, 소요되는 화학약품들의 사용 비용의 문제와 세정폐액의 처리 문제 등의 경제적 손실이 발생하게 된다.

또한 유지관리 성능악화, 사용된 분리막의 배제(rejection) 성능 악화 및 분리막의 변형 및 노화 등으로 인해 궁극적으로 막자체의 수명 감소 등의 문제점이 발생하게 된다.

화학세정은 역세정, 에어스크라빙, 수세정과 같은 물리세정으로 회복시킬 수 있는 가역적 막오염이 아닌, 이보다 더 오염이 진행된 "비가역적 막오염"이 진행된 상태에서 적용되는 것이 일반적인데, 가역적 막오염에서 화학세정(CIP)을 진행하는 경우에는 상기와 같은 문제점이 발생하게 되므로 가급적 화학세정을 억제하여 꼭 필요한 경우에만 수행되어야 할 것이다.

이렇게 화확세정이 요구되는 상황을 예방 및 억제하기 위해서는 선제적인 조치가 필요하며, 이는 비가역적 막오염이 발생되기 전에 미리 세정 등을 수행할 필요가 있고, 이를 위해 유지관리세정의 도입이 필요하다고 볼 수 있다. 즉 비가역적 상태가 되기 전에 주기적으로 물리적 세정을 해줌으로써 화학적 세정 주기를 최대한 늦추는 것이다. 이를 위해 대표적으로 사용될 수 있는 기술로 삼투 역세정을 들 수 있다.

삼투 역세정 방식과 관련하여, 미국 공개특허 제2007-0181497호 등이 일례가 될 수 있다.

미국 공개특허 제2007-0181497호에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 고압 막여과공정 중에 삼투 역세정이 가능하도록, 펌프를 정지하지 않고 여과공정의 압력을 그대로 활용하여 삼투 역세정을 수행한다. 이 때, NaCl 등으로 조제한 고염분을 고압펌프부의 앞단에 순간적으로 주입(spiking)하여 여과공정의 가동압력(TMP)보다 매우 높은 삼투압을 막표면의 원수측에 발생시켜 처리수가 순간적으로 빨려 들어가면서 삼투 역세정이 가능하도록 고안되었다. 또한, 다양한 공정 제어의 변법으로서 고염분의 주입에 있어 NaCl 등이 아닌 실제 대상원수를 분리막으로 여과시 농축된 농축수를 그대로 고염분으로 활용함으로서 경제성을 확보하는 공정 제어 방법을 고안하였다. 도 1에서 굵은 화살표는 삼투역세정 공정을 의미한다..

그러나, 상기와 같은 방식을 실제로 적용하면, 가동압력(TMP)에 따른 삼투 역세정에 의해 발생되는 여과방향과 반대방향으로의 유효구동압력(NDP)이 생각보다 낮게 나타나기에 삼투압의 손실이 발생하여 삼투 역세정 효율이 높지 않은 문제점이 있을 것으로 지적되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 등록특허 제10-0987294호에서는, 도 2에 도시된 바와 같이 삼투 역세정의 효과를 높이기 위해 농축수를 이용하거나 혹은 여기에 고염분을 혼합하여 농도를 더 높여 줌으로써, 농도차에 의해 발생하는 역세정 효과를 극대화하기 위한 방안을 고려하였다. 도 2에서 굵은 화살표는 삼투역세정 공정을 의미한다.

그러나 고농도의 원수를 다시 역삼투 고압 베셀에 주입함에 따른 물리적 문제 및 이를 위한 기존의 화학세정 관련 시스템의 수정이 필요한 점, 추가로 고염분을 주입하기 위한 시설과 비용등 여러 비효율적인 부분이 있다고 판단된다.

