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수처리 장치에 적용되는 진공 막증류 시스템의 소수성 분리막이 장기간 사용되거나 또는 막 오염 유발물질의 노출에 의하여 발생하는 막 젖음 현상을 제어하는 진공 막증류 시스템에 있어서,소수성 분리막 모듈(117), 유입수 저장조(113), 증기 발생부(111), TDS 측정기(123), 유량계(118), 건조공기 공급부(116) 및 처리수 저장조(125)를 포함하며, 해수와 상온의 유입수 사이에 발생하는 증기압의 차이를 구동력으로 하여 증기가 투과하여 담수를 생성하기 위해 설치되는 진공 막증류 시스템(100); 및상기 소수성 분리막 모듈(117)의 막 젖음지수(Membrane Wetting Index)를 측정하여 막 젖음지수를 모니터링하고, 처리수의 수질변화 및 투과유속을 측정하며, 상기 측정된 막 젖음지수 또는 상기 측정된 투과유속 및 수질변화에 따라 상기 소수성 분리막의 막 젖음정도를 판단하고, 상기 소수성 분리막 모듈(117)에게 진공압력 및 건조공기가 공급되도록 제어하는 막 젖음지수 모니터링 및 제어 유닛(200)을 포함하되,상기 막 젖음지수 모니터링 및 제어 유닛(200)은 상기 막 젖음지수에 따라 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 유입측에서 진공을 유지하거나 또는 건조공기가 공급되도록 제어하여 상기 소수성 분리막 표면의 막 젖음을 방지하며,상기 막 젖음지수 모니터링 및 제어 유닛(200)은, 대상 유입수(원수)에 대한 소수성 분리막의 온도분극과 농도분극을 산출하여 실제 분리막 표면에서의 온도와 농도를 고려한 투과플럭스를 예측하고, 초기 플럭스 대비 15% 이상 감소하는 시점을 기준으로 소정 시간 이후 상기 막 젖음지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 시스템
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제1항에 있어서, 상기 진공 막증류 시스템(100)은,해수와 상온의 유입수 사이에 발생하는 증기압의 차이를 구동력으로 하여 증기가 투과하여 담수를 생성하기 위해 설치되는 소수성 분리막 모듈(117);유입펌프(114)에 의해 유입수를 공급하는 유입수 저장조(113);상기 유입수에 증기를 공급하도록 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 유입측에 설치되는 증기 발생부(111);상기 소수성 분리막 모듈(117)의 투과측에 설치되어 총용존 고형물(TDS)을 측정하는 TDS 측정기(123);상기 소수성 분리막 모듈(117)의 투과측에 설치되어 처리수의 유량을 측정하는 유량계(118);진공펌프 및 건조공기 밸브 제어부(260)의 제어 하에 상기 소수성 분리막의 표면 또는 내부에 건조공기를 공급하는 건조공기 공급부(116); 및상기 소수성 분리막 모듈(117)을 통과한 처리수를 저장하여 방류하는 처리수 저장조(125)를 포함하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 시스템
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제2항에 있어서, 상기 막 젖음지수 모니터링 및 제어 유닛(200)은,상기 소수성 분리막 모듈(117)의 유입측에 설치되어 상기 소수성 분리막 모듈(117) 분리막의 막 젖음지수를 모니터링하기 위해서 상기 막 젖음지수를 측정하는 막 젖음지수 측정부(210);상기 유량계(118)에서 측정된 처리수의 유량에 따라 수질변화를 측정하고, 상기 TDS 측정기(123)에 의해 측정된 TDS에 따라 투과유속을 측정하는 투과유속 및 수질변화 측정부(230);상기 막 젖음지수 측정부(210)에서 측정된 막 젖음지수 및/또는 상기 투과유속 및 수질변화 측정부(230)에서 측정된 투과유속 및 수질변화에 따라 상기 소수성 분리막의 막 젖음정도를 판단하는 막 젖음정도 판단부(220); 및진공펌프(127)를 가동시켜 상기 소수성 분리막 모듈(117)에게 진공압력을 인가하도록 제어하고, 또한, 상기 건조공기 공급부(116)를 가동시켜 상기 소수성 분리막 모듈(117)에게 건조공기를 분사 공급하도록 제어하는 진공펌프 및 건조공기 밸브 제어부(260)를 포함하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 시스템
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제1항에 있어서, 상기 막 젖음지수 모니터링 및 제어 유닛(200)은 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 운전 초기의 소수성 분리막의 막 젖음이 가속화되는 압력 시점을 선정하여 모니터링하고, 상기 측정된 막 젖음이 발생하는 압력을 막 젖음지수로 하며, 상기 막 젖음지수는 다음의 수학식과 같이 액체투과압력()으로 주어지고,여기서, 는 분리막의 형상계수를 나타내고, 는 액체의 표면장력을 나타내며, 는 분리막과 액체 사이의 접촉각을 나타내고, 는 최대 공극의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 시스템
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제1항에 있어서, 상기 막 젖음지수 모니터링 및 제어 유닛(200)은, 상기 소수성 분리막 모듈(117) 내부에서 외부로 압력을 단계별로 증가시켜 가압된 압력에서 압력변화가 가장 큰 압력 시점을 막 젖음이 가속화되는 시점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 시스템
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제1항에 있어서, 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 투과측 배관의 일측을 투명관으로 설치하여 단계별로 압력을 증가시켜 소수성 분리막의 막 젖음 현상으로 인한 불완전한 기공에서 공기 유속이 급속하게 빨라지는 시점인 버블이 발생하는 시점을 선정하고, 이러한 버블 발생 시점을 막 젖음이 가속화되는 시점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 시스템
