CN102066264A - 蒸发装置的运转管理装置、具备运转管理装置的造水装置、蒸发装置的运转管理方法及造水方法 - Google Patents

蒸发装置的运转管理装置、具备运转管理装置的造水装置、蒸发装置的运转管理方法及造水方法 Download PDF

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Abstract

一种控制将含有硫酸钙的被处理水通过加热而蒸发浓缩的蒸发装置(4)的运转条件的运转管理装置(6)，其具备：根据规定温度下的离子强度与硫酸钙的饱和溶度积的关系预先确定的饱和溶度积曲线数据；算出被处理水中的离子强度的离子强度计算单元(62)；算出前述被处理水中的硫酸钙的溶度积的溶度积计算单元(63)；通过比较利用离子强度计算单元(62)及溶度积计算单元(63)算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与前述饱和溶度积曲线数据，算出对应于前述被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值的蒸发装置(4)的运转条件的运转条件计算单元(64)；变更蒸发装置(4)的运转条件以使达到运转条件计算单元(64)所算出的运转条件的运转条件变更单元(65)。根据该发明，可提供能够防止硫酸钙垢析出并且有效地生成淡水的蒸发装置的运转管理装置。

Description

蒸发装置的运转管理装置、具备运转管理装置的造水装置、蒸发装置的运转管理方法及造水方法
技术领域
本发明涉及蒸发装置的运转管理装置、具备运转管理装置的造水装置、蒸发装置的运转管理方法及造水方法。
背景技术
近年来，作为通过海水淡化装置将海水浓缩的过程中析出的硫酸钙的防垢法，开发了下述系统(例如参照专利文献1)：将预先用纳米过滤膜(NF膜)将原海水过滤而除去了海水中的大部分垢成分、特别是硫酸根离子(SO4 2-)得到的海水供给到淡水化装置例如蒸发式的MSF(多级闪蒸型海水淡化装置)或MED(多效蒸馏型海水淡化装置)。作为其方法的一个例子，有专利文献1及非专利文献1，公开了其有效的运转例。
这里，如果用NF膜处理海水，则组成发生很大变化。引用非专利文献1中的数据将其一个例子示于图8中。图8的横轴表示海水的成分，左边的纵轴表示TDS(Total Dissolved Solids：总溶解固体成分)和氯离子(Cl-)的浓度(ppm)，右边的纵轴表示总硬度成分的浓度(ppm)。海水为沙特阿拉伯的海水，通过NF膜处理，TDS从45460ppm降低至28260ppm，氯离子(Cl-)从21587ppm降低至16438ppm，硫酸根离子(SO4 2-)从3100ppm降低至2ppm以下，总硬度(Total Hardness)从7500ppm降低至220ppm，判断与原海水相比组成比率发生很大变化。
另外，一直以来，作为海水淡化装置的运转管理的方针，采用图9所示那样的图表。该图表是非专利文献2中所介绍的，根据加热温度与标准海水的浓缩倍数的关系对海水浓缩水中的硫酸钙的饱和溶解度进行总结得到的图表。图9中的图表的X轴表示加热温度，作为一个例子，表示在150℉(65℃)的运转温度的情况下，若海水被浓缩2倍以上，则无水硫酸钙(硬石膏)析出。因此，例如，通过MSF、MED等蒸发装置来生成淡水时，为了防止硫酸钙的垢析出，必须调节蒸发装置的加热温度、浓缩倍数，使海水浓缩水中的硫酸钙达到饱和溶解度以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2003-507183号公报
非专利文献
非专利文献1：The New NF-SWRO Operation Increased Significantly UmmLujjSWRO Plant Output and Recovery，A.M.Hassan，et al.Proceeding of IDA Conference，March 2002，at Manama，Bahrain
非专利文献2：Stop Scale in Sea Water Evaporators，F.C.Standiford and J.R.Sinek，Chemical Engineering Progress 57，58(1961)
发明内容
发明要解决的问题
然而，将海水直接浓缩的情况下，在预测硫酸钙析出的浓度界限方面图9的图表是有用的，但在对通过NF膜等除去了海水中的硫酸根离子、钙等离子的海水进行浓缩的情况下，存在不能成为有效的指标的问题。也就是说，通过NF膜等除去了海水中的硫酸根离子、钙等离子的情况下，由于海水中溶存的各种离子比率大幅度变化，因此存在即使基于图9的图表的数据来进行海水淡化装置的运转管理，也难以有效地防止产生硫酸钙的垢的问题。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，目的在于提供能够防止硫酸钙垢析出并且有效地生成淡水的蒸发装置的运转管理装置、具备运转管理装置的造水装置、蒸发装置的运转管理方法及造水方法。
