JP2662690B2 - 電気透析法淡水化装置および該装置の運転方法 - Google Patents
電気透析法淡水化装置および該装置の運転方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気透析法淡水化装置および運転方法に係
り、特に複数の被脱塩水循環ラインを有する消費電力の
少い電気透析法淡水化装置および運転法に関する。 〔従来の技術〕 電気透析法淡水化装置においては、造水容量が大きく
なるとモジュール化した電気透析槽の設置個数を増加し
て対応している。電気透析槽の大型化による造水容量増
加の対応は、電気透析槽内における被脱塩水の偏流によ
るアルカリスケールトラブル等のため通常行なわれてい
ない。 従って、従来の大容量の電気透析法淡水化装置は、第
５図、第６図に示されるように複数の電気透析槽を有す
る装置となっている。 これら従来装置は電気透析槽へ印加される電力が被脱
塩水の濃度変化に対応して大きく変動することから、こ
れらの装置を駆動する直流電源装置は効率の低い状態で
運転されていた。従って従来装置は消費電力が大きく、
装置の電気容量も大きなものが必要となり、経済性につ
いて配慮されていなかった。 第５図は回分処理を行う従来の電気透析法淡水化装置
のフローを示す。このフローは電気透析槽が３個である
が、本発明は３個に限らず複数個の電気透析槽を有する
電気透析法淡水化装置にも適用できる。第５図に示す電
気透析法淡水化装置は、電気透析槽11,21,31、循環タン
ク12、濃縮水循環タンク３、貯蔵タンク37、取水ポンプ
２、循環ポンプ13、濃縮水循環ポンプ４、排水弁14、供
給弁16、直流電源41、導電率計15等から構成されてい
る。 本装置の動作を説明すると、くみ上げられた被脱塩水
１は脱塩水用と濃縮水用に分けられ、それぞれ循環タン
ク12、濃縮水循環タンク３へ供給される。循環タンク12
に供給された被脱塩水は電気透析槽11,21,31を循環し、
脱塩されて脱塩水となり貯蔵タンク37へ排出される。こ
の従来の電気透析法淡水化装置において、３個の電気透
析槽11,21,31には等しい電圧が印加されている。この場
合、透析電力は循環タンク12内の溶液の塩濃度が高いと
きは電気透析槽の電気抵抗が減少するため大きくなり、
脱塩が進行すると電気透析槽の電気抵抗が増大するため
減少する。このため従来の回分処理の電気透析法淡水化
装置では電気透析槽へ加えられる電力が大きく変動し、
脱塩が進行したときは直流電源41の効率が低い状態で使
用されている。 第６図は多段回分処理を行う従来の電気透析法淡水化
装置のフローを示す。このフローは３段脱塩処理を行
う。この装置は第１段電気透析槽11、第２段電気透析槽
21、第３段電気透析槽31、各電気透析槽ごとの循環タン
ク12,22,32、濃縮水循環タンク３、濃縮水循環ポンプ
４、貯蔵タンク37、取水ポンプ２、循環ポンプ13,23,3
3、導電率計15,25,35、供給弁16、排出弁14,24,34、直
流電源41等から構成される。本装置の動作を説明する
と、くみ上げられた被脱塩水は、脱塩水用と濃縮水用に
分けられ、それぞれ循環タンク12、濃縮水循環タンク３
に供給される。循環タンク12へ供給された被脱塩水は第
１段電気透析槽11を循環し、電動率計15によって所定の
塩濃度の脱塩水になったと確認された後、第２段循環タ
ンク22へ供給される。第２段循環タンク22へ供給された
脱塩水は第２段電気透析槽21を循環し、更に脱塩され、
所定の塩濃度の脱塩水となった後、第３段循環タンク32
へ供給される。第３段循環タンク32に供給された脱塩水
は第３段電気透析槽31を循環し、更に脱塩された貯蔵タ
ンク37に排出される。 このような従来の電気透析法淡水化装置では、３個の
循環タンク12,22,32の溶液はほぼ同時に入れ替わる。つ
まり第１段循環タンク12内の溶液は第２段循環タンク22
内へ、第２段循環タンク22内の溶液は第３段循環タンク
32へ、第３段循環タンク32内の溶液は貯蔵タンク37へ移
動する。また第１段循環タンク12へは被脱塩水１が供給
される。３個の電気透析槽11,21,31への印加電圧は所定
の一定値に保持される。この場合、透析電力は前述の回
分処理と同様に循環タンク12,22,32内の溶液が移り替っ
たときは電気透析槽11,21,31の電気抵抗が小さいため大
電力となり、脱塩が進行すると電気抵抗が大きくなって
小電力となる。 このように、従来の多段回分処理の電気透析法淡水化
装置では電気透析槽へ加えられる電力は大きく変化して
いた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のように従来の電気透析法淡水化装置は、複数の
