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역삼투(RO) 유닛과 압력지연삼투(PRO) 유닛을 결합하여 담수와 에너지를 생산하는 해수담수화-발전 시스템에 있어서,역삼투막 모듈(110) 및 역삼투용 고압막(160)을 구비하며, 해수를 공급수로 하여 상기 역삼투막 모듈(110)을 통해 담수인 역삼투 처리수를 생산하고, 해수 농축수를 배출하는 역삼투 유닛(100);상기 역삼투막 모듈(110)을 통해 생산된 역삼투 처리수를 저장하는 생산수조(310);상기 역삼투막 모듈(110)을 통해 배출되는 해수 농축수를 저장하는 농축수조(320);압력지연삼투막 모듈(210), 압력지연삼투용 반투과막(300) 및 전력발생장치(290)를 구비하며, 에너지 생산 모드에서 상기 농축수조(320)에 저장된 해수 농축수를 유도용액으로 사용하고 저농도 유입수인 하수를 공급수로 하여, 상기 압력지연삼투막 모듈(210)과 전력발생장치(290)를 통해 전력을 생산하는 압력지연삼투 유닛(200);상기 압력지연삼투막 모듈(210)의 전단 또는 후단에 각각 설치되어 상기 에너지 생산 모드가 반투과막 다단계 세정모드로 절환되도록 관로 방향을 절환시키는 제1 내지 제5 방향전환 밸브(410, 420, 430, 440, 450);상기 에너지 생산 모드가 상기 반투과막 다단계 세정모드로 절환된 경우, 상기 생산수조(310) 및 상기 농축수조(320) 사이에 설치되어, 세정수 농도를 조절하도록 상기 생산수조(310)로부터 상기 농축수조(320)로 역삼투 처리수를 제공하도록 절환되는 세정수 농도 조절용 개폐 밸브(460); 및상기 압력지연삼투용 반투과막(300)의 세정시기를 결정할 수 있도록 상기 압력지연삼투 공정의 전체적인 성능지표 및 운전조건을 바탕으로 상기 압력지연삼투용 반투과막(300)의 농도분극을 모니터링하여 유효삼투압을 산출하는 농도분극 모니터링 장치(500)를 포함하되,상기 에너지 생산 모드에서 반투과막 다단계 세정모드로 절환되면, 상기 압력지연삼투막 모듈(210)을 오프시키고, 상기 제1 내지 제5 방향전환 밸브(410, 420, 430, 440, 450) 및 세정수 농도 조절용 개폐 밸브(460)를 각각 절환시킨 상태에서, 상기 압력지연삼투용 반투과막(300)을 제1 단계 세정인 물리적 세정, 제2 단계 세정인 압력지원 역삼투 세정 및 제3 단계 세정인 압력지원 정삼투 세정의 다단계 세정을 실시하는 것을 특징으로 하는 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정이 가능한 해수담수화-발전 시스템
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제1항에 있어서, 상기 압력지연삼투 유닛(200)은,CTA(Cellulose Triacetate) 재질의 압력지연삼투용 반투과막(300)이 내장되고, 상기 농축수조(320)에 저장된 해수 농축수를 유도용액으로 사용하고 상기 생산수조(310)에 저장된 담수를 공급수로 하여, 압력지연삼투 공정을 수행하는 압력지연삼투막 모듈(210);상기 생산수조(310)에 저장된 역삼투 처리수가 상기 압력지연삼투막 모듈(210)로 유입되도록 연결된 역삼투처리 담수 유입관(220);상기 농축수조(320)에 저장된 해수 농축수가 상기 압력지연삼투막 모듈(210)로 유입되도록 연결된 역삼투처리 농축수 유입관(230);상기 압력지연삼투막 모듈(210)로부터 압력지연삼투 처리된 유입수가 유출되도록 연결된 압력지연삼투처리 유입수 유출관(240);상기 압력지연삼투막 모듈(210)에서 압력지연삼투 처리된 해수 농축액이 상기 압력지연삼투막 모듈(210)로부터 배출되도록 연결된 압력지연삼투처리 농축액 유출관(250);압력지연을 조절하도록 상기 압력지연삼투처리 농축액 유출관(250)과 연결된 압력지연 밸브(260); 및상기 압력지연삼투처리 농축액 유출관(250)에 설치되며, 상기 압력지연삼투막 모듈(210)로부터 발생된 압력을 용하여 터빈을 가동하여 에너지를 발생시키는 전력발생장치(290)를 포함하되,에너지 생산 모드에서 상기 압력지연삼투용 반투과막(300) 및 상기 압력지연 밸브(260)에 의해 0~30bar의 압력으로 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정이 가능한 해수담수화-발전 시스템