삼투 역세정의 효과를 위해 저농도 삼투역세수를 역삼투막에 공급시 주의 할 점이 있는데 고농도의 원수쪽 대비 저농도 역세수 쪽의 압력이 특정 압력이상이 되면 역삼투막의 표면 즉 활성층(Active layer)의 구겨짐이나 부풀어오름 현상이 발생하여 막의 파손 가능성이 있다. 이현상은 역삼투 공정 자체의 가동정지 상태로 이르게 할 수 있다. 심각한 문제가 될 수도 있는 활성층방향의 역압력(back pressure) 범위는 막을 제작하는 회사마다 차이가 있으나 5psi(약 0.33㎏f/㎠)를 넘지 않도록 요구하고 있다.

이를 해결하기 위해 국내 등록특허 제10-1516080호에서는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1펌프나 제 2펌프를 가동하여 원수쪽의 물리적 압력이 저농도 삼투세척수 보다는 항상 높게 유지하는 방안을 제시하였다.

그러나, 이러한 구성은 이론적으로 적절하나 목적 달성을 위해 에너지 회수 장치 밸브의 구동을 활용하게 되는데, 이 과정은 매우 정밀한 제어를 요구하게 되고, 장치가 복잡하여서 현실적으로 적용하기도 어렵다.

미국 공개특허 제2007-0181497호 국내 등록특허 제10-0987294호 국내 등록특허 제10-1516080호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해수 담수화 공정에 사용되는 역삼투막에서 성능회복을 위한 삼투 역세정 방법들의 단점을 개선하고, 역삼투막의 상태가 적절히 관리되지 못하여 "비가역적 막오염"에 도달하기 전에 비교적 세정이 용이한 "가역적 막오염" 상태에서 압력 도움형 삼투 역세정 공정을 수행함으로써 역삼투막의 수명을 연장하고, 화학세정 횟수의 감소를 통해 약품비용의 절약과 폐수 처리 등 유지관리 비용까지 절약하고자 하며, 궁극적으로는 담수 생산 효율을 극대화하도록 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 처리수 가압 펌프와 병렬로 체크 밸브를 설치하여 처리수 가압 펌프를 통해 처리수를 공급시 기준 압력 이상으로 처리수가 공급되면 이를 체크 밸브를 통해 처리수 저장 탱크로 보내도록 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

해수 가압 펌프를 통해 공급되는 해수를 전처리하는 한외여과막과; 전처리수가 저장되는 전처리수 저장 탱크와; 전처리수를 고압으로 가압하여 공급하는 고압 펌프와; 저장된 전처리수를 상기 고압 펌프를 통해 공급받아 처리하고, 고압 베셀에 적어도 역삼투막이 1개 이상 설치되는 역삼투막 모듈과; 상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀에서 배출되는 처리수가 저장되는 처리수 저장 탱크와; 상기 역삼투막 모듈의 상기 고압 베셀에서 배출되는 농축수가 저장되는 농축수 저장 탱크와; 상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀로 공급되는 전처리수와 상기 고압 베셀에서 배출되는 농축수의 압력을 압력 센서를 통해 차압을 측정하는 차압 측정 모듈과; 역세정시 상기 처리수 저장 탱크에 저장된 처리수를 가압해서 저농도 삼투 역세수로 상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀로 공급하는 처리수 가압 펌프와; 역세정시 상기 농축수 저장 탱크에 저장된 농축수를 고농도 삼투역세수로 상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀로 공급하는 농축수 이송 펌프와; 상기 처리수 가압 펌프와 병렬 설치되어 기준 압력을 초과하는 압력이 발생하면 처리수를 상기 처리수 저장 탱크로 배출하는 체크 밸브; 및 상기 농축수 이송 펌프를 통해 고농도 삼투 역세수를 상기 고압 베셀로 공급하여 압력과 농도 차이를 이용한 삼투 현상을 이용해서 상기 역삼투막 모듈의 역삼투막의 표면에 부착된 오염물을 제거하여 압력 도움형 삼투 역세정을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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여기에서 또한, 상기 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치는 상기 고압 베셀에서 배출되는 농축수의 압력을 회수하여 상기 전처리수 저장 탱크의 전처리수를 가압하는 에너지 회수 장치와; 상기 에너지 회수 장치에서 가압된 전처리수를 상기 고압 펌프의 압력과 동일한 압력으로 가압하여 상기 고압 베셀로 공급하는 부스터 펌프를 더 포함한다.

