JP6033118B2 - Reverse osmosis membrane device - Google Patents
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Description
本発明は、動力回収装置を備え、透過水製造量の大容量化及び装置の低コスト化を可能にした逆浸透膜装置に関する。 The present invention relates to a reverse osmosis membrane device that includes a power recovery device and enables a large volume of permeate production and a low cost of the device.
海水からの淡水の生成や、河川、湖沼水からの上水の生成には、例えば、逆浸透膜モジュールを備えた逆浸透膜装置が用いられる。逆浸透膜装置は、前処理として、原水となる海水、河川、湖沼水等を取水後、殺菌剤を投入し殺菌を行う処理や、砂ろ過器等により不純物の除去を行う処理等を行って生成された被処理水(清澄水)を用いる。この被処理水を高圧ポンプで例えば6.0MPa程度の高圧にして逆浸透膜モジュールに供給し、逆浸透膜モジュールの内部に設けられた逆浸透膜を逆浸透作用で透過させ、製造水となる透過水を得ている。 For example, a reverse osmosis membrane device including a reverse osmosis membrane module is used to generate fresh water from seawater and clean water from rivers and lakes. The reverse osmosis membrane device performs pretreatment such as taking raw seawater, rivers, lake water, etc., and then performing sterilization by introducing a bactericidal agent, removing impurities with a sand filter, etc. The generated treated water (clear water) is used. The water to be treated is supplied to the reverse osmosis membrane module with a high pressure pump at a high pressure of, for example, about 6.0 MPa, and the reverse osmosis membrane provided in the reverse osmosis membrane module is permeated by reverse osmosis to produce production water. Permeated water is obtained.
逆浸透膜モジュールは、高圧容器と高圧容器の内部に直列に配置された複数の逆浸透膜エレメントとで構成されている。逆浸透膜モジュールは、円筒形状を有し、袋状の逆浸透膜をメッシュスペーサを介してスパイラル状に巻回したスパイラル型や、平坦なシート状の逆浸透膜を複数枚重ね合せた平膜型の逆浸透膜エレメントがある。逆浸透膜モジュールは、被処理水を1段目の逆浸透膜エレメントから順々に透過水と塩分や不純物を含んだ濃縮水とに膜分離し、各逆浸透膜エレメントで透過水を得ると共に、透過水と分離した濃縮水は、下流側の逆浸透膜エレメントでさらに透過水と濃縮水とに膜分離される。 The reverse osmosis membrane module includes a high pressure vessel and a plurality of reverse osmosis membrane elements arranged in series inside the high pressure vessel. The reverse osmosis membrane module has a cylindrical shape and is a spiral membrane in which a bag-like reverse osmosis membrane is wound spirally through a mesh spacer, or a flat membrane in which a plurality of flat sheet-like reverse osmosis membranes are stacked. There is a type of reverse osmosis membrane element. The reverse osmosis membrane module separates water to be treated from the reverse osmosis membrane element in the first stage into permeated water and concentrated water containing salt and impurities in order, and obtains permeated water with each reverse osmosis membrane element. The concentrated water separated from the permeated water is further membrane-separated into permeated water and concentrated water by the reverse osmosis membrane element on the downstream side.
逆浸透膜を用いた造水装置では、ランニングコストのうち、電力費(動力費)が約半分を占める。そこで、動力費を削減することが有効なコスト削減策となる。動力費削減の一策として、高圧ポンプの動力を高効率で回収する動力回収装置を用い、電力量を低減することが従来から行われている。特許文献1には、かかる動力回収装置を用いた逆浸透膜装置が開示されている。 In a fresh water generator using a reverse osmosis membrane, the power cost (power cost) accounts for about half of the running cost. Therefore, reducing the power cost is an effective cost reduction measure. As a measure for reducing the power cost, it has been conventionally practiced to reduce the amount of electric power by using a power recovery device that recovers the power of the high-pressure pump with high efficiency. Patent Document 1 discloses a reverse osmosis membrane device using such a power recovery device.
