KR102075140B1 - Two stage reverse osmosis process design support system - Google Patents

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KR102075140B1
KR102075140B1 KR1020180172322A KR20180172322A KR102075140B1 KR 102075140 B1 KR102075140 B1 KR 102075140B1 KR 1020180172322 A KR1020180172322 A KR 1020180172322A KR 20180172322 A KR20180172322 A KR 20180172322A KR 102075140 B1 KR102075140 B1 KR 102075140B1
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reverse osmosis
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stage reverse
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desalination
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KR1020180172322A
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조용주
박승국
박정수
임동석
이태국
김준하
임승지
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주식회사 한화건설
광주과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a two-stage reverse osmosis process design support system and, more specifically, to a two-stage reverse osmosis process design support system applied to a two-stage reverse osmosis seawater desalination apparatus for desalinating seawater. According to the present invention, the two-stage reverse osmosis process design support system comprises: a first stage reverse osmosis module unit disposed in a two-stage reverse osmosis seawater desalination apparatus for desalination of seawater to desalinate and discharge the seawater supplied from the outside so as to store the desalinated seawater or make the same flow for reprocessing; a second stage reverse osmosis module unit reprocessing the seawater flown from the first stage reverse osmosis module unit; an initial condition setting unit setting an initial condition including a process design condition and a process operation condition of the first and second stage reverse osmosis module units disposed in the two-stage reverse osmosis seawater desalination apparatus for desalination of seawater; a target value setting unit setting a target value of process operation in accordance with the initial condition; a simulation unit setting a scenario for a desalination process in accordance with a change in flow rate branching of the first and second stage reverse osmosis module units based on the target value set through the target value setting unit, and advancing simulation in accordance with the set scenario; a determination unit determining whether the desalination process through the simulation unit satisfies the target value set by the target value setting unit; and a result output unit outputting a design type and a design capacity of the desalination process determined through the determination unit. The present invention can support an optimal design for performing a two-stage reverse osmosis process.

Description

2단 역삼투 공정설계지원시스템{TWO STAGE REVERSE OSMOSIS PROCESS DESIGN SUPPORT SYSTEM}Two-stage reverse osmosis process design support system {TWO STAGE REVERSE OSMOSIS PROCESS DESIGN SUPPORT SYSTEM}

본 발명은 역삼투 공정설계지원시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2단 유량분기 기술을 이용한 시뮬레이션을 통해 역삼투공정의 최적설계를 지원하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a reverse osmosis process design support system, and more particularly, to a two-stage reverse osmosis process design support system for supporting the optimum design of the reverse osmosis process through a simulation using a two-stage flow branch technology.

해수담수화 기술은 인구 증가와 환경 오염으로 인해서 발생하는 물부족 문제를 해결하기 위한 기술로서, 기존의 수자원을 이용한 수처리 공정만으로는 맞출 수 없었던 물 수요를 맞추기 위한 방안으로 사용되고 있다. 해수담수화 기술은 분리막을 이용한 역삼투 방식과 열을 이용한 증발법인 다단 플래쉬 증류법이나 다단 효용 증발법으로 분류된다. 역삼투 방법은 열을 이용한 방법에 비해서 에너지 소모가 적어서 최근 상업실적이 증가하고 있다. 역삼투법은 반투과성 분리막을 통과하는 염수에 고압을 가하여 담수를 분리해내는 방식이다.Seawater desalination technology is a technology to solve the water shortage problem caused by population growth and environmental pollution, and is used as a way to meet the water demand that could not be met by the existing water treatment process using water resources. Seawater desalination technology is classified into a multi-stage flash distillation method or a multi-stage effective evaporation method which is a reverse osmosis method using a membrane and an evaporation method using heat. Reverse osmosis method consumes less energy than heat-based method, which has recently increased commercial performance. Reverse osmosis is a method of separating fresh water by applying high pressure to the brine passing through the semi-permeable membrane.

도 1은 종래의 기술에 따른 역삼투압 방식의 해수담수화 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a seawater desalination device of the reverse osmosis method according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 역삼투압 방식의 해수담수화 장치(10)는, 외부로부터 유입된 해수가 담기는 유입수 탱크(23); 역삼투막을 구비하여 유입수 탱크(23)로부터의 유입수가 통과될 때 역삼투압 작용에 의해 유입수를 담수화하는 역삼투막 모듈(25); 및 역삼투막 모듈(25)에 의해 처리된 처리수가 저장되는 처리수 탱크(27)를 포함한다. 또한, 종래의 기술에 따른 역삼투압 방식의 해수담수화 장치(10)는 유입수를 유입수 탱크(23)로 공급하기 위한 공급펌프(21); 및 유입수 탱크(23)와 역삼투막 모듈(25) 사이에는 해수를 가압하여 역삼투막 모듈(25)로 공급하는 고압펌프(24)가 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, the seawater desalination apparatus of the reverse osmosis method according to the related art includes an influent tank 23 containing seawater introduced from the outside; A reverse osmosis membrane module 25 having a reverse osmosis membrane for desalination of the inflow water by reverse osmosis when the inflow water from the inflow tank 23 is passed; And a treated water tank 27 in which the treated water treated by the reverse osmosis membrane module 25 is stored. In addition, the reverse osmosis desalination apparatus 10 according to the prior art is a supply pump 21 for supplying the influent to the inlet tank 23; And between the inflow tank 23 and the reverse osmosis membrane module 25 may be provided with a high pressure pump 24 to pressurize the sea water to supply to the reverse osmosis membrane module (25).

이때, 해수는 공급펌프(21)에 의해 유입수 탱크(23)로 들어오게 되고, 고압펌프(24)에 의하여 가압되어 역삼투막 모듈(25)로 공급되며, 역삼투막 모듈(25)에 구비된 역삼투막을 통과하면서 이온성 물질, 보론 등이 제거되어 담수화된 후에 처리수 탱크(27)로 이송된다.At this time, the sea water enters the inflow water tank 23 by the supply pump 21, is pressurized by the high pressure pump 24, and is supplied to the reverse osmosis membrane module 25, and passes through the reverse osmosis membrane provided in the reverse osmosis membrane module 25. While the ionic material, boron, etc. are removed and desalted, it is transferred to the treated water tank 27.

하지만 이러한 역삼투법은 고압을 이용하는 기술이기 때문에 펌프에서 많은 양의 에너지를 사용하게 된다. 이는 분리막 표면에 비가역적인(irreversible) 막 오염을 야기하는 등의 문제가 발생되었다.However, because reverse osmosis is a technique using high pressure, the pump uses a large amount of energy. This causes problems such as irreversible membrane contamination on the membrane surface.

