DAILY PAPER REVIEW

0402_Desal._Reverse osmosis, a key technology in combating water scarcity in Spain

 

 

1. Title & Journal

Reverse osmosis, a key technology in combating water scarcity in Spain

 

Journal: Desalination (2010)

 

2. Background of authors

Veronica Garcia Molinaa,*, Antonio Casanasb

 

a Dow Water and Process Solutions, Dow Deutschland Anlagengesellschaft mbH, Germany

b Dow Water and Process Solutions, Dow lberica S.L., Spain

 

3. Summary

논문의 저자는 Dow 수처리기업에 소속된 인물로서, 역삼투 해수담수화 공정의 생산성(water productivity) 늘리고 궁극적으로 소요비용 절감(cost savings) 달성 있는 방법들에 대해 소속된 회사의 제품을 토대로 소개 서술하고 있다. 방법에는 크게 2가지로 나뉘며, 각각에 대한 세부내용은 다음과 같다.

 

I.      New modules

s  Low energy module (SWRO)

s  High Boron rejection module (SWRO)

s  Fouling resistance module (BWRO)

s  Large diameter module (16 inch, SWRO)

 

II.     Module configurations

s  Internally staged designs (SWRO)

 

s   Low energy module: Dow에서는 높은 물투과량(1000gpd) 염제거율(99.7%) 동시에 만족하는 SW30ULE-400i 제품을 2010년도에 상용화를 하였다. 이런 높은 생산성을 보이는 막모듈 제작은 가지 측면에서 이점이 있다.

 

- Low temperature desalination: 일반적인 상용화 막을 이용한 낮은 온도의 유입 해수 담수화는 염투과율이 상당히 낮아 요구수질을 쉽게 만족시킬 있지만, 그와 동시에 물투과율도 낮아짐으로써 목표 수량을 충족하기 위해 필요한 유입압력 또한 높아지는 단점이 있다.

 

- Seawater desalination plants with two pass: 일반적인 역삼투 해수담수화 공정에서는 높은 생산수 수질을 만족시키기 위해 two pass 시스템으로 구성되어 있다. 하지만 높은 물투과량과 염제거율을 보이는 SW30ULE-400i 제품은 결과적으로 two pass 시스템의 규모(size) 축소함으로써 비용을 절감이 가능케 한다.

 

s  High Boron rejection module: drinking water 만족시키기 위한 보론 농도는 EU WHO에서 각각 1ppm, 0.5 ppm 제한되어 있다. 이런 상황에서 높은 보론 제거율을 가진 SW30XHR-400i 제품은 two pass system까지 가지 않고 single pass에서 농도를 1ppm이하로 낮출 있기 때문에 operational and capital cost측면에서의 절감이 가능하다.

 

s  Fouling resistance module: SW30XHR-400i 제품은 매끄러운 표면(a smooth surface), 친수성(hydrophilic), 표면의 강한 음전하(strongly negative surface charge) 띄는 특징이 있다. 또한 feed spacer 두께가 증가됨으로써 feed channel에서의 turbulence 더욱더 조장되고, 결과적으로 표면에 microorganism 쉽게 달라붙거나 증식하지 못하도록 한다. 또한 cleaning 효율까지 높아지는 특징을 가지고 있다.

 

s  Large diameter module: 16인치 직경을 가진 RO막모듈은 같은 운전조건에서 기존 8인치 모듈을 사용했을 때보다 4.3 정도의 높은 생산량을 보여주고 있다. 결과적으로 RO 시스템의 설비에 필요한 capital cost 절감이 달성 가능하다.

 

s  Internally staged designs (ISD): ISD 압력용기(pressure vessel)내에서의 유입수의 농도 분포가 후단으로 갈수록 높아짐으로 인해, 용기 단에 위치한 RO모듈에서 높은 flux 발생함으로써, 상대적으로 오염이 진행률이 크다는 점에 착안되었다. 따라서 디자인은 같은 종류의 RO모듈을 배치시키는 일반적인 배열방법과 달리, (1~2번째)에는 높은 제거 낮은 생산성을 보이는 제품을 배치시키고, 높은 생산성을 보이는 제품을 후단에 배치시킴으로써 압력용기 내의 모든 RO모듈 flux 최대한 고르게 분포 시키려는 의도가 담겨 있다. 따라서 디자인은 앞쪽 모듈의 오염 농도분극(CP) 대한 영향을 낮춤으로서 전체 생산성이 높아지는 장점이 있다.

 

4. Originality & Contribution

Technical report 기반한 리뷰논문으로서, Dow에서 시작된 ISD개념에 대해 서술되어 있으며, Fouling resistance module 경우 오염에 대한 영향을 감소시키기 위해 모듈 설계를 어떻게 하였는지에 대해 나타나 있다. 따라서 논문은 ISD 대한 기초자료로서의 활용뿐만 아니라, 현재 진행 중인 ISD 최적화 연구에서 ISD 장점을 부각시킬 있는 중요한 단서를 제공해줄 있다.

 

5. Reviewer: 정관호 jkh@gist.ac.kr

첨부 (1)
0402_정관호_변환.pdf
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