JP2013202456A - 淡水の製造方法及び淡水の製造装置 - Google Patents
淡水の製造方法及び淡水の製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013202456A JP2013202456A JP2012072060A JP2012072060A JP2013202456A JP 2013202456 A JP2013202456 A JP 2013202456A JP 2012072060 A JP2012072060 A JP 2012072060A JP 2012072060 A JP2012072060 A JP 2012072060A JP 2013202456 A JP2013202456 A JP 2013202456A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- mixed
- membrane device
- fresh water
- membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
【課題】エネルギーの回収が可能な淡水の製造方法及び淡水の製造装置を提供する。
【解決手段】淡水の製造方法は、原水Aと、原水Aよりも塩濃度の低い希釈水BとをFO膜装置13に供給し、ろ過処理により原水Aに希釈水Bを混合させて混合水を得る工程と、混合水をRO膜装置17に供給し、ろ過処理により淡水Dを製造する工程とを備え、混合水を得る工程では、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いる。淡水の製造装置10cは、原水Aと、原水Aよりも塩濃度の低い希釈水Bとが供給され、ろ過処理により原水Aに希釈水Bを混合させて混合水を得るためのFO膜装置13と、混合水が供給され、ろ過処理により淡水を製造するためのRO膜装置17とを備え、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いるように構成されている。
【選択図】図3
【解決手段】淡水の製造方法は、原水Aと、原水Aよりも塩濃度の低い希釈水BとをFO膜装置13に供給し、ろ過処理により原水Aに希釈水Bを混合させて混合水を得る工程と、混合水をRO膜装置17に供給し、ろ過処理により淡水Dを製造する工程とを備え、混合水を得る工程では、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いる。淡水の製造装置10cは、原水Aと、原水Aよりも塩濃度の低い希釈水Bとが供給され、ろ過処理により原水Aに希釈水Bを混合させて混合水を得るためのFO膜装置13と、混合水が供給され、ろ過処理により淡水を製造するためのRO膜装置17とを備え、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いるように構成されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、淡水の製造方法及び淡水の製造装置に関し、例えば、逆浸透膜を用いた逆浸透膜装置によるろ過によって海水を淡水化する淡水の製造方法及び淡水の製造装置に関する。
近年、地球温暖化等により雨が局所的に若しくは短時間に降ってしまい水資源が地理的若しくは時間的に偏在してしまうことや、林業衰退や森林伐採等により山間部の保水力が低下してしまうこと等により、水資源を安定的に確保することが難しいという問題がある。
水資源を安定的に確保すべく、有効利用されていない無機性廃水を希釈水として海水に混合し、混合により得られた混合水を逆浸透膜装置に供給してろ過処理することで、海水を淡水化する海水淡水化方法及び海水淡水化装置が提案されている(例えば特許文献1)。
本発明者は、上記特許文献1のような淡水を製造する方法及び装置において、さらなるエネルギーを回収するという課題に着目した。すなわち、本発明は、エネルギーの回収が可能な淡水の製造方法及び淡水の製造装置を提供することを課題とする。
本発明者が淡水を製造する方法及び装置においてさらなるエネルギーを回収する手段を鋭意研究した結果、逆浸透膜装置に供給水を圧送するために要するポンプの動力を低減するために、原水に希釈水を混合して塩濃度を低減した混合水を用いているが、その混合水を得る際に正浸透膜装置を用いることにより、この正浸透膜装置で発生する正浸透圧エネルギーを回収できることを見出して、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の淡水の製造方法は、原水と、該原水よりも塩濃度の低い希釈水とを正浸透膜装置に供給し、ろ過処理により原水に希釈水を混合させて混合水を得る工程と、該混合水を逆浸透膜装置に供給し、ろ過処理により淡水を製造する工程とを備え、該混合水を得る工程では、正浸透膜装置において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いる。
本発明の淡水の製造装置は、原水と、該原水よりも塩濃度の低い希釈水とが供給され、ろ過処理により原水に希釈水を混合させて混合水を得るための正浸透膜装置と、混合水が供給され、ろ過処理により淡水を製造するための逆浸透膜装置とを備え、正浸透膜装置において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いるように構成されている。
本発明の淡水の製造方法及び淡水の製造装置によれば、正浸透膜装置により原水よりも塩濃度が低減された混合水を得、この混合水を逆浸透膜装置でろ過処理することにより淡水を製造する方法及び装置において、正浸透膜装置で原水に発生し、混合水に加えられた正浸透圧エネルギーを動力源として回収することができる。したがって、本発明は、エネルギーの回収が可能な淡水の製造方法及び淡水の製造装置を提供することができる。
上記淡水の製造方法において好ましくは、上記動力源が、混合水を加圧するための動力である。
上記淡水の製造装置において好ましくは、上記動力源が、混合水を加圧するための動力として用いるように構成されている。
これにより、逆浸透膜装置に供給する混合水を圧送するために要するポンプの動力を低減できるため、淡水を製造するために要するエネルギーを低減できる。
上記淡水の製造方法において好ましくは、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水を逆浸透膜装置に供給する。