図6は、特許文献1に開示された逆浸透膜装置を模式的に示す図である。図6において、逆浸透膜装置100は、被処理水供給路102が逆浸透膜モジュール106に接続され、被処理水供給路102には、被処理水twを高圧で逆浸透膜モジュール106に供給する高圧ポンプ104及び高圧ポンプ104の駆動モータ104aが設けられている。被処理水twは、逆浸透膜モジュール106の内部に設けられた逆浸透膜によって透過水pwと濃縮水cwとに分離される。透過水pwは透過水流出路108から後段の処理工程に送られ、濃縮水cwは濃縮水流出路110から排出される。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the reverse osmosis membrane device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. In FIG. 6, the reverse
高圧ポンプ104の上流側で被処理水供給路102から迂回路112が分岐し、迂回路112は高圧ポンプ下流側で被処理水供給路102に合流する。濃縮水流出路110及び迂回路112に動力回収装置114が介設されている。動力回収装置114は、例えば容積型動力回収装置であり、高圧側入口116と、高圧側出口118と、低圧側入口120と、低圧側出口122とを備えている。動力回収装置114の下流側で迂回路112にブースターポンプ124及びブースターポンプ124の駆動モータ124aが設けられている。また、動力回収装置下流側の濃縮水流出路110に流量調整弁126が設けられている。
A
濃縮水cwは高圧側入口116から流入し、濃縮海水csが保有する圧力エネルギ(動圧)を利用して低圧側入口120から流入する被処理水twを昇圧する。昇圧された被処理水twは高圧側出口118からブースターポンプ124に流入する。圧力エネルギを消尽した濃縮水cwは低圧側出口122及び流量調整弁126を経て排出される。ブースターポンプ124は、動力回収装置114から流出した被処理水twを、高圧ポンプ104で昇圧された被処理水twと同程度の圧力まで昇圧する。ブースターポンプ124から流出した被処理水twは、被処理水供給路102を流れる被処理水twと合流し、逆浸透膜モジュール106に送られる。
The concentrated water cw flows from the high-
一般的に、海水淡水化プラントの場合、逆浸透膜装置を用いた透過水の回収率(透過水量/供給水量)は30〜50%程度である。例えば、回収率を40%とした場合、被処理水twの供給水量を例えば2,500m3/hとすれば、透過水pwの水量は1,000m3/hとなる。被処理水twの供給水量のうち、高圧ポンプ104の出口水量を1,000m3/hとしたとき、残りの1,500m3/hは被処理水供給路102から迂回路112に分岐し、動力回収装置114で昇圧された後、ブースターポンプ124に流入する。即ち、ブースターポンプ124の入口水量は1,500m3/hとなる。
Generally, in the case of a seawater desalination plant, the permeated water recovery rate (permeated water amount / supply water amount) using a reverse osmosis membrane device is about 30 to 50%. For example, when the recovery rate is 40%, the amount of permeated water pw is 1,000 m 3 / h if the amount of water to be treated tw is 2,500 m 3 / h, for example. When the outlet water amount of the high-pressure pump 104 is 1,000 m 3 / h among the supply water amount of the treated water tw, the remaining 1,500 m 3 / h branches from the treated
一般的に、高圧ポンプの最大容量が3,000m3/h程度であるのに対し、ブースターポンプの最大容量は2,000m3/h程度であり、高圧ポンプと比べて小さい。そのため、逆浸透膜装置の透過水製造量を増加させたい場合、ブースターポンプの容量によって制約を受ける。例えば、前記と同様に回収率40%で説明する。被処理水twの供給水量を5,000m3/hとすれば、透過水pwの水量は2,000m3/hとなる。被処理水twの供給水量のうち、高圧ポンプ104の出口水量を2,000m3/hとしたとき、残りの3,000m3/hは被処理水供給路102から迂回路112に分岐し、動力回収装置114で昇圧された後、ブースターポンプ124に流入する。
In general, the maximum capacity of the high-pressure pump is about 3,000 m 3 / h, whereas the maximum capacity of the booster pump is about 2,000 m 3 / h, which is smaller than that of the high-pressure pump. Therefore, when it is desired to increase the permeated water production amount of the reverse osmosis membrane device, there is a restriction due to the capacity of the booster pump. For example, a description will be given with a recovery rate of 40% as described above. If the amount of water to be treated tw is 5,000 m 3 / h, the amount of permeated water pw is 2,000 m 3 / h. Of the supply water amount of the treated water tw, when the outlet water amount of the high-pressure pump 104 is 2,000 m 3 / h, the remaining 3,000 m 3 / h branches from the treated
上述のとおり、ブースターポンプの最大容量は2,000m3/h程度であるため、ブースターポンプ124を2台並列で設置することで対応可能となる。しかし、ブースターポンプ124を2台並列で設置したことにより、各ブースターポンプ124の間で不均等な流れが発生し、流量制御が困難になるという問題が生じる可能性がある。また、ブースターポンプ124を増設する必要があり、高コストとなる。
As mentioned above, since the maximum capacity of the booster pump is about 2,000 m 3 / h, it can be handled by installing two
更に、ブースターポンプは、通常、VFD制御により流量制御(回転数制御)されるが、回転数の制御幅が大きく、低負荷時はポンプ効率及びモータ効率が低いという問題がある。また、被処理水が海水の場合、耐食性が要求されるため、2相ステンレス鋼などの高級材を用いる必要があり、初期コストが大となる。また、摺動部のシール部が海水に含まれる塩分で腐食されやすく、かつ動力回収装置から流出した高圧の被処理水が流入するため、シール部を特殊な構造とする必要があり、高コストとなるという問題がある。 Furthermore, the booster pump is usually controlled in flow rate (rotational speed control) by VFD control, but there is a problem that the control range of the rotational speed is large and the pump efficiency and the motor efficiency are low at low loads. Moreover, when seawater is seawater, since corrosion resistance is requested | required, it is necessary to use high-grade materials, such as a duplex stainless steel, and an initial cost becomes large. In addition, the seal part of the sliding part is easily corroded by salt contained in seawater, and the high-pressure treated water that flows out of the power recovery device flows in. Therefore, the seal part needs to have a special structure, and the cost is high. There is a problem of becoming.