따라서, 이를 해결하기 위해, 역삼투 공정으로부터 생산되는 생산수의 수질을 조절하기 위한 방법으로는 2개 이상의 단으로 구성된 역삼투 공정을 사용하는 방법이 있다. 이를 통해서 생산수 TDS 수질, 보론(Boron)의 수질 등을 조절할 수 있다. 2번째 단의 용량에 따라서 초기설계 비용과 공정의 운전시 사용되는 에너지 소모량이 변하게 된다. 하지만, 2단으로 구성된 역삼투 공정의 경우 생산수의 수질을 조절하기 위한 2단을 구성하기 위해 반복적인 실험의 수행이 필요하고, 이에 따라 많이 시간 및 비용이 소모되었다.Therefore, to solve this problem, there is a method using a reverse osmosis process consisting of two or more stages as a method for controlling the water quality of the production water produced from the reverse osmosis process. Through this, it is possible to control the water quality of TDS and Boron. Depending on the capacity of the second stage, the initial design cost and the energy consumption used in the operation of the process change. However, the two-stage reverse osmosis process requires repeated experiments to construct two stages for controlling the water quality of the produced water, and thus, a lot of time and cost were consumed.

따라서, 이러한 한계를 보완하기 위해서 기존의 기술보다 효율적으로 최적의 설계 방법을 제안하는 기술이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a technology that proposes an optimal design method more efficiently than the existing technology in order to compensate for these limitations.

등록특허공보 제 10- 0426724호(2004.03.30.)Patent Registration No. 10-0426724 (2004.03.30.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 담수화공정의 조건을 설정하고, 이에 따른 시뮬레이션을 통해 컨트롤밸브부와 플러그부를 제어하여 생산수의 수량, 투과농도, 에너지 소모량을 목표값에 만족하는 2단 역삼투공정을 수행하기 위한 최적의 설계를 지원할 수 있는 2단 역삼투 공정설계지원시스템을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to set the conditions of the desalination process, and by controlling the control valve unit and the plug unit through the simulation according to the two-stage reverse osmosis process that satisfies the target water quantity, permeation concentration, energy consumption It is to provide a two-stage reverse osmosis process design support system that can support the optimal design to carry out.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템에 있어서, 해수를 담수화하기 위한2단 역삼투 해수담수화장치에 적용되는 2단 역삼투 공정설계지원시스템에 있어서, 해수의 담수화를 위한 2단 역삼투 해수담수화장치에 구비되어 외부로부터 공급된 해수를 담수화하고 배출하여 저장하거나 재처리를 위해 유동시키는 제 1 단 역삼투모듈부, 상기 제 1 단 역삼투모듈부로부터 유동된 해수를 재처리하는 제 2 단 역삼투모듈부, 해수의 담수화를 위한 2단 역삼투 해수담수화장치에 구비된 제 1 단 역삼투모듈부와 제 2 단 역삼투모듈부의 공정설계조건 및 공정운영조건을 포함하는 초기조건을 설정하는 초기조건설정부, 상기 초기조건에 따른 공정운영의 목표값을 설정하는 목표값설정부, 상기 목표값설정부를 통해 설정된 목표값에 따른 제 1 단 역삼투모듈부 및 제 2 단 역삼투모듈부의 유량분기의 변화에 따른 담수화공정의 시나리오를 설정하고, 설정된 시나리오에 따라 시뮬레이션을 진행하는 시뮬레이션부, 상기 시뮬레이션부를 통한 담수화공정이 상기 목표값설정부에서 설정한 목표값에 충족되는지 판단하는 판단부 및 상기 판단부를 통해 판단된 담수화공정의 설계방식 및 설계용량을 출력하는 결과출력부를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in the two-stage reverse osmosis process design support system according to the present invention, in the two-stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination of seawater, in the two-stage reverse osmosis process design support system, seawater The first stage reverse osmosis module unit, which is provided in a two-stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination of the desalination, discharged, stored and flowed for storage or reprocessing, flows from the first stage reverse osmosis module unit. Process design conditions and process operation of the second stage reverse osmosis module unit for reprocessing the seawater, the first stage reverse osmosis module unit and the second stage reverse osmosis module unit provided in the two stage reverse osmosis desalination system for desalination of seawater An initial condition setting unit for setting an initial condition including a condition, a target value setting unit for setting a target value of a process operation according to the initial condition, and setting through the target value setting unit The simulation unit for setting the scenario of the desalination process according to the change in the flow rate branch of the first stage reverse osmosis module unit and the second stage reverse osmosis module unit according to the set target value, and proceeds the simulation according to the set scenario, the desalination through the simulation unit A determination unit for determining whether the process satisfies the target value set by the target value setting unit and a result output unit for outputting the design method and design capacity of the desalination process determined by the determination unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 목표값설정부는 초기조건에 따라 생산수 수량, 생산수 투과농도 및 에너지 소모량의 목표값을 설정하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the target value setting unit may set a target value of production water quantity, production water permeation concentration and energy consumption amount according to initial conditions.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 시뮬레이션부는 상기 목표값설정부에 의해 설정된 목표값에서 생산수의 목표수량 초과, 생산수의 목표투과농도 미만 및 에너지의 목표소모량 미만으로 다수의 시나리오를 설정하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the simulation unit may set a plurality of scenarios to the target value set by the target value setting unit, more than the target quantity of production water, less than the target permeation concentration of the production water and less than the target consumption of energy. It is possible.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 목표값설정부에 의해 설정된 목표값에서 생산수의 목표수량은 90m3/day, 생산수의 투과농도는 50ppm 및 에너지의 목표소모량은 2.5kWh/m3으로 설정된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the target quantity of production water is set at the target value set by the target value setting unit is 90m 3 / day, the permeation concentration of the production water is set to 50ppm and the target consumption amount of energy is 2.5kWh / m 3 It is also possible.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 제 1 단 역삼투모듈부로부터 배출되는 담수의 유량을 조절하는 컨트롤밸브부를 포함하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the determination unit includes a control valve unit for adjusting the flow rate of fresh water discharged from the first stage reverse osmosis module unit to satisfy the target water production value according to the design method and design capacity of the desalination process. It is also possible.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 제 1 단 역삼투모듈부와 제 2 단 역삼투모듈부의 내부에 구비된 역삼투 엘리먼트와 또 다른 역삼투 엘리먼트의 사이에 투과되는 유량을 조절하는 플러그부를 포함하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the determination unit reverse osmosis provided in the first stage reverse osmosis module unit and the second stage reverse osmosis module unit to satisfy the target value of the production water according to the design method and design capacity of the desalination process It is also possible to include a plug portion for adjusting the flow rate transmitted between the osmotic element and another reverse osmosis element.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 결과출력부는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 컨트롤밸브부를 통해 투과되는 유량을 조절하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the result output unit may be to adjust the flow rate transmitted through the control valve unit to satisfy the target water production value according to the design method and design capacity of the desalination process.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 만족할 경우, 컨트롤밸브부를 개방하여 생산수를 저장탱크로 유동시켜 저장하는 것일 수 있다.In the embodiment of the present invention, the determination unit flows the production water to the storage tank by opening the control valve unit when the production water processed by the first stage reverse osmosis module unit satisfies the target value set by the target value setting unit. May be stored.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 불만족할 경우, 컨트롤밸브부를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부로 생산수를 보내 재처리를 수행하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the determination unit controls the control valve unit to control the second stage reverse osmosis module when the production water processed by the first stage reverse osmosis module unit does not satisfy the target value set by the target value setting unit. It may be to send the production water to the department to perform the reprocessing.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 결과출력부는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 플러그부를 통해 투과되는 유량을 조절하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the result output unit may be to adjust the flow rate transmitted through the plug portion to satisfy the target value of the production water according to the design method and design capacity of the desalination process.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 만족할 경우, 플러그부를 제어하여 생산수를 저장탱크로 보내 저장하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the production unit processed by the first stage reverse osmosis module unit satisfies the target value set by the target value setting unit, by controlling the plug unit to send the production water to the storage tank for storage It may be.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 불만족할 경우, 플러그부를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부로 생산수를 보내 재처리를 수행하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the determination unit controls the plug unit to the second stage reverse osmosis module unit when the number of products processed by the first stage reverse osmosis module unit does not satisfy the target value set by the target value setting unit. It may be to send the production water for reprocessing.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템이 적용된 제 1 단 역삼투모듈에 있어서, 내부에 해수가 유동되도록 중공의 관형상으로 형성된 바디부, 상기 바디부의 전단에 해수를 공급하도록 구비된 공급부, 상기 공급부를 통해 공급된 해수를 역삼투공정을 통해 담수화하도록 상기 바디부의 축을 따라 다수가 배치된 역삼투 엘리먼트, 상기 역삼투 엘리먼트의 각각의 사이에는 내부에 해수가 투과된 생산수의 유동을 제어하도록 구비된 플러그, 상기 역삼투 엘리먼트를 통해 담수화된 생산수를 바디부의 전단으로 배출하도록 구비된 전단배출구, 상기 역삼투 엘리먼트를 통해 생산수를 바디부의 후단으로 배출하도록 구비된 후단배출구, 상기 바디부의 측면 끝단에 형성되어 상기 공급부로부터 공급된 해수가 역삼투 공정을 통해 담수화된 나머지 농축수가 배출되는 농축수배출구 및 상기 전단배출구를 통해 배출되는 생산수의 유량을 제어하도록 상기 전단배출구의 일측에 구비된 컨트롤밸브를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in the first stage reverse osmosis module to which the two-stage reverse osmosis process design support system according to the present invention is applied, a body portion formed in a hollow tubular shape so that sea water flows therein, and the front end of the body portion A supply unit provided to supply seawater to the reverse osmosis element, a plurality of which is disposed along the axis of the body portion so as to desalination of the seawater supplied through the supply unit through a reverse osmosis process, and the seawater inside each of the reverse osmosis elements A plug is provided to control the flow of the production water permeated, a shear outlet provided to discharge the desalted production water through the reverse osmosis element to the front end of the body portion, to discharge the production water to the rear end of the body portion through the reverse osmosis element The rear end discharge port provided is formed at the side end of the body portion and the seawater supplied from the supply portion is reversed. Provided is a control valve provided on one side of the shear outlet to control the flow rate of the production water discharged through the concentrated water discharge port and the front discharge outlet is the remaining concentrated water desalted through the osmosis process.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플러그는 상기 전단배출구 또는 후단배출구로 배출되는 생산수의 공정목표값에 따라 유량을 제어하거나, 유량제어위치를 조절하여 공정목표값을 달성하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plug may be to control the flow rate according to the process target value of the production water discharged to the front outlet or the rear outlet outlet, or to achieve the process target value by adjusting the flow control position.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 컨트롤밸브는 상기 전단배출구로 배출되는 생산수의 공정목표값에 따라 개폐되어 생산수의 유량을 제어하여 공정목표값을 달성하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control valve may be opened and closed according to the process target value of the production water discharged to the front end outlet to control the flow rate of the production water to achieve the process target value.

