Cho, Jin Woo;Han, Ji Hee;Lee, Seock Heon;Sohn, Jin Sik;Yang, Jeong Seok;Kim, Dong Ha
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.22
no.3
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pp.343-350
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2008
Many reports have warned of insufficient water supply in most countries in future and prospected providing safe and clean water become more difficult by lack of access to sustainable drinking water resources. Several facts and figures explained the impact by natural climate change and human activity results in the water scarcity and deterioration. Among many scientific solutions, the seawater desalination using a reverse osmosis membrane, so called SWRO (Seawater Reverse Osmosis) process, has been recognized as one of the most promising alternatives because of its stability and efficiency in producing large amount of drinking water from seawater through desalination by membrane filtration. Recently, in Korea, numerous researches are conducted to develop more productive and cost effective SWRO process for its wide implementation. The objective of this paper is to review the patents concerning SWRO technologies involving the plant engineering, maintenance including pretreatment of seawater and fouling control, module design, and mechanical units development for energy saving. The patents in Korea, U.S., Japan, Europe, and PCT were intensively researched and analyzed to provide the state of the art as well as leading edge technology on SWRO. This information can hopefully suggest meaningful guidelines on future research and development.
Reverse Osmosis (RO) desalination has gained wide and increasing acceptance around the world as a straightforward undertaking to alleviate the alarming water crisis. An enhanced monitoring of the quality of the water feeding in seawater RO (SWRO) plant through the application of an effective pretreatment option is one of the keys to the success of RO technology in desalination plants. Over the past 10 years, advances in ultrafiltration (UF) membrane technologies in application for water and wastewater treatment have prompted an impetus for using membrane pretreatment in seawater desalination plants. By integrating SWRO plant with UF pretreatment, the rate of membrane fouling can be significantly reduced and thus extend the life of RO membrane. With the growing importance and significant advances attained in UF pretreatment, this review presents an overview of UF pretreatment in SWRO plants. The advantages offered by UF as an alternative of pretreatment option are compared to the existing conventionally used technologies. The current progress made in the integration of SWRO with UF pretreatment is also highlighted. Finally, the recent advances pursued in UF technology is reviewed in order to provide an insight and hence path the way for the future development of this technology.
Kim, Youngmin;Kim, Jin-Ho;Lee, Sangho;Lee, Chang-Kyu;Park, Kwang Duk;Choi, June-Seok
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.27
no.5
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pp.555-560
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2013
A cost analysis method for pretreament processes of a large scale seawater desalination plant was considered using a cost estimation model, WaTER (Water Treatment Estimation Routine). This model is based on cost functions of U.S. EPA to conduct economic analysis of water treatment facilities. A virtual seawater desalination plant which has pretreatment production capacity of $100,000m^3$ per day was chosen as a model plant. Dual media filtration and microfiltration systems were compared as pretreatment process, and the following reverse osmosis process was modeled. As a result, microfiltration showed a price competitiveness in condition of operating with reverse osmosis process by reducing the loads of water treatment and membrane cleaning despite it's high annual cost.
Kim, Yong Soo;Park, Jungwon;Choi, Sukho;Kang, Jun-Gyu
Journal of the Korea Society for Simulation
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v.28
no.4
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pp.1-10
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2019
The Sea Water Reverse Osmosis (SWRO) plant should take into account the availability of the plant from the design stage for long-term and continuous fresh water production. As it occurs, it is necessary to establish a corrective maintenance plan and preventive maintenance plan to maintain availability. In the field of complex engineering structures such as seawater desalination plants, it is difficult to estimate the reliability or availability of the system in a mathematical way. This study develops RAM analysis framework and model, and proposes discrete event simulation model as a application sowtware specialized for seawater desalination plant. Considering the characteristics of the plant maintenance, in case of corrective maintenance, we propose a preventive maintenance policy that not only repairs or replaces a single-broken part, but also simultaneously maintains all accessible parts according to the level of overhaul. A case study was conducted to estimate the availability of the system based on the field data of the seawater desalination plant in Korea and Saudi Arabia. The result was close to the expected availability of the plant.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.25
no.1
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pp.64-69
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2011
A novel concept of the gridable desalination plant is to provide an operation management to enable an electricity plant operation cost reduction. Adjusting recovery rate responded to electricity price, an electricity plant operation cost can be saved. To show a suggested approach, the data of 10 [MIGD](Million Imperial Gallons per Day) SWRO testbed are used. The result shows that total cost reduction rate is calculated about 1.6[%] of annual total electric plant operation cost.
Chung, Kyungmi;Yeo, In-Ho;Lee, Wonil;Oh, Young Khee;Park, Tae Shin;Park, Yong-gyun
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.30
no.4
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pp.401-408
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2016
Desalination is getting more attention as an alternative to solve a global water shortage problem in the future. Especially, a desalination technology is being expected as a new growth engine of Korea's overseas plant business besides one of the solutions of domestic water shortage problem. In the past, a thermal evaporation technology was a predominant method in desalination market, but more than 75% of the current market is hold by a membrane-based reverse osmosis technology because of its lower energy consumption rate for desalination. In the future, it is expected to have more energy efficient desalination process. Accordingly, various processes are being developed to further enhance the desalination energy efficiency. One of the promising technologies is a desalination process combined with Pressure Retarded Osmosis (PRO) process. The PRO technology is able to generate energy by using osmotic pressure of seawater or desalination brine. And the other benefits are that it has no emission of $CO_2$ and the limited impact of external environmental factors. However, it is not commercialized yet because a high-performance PRO membrane and module, and a PRO system optimization technology is not sufficiently developed. In this paper, the recent research direction and progress of the SWRO-PRO hybrid desalination was discussed regarding a PRO membrane and module, an energy recovery system, pre-treatment and system optimization technologies, and so on.
