CN210764468U

CN210764468U - 膜分离装置及造水系统

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Publication number: CN210764468U
Application number: CN201921232045.6U
Authority: CN
Inventors: 藤原信也; 中尾崇人
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Dongyang Textile Mc Co ltd
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: JP7428127B2; WO2020027056A1; JPWO2020027056A1

Abstract

本实用新型提供一种在使用盐水浓缩方式的情况下能够进一步削减所需的能量并提高能量效率的膜分离装置、造水系统。该膜分离装置将包含水的对象液分离成浓缩后的所述对象液即浓缩液与稀释后的所述对象液即稀释液，该膜分离装置具备：半透膜模块，其具有半透膜、以及被所述半透膜分隔的第一室及第二室，通过使所述对象液的一部分以规定的压力流向所述第一室，使所述对象液的其他部分以比所述规定的压力低的压力流向所述第二室，从而使所述第一室内的所述对象液所含的水经由所述半透膜向所述第二室内的所述对象液移动，从所述第一室排出所述浓缩液，从所述第二室排出所述稀释液；以及第一能量回收装置，其对所述浓缩液的能量即第一能量进行回收。

Description

膜分离装置及造水系统

技术领域

本实用新型涉及膜分离装置、造水系统、膜分离方法及造水方法。

背景技术

从海水生产淡水的造水系统是这样的系统：将通过高压泵升压至比渗透压高的规定的压力的海水向反渗透(RO：Reverse Osmosis)模块供给，使其通过RO膜，由此，将海水中的盐分等去除而取出淡水。剩余的海水作为浓缩盐水(盐水)被从RO模块排出。

从该RO模块排出的浓缩盐水也为高压，具有较高的压力能量。因此，近年来，利用各种能量回收装置(Energy Recovery Device。以下有时略称为“ERD”)对高压的浓缩盐水所具有的压力能量进行回收，将回收后的能量用于海水的加压，由此削减高压泵等的消耗电力(消耗动力)。这样的ERD例如在专利文献1(日本特开2004-81913号公报)、专利文献2(日本特开平1-123605号公报)等中公开。

另一方面，参照图1，以降低使用了RO法的淡水化处理所需的能量等为目的，研究了如下的膜分离方法(盐水浓缩方式)：向半透膜模块1的第一室11流入对象液的一部分，向第二室12流入对象液的其他部分，对第一室11进行加压，由此，使第一室11内的对象液所含的水经由半透膜10向第二室12内的对象液移动，从第二室12排出稀释后的对象液(稀释液)(参照专利文献3：日本特开2018-1111号公报)。

在先技术文献

专利文献：

专利文献1：日本特开2004-81913号公报

专利文献2：日本特开平1-123605号公报

专利文献3：日本特开2018-1111号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

然而，在使用上述的盐水浓缩方式(Brine concentration)(以下有时略称为“BC”的)的情况下，从第一室11内排出的对象液的压力与向第一室11供给的对象液的压力(例如6～8MPa左右)之差例如为50kPa以下，从第一室11内排出的对象液也具有较高的压力能量，因此，该能量白白浪费。因此，具有进一步削减能量的余地。

因此，本实用新型的目的在于，提供一种在使用盐水浓缩方式的情况下能够进一步削减所需的能量并提高能量效率的膜分离装置、造水系统、膜分离方法及造水方法。

用于解决课题的方案

(1)一种膜分离装置，将包含水的对象液分离成浓缩后的所述对象液即浓缩液与稀释后的所述对象液即稀释液，其特征在于，

所述膜分离装置具备：

半透膜模块，其具有半透膜、以及被所述半透膜分隔的第一室及第二室，通过使所述对象液的一部分以规定的压力流向所述第一室，使所述对象液的其他部分以比所述规定的压力低的压力流向所述第二室，从而使所述第一室内的所述对象液所含的水经由所述半透膜向所述第二室内的所述对象液移动，从所述第一室排出所述浓缩液，从所述第二室排出所述稀释液；以及