본 발명의 실시예에 따르면, 2단 역삼투 공정설계지원시스템은 담수화공정의 조건을 설정하고, 이에 따른 시뮬레이션을 통해 컨트롤밸브부와 플러그부를 제어하여 생산수의 수량, 투과농도, 에너지 소모량을 목표값에 만족하는 2단 역삼투공정을 수행하기 위한 최적의 설계를 지원할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the two-stage reverse osmosis process design support system sets the conditions of the desalination process, and controls the control valve unit and the plug unit through simulation according to the target quantity, permeation concentration, and energy consumption of the produced water. There is an effect that can support the optimal design for performing a two-stage reverse osmosis process that satisfies the value.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 종래의 기술에 따른 역삼투압 방식의 해수담수화 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 Schematic diagram of Spiral Wound Membrane를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 공정 성능 변화에 따른 침투농도, 투과유량, 회수율 및 특정 에너지 소비량과 유량 및 투과농도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 플러그의 위치에 따른 유속 및 투과농도를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 컨트롤밸브의 개도율에 따른 유속 및 투과농도를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템이 적용된 제 1 단 역삼투모듈를 도시한 개략도이다.1 is a block diagram of a seawater desalination device of the reverse osmosis method according to the prior art.
Figure 2 is a block diagram of a two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a schematic diagram of spiral wound membrane according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the penetration concentration, permeate flow rate, recovery rate and specific energy consumption, flow rate and permeation concentration according to the process performance change of the two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the flow rate and permeation concentration according to the position of the plug of the two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the flow rate and permeation concentration according to the opening rate of the control valve of the two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram showing a first stage reverse osmosis module to which a two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention is applied.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled) with another part, it is not only" directly connected "but also" indirectly connected "with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 블럭도이다.Figure 2 is a block diagram of a two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템(100)은 해수를 담수화하기 위한2단 역삼투 해수담수화장치에 적용되는 2단 역삼투 공정설계지원시스템에 있어서, 해수의 담수화를 위한 2단 역삼투 해수담수화장치에 구비되어 외부로부터 공급된 해수를 담수화하고 배출하여 저장하거나 재처리를 위해 유동시키는 제 1 단 역삼투모듈부(110), 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)로부터 유동된 해수를 재처리하는 제 2 단 역삼투모듈부(120), 해수의 담수화를 위한 2단 역삼투 해수담수화장치에 구비된 제 1 단 역삼투모듈부(110)와 제 2 단 역삼투모듈부(120)의 공정설계조건 및 공정운영조건을 포함하는 초기조건을 설정하는 초기조건설정부(140), 상기 초기조건에 따른 공정운영의 목표값을 설정하는 목표값설정부(150), 상기 목표값설정부(150)를 통해 설정된 목표값에 따른 제 1 단 역삼투모듈부(110) 및 제 2 단 역삼투모듈부(120)의 유량분기의 변화에 따른 담수화공정의 시나리오를 설정하고, 설정된 시나리오에 따라 시뮬레이션을 진행하는 시뮬레이션부(160), 상기 시뮬레이션부(160)를 통한 담수화공정이 상기 목표값설정부(150)에서 설정한 목표값에 충족되는지 판단하는 판단부(170) 및 상기 판단부(170)를 통해 판단된 담수화공정의 설계방식 및 설계용량을 출력하는 결과출력부(180)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the two-stage reverse osmosis process design support system 100 according to the present invention is a two-stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination of seawater. The first stage reverse osmosis module unit 110, the first stage reverse osmosis module unit which is provided in a two-stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination and desalination, discharged, stored and flowed for reprocessing The second stage reverse osmosis module unit 120 for reprocessing the seawater flowing from the 110, the first stage reverse osmosis module unit 110 and the second stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination of sea water An initial condition setting unit 140 for setting an initial condition including a process design condition and a process operating condition of the reverse osmosis module unit 120, and a target value setting unit for setting a target value of the process operation according to the initial condition ( 150) through the target value setting unit 150 Simulation to set the scenario of the desalination process according to the change in the flow rate branch of the first stage reverse osmosis module unit 110 and the second stage reverse osmosis module unit 120 according to the set target value, and to perform the simulation according to the set scenario The determination unit 170 and the determination unit 170 determine whether the desalination process by the unit 160 and the simulation unit 160 satisfies the target value set by the target value setting unit 150. It includes a result output unit 180 for outputting the design method and design capacity of the desalination process.