上記淡水の製造装置において好ましくは、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水を逆浸透膜装置に供給するように構成されている。
これにより、正浸透膜装置で加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを、他のエネルギーに変換せずに、混合水を逆浸透膜装置に供給するための加圧エネルギーに利用できるため、エネルギーの損失を低減できる。このため、逆浸透膜装置に混合水を圧送するために要するポンプの動力をより低減することができるので、淡水を製造するために要するエネルギーをより低減できる。
上記淡水の製造方法において好ましくは、正浸透膜装置において生成される濃縮水、及び/または、逆浸透膜装置において生成される濃縮水を含む。
上記淡水の製造装置において好ましくは、原水が、正浸透膜装置において生成される濃縮水、及び/または、逆浸透膜装置において生成される濃縮水を含むように構成されている。
これにより、原水の取水量を低減できるので、これに伴う動力を低減して淡水を製造できる。
上記淡水の製造方法において好ましくは、原水として、海水を用いる。
上記淡水の製造装置において好ましくは、原水として、海水を用いるように構成されている。
これにより、原水を容易に取得できる。
以上のように、本発明によれば、エネルギーの回収が可能な淡水の製造方法及び淡水の製造装置を提供することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
(実施の形態1)
図1を参照して、本発明の一実施の形態における淡水の製造装置10aについて説明する。本実施の形態の淡水の製造装置10aは、逆浸透(RO)膜を用いたRO膜装置17によるろ過処理によって海水などの原水を淡水化する装置である。
図1を参照して、本発明の一実施の形態における淡水の製造装置10aについて説明する。本実施の形態の淡水の製造装置10aは、逆浸透(RO)膜を用いたRO膜装置17によるろ過処理によって海水などの原水を淡水化する装置である。
淡水の製造装置10aは、第1ポンプ11と、第2ポンプ12と、正浸透(FO)膜装置13と、水力発電機14と、タンク15と、第3ポンプ16と、逆浸透(RO)膜装置17とを備えている。FO膜装置13は、第1ポンプ11を介して海水供給部と配管等により接続されているとともに、第2ポンプ12を介して希釈水供給部と配管等により接続されている。FO膜装置13において混合水が排出される排出部は、水力発電機14と配管等により接続されている。水力発電機14は、タンク15と配管等により接続されている。タンク15は、第3ポンプ16を介してRO膜装置17と配管等により接続されている。
第1ポンプ11は、原水Aを加圧して、FO膜装置13に供給する。原水Aは、特に限定されず、例えば、無機塩、糖類、水可溶性低沸点気体、磁性体微粒子、アルコール等の有機溶質等を溶解させた高浸透圧溶液、海水などが挙げられ、海水であることが好ましい。海水は、海に存在する水に限定されず、湖(塩湖、汽水湖)の水、沼水、池水等の陸に存在する水、鹹(かん)水などを含む。
第2ポンプ12は、希釈水Bを加圧して、FO膜装置13に供給する。希釈水Bは、原水Aよりも塩濃度が低ければ特に限定されず、例えば、下水放流水等の有機性廃水、無機性廃水、原水Aよりも塩濃度が低い海水などが挙げられる。
なお、後述するFO膜装置13で正浸透により原水Aと希釈水Bとが混合されるので、原水A及び希釈水Bは加圧されていなくてもよい。このため、第1及び第2ポンプ11、12は、省略されてもよい。ただし、FO膜装置13で得られる正浸透圧エネルギーを高める観点から、淡水の製造装置10aは第1及び第2ポンプ11、12を備えていることが好ましい。
FO膜装置13は、加圧された原水A及び希釈水Bが供給され、FO膜を用いたろ過処理により、原水Aに希釈水Bを混合させて混合水を得る。つまり、FO膜装置13において、FO膜を介して海水と希釈水とを接触させて、正浸透により、塩濃度が低い希釈水に含まれる水の少なくとも一部を、相対的に塩濃度が高い原水Aに移動させる。このとき、希釈水B中の所定の不純物(廃水成分等)はFO膜を透過しないので、所定の不純物が除去された希釈水Bが原水Aに混合される。FO膜装置13により、FO膜を透過した透過水たる希釈水と原水とが混合された混合水と、FO膜を透過しなかった希釈水である濃縮水Cとが生成される。
このFO膜装置13は、例えば、原水Aと希釈水Bとを仕切るように配置されるFO膜と、このFO膜を収容する圧力容器とを有している。FO膜は、例えば、水分子または水イオンのみを透過させる膜である。このようなFO膜は、ナノろ過膜(NF膜)を含む概念である。
FO膜装置13において、相対的に塩濃度が高い原水Aと、相対的に塩濃度が低い希釈水Bとを、FO膜を介して接触させることで、原水に正浸透圧エネルギーが発生し、混合水に正浸透圧エネルギーが加えられる。言い換えると、FO膜装置13において原水に希釈水が混合されることで、流量を増加させて、混合水の動力エネルギーを増加させる。さらに言い換えると、FO膜装置13において、原水Aの正浸透圧エネルギーが混合水の動力エネルギーに変換される。
ここで、動力エネルギーとは、流量と圧力との積(流量×圧力)であり、混合水の動力エネルギーとは、混合水の流量とその圧力との積で求められる。
FO膜装置13において発生する原水の正浸透圧エネルギー、つまり、FO膜装置13において加えられる混合水の正浸透圧エネルギーを、動力源として回収する。本実施の形態では、水力発電機14は、正浸透圧エネルギーを電力に変換する。水力発電機14は、例えば、タービンと、発電機とを有する。
ここで、動力エネルギーとは、流量と圧力との積(流量×圧力)であり、混合水の動力エネルギーとは、混合水の流量とその圧力との積で求められる。
FO膜装置13において発生する原水の正浸透圧エネルギー、つまり、FO膜装置13において加えられる混合水の正浸透圧エネルギーを、動力源として回収する。本実施の形態では、水力発電機14は、正浸透圧エネルギーを電力に変換する。水力発電機14は、例えば、タービンと、発電機とを有する。
タンク15は、水力発電機14でエネルギーを使った混合水を貯留する。なお、タンク15は省略されてもよい。
