KR101929815B1 - Water treating apparatus and method using multi ro device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수 개의 역삼투압 장치를 이용한 수처리장치 및 수처리방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 전단의 농축수가 유입수로서 유입되도록 직렬 연결되는 복수 개의 역삼투막 장치; 첫 번째 역삼투막 장치에 원수를 압송하는 펌프; 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도를 측정하는 이온농도 측정수단; 원수를 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입시키기 위한 바이패스 관로; 상기 각각의 바이패스 관로에 설치되어 원수의 공급을 제어하는 밸브; 및 첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치 중 적어도 하나에 상기 원수를 혼합하여 유입시키는 제어수단;을 포함하는 수처리장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a water treatment apparatus and a water treatment method using a plurality of reverse osmosis apparatuses, comprising: a plurality of reverse osmosis membrane apparatuses connected in series so that concentrated water at a front end flows as inflow water; A pump for feeding the raw water to the first reverse osmosis membrane device; Ion concentration measuring means for measuring an ion concentration of the influent water flowing into each of the reverse osmosis membrane devices; A bypass conduit for introducing the raw water into each of the reverse osmosis membrane devices; A valve installed in each bypass pipe for controlling supply of raw water; And control means for mixing and introducing the raw water into at least one of the reverse osmosis membrane devices other than the first reverse osmosis membrane device.
Description
본 발명은 복수 개의 역삼투압 장치를 이용한 수처리장치 및 수처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment apparatus and a water treatment method using a plurality of reverse osmosis apparatuses.
막여과는 공극을 이용해 큰 물질은 분리해내고 작은 물질은 통과시킨다는 기본 원리를 응용한 수처리 방법의 일종으로서, 공극의 크기에 따라 MF(정밀여과), UF(한외여과), NF(나노여과) 및 RO(역삼투)막으로 구분할 수 있다.UF (ultrafiltration), NF (nanofiltration), and NF (microfiltration) are a kind of water treatment method applying the basic principle of separating large substances using pores and passing small substances through membrane. And RO (reverse osmosis) membrane.
이중에서, 역삼투막(Reverse Osmosis membrane)은 막을 통해서 이온을 분리하는 기능을 갖게 되므로 막 부분에는 이온이 농축되고 막에서 멀어질수록 이온의 농도가 낮아지게 된다. 이러한 현상이 심해지면 스케일링이 발생되고, 생성된 스케일링은 막에 형성된 공극을 막게 되어 역삼투막의 기능을 저하시키게 된다. 이러한 파울링이 일어나는 경우, 막 투과성이 저하되어 회수율을 악화시킬 뿐만 아니라, 더 많은 에너지를 소모하게 되는 문제가 있다. 아울러, 막의 손상 가능성도 높아지게 된다.Among them, the reverse osmosis membrane has a function of separating ions through the membrane. Therefore, the concentration of ions is concentrated in the membrane portion, and the concentration of ions is decreased as the membrane is further away from the membrane. When this phenomenon becomes worse, scaling occurs, and the generated scaling closes the pores formed in the film, and the function of the reverse osmosis membrane is deteriorated. When such fouling occurs, there is a problem that not only the membrane permeability is deteriorated, but also the recovery rate is worsened and more energy is consumed. In addition, the possibility of damage to the membrane is increased.
특히, 역삼투압 공정은 역세척이 되지 않는 공정이기 때문에, 상기와 같이 역삼투막의 공극이 막히는 파울링이 일어나지 않도록 하기 위해서는 유입수를 전처리하거나 약품처리를 하는 것이 불가피해진다. 특히, BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis)의 경우 회수율을 75% 이상으로 유지하여야 하기 때문에 고투수율이 필수적이어서, 막 전단의 유기물 오염과 후단의 스케일링 오염이 큰 문제로 작용한다. 이러한 문제를 해소하기 위한 방법의 하나로서 미국특허 제5,925,255호에서는 소위 hero 공정으로 알려진 처리방법을 제안하고 있다.In particular, since the reverse osmosis process is a process that is not backwashed, it is inevitable to perform pre-treatment or chemical treatment of the inflow water in order to prevent fouling of the voids of the reverse osmosis membrane as described above. Particularly, in the case of BWRO (Brackish Water Reverse Osmosis), high water permeability is essential because the recovery rate must be maintained at 75% or more. Therefore, contamination of organic matters at the membrane front end and scaling contamination at the downstream end are major problems. As a method for solving this problem, U.S. Patent No. 5,925,255 proposes a treatment method known as a so-called hero process.