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제1항에 있어서, 상기 역삼투 유닛(100)의 고압 펌프(150)를 중단하지 않은 상태에서 별도의 배관이나 반투과막 반향(Orientation)의 변화 없이 상기 압력지연삼투용 반투과막(300)의 활성층에 공급되는 유도용매의 농도를 변환시켜 압력지연삼투 운전모드에서 압력지원 역삼투 세정모드로 전환시킴으로써, 다공성 지지층(Porous support layer) 내부의 오염물질을 우선적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정이 가능한 해수담수화-발전 시스템
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제3항에 있어서, 상기 압력지원 역삼투 세정모드에서 다공성 지지층 내부의 오염물질을 우선적으로 제거한 후, 상기 압력지연삼투용 반투과막(300)의 활성층에 가해진 압력을 반대로 다공성 지지층(Porous support layer)에 인가하면서 세정수를 동시에 공급하여 압력지원 정삼투 세정모드로 전환시킴으로써 상기 압력지연삼투용 반투과막(300)의 활성층의 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정이 가능한 해수담수화-발전 시스템
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제1항에 있어서, 상기 제1 단계의 물리적 세정모드의 세정수는 역삼투 처리수를 활용하며, 역삼투 처리수 유입을 통한 압력지연삼투 유닛(200)의 반투과막(300) 양쪽 면의 압력을 0bar의 무압력 상태로 순환시킴에 따라 반투과막 표면에 쌓인 가역적 오염원을 제거하는 것을 특징으로 하는 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정이 가능한 해수담수화-발전 시스템
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제1항에 있어서, 상기 제2 단계의 압력지원 역삼투 세정모드의 세정수의 농도는 500~35,000 ㎎/L이고, 세정수의 순환속도는 반투과막 지지층으로 공급되는 유입용액 유속의 1:1~2:1의 비율을 갖고, 세정시간은 10~30분 이내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정이 가능한 해수담수화-발전 시스템
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제1항에 있어서, 상기 제3 단계의 압력지원 정삼투 세정모드의 세정수의 농도는 100~1,000 ㎎/L이고, 세정수의 순환속도는 반투과막 활성층으로 공급되는 유도용매 공급수 유속의 1:1~2:1의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정이 가능한 해수담수화-발전 시스템
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역삼투 유닛과 압력지연삼투 유닛을 결합하여 담수와 에너지를 생산하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정 방법에 있어서, a) 역삼투 유닛(100)의 역삼투막 모듈(110) 및 압력지연삼투 유닛(200)의 압력지연삼투막 모듈(210)을 온(On)시키고, 상기 역삼투 유닛(100)과 압력지연삼투 유닛(200)을 결합한 해수담수화-발전 시스템을 에너지 생산 모드로 운전하는 단계;b) 농도분극 모니터링 장치(500)가 상기 압력지연삼투막 모듈(210) 내에 설치된 압력지연삼투용 반투과막(300)의 내부 농도분극을 모니터링하여 압력지연삼투용 반투과막(300)을 세정할 것인지 여부를 확인하는 단계;c) 상기 역삼투 유닛(100)과 압력지연삼투 유닛(200)을 결합한 해수담수화-발전 시스템이 상기 압력지연삼투 유닛(200)을 오프(Off)시키고, 반투과막 다단계 세정 모드로 절환하는 단계;d) 역삼투 처리수 유입을 통한 압력지연삼투 유닛(200)의 반투과막(300) 양쪽 면의 압력을 0bar로 