여기에서 또, 상기 컨트롤러는 상기 차압 측정 모듈에서 측정된 차압이 기준 차압 이상인 경우 상기 고압 펌프의 동작을 중지한다.

여기에서 또, 상기 기준 차압은 1㎏f/㎠이다.

여기에서 또, 상기 처리수 가압 펌프는 상기 역삼투막의 파손을 방지하도록 0.3㎏f/㎠ 미만으로 처리수를 상기 고압 베셀로 공급한다.

여기에서 또, 상기 체크 밸브의 기준 압력은 0.3㎏f/㎠이다.

여기에서 또, 상기 저농도 삼투역세수는 총용존고형물(TDS)가 1,000㎎/L 미만이고, 상기 고농도 삼투역세수는 총용존고형물(TDS)가 40,000~80,000㎎/L이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치에 따르면, 역삼투막의 막간 차압을 자동으로 측정하여 선제적으로 막세정을 실시하여 역삼투막의 수명을 연장시키고, 불가피한 화학적 세정의 사용 횟수를 줄임으로써 경제적, 환경적 이득을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 처리수 가압 펌프와 병렬로 체크 밸브를 설치하여 처리수 가압 펌프를 통해 처리수를 공급시 기준 압력 이상으로 처리수가 공급되면 이를 체크 밸브를 통해 처리수 저장 탱크로 보냄으로써 역압력(back pressure) 발생을 차단할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 종래 기술같이 역세정 원수의 총용존고형물(TDS)을 높이기 위한 시설이나 장치가 필요치 않아 경제적이며, 역세정시 처리수와 고농도의 농축수를 사용함에 따른 별도의 처리시설이 필요없고, 삼투 역세 처리수 탱크가 불필요하고, 가압 펌프의 추가 설치로 압력 도움을 받기 때문에 더욱 큰 역세정 효과를 볼 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 화학 세정부와 별도로 농축수 저장탱크와 처리수 가압 펌프를 별도로 설치함으로써 가압형 삼투 역세정 효과를 극대화시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 삼투 역세정을 실시할 수 있는 고압 막여과장치의 개념도이다.
도 3은 종래의 역삼투 멤브레인 트레인별 압력 제어식 삼투 역세척 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치(100)는 한외여과막(110)과, 전처리수 저장 탱크(T1)와, 고압 펌프(P1)와, 역삼투막 모듈(120)과, 처리수 저장 탱크(T2)와, 농축수 저장 탱크(T3)와, 차압 측정 모듈(130)과, 처리수 가압 펌프(P2)와, 체크 밸브(CV1) 및 컨트롤러(140)를 포함한다.

먼저, 한외여과막(110)은 해수 가압 펌프(P4)를 공급되는 해수를 전처리한다.

그리고, 전처리수 저장 탱크(T1)는 한외여과막(110)에서 전처리된 전처리수가 저장된다.

또한, 고압 펌프(P1)는 전처리수 저장 탱크(T1)에 저장된 전처리수를 고압(약 60㎏f/㎠)으로 가압하여 역삼투막 모듈(120)로 공급한다.

또, 역삼투막 모듈(120)은 고압 펌프(P1)를 통해 전처리수를 공급받아 처리하고, 고압 베셀(121)에 적어도 역삼투막(123)이 1개 이상 설치된다. 이때, 역삼투막 모듈(120)은 전처리수가 고압 베셀(121)로 공급되어 역삼투막(123)을 통과하면서 여과된 처리수가 처리수 저장 탱크(T2)로 배출되고, 농축수가 농축수 저장 탱크(T3)로 배출된다.