被脱塩水循環ラインで構成されており、各被脱塩水循環
ラインが必要とする最大電力が同時に必要となるため装
置全体として大きな電力容量が必要であり、しかもこの
大きな容量の必要期間は短期間であるため、このような
電力を供給する直流電源は効率の低い状態で使用される
ので消費電力が大きくなるという欠点があり、更に直流
電源容量が大きくなるため直流電源装置のコストが高く
なるという欠点も有している。 本発明の目的は、各被脱塩水循環ラインが必要とする
最大電力時期を互にずらすことにより装置全体として必
要となる電力を平均化して電源容量を小さくし、消費電
力の少い電気透析法淡水化装置および運転方法を提供す
ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、複数の被脱塩水循環ラインを有する電
気透析法淡水化装置において、前記各被脱塩水循環ライ
ンが、被脱塩水の供給ラインに設けられた被脱塩水の供
給弁と、該供給弁より被脱塩水を供給される循環タンク
と、該循環タンクの被脱塩水を吐出する循環ポンプと、
該循環ポンプより吐出された被脱塩水を電気透析して前
記循環水タンクに戻し循環して脱塩を行う電気透析槽
と、該電気透析槽により電気透析された被脱塩水の塩濃
度を計測し、所定の濃度以下で排出されることを確認す
る計器を備えた排出弁とを有しており、前記各被脱塩水
循環ラインの供給弁と排出弁の開閉を制御して前記各脱
塩水循環ラインの循環サイクル開始時期の電力ピーク値
をずらして作動される制御装置を有する電気透析法淡水
化装置により、および該電気透析法淡水化装置の前記制
御装置によって前記各被脱塩水循環ラインの供給弁と排
出弁の開閉を制御して前記各脱塩水循環ラインの循環サ
イクル開始時期の電力ピーク値をずらして作動させる電
気透析法淡水化装置運転方法によって解決される。 〔作用〕 電気透析法淡水化装置は通常電気透析槽を含む複数の
被脱塩水循環ラインより構成され、電気透析槽が必要と
する電力は、被脱塩水循環ラインに加えられる被脱塩水
の塩濃度が高いことによる電気抵抗の低い初期の時点で
大きく、脱塩が進み塩濃度が低くなり電気抵抗の高くな
る終期になるに従い小さくなるので、本発明に基づき各
被脱塩水循環ラインに設けられた被脱塩水供給弁および
排出弁を制御して、各被脱塩水循環ラインの循環サイク
ル開始時期の電力ピーク値をずらすよう被脱塩水の供給
および排出を行い、各被脱塩水循環ラインの電気透析槽
の必要とする最大電力使用時期をずらして、電気透析法
淡水化装置の電源の必要電力を平均化する。 〔実施例〕 本発明の一実施例を第１図〜第４図、第７図、第１
表、第２表により説明する。 第１図は回分処理方式の電気透析法淡水化装置のフロ
ーを示す。 本装置は並列に配置された３つの被脱塩水循環ライン
よりなり、この循環ラインは、被脱塩水の循環タンク1
2,22,23、被脱塩水を循環させる循環ポンプ13,23,33、
電気透析槽11,21,31、被脱塩水の塩濃度を計測する導電
率計15,25,35、導電率計の計測により所定の塩濃度とな
った被脱塩水を排出する排出弁14,24,34、循環タンクへ
被脱塩水を供給する供給弁16,26,36を有し、この外に、
原水１としての被脱塩水を吸入する取水ポンプ２、濃縮
水循環ラインを構成する濃縮水循環タンク３および濃縮
水循環ポンプ４、排出弁より排出される淡水を貯蔵する
貯蔵タンク37、各電気透析槽に電力を供給する直流電源
41、排水弁および供給弁を制御する制御装置42を有す
る。 本装置の動作を説明すると、取水ポンプ２によりくみ
上げられた原水１である被脱塩水は、脱塩水用と濃縮水
用に分けられ、脱塩水用は、制御装置42により所定の時
間間隔で操作される供給弁16,26,36によって、それぞれ
の循環タンク12,22,32に供給される。循環タンク12,22,
32に供給された被脱塩水は循環ポンプ13,23,33、により
循環ラインを循環しながら電気透析槽11,21,31によって
繰返し脱塩され、所定の塩濃度以下であることを導電率
計15,25,35により確認した後に制御装置42により排出弁
14,24,34を開き、淡水として貯蔵タンク37に排出され
る。上記３個の被脱塩水循環ラインは次のように互に一
定の時間間隔で運転される。すなわち、原水を所定の塩
濃度に脱塩するのに必要な時間に各循環ラインのバラツ
キや脱塩性能の変化等の変動を考慮して、所定の塩濃度
よりある程度低い濃度まで下げるに必要な時間を加えた
時間を脱塩時間とし、これを循環ライン数の３で割った
時間間隔で各循環ラインが運転されるよう制御装置42が
各供給弁16,26,36および各排出弁14,24,34を制御する。
この場合、排出弁14,24,34は導電率計15,25,35の計測値