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、動力回収装置を有する逆浸透膜装置において、透過水製造量の大容量化及び装置の低コスト化を可能にすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to increase the volume of permeated water produced and to reduce the cost of the device in a reverse osmosis membrane device having a power recovery device in view of the problems of the prior art.
かかる目的を達成するため、本発明の逆浸透膜装置は、高圧ポンプの上流側で被処理水供給路から分岐し、高圧ポンプの下流側でかつ逆浸透膜モジュールの上流側の被処理水供給路に合流する迂回路と、濃縮水流出路と迂回路とに介在し、濃縮水流出路に排出された濃縮水の動圧で迂回路を流れる被処理水の圧力を増加させる動力回収装置と、被処理水供給路と迂回路との合流部に設けられ、高圧ポンプの下流側の被処理水供給路を流れる被処理水を駆動流体として迂回路から流入する被処理水を吸引し、被処理水供給路を流れる被処理水と迂回路から流入する被処理水とを混合させて逆浸透膜モジュールに送るエジェクタポンプと、逆浸透膜モジュールに流入する被処理水の圧力を制御する圧力制御手段とを備えている。 In order to achieve such an object, the reverse osmosis membrane device of the present invention branches from the treated water supply path upstream of the high pressure pump, and supplies the treated water downstream of the high pressure pump and upstream of the reverse osmosis membrane module. A power recovery device that increases the pressure of water to be treated flowing through the detour by the dynamic pressure of the concentrated water discharged to the concentrated water outflow path, Provided at the junction between the treated water supply path and the detour, the treated water flowing through the detour using the treated water flowing through the treated water supply path on the downstream side of the high-pressure pump as a driving fluid is sucked and treated water An ejector pump that mixes the water to be treated flowing through the supply path and the water to be treated flowing from the detour and sends it to the reverse osmosis membrane module; and pressure control means for controlling the pressure of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module; It has.
本発明では、被処理水供給路と迂回路との合流部にエジェクタポンプを設けることで、従来の前記問題点を解消したものである。即ち、このエジェクタポンプは、高圧ポンプから吐出する高圧の被処理水を駆動流体として迂回路の被処理水を吸引し、両者を混合させるので、新たな動力を必要とせず、迂回路の被処理水を増圧できる。
また、エジェクタポンプは、ブースターポンプのように容量制限が厳しくなく、大容量化が可能である。また、シール部がないため、不整流が発生しにくく、かつ特殊なシール構造とする必要がないため、低コスト化が可能になる。
In the present invention, the conventional problem is solved by providing an ejector pump at the junction of the treated water supply path and the bypass. In other words, this ejector pump sucks the treated water in the detour using the high-pressure treated water discharged from the high-pressure pump as the driving fluid, and mixes both, so that no new power is required and the treated water in the detour is treated. Can increase water pressure.
Moreover, the capacity of the ejector pump is not strict as the booster pump, and the capacity can be increased. Further, since there is no seal portion, non-rectification is unlikely to occur, and it is not necessary to have a special seal structure, so that the cost can be reduced.
目標とする透過水の水質を得るためには、逆浸透膜モジュールの回収率を変える方法が有効である。しかし、この場合、透過水量が変動し、透過水の安定供給ができなくなるおそれがある。そこで、透過水量を増加させる方法として、逆浸透膜エレメントに対する被処理水の供給圧力を増加させる方法がある。本発明では、逆浸透膜モジュールに流入する被処理水の圧力を制御する圧力制御手段を備えており、該圧力制御手段によって逆浸透膜モジュールに流入する被処理水の圧力を制御することで、要求値を満たす水質の透過水の水量を安定供給できる。 In order to obtain the target water quality of the permeated water, a method of changing the recovery rate of the reverse osmosis membrane module is effective. However, in this case, the amount of permeated water may fluctuate, and stable supply of permeated water may not be possible. Therefore, as a method of increasing the amount of permeated water, there is a method of increasing the supply pressure of water to be treated to the reverse osmosis membrane element. In the present invention, the pressure control means for controlling the pressure of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module is provided, and by controlling the pressure of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module by the pressure control means, Stable supply of permeated water with quality that meets the required value.