第一能量回收装置，其对所述浓缩液的能量即第一能量进行回收。

(2)在(1)所记载的膜分离装置的基础上，所述第一能量被传递到所述对象液而使所述对象液升压。

(3)在(1)或(2)所记载的膜分离装置的基础上，所述膜分离装置还具备压力降低装置，

具有所述规定的压力的所述对象液的其他部分通过所述压力降低装置，由此以比所述规定的压力低的压力流向所述第二室。

(4)一种造水系统，从原液生产淡水，其特征在于，

所述造水系统具备：

高压泵，其将所述原液升压到规定的压力而向反渗透模块供给；

所述反渗透模块，其从升压到所述规定的压力的所述原液经由反渗透膜而分离及回收所述淡水，将浓缩后的所述原液即浓缩原液排出；以及

(1)或(2)所记载的膜分离装置，

向所述膜分离装置提供的所述对象液是所述浓缩原液。

(5)在(4)所记载的造水系统的基础上，所述第一能量被传递到所述原液而使所述原液升压。

(6)在(4)或(5)所记载的造水系统的基础上，所述膜分离装置还具备压力降低装置，

(7)在(6)所记载的造水系统的基础上，在所述压力降低装置中，对具有所述规定的压力的所述对象液的能量即第二能量进行回收。

(8)在(7)所记载的造水系统的基础上，所述第二能量被传递到所述原液而使所述原液升压。

(9)一种膜分离方法，将包含水的对象液分离成浓缩后的所述对象液即浓缩液与稀释后的所述对象液即稀释液，其特征在于，

所述膜分离方法包括：

膜分离工序，在该膜分离工序中，相对于具有半透膜、以及被所述半透膜分隔的第一室及第二室的半透膜模块，使所述对象液的一部分以规定的压力流向所述第一室，使所述对象液的其他部分以比所述规定的压力低的压力流向所述第二室，由此，使所述第一室内的所述对象液所含的水经由所述半透膜向所述第二室内的所述对象液移动，从所述第一室排出所述浓缩液，从所述第二室排出所述稀释液；以及

第一能量回收工序，在该第一能量回收工序中，对所述浓缩液的能量即第一能量进行回收。

(10)一种造水方法，从原液生产淡水，其特征在于，

所述造水方法包括：

升压工序，在该升压工序中，将所述原液升压到规定的压力而向反渗透模块供给；

反渗透工序，在该反渗透工序中，使用所述反渗透模块，从升压到所述规定的压力的所述原液经由反渗透膜而分离及回收所述淡水，将浓缩后的所述原液即浓缩原液排出；以及

(9)所记载的膜分离方法，

在所述膜分离方法中提供的所述对象液是所述浓缩原液。

(11)一种膜分离装置，该膜分离装置得到从包含水的第一对象液浓缩后的作为所述第一对象液的浓缩液，并且得到从第二对象液稀释后的作为所述第二对象液的稀释液，其特征在于，

所述膜分离装置具备：

半透膜模块，其具有半透膜、以及被所述半透膜分隔的第一室及第二室，通过使所述第一对象液以规定的压力流向所述第一室，使所述第二对象液以比所述规定的压力低的压力流向所述第二室，从而使所述第一室内的所述第一对象液所含的水经由所述半透膜向所述第二室内的所述第二对象液移动，从所述第一室排出所述浓缩液，从所述第二室排出所述稀释液；以及

