JP2001104954A - 海水淡水化システム - Google Patents
海水淡水化システムInfo
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- JP2001104954A JP2001104954A JP28761099A JP28761099A JP2001104954A JP 2001104954 A JP2001104954 A JP 2001104954A JP 28761099 A JP28761099 A JP 28761099A JP 28761099 A JP28761099 A JP 28761099A JP 2001104954 A JP2001104954 A JP 2001104954A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 原水温度が最も高くなる夏場には生産すべき
淡水の需要が低下し、原水温度が最も低くなる冬場に生
産すべき淡水の需要が増加するケースにおいても動力費
を効果的に低減できる高回収率型の淡水化システムを提
供する。 【解決手段】 淡水化システムであって、直列に連結さ
れた逆浸透膜モジュール群；と、１段目の逆浸透膜モジ
ュールへ原水を加圧・供給するための高圧ポンプ；と、
各段の逆浸透膜モジュールへ前段の逆浸透膜モジュール
からの濃縮水を加圧・供給するための各加圧ポンプ；
と、最終段の逆浸透膜モジュールからの濃縮水から動力
を回収し、該回収された動力を該高圧ポンプに供給する
ための回収タービン；と、から構成された淡水化システ
ムであって、各段の高圧ポンプ及び加圧ポンプの出口と
各段の逆浸透膜モジュールとの間に流量調節弁を設けて
いないこと、及び各加圧ポンプのモータにはインバータ
を装備したこと、を特徴とする。
淡水の需要が低下し、原水温度が最も低くなる冬場に生
産すべき淡水の需要が増加するケースにおいても動力費
を効果的に低減できる高回収率型の淡水化システムを提
供する。 【解決手段】 淡水化システムであって、直列に連結さ
れた逆浸透膜モジュール群；と、１段目の逆浸透膜モジ
ュールへ原水を加圧・供給するための高圧ポンプ；と、
各段の逆浸透膜モジュールへ前段の逆浸透膜モジュール
からの濃縮水を加圧・供給するための各加圧ポンプ；
と、最終段の逆浸透膜モジュールからの濃縮水から動力
を回収し、該回収された動力を該高圧ポンプに供給する
ための回収タービン；と、から構成された淡水化システ
ムであって、各段の高圧ポンプ及び加圧ポンプの出口と
各段の逆浸透膜モジュールとの間に流量調節弁を設けて
いないこと、及び各加圧ポンプのモータにはインバータ
を装備したこと、を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜法による
淡水化システムに関し、特に海水や高濃度かん水を原水
とする逆浸透膜法による淡水化システムに関する。
淡水化システムに関し、特に海水や高濃度かん水を原水
とする逆浸透膜法による淡水化システムに関する。
【０００２】近年、渇水期における淡水確保策として海
水や高濃度かん水を逆浸透膜法にて淡水化する方法が脚
光を浴びるようになってきた。
水や高濃度かん水を逆浸透膜法にて淡水化する方法が脚
光を浴びるようになってきた。
【０００３】このような淡水化システムにおいては、回
収率（＝生産（脱塩）水量／原水量）を上げるために、
これまでの単段処理（回収率＝４０％程度）に代え多段
処理が指向されるようになった（代表的なシステムを図
２及び図３に示す。尚、説明を簡単にするため、段数は
２段で表示）。
収率（＝生産（脱塩）水量／原水量）を上げるために、
これまでの単段処理（回収率＝４０％程度）に代え多段
処理が指向されるようになった（代表的なシステムを図
２及び図３に示す。尚、説明を簡単にするため、段数は
２段で表示）。
【０００４】しかしながら、従来の淡水化システムは、
季節変化に伴う負荷変動の少ないケースにおいて実用化
されたシステムの設計思想をそのまま踏襲したシステム
としていた。
季節変化に伴う負荷変動の少ないケースにおいて実用化
されたシステムの設計思想をそのまま踏襲したシステム
としていた。
【０００５】すなわち、逆浸透膜モジュール群を直列に
連結し、高圧ポンプ（原水加圧用。１段目入口に設置）
の外に前段の逆浸透モジュールからの濃縮水を加圧して