本発明の一態様として、前記圧力制御手段は、エジェクタ部と逆浸透膜モジュールとの間の被処理水供給路に設けられた圧力制御弁とすることができる。これによって、圧力制御手段の構成を簡素化かつ低コスト化できる。 As one aspect of the present invention, the pressure control means can be a pressure control valve provided in the water to be treated supply path between the ejector section and the reverse osmosis membrane module. Thereby, the configuration of the pressure control means can be simplified and reduced in cost.
本発明の別な態様として、前記圧力制御手段は、エジェクタポンプに設けられ、高圧ポンプ下流側の被処理水供給路から流入する被処理水が噴射するノズル部に、ノズル部の軸線方向に移動して該ノズル部の流路面積を可変とするスライド弁体と、スライド弁体をノズル部の軸線方向へ移動させるアクチュエータとで構成することができる。スライド弁体をノズル部の軸線方向へ移動させることで、ノズル部に形成される流路断面積を可変とすることができる。そのため、逆浸透膜モジュールに流入する被処理水の圧力制御を精度良く行うことができる。 As another aspect of the present invention, the pressure control means is provided in an ejector pump, and moves in the axial direction of the nozzle portion to the nozzle portion to which the treated water flowing from the treated water supply path downstream of the high-pressure pump is jetted. Thus, the slide valve body that can change the flow path area of the nozzle portion and the actuator that moves the slide valve body in the axial direction of the nozzle portion can be used. By moving the slide valve body in the axial direction of the nozzle portion, the flow path cross-sectional area formed in the nozzle portion can be made variable. Therefore, the pressure control of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module can be accurately performed.
本発明の一態様として、逆浸透膜モジュールの入口側の被処理水供給路に設けられ、前記被処理水の温度を検出する温度計と、逆浸透膜モジュールの出口側に設けられ、逆浸透膜モジュールから流出した透過水の塩濃度を検出する塩濃度計と、逆浸透膜モジュールに流入する被処理水の圧力を制御する制御装置とを備えることができる。該制御装置は、温度計及び塩濃度計の検出値が入力され、これらの検出値に基づいて逆浸透膜モジュールに流入する被処理水の圧力を制御するものである。 As one aspect of the present invention, a reverse side osmosis is provided in the treated water supply path on the inlet side of the reverse osmosis membrane module, the thermometer for detecting the temperature of the treated water, and the outlet side of the reverse osmosis membrane module. A salt concentration meter for detecting the salt concentration of the permeated water flowing out from the membrane module and a control device for controlling the pressure of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module can be provided. The control device receives the detected values of the thermometer and the salt concentration meter, and controls the pressure of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module based on the detected values.
透過水の水質は、浸透膜の経年劣化や海水温度の上昇により悪化し、目標値を満足しなくなる場合がある。また、透過水の水質は原海水の水質(塩濃度など)によっても変動する。本発明の前記態様では、制御装置により、被処理水の温度及び透過水の塩濃度を監視しながら、逆浸透膜モジュール入口の被処理水の圧力を制御するので、透過水の水質に係る要求値を満たしつつ、透過水量の安定供給が可能になる。 The quality of the permeated water may deteriorate due to aging of the osmotic membrane or increase in seawater temperature, and may not satisfy the target value. In addition, the quality of the permeate varies depending on the quality of the raw seawater (such as salt concentration). In the above aspect of the present invention, the control device controls the pressure of the water to be treated at the inlet of the reverse osmosis membrane module while monitoring the temperature of the water to be treated and the salt concentration of the permeated water. Stable supply of permeated water is possible while satisfying the value.