구체적으로, 상기 공정에서는 역삼투막 장치의 전단에서 이온수지 등의 전처리를 통해 hardness 물질을 제거한 후 pH를 10.5 이상으로 높여 역삼투막 장치에 주입한다. pH 10.5 이상에서는 실리카(silica) 성분의 용해도가 매우 높은 조건으로 유지되기 때문에 실리카 성분으로 인한 오염을 줄일 수 있으며 다른 유기오염도 줄일 수 있는 장점이 있다.Specifically, in the above process, the hardness material is removed through the pretreatment of the ion resin or the like at the front end of the reverse osmosis membrane device, and the pH is raised to 10.5 or more, and the reverse osmosis membrane device is injected. When the pH is higher than 10.5, the solubility of the silica component is maintained at a very high level, so that the contamination due to the silica component can be reduced and other organic pollution can be reduced.
그러나, 상기 공정에서는 pH를 높이기 위해서, NaOH 약품을 지속적으로 주입해야 하는 문제가 있을뿐더러 이온수지 등의 전처리가 반드시 필요한 문제가 있다. 이로 인해서 수처리 과정이 복잡해 지고 비용도 상승하게 된다. 또한, pH10.5 이상의 조건에서도 운전이 가능한 역삼투막의 종류가 매우 제한되며, 상기 전처리 과정에서 처리가 불완전한 경우, 경도로 인해 막이 심각하게 오염될 가능성이 높아 막 수명에도 좋지 않다.However, in the above process, in order to raise the pH, there is a problem that the NaOH chemical is continuously injected, and also there is a problem that the pretreatment such as the ion resin is necessarily required. This complicates the water treatment process and increases the cost. In addition, the kinds of reverse osmosis membranes which can be operated even under the condition of pH 10.5 or more are very limited. When the treatment is incomplete in the pretreatment process, the membrane is seriously contaminated due to hardness, which is not good for the membrane life.
아울러, 상기 공정은 실리카 외의 칼슘이나 마그네슘의 스케일의 위험이 보다 높아지는 단점도 갖고 있다.In addition, the process also has the disadvantage that the risk of scale of calcium and magnesium other than silica increases.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 전처리 또는 약품 사용을 최소화하면서도 역삼투막의 오염을 줄일 수 있는 수처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a water treatment apparatus and method capable of minimizing contamination of a reverse osmosis membrane while minimizing pretreatment or use of chemicals.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 전단의 농축수가 유입수로서 유입되도록 직렬 연결되는 복수 개의 역삼투막 장치; 첫 번째 역삼투막 장치에 원수를 압송하는 펌프; 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도를 측정하는 이온농도 측정수단; 원수를 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입시키기 위한 바이패스 관로; 상기 각각의 바이패스 관로에 설치되어 원수의 공급을 제어하는 밸브; 및 첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치 중 적어도 하나에 상기 원수를 혼합하여 유입시키는 제어수단;을 포함하는 수처리장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a reverse osmosis membrane module including: a plurality of reverse osmosis membrane modules connected in series so that concentrated water at a front end flows in as influent water; A pump for feeding the raw water to the first reverse osmosis membrane device; Ion concentration measuring means for measuring an ion concentration of the influent water flowing into each of the reverse osmosis membrane devices; A bypass conduit for introducing the raw water into each of the reverse osmosis membrane devices; A valve installed in each bypass pipe for controlling supply of raw water; And control means for mixing and introducing the raw water into at least one of the reverse osmosis membrane devices other than the first reverse osmosis membrane device.
여기서, 상기 제어수단은 전단계의 역삼투막 장치로부터 배출된 농축수의 이온농도 및 원수의 이온농도를 대비하여 원수의 혼합유량을 결정할 수 있다.Here, the control means can determine the mixed flow rate of the raw water by comparing the ion concentration of the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane device of the previous stage and the ion concentration of the raw water.
그리고, 상기 제어수단은 상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량 및 결정된 혼합유량의 합이 상기 펌프의 최대 공급유량보다 작은 경우에만 원수를 혼합하도록 할 수 있다.The control unit may mix the raw water only when the sum of the inflow rate to the first reverse osmosis membrane unit and the determined mixture flow rate is smaller than the maximum supply flow rate of the pump.
한편, 상기 제어수단은 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 낮은 경우에만 원수를 혼합하여 유입시키도록 할 수 있다.On the other hand, the control means can mix raw water only when the measured ion concentration of the raw water is lower than the solubility limit.
또한, 상기 이온농도 측정수단은 Ca2+, SO4 2- 및 Si02 중 적어도 하나의 이온농도를 측정할 수 있다.Further, the ion concentration measuring means can measure the ion concentration of at least one of Ca 2+ , SO 4 2- and SiO 2 .