用于解决问题的方案
本发明的上述目的是通过下述运转管理装置而实现的，所述运转管理装置控制将含有硫酸钙的被处理水通过加热而蒸发浓缩的蒸发装置的运转条件，该运转管理装置具备：饱和溶度积曲线数据，其根据规定温度下的离子强度与硫酸钙的饱和溶度积的关系而预先确定；离子强度计算单元，其算出前述被处理水中的离子强度；溶度积计算单元，其算出前述被处理水中的硫酸钙的溶度积；运转条件计算单元，其通过将由前述离子强度计算单元及前述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与前述饱和溶度积曲线数据进行比较，算出前述蒸发装置的运转条件，该蒸发装置的运转条件为对应于前述被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值；以及，运转条件变更单元，其变更前述蒸发装置的运转条件以使达到前述运转条件计算单元所算出的运转条件。
该运转管理装置中，优选的是，具备算出前述被处理水的总溶解固体成分(TDS)的总溶解固体成分计算单元，前述离子强度计算单元根据由总溶解固体成分(TDS)与离子强度的关系而预先确定的离子强度近似式，算出离子强度。
另外，优选的是，具备检测前述被处理水的电导率的电导率检测单元，前述总溶解固体成分计算单元根据通过电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系而预先确定的总溶解固体成分近似式，算出总溶解固体成分(TDS)。
另外，优选的是，前述运转条件计算单元通过将由前述离子强度计算单元及前述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与前述饱和溶度积曲线数据进行比较，从而算出对应于离子强度的硫酸钙的溶度积不超过饱和溶度积值的离子强度值、或者硫酸钙的溶度积值，前述运转条件变更单元变更前述被处理水的离子强度、或者硫酸钙的溶度积，以达到前述运转条件计算单元所算出的不超过饱和溶度积值的离子强度值、或者硫酸钙的溶度积值。
另外，本发明的上述目的通过具备通过将含有硫酸钙的被处理水加热来蒸发浓缩的蒸发装置、和上述任一运转管理装置的造水装置而实现。
另外，本发明的上述目的通过下述运转管理方法而实现，所述运转管理方法控制将含有硫酸钙的被处理水通过加热而蒸发浓缩的蒸发装置的运转条件，其具备下述步骤：离子强度计算步骤，其算出前述被处理水中的离子强度；溶度积计算步骤，其算出前述被处理水中的硫酸钙的溶度积；运转条件计算步骤，其通过将由前述离子强度计算步骤及前述溶度积计算步骤算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、和利用规定温度下的离子强度及硫酸钙的饱和溶度积的关系预先确定的饱和溶度积曲线数据进行比较，算出对应于前述被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值的前述蒸发装置的运转条件；以及，运转条件变更步骤，其变更前述蒸发装置的运转条件以达到前述运转条件计算步骤所算出的运转条件。
该运转管理方法中，优选的是，具备算出前述被处理水的总溶解固体成分(TDS)的总溶解固体成分计算步骤，前述离子强度计算步骤根据由总溶解固体成分(TDS)与离子强度的关系预先确定的离子强度近似式，算出离子强度。另外，优选的是，具备检测前述被处理水的电导率的电导率检测步骤，前述总溶解固体成分计算步骤根据通过电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系预先确定的总溶解固体成分近似式，算出总溶解固体成分(TDS)。
或者，上述运转管理方法优选的是，具备检测前述被处理水的电导率的电导率检测步骤，前述离子强度计算步骤根据由电导率与离子强度的关系预先确定的第2离子强度近似式，算出离子强度。
另外，前述运转条件计算步骤优选的是，通过将由前述离子强度计算单元及前述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与前述饱和溶度积曲线数据进行比较，算出对应于离子强度的硫酸钙的饱和溶度积不超过饱和溶度积值的离子强度值、或者硫酸钙的溶度积值，前述运转条件变更单元变更前述被处理水的离子强度、或者硫酸钙的溶度积，以达到前述运转条件计算单元所算出的不超过饱和溶度积值的离子强度值、或者硫酸钙的溶度积值。
另外，本发明的上述目的通过用上述运转管理方法将含有硫酸钙的被处理水蒸发浓缩从而生成淡水的造水方法而实现。