第3ポンプ16は、タンク15に貯留された混合水を加圧する。第3ポンプ16は、高圧ポンプである。本実施の形態では、混合水は水力発電機14でエネルギーを消費しているので、後述するRO膜装置17で逆浸透作用が生じるように混合水を加圧する。
RO膜装置17は、加圧された混合水が供給され、この混合水を、RO膜を用いたろ過処理により、透過水たる淡水Dと、濃縮水Eとに分離する。RO膜装置17は、例えば、RO膜と、このRO膜を収容する圧力容器とを有している。本明細書におけるRO膜は、ナノろ過膜(NF膜)を含む概念である。
なお、原水Aの流路において、第1ポンプ11の前に、除濁装置等が配置されていてもよい。同様に、希釈水Bの流路において、第2ポンプ12の前に、除濁装置等が配置されていてもよい。除濁装置は、FO膜よりも粗いろ過、即ち、FO膜で分離するよりも粗い不純物(例えば固形物質等)を除去するためのFO膜装置13の前処理装置である。
続いて、図1を参照して、本実施の形態における淡水の製造方法について説明する。本実施の形態の淡水の製造方法は、図1に示す淡水の製造装置10aを用いて、RO膜を用いたRO膜装置17によるろ過処理によって原水Aを淡水化する方法である。
まず、原水Aを第1ポンプ11で加圧する。原水Aに加える圧力は特に限定されないが、FO膜装置13において混合水に加えられる正浸透圧エネルギー、つまり、混合水の動力エネルギーを大きくする観点から、原水Aと希釈水Bとの浸透圧差の半分の値近傍になるように原水Aを加圧することが好ましい。なお、この工程は省略されてもよい。
また、原水Aよりも塩濃度の低い希釈水Bを第2ポンプ12で加圧する。希釈水Bに加える圧力は特に限定されないが、希釈水BがFO膜装置13を通過する程度の圧力を加える。なお、この工程は省略されてもよい。
なお、原水A及び希釈水BをFO膜装置13に供給する工程に先立って、原水A及び/または希釈水B中に含まれる、FO膜で分離するよりも粗い不純物(例えば固形物質等)を除去する工程を実施することが好ましい。
次に、原水Aと、原水Aよりも塩濃度の低い希釈水BとをFO膜装置13に供給し、ろ過処理により原水Aに希釈水Bを混合させて混合水を得る。このとき、希釈水B中の所定の不純物はFO膜を透過しないので、所定の不純物が除去された希釈水Bが原水Aに混合される。この工程により、FO膜を透過した透過水たる希釈水と、原水とが混合され、かつ正浸透圧エネルギーが加えられた混合水と、FO膜を透過しなかった希釈水である濃縮水Cとが生成される。言い換えると、この工程により、FO膜を透過した希釈水と、原水とが混合され、流量が増して、動力エネルギーが増加した混合水と、FO膜を透過しなかった濃縮水Cとが生成される。このため、この工程を実施すると、原水Aに正浸透圧エネルギーが発生し、混合水に正浸透圧エネルギーが加えられる。
なお、濃縮水Cは、処理設備に移送されてもよく、放流されてもよい。
なお、濃縮水Cは、処理設備に移送されてもよく、放流されてもよい。
次に、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いる。具体的には、正浸透圧エネルギーが加えられ、動力エネルギーが増加した混合水を用いて、水力発電機14で発電を行って、電気エネルギーに変換する。この工程で得られた電気エネルギーの用途は特に限定されず、淡水の製造装置10aのいずれかのポンプの動力源として用いてもよく、あるいは、淡水の製造装置10aと別に送電してもよいが、淡水の製造装置10aのいずれかのポンプの動力として用いることが好ましく、後述する混合水を加圧するための第3ポンプ16の動力に用いることがより好ましい。
次に、エネルギーを使用した後の混合水を、タンク15に貯留させる。なお、この工程は、省略されてもよい。
次に、混合水を第3ポンプ16で加圧する。混合水に加える圧力は特に限定されないが、RO膜装置17で透過水たる淡水Dを分離可能な程度に、混合水に圧力を加える。
次に、加圧された混合水をRO膜装置17に供給し、ろ過処理により淡水Dを製造する。この工程では、逆浸透作用により、透過水たる淡水Dと、濃縮水Eとに分離する。淡水Dは、製造対象物である。濃縮水Eは、処理設備に移送されてもよく、放流されてもよい。
ここで、淡水Dの製造方法において、具体的条件の一例を挙げる。原水Aが塩濃度3.5%の海水であり、希釈水Bが塩を含まない廃水であり、原水Aと希釈水Bとの流量比が、原水Aの流量:FO膜を透過した希釈水の流量=1:1になるような値である場合を想定する。すなわち、混合水の流量は原水Aの約2倍であり、混合水の塩濃度は原水Aの約0.5倍、つまり約1.75%である。この場合、第1ポンプ11の圧力は例えば1.5MPaであり、第2ポンプ12の圧力は例えば10kPaであり、第3ポンプ16の圧力は例えば3.5MPaであり、RO膜装置17における透過水の回収率は60%で運転可能となる。その結果、FO膜装置13を用いて混合水Aと希釈水Bとを混合しない特許文献1の場合と比較して、本実施の形態では、ポンプ全体の消費動力(単位動力比)を低減することが可能となるという知見を本発明者は得ている。
なお、本実施の形態の淡水Dの製造方法において、必要に応じて、ファウリング防止剤を混合水に加える工程などを適宜実施してもよい。
以上説明したように、本実施の形態における淡水Dの製造方法及び製造装置10aによれば、FO膜装置13により原水Aと希釈水Bとを混合し、この混合水からRO膜装置17により淡水Dを製造するとともに、FO膜装置13において混合水に加えられる正浸透圧エネルギー(FO膜装置13において混合水の動力エネルギーに変換された正浸透圧エネルギー)を動力源として用いている。即ち、原水Aにそれよりも塩濃度の低い希釈水Bを混合する際に、FO膜装置13を用いているので、FO膜装置13において正浸透圧エネルギーが発生して、混合水の流量が原水よりも増して、混合水の動力エネルギーを増やすことができる。この混合水に加えられた正浸透圧エネルギー(混合水が有する動力エネルギー)を利用することにより、淡水Dを製造する際に、正浸透圧エネルギーを回収することができる。
また、原水Aにそれよりも塩濃度の低い希釈水Bを混合することにより、RO膜装置17に供給する混合水の塩濃度を低減できるので、第3ポンプ16に要するエネルギーを低減できる。このため、淡水Dを製造するためのエネルギーを低減できる。