が所定濃度以下であれば、上述の各循環ラインを等間隔
で運転するように制御される。各電気透析槽11,21,31は
同一容量であり、排出弁14,24,34は、脱塩水を排出後は
閉となり循環ラインとしての流路を確保している。 なお各循環タンク12,22,32への供給弁16,26,36による
被脱塩水の供給は、各循環タンクが満水となると停止す
るように制御装置42により制御される。 次に、本装置の運転結果による効果につき説明する。
第３図に本発明の回分処理方式における電気透析槽への
印加電力の経時変化を第５図に示した従来装置と比較し
て示し、詳細には本発明に係る装置の直流電源装置41に
加わる電力および各電気透析槽11,21,31に加わる電力の
経時変化と従来装置の直流電源41に加わる電力の経時変
化を示す。 従来装置は各循環タンク12,22,32の被脱塩水がほぼ同
時に入れ替ることにより各循環ラインの塩濃度が同一と
なることから電気抵抗も同一となり、各電気析透槽11,2
1,31に被脱塩水入れ替り直後の電気抵抗が最も小さいと
きに最大電力が発生するので、これら最大値の合計が直
流電源41に加わっていた。しかるに本発明によれば、各
電気透析槽11,21,31に印加される電力のピーク値は互に
一定間隔をおいて発生するので、直流電源41に加わる電
力値は平均化されピーク値も平均値に対して大きな値と
はならない。 第１表は第５図に示す従来装置と第１図に示す本発明
装置における電力の比較を示す。 従来装置では、最大電力が63KWであるに対し本発明の
場合は最大電力36KWであり、このため整流器の容量も従
来装置が100V−700Aなのに対し本発明は100V−400Aと半
分近くになっている。 第７図に整流器の効率を示す。本図に示すように使用
電流が定格最大電流と比較して小さいと整流器効率は低
下するので、同じ整流器出力を得る場合でも大容量の整
流器を用いる従来装置の整流器効率は低下する。このた
め従来装置では、本発明に比して消費電力も大きくな
り、第１表に示すように同一の出力6KW/m3に対して従来
装置は7.9KW/m3の入力が必要なのに対し本発明の場合6.
9KW/m3でよいことになる。 上記のように本発明によれば、従来装置に比して、直
流電源41の整流器容量が100V−700Aから100V−400Aに低
下するため装置のコストが低下することに加え、装置を
運転する際の消費電力が少くなるという効果が得られ
る。 次に、本発明による多段回分処理方式の電気透析法淡
水化装置の一実施例を示す。第２図は本発明を用いた多
段回分処理方式のフローを示す。本装置は直列に配置さ
れた３つの被脱塩水循環ラインよりなり、この循環ライ
ンは、被脱塩水循環タンク12,22,32、被脱塩水を循環さ
せる循環ポンプ13,23,33、電気透析槽11,21,31、被脱塩
水の塩濃度を計測する導電率計15,25,35、導電率計の計
測により所定の塩濃度以下となった被脱塩水を排出する
排出弁14,24,34、排出弁より排出される溶液を受入ける
貯蔵タンク17,27,37、循環タンクへ被脱塩水を供給する
供給弁16,26,36を有し、この外に原水１としての被脱塩
水を吸入する取水ポンプ２、濃縮水循環ラインを構成す
る濃縮水循環タンク３および濃縮水循環ポンプ４、各電
気透析槽に電力を供給する直流電源41、排水弁および供
給弁を制御する制御装置42を有する。 本装置の動作を説明すると、取水ポンプ２によりくみ
上げられた原水１である被脱塩水は、脱塩用と濃縮水用
に分けられ、それぞれ循環タンク12、濃縮水循環タンク
３へ供給される。脱塩処理は３個の被脱塩水循環ライン
によって直列に行なわれ、各循環ラインの脱塩処理時間
を同一とし、各段循環ラインの脱塩すべき塩濃度を定
め、各循環ラインの排出弁に設けられた導電率計15,25,
35で各段について定められた塩濃度以下であることを確
認した後、貯蔵タンク17,27,37に排出する。 起動後一定時間経過後の定常状態にある各段循環ライ
ンの相互の運転状態について説明する。原水を第１段〜
第３段循環ラインによって淡水としての塩濃度まで脱塩
するに必要な時間に、脱塩能力の変化等を考慮した余裕
時間を加えた時間を淡水化時間とし、この1/3の時間を
各循環ラインの循環サイクル時間とする。第１段循環ラ
インでは、第３段排出弁34の作動後循環サイクル時間の
約1/3の時間経過後に導電率計15で所定の塩濃度以下で
あることを確認した上、排出弁14により貯蔵タンク17に
被脱塩水を排出し、供給弁16より原水を供給して再び循
環サイクルを行い、以下同じサイクルを繰返す。第２段
循環ラインでは、第１段排出弁14の作動後循環サイクル
時間の約1/3の時間経過後に、脱塩処理中の被脱塩水