另外，本发明的上述目的通过下述造水装置而实现，所述造水装置具备将含有硫酸钙的被处理水通过加热而蒸发浓缩的蒸发装置、和控制前述蒸发装置的运转条件的运转管理装置，前述运转管理装置具备：饱和溶度积曲线数据组，其为在多个温度下预先算出了根据规定温度下的离子强度、及硫酸钙的饱和溶度积的关系而预先确定的饱和溶度积曲线数据的饱和溶度积曲线数据组；离子强度计算单元，其算出前述被处理水中的离子强度；溶度积计算单元，其算出前述被处理水中的硫酸钙的溶度积；运转条件计算单元，其通过比较利用前述离子强度计算单元及前述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与前述饱和溶度积曲线数据组，选定对应于前述被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值的规定的饱和溶度积曲线数据，并且算出与前述规定的饱和溶度积曲线数据对应的温度；以及，运转条件变更单元，其变更前述蒸发装置的加热温度以使达到前述运转条件计算单元所算出的温度。
发明的效果
根据本发明，可提供能够防止硫酸钙垢析出并且有效地生成淡水的蒸发装置的运转管理装置、具备运转管理装置的造水装置、蒸发装置的运转管理方法及造水方法。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所述的造水装置的概要结构图。
图2是表示对应于离子强度的硫酸钙饱和溶度积曲线数据的图表。
图3是表示通过离子强度与总溶解固体成分(TD S)的关系求出的离子强度近似式的图表。
图4是表示通过电导率与总溶解固体成分(TD S)的关系求出的总溶解固体成分近似式的图表。
图5是表示本发明的第1实施方式所述的造水装置的概要结构图。
图6是表示在多个温度下预先算出了对应于离子强度的硫酸钙饱和溶度积曲线数据的饱和溶度积曲线数据组的图表。
图7是表示本发明所述的造水装置的变形例的概要结构图。
图8是用于说明用NF膜处理海水时的海水的组成变化的说明图。
图9是根据加热温度与浓缩倍数的关系对海水浓缩水中的硫酸钙的饱和溶解度进行总结得到的图表。
附图标记说明
1 造水装置
2 罐
3a 纳米过滤膜装置
3b RO膜装置
4 蒸发装置
5 冷凝装置
6 运转管理装置
61 饱和溶度积曲线数据存储部
62 离子强度计算单元
63 溶度积计算单元
64 运转条件计算单元
65 运转条件变更单元
7 蒸汽产生单元
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所述的蒸发装置4的运转管理装置6、及具备运转管理装置6的造水装置进行说明。图1是本发明的第1实施方式所述的造水装置的概要结构图。
如图1所示，造水装置1具备：贮存海水等原水的罐2、除去原水中所含的垢成分的纳米过滤膜装置3a、浓缩纳米过滤透过水(NFP)的RO膜装置(反渗透膜装置)3b、蒸发装置4、冷凝装置5、管理蒸发装置4的运转条件的运转管理装置6。
纳米过滤膜装置3a用于除去罐2中贮存的海水等原水中所含垢成分、特别是大部分的硫酸根离子(SO4 2-)。RO膜装置3b是浓缩纳米过滤透过水(NFP)并生成通过蒸发装置4而蒸发的被处理水的装置。纳米过滤膜装置3a及RO膜装置3b配置于罐2与蒸发装置4之间。
蒸发装置4是通过加热将被处理水蒸发浓缩的装置，具备密闭型的蒸发室41、间接式加热器42和散布被处理水的散布喷嘴43。蒸发室41内的底部构成贮存浓缩水的浓缩水贮存部44，该浓缩水为从散布喷嘴43散布到传热管421中的部分被处理水通过传热管421的热交换作用变成水蒸汽而蒸发后的浓缩水。另外，蒸发室41的底部设置有用于将所生成的浓缩水排出到外部的浓缩水排出部45。蒸发室41的上部设置有蒸汽排出部46，该蒸汽排出部46用于将通过传热管421的热交换作用在传热管421的外表面生成的水蒸汽排出到外部。
间接式加热器42具备设置在蒸发室41内的多个传热管421、与这些多个传热管421的两端分别连接的第1集管(header)422、第2集管423。第1集管422具备向传热管421内导入蒸汽的蒸汽导入部47。该蒸汽导入部47与对锅炉等蒸汽产生单元7中生成的驱动蒸汽进行引导的驱动蒸汽管路90连接。第2集管423具备将通过传热管421的热交换作用在传热管421内生成的淡水排出到外部的淡水排出部48。
散布喷嘴43在蒸发室41的内部配置在间接式加热器42的上方，通过被处理水供给管路91与RO膜装置3b连接。该散布喷嘴43是将被处理水向着传热管421的外表面散布的散布单元。
设置在蒸发室41的上部的蒸汽排出部46与向冷凝装置5导入蒸汽的蒸汽取出管路92连接。冷凝装置5是通过从未图示的冷却水供给管路导入的冷却水将介由蒸汽取出管路92导入的水蒸汽间接冷却而生成冷凝水(淡水)的装置。作为冷却水，可使用通过未图示的冷却塔等冷却的工业用水、通过冷冻装置冷却的冷水(chiller water)等。