さらに、FO膜装置13を用いて原水Aと希釈水Bとを混合するので、希釈水B中の所定の不純物はFO膜を透過しないため、希釈水B中の所定の不純物をあらかじめ取り除いて、混合水を得ることができる。このため、混合水中の不純物が低減されるので、この混合水をRO膜装置17により淡水Dと濃縮水Eとに膜分離する際に、RO膜でのファウリングを抑制することができる。このため、第3ポンプ16の動力の経時上昇を低減できる。また、RO膜装置17で排出される濃縮水Eの水質の低下を抑制できるので、濃縮水Eの再利用を可能にするとともに、濃縮水Eの排出量を低減することができる。
また、本実施の形態では、FO膜装置13から排出される混合水の全てをRO膜装置17に供給して、混合水の全てを淡水Dの製造に用いている。このため、淡水Dを効率よく製造することができる。
なお、本発明は、混合水の全てをRO膜装置17に供給する態様に限定されず、混合水の略全てをRO膜装置17に供給する態様(混合水のわずかな量をRO膜装置17の供給前に排出する態様)であってもよく、混合水の一部をRO膜装置17に供給する態様であってもよい。ただし、淡水Dを効率よく製造する観点から、好ましくは混合水の略全て、より好ましくは混合水の全てをRO膜装置17に供給することが好ましい。
なお、本発明は、混合水の全てをRO膜装置17に供給する態様に限定されず、混合水の略全てをRO膜装置17に供給する態様(混合水のわずかな量をRO膜装置17の供給前に排出する態様)であってもよく、混合水の一部をRO膜装置17に供給する態様であってもよい。ただし、淡水Dを効率よく製造する観点から、好ましくは混合水の略全て、より好ましくは混合水の全てをRO膜装置17に供給することが好ましい。
また、本実施の形態における淡水Dの製造方法及び製造装置10aにおいて好ましくは、FO膜装置13において加えられる混合水の正浸透圧エネルギーを電力に変換し、得られた電力をRO膜装置17に供給する前の第3ポンプ16の動力として用いる。これにより、RO膜装置17に混合水を圧送するために要する第3ポンプ16の動力を低減できるため、淡水Dを製造するために要するエネルギーをさらに低減できる。
また、本実施の形態における淡水Dの製造方法及び製造装置10aにおいて好ましくは、原水Aとして海水を用いる。これにより、原水Aを容易に取得できる。このため、淡水Dの製造の工業化に有利である。
(実施の形態2)
図2を参照して、本発明の実施の形態2における淡水の製造装置10bについて説明する。図2に示す実施の形態2の淡水の製造装置10bは、基本的には図1に示す実施の形態1の淡水の製造装置10aと同様の構成を備えているが、第1ポンプ11に供給する前に原水Aを供給する圧力変換機18を備えている点において異なる。
図2を参照して、本発明の実施の形態2における淡水の製造装置10bについて説明する。図2に示す実施の形態2の淡水の製造装置10bは、基本的には図1に示す実施の形態1の淡水の製造装置10aと同様の構成を備えているが、第1ポンプ11に供給する前に原水Aを供給する圧力変換機18を備えている点において異なる。
具体的には、図2に示すように、FO膜装置13により正浸透圧エネルギーが加えられた混合水の一部を圧力変換機18に供給するために、FO膜装置13と水力発電機14との間の配管等と、圧力変換機18とが、配管等により接続されている。圧力変換機18は、混合水に加えられた正浸透圧エネルギーを、原水Aに加えて、第1ポンプ11の動力を低減する。
また、圧力変換機18でエネルギーを使用した混合水をタンク15に移送するために、圧力変換機18の混合水の排出部と、タンク15とが配管等により接続されている。圧力変換機18でエネルギーを失った混合水は、原水Aよりも塩濃度が低いため、第3ポンプ16の動力を低減する観点から、RO膜装置17に供給するために用いられることが好ましい。
続いて、図2を参照して、本実施の形態における淡水の製造方法について説明する。実施の形態2の淡水の製造方法は、実施の形態1の淡水の製造方法と基本的に同様であるが、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーの一部を、原水Aを加圧する第1ポンプ11の動力に用いる点において異なる。
具体的には、FO膜装置13で正浸透圧エネルギーが加えられた(FO膜装置13で動力エネルギーが増加した)混合水の一部を圧力変換機18に移送し、圧力変換機18により原水Aに圧力を加える。圧力を加えられた原水Aを、そのまま、または、第1ポンプ11で加圧してFO膜装置13に供給する。
また、圧力変換機18でエネルギーを使用した混合水をタンク15に移送する。これにより、圧力変換機18でエネルギーを使用した混合水を廃棄する場合と比較して、RO膜装置17に供給する混合水の量を増加することができるので、淡水Dの製造を増加できる。
なお、本実施の形態の淡水Dの製造方法における具体的条件は、実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。
以上説明したように、本実施の形態における淡水Dの製造方法及び製造装置10bによれば、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーの一部を水力発電機14において電力に変換するとともに、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーの残部を圧力変換機18において圧力エネルギーに変換している。このように、淡水Dを製造する際に、正浸透圧エネルギーを種々のエネルギーとして回収することもできる。
(実施の形態3)
図3を参照して、本発明の実施の形態3における淡水の製造装置10cについて説明する。図3に示す実施の形態3の淡水の製造装置10cは、基本的には図1に示す実施の形態1の淡水の製造装置10aと同様の構成を備えているが、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水をRO膜装置17に供給するように構成されている点において異なる。
図3を参照して、本発明の実施の形態3における淡水の製造装置10cについて説明する。図3に示す実施の形態3の淡水の製造装置10cは、基本的には図1に示す実施の形態1の淡水の製造装置10aと同様の構成を備えているが、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水をRO膜装置17に供給するように構成されている点において異なる。