本発明の一態様として、高圧ポンプ出口側の被処理水供給路が複数の分岐供給路に分岐すると共に、高圧ポンプ入口側の被処理水供給路から分岐供給路と同数の分岐迂回路に分岐してなり、複数の分岐供給路と複数の分岐迂回路は同数であり、一つの分岐供給路と一つの分岐迂回路が対応するように複数の組をなし、分岐供給路及び分岐迂回路からなる組毎に、逆浸透膜モジュールと、濃縮水流出路と、迂回路と、動力回収装置と、エジェクタポンプと、圧力制御手段とを設けることができる。この態様では、透過水製造ラインが組毎に分かれているので、各組の運転制御が容易になると共に、一つの組が保守点検のために運転を休止しても、他の組で運転を続行できる。また、駆動源が1個の高圧ポンプだけで済むので、装置全体の動力費が増加しないという利点がある。 As one aspect of the present invention, the treated water supply path on the high-pressure pump outlet side branches into a plurality of branched supply paths, and branches from the treated water supply path on the high-pressure pump inlet side into the same number of branch detours as the branched supply paths The number of branch supply paths and the number of branch detours are the same, and a plurality of pairs are formed so that one branch supply path and one branch detour correspond to each other. For each set, a reverse osmosis membrane module, a concentrated water outflow passage, a detour, a power recovery device, an ejector pump, and a pressure control means can be provided. In this aspect, since the permeate production line is divided into groups, the operation control of each group is facilitated, and even if one group is stopped for maintenance, the other group can be operated. You can continue. Further, since only one high-pressure pump is required as a driving source, there is an advantage that the power cost of the entire apparatus does not increase.
本発明によれば、動力回収装置から流出した被処理水の増圧をエジェクタポンプで行うようにしたので、透過水製造量の大容量化と逆浸透膜装置の低コスト化を実現できる。また、要求値を満たす水質の透過水を安定供給できる。 According to the present invention, since the pressure of the water to be treated that has flowed out of the power recovery apparatus is increased by the ejector pump, it is possible to realize a large volume of permeate production and a low cost of the reverse osmosis membrane apparatus. Further, it is possible to stably supply permeated water having a quality that satisfies the required value.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
(実施形態1)
本発明の第1実施形態を図1及び図2に基づいて説明する。本実施形態は、海水淡水化処理に適用される逆浸透膜装置の例である。図1に示す逆浸透膜装置10Aにおいて、前処理として、原海水を殺菌し、かつゴミ類や微生物等の比較的大きな夾雑物が除去された被処理水である清澄海水swを逆浸透膜モジュール16に供給する被処理水供給路12が設けられている。被処理水供給路12には高圧ポンプ14が設けられ、清澄海水swが、高圧ポンプ14により高圧で逆浸透膜モジュール16に供給される。逆浸透膜モジュール16は逆浸透膜を内蔵しており、清澄海水swはこの逆浸透膜で透過水pwと濃縮海水csとに分離される。
(Embodiment 1)
1st Embodiment of this invention is described based on FIG.1 and FIG.2. This embodiment is an example of a reverse osmosis membrane device applied to seawater desalination treatment. In the reverse
透過水pwは、透過水流出路18から後段の処理工程へ送られ、濃縮海水csは、濃縮海水流出路20に排出される。高圧ポンプ14の上流側で被処理水供給路12から迂回路22が分岐している。迂回路22は、高圧ポンプ14の下流側で被処理水供給路12に合流し、迂回路22と被処理水供給路12との合流部にエジェクタポンプ26が設けられている。迂回路22及び濃縮海水流出路20に圧力交換型の動力回収装置24が介在している。
The permeated water pw is sent from the permeated
動力回収装置24は、濃縮海水流出路20に排出された高圧の濃縮海水csと迂回路22から流入する低圧の清澄海水swとを圧力交換させる圧力交換式の動力回収装置である。動力回収装置24は従来公知である(例えば、特開2011−56439号公報参照)。
エジェクタポンプ26と逆浸透膜モジュール16との間の被処理水供給路12に圧力制御弁28が設けられ、動力回収装置24の下流側の濃縮海水流出路20に流量調整弁30が設けられている。
The
A
圧力制御弁28と逆浸透膜モジュール16との間の被処理水供給路12に圧力計32及び温度計34が設けられ、透過水流出路18に、透過水pwの電気伝導度を検出し、この検出値から塩濃度を求める塩濃度計36が設けられている。圧力計32、温度計34及び塩濃度計36の検出値は制御装置38に入力され、制御装置38は、これらの検出値に基づいて、高圧ポンプ14の駆動モータ14aの作動を制御すると共に、圧力制御弁28及び流量調整弁30の開度を制御する。
A