运转管理装置6是管理蒸发装置4的运转条件的装置，如图1所示，具备饱和溶度积曲线数据存储部61、离子强度计算单元62、溶度积计算单元63、算出蒸发装置4的运转条件的运转条件计算单元64、及运转条件变更单元65。
饱和溶度积曲线数据存储部61是容纳饱和溶度积曲线数据的存储介质，该饱和溶度积曲线数据是由规定温度下的离子强度所对应的硫酸钙饱和溶度积的关系预先确定的。饱和溶度积曲线数据可通过采用例如“Journal of Chemical and Engineering Data Vol.13 No.2，April，1964”中报告的硫酸钙的溶解度相关的文献值(表1)，并将该值换算成离子强度和溶度积来制作。即，可通过将表1所示的NaCl溶液中的硫酸钙的饱和溶解度的数据(温度范围25～200℃、NaCl浓度范围0.0～6.0Mol)全部换算成离子强度和硫酸钙饱和溶度积并进行整理而获得。作为具体的换算值的一个例子，在表2中示出125℃下的无水硫酸钙的离子强度与饱和溶度积的关系。另外，在图2中示出根据表2所示的数据制作的饱和溶度积曲线数据。图2中的图表的X轴表示离子强度，Y轴表示硫酸钙的饱和溶度积(Ksp)。图2是运转温度为125℃时的图表，但其他运转温度可制成同样的图表来作为运转指针。
[表1]
[表2]
无水硫酸钙的饱和溶度积(Ksp)…温度125℃
Figure BPA00001278282700102
注)a)，b)的值引用文献(W.L.Marshall et al.Journal of Chemical and Engineering Data Vol.9，No.2，(1964))。
另外，代替通过采用“Journal of Chemical and Engineering Data Vol.13 No.2，April，1964”中报告的硫酸钙的溶解度相关的文献值(表1)、并将该值换算成离子强度和溶度积来制作饱和溶度积曲线数据存储部61所容纳的饱和溶度积曲线数据，而还可以例如通过下述方式来制作饱和溶度积曲线数据存储部61所容纳的饱和溶度积曲线数据：准备多份离子强度不同的海水，分别改变加热温度使其蒸发，以确认硫酸钙析出的浓度。
离子强度计算单元62是算出被处理水的离子强度的单元。例如，被处理水只要是通过纳米过滤膜装置3a及RO膜装置3b由海水生成的，则可通过离子分析计621测定被处理水中所含的主要离子成分(Na离子、Ca离子、Mg离子、K离子、Cl离子、SO4离子等)的浓度，根据下述的式1进行计算。
(式1)
IC：1/2∑(mi×Zi 2)
IC：溶液的离子强度[mol/kg·H2O]
mi：各离子的摩尔浓度[mol/kg·H2O]
Zi：各离子的电荷
溶度积计算单元63是算出被处理水中所含的硫酸钙的溶度积的单元。该溶度积计算单元63通过硫酸钙浓度计631测定被处理水中所含的Ca离子及SO4离子的浓度，并根据下述的式2进行计算。
(式2)
IPC：[Ca]×[SO4]
IPC：硫酸钙的溶度积[mol2/L2]
[Ca]：Ca离子的摩尔浓度[mol/L]
[SO4]：SO4离子的摩尔浓度[mol/L]
运转条件计算单元64具有以下功能：通过比较利用离子强度计算单元62及溶度积计算单元63算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值的关系、和饱和溶度积曲线数据存储部61所存储的饱和溶度积曲线数据，从而算出蒸发装置4的运转条件，该蒸发装置4的运转条件为对应于被处理水的离子强度的硫酸钙的溶度积不超过饱和溶解度。本实施方式中，运转条件计算单元64按照下述方式构成：通过离子强度计算单元62及溶度积计算单元63算出的被处理水的离子强度值及硫酸钙溶度积值的关系如图2的A点所示那样超过饱和溶度积曲线数据时，算出被处理水的离子强度值及硫酸钙溶度积值的关系位于饱和溶度积曲线数据下方的区域的硫酸钙的溶度积、或者离子强度的值。
位于饱和溶度积曲线数据下方的区域的硫酸钙的溶度积、或者离子强度的值可由蒸发装置4的淡水回收率、和蒸发装置4中生成的浓缩水的浓度即最高盐水浓度逆运算求得。
通常，若设定了蒸发装置的淡水回收率(a)和给水浓度(Cf)，则最高盐水浓度(Cb)可由Cb＝Cf×(1/(1-a))算出。
另外，若蒸发装置的最高盐水浓度变高，则沸点上升也变高，导致蒸发效率的降低，因此，蒸发装置所容许的最高盐水浓度的上限自然存在限制。需要将最高盐水浓度的硫酸钙的溶度积控制为不超过通过假设的最高盐水浓度及运转温度确定的硫酸钙的饱和溶度积。进而需要将由设定的回收率求出的给水浓度的硫酸钙的溶度积控制为不超过通过由规定的运转温度下的给水浓度算出的离子强度确定的硫酸钙的饱和溶度积。
运转条件变更单元65是变更蒸发装置4的运转条件以达到运转条件计算单元64所算出的运转条件的单元。具体而言，具有以下功能：调整被处理水的离子强度、或者硫酸钙的溶度积，以达到运转条件计算单元64所算出的不超过饱和溶度积曲线数据的离子强度、或者硫酸钙的溶度积。本实施方式中，运转条件变更单元65构成为向将连接RO膜装置3b及蒸发装置4的被处理水供给管路91与罐2连接的管路93的途中配置的阀931发出开闭指令，而能够通过向被处理水中混入海水来控制被处理水的离子强度或硫酸钙的溶度积。另外，例如，也可以构成为通过混合反渗透膜浓缩水等来控制被处理水的离子强度或硫酸钙的溶度积。