본 발명의 다른 측면에 의하면, 전단의 농축수가 유입수로서 유입되도록 직렬 연결되는 복수 개의 역삼투막 장치; 첫 번째 역삼투막 장치에 원수를 압송하는 펌프; 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도를 측정하는 이온농도 측정수단; 원수를 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입시키기 위한 바이패스 관로; 상기 각각의 바이패스 관로에 설치되어 원수의 공급을 제어하는 밸브; 상기 각각의 역삼투막 장치의 전단에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하는 약품투입장치; 및 첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치 중 적어도 하나에 상기 원수를 혼합하여 유입시키는 제어수단;을 포함하는 수처리장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a reverse osmosis membrane module including: a plurality of reverse osmosis membrane modules connected in series so that concentrated water at a front end flows in as influent water; A pump for feeding the raw water to the first reverse osmosis membrane device; Ion concentration measuring means for measuring an ion concentration of the influent water flowing into each of the reverse osmosis membrane devices; A bypass conduit for introducing the raw water into each of the reverse osmosis membrane devices; A valve installed in each bypass pipe for controlling supply of raw water; A chemical loading device for inputting a pH adjusting agent or an anti-scale agent to the front end of each of the reverse osmosis membrane devices; And control means for mixing and introducing the raw water into at least one of the reverse osmosis membrane devices other than the first reverse osmosis membrane device.
여기서, 상기 제어수단은 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 낮은 경우에 원수를 혼합하여 유입시키도록 할 수 있다.Here, the control means may mix raw water and introduce the raw water when the measured ion concentration of the raw water is lower than the solubility limit.
그리고, 상기 제어수단은 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 높은 경우에 상기 약품투입장치를 이용하여 원수에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입할 수 있다.When the measured ion concentration of the raw water is higher than the solubility limit, the control unit may apply the pH adjusting agent or the anti-scale agent to the raw water using the drug charging device.
한편, 상기 제어수단은 전단계의 역삼투막 장치로부터 배출된 농축수의 이온농도 및 원수의 이온농도를 대비하여 원수의 혼합유량을 결정할 수 있다.On the other hand, the control means can determine the mixed flow rate of the raw water by comparing the ion concentration of the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane device of the previous stage and the ion concentration of the raw water.
여기서, 상기 제어수단은 상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량 및 결정된 혼합유량의 합이 상기 펌프의 최대 공급유량보다 작은 경우에 원수를 혼합할 수 있다.Here, the control means may mix the raw water when the sum of the inflow rate to the first reverse osmosis membrane device and the determined mixed flow rate is smaller than the maximum supply flow rate of the pump.
또한, 상기 제어수단은 상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량 및 결정된 혼합유량의 합이 상기 펌프의 최대 공급유량보다 큰 경우에 원수 또는 역삼투막 장치로 유입되는 농축수에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입할 수 있다.When the sum of the inflow rate to the first reverse osmosis membrane device and the determined mixed flow rate is greater than the maximum supply flow rate of the pump, the control means injects the pH adjuster or the anti-scale agent into the concentrated water flowing into the raw water or the reverse osmosis membrane .
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 직렬 연결되는 복수 개의 역삼투막 장치 및 첫 번째 역삼투막에 원수를 공급하는 펌프를 포함하는 수처리장치를 이용하는 수처리방법으로서, 전단의 역삼투막 장치로부터 배출된 농축수를 유입수로서 후단의 역삼투막 장치로 유입시키는 단계; 각각의 역삼투막 장치로 유입되는 원수 또는 농축수의 이온농도를 측정하는 단계; 및 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 작은 경우에 원수를 상기 농축수에 혼합시키는 단계;를 포함하는 수처리방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a water treatment method using a water treatment apparatus including a plurality of reverse osmosis membranes connected in series and a pump for supplying raw water to a first reverse osmosis membrane, the concentrated water discharged from a reverse osmosis membrane Into a reverse osmosis membrane device; Measuring the ion concentration of raw water or concentrated water flowing into each of the reverse osmosis membrane apparatuses; And mixing the raw water with the concentrated water when the ion concentration of the raw water measured is less than the solubility limit.
여기서, 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 큰 경우에 원수의 이온농도를 저감시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 그리고, 원수의 이온농도는 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하여 저감될 수 있다.Here, if the measured ion concentration of the raw water is greater than the solubility limit, the step of reducing the ion concentration of the raw water may be further included. The ion concentration of the raw water can be reduced by adding a pH adjusting agent or an anti-scale agent.