逆浸透膜モジュール16から濃縮海水流出路20に高圧で排出された濃縮海水csは、動力回収装置24において、その保有する圧力エネルギ(動圧)により、迂回路22を流れる清澄海水swを増圧させる。増圧し流速が増加した清澄海水swは、エジェクタポンプ26に達する。以下、図2により、エジェクタポンプ26の構成を説明する。
The concentrated seawater cs discharged at a high pressure from the reverse
図2において、エジェクタポンプ26は中空のケーシング40からなり、ケーシング40は、拡散室42と、等口径の混合部44と、口径が徐々に拡大するディフューザ部46とを形成している。拡散室42は中心軸線上に位置するノズル48を内蔵している。被処理水供給路12を流れる清澄海水swは矢印a方向からノズル48の内部に高圧で流入し、ノズル48のノズル口48aから噴射する。この噴射された清澄海水swが駆動流体として働き、拡散室42の内部は真空状態となるので、迂回路22を流れる清澄海水swは矢印b方向に吸引される。これら2つの流れは、混合部44で混合され、高速化しかつ低圧となる。次に、ディフューザ部46で減速し圧力が上昇する。
In FIG. 2, the
こうして圧力上昇した清澄海水swの混合流は、圧力制御弁28で圧力が調整され、逆浸透膜モジュール16に流入する。制御装置38は、圧力計32、温度計34で逆浸透膜モジュール16に流入する清澄海水swの圧力及び温度を監視し、塩濃度計36で透過水pwの塩濃度を監視する。そして、これらの検出値に基づいて、圧力制御弁28及び流量調整弁30の開度を制御することで、逆浸透膜モジュール16の透過水回収率を制御し、透過水pwの水質が要求値を満たし、かつ透過水製造量を目標値に保持する。
The pressure of the mixed flow of the clear seawater sw whose pressure has been increased in this way is adjusted by the
本実施形態によれば、被処理水供給路12と迂回路22との合流部にエジェクタポンプ26を設けたことで、新たな動力を必要とせず、迂回路22の清澄海水swを増圧できる。
また、エジェクタポンプ26は、ブースターポンプのように容量制限が厳しくなく、大容量化が可能であると共に、シール部がないため、不整流が発生しにくく、かつ特殊なシール構造とする必要がないため、低コスト化が可能になる。
According to the present embodiment, by providing the
Further, the
また、圧力制御弁28を設け、圧力制御弁28の開度を制御装置38で制御するようにしたので、要求値を満たす透過水pwの水質を得ることができると共に、透過水製造量を安定供給できると共に、圧力制御手段の構成を簡素化かつ低コスト化できる。
また、温度計34及び塩濃度計36を設け、制御装置38により清澄海水swの温度及び塩濃度に応じて逆浸透膜モジュール16に流入する清澄海水swの圧力を制御するようにしたので、透過水pwの水質が要求値を満たすことができると共に、透過水製造量の安定供給が可能になる。
Moreover, since the
Further, a
なお、本実施形態では、制御装置38によって高圧ポンプ14、圧力制御弁28及び流量調整弁30を自動制御しているが、代わりに、オペレータが手動でこれらを操作するようにしてもよい。
In the present embodiment, the high-
(実施形態2)
次に、本発明の第2実施形態を図3に基づいて説明する。本実施形態の逆浸透膜装置10Bは、高圧ポンプ14の上流側で被処理水供給路12から分岐した迂回路22が分岐迂回路22a及び22bに分岐すると共に、被処理水供給路12も高圧ポンプ14の下流側で分岐供給路12a及び12bに分岐している。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the reverse
分岐供給路12aには、上流側から、エジェクタポンプ26a、圧力制御弁28a、逆浸透膜モジュール16aが設けられ、逆浸透膜モジュール16aには透過水流出路18a及び濃縮海水流出路20aが設けられている。濃縮海水流出路20a及び分岐迂回路22aに、動力回収装置24aが介設されている。透過水流出路18aには塩濃度計36aが設けられ、動力回収装置24aの下流側で濃縮海水流出路20aに流量調整弁30aが設けられている。
From the upstream side, the
分岐供給路12bには、上流側から、エジェクタポンプ26b、圧力制御弁28b、逆浸透膜モジュール16bが設けられ、逆浸透膜モジュール16bには透過水流出路18b及び濃縮海水流出路20bが設けられている。濃縮海水流出路20b及び分岐迂回路22bに、動力回収装置24bが介設されている。透過水流出路18bには塩濃度計36bが設けられ、動力回収装置24bの下流側で濃縮海水流出路20bに流量調整弁30bが設けられている。
From the upstream side, the
動力回収装置24a及び24bは、前記第1実施形態で用いられた圧力交換型の動力回収装置24と同一の構成を有している。分岐供給路12a、12b及び分岐迂回路22a、22bにおける各組の作動は、制御装置38によって制御され、各組における作動は、第1実施形態と同様の作動を行う。即ち、各組において同時に作動し、逆浸透膜モジュール16a及び16bで同時に透過水pwを製造できる。
The
本実施形態によれば、透過水製造ラインが組毎に分かれているので、各組の運転制御が容易になると共に、一つの組が保守点検のために運転を休止しても、他の組で運転を継続できる。また、駆動源が1個の高圧ポンプ14だけで済むので、装置全体の動力費が増加しないという利点がある。
According to this embodiment, since the permeate production line is divided for each group, the operation control of each group is facilitated, and even if one group stops operation for maintenance and inspection, You can continue driving. Further, since only one high-
(実施形態3)
次に、本発明の第3実施形態を図4及び図5に基づいて説明する。本実施形態の逆浸透膜装置10Cでは、被処理水供給路12に流量可変型のエジェクタポンプ50を設けている。流量可変型のエジェクタポンプを用いたことで、圧力制御弁28が不要となっている。その他の構成は前記第1実施形態と同一である。以下、図5により、エジェクタポンプ50の構成を説明する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the reverse osmosis membrane device 10 </ b> C of the present embodiment, a variable flow
図5において、ノズル48の内部に、ノズル48の軸線上に先端が尖った円錐形のスライド弁体52が設けられている。スライド弁体52の根本部位にラック54が結合されている。また、ラック54と噛合するピニオン58が設けられ、ピニオン58はモータ56の出力軸56aに密嵌されている。モータ56の駆動で、スライド弁体52は矢印d方向に移動する。モータ56の稼動は制御装置38によって制御される。エジェクタポンプ50のその他の構成は、図2に示すエジェクタポンプ26の構成と同一である。