当段の該逆浸透膜モジュールへ供給するための加圧ポン
プをそれぞれ装備し、更に、省エネのために最終段の逆
浸透モジュールからの濃縮水が有するエネルギーの回収
機器（通常は、回収タービン）を装備したシステムであ
る。但し、各段の回収率は季節変動にかかわらず一定
（逆浸透膜表面における石膏の過飽和度に配慮）とし、
その条件を満足させるために原水流量、原水圧力、脱塩
水量、回収タービン入口圧（濃縮水圧力）、濃縮水量の
内、少なくとも２つを制御する、というものであった。
連結し、高圧ポンプ（原水加圧用。１段目入口に設置）
の外に前段の逆浸透モジュールからの濃縮水を加圧して
当段の該逆浸透膜モジュールへ供給するための加圧ポン
プをそれぞれ装備し、更に、省エネのために最終段の逆
浸透モジュールからの濃縮水が有するエネルギーの回収
機器（通常は、回収タービン）を装備したシステムであ
る。但し、各段の回収率は季節変動にかかわらず一定
（逆浸透膜表面における石膏の過飽和度に配慮）とし、
その条件を満足させるために原水流量、原水圧力、脱塩
水量、回収タービン入口圧（濃縮水圧力）、濃縮水量の
内、少なくとも２つを制御する、というものであった。
【０００６】このような従来システムにおいては、下記
のような問題を有していた。 １）基準温度で設計された高圧ポンプ及び加圧ポンプの
吐出量及び吐出圧は供給原水（海水）量と回収生産（脱
塩）水量を一定に制御するため、各ポンプの吐出側及び
逆浸透膜モジュール出口側に流量調節弁（CV1，CV2，CV
3，CV4）を配していた（圧力損失の発生となる）。 ２）回収率一定運転は逆浸透膜の能力を有効に活用する
ことができない。特に、原水温度が上昇しても該膜の能
力向上可能性を該流量調節弁の圧力損失で補償してしま
う。特に、原水温度が最も高くなる夏場には生産すべき
淡水の需要が低下し、原水温度が最も低くなる冬場に生
産すべき淡水の需要が増加するケースにおいて、これら
の不具合の程度が顕著となる。
のような問題を有していた。 １）基準温度で設計された高圧ポンプ及び加圧ポンプの
吐出量及び吐出圧は供給原水（海水）量と回収生産（脱
塩）水量を一定に制御するため、各ポンプの吐出側及び
逆浸透膜モジュール出口側に流量調節弁（CV1，CV2，CV
3，CV4）を配していた（圧力損失の発生となる）。 ２）回収率一定運転は逆浸透膜の能力を有効に活用する
ことができない。特に、原水温度が上昇しても該膜の能
力向上可能性を該流量調節弁の圧力損失で補償してしま
う。特に、原水温度が最も高くなる夏場には生産すべき
淡水の需要が低下し、原水温度が最も低くなる冬場に生
産すべき淡水の需要が増加するケースにおいて、これら
の不具合の程度が顕著となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の不具合を解消し得る淡水化システム、すなわ
ち原水温度が最も高くなる夏場には生産すべき淡水の需
要が低下し、原水温度が最も低くなる冬場に生産すべき
淡水の需要が増加するケースにおいても動力費を効果的
に低減できる高回収率型の淡水化システムを提供せんと
するものである。
従来技術の不具合を解消し得る淡水化システム、すなわ
ち原水温度が最も高くなる夏場には生産すべき淡水の需
要が低下し、原水温度が最も低くなる冬場に生産すべき
淡水の需要が増加するケースにおいても動力費を効果的
に低減できる高回収率型の淡水化システムを提供せんと
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、従来シス
テムの構成及びその運転方法を注意深く検討し、従来シ
ステムにおける設計上の配慮は本質的に重要なものでは
なく、下記の考え方が採れることを見い出し、本発明を
完成させるに至った。１）回収率は限界に対し余裕があ
る、すなわち現行設計における膜面における石膏の過飽
和度の余裕は十二分にあるので、特に回収率を現行設計
の値に固定する必要はない（膜の能力余裕−性能余裕及
び対原水水温性能−の有効利用）。２）負荷変動には逆
浸透膜の特性とポンプ特性をマッチさせることにて対処
可能である。
テムの構成及びその運転方法を注意深く検討し、従来シ
ステムにおける設計上の配慮は本質的に重要なものでは
なく、下記の考え方が採れることを見い出し、本発明を
完成させるに至った。１）回収率は限界に対し余裕があ