또한, 목표값설정부(150)는 초기조건에 따라 생산수 수량, 생산수 투과농도 및 에너지 소모량의 목표값을 설정하도록 구비될 수 있다.In addition, the target value setting unit 150 may be provided to set the target value of the production water quantity, the production water permeation concentration and the energy consumption amount according to the initial conditions.

따라서, 상기 목표값설정부(150)는 생산수 수량, 생산수 투과농도 및 에너지 소모량의 목표값을 설정하여 역삼투공정을 수행할 수 있다.Therefore, the target value setting unit 150 may perform the reverse osmosis process by setting the target value of the production water quantity, the production water permeation concentration and the energy consumption.

또한, 시뮬레이션부(160)는 상기 목표값설정부(150)에 의해 설정된 목표값에서 생산수의 목표수량 초과, 생산수의 목표투과농도 미만 및 에너지의 목표소모량 미만으로 다수의 시나리오를 설정할 수 있다.In addition, the simulation unit 160 may set a plurality of scenarios in the target value set by the target value setting unit 150 to exceed the target quantity of production water, less than the target permeation concentration of the production water and less than the target consumption of energy. .

즉, 상기 시뮬레이션부(160)는 상기 목표값설정부(150)를 통해 설정된 생산수의 목표수량의 초과, 생산수의 목표투과농도 보다 미만 및 에너지의 목표소모량보다 미만으로 설정된 다수의 시나리오를 도출하고, 이를 시뮬레이션할 수 있다.That is, the simulation unit 160 derives a plurality of scenarios set to be greater than the target quantity of production water, less than the target permeation concentration of the production water and less than the target consumption amount of energy set through the target value setting unit 150. Can be simulated.

또한, 목표값설정부(150)에 의해 설정된 목표값에서 생산수의 목표수량은 90m3/day, 생산수의 투과농도는 50ppm 및 에너지의 목표소모량은 2.5kWh/m3으로 설정될 수 있다.In addition, the target quantity of the production water at the target value set by the target value setting unit 150 may be set to 90m 3 / day, the permeation concentration of the production water 50ppm and the target consumption of energy 2.5kWh / m 3 .

또한, 목표값설정부(150)는 생산수의 목표수량은 90m3/day, 생산수의 투과농도는 50ppm 및 에너지의 목표소모량은 2.5kWh/m3으로 설정하여 설정된 목표값을 만족하는 시나리오를 도출하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.In addition, the target value setting unit 150 sets the target quantity of the production water is 90m 3 / day, the permeation concentration of the production water is 50ppm and the target consumption amount of energy is set to 2.5kWh / m 3 to satisfy the set target value You can derive the simulation.

또한, 결과출력부(180)는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 제 1 단 역삼투모듈부(110)로부터 배출되는 담수의 유량을 조절하는 컨트롤밸브부(171)를 포함할 수 있다.In addition, the result output unit 180 is a control valve unit for adjusting the flow rate of fresh water discharged from the first stage reverse osmosis module unit 110 to satisfy the target water production value according to the design method and design capacity of the desalination process 171 may include.

즉, 상기 컨트롤밸브부(171)는 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)에 구비되어 유량을 제어하여 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 할 수 있다.That is, the control valve unit 171 may be provided in the first stage reverse osmosis module unit 110 to control the flow rate to satisfy the target water according to the design method and design capacity of the desalination process. .

또한, 결과출력부(180)는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 제 1 단 역삼투모듈부(110)와 제 2 단 역삼투모듈부(120)의 내부에 구비된 역삼투 엘리먼트와 또 다른 역삼투 엘리먼트의 사이에 투과되는 유량을 조절하는 플러그부(172)를 포함할 수 있다.In addition, the result output unit 180 of the first stage reverse osmosis module unit 110 and the second stage reverse osmosis module unit 120 to satisfy the target value of the production water according to the design method and design capacity of the desalination process It may include a plug portion 172 for adjusting the flow rate transmitted between the reverse osmosis element and another reverse osmosis element provided therein.

즉, 상기 플러그부(172)는 역삼투 엘리먼트와 또 다른 역삼투 엘리먼트의 사이에 구비되어, 상기 역삼투 엘리먼트와 또 다른 역삼투 엘리먼트를 통과하는 유량을 제어함으로써, 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값을 만족시킬 수 있다.That is, the plug portion 172 is provided between the reverse osmosis element and another reverse osmosis element, by controlling the flow rate passing through the reverse osmosis element and another reverse osmosis element, the design method and design capacity of the desalination process According to the production water can meet the target value.

또한, 결과출력부(180)는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 컨트롤밸브부(171)를 통해 투과되는 유량을 조절할 수 있다.In addition, the result output unit 180 may adjust the flow rate transmitted through the control valve unit 171 to satisfy the target value of the production water according to the design method and design capacity of the desalination process.

