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Title: Optimum design of reverse osmosis seawater desalination system considering membrane cleaning and replacing

Journal: Journal of Membrane Science

2.      Background of authors
3. Authors: Yan-yue Lu^a, Yang-dong Hu^a,*, Dong-mei Xu^b, Lian-ying Wu^a

Affiliation:

1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, Ocean University of China
2. College of Chemistry and Environmental Engineering, Shandong University of Science and Technology
3.      Summary

4. 이 논문은 역삼투(reverse osmosis, RO) 공정에서 5년간의 유지기간 동안 막의 세정 및 교체 주기를 고려하여 공정을 어떻게 설계하는 것이 제일 효율적인지 모델링을 통해서 연구한 논문이다. 이를 위해, RO unit에 대한 모델, RO 모듈의 파울링 모델, 시스템 모델을 사용하여 모델링을 진행하였다. 그리하여 세정 및 교체주기에 대한 기준을 제시하고, RO 공정의 경제성에 관한 모델을 개발하였다. RO unit 모델의 경우 solution-diffusion model, RO 모듈 파울링의 경우 모듈의 세정이 완전히 이루어지지 않은 상태와 모듈의 교체가 고려된 모델을 사용하였다. 시스템 모델은 1개의 stage로 이루어져 있으며, train은 1~3개과 모듈의 수는 165 혹은 190개로 하였다. 그리고 운전비용, 자본비용, 펌프에 들어가는 에너지 비용 등을 고려하여 연간 비용의 합계를 계산할 수 있는 모델을 만들었다. 이를 기반으로 하여 논문에서 찾은 수치들을 적용, 5년간 RO 플랜트 운전시 최적의 설계 방법, 세정 및 교체 주기를 계산하였다. 계산 결과 3개의 train, 165개의 모듈로 구성된 경우로 설계 시 제일 효율적이다. 세정 및 교체 주기는 파울링 모델에서 사용된 water permeability, solute transport parameter 값의 변화에 따라 계산되게 하였다. 하지만 이러한 계산에 사용된 모델은 처음 개발 시 공정의 일부분만을 고려한 것으로 공정의 모든 부분을 고려하여 모델을 만들 경우 최적화 결과는 달라질 수 있다.

4.      Application to our lab research

논문에 세정 주기에 대한 내용은 이미 운전 중인 해수담수화 플랜트의 최적 운영 방안 개발 시 중요한 내용이다논문에서 고려한 사항 및 모델수치에 대한 정보를 가지고 규모를 확장하여 공정 전체에 대한 모델을 만드는데 적용 가능할 것이라고 예상한다

5.      Contact

SeungJi Lim (Integrated Ph.D. program)

Environmental Systems Engineering Lab.

School of Environmental Science & Engineering

Gwangju Institute of Science and Technology

1 Oryong-dong Buk-gu Gwangju, 500-712, Korea

Phone : +82-10-7935-8845

E-mail : fblsj90@gist.ac.kr