具体的には、FO膜装置13で得られた混合水を排出する配管は、第3ポンプ16を介して、RO膜装置17にのみと接続されており、他には接続されていない。このため、正浸透圧エネルギー(正浸透圧エネルギーで増加した動力エネルギー)を他のエネルギーに変換せずに、RO膜装置17に供給する混合水を加圧するための動力源として用いることができる。
本実施の形態では、第3ポンプ16は、RO膜装置17に供給するために必要な圧力を有していない場合に、混合水を加圧するための補助ポンプである。
続いて、図3を参照して、本実施の形態における淡水の製造方法について説明する。実施の形態3の淡水の製造方法は、実施の形態1の淡水の製造方法と基本的に同様であるが、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを、混合水を加圧する(RO膜を通過させる)ための動力として用いる点において異なる。
なお、本実施の形態では、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーの全てを、混合水を加圧するための動力として用いている。このため、FO膜装置13における混合水の排出部は、第3ポンプ16を介して、RO膜装置17における混合水の供給部のみに接続されており、他には接続されていない。
具体的には、FO膜装置13で得られた正浸透圧エネルギーが加えられた混合水を、そのままRO膜装置17に供給する。言い換えると、FO膜装置13において増加した混合水の動力エネルギーを、他のエネルギーに変換せずに、混合水をRO膜装置に供給する。なお、必要に応じて、第3ポンプ16により混合水を加圧する。このように、本実施の形態では、原水Aと希釈水BとをFO膜を介して混合させることで、その混合水に正浸透圧エネルギーを加え、混合水の動力エネルギーを増加させ、その動力エネルギーを利用してRO膜を通過させ、淡水Dを製造している。
なお、本実施の形態の淡水Dの製造方法における具体的条件は、実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。ただし、本実施の形態では、ポンプ全体の消費動力(単位動力比)を、実施の形態1よりもさらに低減することが可能となるという知見を本発明者は得ている。
以上説明したように、本実施の形態における淡水Dの製造方法及び製造装置10cによれば、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水(動力エネルギーを有する混合水)をRO膜装置17に供給して、混合水を加圧する(RO膜を通過させる)ための動力源として正浸透圧エネルギー(動力エネルギー)を他のエネルギーに変換せずに用いている。これにより、FO膜装置13で加えられた混合水の正浸透圧エネルギーをそのままRO膜装置17に供給できるため、正浸透圧エネルギーを水力発電機により電力に変換する場合と比較して、エネルギーの損失を低減できる。このため、RO膜装置17に混合水を圧送するために要する第3ポンプ16の動力をより低減することができるので、淡水Dを製造するために要するエネルギーをより低減できる。
(実施の形態4)
図4を参照して、本発明の実施の形態4における淡水の製造装置10dについて説明する。図4に示す実施の形態4の淡水の製造装置10dは、基本的には図1に示す実施の形態1の淡水の製造装置10aと同様の構成を備えているが、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水の一部を別のRO膜装置27に供給するように構成されている点において異なる。つまり、実施の形態4は、実施の形態1の淡水の製造装置10aと、実施の形態3の淡水の製造装置10cとを組み合わせている。
図4を参照して、本発明の実施の形態4における淡水の製造装置10dについて説明する。図4に示す実施の形態4の淡水の製造装置10dは、基本的には図1に示す実施の形態1の淡水の製造装置10aと同様の構成を備えているが、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水の一部を別のRO膜装置27に供給するように構成されている点において異なる。つまり、実施の形態4は、実施の形態1の淡水の製造装置10aと、実施の形態3の淡水の製造装置10cとを組み合わせている。
具体的には、FO膜装置13において混合水が排出される排出部と、水力発電機14とを接続する配管の途中から、正浸透圧エネルギーが加えられた混合水を取り出すための配管が分岐している。前記の正浸透圧エネルギーが加えられた混合水を取り出すための分岐配管は、別の第3ポンプ26を介して、別のRO膜装置27に接続されている。つまり、本実施の形態の淡水の製造装置10dは、複数のRO膜装置17、27を有し、一方のRO膜装置27には正浸透圧エネルギーが加えられた混合水が供給され、他方のRO膜装置17には正浸透圧エネルギーを水力発電機14で使用した後の混合水(つまり、正浸透圧エネルギーが加えられていない混合水)が供給される。
続いて、図4を参照して、本実施の形態における淡水の製造方法について説明する。実施の形態4の淡水の製造方法は、実施の形態1の淡水の製造方法と基本的に同様であるが、FO膜装置13において加えられた混合水の正浸透圧エネルギーを、混合水を加圧(RO膜を通過)するための動力及び用途が限定されない電力に変換する点において異なる。
具体的には、実施の形態1と同様に、FO膜装置13で得られた正浸透圧エネルギーが加えられた混合水の一部を、水力発電機14に供給するとともに、実施の形態3と同様に、FO膜装置13で得られた混合水の残部を、別の第3ポンプ26を介して別のRO膜装置27に供給する。つまり、FO膜装置13で得られた混合水の動力エネルギーの一部を、水力発電機14により電力に変換するとともに、FO膜装置13で得られた混合水の動力エネルギーの残部を、他のエネルギーに変換せずに別の第3ポンプ26の動力として用いる。
水力発電機14に供給される混合水と、他のエネルギーに変換せずに別の第3ポンプ26の動力として用いられる混合水との比は、特に限定されない。
なお、水力発電機14を経た混合水によりRO膜装置17で製造された淡水Dと、水力発電機を経ずに正浸透圧エネルギーが加えられた(動力エネルギーを有する)混合水が供給された別のRO膜装置27で製造された淡水Fとは、混合されてもよく(図示せず)、混合されなくてもよい。同様に、RO膜装置17で得た濃縮水Eと、別のRO膜装置27で得た濃縮水Gとは、混合されてもよく(図示せず)、混合されなくてもよい。