또한, 측정된 원수 또는 농축수의 이온농도에 따라서 원수의 혼합유량을 결정하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있고, 이 경우 상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량 및 결정된 혼합유량의 합과 상기 펌프의 최대 공급유량을 대비하고, 유입유량 및 혼합유량의 합이 최대 공급유량보다 작은 경우에 원수를 혼합하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.The method may further include determining a mixing flow rate of the raw water according to the ion concentration of the measured raw water or concentrated water. In this case, the sum of the inflow flow rate to the first reverse osmosis membrane device and the determined mixing flow rate, And further mixing the raw water when the sum of the inflow flow rate and the mixed flow rate is smaller than the maximum supply flow rate.
또한, 유입유량 및 혼합유량의 합이 최대 공급유량보다 큰 경우에 상기 원수 또는 농축수에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.The method may further include the step of adding a pH adjuster or an anti-scale agent to the raw water or concentrated water when the sum of the influent flow rate and the mixed flow rate is greater than the maximum supply flow rate.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 종래에는 배출된 후 활용되지 않던 농축수를 재여과하여 처리수를 생성함으로써 수처리장치의 회수율을 대폭적으로 향상시킬 수 있고, 농축수에 원수를 혼합함으로써 스케일의 발생 가능성을 최소화할 수 있게 된다.According to aspects of the present invention having the above-described structure, the recovery rate of the water treatment apparatus can be greatly improved by re-filtering the concentrated water that has not been utilized after being discharged, The possibility of occurrence of scale can be minimized.
특히 별도의 약품이 아닌 원수를 혼합함으로써 약품 사용량을 최소화할 수 있고, 사용될 수 있는 역삼투막의 종류에도 제한을 받지 않는 효과를 제공할 수 있다.In particular, by mixing raw water rather than a separate medicament, the amount of medicines can be minimized, and the effect is not limited by the kind of reverse osmosis membrane that can be used.
도 1은 본 발명에 따른 수처리장치의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수처리장치의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 상기 제2 실시예를 이용한 수처리방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram schematically showing a first embodiment of a water treatment apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram schematically showing a second embodiment of the water treatment apparatus according to the present invention.
3 is a flowchart showing an embodiment of a water treatment method using the second embodiment.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수처리장치 및 수처리방법의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of a water treatment apparatus and a water treatment method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 수처리장치의 제1 실시예를 도시한 블럭도로서, 도 1을 참조하면, 상기 제1 실시예(100)는 처리대상인 원수를 후술할 역삼투막 장치로 압송시키는 고압펌프(110)를 구비한다. 상기 고압펌프(110)의 하류측에는 순차적으로 제1 내지 제3 역삼투막 장치(112, 114, 116)가 직렬로 배치된다. 구체적으로, 제1 역삼투막 장치(112)로 공급된 원수는 오염물질이 제거된 처리수 및 오염물질이 농축된 농축수로 분리되고, 상기 농축수는 제2 역삼투막 장치(114)의 유입수로서 유입되어 제2 역삼투막 장치(114)에 의해 재처리된다. 마찬가지로, 상기 제2 역삼투막 장치(114)로부터 배출된 농축수는 제3 역삼투막 장치(116)의 유입수로서 사용된다.1 is a block diagram showing a first embodiment of a water treatment apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 1, the
한편, 각각의 역삼투막 장치로 유입되는 유입수, 즉 제1 역삼투막 장치의 경우에는 원수, 제2 또는 제3 역삼투막 장치의 경우에는 농축수의 이온농도를 측정하기 위한 제1 내지 제3 이온농도 측정수단(122, 124, 126)이 함께 구비된다. 상기 각각의 이온농도 측정수단은 원수 또는 농축수에 용해되어 있는 이온의 농도를 측정하고 이를 후술할 제어부(140)로 전달한다.Meanwhile, the first to third ion concentration measuring means (for example, the first to third ion concentration measuring means) for measuring the ion concentration of the influent water flowing into each of the reverse osmosis membrane devices, that is, raw water in the case of the first reverse osmosis membrane device and concentrated water in the case of the second or third reverse
특히, 상기 이온농도 측정수단은 역삼투막 장치의 막을 오염시키거나 스케일을 유발하는 물질의 이온농도를 측정하게 되는데, 이러한 물질로는 Ca2+, SO4 2- 및 Si02 등이 있다. 이온농도 측정수단으로는 임의의 종류의 것을 이용할 수 있으며, 일 예로 이온 선택성 전극 센서를 이용할 수 있다.Particularly, the ion concentration measuring means measures the ion concentration of a substance that contaminates the membrane of the reverse osmosis membrane device or induces a scale. Examples of such substances include Ca 2+ , SO 4 2-, and SiO 2 . Any type of ion concentration measuring means can be used. For example, an ion selective electrode sensor can be used.