这样，本实施方式所述的运转管理装置6由于根据离子强度与硫酸钙的饱和溶度积的关系，控制蒸发装置4的运转条件以使硫酸钙的溶度积不超过饱和溶度积，因此能够可靠地防止蒸发装置4内部析出硫酸钙的垢。
以上，说明了本发明所述的造水装置1的一个实施方式，但本发明的具体构成并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，离子强度计算单元62按照测定被处理水中所含的Na离子、Ca离子、Mg离子等主要离子成分的浓度并根据上述式1计算出被处理水的离子强度的方式构成，离子强度计算单元62可根据离子强度近似式，计算出离子强度，该离子强度近似式是通过被处理水的总溶解固体成分(TDS)与离子强度的关系预先确定的。采用这样的构成时，被处理水供给管路91中具备算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)的总溶解固体成分计算单元。另外，为了算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)，可通过测定将被处理水的一定量蒸发干固而溶存的总固形物的重量来进行。
离子强度近似式以根据上述的式1对分别分析海水的组成、NF膜处理海水的组成、用RO膜将NF膜处理海水浓缩而得到的海水的组成、分别混合而得到的MED给水、MED浓缩盐水等各种试样的组成(Na离子、Ca离子、Mg离子、K离子、Cl离子、SO4离子、TDS、电导率)而得到的数据进行解析而求得的离子强度为基准，发现如下述那样该离子强度与TDS的关系式(式3)、以及TDS与电导率的关系式(式4)成立。图3示出了通过离子强度与总溶解固体成分(TDS)的关系求出的离子强度近似式的图表。
(式3)
Y＝a1X2+a2X+a3
其中，上述式3中的系数a1、a2、a3根据被处理液的浓度水平和其浓缩率而变化，但在下述范围内应用没有问题。
-2.2×10-12＜a1＜-1.8×10-12
1.8×10-5＜a2＜2.2×10-5
-0.00393＜a3＜-0.0321
其中，Y是通过近似式算出的被处理水的离子强度[mol/kg·H2O]，X是被处理水的总溶解固体成分(TDS)[mg/L]。
这样，向通过被处理水的总溶解固体成分(TDS)与离子强度的关系预先确定的离子强度近似式中代入总溶解固体成分计算单元所算出的被处理水的总溶解固体成分(TDS)，算出离子强度，从而能够非常简便且精度良好地算出被处理水的离子强度，而不用分别测定被处理水中所含的Na离子、Ca离子、Mg离子等主要离子成分的浓度。其结果是，能够防止硫酸钙的垢析出，并且有效地制造淡水。
另外，上述中，总溶解固体成分计算单元如下构成：测定将一定量被处理水蒸发干固而溶存的总固形物的重量，从而算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)。通过这样的方法算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)具有比较费事且缺乏效率性的一面。因此，例如，总溶解固体成分计算单元也可以根据通过电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系预先确定的总溶解固体成分近似式，来算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)。采用这样的构成时，被处理水供给管路91中具备检测被处理水的电导率的电导率检测单元。
发现总溶解固体成分近似式也与上述离子强度近似式同样，对分析海水的组成、NF膜处理海水的组成、用RO膜将NF膜处理海水浓缩而得到的海水的组成、分别混合而得到的MED给水、MED浓缩部管线等各种试样的组成而得到的数据进行解析，电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系式能够以下述的式4所示的2次式表示。图4示出了通过电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系求出的总溶解固体成分近似式的图表。
(式4)
Y＝b1X2+b2X+b3
其中，上述式4中的系数b1、b2、b3根据被处理液的浓度水平和其浓缩率而变化，但可在下述范围内无问题地应用。
1.8×10-6＜b1＜2.2×10-6
0.4798＜b2＜0.5854
944＜b3＜1154
其中，Y是通过近似式算出的被处理水的总溶解固体成分(TDS)[mg/L]，X是通过电导率检测单元检测到的被处理水的电导率[μS/cm]。