を、導電率計25で所定の塩濃度以下であることを確認し
た後排出弁24により貯蔵タンク27に排出し、供給弁26に
より第１段循環ラインの貯蔵タンク17に貯蔵されている
被脱塩水を循環タンク22に供給して再び循環サイクルを
行い、以下同じサイクルを繰返す。第３段循環ラインで
も同様に、第２段排出弁24の作動後循環サイクルの時間
の約1/3の時間経過後に、脱塩処理中の被脱塩水を、導
電率計35で所定の塩濃度以下であることを確認した後排
出弁34により貯蔵タンク37に排出し、供給弁36により第
２段循環ラインの貯蔵タンク27に貯蔵されている被脱塩
水を循環タンク32に供給して再び循環サイクルを行い、
以下同じサイクルを繰返す。 以上の操作において、各排出弁14,24,34と各供給弁1
6,26,36の作動は、各導電率計15,25,35の計測値も入力
として制御装置42によって制御される。 次に第２図に示す本実施例における運転結果を第６図
に示す従来装置と比較して第４図に示す。第４図には本
発明における電気透析槽11,21,31単独の印加電力の経時
変化も示す。従来装置は全循環タンク12,22,32内の被脱
塩水がほぼ同時に入れ替ることから、各循環ラインにお
ける被脱塩水の塩濃度が最も低いことにより電気抵抗が
最小となるため、各電気透析槽11,21,31の印加電力が同
時にピーク値となり、この結果直流電源41の発生電力
も、各循環サイクル開始時に最大となる。これに対して
本発明による装置（第２図）は、各電気透析槽11,21,31
を含む循環サクルの開始時期を等間隔ずらしているの
で、印加電力のピーク値が互にずれることから、直流電
源41に加わる装置全体のピーク電力値は従来装置と比べ
て小さくなる。 第２表に本実施例の数値例を示す。 本発明装置は従来装置と比較して、電気透析槽11,21,
31の最大電力必要時期がずれているため、必要電力の合
計値が印加される直流電源41の電力変動値が小さくなる
ことから、直流電源41の主要構成品である整流器を高い
効率で使用できる。これにより整流器入力ベースの消費
電力を低減でき、更に整流器に必要とされる最大容量を
小さくできることから直流電源41の定格容量も低減で
き、装置コストの低減も可能となる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、複数の各被脱塩水循環ラインに設け
られた被脱塩水供給弁および排出弁を制御して、各被脱
塩水循環ラインの循環サイクル開始時期の電力ピーク値
をずらすよう各被脱塩水の供給および排出を行い、各被
脱塩水循環ラインの電気透析槽の必要とする最大電力使
用時期をずらし電気透析法淡水化装置の電源の必要電力
を平均化することにより、電源の容量を小さくできるの
で、電源を定格容量に近い高能率領域で使用することに
よる消費電力の低減と、電源容量を小さくすることによ
る電源装置のコスト低減を達成できるという効果を有す
る。
り、特に複数の被脱塩水循環ラインを有する消費電力の
少い電気透析法淡水化装置および運転法に関する。 〔従来の技術〕 電気透析法淡水化装置においては、造水容量が大きく
なるとモジュール化した電気透析槽の設置個数を増加し
て対応している。電気透析槽の大型化による造水容量増
加の対応は、電気透析槽内における被脱塩水の偏流によ
るアルカリスケールトラブル等のため通常行なわれてい
ない。 従って、従来の大容量の電気透析法淡水化装置は、第
５図、第６図に示されるように複数の電気透析槽を有す
る装置となっている。 これら従来装置は電気透析槽へ印加される電力が被脱
塩水の濃度変化に対応して大きく変動することから、こ
れらの装置を駆動する直流電源装置は効率の低い状態で
運転されていた。従って従来装置は消費電力が大きく、
装置の電気容量も大きなものが必要となり、経済性につ
いて配慮されていなかった。 第５図は回分処理を行う従来の電気透析法淡水化装置
のフローを示す。このフローは電気透析槽が３個である
が、本発明は３個に限らず複数個の電気透析槽を有する
電気透析法淡水化装置にも適用できる。第５図に示す電
気透析法淡水化装置は、電気透析槽11,21,31、循環タン
ク12、濃縮水循環タンク３、貯蔵タンク37、取水ポンプ
２、循環ポンプ13、濃縮水循環ポンプ４、排水弁14、供
給弁16、直流電源41、導電率計15等から構成されてい
る。 本装置の動作を説明すると、くみ上げられた被脱塩水
１は脱塩水用と濃縮水用に分けられ、それぞれ循環タン
ク12、濃縮水循環タンク３へ供給される。循環タンク12
に供給された被脱塩水は電気透析槽11,21,31を循環し、
脱塩されて脱塩水となり貯蔵タンク37へ排出される。こ
の従来の電気透析法淡水化装置において、３個の電気透
析槽11,21,31には等しい電圧が印加されている。この場
