1. Title & Journal
Effect on backwash cleaning efficiency with TDS concentration of circulated water and backwashing water in SWRO membrane
2. Background of author
J.W. Nam*, J.Y. Park*, J.H. Kim**, Y.S. Lee*, E.J. Lee*, M.J. Jeon*, H.S. Kim*, and A. Jang*
* Department of Civil, Architectural and Environmental System Engineering, Sungkyunkwan University, Suwon, Republic of Korea
** Posco E&C Tower 1, 36, Songdo-Dong, Yeoncu-Gu, Incheon, Republic of Korea
3. Summary
본 논문은 역세척 효율에 미치는 역세척 용액 농도의 영향력에 대하여 실험을 통하여 조사하는 것을 목적으로 하고 있다.
(실험조건)
- 세 가지 종류의 유입수
: 유입수의 농도에 따른 정삼투 역세척의 효율성을 평가하기 위함
1) 20,000mg/L의 저농도의 NaCl 용액
2) 35,000mg/L의 NaCl 용액
3) 50,000mg/L의 고농도의 NaCl 용액
- 멤브레인
: SW30HRLE400 SWRO membrane (D company)
- 실험조건
? Operating pressure: 50 bar
? Circulated flow: 1 L/min
? 역세척 시 operating pressure를 줄이거나 0으로 맞추는 방법을 사용
(실험 결과)
1. 역세척 액의 농도에 따른 역세척 flux
- 시작 시 가장 높은 flux를 보이다가 점차 감소하여 일정한 상태에 도달함
- 역세척 액의 농도가 높을수록 일정한 상태의 flux에 빨리 도달함
- 역세척 액의 농도가 높아지면 역세척의 driving force인 삼투압이 커지기 때문에 이러한 결과가 나옴
2. 역세척 액의 농도에 따른 accumulated water volume
- 시간에 지남에 따라 water volume 증가
- 유입수 농도가 가장 높은 경우에 가장 낮은 accumulated water volume을 갖음
- 유입수 농도가 높아지면 denser permeate를 생산하게 되고, 극심한 농도분극현상을 유발므로 역세척의 driving force를 감소시킴
3. Permeate water에 따른 역세척 효율 비교
- 초기 driving pressure는 유입수의 농도가 50,000mg/L일 때 가장 높음
- 하지만 permeate side의 내부농도분극현상에 의하여 accumulated water curve가 시간에 반비례하게 됨
- 결과적으로, 5분 간의 역세척 이 후에는 유입수의 농도가 20,000mg/L일 때 가장 많은 양의 accumulated water를 보임
(결론)
- 모든 실험 결과 공통적으로 flux는 역세척 시작 시 가장 높았고, 점차 감소하여 평형을 이룸
- Circulated water 농도가 높을수록, flux는 더 높았고 평형상태에 도달하는 시간도 짧았음
- 일정한 농도의 circulated water 조건에서는 accumulated volume은 backwashing water의 농도에 의해 영향을 받았는데, 이는 역세척의 driving force 때문임
- 실제 SWRO 공정에서는 고농도의 유입수를 사용하고 고농도의 permeate water가 생산하므로, 초기 flux는 높지만 내부농도분극현상이 심함
- Accumulated volume 은 시간에 따라 역비례하고, operating pressure나 filteration 시간이 증가함에 따라 permeate water의 농도는 감소함
4. Originality & Creativity
본 논문은 유입수 농도와 permeate water 농도, 그리고 시간에 따라서 정삼투 역세척 공정을 최적화시키는 데 도움을 줄 수 있다.
5. Reviewer contact: 심예영 (yyshim@gist.ac.kr)