• 상하수도학회지
• /
• 제33권6호
• /
• pp.413-420
• /
• 2019

Pretreatment system of desalination process using seawater reverse osmosis(SWRO) membrane is the most critical step in order to prevent membrane fouling. One of the methods is coagulation-UF membrane process. Coagulation-UF membrane systems have been shown to be very efficient in removing turbidity and non-soluble and colloidal organics contained in the source water for SWRO pretreatment. Ferric salt coagulants are commonly applied in coagulation-UF process for pretreatment of SWRO process. But aluminum salts have not been applied in coagulation-UF pretreatment of SWRO process due to the SWRO membrane fouling by residual aluminum. This study was carried out to see the effect of residual matal salt on SWRO membrane followed by coagulation-UF pretreatment process. Experimental results showed that increased residual aluminum salts by coagulation-UF pretreatment process by using alum lead to the decreased SWRO membrane salt rejection and flux. As the salt rejection and flux of SWRO membrane decreased, the concentration of silica and residual aluminum decreased. However, when adjusting coagulation pH for coagulation-UF pretreatment process, the residual aluminum salt concentration was decreased and SWRO membrane flux was increased.

• 상하수도학회지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.317-324
• /
• 2018

SWRO-PRO hybrid desalination technology is recently getting more attention especially in large desalination markets such as USA, Middle East, Japan, Singapore, etc. because of its promising potential to recover a considerable amount of osmotic energy from brine (a high-concentration solution of salt, 60,000 - 80,000 mg/L) and also to minimize the impact of the discharged brine into a marine ecosystem. By the research and development of the core technologies of the SWRO-PRO desalination system in a national desalination research project (Global MVP) supported by Ministry of Land, Infrastructure, and Transport (MOLIT) and Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement (KAIA), it is anticipated that around 25% of total energy consumption rate (generally 3 to $4kWh/m^3$) of the SWRO desalination can be reduced by recovering the brine's osmotic energy utilizing wastewater treatment effluent as a PRO feed solution and an isobaric pressure exchanger (PX, ERI) as a PRO energy converter. However, there are still several challenges needed to be overcome in order to ultimately commercialize the novel SWRO-PRO process. They include system optimization and integration, development of efficient PRO membrane and module, development of PRO membrane fouling control technology, development of design and operation technology for the system scaling-up, development of diverse business models, and so on. In this paper, the current status and progress of the pilot study of the newly developed SWRO-PRO hybrid desalination technology is discussed.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
• /
• pp.1042-1045
• /
• 2009

역삼투식 해수담수화 (Sea Water Reverse Osmosis, SWRO) 공정에 의한 생산수는 pH가 낮고, 해수 내 존재하는 경도성분인 Ca, Mg 이온이 대부분 제거되기 때문에 상대적으로 매우 강한 부식성을 지니고 있다. 이를 음용수 및 공업용수로 이용 시 설비 및 배관계통에 심각한 부식문제를 유발할 수 있으며, 이를 방지하기 위한 처리공정과 부식성 제어 기술의 지속적인 개발이 요구되는 실정이다. SWRO 1단으로 처리 시 생산수의 전기전도도는 $150{\mu}S/cm$ 정도의 범위를 보이며, 2단 SWRO 과정을 거칠 시 전기전도도는 $100{\mu}S/cm$ 이하의 범위를 나타내는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 SWRO 2단 처리수를 가정한 $20{\mu}S/cm{\sim}25{\mu}S/cm$ 범위의 전기전도도를 지닌 물을 실험 원수로 사용하여, 기존 방식제의 성분과 생산수의 특성을 고려한 효율적인 알칼리성 수처리제를 적용하고 그에 대한 부식성 제어 연구를 수행하였다. SWRO 생산수를 대상으로 부식방지기술을 개발하기 위해서는 부식제어와 관련된 수질 인자인 pH, 칼슘경도, 알칼리도의 조절과 LSI(Langelier Saturation Index)를 설정하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 연구에서는 해수담수화 공정의 생산수를 음용수 및 공업용수로 이용하기 위한 목표 수질을 pH 7.5~7.8, LSI 0 이상, 부가적으로 전기전도도는 $250{\mu}S/cm$ 이하로 설정하였으며, 연구목표 수질을 달성할 수 있는 부식억제제 및 알칼리성 수처리제의 적용을 통해 목표 수질에 대한 설정 근거를 마련하고자 하였다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제20권1호
• /
• pp.99-104
• /
• 2015

The purpose of this study is to evaluate the performance of forward osmosis (FO) system for harvesting microalgae cultivated in secondary sewage effluent. Microalgae species used in this study were chlorella sp. ADE4. The drawing agents used for forward osmosis system were seawater and concentrate of sea water reverse osmosis (SWRO) system. Chlorella sp. ADE4 cultured in secondary sewage effluent illustrated moderate efficiency in removal of total nitrogen (TN) (68%) and superior performance in total phosphorus (TP) removal (99%). Comparison of seawater and SWRO concentrate as drawing agent were made in FO membrane separation of the microalgae. The result from this study depicts that SWRO concentrate is strong drawing agent in FO membrane system providing an average dewatering rate of $4.8L/(m^2{\cdot}hr)$ compared to seawater with average dewatering of $2.9L/(m^2{\cdot}hr)$. Results obtained from this study indicated that FO system could be viable option for harvesting the microalgae for further biodiesel production. SWRO concentrate as a drawing agent could be very important finding in field of membrane technology for disposal of SWRO concentrate.