한편, 상기 제1 역삼투막 장치(112)와 제2 역삼투막 장치(114)의 사이 및 상기 제2 역삼투막 장치(114)와 제3 역삼투막 장치(116)의 사이에 원수를 공급하는 제1 및 제2 바이패스 유로(132, 136)가 각각 구비되고, 상기 각각의 바이패스 유로에는 유량을 조절하기 위한 밸브(134, 138)가 각각 설치된다. 상기 각각의 밸브들은 상기 제어부(140)에 의해 작동이 제어되어, 원수를 제1 역삼투막 장치 또는 제2 역삼투막 장치를 바이패스하여 직접 제2 또는 제3 역삼투막 장치에 유입시킬 수 있도록 한다.The first and second
이제 상기 제1 실시예의 작동에 대해서 설명한다.Now, the operation of the first embodiment will be described.
상기 고압펌프(110)에 의해 압송된 원수는 제1 역삼투막 장치(112)에 의해 일차적으로 처리된 후 농축수가 제2 역삼투막 장치로 유입되어 재처리된다. 이러한 과정은 제3 역삼투막 장치(116)에서도 동일하게 이루어진다.The raw water pumped by the high-
한편, 상기 제1 이온농도 측정수단(122)에 의해 원수 중 특정 물질의 이온농도가 측정되고, 이는 제어부(140)로 전달된다. 이러한 과정 역시, 상기 제2 및 제3 이온농도 측정수단에서도 반복된다. 상기 제어부(140)는 측정된 원수의 이온농도와 원수의 상테 따른 용해도 한계를 대비한다. 만일, 측정된 이온농도가 용해도 한계보다도 낮은 경우라면 농축수의 이온농도를 낮출 수 있으므로, 원수를 상기 제1 또는 제2 바이패스 유로를 통해서 공급하여 유입되는 농축수의 농도를 낮추도록 한다.On the other hand, the first ion concentration measuring means 122 measures the ion concentration of the specific substance in the raw water, and this is transmitted to the
여기서, 공급되는 원수의 양은 측정된 농축수의 이온농도를 감안하여 결정할 수 있다. 구체적으로, 농축수의 이온농도도 용해도 한계보다 낮은 경우라면 임의의 유량의 원수를 혼합하더라도 농축수의 이온농도는 한계치 미만을 유지하게 된다. 그러나, 농축수의 이온농도가 용해도 한계 이상인 경우에는 유입되는 농축수의 유량을 감안하여 농축수와 원수의 혼합수의 이온농도를 한계치 미만으로 떨어뜨릴 수 있는 유량을 결정하여야 한다.Here, the amount of the raw water to be supplied can be determined in consideration of the ion concentration of the measured concentrated water. Concretely, if the ion concentration of the concentrated water is lower than the solubility limit, the ion concentration of the concentrated water is maintained below the limit value even if raw water of arbitrary flow rate is mixed. However, when the ion concentration of the concentrated water is above the solubility limit, the flow rate that can lower the ion concentration of the mixed water of the concentrated water and the raw water below the limit value should be determined in consideration of the flow rate of the concentrated concentrated water.
그리고, 상기 제2 및 제3 역삼투막 장치로 혼합될 원수의 유량(각각 Fc1, Fc2라 칭한다)이 각각 결정되면 제1 역삼투막 장치로 유입될 원수의 유량(Fi이라 칭한다)도 고려하게 된다. 즉, 상기 고압펌프가 공급할 수 있는 최대 유량을 Fmax라 할 때, 상기 각각의 유량의 합이 최대 유량보다 클 수 없으므로 다음의 관계식을 만족하도록 한다.The flow rates (referred to as F i ) of the raw water to be introduced into the first reverse osmosis membrane apparatus are also considered when the flow rates of the raw water to be mixed with the second and third RO membranes are respectively determined (F c1 , F c2 ) . That is, when the maximum flow rate at which the high-pressure pump to supply F max la, can not be the sum of the respective flow rates greater than the maximum flow rate so as to satisfy the following relation.