合、透析電力は循環タンク12内の溶液の塩濃度が高いと
きは電気透析槽の電気抵抗が減少するため大きくなり、
脱塩が進行すると電気透析槽の電気抵抗が増大するため
減少する。このため従来の回分処理の電気透析法淡水化
装置では電気透析槽へ加えられる電力が大きく変動し、
脱塩が進行したときは直流電源41の効率が低い状態で使
用されている。 第６図は多段回分処理を行う従来の電気透析法淡水化
装置のフローを示す。このフローは３段脱塩処理を行
う。この装置は第１段電気透析槽11、第２段電気透析槽
21、第３段電気透析槽31、各電気透析槽ごとの循環タン
ク12,22,32、濃縮水循環タンク３、濃縮水循環ポンプ
４、貯蔵タンク37、取水ポンプ２、循環ポンプ13,23,3
3、導電率計15,25,35、供給弁16、排出弁14,24,34、直
流電源41等から構成される。本装置の動作を説明する
と、くみ上げられた被脱塩水は、脱塩水用と濃縮水用に
分けられ、それぞれ循環タンク12、濃縮水循環タンク３
に供給される。循環タンク12へ供給された被脱塩水は第
１段電気透析槽11を循環し、電動率計15によって所定の
塩濃度の脱塩水になったと確認された後、第２段循環タ
ンク22へ供給される。第２段循環タンク22へ供給された
脱塩水は第２段電気透析槽21を循環し、更に脱塩され、
所定の塩濃度の脱塩水となった後、第３段循環タンク32
へ供給される。第３段循環タンク32に供給された脱塩水
は第３段電気透析槽31を循環し、更に脱塩された貯蔵タ
ンク37に排出される。 このような従来の電気透析法淡水化装置では、３個の
循環タンク12,22,32の溶液はほぼ同時に入れ替わる。つ
まり第１段循環タンク12内の溶液は第２段循環タンク22
内へ、第２段循環タンク22内の溶液は第３段循環タンク
32へ、第３段循環タンク32内の溶液は貯蔵タンク37へ移
動する。また第１段循環タンク12へは被脱塩水１が供給
される。３個の電気透析槽11,21,31への印加電圧は所定
の一定値に保持される。この場合、透析電力は前述の回
分処理と同様に循環タンク12,22,32内の溶液が移り替っ
たときは電気透析槽11,21,31の電気抵抗が小さいため大
電力となり、脱塩が進行すると電気抵抗が大きくなって
小電力となる。 このように、従来の多段回分処理の電気透析法淡水化
装置では電気透析槽へ加えられる電力は大きく変化して
いた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のように従来の電気透析法淡水化装置は、複数の
被脱塩水循環ラインで構成されており、各被脱塩水循環
ラインが必要とする最大電力が同時に必要となるため装
置全体として大きな電力容量が必要であり、しかもこの
大きな容量の必要期間は短期間であるため、このような
電力を供給する直流電源は効率の低い状態で使用される
ので消費電力が大きくなるという欠点があり、更に直流
電源容量が大きくなるため直流電源装置のコストが高く
なるという欠点も有している。 本発明の目的は、各被脱塩水循環ラインが必要とする
最大電力時期を互にずらすことにより装置全体として必
要となる電力を平均化して電源容量を小さくし、消費電
力の少い電気透析法淡水化装置および運転方法を提供す
ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、複数の被脱塩水循環ラインを有する電
気透析法淡水化装置において、前記各被脱塩水循環ライ
ンが、被脱塩水の供給ラインに設けられた被脱塩水の供
給弁と、該供給弁より被脱塩水を供給される循環タンク
と、該循環タンクの被脱塩水を吐出する循環ポンプと、
該循環ポンプより吐出された被脱塩水を電気透析して前
記循環水タンクに戻し循環して脱塩を行う電気透析槽
と、該電気透析槽により電気透析された被脱塩水の塩濃
度を計測し、所定の濃度以下で排出されることを確認す
る計器を備えた排出弁とを有しており、前記各被脱塩水
循環ラインの供給弁と排出弁の開閉を制御して前記各脱
塩水循環ラインの循環サイクル開始時期の電力ピーク値
をずらして作動される制御装置を有する電気透析法淡水
化装置により、および該電気透析法淡水化装置の前記制
御装置によって前記各被脱塩水循環ラインの供給弁と排
出弁の開閉を制御して前記各脱塩水循環ラインの循環サ
イクル開始時期の電力ピーク値をずらして作動させる電
気透析法淡水化装置運転方法によって解決される。 〔作用〕 電気透析法淡水化装置は通常電気透析槽を含む複数の
被脱塩水循環ラインより構成され、電気透析槽が必要と
する電力は、被脱塩水循環ラインに加えられる被脱塩水
の塩濃度が高いことによる電気抵抗の低い初期の時点で
大きく、脱塩が進み塩濃度が低くなり電気抵抗の高くな