• 상하수도학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.343-350
• /
• 2008

Many reports have warned of insufficient water supply in most countries in future and prospected providing safe and clean water become more difficult by lack of access to sustainable drinking water resources. Several facts and figures explained the impact by natural climate change and human activity results in the water scarcity and deterioration. Among many scientific solutions, the seawater desalination using a reverse osmosis membrane, so called SWRO (Seawater Reverse Osmosis) process, has been recognized as one of the most promising alternatives because of its stability and efficiency in producing large amount of drinking water from seawater through desalination by membrane filtration. Recently, in Korea, numerous researches are conducted to develop more productive and cost effective SWRO process for its wide implementation. The objective of this paper is to review the patents concerning SWRO technologies involving the plant engineering, maintenance including pretreatment of seawater and fouling control, module design, and mechanical units development for energy saving. The patents in Korea, U.S., Japan, Europe, and PCT were intensively researched and analyzed to provide the state of the art as well as leading edge technology on SWRO. This information can hopefully suggest meaningful guidelines on future research and development.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.34-41
• /
• 2016

UF (ultrafiltration)-SWRO (seawater reverse osmosis) 공정을 이용하여 해수와 기수의 유입수 블렌딩(pre-blending)이 보론(boron)과 휴믹산(humic acid)의 제거에 미치는 영향을 조사하였다. 유입수 블렌딩은 TDS (total dissolved solids) 농도를 기준으로 15,000 mg/L~27,000 mg/L까지 설정하였으며, RO에서의 보론 제거특성을 분석하였다. 또한, 동일한 TDS 농도범위에서 휴믹산을 주입하여 유기물 제거 특성을 알아보았다. 보론은 TDS 농도가 높아질수록 제거율은 76.60% - 83.27%로 높게 나타났지만, 최종 생산된 생산수의 보론 농도는 0.48 mg/L-0.69 mg/L로 높아져 유입수 내 보론 농도가 다량 유입될 시 유입수 블렌딩이 필요할 것으로 판단된다. 휴믹산의 경우 10 mg/L 수준일 경우 TDS 농도 22,500 mg/L가 27,000 mg/L 보다 제거율이 높게 나타났지만, 휴믹산이 5 mg/L 수준일 경우 TDS 농도 18,000 mg/L가 15,000 mg/L보다 높게 나타났다. 한편, 휴믹산이 주입되었을 때 UF-SWRO 공정에서는 오히려 플럭스(flux)와 회수율(recovery rate)이 증가하는 효과를 나타내었는데, 이는 파울링 물질이 $Ca^{2+}$와 휴믹산의 결합에 의해 대부분 제거되어 나타난 것으로 판단된다. 따라서 UF-SWRO를 이용한 해수 담수화 시 보론 농도와 휴믹산 제거측면에서 TDS 농도가 낮을수록 유리하다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.529-536
• /
• 2011

본 연구는 수돗물과 SWRO 생산수의 수질 특성을 분석하여 SWRO 생산수가 지닌 강한 부식성을 확인하였으며, 이를 근거로 해수담수화 시설의 유지관리 및 부식제어를 목표로 진행되었다. 연구 초기 과정에서는 철 시편(mild steel coupon)에 대한 회분식 실험(Batch test)과 전기화학 실험을 통해 수돗물과 SWRO 생산수의 부식성을 비교하였다. SWRO 생산수의 부식성 제어를 위한 수단으로써 액상소석회(liquid lime, $Ca(OH)_2$)와 이산화탄소(Carbon Dioxide, $CO_2$)를 주입하는 방법과 액상소석회와 인산염계 부식억제제(Phosphate Corrosion Inhibitor, $P_2O_5$)의 조합에 이산화탄소를 주입하는 두 가지 방법을 비교하였다. 실험을 통한 각 수질의 평가는 부식성 평가 지수인 LSI(Langelier Saturation Index)를 통해 비교하였고 그 결과를 통해 액상소석회와 인산염계 부식억제제의 최적 주입량을 선정하여 모의배관 실험(Loop system test)에 적용하였다. 모의배관 운전 평가 후 장착된 금속배관(steel pipe)은 내부의 스케일에 대한 기기분석(SEM, EDX, XRD) 평가를 수행하여 형성물의 주성분과 산화상 및 원소 함류량을 비교 할 수 있었다. 실험 결과, SWRO 생산수에 부식제어기술을 적용하지 않은 대조군과 비교하여 적정량의 단일 액상소석회를 주입한 경우 평균 97.4%의 높은 부식억제 효과를 나타내었고, 액상소석회 와 부식억제제 조합이 주입된 경우 평균 90.9%의 부식억제 효과를 나타냈다. 모의배관 실험 과정 중 금속배관 내부에 형성된 스케일은 대조군의 경우 주로 철 산화물인 반면, 실험군의 경우 탄산칼슘($CaCO_3$) 피막이 형성되어 부식방지에 효과적임을 확인하였다.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제5권1호
• /
• pp.15-29
• /
• 2014