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수처리 장치에 적용되는 진공 막증류 시스템의 소수성 분리막이 장기간 사용되거나 또는 막 오염 유발물질의 노출에 의하여 발생하는 막 젖음 현상을 제어하는 진공 막증류 방법에 있어서,a) 막 젖음지수 측정부(210)가 소수성 분리막 모듈(117)의 분리막 표면에서 막 젖음지수를 측정하는 단계;b) 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 유입측 배관에 젖음지수 인디케이터를 채우는 단계;c) 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 유입측 배관 상에 설치된 제1 온/오프 전동밸브(115)를 오프시키고, 유입수를 유입측 배관에 공급하기 위한 유입 펌프(114)를 점진적으로 가압하는 단계;d) 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 투과측 배관에 설치된 투명관을 관찰하여 기포가 발생하는 시점의 상기 유입 펌프(114)의 압력을 모니터링하는 단계;e) 막 젖음정도 판단부(220)가 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 분리막의 막 젖음정도를 판단하는 단계;f) 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 분리막에서 막 젖음 현상이 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 소수성 분리막 모듈(117) 전후의 제1 및 제2 온/오프 전동밸브(115, 119)를 오프시키고, 진공펌프 및 건조공기 밸브 제어부(260)의 제어 하에 진공펌프(127)를 가동하여 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 유입측을 진공으로 유지하는 단계;g) 상기 진공펌프 및 건조공기 밸브 제어부(260)의 제어 하에 건조공기 공급부(116)를 가동하여 상기 소수성 분리막 모듈(117)의 유입측에 건조공기를 주입함으로써, 상기 소수성 분리막의 표면 및 내부를 제습하는 단계; 및h) 상기 막 젖음지수 측정부(210)에서 막 젖음지수를 재측정하고, 상기 막 젖음정도 판단부(220)가 막 젖음지수가 회복되었는지 확인하는 단계를 포함하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제8항에 있어서, 상기 a) 단계에서 대상 유입수(원수)에 대한 소수성 분리막의 온도분극과 농도분극을 산출하여 실제 분리막 표면에서의 온도와 농도를 고려한 투과플럭스를 예측하고, 초기 플럭스 대비 15% 이상 감소하는 시점을 기준으로 소정 시간 이후 상기 막 젖음지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제9항에 있어서, 상기 산출된 막 젖음지수를 데이터베이스에 저장하여 장기 운전동안 막 젖음지수의 경향을 모니터링하고, 상기 막 젖음지수의 경향에 따라 반복적으로 건조공기를 순환 공급하여 막 젖음을 사전에 방지하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제8항에 있어서, 상기 c) 단계에서 유입수 저장조(113)에 저장된 유입수를 유입측 배관에 공급하기 위한 상기 유입 펌프(114)의 최대압이 3bar 이내가 되도록 단계별로 점진적으로 가압하고, 가압된 압력에서 압력변화가 가장 큰 압력 시점을 막 젖음이 가속화되는 시점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제11항에 있어서, 상기 d) 단계에서 상기 유입 펌프(114)의 압력에 따라 소수성 분리막에 액체투과압력(Liquid Entry Pressure: LEP) 이상의 압력이 가해져서 막 젖음이 가속화되는 압력 조건을 확인하고, 초기의 소수성 분리막의 막 젖음이 가속화되는 시점의 압력 조건의 80%에 해당하는 압력으로 가압함으로써 막 젖음 유무를 조기 판단하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제8항에 있어서, 상기 d) 단계에서 소수성 분리막 모듈(117)의 투과측 배관의 일측을 투명관을 설치하여 단계별로 압력을 증가시켜 소수성 분리막의 막 젖음 현상으로 인한 불완전한 기공에서 공기 유속이 급속하게 빨라지는 시점인 버블이 발생하는 시점을 선정하여 막 젖음이 가속화되는 시점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제8항에 있어서, 상기 b) 단계에서 젖음지수 인디케이터로서 해수를 사용한 경우, 상기 d) 단계에서 투과측 염농도를 TDS 측정기(123)로 측정하여 TDS 변화가 생기는 시점을 확인하거나, 또는, 상기 b) 단계에서 젖음지수 인디케이터로서 색도 유발물질을 사용한 경우, 상기 d) 단계에서 투과측 염농도를 UV 흡광도를 측정하여 흡광도 값의 변화가 생기는 시점을 확인하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제8항에 있어서, 상기 e) 단계에서 막 젖음정도 판단부(220)는 초기 젖음지수가 50% 변화하는지 여부를 판단하거나 또는 측정 젖음지수가 기설정 젖음지수보다 작은지 확인하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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제8항에 있어서, 상기 h) 단계에서 상기 막 젖음정도 판단부(220)가 초기 젖음지수 대비 80% 이상으로 회복되는지 또는 설정값 이상으로 회복되는지 판단하는 것을 특징으로 하는 막 젖음지수를 모니터링 및 제어할 수 있는 진공 막증류 방법
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