(12)在(11)所记载的膜分离装置的基础上，所述第一能量被传递到所述第一对象液而使所述第一对象液升压。

实用新型效果

根据本实用新型，可提供在使用盐水浓缩方式的情况下能够进一步削减所需的能量且提高能量效率的膜分离装置、造水系统、膜分离方法及造水方法。

附图说明

图1是示出以往的膜分离装置的示意图。

图2是示出实施方式1的膜分离装置的示意图。

图3是示出实施方式1的膜分离装置的变形例的示意图。

图4是示出以往的造水系统的示意图。

图5是示出实施方式2的造水系统的示意图。

图6是示出实施方式3的造水系统的示意图。

图7是示出实施方式4的造水系统的示意图。

图8是示出实施方式5的造水系统的示意图。

图9是示出实施方式6的造水系统的示意图。

附图标记说明：

1半透膜模块，10半透膜，11第一室，12第二室，2反渗透(RO)模块，20反渗透(RO)膜，21第一室，22第二室，30、30a、30b泵，31高压泵，32增压泵，4分流阀，5、51、52压力转换装置，6涡轮增压器，6a、6b涡轮，7水轮机，9贮存罐。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。需要说明的是，在附图中，相同的参照标号表示相同的部分或相当的部分。另外，长度、宽度、厚度、深度等尺寸关系为了明确附图和简化附图而能够适当变更，并非表示实际的尺寸关系。需要说明的是，在图1～图9中，示出各流路的线的粗细度的不同表示流动的液体的压力不同，线较粗表示压力较高。

<膜分离装置>

以下，对本实用新型的造水系统的实施方式进行说明。

〔实施方式1〕

图2是示出实施方式1的膜分离装置的示意图。

本实施方式的膜分离装置是将包含水的对象液分离成浓缩后的对象液即浓缩液和稀释后的对象液即稀释液的膜分离装置。

参照图2，本实施方式的膜分离装置具备半透膜模块1和第一能量回收装置。

半透膜模块1具有半透膜10和被半透膜10分隔的第一室11及第二室12。

在半透膜模块1中，使对象液的一部分以规定的压力流向第一室11，使对象液的其他部分以比规定的压力低的压力流向第二室12，由此，使第一室11内的对象液所含的水经由半透膜10向第二室12内的对象液移动，从第一室11排出浓缩液，从第二室12排出稀释液。

这里，向半透膜模块1的第一室11和第二室12流入的对象液是相同的液体，因此，具有基本上相等的渗透压。因此，无需如RO法那样采用用于克服对象液(高渗透压液)与淡水之间的高渗透压差而引起反渗透的较高的压力，能够通过比较低的加压来实施对象液的膜分离(能够稀释一部分的对象液并浓缩其他部分的对象液)。

其中，即便在流向第一室11的对象液与流向第二室12的对象液之间的浓度不同的情况下，只要其渗透压差(绝对值)小于向第一室11供给的对象液的压力，则理论上也能够实施膜分离工序。优选的是，向第一室11(加压侧)流入的盐水的渗透压与向第二室12供给的对象液的渗透压之差为向第一室11供给的对象液的规定的压力的30％以下。

需要说明的是，膜分离装置可以是如图1所示那样使用了一个半透膜模块1的一级装置，但也可以是使用了多个半透膜模块的多级装置。在膜分离工序中，无法使半透膜10的两侧的稀释盐水与第一盐水的渗透压差成为向半透膜模块1的第一室11供给的液体的压力以上，因此，一级工序(一个半透膜模块)中的盐水的稀释率存在界限。因此，也可以以使向淡水化处理工序提供的稀释盐水成为更低的浓度而进一步降低淡水化处理工序所需的压力等为目的，将膜分离工序设为两级以上的工序。

作为半透膜，例如举出被称为反渗透膜(RO膜：Reverse Osmosis Membrane)、正渗透膜(FO膜：Forward Osmosis Membrane)、纳滤膜(NF膜：Nanofiltration Membrane)、超滤膜(UF膜：Ultrafiltration Membrane)的半透膜。半透膜优选为反渗透膜或正渗透膜、纳滤膜。需要说明的是，在作为半透膜而使用反渗透膜或正渗透膜、纳滤膜的情况下，向第一室11供给的对象液的压力优选为6～8MPa。

通常，RO膜及FO膜的孔径为约2nm以下，UF膜的孔径为约2～100nm。NF膜是RO膜中的离子、盐类的阻止率比较低的膜，通常，NF膜的孔径为约1～2nm。在作为半透膜而使用RO膜或FO膜、NF膜的情况下，RO膜或FO膜、NF膜的盐去除率优选为90％以上。