Fmax ≥ Fi + Fc1 + Fc2
F max ≥ F i + F c1 + F c2
도 2는 본 발명에 따른 수처리장치의 제2 실시예를 도시한 블럭도로서, 도 2에 도시된 제2 실시예(200)를 설명함에 있어서 상기 제1 실시예와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 2를 참조하면, 상기 제2 실시예(200)는 pH 조정제 또는 스케일 방지제 등이 저장된 약품탱크(150) 및 상기 제1 내지 제3 역삼투막 장치의 전단에 이들 약품을 공급하기 위한 제1 내지 제3 약품주입수단(152, 154, 156)을 추가적으로 포함하는 점에서 제1 실시예와 차이를 갖는다.FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the water treatment apparatus according to the present invention. In the following description of the
상기 약품탱크(150)에 저장된 pH 조정제 또는 스케일 방지제는 원수 또는 농축수에 포함된 물질의 이온농도를 저감하는 역할을 하게 된다. 따라서, 원수의 이온농도가 한계치 이상이거나 최대 유량이 결정된 유입유량의 합보다 작은 경우에 상기 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하여 이온농도를 보다 낮은 수준으로 할 수 있다.The pH adjuster or the scale inhibitor stored in the
도 3에 상기 제2 실시예에 의해 수처리가 진행되는 과정을 도시한 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 초기에는 원수의 혼합없는 정상처리를 수행하고(S10 단계), 실시간으로 제1 내지 제3 역삼투막 장치의 유입측(i, c1, c2)의 이온농도(D)를 측정한다(S20 단계).FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of water treatment according to the second embodiment. Referring to FIG. 3, a normal process without mixing of raw water is performed initially (S10), and the ion concentration D of the inflow side (i, c1, c2) of the first to third RO membranes is measured in real time (Step S20).
이온농도가 측정되면 제어부에서 우선 원수의 이온농도(Di)와 원수의 상태량을 감안한 이온 물질의 용해도 한계치를 대비한다(S30 단계). 만일, Di가 용해도의 한계치 이상인 경우에는 그대로 투입하는 경우 제1 역삼투막 장치에 스케일이 생길 가능성이 높을 뿐만 아니라 농축수(C1, C2)에 혼합하더라도 농도가 용해도 한계치 미만으로 저감될 수 없으므로, 원수에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하여 원수의 이온농도를 낮추게 된다(S40 단계).When the ion concentration is measured, the control unit compares the solubility limit of the ionic material considering the ion concentration (D i ) of the raw water and the state quantity of the raw water (S30). If D i is equal to or greater than the solubility limit, there is a high possibility that scale is generated in the first reverse osmosis membrane apparatus when it is directly supplied, and the concentration can not be reduced below the solubility limit value even when mixed with the concentrated water (C1, C2) A pH adjuster or an anti-scale agent is added to reduce the ion concentration of the raw water (step S40).
만일, Di가 용해도의 미만인 경우에는 상기 농축수의 농도(Dc1, Dc2)가 용해도 한계치 미만인 지의 여부를 확인한다(S50 단계). 상기 농축수의 농도(Dc1, Dc2)가 용해도 한계치 미만이라면, 원수를 혼합하지 않더라도 파울링이 생길 가능성이 낮으므로 회수율을 높이기 위해 정상 운전을 지속한다.If D i is less than the solubility, it is checked whether the concentration (D c1 , D c2 ) of the concentrated water is less than the solubility limit value (step S50). If the concentration (D c1 , D c2 ) of the concentrated water is less than the solubility limit, the fouling is unlikely to occur even if the raw water is not mixed, so normal operation is continued to increase the recovery rate.
만일, 상기 농축수의 농도(Dc1, Dc2)가 용해도 한계치 이상이라면 원수를 혼합하여 농축수의 이온농도를 낮출 필요가 있다. 따라서, 측정된 원수 및 농축수들의 이온농도를 감안하여, F1, Fc1 및 Fc2를 결정하고(S60 단계), 이들의 합이 Fmax 미만인지를 확인한다(S70 단계). 상기 F1, Fc1 및 Fc2의 합이 Fmax 이상인 경우에는 농축수를 희석하여 한계치 미만으로 낮추기에 충분한 유량을 공급할 수 없는 경우에 해당하므로 S40 단계로 이동하여 이온농도를 낮추도록 한다. 이때, 원수 및 농축수 모두에 약품을 투입할 수도 있고, 그 중 일부에만 약품을 투입할 수 있다.If the concentration (D c1 , D c2 ) of the concentrated water is above the solubility limit, it is necessary to mix the raw water to lower the ion concentration of the concentrated water. Therefore, F 1 , F c1, and F c2 are determined in step S60, taking into account the ion concentration of the measured raw water and the concentrated water, and it is determined whether the sum of F 1 , F c1, and F c2 is less than F max in step S70. If the sum of F 1 , F c1, and F c2 is equal to or greater than F max , it corresponds to the case where the concentrated water can not be diluted and can not be supplied to lower the flow rate below the limit value. At this time, chemicals may be added to both the raw water and the concentrated water, and only a part of the chemicals may be added.