Energy recovery device (ERD) is used to save energy consumption in seawater reverse osmosis processes. However, small-scale ERDs (<$100m^3/d$) are hardly observed in seawater desalination market. In South Korea, most of seawater desalination plants for drinking water production are small-scaled and have been operated in island areas or on ships. Thus, the effect of ERDs for these small-scale SWRO processes should not be neglected. In this work, the small-scale SWRO processes are designed and analyzed in terms of energy consumption with/without ERD. The realistic efficiencies of high pressure pumps are considered for the energy analyses. The unit cost of electricity depending on the application place (e.g., inland and island areas, on ships) is investigated to calculate the energy cost for unit water production in various SWRO applications classified by plant capacity, application place, and the installation of ERD. As a result, the energy cost can be saved up to $1,640.4KRW/m^3$ when ERD is applied, and the saving effect increases at smaller plants on ships. In conclusion, the development of small-scale ERDs are necessary because small-scale SWRO processes are dominant in Korean seawater desalination market, and the electricity saving effect becomes higher at smaller-scaled system.
Kim, Won-Kyu;Shin, Sung-Hoon;Lee, Haksu;Woo, Dal-Sik
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.38
no.1
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pp.34-41
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2016
Using UF-SWRO hybrid process, pre-blending tests of seawater and brackish water were performed to investigate the effects on removal of boron and humic acid (HA). Feedwater pre-blending was set based on TDS concentration from 15,000 mg/L to 27,000 mg/L and analyzed for boron removal characteristics. Also organics rejection at same TDS concentration range was investigated by injecting HA. Boron concentration appeared to be high as TDS concentration was high ranging from 76.60% to 83.27%, but boron concentration in final produced water was increased up to 0.69 mg/L from 0.48 mg/L. In cases of HA tests at 10 mg/L, 22,500 mg/L TDS appeared to be higher removal rate of 17.59% than a very poor result of 8.43% in 27,000 mg/L. But high HA removal rate of 57.14% was obtained in produced water with 22,500 mg/L TDS containing 10 mg/L of HA and 27,000 mg/L TDS yielded lower boron removal rate of 54.49%. Meanwhile it was found that a relatively high flux and recovery rate were obtained following process when feedwater was injected with HA. It is considered that most of fouling substances were eliminated by binding between HA and $Ca^{2+}$. Thus, when desalination using UF-SWRO with respect to boron and HA, TDS concentration is determined to be advantageous as lower.
Park, Byungsung;Woo, Sungwoo;Park, Sungwon;Min, Jinhee;Lee, Woonyoung;You, Sunam;Jun, Gabjin
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.27
no.2
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pp.261-272
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2013
Algae boom (Red tide) in south coastal area of Korea has been appeared several times during a decade. If algae boom appears in the desalination plant, media filter and UF filter are clogged quickly, and the plant should be shutdown. In general, Algae can be removed from water by flotation better than by sedimentation, because of the low density of algal cell. The purpose of this study conducts the CFD simulation of DAF flotation basin to apply the design of the dissolved air flotation with ball filter in the Test Bed for SWRO desalination plant. In this study, Eulerian-Eulerian multiphase model was applied to simulate the behavior of air bubbles and seawater. Density difference model and gravity were used. But de-sludge process and mass transfer between air bubbles and seawater were ignored. Main parameter is hydraulic loading rate which is varied from 20 m/hr to 27.5 m/hr. Geometry of flotation basin were changed to improve the DAF performance. According to the result of this study, the increase of hydraulic loading rate causes that the flow in the separation basin is widely affected and the concentration of air is increased. The flow pattern in the contact zone of flotation basin is greatly affected by the location of nozzle header. When the nozzle header was installed not the bottom of the contact zone but the above, the opportunity of contact between influent and recycle flow was increased.
Importance of pretreatment for seawater desalination is growing rapidly. Proper selection of pretreatment is critical for the successful, long-term operation in the seawater desalination plant such as seawater reverse osmosis (SWRO). The purposes of seawater pretreatment are to remove particulate, colloidal materials, organic, inorganic materials, microorganisms and their by-products present in the seawater, and thus to improve the performance of seawater desalination systems. However, pretreatment is most challenging for designing and operating seawater desalination plants because of fluctuations of water qualities, site specifications and wide ranges of target materials present in the seawater to be treated. In addition, it is also becoming evident increasingly that microscopic algae are a major cause of operational problems, for example, membrane fouling which is long-standing problem in SWRO process. Pretreatment strategies prior to the operation of seawater desalination technologies should be even more complicated by algae blooms and release of their harmful by-products in marine environment. This paper reviews the roles of various pretreatment methods in seawater desalination process. Benefits and drawbacks are described, which should be taken into account in future studies on selecting pretreatment for seawater desalination process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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