作为构成半透膜的材料，没有特别限定，但例如举出纤维素系树脂、聚砜系树脂、聚酰胺系树脂等。半透膜优选由包含纤维素系树脂及聚砜系树脂中的至少任一方的材料构成。

纤维素系树脂优选为乙酸纤维素系树脂。乙酸纤维素系树脂具有对作为杀菌剂的氯的耐性，具有能够抑制微生物的繁殖的特征。乙酸纤维素系树脂优选为乙酸纤维素，从耐久性这一方面出发，更优选为三乙酸纤维素。

聚砜系树脂优选为聚醚砜系树脂。聚醚砜系树脂优选为磺化聚醚砜。

作为半透膜(及后述的反渗透膜)的形状，没有特别限定，但例如举出平膜、螺旋膜或中空纤维膜。需要说明的是，在图2中，作为半透膜10，简化并描绘了平膜，但不特别限定于这样的形状。需要说明的是，中空纤维膜(中空纤维型半透膜)与螺旋型半透膜等相比，在能够增大各模块的膜面积且能够提高渗透效率这一点是有利的。

另外，作为半透膜模块(及后述的反渗透模块)的方式，没有特别限定，但在使用中空纤维膜的情况下，举出将中空纤维膜笔直配置的轴流型模块、将中空纤维膜卷绕于芯管的交叉卷绕型模块等。在使用平膜的情况下，举出将平膜重叠的层叠型模块、将平膜设为信封状并卷绕于芯管的螺旋型模块等。

作为具体的中空纤维膜的一例，举出整体由纤维素系树脂构成的单层结构的膜。其中，这里所说的单层结构是指，无需为层整体均匀的膜，例如优选如日本特开2012-115835号公报公开的那样，在外周表面附近具有致密层，该致密层成为实质上规定中空纤维膜的孔径的分离活性层。

作为具体的中空纤维膜的其他例，举出在支承层(例如，由聚苯醚构成的层)的外周表面具有由聚亚苯基系树脂(例如，磺化聚醚砜)构成的致密层的双层结构的膜。另外，作为其他例，举出在支承层(例如，由聚砜或聚醚砜构成的层)的外周表面具有由聚酰胺系树脂构成的致密层的双层结构的膜。

需要说明的是，在使用了中空纤维膜的半透膜模块中，通常，中空纤维膜的外侧成为第一室。这是因为，即便对在中空纤维膜的内侧(中空部)流动的流体进行加压，压力损失也变大，加压难以充分地发挥作用。

在本说明书中，“对象液”只要为包含水的液体即可，没有特别限定，也可以是溶液及悬浊液中的任一种。作为对象液，例如举出海水、河流水、淡咸水、废水等。作为废水，例如举出工业废水、生活废水、油田或气田的废水等。

另外，在本实施方式的膜分离装置用于后述的造水系统的情况下，向膜分离装置供给的对象液也可以是通过反渗透工序而排出的浓缩原液。

需要说明的是，对象液也可以被实施用于去除对象液中所含的微粒、微生物等的前处理。作为前处理，能够实施用于海水淡水化技术的各种公知的前处理，例如举出使用了NF膜、UF膜、MF膜等的过滤、次氯酸钠的添加、凝聚剂添加等。

(第一能量回收装置)

第一能量回收装置对作为浓缩液的能量的第一能量进行回收。

图2的(a)～(c)示出使用了三种ERD的膜分离装置。

在本实施方式中，作为第一能量回收装置(第一ERD)，例如举出使用涡轮等以电气的形式回收能量的电气式的ERD、或者从浓缩液机械地回收能量的机械式的ERD。使用与电气式的ERD相比能量转换损失小的机械式的ERD时，消耗电力的削减效果大。

作为机械式的ERD，已知有使用涡轮增压器或者与高压泵的驱动轴在同轴上结合的水轮机而将浓缩液的压力能量以动力的形式回收的动力传递式的ERD。另外，作为机械式的ERD的其他例，也能够使用压力转换装置(Pressure Exchanger：PX)等的对浓缩液的压力直接进行回收的压力传递式的ERD。