る終期になるに従い小さくなるので、本発明に基づき各
被脱塩水循環ラインに設けられた被脱塩水供給弁および
排出弁を制御して、各被脱塩水循環ラインの循環サイク
ル開始時期の電力ピーク値をずらすよう被脱塩水の供給
および排出を行い、各被脱塩水循環ラインの電気透析槽
の必要とする最大電力使用時期をずらして、電気透析法
淡水化装置の電源の必要電力を平均化する。 〔実施例〕 本発明の一実施例を第１図〜第４図、第７図、第１
表、第２表により説明する。 第１図は回分処理方式の電気透析法淡水化装置のフロ
ーを示す。 本装置は並列に配置された３つの被脱塩水循環ライン
よりなり、この循環ラインは、被脱塩水の循環タンク1
2,22,23、被脱塩水を循環させる循環ポンプ13,23,33、
電気透析槽11,21,31、被脱塩水の塩濃度を計測する導電
率計15,25,35、導電率計の計測により所定の塩濃度とな
った被脱塩水を排出する排出弁14,24,34、循環タンクへ
被脱塩水を供給する供給弁16,26,36を有し、この外に、
原水１としての被脱塩水を吸入する取水ポンプ２、濃縮
水循環ラインを構成する濃縮水循環タンク３および濃縮
水循環ポンプ４、排出弁より排出される淡水を貯蔵する
貯蔵タンク37、各電気透析槽に電力を供給する直流電源
41、排水弁および供給弁を制御する制御装置42を有す
る。 本装置の動作を説明すると、取水ポンプ２によりくみ
上げられた原水１である被脱塩水は、脱塩水用と濃縮水
用に分けられ、脱塩水用は、制御装置42により所定の時
間間隔で操作される供給弁16,26,36によって、それぞれ
の循環タンク12,22,32に供給される。循環タンク12,22,
32に供給された被脱塩水は循環ポンプ13,23,33、により
循環ラインを循環しながら電気透析槽11,21,31によって
繰返し脱塩され、所定の塩濃度以下であることを導電率
計15,25,35により確認した後に制御装置42により排出弁
14,24,34を開き、淡水として貯蔵タンク37に排出され
る。上記３個の被脱塩水循環ラインは次のように互に一
定の時間間隔で運転される。すなわち、原水を所定の塩
濃度に脱塩するのに必要な時間に各循環ラインのバラツ
キや脱塩性能の変化等の変動を考慮して、所定の塩濃度
よりある程度低い濃度まで下げるに必要な時間を加えた
時間を脱塩時間とし、これを循環ライン数の３で割った
時間間隔で各循環ラインが運転されるよう制御装置42が
各供給弁16,26,36および各排出弁14,24,34を制御する。
この場合、排出弁14,24,34は導電率計15,25,35の計測値
が所定濃度以下であれば、上述の各循環ラインを等間隔
で運転するように制御される。各電気透析槽11,21,31は
同一容量であり、排出弁14,24,34は、脱塩水を排出後は
閉となり循環ラインとしての流路を確保している。 なお各循環タンク12,22,32への供給弁16,26,36による
被脱塩水の供給は、各循環タンクが満水となると停止す
るように制御装置42により制御される。 次に、本装置の運転結果による効果につき説明する。
第３図に本発明の回分処理方式における電気透析槽への
印加電力の経時変化を第５図に示した従来装置と比較し
て示し、詳細には本発明に係る装置の直流電源装置41に
加わる電力および各電気透析槽11,21,31に加わる電力の
経時変化と従来装置の直流電源41に加わる電力の経時変
化を示す。 従来装置は各循環タンク12,22,32の被脱塩水がほぼ同
時に入れ替ることにより各循環ラインの塩濃度が同一と
なることから電気抵抗も同一となり、各電気析透槽11,2
1,31に被脱塩水入れ替り直後の電気抵抗が最も小さいと
きに最大電力が発生するので、これら最大値の合計が直
流電源41に加わっていた。しかるに本発明によれば、各
電気透析槽11,21,31に印加される電力のピーク値は互に
一定間隔をおいて発生するので、直流電源41に加わる電
力値は平均化されピーク値も平均値に対して大きな値と
はならない。 第１表は第５図に示す従来装置と第１図に示す本発明
装置における電力の比較を示す。 従来装置では、最大電力が63KWであるに対し本発明の
場合は最大電力36KWであり、このため整流器の容量も従
来装置が100V−700Aなのに対し本発明は100V−400Aと半
分近くになっている。 第７図に整流器の効率を示す。本図に示すように使用
電流が定格最大電流と比較して小さいと整流器効率は低
下するので、同じ整流器出力を得る場合でも大容量の整
流器を用いる従来装置の整流器効率は低下する。このた
め従来装置では、本発明に比して消費電力も大きくな
り、第１表に示すように同一の出力6KW/m3に対して従来
装置は7.9KW/m3の入力が必要なのに対し本発明の場合6.