이어서, 처리수 저장 탱크(T2)는 역삼투막 모듈(120)의 고압 베셀, 즉 역삼투막(123) 내부에서 배출되는 처리수가 저장된다. 이때, 처리수, 즉 저농도 삼투역세수는 총용존고형물(TDS)가 1,000㎎/L 미만인 것이 바람직하다.

계속해서, 농축수 저장 탱크(T3)는 역삼투막 모듈(120)의 고압 베셀(121)에서 배출되는 고압(약 58㎏f/㎠)의 농축수가 저장된다. 이때, 농축수 즉 고농도 삼투역세수는 총용존고형물(TDS)가 40,000~80,000㎎/L인 것이 바람직하다.

그리고, 차압 측정 모듈(130)은 역삼투막 모듈(120)의 고압 베셀(121)로 공급되는 전처리수와 고압 베셀(121)에서 배출되는 농축수의 압력을 압력 센서(P)를 통해 차압을 측정한다.

또한, 처리수 가압 펌프(P2)는 컨트롤러(140)의 제어에 따라 역세정시 처리수 저장 탱크(T2)에 저장된 처리수를 가압해서 저농도 삼투 역세수로 역삼투막 모듈(120)의 고압 베셀(121), 즉 역삼투막(123) 내부로 공급한다. 이때, 처리수 가압 펌프(P2)는 역삼투막(123)의 파손을 방지하도록 0.3㎏f/㎠ 미만으로 처리수를 고압 베셀(121)로 공급한다.

또, 체크 밸브(CV1)는 처리수 가압 펌프(P2)와 병렬 설치되어 기준 압력을 초과하는 압력이 발생하면 처리수를 처리수 저장 탱크(T2)로 배출한다. 이때, 체크 밸브(CV1)의 기준 압력은 0.3㎏f/㎠이다.

그리고, 컨트롤러(140)는 처리수 가압 펌프(P2)를 통해 처리수인 저농도 삼투역세수를 가압하여 고압 베셀(121), 즉 역삼투막(123) 내부로 공급하고, 농축수 이송 펌프(P3)를 통해 농축수인 고농도 삼투 역세수를 고압 베셀(121)로 공급하여 압력과 농도 차이를 이용한 삼투 현상을 이용해서 역삼투막 모듈(120)의 역삼투막(123)의 표면에 부착된 오염물을 제거하여 압력 도움형 삼투 역세정을 수행한다.

여기에서, 컨트롤러(140)는 차압 측정 모듈(130)에서 측정된 차압이 기준 차압 이상인 경우 고압 펌프(P1)의 동작을 중지하는 것이 바람직하다.

또한, 기준 차압은 비가역적 오염에 도달하기 전인 가역적 막오염에서 역세정을 수행하도록 1~2㎏f/㎠미만인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치(100)는 농축수 이송 펌프(P3), 에너지 회수 장치(150) 및 부스터 펌프(P5)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

먼저, 농축수 이송 펌프(P3)는 컨트롤러(140)의 제어에 따라 역세정시 농축수 저장 탱크(T3)에 저장된 농축수를 고농도 삼투역세수로 역삼투막 모듈(120)의 고압 베셀(121) 내부로 공급한다. 이때, 농축수 이송 펌프(P3)는 농축수를 고압 베셀(121)로 이송하는 정도만의 압력을 가하여 삼투 현상이 발생되도록 한다.

그리고, 에너지 회수 장치(150)는 고압 베셀(121)에서 배출되는 농축수의 압력을 회수하여 전처리수 저장 탱크(T1)의 전처리수를 가압한다.

또한, 부스터 펌프(P5)는 에너지 회수 장치(150)에서 가압된 전처리수(약 58㎏f/㎠)를 고압 펌프(P1)의 압력(약 60㎏f/㎠)과 동일한 압력을 가지도록 가압(약 2㎏f/㎠)하여 고압 베셀(121)로 공급한다.