在图2的(a)所示的膜分离装置中，第一ERD是压力转换装置(PX)5(压力传递式的ERD)。作为机械式的ERD的一种的压力传递式的ERD通常与动力传递式的ERD相比转换损失小，能量回收效率优异。

需要说明的是，如图2的(a)所示，在利用压力传递式的ERD将从半透膜模块1排出的浓缩液的压力向对象液传递的情况下，通常，设置与通过高压泵31的流路不同的流路，利用压力传递式的ERD对该流路的对象液进行升压。然后，进一步使用增压泵32，将由压力传递式的ERD升压后的对象液升压至与从高压泵31排出的对象液相同的压力，之后向通过高压泵31的流路供给。

在图2的(b)所示的膜分离装置中，第一ERD是涡轮增压器6(动力传递式的ERD)。需要说明的是，涡轮增压器6包括涡轮6a、6b。通过将浓缩液送至涡轮增压器6的一方侧(浓缩液侧)的涡轮6a，能够利用另一方侧(对象液侧)的涡轮6b将能量从浓缩液向对象液以动力的形式传递。

需要说明的是，涡轮增压器6的涡轮6b配置在高压泵31的下游侧。采用这样的配置结构是因为，当向高压泵31的上游侧传递动力(压力)而使高压泵31的吸入侧成为高压时，难以采用通用的高压泵，需要使用上游侧的耐压性能高的专门的泵，设备成本增大。

在图2的(c)所示的膜分离装置中，第一ERD是与高压泵31的驱动轴在同轴上结合的水轮机7(动力传递式的ERD)。通过将浓缩液送至水轮机7，能够利用高压泵31将能量从浓缩液向对象液以动力的形式传递。

作为水轮机7，能够使用缓冲水轮机及反动水轮机中的任一方，但在流量调整运转容易这一方面，优选使用缓冲水轮机。例如，在作为缓冲水轮机而使用了佩尔顿水轮机的情况下，通过与ERD所要求的输出的变化相应地变更用于向水轮机喷射浓缩液等的喷嘴的开度，能够调整浓缩液等的流量。

作为缓冲水轮机，除了佩尔顿水轮机以外，例如也可以使用涡轮冲击式水轮机(Turgo impulse turbine)、双击式水轮机(cross flow turbine)。在它们之中，从回收效率、维护的容易性的观点出发，也优选使用佩尔顿水轮机。

需要说明的是，也可以在高压泵31与水轮机7之间设置离合器。由此，在起动造水系统之后达到稳定状态的初始状态下，通过切断离合器，即便在初始状态下，水轮机7也能够不成为高压泵31的负载。

图2的(b)及图2的(c)所示的动力传递式的ERD与电气式的ERD相比，能量回收效率高，另外，虽然ERD本身的能量回收效率比压力传递式的ERD低，但具有无需设置如压力传递式的ERD那样的增压泵等这样的优点。需要说明的是，通常，涡轮增压器相比于与高压泵的驱动轴在同轴上结合的水轮机等，可处理的流量范围宽，因此，具有适于大量处理这样的优点。

但是，关于机械式的ERD，尤其是若还考虑造水系统的起动时、停止时的操作，则系统整体的设计难。与此相对，电气式的ERD将发出的电经由布线向高压泵31等供给即可，因此，设计的自由度高。

在本实施方式中，将浓缩液的能量(第一能量)向对象液传递而使对象液升压。即，第一能量回收装置将从浓缩液回收到的第一能量传递到向半透膜模块1的第一室11供给的对象液。

从半透膜模块1排出的浓缩液的压力虽然比由高压泵31升压后的规定的压力低，但具有较高的压力能量。通过利用第一ERD对浓缩液的能量(第一能量)进行回收，从浓缩液向对象液传递能量(使对象液升压)，从而能够利用浓缩液的较高的压力能量，使高压泵31的消耗动力降低。

(压力降低装置)