ここで、本実施の形態の淡水Dの製造方法における具体的条件は、基本的には実施の形態1と同様であるが、実施の形態1と同じ条件を想定した(混合水の流量は原水Aの約2倍であり、混合水の塩濃度は原水Aの約0.5倍である)場合、それぞれの第3ポンプ16、26の圧力は例えば3.5MPaであり、それぞれのRO膜装置17、27における透過水の回収率は60%で運転可能となる。その結果、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、ポンプ全体の消費動力(単位動力比)を低減することが可能となるという知見を本発明者は得ている。
以上説明したように、本実施の形態における淡水Dの製造方法及び製造装置10dによれば、FO膜装置13で加えられた混合水の正浸透圧エネルギー(FO膜装置13で増加した混合水の動力エネルギー)を複数の種類のエネルギーとして回収している。また、本実施の形態における淡水Dの製造方法及び製造装置10dでは、FO膜装置13で加えられた混合水の正浸透圧エネルギー(FO膜装置13で増加した混合水の動力エネルギー)を複数の種類の動力源として用いている。このように、混合水を得る際に発生する正浸透圧エネルギーを様々なエネルギーとして回収できるとともに、複数の動力源として用いることもできる。
(変形例1)
図5を参照して、実施の形態1〜4の変形例1の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図5に示すように、水力発電機14と、この水力発電機14と、RO膜装置17における濃縮水の排出部とを接続する配管等とをさらに備える。これにより、RO膜装置17の濃縮水を水力発電機14に供給することができる。水力発電機14で得られた電力は、混合水を加圧するための第3ポンプ16の動力として用いられてもよく、他の用途に用いられてもよい。
図5を参照して、実施の形態1〜4の変形例1の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図5に示すように、水力発電機14と、この水力発電機14と、RO膜装置17における濃縮水の排出部とを接続する配管等とをさらに備える。これにより、RO膜装置17の濃縮水を水力発電機14に供給することができる。水力発電機14で得られた電力は、混合水を加圧するための第3ポンプ16の動力として用いられてもよく、他の用途に用いられてもよい。
実施の形態1〜4の変形例1の淡水の製造方法は、実施の形態1〜4の淡水の製造方法において、図5に示すように、RO膜装置17で得られた濃縮水の動力を、水力発電機14によって電気に変換する。
(変形例2)
図6を参照して、実施の形態1〜4の変形例2の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図6に示すように、第3ポンプ16の前段に配置された圧力変換機18と、この圧力変換機18とRO膜装置17における濃縮水の排出部とを接続する配管等とをさらに備える。これにより、RO膜装置17の濃縮水を圧力変換機18に供給することができる。圧力変換機18は、第3ポンプ16に供給する混合水を加圧する。
図6を参照して、実施の形態1〜4の変形例2の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図6に示すように、第3ポンプ16の前段に配置された圧力変換機18と、この圧力変換機18とRO膜装置17における濃縮水の排出部とを接続する配管等とをさらに備える。これにより、RO膜装置17の濃縮水を圧力変換機18に供給することができる。圧力変換機18は、第3ポンプ16に供給する混合水を加圧する。
実施の形態1〜4の変形例2の淡水の製造方法は、実施の形態1〜4の淡水の製造方法において、図6に示すように、RO膜装置17で得られた濃縮水の動力を圧力変換機18により混合水を加圧して、第3ポンプ16の動力に用いる。
(変形例3)
実施の形態1〜4の変形例3の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図7に示すように(ただし、図7は実施の形態3の変形例3)、RO膜装置17における濃縮水Eの排出部と、原水AをFO膜装置13(図7では第1ポンプ11)に供給する配管とを接続する配管をさらに備える。また、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、RO膜装置17における濃縮水Eを廃棄または処理設備へ搬送する配管をさらに備えていてもよい。
実施の形態1〜4の変形例3の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図7に示すように(ただし、図7は実施の形態3の変形例3)、RO膜装置17における濃縮水Eの排出部と、原水AをFO膜装置13(図7では第1ポンプ11)に供給する配管とを接続する配管をさらに備える。また、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、RO膜装置17における濃縮水Eを廃棄または処理設備へ搬送する配管をさらに備えていてもよい。
実施の形態1〜4の変形例3の淡水の製造方法は、実施の形態1〜4の淡水の製造方法において、RO膜装置17で得られた濃縮水Eを、原水Aに混合する工程を含む。変形例3の場合、濃縮水はFO膜を透過した水であるので、濃縮水Eを原水Aに混合することで、原水Aの取水量を低減できる。このため、原水Aの取水と、その前処理にかかる動力と、濃縮水Eの排水処理にかかる動力とを低減することができる。
なお、RO膜装置17でRO膜を透過しなかった濃縮水Eの一部を廃棄してもよく、または処理設備へ搬送してもよい。
(変形例4)
実施の形態1〜4の変形例4の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図8に示すように(ただし、図8は実施の形態3の変形例4)、FO膜装置13における濃縮水Cの排出部と、原水Aを供給する配管とを接続する配管をさらに備える。
実施の形態1〜4の変形例4の淡水の製造装置は、実施の形態1〜4の淡水の製造装置10a〜10dにおいて、図8に示すように(ただし、図8は実施の形態3の変形例4)、FO膜装置13における濃縮水Cの排出部と、原水Aを供給する配管とを接続する配管をさらに備える。