또한, 판단부(170)는 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부(150)에 의해 설정된 목표값을 만족할 경우, 컨트롤밸브부(171)를 개방하여 생산수를 저장탱크로 유동시켜 저장할 수 있다.In addition, the determination unit 170 opens the control valve unit 171 when the production water processed by the first stage reverse osmosis module unit 110 satisfies the target value set by the target value setting unit 150. The production water can be flowed and stored in a storage tank.

또한, 판단부(170)는 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부(150)에 의해 설정된 목표값을 불만족할 경우, 컨트롤밸브부(171)를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부(120)로 생산수를 보내 재처리를 수행할 수 있다.In addition, the determination unit 170 controls the control valve unit 171 when the production water processed by the first stage reverse osmosis module unit 110 does not satisfy the target value set by the target value setting unit 150. By sending the production water to the second stage reverse osmosis module unit 120 can be reprocessed.

즉, 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)는 해수의 담수화를 수행하여 전단에서 생산된 생산수는 컨트롤밸브부(171)를 통해 저장탱크로 배출시키고, 후단에서 생산된 생산수는 제 2 단 역삼투모듈부(120)로 유동시킨다.That is, the first stage reverse osmosis module unit 110 performs desalination of seawater to discharge the produced water produced at the front end to the storage tank through the control valve unit 171, and the produced water produced at the second end is second. However, the reverse osmosis module unit 120 flows.

이때, 상기 전단부의 생산수가 목표값을 만족하면 상기 컨트롤밸브부(171)를 개방하여 저장탱크로 배출시키고, 목표값을 불만족하면 컨트롤밸브부(171)를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부(120)로 유동시킨다.At this time, if the production number of the front end portion satisfies the target value, the control valve unit 171 is opened and discharged to the storage tank. If the target value is not satisfied, the control valve unit 171 is controlled to control the second stage reverse osmosis module unit ( 120).

따라서, 상기와 같은 과정을 시뮬레이션함으로써, 해수의 조건에 따라 최적의 역삼투공정을 설계할 수 있고, 최적의 역삼투공정을 채택하여 적용할 수 있다.Therefore, by simulating the above process, it is possible to design the optimum reverse osmosis process according to the seawater conditions, it is possible to adopt and apply the optimum reverse osmosis process.

또한, 결과출력부(180)는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 플러그부(172)를 통해 투과되는 유량을 조절할 수 있다.In addition, the result output unit 180 may adjust the flow rate transmitted through the plug unit 172 to satisfy the target value of the production water according to the design method and design capacity of the desalination process.

또한, 판단부(170)는 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부(150)에 의해 설정된 목표값을 만족할 경우, 플러그부(172)를 제어하여 생산수를 저장탱크로 보내 저장할 수 있다.In addition, the determination unit 170 controls the plug unit 172 when the production number processed by the first stage reverse osmosis module unit 110 satisfies the target value set by the target value setting unit 150. Numbers can be sent to storage tanks for storage.

또한, 판단부(170)는 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부(150)에 의해 설정된 목표값을 불만족할 경우, 플러그부(172)를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부(120)로 생산수를 보내 재처리를 수행할 수 있다.In addition, the determination unit 170 controls the plug unit 172 when the number of products processed by the first stage reverse osmosis module unit 110 does not satisfy the target value set by the target value setting unit 150. The second stage reverse osmosis module unit 120 to send the production water can be reprocessed.

즉, 상기 제 1 단 역삼투모듈부(110)는 해수의 담수화를 수행하여 전단에서 생산된 생산수는 플러그부(172)를 통해 저장탱크로 배출시키고, 후단에서 생산된 생산수는 제 2 단 역삼투모듈부(120)로 유동시킨다.That is, the first stage reverse osmosis module unit 110 performs desalination of seawater so that the produced water produced at the front end is discharged to the storage tank through the plug unit 172, and the produced water produced at the second end is It flows to the reverse osmosis module unit (120).

이때, 상기 전단부의 생산수가 목표값을 만족하면 상기 플러그부(172)를 제어하여 저장탱크로 배출시키고, 목표값을 불만족하면 플러그부(172)를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부(120)로 유동시킨다.At this time, when the number of production of the front end portion satisfies the target value, the plug unit 172 is controlled to be discharged into the storage tank. If the target value is not satisfied, the plug unit 172 is controlled to control the second stage reverse osmosis module unit 120. Flow to.

또한, 상기 플러그부(172)는 제 1 단 역삼투모듈부(110)와 제 2 단 역삼투모듈부(120)의 내부에 구비된 역삼투 엘리먼트와 또 다른 역삼투 엘리먼트의 사이에 구비되므로, 각각의 플러그부(172)를 제어하여 생산수의 유동을 제어할 수 있다.In addition, the plug portion 172 is provided between the reverse osmosis element provided in the first stage reverse osmosis module unit 110 and the second stage reverse osmosis module unit 120 and another reverse osmosis element, Each plug 172 may be controlled to control the flow of the production water.

따라서, 상기와 같은 과정을 시뮬레이션함으로써, 해수의 조건에 따라 최적의 역삼투공정을 설계할 수 있고, 최적의 역삼투공정을 채택하여 적용할 수 있다.Therefore, by simulating the above process, it is possible to design the optimum reverse osmosis process according to the seawater conditions, it is possible to adopt and apply the optimum reverse osmosis process.

또한, 이를 통해 제 2 단 역삼투모듈부(120)의 용량 및 에너지 소모량을 계산하여 최적의 역삼투공정을 채택하여 적용할 수 있다.In addition, by calculating the capacity and energy consumption of the second stage reverse osmosis module unit 120 through this can be applied by adopting the optimum reverse osmosis process.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 Schematic diagram of Spiral Wound Membrane를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a schematic diagram of spiral wound membrane according to an embodiment of the present invention.

이를 다음의 식으로 나타낼 수 있다.This can be expressed by the following equation.

Figure 112018131769831-pat00001
Figure 112018131769831-pat00001

Figure 112018131769831-pat00002
Figure 112018131769831-pat00002

도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 공정 성능 변화에 따른 침투농도, 투과유량, 회수율 및 특정 에너지 소비량과 유량 및 투과농도를 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the penetration concentration, permeate flow rate, recovery rate and specific energy consumption, flow rate and permeation concentration according to the process performance change of the two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제 1 단 역삼투모듈부(110)에서의 시간의 변화에 따라 침투농도는 점차 증가되고, 시간의 변화에 따라 투과유량은 점차 감소되며, 시간의 변화에 따라 회수율은 점차 감소되고, 시간의 변화에 따라 특정에너지 소비량은 점차 증가된다.Referring to FIG. 4, the penetration concentration gradually increases with time in the first stage reverse osmosis module unit 110, and the permeate flow rate gradually decreases with time, and the recovery rate gradually changes with time. The specific energy consumption gradually increases with time.