在本实施方式中，膜分离装置还具备压力降低装置。具有规定的压力的对象液的其他部分通过压力降低装置，从而以比规定的压力低的压力流向第二室12。

作为压力降低装置，例如，举出能够使升压至规定的压力的对象液分开流向半透膜模块1的第一室11和第二室12的分流阀4等。这里，分流阀4(压力降低装置)具有将流向第二室12的对象液减压为比规定的压力低的压力的功能。

通过使用这样的压力降低装置，例如具有可以设置一条该压力降低装置的上游侧的对象液的流路这样的优点。

需要说明的是，在高压泵31的上游侧也可以具备未图示的前处理装置。前处理装置是利用砂过滤、UF膜(Ultrafiltration：超滤膜)、MF膜(Microfiltration：精密过滤膜)、筒式过滤器等对由泵30取到的原液进行处理的装置。通过前处理装置，能够从原液去除浑浊物质，得到适合于半透膜模块1等的水质的原液。也能够根据需要而增加pH的调节单元、氯添加装置等。

〔实施方式1的变形例〕

图3是示出实施方式1的膜分离装置的变形例的示意图。图3所示的膜分离装置在向第一室11和第二室12分别独立地供给对象液这一方面与图2所示的膜分离装置不同。除此以外的方面与图2所示的膜分离装置是同样的。

即，本变形例是得到从包含水的第一对象液浓缩后的作为第一对象液的浓缩液、并且得到从第二对象液稀释后的作为第二对象液的稀释液的膜分离装置。通过使第一对象液以规定的压力流向第一室、使第二对象液以比规定的压力低的压力流向第二室，从而使第一室内的第一对象液所含的水经由半透膜向第二室内的第二对象液移动，从第一室排出浓缩液，从第二室排出稀释液。

向第一室11供给的对象液(第一对象液)与向第二室12供给的对象液(第二对象液)可以是相同的液体，也可以是不同的液体。需要说明的是，如上所述，即便在流向第一室11的对象液(第一对象液)与流向第二室12的对象液(第二对象液)之间浓度(渗透压)不同的情况下，也能够实施膜分离工序。

需要说明的是，在本变形例中，向第一对象液传递第一能量，使第一对象液升压。

<膜分离方法>

本实用新型还涉及将包含水的对象液分离成浓缩后的对象液即浓缩液与稀释后的对象液即稀释液的膜分离方法。

本实施方式的膜分离方法至少具备膜分离工序和第一能量回收工序。

在膜分离工序中，相对于具有半透膜10和被半透膜10分隔的第一室11及第二室12的半透膜模块1，将对象液的一部分以规定的压力流向第一室11，将对象液的其他部分以比规定的压力低的压力流向第二室12，由此，使第一室11内的对象液所含的水经由半透膜10向第二室12内的对象液移动，从第一室11排出浓缩液，从第二室12排出稀释液。

在第一能量回收工序中，对作为浓缩液的能量的第一能量进行回收。

<造水系统>

以下，对本实用新型的造水系统的实施方式进行说明。

〔实施方式2〕

图5是示出实施方式2的造水系统的示意图。

本实施方式的造水系统是用于从原液生产淡水的系统。

参照图5，本实施方式的造水系统具备高压泵31、反渗透(RO)模块2、以及上述的膜分离装置。高压泵31将原液升压到规定的压力而向RO模块2供给。RO模块2从升压到规定的压力的原液经由反渗透(RO)膜分离及回收淡水，将浓缩后的原液即浓缩原液排出。

在本实施方式中，向上述的膜分离装置提供的对象液是该浓缩原液。即，在RO模块2(第一室21)的下游连接有上述的膜分离装置。

与实施方式1同样地，在本实施方式中，也通过第一能量回收装置对作为浓缩液的能量的第一能量进行回收。但是，在本实施方式中，与实施方式1不同，将回收后的第一能量向原液传递而使原液升压。

在本说明书中，“原液”只要是向RO模块2供给的包含水的液体即可，没有特别限定，也可以是溶液及悬浊液中的任一方。作为原液，与对象液同样地，例如举出海水、河流水、淡咸水、废水等。