実施の形態1〜4の変形例4の淡水の製造方法は、実施の形態1〜4の淡水の製造方法において、FO膜装置13でFO膜を透過しなかった濃縮水Cを、原水Aに混合する工程を含む。この場合も、原水Aの取水量を低減できる。このため、原水Aの取水と、その前処理にかかる動力と、濃縮水Eの排水処理にかかる動力とを低減することができる。
また、変形例3及び4を組み合わせることで、FO膜装置13で排出される濃縮水C及びRO膜装置17で排出される濃縮水Eを利用できるので、FO膜装置13において生成される濃縮水C及びRO膜装置17において生成される濃縮水Eを原水Aに混合することが好ましい。
また、FO膜装置13でFO膜を透過しなかった濃縮水Cの一部を、廃棄してもよく、または処理設備に搬送してもよい。
以上のように本発明の実施の形態及びその変形例について説明を行なったが、各実施の形態及び変形例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及びその変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10a〜10d 製造装置、11 第1ポンプ、12 第2ポンプ、13 FO膜装置、14 水力発電機、15 タンク、16,26 第3ポンプ、17,27 RO膜装置、18 圧力変換機、A 原水、B 希釈水、C,E 濃縮水、D 淡水。
Claims (10)
- 原水と、前記原水よりも塩濃度の低い希釈水とを正浸透膜装置に供給し、ろ過処理により前記原水に希釈水を混合させて混合水を得る工程と、
前記混合水を逆浸透膜装置に供給し、ろ過処理により淡水を製造する工程とを備え、
前記混合水を得る工程では、前記正浸透膜装置において加えられた前記混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いる、淡水の製造方法。 - 前記動力源が、前記混合水を加圧するための動力である、請求項1に記載の淡水の製造方法。
- 前記正浸透圧エネルギーが加えられた前記混合水を前記逆浸透膜装置に供給する、請求項2に記載の淡水の製造方法。
- 前記原水は、前記正浸透膜装置において生成される濃縮水、及び/または、前記逆浸透膜装置において生成される濃縮水を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の淡水の製造方法。
- 前記原水として、海水を用いる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の淡水の製造方法。
- 原水と、前記原水よりも塩濃度の低い希釈水とが供給され、ろ過処理により前記原水に希釈水を混合させて混合水を得るための正浸透膜装置と、
前記混合水が供給され、ろ過処理により淡水を製造するための逆浸透膜装置とを備え、
前記正浸透膜装置において加えられた前記混合水の正浸透圧エネルギーを動力源として用いるように構成されている、淡水の製造装置。 - 前記動力源が、前記混合水を加圧するための動力として用いるように構成されている、請求項6に記載の淡水の製造装置。
- 前記正浸透圧エネルギーが加えられた前記混合水を前記逆浸透膜装置に供給するように構成されている、請求項7に記載の淡水の製造装置。
- 前記原水が、前記正浸透膜装置において生成される濃縮水、及び/または、前記逆浸透膜装置において生成される濃縮水を含むように構成されている、請求項6〜8のいずれか1項に記載の淡水の製造装置。
- 前記原水として、海水を用いるように構成されている、請求項6〜9のいずれか1項に記載の淡水の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012072060A JP2013202456A (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 淡水の製造方法及び淡水の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012072060A JP2013202456A (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 淡水の製造方法及び淡水の製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013202456A true JP2013202456A (ja) | 2013-10-07 |
Family
ID=49522165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012072060A Pending JP2013202456A (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 淡水の製造方法及び淡水の製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013202456A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015150553A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 株式会社ササクラ | 造水装置及び造水方法 |
CN108136333A (zh) * | 2015-08-31 | 2018-06-08 | 波里费拉公司 | 具有经加压出料流的水净化***及方法 |
CN109553202A (zh) * | 2017-09-26 | 2019-04-02 | 北京天诚同创电气有限公司 | 反渗透海水淡化方法、***及***的控制方法 |
WO2019087867A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 東洋紡株式会社 | 海水淡水化方法および海水淡水化システム |
US10427957B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-10-01 | Oasys Water LLC | Osmotic separation systems and methods |
US11395990B2 (en) * | 2015-12-21 | 2022-07-26 | Hitachi, Ltd. | Reverse osmosis treatment system for recovering energy generated both at brine and permeate sides during sea water desalination |