9KW/m3でよいことになる。 上記のように本発明によれば、従来装置に比して、直
流電源41の整流器容量が100V−700Aから100V−400Aに低
下するため装置のコストが低下することに加え、装置を
運転する際の消費電力が少くなるという効果が得られ
る。 次に、本発明による多段回分処理方式の電気透析法淡
水化装置の一実施例を示す。第２図は本発明を用いた多
段回分処理方式のフローを示す。本装置は直列に配置さ
れた３つの被脱塩水循環ラインよりなり、この循環ライ
ンは、被脱塩水循環タンク12,22,32、被脱塩水を循環さ
せる循環ポンプ13,23,33、電気透析槽11,21,31、被脱塩
水の塩濃度を計測する導電率計15,25,35、導電率計の計
測により所定の塩濃度以下となった被脱塩水を排出する
排出弁14,24,34、排出弁より排出される溶液を受入ける
貯蔵タンク17,27,37、循環タンクへ被脱塩水を供給する
供給弁16,26,36を有し、この外に原水１としての被脱塩
水を吸入する取水ポンプ２、濃縮水循環ラインを構成す
る濃縮水循環タンク３および濃縮水循環ポンプ４、各電
気透析槽に電力を供給する直流電源41、排水弁および供
給弁を制御する制御装置42を有する。 本装置の動作を説明すると、取水ポンプ２によりくみ
上げられた原水１である被脱塩水は、脱塩用と濃縮水用
に分けられ、それぞれ循環タンク12、濃縮水循環タンク
３へ供給される。脱塩処理は３個の被脱塩水循環ライン
によって直列に行なわれ、各循環ラインの脱塩処理時間
を同一とし、各段循環ラインの脱塩すべき塩濃度を定
め、各循環ラインの排出弁に設けられた導電率計15,25,
35で各段について定められた塩濃度以下であることを確
認した後、貯蔵タンク17,27,37に排出する。 起動後一定時間経過後の定常状態にある各段循環ライ
ンの相互の運転状態について説明する。原水を第１段〜
第３段循環ラインによって淡水としての塩濃度まで脱塩
するに必要な時間に、脱塩能力の変化等を考慮した余裕
時間を加えた時間を淡水化時間とし、この1/3の時間を
各循環ラインの循環サイクル時間とする。第１段循環ラ
インでは、第３段排出弁34の作動後循環サイクル時間の
約1/3の時間経過後に導電率計15で所定の塩濃度以下で
あることを確認した上、排出弁14により貯蔵タンク17に
被脱塩水を排出し、供給弁16より原水を供給して再び循
環サイクルを行い、以下同じサイクルを繰返す。第２段
循環ラインでは、第１段排出弁14の作動後循環サイクル
時間の約1/3の時間経過後に、脱塩処理中の被脱塩水
を、導電率計25で所定の塩濃度以下であることを確認し
た後排出弁24により貯蔵タンク27に排出し、供給弁26に
より第１段循環ラインの貯蔵タンク17に貯蔵されている
被脱塩水を循環タンク22に供給して再び循環サイクルを
行い、以下同じサイクルを繰返す。第３段循環ラインで
も同様に、第２段排出弁24の作動後循環サイクルの時間
の約1/3の時間経過後に、脱塩処理中の被脱塩水を、導
電率計35で所定の塩濃度以下であることを確認した後排
出弁34により貯蔵タンク37に排出し、供給弁36により第
２段循環ラインの貯蔵タンク27に貯蔵されている被脱塩
水を循環タンク32に供給して再び循環サイクルを行い、
以下同じサイクルを繰返す。 以上の操作において、各排出弁14,24,34と各供給弁1
6,26,36の作動は、各導電率計15,25,35の計測値も入力
として制御装置42によって制御される。 次に第２図に示す本実施例における運転結果を第６図
に示す従来装置と比較して第４図に示す。第４図には本
発明における電気透析槽11,21,31単独の印加電力の経時
変化も示す。従来装置は全循環タンク12,22,32内の被脱
塩水がほぼ同時に入れ替ることから、各循環ラインにお
ける被脱塩水の塩濃度が最も低いことにより電気抵抗が
最小となるため、各電気透析槽11,21,31の印加電力が同
時にピーク値となり、この結果直流電源41の発生電力
も、各循環サイクル開始時に最大となる。これに対して
本発明による装置（第２図）は、各電気透析槽11,21,31
を含む循環サクルの開始時期を等間隔ずらしているの
で、印加電力のピーク値が互にずれることから、直流電
源41に加わる装置全体のピーク電力値は従来装置と比べ
て小さくなる。 第２表に本実施例の数値例を示す。 本発明装置は従来装置と比較して、電気透析槽11,21,
31の最大電力必要時期がずれているため、必要電力の合
計値が印加される直流電源41の電力変動値が小さくなる
ことから、直流電源41の主要構成品である整流器を高い
効率で使用できる。これにより整流器入力ベースの消費
電力を低減でき、更に整流器に必要とされる最大容量を
小さくできることから直流電源41の定格容量も低減で
き、装置コストの低減も可能となる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、複数の各被脱塩水循環ラインに設け
られた被脱塩水供給弁および排出弁を制御して、各被脱
塩水循環ラインの循環サイクル開始時期の電力ピーク値
をずらすよう各被脱塩水の供給および排出を行い、各被
脱塩水循環ラインの電気透析槽の必要とする最大電力使
用時期をずらし電気透析法淡水化装置の電源の必要電力
を平均化することにより、電源の容量を小さくできるの
で、電源を定格容量に近い高能率領域で使用することに
よる消費電力の低減と、電源容量を小さくすることによ
る電源装置のコスト低減を達成できるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による回分処理方式の電気透析法淡水化
装置のフロー図、第２図は本発明による多段回分処理方
式の電気透析法淡水化装置のフロー図、第３図は回分処
理方式の電気透析法淡水化装置の消費電力を本発明によ
る装置と従来装置とで比較したグラフ、第４図は多段回
分処理方式の電気透析法淡水化装置の消費電力を本発明