형성하고 제1 단계 세정인 물리적 세정을 실시하는 단계;e) 상기 압력지연삼투 유닛(200)의 반투과막 유도용액측 압력을 5bar 이하로 형성하고 유입용액측 압력을 0bar로 형성하여 제2 단계 세정인 압력지원 역삼투 세정을 실시하는 단계;f) 상기 압력지연삼투 유닛(200)의 반투과막 유도용액측에서 스케일(Scale)이 발생하는지 여부를 확인하는 단계; 및g) 상기 압력지연삼투 유닛(200)의 반투과막 유입용액측 압력을 5bar 이하로 형성하고, 유도용액측 압력을 0bar로 형성하여 제3 단계 세정인 압력지원 정삼투 세정을 실시하는 단계를 포함하되,상기 a) 단계에서 해수를 공급수로 하여 역삼투 공정을 수행하고, 해수 농축수를 유도용액으로 공급하고, 저농도 유입수인 하수를 유입용액측에 공급하여 압력지연삼투 공정을 수행하며, 상기 d) 단계에서 역삼투 처리수를 유입용액측에 공급하고 세정수를 유도용액측에 공급하며, 상기 b) 단계에서 압력지연삼투용 반투과막(300)의 내부 농도분극을 고려한 유효삼투압은 현장에서 획득한 수량데이터와 반투과막 물질전달계수를 고려하여 수학적 모델로 계산하고, 이를 모니터링하여 세정시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정 방법
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제8항에 있어서, h) 상기 농도분극 모니터링 장치(500)가 상기 압력지연삼투 유닛(200)의 반투과막 내부 농도분극을 모니터링하고, 상기 압력지연삼투용 반투과막(300)의 다단계 세정이 완료되었는지 여부를 확인하는 단계; 및f) 상기 압력지연삼투용 반투과막(300)의 다단계 세정이 완료된 경우, 상기 압력지연삼투 유닛(200)을 온(On) 시키고, 에너지 생산 모드를 다시 진행시키는 단계를 추가로 포함하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정 방법
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제8항에 있어서, 상기 c) 단계에서 압력지연삼투 유닛(200)을 오프시킨 후, 상기 반투과막 다단계 세정을 위해 상기 압력지연삼투 유닛(200)의 제1 내지 제5 방향제어 밸브(410, 420, 430, 440, 450) 및 세정수 농도 조절 개폐 밸브(460)를 절환시키는 것을 특징으로 하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정 방법
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제8항에 있어서, 상기 d) 단계의 제1 단계의 물리적 세정모드의 세정수는 역삼투 처리수를 활용하며, 역삼투 처리수 유입을 통한 압력지연삼투 유닛(200)의 반투과막(300) 양쪽 면의 압력을 0bar의 무압력 상태로 순환시킴에 따라 반투과막 표면에 쌓인 가역적 오염원을 제거하는 것을 특징으로 하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정 방법
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제8항에 있어서, 상기 e) 단계에서 제2 단계의 압력지원 역삼투 세정모드의 세정수의 농도는 500~35,000 ㎎/L이고, 세정수의 순환속도는 반투과막 지지층으로 공급되는 유입용액 유속의 1:1~2:1의 비율을 갖고, 세정시간은 10~30분 이내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정 방법
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제8항에 있어서, 상기 g) 단계에서 제3 단계의 압력지원 정삼투 세정모드의 세정수의 농도는 100~1,000 ㎎/L이고, 세정수의 순환속도는 반투과막 활성층으로 공급되는 유도용매 공급수 유속의 1:1~2:1의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 해수담수화-발전 시스템의 압력지연삼투용 반투과막의 다단계 세정 방법
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