-
2012
- 2012-03-27 JP JP2012072060A patent/JP2013202456A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10427957B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-10-01 | Oasys Water LLC | Osmotic separation systems and methods |
JP2015150553A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 株式会社ササクラ | 造水装置及び造水方法 |
CN108136333A (zh) * | 2015-08-31 | 2018-06-08 | 波里费拉公司 | 具有经加压出料流的水净化***及方法 |
US11173452B2 (en) | 2015-08-31 | 2021-11-16 | Porifera, Inc. | Water purification systems and methods having pressurized draw stream |
US11779883B2 (en) | 2015-08-31 | 2023-10-10 | Porifera, Inc. | Water purification systems and methods having pressurized draw stream |
US11395990B2 (en) * | 2015-12-21 | 2022-07-26 | Hitachi, Ltd. | Reverse osmosis treatment system for recovering energy generated both at brine and permeate sides during sea water desalination |
CN109553202A (zh) * | 2017-09-26 | 2019-04-02 | 北京天诚同创电气有限公司 | 反渗透海水淡化方法、***及***的控制方法 |
WO2019087867A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 東洋紡株式会社 | 海水淡水化方法および海水淡水化システム |
JP2019081134A (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 東洋紡株式会社 | 海水淡水化方法および海水淡水化システム |
JP7102706B2 (ja) | 2017-10-30 | 2022-07-20 | 東洋紡株式会社 | 海水淡水化方法および海水淡水化システム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2010325544B2 (en) | Reciprocal enhancement of reverse osmosis and forward osmosis | |
US20100212319A1 (en) | Method and apparatus for generating power utilizing forward osmosis | |
JP2013202456A (ja) | 淡水の製造方法及び淡水の製造装置 | |
TW201121901A (en) | Method and apparatus for generating fresh water, and method and apparatus for desalinating sea water | |
JP5843522B2 (ja) | 海水淡水化方法 | |
JP5549591B2 (ja) | 淡水製造方法及び淡水製造装置 | |
WO2012102677A1 (en) | Method and apparatus for recovering water from a source water | |
US9428406B2 (en) | Membrane based desalination apparatus with osmotic energy recovery and membrane based desalination method with osmotic energy recovery | |
Semiat et al. | Energy aspects in osmotic processes | |
JP6965680B2 (ja) | 海水淡水化方法および海水淡水化システム | |
JP2005279540A (ja) | 淡水化装置 | |
KR101328433B1 (ko) | 해수를 이용한 염도차 발전시스템 | |
CN103787462A (zh) | 低能耗海水淡化工艺及其装置 | |
JP2004081913A (ja) | 逆浸透法による海水淡水化方法 | |
US9895663B2 (en) | Integrated reverse osmosis/pressure retarded osmosis system | |
JP2010188344A (ja) | 海水淡水化方法および海水淡水化装置 | |
Zhang et al. | Wastewater treatment by renewable energy driven membrane processes | |
JP2017012985A (ja) | 水処理システム及び水処理方法 | |
KR101778021B1 (ko) | 정삼투 및 역삼투를 이용한 친환경 담수화 시스템 | |
JP4973823B1 (ja) | 海水淡水化システム | |
JP2003200161A (ja) | 造水方法および造水装置 | |
CN109095562A (zh) | 反渗透海水淡化方法及*** | |
JP5572740B1 (ja) | 発電設備および発電方法 | |
KR101305747B1 (ko) | 역삼투 농축수 무방류형 하이브리드 해수담수화 장치 및 방법 | |
Alanezi et al. | Enhanced performance dual stage pressure retarded osmosis |