In FIG. 5, a conical
本実施形態では、スライド弁体52を矢印d方向へ移動させることで、被処理水供給路12の清澄海水swの流量を制御できる。これによって、逆浸透膜モジュール16に流入する清澄海水swの圧力を制御できる。このような制御手段によって、逆浸透膜モジュール16に流入する清澄海水swの圧力制御を精度良く行うことができる。
In the present embodiment, the flow rate of the clear seawater sw in the treated
本発明によれば、動力回収装置を有する逆浸透膜装置において、透過水製造量の大容量化及び装置の低コスト化を実現できる。 According to the present invention, in a reverse osmosis membrane device having a power recovery device, it is possible to realize a large volume of permeated water production and cost reduction of the device.
10A、10B、10C、100 逆浸透膜装置
12,102 被処理水供給路
12a、12b 分岐供給路
14,104 高圧ポンプ
14a、104a 駆動モータ
16、16a、16b、106 逆浸透膜モジュール
18、18a、18b、108 透過水流出路
20、20a、20b、110 濃縮海水流出路
22,112 迂回路
22a、22b 分岐迂回路
24,24a、24b 動力回収装置
26,26a、26b、50 エジェクタポンプ
40 ケーシング
42 拡散室
44 混合部
46 ディフューザ部
48 ノズル
48a ノズル口
52 スライド弁体
54 ラック
56 モータ
56a 出力軸
58 ピニオン
28、28a、28b 圧力制御弁
30,30a、30b、126 流量調整弁
32、32a、32b 圧力計
34,34a、34b 温度計
36,36a、36b 塩濃度計
38 制御装置
114 動力回収装置
116 高圧側入口
118 高圧側出口
120 低圧側入口
122 低圧側出口
124 ブースターポンプ
124a 駆動モータ
cs 濃縮海水
cw 濃縮水
pw 透過水
sw 清澄海水
tw 被処理水
10A, 10B, 10C, 100 Reverse osmosis membrane device 12,102 Water supply path to be treated 12a, 12b Branch supply path 14,104
Claims (5)
前記逆浸透膜モジュールに高圧で前記被処理水を供給する高圧ポンプと、
前記被処理水を前記高圧ポンプへ供給する被処理水供給路と、
前記逆浸透膜モジュールから前記濃縮水を排出する濃縮水流出路とを備えた逆浸透膜装置において、
前記高圧ポンプの上流側で前記被処理水供給路から分岐し、前記高圧ポンプの下流側で且つ前記逆浸透膜モジュールの上流側の前記被処理水供給路に合流する迂回路と、
前記濃縮水流出路と前記迂回路とに介在し、前記濃縮水流出路に排出された濃縮水の動圧で前記迂回路を流れる前記被処理水の圧力を増加させる動力回収装置と、
前記被処理水供給路と前記迂回路との合流部に設けられ、前記高圧ポンプの下流側の前記被処理水供給路を流れる前記被処理水を駆動流体として前記迂回路から流入する前記被処理水を吸引し、前記被処理水供給路を流れる前記被処理水と前記迂回路から流入する前記被処理水とを混合させて前記逆浸透膜モジュールに送るエジェクタポンプと、
前記逆浸透膜モジュールに流入する前記被処理水の圧力を制御する圧力制御手段とを備えていることを特徴とする逆浸透膜装置。 A reverse osmosis membrane module, and a reverse osmosis membrane module that separates treated water into permeate and concentrated water;
A high-pressure pump for supplying the treated water at a high pressure to the reverse osmosis membrane module;
A treated water supply path for supplying the treated water to the high-pressure pump;
In a reverse osmosis membrane device comprising a concentrated water outflow passage for discharging the concentrated water from the reverse osmosis membrane module,
A detour that branches from the treated water supply path upstream of the high-pressure pump, and merges with the treated water supply path downstream of the high-pressure pump and upstream of the reverse osmosis membrane module;
A power recovery device that intervenes in the concentrated water outflow path and the detour, and increases the pressure of the treated water flowing through the detour by the dynamic pressure of the concentrated water discharged to the concentrated water outflow path;
The treated water that is provided at a junction of the treated water supply path and the bypass and flows from the bypass as the driving fluid using the treated water flowing through the treated water supply path downstream of the high-pressure pump. An ejector pump that sucks water, mixes the treated water flowing through the treated water supply path and the treated water flowing from the bypass, and sends the mixed water to the reverse osmosis membrane module;