による装置と従来装置とで比較したグラフ、第５図は従
来装置の回分処理方式の電気透析淡水化装置のフロー
図、第６図は従来装置の多段回分処理方式の電気透析法
淡水化装置のフロー図、第７図は整流器の交流／直流交
換効率の特性図である。 11,21,31……電気透析槽、 12,22,32……循環タンク、 13,23,33……循環ポンプ、 14,24,34……排出弁、 15,25,35……導電率計、 16,26,36……供給弁、 17,27,37……貯蔵タンク、 42……制御装置。
装置のフロー図、第２図は本発明による多段回分処理方
式の電気透析法淡水化装置のフロー図、第３図は回分処
理方式の電気透析法淡水化装置の消費電力を本発明によ
る装置と従来装置とで比較したグラフ、第４図は多段回
分処理方式の電気透析法淡水化装置の消費電力を本発明
による装置と従来装置とで比較したグラフ、第５図は従
来装置の回分処理方式の電気透析淡水化装置のフロー
図、第６図は従来装置の多段回分処理方式の電気透析法
淡水化装置のフロー図、第７図は整流器の交流／直流交
換効率の特性図である。 11,21,31……電気透析槽、 12,22,32……循環タンク、 13,23,33……循環ポンプ、 14,24,34……排出弁、 15,25,35……導電率計、 16,26,36……供給弁、 17,27,37……貯蔵タンク、 42……制御装置。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複数の被脱塩水循環ラインを有する電気透析法淡水
化装置において、 前記各被脱塩水循環ラインが、被脱塩水の供給ラインに
設けられた被脱塩水の供給弁と、該供給弁より被脱塩水
を供給される循環タンクと、該循環タンクの被脱塩水を
吐出する循環ポンプと、該循環ポンプより吐出された被
脱塩水を電気透析して前記循環タンクに戻し循環して脱
塩を行う電気透析槽と、該電気透析槽により電気透析さ
れた被脱塩水の塩濃度を計測し、所定の濃度以下で排出
されることを確認する計器を備えた排出弁とを有してお
り、前記各被脱塩水循環ラインの供給弁と排出弁の開閉
を制御して、前記各被脱塩水循環ラインの各循環サイク
ル開始時期の電力ピーク値をずらす制御装置を有するこ
とを特徴とする電気透析法淡水化装置。 ２．複数の被脱塩水循環ラインを有する電気透析法淡水
化装置において、 前記各被脱塩水循環ラインが、被脱塩水の供給ラインに
設けられた被脱塩水の供給弁と、該供給弁より被脱塩水
を供給される循環タンクと、該循環タンクの被脱塩水を
吐出する循環ポンプと、該循環ポンプより吐出された被
脱塩水を電気透析して前記循環タンクに戻し循環して脱
塩を行う電気透析槽と、該電気透析槽により電気透析さ
れた被脱塩水の塩濃度を計測し、所定の濃度以下で排出
されることを確認する計器を備えた排出弁とを有してお
り、前記各被脱塩水循環ラインを、該各被脱塩水循環ラ
インの供給弁と排水弁の開閉を制御する制御装置によ
り、各被脱塩水循環ラインの循環サイクル開始時期の電
力ピーク値をずらすことを特徴とする電気透析法淡水化
装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62295535A JP2662690B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 電気透析法淡水化装置および該装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62295535A JP2662690B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 電気透析法淡水化装置および該装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01135507A JPH01135507A (ja) | 1989-05-29 |
| JP2662690B2 true JP2662690B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17821890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62295535A Expired - Fee Related JP2662690B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 電気透析法淡水化装置および該装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662690B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JP5303750B2 (ja) * | 2010-07-12 | 2013-10-02 | 株式会社アストム | 無機酸の回収方法および回収装置 |
| JP5121982B2 (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-16 | 株式会社アストム | 電気透析システム |
| JP5738722B2 (ja) * | 2011-09-05 | 2015-06-24 | 株式会社東芝 | プラント水処理装置、電気脱塩装置の制御方法および蒸気タービンプラント |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP62295535A patent/JP2662690B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH01135507A (ja) | 1989-05-29 |
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