DAILY PAPER REVIEW

0912_JMS_Optimum design of reverse osmosis system under different feed concentration and product specification

 

 

1. 논문 제목:
Optimum design of reverse osmosis system under different feed concentration and product specification

저널: journal of MEMBRANE SCIENCE
저자: Yan-yue Lua, Yang-dong Hua,*, Xiu-Ling Zhangb, Lian-ying Wua Qing-Zhi Liua

배경: 
a Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China
b Department of Chemistry, Dezhou University, Dezhou 253011, China 

2. 논문 요약:
이 논문은 목적은 다양한 유입해수와 생산수 조건을 만족시키면서 궁극적으로는 cost 최소화를 달성 할 수 있는 multistage RO 시스템 디자인과 operating 조건을 결정하기 위함이다. 
(multistage란, RO시스템 구성에서 해수가 여과되는 stage 개수가 둘 이상을 의미한다. 여기서 stage 1당 구성되는 RO vessel은 n개이며 이 논문에서 저자는 stage 구성을 유입수 농도에 따라 1개부터 3개까지 다양화 하였다.)

저자는 최적화 문제해결을 RO 모듈 최적화 배열, 펌프, 에너지회수 장치, 최적의 operating 조건. 그리고 설계된 RO시스템 디자인에 맞는 최적의 멤브레인 개수와 type 선택으로 그 범위를 설정해놓고 있다. 

전체적인 내용 흐름은 먼저, 해수담수화 처리에서 실현 가능한 디자인을 포함하고 있는 간단한 superstructure를 제시하고, pressure vessel안의 multi-element performance를 측정하기 위해, 멤브레인 채널 안의 pressure drop과 concentration change가 고려된 pressure vessel 모델을 제시하였다. 
그런 다음 total annualized capital and operating cost를 산정할 수 있는 비용 방정식을 목적함수에 도입, 마지막으로 이 목적함수를 비선형 혼합 정수 계획법(MINLP)을 써서 cost minimization 문제를 해결하고 있다. 

최종적으로 저자는 몇 개의 조건을 설정한 케이스(Case study)를 풀어나가면서 methodology의 효율을 입증하고 전체적인 결론을 내린다.

3. 논문의 독창성:
여러 상황(다양한 범위의 유입해수)의 Case study를 시도함으로써, 
요구 생산수의 수질 만족과 동시에 cost minimized된 RO시스템 설계의 방향을 제시하고 있다. 
(유입해수 범위: 3000~48000ppm, 생산수 수질: 500 이하)

4. 논문의 적용 가능성
현재 해수담수화 사업단의 해수담수화 플랜트(50톤/day)가 한국해양대학교에서 위탁 운영 되고 있다. 이 논문의 플랜트 디자인 최적화 접근 방법처럼, 실제로 한국해양대학교에 있는 플랜트에 적용하여 cost minimized된 시스템으로 변경해 본 다음, 시스템 구성이 바뀌기 이전과 실제로 얼만큼의 unit product cost 차이가 나고, 시뮬레이션 상으로 측정된 값과 얼만큼의 생산수 단가 차이를 보이는지 검증해 보는 것도 좋은 시도일 듯 하다. 

5. 요약자 E-mail: jkh@gist.ac.kr

첨부 (1)
0912_변환_정관호.pdf
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