. Title & Journal
Simulation and analysis of an industrial water desalination plant

Journal: Chemical engineering and processing

2. Background of authors

Abderrahim Abbas*

Department of chemical engineering, College of engineering, University of Bahrain, Bahrain

3. Summary
 이 논문은 저농도 해수를 유입수로 사용하는 중간 스케일의 역삼투(RO) 방식 해수담수화 플랜트의 퍼포먼스 시뮬레이션을 다루고 있다. 시뮬레이션을 위한 RO 모델은 semi-rigorous model이 선택되었으며, 막 모듈의 배치(configuration) 및 운전압력과 유입유량이란 중요 운전 파라미터의 변화에 대한 퍼포먼스가 시뮬레이션 되었다. 막 모듈은 4개로 구성되었으며, 그 배치에 대은 구성은 병렬+직렬, 병렬, 그리고 직렬 이란 세가지 배치로 설정되었다.
 
시뮬레이션을 위한 유입수 조건에서 유입유량은 20.4m3/h, 농도 2540ppm, 압력 12.2 bar, 온도 28.8˚C, pH 6.5-6.9로 설정되었다.

RO모델에서 water flux (Jw) salt flux (Js)는 Kimura-Sourirajan solution-diffusion mass transport relations를 이용하였으며, Kennedy et al.에서 제시된 농도분극(concentration polarization) 식도 모델에 반영하였다. 농도분극식에서 포함된 k (mass transfer coefficient)는 Da Costa et al.에서 제시된 식을 사용하였으며, 관련식은 아래와 같다. 
x축을 따라 막에서 작용하는 압력의 변화는 아래 식을 사용하였다.
 
마지막으로 최종 시뮬레이션 결과, 막 모듈의 싱글 스테이지 배치가 생산유량, 생산수의 염분농도, 압력하강 측면에서 가장 좋은 결과를 보여주고 있다. 하지만 특정 압력 그 이상까지 운전압력을 증가시킬 경우 염 제거율이 저하되는 양상을 보였으며, 특정 유입유량 그 이상에서의 조건에서는 높은 마찰률에 의한 압력 하강현상(high frictional pressure drop)이 커짐으로 인한 TMP(net transmembrane pressure)의 감소와 그에 따른 생산수 유량 감소가  관측되었다. 관련 시뮬레이션 결과는 다음과 같다.

4. Originality & Contribution
 이 논문에서 저자는 RO모델 시뮬레이션을 통해, RO막 모듈 배치 방법에 따른 퍼포먼스를 비교하였고, 유입유량과 운전압력에 따른 퍼포먼스(recovery rate, salt rejection rate)를 시뮬레이션을 통해 특정 조건 이상에서의 퍼포먼스 하락을 보여주고 있다.

5. Reviewer: 정관호 jkh@gist.ac.kr