S70 단계에서 F1, Fc1 및 Fc2의 합이 Fmax 미만인 것으로 확인되면, 결정된 유량만큼 원수를 혼합하여 농축수를 희석시키고 이를 통해서 이온농도를 낮추게 된다(S80 단계).
If it is determined in step S70 that the sum of F 1 , F c1, and F c2 is less than F max , the concentrated water is diluted by mixing the raw water by the determined flow rate, thereby lowering the ion concentration (S 80).
Claims (17)
첫 번째 역삼투막 장치에 원수를 압송하는 펌프;
각각의 상기 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도를 측정하는 이온농도 측정수단;
원수를 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입시키기 위한 바이패스 관로;
상기 각각의 바이패스 관로에 설치되어 원수의 공급을 제어하는 밸브; 및
첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치 중 적어도 하나로 유입되는 유입수에 상기 원수를 혼합하여 유입시키는 제어수단;을 포함하고,
상기 이온농도 측정수단에 의해 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 낮고, 상기 첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도가 용해도 한계보다 높은 경우, 상기 제어수단은 전단계의 역삼투막 장치로부터 배출된 농축수의 이온농도와 상기 원수의 이온농도를 대비하여 원수의 혼합유량을 결정하고,
상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량과 상기 원수의 혼합유량의 합이 상기 펌프의 최대 공급유량보다 작은 경우에 상기 제어수단은 상기 밸브를 제어하여 상기 혼합유량의 원수를 상기 농축수에 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 수처리장치.A plurality of reverse osmosis membrane devices connected in series so that the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane device at the front end is introduced as influent water to the reverse osmosis membrane device at the downstream end;
A pump for feeding the raw water to the first reverse osmosis membrane device;
Ion concentration measuring means for measuring an ion concentration of the influent water flowing into each of the reverse osmosis membrane devices;
A bypass conduit for introducing the raw water into each of the reverse osmosis membrane devices;
A valve installed in each bypass pipe for controlling supply of raw water; And
And control means for mixing and introducing the raw water into the influent water flowing into at least one of the reverse osmosis membrane apparatuses other than the first reverse osmosis membrane apparatus,
When the ion concentration of the raw water measured by the ion concentration measuring means is lower than the solubility limit and the ion concentration of the influent water flowing into the reverse osmosis membrane apparatus other than the first reverse osmosis membrane apparatus is higher than the solubility limit, Determining a mixed flow rate of the raw water by comparing the ion concentration of the concentrated water discharged from the apparatus with the ion concentration of the raw water,
When the sum of the inflow rate to the first reverse osmosis membrane device and the mixed flow rate of the raw water is less than the maximum supply flow rate of the pump, the control means controls the valve to mix the raw water of the mixed flow rate with the concentrated water Wherein the water treatment apparatus comprises:
상기 이온농도 측정수단은 Ca2+, SO4 2- 및 Si02 중 적어도 하나의 이온농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 수처리장치.The method according to claim 1,
Wherein the ion concentration measuring means measures the ion concentration of at least one of Ca 2+ , SO 4 2- and SiO 2 .
첫 번째 역삼투막 장치에 원수를 압송하는 펌프;
각각의 상기 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도를 측정하는 이온농도 측정수단;
원수를 상기 각각의 역삼투막 장치로 유입시키기 위한 바이패스 관로;
상기 각각의 바이패스 관로에 설치되어 원수의 공급을 제어하는 밸브;
상기 각각의 역삼투막 장치의 전단에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하는 약품투입장치; 및
첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치 중 적어도 하나로 유입되는 유입수에 상기 원수를 혼합하여 유입시키는 제어수단;을 포함하고,
상기 이온농도 측정수단에 의해 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 낮고, 상기 첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도가 용해도 한계보다 높은 경우, 상기 제어수단은 전단계의 역삼투막 장치로부터 배출된 농축수의 이온농도와 상기 원수의 이온농도를 대비하여 원수의 혼합유량을 결정하고,
상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량과 상기 원수의 혼합유량의 합이 상기 펌프의 최대 공급유량보다 작은 경우에 상기 제어수단은 상기 밸브를 제어하여 상기 혼합유량의 원수를 상기 농축수에 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 수처리장치.A plurality of reverse osmosis membrane devices connected in series so that the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane device at the front end is introduced as influent water to the reverse osmosis membrane device at the downstream end;
A pump for feeding the raw water to the first reverse osmosis membrane device;
Ion concentration measuring means for measuring an ion concentration of the influent water flowing into each of the reverse osmosis membrane devices;
A bypass conduit for introducing the raw water into each of the reverse osmosis membrane devices;
A valve installed in each bypass pipe for controlling supply of raw water;
A chemical loading device for inputting a pH adjusting agent or an anti-scale agent to the front end of each of the reverse osmosis membrane devices; And
And control means for mixing and introducing the raw water into the influent water flowing into at least one of the reverse osmosis membrane apparatuses other than the first reverse osmosis membrane apparatus,
When the ion concentration of the raw water measured by the ion concentration measuring means is lower than the solubility limit and the ion concentration of the influent water flowing into the reverse osmosis membrane device other than the first reverse osmosis membrane device is higher than the solubility limit, Determining a mixed flow rate of the raw water by comparing the ion concentration of the concentrated water discharged from the apparatus with the ion concentration of the raw water,
When the sum of the inflow rate to the first reverse osmosis membrane device and the mixed flow rate of the raw water is smaller than the maximum supply flow rate of the pump, the control means controls the valve to mix the raw water of the mixed flow rate into the concentrated water Wherein the water treatment apparatus comprises:
상기 제어수단은 측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 높은 경우에 상기 약품투입장치를 이용하여 원수에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하는 것을 특징으로 하는 수처리장치.The method according to claim 6,
Wherein the control means injects the pH adjusting agent or the anti-scale agent into the raw water using the chemical dosing device when the ion concentration of the raw water is higher than the solubility limit.