또한, 역삼투공정에서 역삼투 엘리먼트의 위치가 공급부와 멀어질수록 유량은 점차감소되고, 침투농도는 점차증가된다.In addition, in the reverse osmosis process, as the position of the reverse osmosis element moves away from the supply part, the flow rate gradually decreases, and the penetration concentration gradually increases.

따라서, 플러그부(172) 및 컨트롤밸브부(172)의 시뮬레이션을 통해 공정운영의 목표값을 만족할 수 있다.Therefore, the target value of the process operation may be satisfied through the simulation of the plug unit 172 and the control valve unit 172.

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 플러그의 위치에 따른 유속 및 투과농도를 도시한 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the flow rate and permeation concentration according to the position of the plug of the two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전단에 위치된 유량과 투과농도는 공정운영의 목표값을 만족하지만, 후단에 위치된 유량 및 투과농도는 공정운영의 목표값을 불만족하므로, 플러그의 설치 위치를 변경하여 목표값을 불만족한 생산수를 제 2 역삼투모듈부로 유동시켜 다시 역삼투공정을 수행하도록 시뮬레이션을 수행할 수 있다.Referring to Figure 5, the flow rate and permeation concentration located in the front end meets the target value of the process operation, but the flow rate and permeate concentration located in the rear end does not satisfy the target value of the process operation, the target by changing the installation position of the plug Simulation may be performed to flow the production water having an unsatisfactory value to the second reverse osmosis module unit to perform the reverse osmosis process.

도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템의 컨트롤밸브의 개도율에 따른 유속 및 투과농도를 도시한 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the flow rate and permeation concentration according to the opening rate of the control valve of the two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 전단에 위치된 유량과 투과농도는 공정운영의 목표값을 만족하지만, 후단에 위치된 유량 및 투과농도는 공정운영의 목표값을 불만족하므로, 컨트롤밸브의 개도율을 제어하여 목표값을 불만족한 생산수를 제 2 역삼투모듈부로 유동시켜 다시 역삼투공정을 수행하도록 시뮬레이션을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 6, the flow rate and permeation concentration located at the front end satisfy the target value of the process operation, but the flow rate and permeate concentration located at the rear end satisfies the target value of the process operation, thereby controlling the opening rate of the control valve. Simulation may be performed to flow the production water that does not meet the target value to the second reverse osmosis module unit to perform the reverse osmosis process again.

도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템이 적용된 제 1 단 역삼투모듈를 도시한 개략도이다.Figure 7 is a schematic diagram showing a first stage reverse osmosis module to which a two-stage reverse osmosis process design support system according to an embodiment of the present invention is applied.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 2단 역삼투 공정설계지원시스템이 적용된 제 1 단 역삼투모듈(200)은 내부에 해수가 유동되도록 중공의 관형상으로 형성된 바디부(210), 상기 바디부(210)의 전단에 해수를 공급하도록 구비된 공급부(220), 상기 공급부(220)를 통해 공급된 해수를 역삼투공정을 통해 담수화하도록 상기 바디부(210)의 축을 따라 다수가 배치된 역삼투 엘리먼트(230), 상기 역삼투 엘리먼트의 각각의 사이에는 내부에 해수가 투과된 생산수의 유동을 제어하도록 구비된 플러그(240), 상기 역삼투 엘리먼트(230)를 통해 담수화된 생산수를 바디부(210)의 전단으로 배출하도록 구비된 전단배출구(250), 상기 역삼투 엘리먼트(230)를 통해 생산수를 바디부(210)의 후단으로 배출하도록 구비된 후단배출구(260), 상기 바디부(210)의 측면 끝단에 형성되어 상기 공급부(220)로부터 공급된 해수가 역삼투 공정을 통해 담수화된 나머지 농축수가 배출되는 농축수배출구(270) 및 상기 전단배출구(250)를 통해 배출되는 생산수의 유량을 제어하도록 상기 전단배출구(250)의 일측에 구비된 컨트롤밸브(280)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the first stage reverse osmosis module 200 to which the two-stage reverse osmosis process design support system according to the present invention is applied is a body portion 210 formed in a hollow tubular shape so that sea water flows therein, the body Reverse osmosis is provided along the axis of the body portion 210 to desalination of the supply unit 220, seawater supplied through the supply unit 220, the supply unit 220 is provided to the front end of the portion 210 through the reverse osmosis process Between the two elements 230, each of the reverse osmosis element is a plug 240, which is provided to control the flow of the product water permeated through the water, the body of the fresh water produced through the reverse osmosis element 230 Shear discharge port 250 provided to discharge to the front end of the portion 210, the rear end discharge port 260 provided to discharge the production water to the rear end of the body portion 210 through the reverse osmosis element 230, the body portion The supply is formed at the side end of the 210 The shear discharge port 250 to control the flow rate of the production water discharged through the concentrated water discharge port 270 and the shear discharge port 250 is discharged from the remaining concentrated water desalted through the reverse osmosis process from the water supply unit 220 It includes a control valve 280 provided on one side of.

또한, 플러그(240)는 상기 전단배출구(250) 또는 후단배출구(260)로 배출되는 생산수의 공정목표값에 따라 유량을 제어하거나, 유량제어위치를 조절하여 공정목표값을 달성할 수 있다.In addition, the plug 240 may achieve a process target value by controlling the flow rate or adjusting the flow control position according to the process target value of the production water discharged to the front outlet 250 or the rear end outlet 260.

또한, 컨트롤밸브(280)는 상기 전단배출구(250)로 배출되는 생산수의 공정표값에 따라 개폐되어 생산수의 유량을 제어하여 공정목표값을 달성할 수 있다.In addition, the control valve 280 may be opened and closed according to the process table value of the production water discharged to the front end outlet 250 to control the flow rate of the production water to achieve the process target value.

따라서, 본 발명에 따른 제 1 단 역삼투모듈(200)은 컨트롤밸브(280) 및 플러그(240)를 통해 유량을 제어할 수 있고, 제어된 유량을 통해 생산수의 공정목표값을 제어할 수 있다.Therefore, the first stage reverse osmosis module 200 according to the present invention can control the flow rate through the control valve 280 and the plug 240, it is possible to control the process target value of the production water through the controlled flow rate have.

즉, 제 1 단 역삼투모듈(200)의 전단은 생산수가 공정목표값을 불만족할 경우, 상기 컨트롤밸브(280)를 제어하여 전단배출구(250)를 폐쇄하면 상기 생산수는 후단배출구(260)로 배출되어 제 2 단 역삼투모듈로 유동되어 다시 역삼투공정을 통한 담수화를 수행하고, 생산수가 배출되는 공정목표값을 만족할 경우 상기 컨트롤밸브(280)를 개방하여 전단배출구(250)로 생산수를 배출하며, 후단배출구(260)도 함께 생산수를 배출할 수 있다.That is, the front end of the first stage reverse osmosis module 200, when the production water is not satisfied with the process target value, the control valve 280 is closed to close the front outlet 250, the production water is the rear end outlet 260 Discharged to the second stage reverse osmosis module to perform desalination through the reverse osmosis process, and when the production target satisfies the target value of the discharged water, the control valve 280 is opened to produce the discharged water through the shear outlet 250. To discharge, the rear end outlet 260 can also discharge the production water together.