这样，向通过电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系预先确定的总溶解固体成分近似式中代入通过电导率检测单元检测到的被处理水的电导率，而算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)，从而仅通过测量被处理水的电导率和Ca离子及SO4离子的浓度，就能够有效地进行以离子强度和硫酸钙溶度积为指标的蒸发装置4的运转管理。
接下来，以下用图5及图6对本发明所述的造水装置1的第2实施方式进行说明。第2实施方式所述的造水装置1如图5所示，具备罐2、纳米过滤膜装置3a、RO膜装置3b和蒸发装置4，由于它们与上述第1实施方式所述的造水装置1所具备的装置相同，因而省略详细的说明。
第2实施方式所述的造水装置1中的运转管理装置6如图5所示，具备饱和溶度积曲线数据组存储部66、离子强度计算单元62、溶度积计算单元63、算出蒸发装置4的运转条件的运转条件计算单元64、及运转条件变更单元65。另外，离子强度计算单元62及溶度积计算单元63与上述第1实施方式所述的构成相同，因此省略详细的说明。
饱和溶度积曲线数据组存储部66是收纳在多个温度下预先算出了通过离子强度、及硫酸钙的饱和溶度积的关系而确定的饱和溶度积曲线数据的饱和溶度积曲线数据组的存储介质。多个温度下的饱和溶度积曲线数据如上述那样，例如可通过采用“Journal of Chemical and Engineering Data Vol.13 No.2，April，1964”中报告的硫酸钙的溶解度相关的文献值(表1)，并将该值换算成离子强度和溶度积来制作。也就是说，可通过将表1所示的NaCl溶液中的硫酸钙的饱和溶解度的数据(温度范围25～200℃、NaCl浓度范围0.0～6.0Mol)全部换算成离子强度和硫酸钙的饱和溶度积并进行整理而获得。将所得到的规定温度范围的离子强度与硫酸钙饱和溶度积的关系绘成模式图表(饱和溶度积曲线数据组)并示于图6中。图6中的图表的X轴表示离子强度，Y轴表示饱和溶度积(Ksp)。另外，图6中示出了T1℃、125℃、T2℃、T3℃各温度下的饱和溶度积曲线。T1℃、125℃、T2℃、T3℃的各温度具有T1＜125℃＜T2℃＜T3℃的温度关系。另外，随着温度的升高，对应于同一离子强度的饱和溶度积(Ksp)的值变低，CaSO4析出的危险性增高。
运转条件计算单元64具有下述功能：通过对利用离子强度计算单元62及溶度积计算单元63算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与饱和溶度积曲线数据组进行比较，从而选定对应于被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值的规定的饱和溶度积曲线数据，并算出与所选定的规定的饱和溶度积曲线数据相对应的温度。例如，通过离子强度计算单元62及溶度积计算单元63算出的对应于被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值为图6中的B点时，由于该B点存在于T1℃、125℃及T2℃下的饱和溶度积曲线的下方，因此运转条件计算单元64按照算出T1℃、125℃及T2℃的温度中的最高温度即T2℃的方式构成。
运转条件变更单元65控制从锅炉等蒸汽产生单元7向蒸发装置4送入的蒸汽的量，使得蒸发装置4的驱动温度达到运转条件计算单元64所算出的温度(例如T2℃)。
这样，根据第2实施方式所述的造水装置1，运转管理装置6由于算出能够防止硫酸钙的垢析出的蒸发装置4的驱动温度条件，并按照蒸发装置4能够在该温度下驱动的方式进行控制，因此能够可靠地防止垢析出并有效地制造淡水。
另外，上述第2实施方式所述的造水装置1中，与第1实施方式同样，离子强度计算单元62也可以如下构成：根据通过被处理水的总溶解固体成分(TDS)与离子强度的关系预先确定的离子强度近似式(式3)而算出离子强度。
另外，算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)的总溶解固体成分计算单元也可以构成为：根据通过电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系预先确定的总溶解固体成分近似式(式4)来算出被处理水的总溶解固体成分(TDS)。
另外，上述第1及第2实施方式中，具备单独的蒸发装置4而构成造水装置1，也可以如图7所示，构成为具备串联连接有多个蒸发装置4的多效用型的蒸发装置4。具备多效用型的蒸发装置4时，以各蒸发装置4具备运转管理装置6的方式构成。并且，以各运转管理装置6所具有的离子强度计算单元62及溶度积计算单元63分别算出各蒸发装置4中的散布单元所散布的被处理水的离子强度及硫酸钙的溶度积的方式构成。通过这样的构成，能够防止各蒸发装置4中产生硫酸钙的垢，并且有效地制造饮料用等淡水。