상기 제어수단은 상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량 및 결정된 혼합유량의 합이 상기 펌프의 최대 공급유량보다 큰 경우에 원수 또는 역삼투막 장치로 유입되는 농축수에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하는 것을 특징으로 하는 수처리장치.The method according to claim 6,
The control means is characterized in that a pH adjusting agent or an anti-scale agent is added to the concentrated water flowing into the raw water or the reverse osmosis membrane device when the sum of the inflow rate into the first reverse osmosis membrane device and the determined mixed flow rate is larger than the maximum supply flow rate of the pump .
전단의 역삼투막 장치로부터 배출된 농축수를 유입수로서 후단의 역삼투막 장치로 유입시키는 단계;
각각의 역삼투막 장치로 유입되는 원수 또는 농축수의 이온농도를 측정하는 단계;
측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 낮고, 상기 첫 번째 역삼투막 장치를 제외한 나머지 역삼투막 장치로 유입되는 유입수의 이온농도가 용해도 한계보다 낮은 경우, 전단계의 역삼투막 장치로부터 배출된 농축수의 이온 농도와 상기 원수의 이온농도를 대비하여 농축수에 혼합되는 원수의 혼합유량을 결정하는 단계; 및
상기 첫 번째 역삼투막 장치로의 유입유량과 상기 원수의 혼합유량의 합이 상기 펌프의 최대 공급유량보다 작은 경우에 상기 혼합유량의 원수를 상기 농축수에 혼합시키는 단계;를 포함하는 수처리방법.A water treatment method using a water treatment apparatus including a plurality of reverse osmosis membrane devices connected in series and a pump for supplying raw water to a first reverse osmosis membrane device,
Introducing the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane apparatus at the front end into the reverse osmosis membrane apparatus as the influent water;
Measuring the ion concentration of raw water or concentrated water flowing into each of the reverse osmosis membrane apparatuses;
When the ion concentration of the measured raw water is lower than the solubility limit and the ion concentration of the influent water flowing into the reverse osmosis membrane apparatus other than the first reverse osmosis membrane apparatus is lower than the solubility limit, the ion concentration of the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane apparatus Determining a mixing flow rate of the raw water to be mixed with the concentrated water in comparison with the ion concentration of the raw water; And
Mixing the raw water of the mixed flow rate with the concentrated water when the sum of the inflow rate of the raw water to the first reverse osmosis membrane device and the mixed flow rate of the raw water is less than the maximum supply flow rate of the pump.
측정된 원수의 이온농도가 용해도 한계보다 큰 경우에 원수의 이온농도를 저감시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리방법.13. The method of claim 12,
Further comprising the step of reducing the ion concentration of the raw water when the measured ion concentration of the raw water is greater than the solubility limit.
원수의 이온농도를 저감시키는 단계에서 이온농도는 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하여 저감되는 것을 특징으로 하는 수처리방법.14. The method of claim 13,
Wherein the ion concentration is reduced by introducing a pH adjuster or an anti-scale agent in the step of reducing the ion concentration of the raw water.
유입유량 및 혼합유량의 합이 최대 공급유량보다 큰 경우에 상기 원수 또는 농축수에 pH 조정제 또는 스케일 방지제를 투입하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리방법.13. The method of claim 12,
Further comprising the step of adding a pH adjuster or an anti-scale agent to the raw water or concentrated water when the sum of the inflow flow rate and the mixed flow rate is greater than the maximum supply flow rate.
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