또한, 다수의 역삼투 엘리먼트(230)의 사이에는 플러그(240)가 구비되고, 상기 역삼투 엘리먼트(230)의 내부를 유동하는 생산수의 유동을 제어하게 된다. 따라서, 다수의 역삼투 엘리먼트(230) 사이의 플러그(240)의 위치에 따라 해수의 투과율이 변화되고, 이에 따라 배출되는 생산수의 공정목표값도 변화된다. 따라서, 상기 플러스(240)의 설치 위치를 변경하여 공정목표값에 도달할 수 있다.In addition, a plug 240 is provided between the plurality of reverse osmosis elements 230 to control the flow of the production water flowing inside the reverse osmosis element 230. Therefore, the transmittance of seawater is changed according to the position of the plug 240 between the plurality of reverse osmosis elements 230, and thus the process target value of the produced water is also changed. Therefore, the process target value may be reached by changing the installation position of the plus 240.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention.

100: 2단 역삼투 공정설계지원시스템
110: 제 1 단 역삼투모듈부
120: 제 2 단 역삼투모듈부
140: 초기조건설정부
150: 목표값설정부
160: 시뮬레이션부
170: 판단부
171: 컨트롤밸브부
172: 플러그부
180: 결과출력부
200: 제 1 단역삼투모듈
210: 바디부
220: 공급부
230: 역삼투 엘리먼트
240: 플러그
250: 전단배출구
260: 후단배출구
270: 농축수배출구
280: 컨트롤밸브100: 2-stage reverse osmosis process design support system
110: first stage reverse osmosis module unit
120: second stage reverse osmosis module unit
140: initial condition setting unit
150: target value setting unit
160: simulation unit
170: judgment
171: control valve unit
172: plug portion
180: result output unit
200: first reverse osmosis module
210: body part
220: supply unit
230: reverse osmosis element
240: plug
250: shear outlet
260: rear outlet
270: concentrated water outlet
280: control valve

Claims (15)

