1. Title & Journal

 

Title : Reverse osmosis and pressure retarded osmosis hybrid processed Model-based scenario study

Authors : Jihye Kima,1, Minkyu Parkb,1, Shane A. Snyderb, Joon Ha Kima,c,d,*

Journal : Desalination

 

2. Background of authors

 

Corresponding author : Joon Ha Kima,c,d,*

Current Affiliation : School of Environmental Science and Engineering, Gwangju Institute of Science and Technology (GIST), Gwangju 500-712, Republic of Korea

Contact information : Tel. +82 62 715 3277 / Fax. +82 62 715 2434

E-mail. joonkim@gist.ac.kr(J.H.Kim).

 

3. Summary

 

물과 에너지 부족 문제를 완화하기 위해 RO-PRO 하이브리드 시스템에 대한 시나리오 스터디를 수행하였다. 본 연구에서는, mass balance에 따른 속도 및 공간에 따른 농도 분포를 적절하게 고려하기 위해 기존의 입증된 RO 공정 모델과 수정된 PRO 공정 모델을 사용하였으며, 이 모델을 통해 우리는 네 가지 다른 조건의 RO-PRO 모드에서의 물과 에너지 회수율(WERR : Water and Energy Return Rate)을 비교하였다. 물 생산율과 에너지 생산율을 비교해 보았을 때 결론적으로 WERR 값을 결정하는데 있어서 RO 공정이 PRO에 비해 더욱 중요한 역할을 수행함을 알 수 있다. 해수 원수를 RO의 피드로 사용하는 하이브리드 공정은 그렇지 않은 공정에 비해 에너지 소비에 더욱 민감하다. 즉, RO 플랜트 사이즈의 감소에 따라 WERR 값이 현저하게 감소하지만, PRO 플랜트 사이즈는 WERR 값에 미비한 영향을 끼치는 것을 확인 할 수 있었다.

 

 

Fig. 3은 RO의 운전압력이 증가 할수록 하이브리드 시스템 유형 및 농도와 무관하게 WERR 값이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 RO에서 운전압력이 WERR 값을 결정하는 중요한 요인이라고 할 수 있다.

 

 

Fig. 4는 RO-PRO 하이브리드 시스템에서의 두 가지 중요한 특징을 나타낸다. 첫째로 RO가 RO-PRO 하이브리드 시스템의 가격 결정에 있어서 더 많은 비중을 차지한다. Fig. 4는 각각의 하이브리드 시스템이 농도에 따라 WERR 값이 달라지는 것을 보여준다. 하이브리드 1, 3에서는 low-saline 농도가 2g/L일 때 8g/L일 때 보다 더 높은 WERR 값을 나타냈으며, 하이브리드 2, 4에서는 seawater 농도가 25g/L일 때 40g/L일 때 보다 더 높은 WERR 값을 나타냈다. 이러한 결과는 RO 공정에 유입되는 feed의 농도가 낮을 때 WERR 값이 높아진다는 것을 보여 주며, RO-PRO 하이브리드 시스템에 있어서 RO가 WERR 값에 큰 영향을 끼침을 보여준다.

 

둘째로 Hybrids 3, 4는 RO 퍼포먼스에 있어 PRO가 제한요소임을 보여준다.

feed와 draw의 농도차가 클수록 더 많은 에너지를 생산하고 이론적으로 WERR 값이 증가하게 된다. 하지만, Hybrid 3에서 볼 수 있듯이 low-saline water에서는 feed와 draw의 농도 차이가 작을 때 더 높은 WERR 값을 보였다. 이것은 PRO에서 높은 압력일 때 더 높은 WERR 값을 보여주는 것과 같다. feed와 draw의 작은 농도 차이는 permeate flux를 감소시켜 더 많은 저 농도의 feed가 RO로 유입된다. 낮은 압력은 Hybrid 4의 유입수를 증가시키며, 결론적으로 WERR 값을 증가시킨다. 결론적으로, RO-PRO 하이브리드 시스템에서 RO가 중요한 역할을 함을 보여준다.

 

 

4. Originality & Creativity

 

이 논문에서는 모델링을 통해 네 가지 다른 조건의 RO-PRO 모드에서의 물과 에너지 회수율(WERR : Water and Energy Return Rate)을 비교하였다. 물 생산율과 에너지 생산율을 비교해 보았을 때 결론적으로 WERR 값을 결정하는데 있어서 RO 공정이 PRO에 비해 더욱 중요한 역할을 수행함을 알 수 있었다. 이 논문의 방법과 같이 여러 조건의 MD-PRO 모드(MD-PRO의 배열 / PRO멤브레인의 열에 대한 내성 / Flow Velocity 등)에서의 효율 비교를 통해 MD-PRO hybrid 공정 안정화 및 효과적 hybrid 운전방법을 찾는데 도움이 될 것이라고 생각된다.

 

5. Contact(to reviewer)

 

jeongminlee@gist.ac.kr