Reverse Osmosis (RO) desalination has gained wide and increasing acceptance around the world as a straightforward undertaking to alleviate the alarming water crisis. An enhanced monitoring of the quality of the water feeding in seawater RO (SWRO) plant through the application of an effective pretreatment option is one of the keys to the success of RO technology in desalination plants. Over the past 10 years, advances in ultrafiltration (UF) membrane technologies in application for water and wastewater treatment have prompted an impetus for using membrane pretreatment in seawater desalination plants. By integrating SWRO plant with UF pretreatment, the rate of membrane fouling can be significantly reduced and thus extend the life of RO membrane. With the growing importance and significant advances attained in UF pretreatment, this review presents an overview of UF pretreatment in SWRO plants. The advantages offered by UF as an alternative of pretreatment option are compared to the existing conventionally used technologies. The current progress made in the integration of SWRO with UF pretreatment is also highlighted. Finally, the recent advances pursued in UF technology is reviewed in order to provide an insight and hence path the way for the future development of this technology.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제42권3호
• /
• pp.351-357
• /
• 2022

본 연구에서는 하수재이용과 해수담수화를 동시에 진행할 수 있는 규모 1,000 m³/d의 FO-RO 융합공정과 동일한 규모의 기존 SWRO 공정의 탄소배출량을 계산하여 비교 분석하였다. FO-RO 융합공정은 FO 공정을 도입하여 RO 공정 원수를 희석시킬 수 있기 때문에 RO 공정의 요구 압력이 감소되고 이는 곧 에너지소비량 감소로 이어진다. 에너지소비량에 따른 탄소배출량은 FO-RO 융합공정이 SWRO 공정보다 -0.73 kgCO₂(coal로 전력생산 시) 낮으며, FO 공정 추가 건설로 인해 발생되는 탄소배출량은 +0.16 kgCO₂로 계산되어 FO-RO 융합공정의 총 탄소 배출량이 더 낮은 것으로 나타났다. 하지만, Coal나 oil과 같은 화석연료로 전력을 생산하지 않고, 전력생산 시 탄소배출량이 적은 nuclear나 solar 등으로 사용하면 FO-RO 융합공정의 총 탄소배출량이 SWRO 공정보다 더 높은 것으로 나타났다. 즉, 탄소배출량 관점에서는 전력생산 시 필요 재료(예: coal, oil, nuclear, solar 등)에 따라 친환경적인 공정 판단 여부가 결정되므로 FO-RO 융합공정 도입 필요성을 좌우하는 핵심 요소라고 할 수 있다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.1-10
• /
• 2019

해수담수화(SWRO, Sea Water Reverse Osmosis) 플랜트는 장기적이고 지속적인 담수 생산을 위하여 설계단계부터 플랜트의 가용도를 고려하여야 하며, 시간의 흐름에 따라 다양한 형태의 노후 현상이 진행되어 시스템 성능의 저하가 발생하므로 가용도 유지를 위한 고장정비 및 예방정비 계획 수립 등이 필요하다. 해수담수화 플랜트와 같이 복잡한 공학구조로 구성된 플랜트 분야에서는 시스템의 신뢰도 혹은 가용도를 수리적인 방법으로 추정하는데 어려움이 있다. 본 연구는 해수담수화 플랜트에 특화된 소프트웨어 개발을 위하여, RAM 분석 프레임워크와 모델링 방법을 개발하고, 가용도 산출을 위한 이산사건 시뮬레이션 모델을 제안한다. 플랜트 정비의 특성을 고려하여 고장 정비 발생 시, 단일 부품의 수리/교체 뿐만 아니라 분해 정비 수준에 따라 접근 가능한 모든 부품을 동시 정비하는 예방정비 정책을 제안하고, 제안된 방법론에 따라 시뮬레이션 모델 및 프로토타입을 개발하였다. 이를 활용하여 국내외에 건설된 해수담수화 플랜트의 현장 데이터를 기반으로 시스템의 가용도 및 가동률 등을 추정 사례 연구를 수행하였고, 그 결과 실제 플랜트의 가용도와 근접한 결과를 얻었다.