또, 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치(100)는 배관상에서 유로를 변경하는 부분에 전자 밸브(미도시)가 구비되어 컨트롤러(140)의 제어에 따라 유로가 가변된다.

이하, 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치의 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.

《해수 담수화 공정》

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 해수 가압 펌프(P4)를 공급되는 해수가 한외여과막(110)을 통과하면서 전처리되어 전처리수 저장 탱크(T1)에 저장된다.

그리고, 전처리수 저장 탱크(T1)에 저장된 전처리수가 고압 펌프(P1)에 의해 고압(약 60㎏f/㎠)으로 가압되어 역삼투막 모듈(120)로 공급되어 역삼투막(123)을 통과하면서 여과된 처리수가 처리수 저장 탱크(T2)로 배출되고, 농축수가 농축수 저장 탱크(T3)로 배출된다.

한편, 역삼투막 모듈(120)에서 배출되는 농축수는 고압을 유지하기 때문에 에너지 회수 장치(150)를 통과시켜 에너지, 즉 압력을 회수한다.

즉, 에너지 회수 장치(150)는 고압 베셀(121)에서 배출되는 농축수의 압력을 회수하여 전처리수 저장 탱크(T1)의 전처리수를 가압(약 58㎏f/㎠)하면, 부스터 펌프(P5)에서 고압 펌프(P1)의 압력(약 60㎏f/㎠)과 동일한 압력을 가지도록 가압하여 고압 베셀로 공급하여 에너지를 절감한다.

《압력 도움형 삼투 역세정 공정》

한편, 해수 담수화를 진행하는 과정에서 컨트롤러(140)는 차압 측정 모듈(130)에서 측정된 차압을 실시간으로 모니터링하다가 전처리수와 농축수 사이의 차압이 기준 차압 이상인 경우 고압 펌프(P1)의 동작을 중지한다.

이후, 컨트롤러(140)는 도 6에 도시된 바와 같이 유로를 변경하여 처리수 저장 탱크(T2)에 저장된 처리수, 즉 저농도 삼투역세수를 처리수 가압 펌프(P2)를 통해 가압하여 고압 베셀(121), 즉 역삼투막(123) 내부로 공급하고, 이와 동시에 농축수 저장 탱크(T3)에 저장된 농축수, 즉 고농도 삼투 역세수를 농축수 이송 펌프(P3)를 통해 고압 베셀(121) 내부로 공급한다. 이때, 체크 밸브(CV1)는 처리수 가압 펌프(P2)와 병렬 설치되어 기준 압력을 초과하는 압력이 발생하면 처리수를 처리수 저장 탱크(T2)로 배출한다.

그러면, 역삼투막(123) 내부로 가압되어 유입된 저농도 삼투역세수가 압력에 의해 역삼투막(123) 표면을 통해 고압 베셀(121) 측으로 배출되기 때문에 역세 효과가 증대되고, 또한 고압 베셀(121) 내부의 고농도 삼투 역세수와 농도차에 의해 삼투 작용이 발생되어 역삼투막(123) 표면을 통해 고압 베셀(121) 측으로 배출된다.

저농도 삼투역세수가 역삼투막(123) 표면을 통해 고압 베셀(121) 측으로 배출되면서 역삼투막(123) 표면에 부착된 오염물이 제거되고, 고압 베셀(121) 내부의 오염물이 포함된 역세수가 외부로 배출된다. 이때, 에너지 회수 장치(150)가 미동작하기 때문에 역세수는 농축수 저장 탱크(T3)로 배출되지 않는다.

따라서, 해수를 담수화하는 과정에서 처리수와 농축수의 농도 차이와 압력을 이용하여 역세정을 수행하기 때문에 해수를 처리하는 경우 처리수의 총용존고형물(TDS)이 1,000㎎/L 미만이고, 농축수의 총용존고형물(TDS)이 40,000~80,000㎎/L이기 때문에 종래와 같이 화학 약품을 사용하여 인위적으로 역세정 유입원수의 농도를 수만~수십만 ㎎/L까지 높이지 않기 때문에 환경 친화적이고, 추가 약품이 필요없어 경제성을 확보할 수 있다.