另外，也可以根据通过向上述式3的X中代入上述式4的Y而求出的、电导率与离子强度的关系而预先确定的第2离子强度近似式，由通过电导率检测单元检测到的电导率直接算出离子强度。通过这样的构成，能够更迅速地进行离子强度的计算。

Claims (12)

1.一种运转管理装置，该运转管理装置控制将含有硫酸钙的被处理水通过加热而蒸发浓缩的蒸发装置的运转条件，运转管理装置具备：
饱和溶度积曲线数据，其根据规定温度下的离子强度与硫酸钙的饱和溶度积的关系而预先确定；
离子强度计算单元，其算出所述被处理水中的离子强度；
溶度积计算单元，其算出所述被处理水中的硫酸钙的溶度积；
运转条件计算单元，其通过将由所述离子强度计算单元及所述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与所述饱和溶度积曲线数据进行比较，算出所述蒸发装置的运转条件，该蒸发装置的运转条件为对应于所述被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值；以及
运转条件变更单元，其变更所述蒸发装置的运转条件以使达到所述运转条件计算单元所算出的运转条件。
2.根据权利要求1所述的运转管理装置，其具备算出所述被处理水的总溶解固体成分(TDS)的总溶解固体成分计算单元，
所述离子强度计算单元根据由总溶解固体成分(TDS)与离子强度的关系而预先确定的离子强度近似式，算出离子强度。
3.根据权利要求2所述的运转管理装置，其具备检测所述被处理水的电导率的电导率检测单元，
所述总溶解固体成分计算单元根据由电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系而预先确定的总溶解固体成分近似式，算出总溶解固体成分(TDS)。
4.根据权利要求1所述的运转管理装置，所述运转条件计算单元通过将由所述离子强度计算单元及所述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与所述饱和溶度积曲线数据比较，算出对应于离子强度的硫酸钙的溶度积不超过饱和溶度积值的离子强度值或硫酸钙的溶度积值，
所述运转条件变更单元变更所述被处理水的离子强度、或硫酸钙的溶度积，以达到所述运转条件计算单元所算出的不超过饱和溶度积值的离子强度值或硫酸钙的溶度积值。
5.一种造水装置，其具备通过将含有硫酸钙的被处理水加热而蒸发浓缩的蒸发装置、和权利要求1所述的运转管理装置。
6.一种运转管理方法，该运转管理方法控制将含有硫酸钙的被处理水通过加热而蒸发浓缩的蒸发装置的运转条件，该运转管理方法具备以下步骤：
离子强度计算步骤，其算出所述被处理水中的离子强度；
溶度积计算步骤，其算出所述被处理水中的硫酸钙的溶度积；
运转条件计算步骤，其通过将由所述离子强度计算步骤及所述溶度积计算步骤算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、和根据规定温度下的离子强度及硫酸钙的饱和溶度积的关系预先确定的饱和溶度积曲线数据进行比较，算出所述蒸发装置的运转条件，该蒸发装置的运转条件为对应于所述被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值；以及
运转条件变更步骤，其变更所述蒸发装置的运转条件以达到所述运转条件计算步骤所算出的运转条件。
7.根据权利要求6所述的运转管理方法，其具备算出所述被处理水的总溶解固体成分(TDS)的总溶解固体成分计算步骤，
所述离子强度计算步骤根据由总溶解固体成分(TDS)与离子强度的关系而预先确定的离子强度近似式，算出离子强度。
8.根据权利要求7所述的运转管理方法，其具备检测所述被处理水的电导率的电导率检测步骤，
所述总溶解固体成分计算步骤根据由电导率与总溶解固体成分(TDS)的关系而预先确定的总溶解固体成分近似式，算出总溶解固体成分(TDS)。
9.根据权利要求6所述的运转管理方法，其具备检测所述被处理水的电导率的电导率检测步骤，
所述离子强度计算步骤根据由电导率与离子强度的关系而预先确定的第2离子强度近似式，算出离子强度。
10.根据权利要求6所述的运转管理方法，所述运转条件计算步骤通过将由所述离子强度计算单元及所述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与所述饱和溶度积曲线数据进行比较，算出对应于离子强度的硫酸钙的饱和溶度积不超过饱和溶度积值的离子强度值或硫酸钙的溶度积值，
所述运转条件变更单元变更所述被处理水的离子强度、或硫酸钙的溶度积，以达到所述运转条件计算单元所算出的不超过饱和溶度积值的离子强度值或硫酸钙的溶度积值。
11.一种造水方法，通过用权利要求6所述的运转管理方法将含有硫酸钙的被处理水蒸发浓缩，从而生成淡水。