(高压泵)

在本实施方式的造水系统中，首先，利用泵30a将原液(海水等)向高压泵31供给。然后，高压泵31将原液升压到规定的压力(例如，6～8MPa)而向RO模块2供给。

高压泵优选为具有频率转换装置(变频器)的变频器方式的泵。在该情况下，能够在从刚起动造水系统之后到稳定状态为止的初始状态下，以低速(低流量)对高压泵进行驱动，渐渐地使流量增加，直至成为稳定状态为止。

(反渗透模块)

反渗透(RO)模块2从利用高压泵31升压到规定的压力的原液经由反渗透(RO)膜分离及回收淡水，将浓缩后的原液即浓缩原液排出。这样，能够得到透过了RO模块2的RO膜的淡水。分离后的淡水根据需要被送至下一个精制工序等，成为生产水。从RO模块2排出的浓缩原液(对象液)具有较高的压力，因此，利用该压力被送至半透膜模块1(膜分离装置)。

(膜分离装置)

图5的(a)～图5的(c)所示的造水系统具备上述的膜分离装置。膜分离装置包括第一ERD及压力降低装置(分流阀4)。

在图5的(a)中，第一ERD是压力转换装置(PX)5。在图5的(b)中，第一ERD是涡轮增压器6。在图5的(c)中，第一ERD是与高压泵31的驱动轴在同轴上结合的水轮机7。

与实施方式1同样地，通过这样的第一ERD对浓缩液的能量(第一能量)进行回收，并向对象液传递，由此能够降低高压泵31的消耗动力。

需要说明的是，通过上述的膜分离装置使用压力降低装置(分流阀4)，从而能够利用从RO模块2排出的浓缩原液所具有的压力，使在膜分离装置中流向第一室的对象液与流向第二室的对象液之间产生压力差。

〔实施方式3〕

图6是示出实施方式3的造水系统的示意图。

在本实施方式中，在压力降低装置中，对具有规定的压力的对象液的能量即第二能量进行回收。即，作为压力降低装置而使用ERD。在本实施方式中，将第二能量向原液传递而使原液升压。

在图6的(a)所示的膜分离装置中，第一ERD是压力转换装置(PX)5。另外，压力降低装置是涡轮增压器6，由此来回收第二能量。需要说明的是，通过涡轮增压器6而使对象液(浓缩原液)的压力损失，因此，通过涡轮增压器6(涡轮6a)之后的对象液由泵30b送至半透膜模块1的第二室12。

图6的(b)所示的膜分离装置仅在压力降低装置是与高压泵31的驱动轴在同轴上结合的水轮机7这一方面与图6的(a)不同。

在本实施方式中，不仅回收第一能量，还回收第二能量，由此，能够提高能量回收效率，能够增大消耗电力的削减效果。

需要说明的是，图4是示出以往的造水系统的示意图。在上述的膜分离装置(盐水浓缩方式：BC)的上游具备RO模块2的造水系统中，从RO模块2的第一室21内排出的对象液的压力与向第一室21供给的对象液的压力之差例如为50kPa以下，具有比从第一室21内排出的对象液高的压力能量。因此，通过从自RO模块2的第一室21内排出的浓缩后的原液(浓缩原液)回收能量，具有进一步提高能量效率的余地。

另外，从上游的RO模块2排出的浓缩原液(对象液)例如以6～8MPa的压力被供给到半透膜模块1的第一室11，由分流阀减压到例如3MPa以下的压力的对象液被供给到半透膜模块1的第二室12。在本实施方式中，能够有效利用与被该分流阀降低的量相当的对象液的压力能量。

〔实施方式4〕

图7是示出实施方式4的造水系统的示意图。

图7的(a)及图7的(b)所示的膜分离装置仅在不具备第一ERD这一方面与图6的(a)及图6的(b)不同。

在本实施方式中，不进行第一能量(浓缩液的能量)的回收，仅回收第二能量(浓缩原液的能量)。这样，即便在仅回收第二能量的情况下，当使用盐水浓缩方式(上述的膜分离装置)时，也能够进一步削减所需的能量，能够提高能量效率。