る、すなわち現行設計における膜面における石膏の過飽
和度の余裕は十二分にあるので、特に回収率を現行設計
の値に固定する必要はない（膜の能力余裕−性能余裕及
び対原水水温性能−の有効利用）。２）負荷変動には逆
浸透膜の特性とポンプ特性をマッチさせることにて対処
可能である。
【０００９】具体的には、本発明の淡水化システムは、
直列に連結された逆浸透膜モジュール群；と、１段目の
逆浸透膜モジュールへ原水を加圧・供給するための高圧
ポンプ；と、各段の逆浸透膜モジュールへ前段の逆浸透
膜モジュールからの濃縮水を加圧・供給するための各加
圧ポンプ；と、最終段の逆浸透膜モジュールからの濃縮
水から動力を回収し、該回収された動力を該高圧ポンプ
に供給するための回収タービン；と、から構成された海
水の淡水化システムであって、各段の高圧ポンプ及び加
圧ポンプの出口と各段の逆浸透膜モジュールとの間に流
量調節弁を設けていないこと、及び各加圧ポンプのモー
タにはインバータを装備したこと、を特徴とする。
直列に連結された逆浸透膜モジュール群；と、１段目の
逆浸透膜モジュールへ原水を加圧・供給するための高圧
ポンプ；と、各段の逆浸透膜モジュールへ前段の逆浸透
膜モジュールからの濃縮水を加圧・供給するための各加
圧ポンプ；と、最終段の逆浸透膜モジュールからの濃縮
水から動力を回収し、該回収された動力を該高圧ポンプ
に供給するための回収タービン；と、から構成された海
水の淡水化システムであって、各段の高圧ポンプ及び加
圧ポンプの出口と各段の逆浸透膜モジュールとの間に流
量調節弁を設けていないこと、及び各加圧ポンプのモー
タにはインバータを装備したこと、を特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施態様を示
す図面（図１）を参照しつつ、本発明を詳細に説明す
る。
す図面（図１）を参照しつつ、本発明を詳細に説明す
る。
【００１１】本発明の逆浸透膜法による淡水化システム
は、 多段（説明を簡単にするため従来システムと同様、
２段で表示。以下同様）の逆浸透膜モジュール群：RO
1，RO2；と、 １段目の逆浸透膜モジュールへ原水を加圧・供給す
るための高圧ポンプ：P1；と、 最終段（図示では２段目）の逆浸透膜モジュールへ
前段（図示では１段目）の逆浸透膜モジュールからの濃
縮水を加圧・供給するための加圧ポンプ：P2；と、 該最終段の逆浸透膜モジュールからの濃縮水から動
力を回収し、該回収された動力を該高圧ポンプに供給す
るための回収タービン：T；と、から構成されている。
尚、各機器の設計は低水温時に所定の性能が得られるよ
うにしておく。
は、 多段（説明を簡単にするため従来システムと同様、
２段で表示。以下同様）の逆浸透膜モジュール群：RO
1，RO2；と、 １段目の逆浸透膜モジュールへ原水を加圧・供給す
るための高圧ポンプ：P1；と、 最終段（図示では２段目）の逆浸透膜モジュールへ
前段（図示では１段目）の逆浸透膜モジュールからの濃
縮水を加圧・供給するための加圧ポンプ：P2；と、 該最終段の逆浸透膜モジュールからの濃縮水から動
力を回収し、該回収された動力を該高圧ポンプに供給す
るための回収タービン：T；と、から構成されている。
尚、各機器の設計は低水温時に所定の性能が得られるよ
うにしておく。
【００１２】ここで、各段（図示では２段目）の加圧ポ
ンプ：P2のモータにはインバータ：Iが装備されてい
る。
ンプ：P2のモータにはインバータ：Iが装備されてい
る。
【００１３】図示の通り、淡水化システム内の水の基本
的な流れ、すなわち前処理された（場合によっては前処
理なしで）原水が高圧ポンプ：P1にて所定の圧力まで昇
圧されて１段目の逆浸透膜モジュール：RO1に供給さ
れ、該逆浸透膜モジュールからの濃縮水が２段目（図示
では最終段）の逆浸透膜モジュール：RO2に供給さ
れ、、該最終段（図示では２段目）からの濃縮水が回収
タービン：Tにてその保有する圧力を回収されシステム
の系外に放出されるという流れは従来システムのそれと
同じであるが、本発明のシステムにおいては、該高圧ポ
ンプ及び該加圧ポンプの吐出側、該ポンプと当該段の逆
浸透膜モジュール入口との間に流量調節弁：CV1，CV2，
CV3，CV4が設けられていない点が大きく異なる点である
（各段（図示では２段目）の加圧ポンプ：P2のモータに
インバータ：Iが装備されている点も相違点である）。