12.一种造水装置，该造水装置具备将含有硫酸钙的被处理水通过加热而蒸发浓缩的蒸发装置、和控制所述蒸发装置的运转条件的运转管理装置，
所述运转管理装置具备：
饱和溶度积曲线数据组，其为在多个温度下预先算出饱和溶度积曲线数据的饱和溶度积曲线数据组，该饱和溶度积曲线数据由规定温度下的离子强度、及硫酸钙的饱和溶度积的关系预先确定；
离子强度计算单元，其算出所述被处理水中的离子强度；
溶度积计算单元，其算出所述被处理水中的硫酸钙的溶度积；
运转条件计算单元，其通过将由所述离子强度计算单元及所述溶度积计算单元算出的离子强度值及硫酸钙的溶度积值、与所述饱和溶度积曲线数据组进行比较，从而选定对应于所述被处理水的离子强度值的硫酸钙的溶度积值不超过饱和溶度积值的规定的饱和溶度积曲线数据，并且算出与所述规定的饱和溶度积曲线数据相对应的温度；以及
运转条件变更单元，其变更所述蒸发装置的加热温度以达到所述运转条件计算单元所算出的温度。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104436731A (zh) * 2014-11-25 2015-03-25 上海试四化学品有限公司 一种乙酸乙酯回流反应的自动分水装置
CN113758978A (zh) * 2021-08-31 2021-12-07 西安热工研究院有限公司 基于orp值计算湿法脱硫浆液液相含硫(iv)物质含量的方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012239967A (ja) * 2011-05-18 2012-12-10 Ihi Corp 海水の淡水化システム及びその方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5916584A (ja) * 1982-07-20 1984-01-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 海水淡水化装置の水素イオン濃度制御装置
JPH01104399A (ja) * 1987-10-15 1989-04-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スケール析出防止方法
CN101092265A (zh) * 2006-06-21 2007-12-26 中国石油化工股份有限公司 稀硫铵废水的处理方法
JP2008272668A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Saline Water Conversion Corp 造水装置及び造水方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100498583B1 (ko) 1999-08-20 2005-07-01 엘.이.티.리딩 엣지 테크놀로지즈 리미티드 이온선택성막을 사용한 물 담수화 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5916584A (ja) * 1982-07-20 1984-01-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 海水淡水化装置の水素イオン濃度制御装置
JPH01104399A (ja) * 1987-10-15 1989-04-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スケール析出防止方法
CN101092265A (zh) * 2006-06-21 2007-12-26 中国石油化工股份有限公司 稀硫铵废水的处理方法
JP2008272668A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Saline Water Conversion Corp 造水装置及び造水方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104436731A (zh) * 2014-11-25 2015-03-25 上海试四化学品有限公司 一种乙酸乙酯回流反应的自动分水装置
CN113758978A (zh) * 2021-08-31 2021-12-07 西安热工研究院有限公司 基于orp值计算湿法脱硫浆液液相含硫(iv)物质含量的方法
CN113758978B (zh) * 2021-08-31 2024-03-22 西安热工研究院有限公司 基于orp值计算湿法脱硫浆液液相含硫(iv)物质含量的方法

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