또한, 처리수를 가압 펌프를 이용하여 역삼투막에 공급하기 때문에 삼투 작용과 함께 역세정을 수행함으로써 역세정 효과를 증진시킬 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

110 : 한외여과막 120 : 역삼투막 모듈
121 : 고압 베셀 123 : 역삼투막
130 : 차압 측정 모듈 140 : 컨트롤러
150 : 에너지 회수 장치 P : 압력계
CV1 : 체크 밸브 P1~P5 : 펌프
T1~T3 : 탱크

Claims

해수 가압 펌프를 통해 공급되는 해수를 전처리하는 한외여과막과;
전처리수가 저장되는 전처리수 저장 탱크와;
전처리수를 고압으로 가압하여 공급하는 고압 펌프와;
저장된 전처리수를 상기 고압 펌프를 통해 공급받아 처리하고, 고압 베셀에 적어도 역삼투막이 1개 이상 설치되는 역삼투막 모듈과;
상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀에서 배출되는 처리수가 저장되는 처리수 저장 탱크와;
상기 역삼투막 모듈의 상기 고압 베셀에서 배출되는 농축수가 저장되는 농축수 저장 탱크와;
상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀로 공급되는 전처리수와 상기 고압 베셀에서 배출되는 농축수의 압력을 압력 센서를 통해 차압을 측정하는 차압 측정 모듈과;
역세정시 상기 처리수 저장 탱크에 저장된 처리수를 가압해서 저농도 삼투 역세수로 상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀로 공급하는 처리수 가압 펌프와;
역세정시 상기 농축수 저장 탱크에 저장된 농축수를 고농도 삼투역세수로 상기 역삼투막 모듈의 고압 베셀로 공급하는 농축수 이송 펌프와;
상기 처리수 가압 펌프와 병렬 설치되어 기준 압력을 초과하는 압력이 발생하면 처리수를 상기 처리수 저장 탱크로 배출하는 체크 밸브; 및
상기 처리수 가압 펌프를 통해 저농도 삼투역세수를 가압하여 상기 고압 베셀로 공급하고, 상기 농축수 이송 펌프를 통해 고농도 삼투 역세수를 상기 고압 베셀로 공급하여 압력과 농도 차이를 이용한 삼투 현상을 이용해서 상기 역삼투막 모듈의 역삼투막의 표면에 부착된 오염물을 제거하여 압력 도움형 삼투 역세정을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치는,
상기 고압 베셀에서 배출되는 농축수의 압력을 회수하여 상기 전처리수 저장 탱크의 전처리수를 가압하는 에너지 회수 장치와;
상기 에너지 회수 장치에서 가압된 전처리수를 상기 고압 펌프의 압력과 동일한 압력으로 가압하여 상기 고압 베셀로 공급하는 부스터 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 차압 측정 모듈에서 측정된 차압이 기준 차압 이상인 경우 상기 고압 펌프의 동작을 중지하는 것을 특징으로 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 기준 차압은,
1~2㎏f/㎠ 미만인 것을 특징으로 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 처리수 가압 펌프는,
상기 역삼투막의 파손을 방지하도록 0.3㎏f/㎠ 미만으로 처리수를 상기 고압 베셀로 공급하는 것을 특징으로 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 체크 밸브의 기준 압력은,
0.3㎏f/㎠인 것을 특징으로 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 저농도 삼투역세수는,
총용존고형물(TDS)가 1,000㎎/L 미만이고,
상기 고농도 삼투역세수는,
총용존고형물(TDS)가 40,000~80,000㎎/L인 것을 특징으로 하는 압력 도움형 고압 여과막의 역세정 장치.