A reverse osmosis membrane device comprising pressure control means for controlling the pressure of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module.
前記エジェクタポンプと前記逆浸透膜モジュールとの間の前記被処理水供給路に設けられた圧力制御弁であることを特徴とする請求項1に記載の逆浸透膜装置。 The pressure control means includes
The reverse osmosis membrane device according to claim 1, wherein the reverse osmosis membrane device is a pressure control valve provided in the treated water supply path between the ejector pump and the reverse osmosis membrane module.
前記エジェクタポンプに設けられ、前記高圧ポンプの下流側の前記被処理水供給路から流入する前記被処理水が噴射するノズル部に、該ノズル部の軸線方向に移動して該ノズル部の流路面積を可変とするスライド弁体と、
前記スライド弁体を前記ノズル部の軸線方向へ移動させるアクチュエータとで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の逆浸透膜装置。 The pressure control means includes
The nozzle portion is provided in the ejector pump and moves in the axial direction of the nozzle portion to the nozzle portion from which the water to be treated flowing from the treatment water supply passage on the downstream side of the high-pressure pump is jetted. A slide valve body having a variable area;
The reverse osmosis membrane device according to claim 1, comprising an actuator that moves the slide valve body in an axial direction of the nozzle portion.
前記逆浸透膜モジュールの出口側に設けられ、該逆浸透膜モジュールから流出した前記透過水の塩濃度を検出する塩濃度計と、
前記逆浸透膜モジュールに流入する前記被処理水の圧力を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記温度計及び前記塩濃度計の検出値が入力され、これらの検出値に基づいて前記逆浸透膜モジュールに流入する前記被処理水の圧力を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の逆浸透膜装置。 A thermometer that is provided in the treated water supply path on the inlet side of the reverse osmosis membrane module and detects the temperature of the treated water;
A salt concentration meter that is provided on the outlet side of the reverse osmosis membrane module and detects the salt concentration of the permeated water flowing out of the reverse osmosis membrane module;
A controller for controlling the pressure of the treated water flowing into the reverse osmosis membrane module,
The control device receives detection values of the thermometer and the salt concentration meter, and controls the pressure of the water to be treated flowing into the reverse osmosis membrane module based on the detection values. Item 4. The reverse osmosis membrane device according to any one of Items 1 to 3.
複数の前記分岐供給路と複数の前記分岐迂回路は同数であり、一つの前記分岐供給路と一つの前記分岐迂回路が対応するように複数の組をなし、
前記分岐供給路及び前記分岐迂回路からなる組毎に、前記逆浸透膜モジュールと、前記濃縮水流出路と、前記動力回収装置と、前記エジェクタポンプと、前記圧力制御手段とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の逆浸透膜装置。 The treated water supply path on the outlet side of the high-pressure pump branches into a plurality of branch supply paths, and branches from the treated water supply path on the inlet side of the high-pressure pump into a plurality of branch detours,
The plurality of branch supply paths and the plurality of branch bypass paths are the same number, and a plurality of sets are formed so that one branch supply path and one branch bypass path correspond to each other,
The reverse osmosis membrane module, the concentrated water outflow passage, the power recovery device, the ejector pump, and the pressure control means are provided for each set of the branch supply passage and the branch bypass route. The reverse osmosis membrane device according to claim 1.
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