해수를 담수화하기 위한 2단 역삼투 해수담수화장치에 적용되는 2단 역삼투 공정설계지원시스템에 있어서,
해수의 담수화를 위한 2단 역삼투 해수담수화장치에 구비되어, 직렬 연결된 복수 개의 역삼투 엘리먼트를 구비하고, 외부로부터 공급된 해수를 담수화하여 배출하여 저장하거나 재처리를 위해 유동시키며, 전단 방향으로 또는 후단 방향에 대해 생산수를 배출하는 제 1 단역삼투모듈부;
직렬 연결된 복수 개의 역삼투 엘리먼트를 구비하고, 상기 제 1 단 역삼투모듈부로부터 유동된 해수를 재처리하는 제 2 단 역삼투모듈부;
상기 제 1 단역삼투모듈부 내 복수 개의 역삼투 엘리먼트 중 어느 하나의 역삼투 엘리먼트와 다른 역삼투 엘리먼트 사이에 형성되고, 상기 제 2 단역삼투모듈부 내 복수 개의 역삼투 엘리먼트 중 어느 하나의 역삼투 엘리먼트와 다른 역삼투 엘리먼트 사이에 형성되어 유량을 조절하는 플러그를 포함하는 플러그부;
상기 제 1 단 역삼투모듈부로부터 배출되는 담수의 유량을 조절하는 컨트롤밸브부;
해수의 담수화를 위한 2단 역삼투 해수담수화장치에 구비된 제 1 단 역삼투모듈부와 제 2 단 역삼투모듈부의 공정설계조건 및 공정운영조건을 포함하는 초기 조건을 설정하는 초기조건설정부;
상기 초기조건에 따른 공정운영의 목표값을 설정하는 목표값설정부;
상기 목표값설정부를 통해 설정된 목표값에 따른 제 1 단 역삼투모듈부 및 제 2 단 역삼투모듈부의 유량분기의 변화에 따른 담수화공정의 시나리오를 설정하고, 설정된 시나리오에 따라 시뮬레이션을 진행하는 시뮬레이션부;
상기 시뮬레이션부를 통한 담수화공정이 상기 목표값설정부에서 설정한 목표 값에 충족되는지 판단하는 판단부; 및
상기 판단부를 통해 판단된 담수화공정의 설계방식 및 설계용량을 출력하고, 상기 플러그부와 상기 컨트롤밸브부를 제어하는 결과출력부;
상기 플러그가, 복수 개의 역삼투 엘리먼트 각각의 역삼투 엘리먼트를 통과하는 유량을 제어하여, 각각의 역삼투 엘리먼트 내부를 유동하는 생산수의 유동을 제어함으로써,
상기 제 1 단 역삼투모듈부의 전단 방향 또는 후단 방향으로 배출되는 생산수의 유량 및 공정목표 값이 제어되고, 상기 제 2 단역삼투모듈부를 통과하여 배출되는 생산수의 유량 및 공정목표 값이 제어되는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.In the two-stage reverse osmosis process design support system applied to the two-stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination of seawater,
It is provided in a two-stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination of seawater, and includes a plurality of reverse osmosis elements connected in series, and desalination of the seawater supplied from the outside is stored and discharged or flowed for reprocessing, in the shear direction or A first reverse osmosis module unit for discharging the production water in the rear end direction;
A second stage reverse osmosis module unit having a plurality of reverse osmosis elements connected in series and reprocessing the seawater flowing from the first stage reverse osmosis module unit;
A reverse osmosis element formed between any one of a plurality of reverse osmosis elements of the first reverse osmosis module unit and another reverse osmosis element, and one of the plurality of reverse osmosis elements of the second reverse osmosis module unit A plug portion including a plug formed between the reverse osmosis element and another reverse osmosis element;
A control valve unit controlling a flow rate of fresh water discharged from the first reverse osmosis module unit;
An initial condition setting unit for setting initial conditions including process design conditions and process operating conditions of the first stage reverse osmosis module unit and the second stage reverse osmosis module unit provided in the two-stage reverse osmosis desalination apparatus for desalination of seawater;
A target value setting unit for setting a target value of a process operation according to the initial condition;
A simulation unit for setting a scenario of the desalination process according to the change in the flow rate branch of the first stage reverse osmosis module unit and the second stage reverse osmosis module unit according to the target value set by the target value setting unit, and performing simulation according to the set scenario. ;
A determination unit to determine whether the desalination process through the simulation unit satisfies the target value set by the target value setting unit; And
A result output unit configured to output a design method and a design capacity of the desalination process determined by the determination unit, and to control the plug unit and the control valve unit;
The plug controls the flow rate of the product water flowing inside each reverse osmosis element by controlling the flow rate passing through the reverse osmosis element of each of the plurality of reverse osmosis elements,
The flow rate and the process target value of the production water discharged in the front end direction or the rear end direction of the first stage reverse osmosis module unit is controlled, and the flow rate and the process target value of the production water discharged through the second stage reverse osmosis module unit is controlled. Two-stage reverse osmosis process design support system, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 목표값설정부는 초기조건에 따라 생산수 수량, 생산수 투과농도 및 에너지 소모량의 목표값을 설정하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The two-stage reverse osmosis process design support system according to claim 1, wherein the target value setting unit sets a target value of production water quantity, production water permeation concentration, and energy consumption according to initial conditions. 제 2 항에 있어서, 상기 시뮬레이션부는 상기 목표값설정부에 의해 설정된 목표값에서 생산수의 목표수량 초과, 생산수의 목표투과농도 미만 및 에너지의 목표소모량 미만으로 다수의 시나리오를 설정하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The method of claim 2, wherein the simulation unit sets a plurality of scenarios from the target value set by the target value setting unit to more than the target quantity of production water, less than the target permeation concentration of the production water and less than the target consumption of energy. 2-stage reverse osmosis process design support system. 제 3 항에 있어서, 상기 목표값설정부에 의해 설정된 목표값에서 생산수의 목표수량은 90m3/day, 생산수의 투과농도는 50ppm 및 에너지의 목표소모량은 2.5kWh/m3으로 설정된 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The target quantity of production water is set at 90 m 3 / day, the permeation concentration of the production water is 50 ppm and the target consumption amount of energy is 2.5 kWh / m 3 at the target value set by the target value setting unit. 2-stage reverse osmosis process design support system. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 결과출력부는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 컨트롤밸브부를 통해 투과되는 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The method of claim 1, wherein the result output unit supports a two-stage reverse osmosis process design according to the design method and design capacity of the desalination process to adjust the flow rate transmitted through the control valve unit to satisfy the target value system. 제 7 항에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 만족할 경우, 컨트롤밸브부를 개방하여 생산수를 저장탱크로 유동시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The method of claim 7, wherein the determination unit when the production water processed by the first stage reverse osmosis module unit satisfies the target value set by the target value setting unit, by opening the control valve unit to flow the production water to the storage tank for storage Two-stage reverse osmosis process design support system, characterized in that. 제 7 항에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 불만족할 경우, 컨트롤밸브부를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부로 생산수를 보내 재처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The method according to claim 7, wherein the determination unit controls the control valve unit to produce the second stage reverse osmosis module unit when the number of products processed by the first stage reverse osmosis module unit does not satisfy the target value set by the target value setting unit. A two-stage reverse osmosis process design support system, characterized in that to carry out reprocessing. 제 1 항에 있어서, 상기 결과출력부는 담수화공정의 설계방식 및 설계용량에 따라 생산수를 목표값에 만족시키도록 플러그부를 통해 투과되는 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.2. The two-stage reverse osmosis process design support system according to claim 1, wherein the result output unit adjusts the flow rate transmitted through the plug unit to satisfy the target value according to the design method and design capacity of the desalination process. . 제 10 항에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 만족할 경우, 플러그부를 제어하여 생산수를 저장탱크로 보내 저장하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.12. The method of claim 10, wherein the determination unit controls the plug unit when the production water processed by the first stage reverse osmosis module unit satisfies the target value set by the target value setting unit to store and store the production water to the storage tank. Two-stage reverse osmosis process design support system. 제 10 항에 있어서, 상기 판단부는 상기 제 1 단 역삼투모듈부에 의해 처리된 생산수가 목표값설정부에 의해 설정된 목표값을 불만족할 경우, 플러그부를 제어하여 제 2 단 역삼투모듈부로 생산수를 보내 재처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.12. The method of claim 10, wherein the determining unit controls the plug unit when the number of products processed by the first stage reverse osmosis module unit is not satisfied by the target value set by the target value setting unit. Two-stage reverse osmosis process design support system, characterized in that to carry out reprocessing. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 단 역삼투모듈부는,
내부에 해수가 유동되도록 중공의 관형상으로 형성된 바디부;
상기 바디부의 전단에 해수를 공급하도록 구비된 공급부;
상기 공급부를 통해 공급된 해수를 역삼투공정을 통해 담수화하도록 상기 바디부의 축을 따라 다수가 배치된 역삼투 엘리먼트;
상기 역삼투 엘리먼트를 통해 담수화된 생산수를 바디부의 전단으로 배출하도록 구비된 전단배출구;
상기 역삼투 엘리먼트를 통해 생산수를 바디부의 후단으로 배출하도록 구비된 후단배출구; 및
상기 바디부의 측면 끝단에 형성되어 상기 공급부로부터 공급된 해수가 역삼투 공정을 통해 담수화된 나머지 농축수가 배출되는 농축수배출구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The method of claim 1,
The first stage reverse osmosis module unit,
A body part formed in a hollow tubular shape so that sea water flows therein;
A supply part provided to supply sea water to the front end of the body part;
A reverse osmosis element having a plurality disposed along the axis of the body portion to desalination of the seawater supplied through the supply portion through a reverse osmosis process;
A shear discharge port provided to discharge the fresh water produced through the reverse osmosis element to the front end of the body part;
A rear end outlet provided to discharge the produced water to the rear end of the body through the reverse osmosis element; And
A concentrated water outlet formed at the side end of the body portion and discharging the remaining concentrated water desalted through the reverse osmosis process;
Two-stage reverse osmosis process design support system comprising a. 제 13 항에 있어서, 상기 플러그는 상기 전단배출구 또는 후단배출구로 배출되는 생산수의 공정목표값에 따라 유량을 제어하거나, 유량제어위치를 조절하여 공정목표값을 달성하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.The two-stage reverse osmosis according to claim 13, wherein the plug controls the flow rate according to the process target value of the production water discharged to the front outlet port or the rear stage outlet port, or adjusts the flow control position. Two-Process Design Support System. 제 13 항에 있어서, 상기 컨트롤밸브부는 상기 전단배출구로 배출되는 생산수의 공정목표값에 따라 개폐되어 생산수의 유량을 제어하여 공정목표값을 달성하는 것을 특징으로 하는 2단 역삼투 공정설계지원시스템.14. The two-stage reverse osmosis process design support according to claim 13, wherein the control valve part opens and closes according to a process target value of the product water discharged to the front outlet to control the flow rate of the product water. system.
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