〔实施方式5〕

图8是示出实施方式5的造水系统的示意图。

在图8的(a)所示的造水系统中，作为用于回收从RO模块2排出的浓缩原液的能量的ERD，设置有压力转换装置5。除此以外的方面与图5的(b)是同样的。不进行压力降低装置(分流阀4)中的能量回收。

这里，如图8的(a)所示，在连接RO模块2与半透膜模块1的流路的中途，也可以设置暂时贮存浓缩原液的贮存罐9。通过设置贮存罐9，从而使第一ERD与第二ERD之间的调整变得容易，使造水系统的控制变得容易。

图8的(b)所示的膜分离装置仅在压力降低装置是与高压泵31的驱动轴在同轴上结合的水轮机7这一方面与图8的(a)不同。

在本实施方式中，通过进一步回收从RO模块2排出的浓缩原液的能量，能够进一步提高造水系统的能量效率。

〔实施方式6〕

图9是示出实施方式6的造水系统的示意图。

在图9的(a)所示的造水系统中，第一ERD是压力转换装置52，压力降低装置是涡轮增压器6，兼作对具有规定的压力的对象液的能量(第二能量)进行回收的ERD。此外，作为用于回收从RO模块2排出的浓缩原液的能量的ERD，设置有压力转换装置51。除此以外的方面与图8的(a)是同样的。

图9的(b)所示的膜分离装置仅在压力降低装置是与高压泵31的驱动轴在同轴上结合的水轮机7这一方面与图9的(a)不同。

在本实施方式中，通过使用三个能量回收装置(ERD)，能够进一步提高造水系统的能量效率。

<造水方法>

本实用新型也涉及从原液生产淡水的造水方法。

本实施方式的造水方法至少具备升压工序、反渗透工序以及上述(9)所记载的膜分离方法。

在升压工序中，将原液升压到规定的压力而向反渗透模块供给。

在反渗透工序中，使用反渗透模块，从升压到规定的压力的原液经由反渗透膜而分离及回收淡水，将浓缩后的原液即浓缩原液排出。

在膜分离方法中提供的对象液是通过反渗透工序而得到的浓缩原液。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面均是例示，而并非是限制性的内容。本实用新型的范围由技术方案示出而非上述的说明，包括与技术方案同等的含义及范围内的全部变更。

Claims

1.一种膜分离装置，将包含水的对象液分离成浓缩后的所述对象液即浓缩液与稀释后的所述对象液即稀释液，其特征在于，

所述膜分离装置具备：

2.根据权利要求1所述的膜分离装置，其特征在于，

所述第一能量被传递到所述对象液而使所述对象液升压。

3.根据权利要求1或2所述的膜分离装置，其特征在于，

所述膜分离装置还具备压力降低装置，

4.一种造水系统，从原液生产淡水，其特征在于，

所述造水系统具备：

权利要求1或2所述的膜分离装置，

向所述膜分离装置提供的所述对象液是所述浓缩原液。

5.根据权利要求4所述的造水系统，其特征在于，

所述第一能量被传递到所述原液而使所述原液升压。

6.根据权利要求4或5所述的造水系统，其特征在于，

所述膜分离装置还具备压力降低装置，

7.根据权利要求6所述的造水系统，其特征在于，

在所述压力降低装置中，对具有所述规定的压力的所述对象液的能量即第二能量进行回收。

8.根据权利要求7所述的造水系统，其特征在于，

所述第二能量被传递到所述原液而使所述原液升压。

9.一种膜分离装置，该膜分离装置得到从包含水的第一对象液浓缩后的作为所述第一对象液的浓缩液，并且得到从第二对象液稀释后的作为所述第二对象液的稀释液，其特征在于，

所述膜分离装置具备：

10.根据权利要求9所述的膜分离装置，其特征在于，

所述第一能量被传递到所述第一对象液而使所述第一对象液升压。