的な流れ、すなわち前処理された（場合によっては前処
理なしで）原水が高圧ポンプ：P1にて所定の圧力まで昇
圧されて１段目の逆浸透膜モジュール：RO1に供給さ
れ、該逆浸透膜モジュールからの濃縮水が２段目（図示
では最終段）の逆浸透膜モジュール：RO2に供給さ
れ、、該最終段（図示では２段目）からの濃縮水が回収
タービン：Tにてその保有する圧力を回収されシステム
の系外に放出されるという流れは従来システムのそれと
同じであるが、本発明のシステムにおいては、該高圧ポ
ンプ及び該加圧ポンプの吐出側、該ポンプと当該段の逆
浸透膜モジュール入口との間に流量調節弁：CV1，CV2，
CV3，CV4が設けられていない点が大きく異なる点である
（各段（図示では２段目）の加圧ポンプ：P2のモータに
インバータ：Iが装備されている点も相違点である）。
【００１４】このように構成された本発明の淡水化シス
テムは以下に示すような挙動をする。 高水温時（例えば夏季）には逆浸透膜の透水性能が
向上するので１段目の生産（脱塩）水量が増加する（高
圧ポンプ：P1の運転は成り行きに任せる）。 その結果、後段（図示では２段目）の逆浸透膜モジ
ュールへの流入水（前段の逆浸透膜モジュールからの濃
縮水）の流量が減少する（それに合せインバータ：Iに
て加圧ポンプ：P2の回転を落とす）が、この段の逆浸透
膜の透水性能も向上するのでこの段の生産（脱塩）水量
は殆ど変化しない。 結果として、全体として生産（脱塩）水量が増加す
るので単位生産（脱塩）水量当たりの電力消費は減少す
る（後段については、加圧ポンプの回転数を落とした分
も寄与）。
テムは以下に示すような挙動をする。 高水温時（例えば夏季）には逆浸透膜の透水性能が
向上するので１段目の生産（脱塩）水量が増加する（高
圧ポンプ：P1の運転は成り行きに任せる）。 その結果、後段（図示では２段目）の逆浸透膜モジ
ュールへの流入水（前段の逆浸透膜モジュールからの濃
縮水）の流量が減少する（それに合せインバータ：Iに
て加圧ポンプ：P2の回転を落とす）が、この段の逆浸透
膜の透水性能も向上するのでこの段の生産（脱塩）水量
は殆ど変化しない。 結果として、全体として生産（脱塩）水量が増加す
るので単位生産（脱塩）水量当たりの電力消費は減少す
る（後段については、加圧ポンプの回転数を落とした分
も寄与）。
【００１５】このような本発明の淡水化システムを実際
に構築した場合のパフォーマンスを予測した結果を従来
システムのそれらとともに下表（表中、従来システム−
Ａは図２に示したシステムを、従来システム−Ｂは図３
に示したシステム、である。尚、該予測は各種要素試験
の結果に基きなされたものである）。ここで、該予測の
基礎条件は、設計水温：１０℃、全回収率：５５％であ
る。
に構築した場合のパフォーマンスを予測した結果を従来
システムのそれらとともに下表（表中、従来システム−
Ａは図２に示したシステムを、従来システム−Ｂは図３
に示したシステム、である。尚、該予測は各種要素試験
の結果に基きなされたものである）。ここで、該予測の
基礎条件は、設計水温：１０℃、全回収率：５５％であ
る。
【００１６】
【表１】
【００１７】結果は、従来システム−Ｂと本発明システ
ムの電力原単位はほぼ同等であるが、従来システム−Ａ
の電力原単位は極めて高い、というものであった。
ムの電力原単位はほぼ同等であるが、従来システム−Ａ
の電力原単位は極めて高い、というものであった。
【００１８】そこで、従来システム−Ｂと本発明システ
ムの原水水温変化時（２０℃に上昇）のパフォーマンス
を予測した。結果を下表に示す。
ムの原水水温変化時（２０℃に上昇）のパフォーマンス
を予測した。結果を下表に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】結果は、両者の電力原単位に大きな差がで
る、というものであった。
る、というものであった。
【００２１】
【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、原水温度
が最も高くなる夏場には生産すべき淡水の需要が低下
し、原水温度が最も低くなる冬場に生産すべき淡水の需
要が増加するケースにおいても動力費を効果的に低減で
きる高回収率型の淡水化システムを提供できる。しかも
流量調節弁を装備しないので制御が簡単になり、当然に
設備費も低廉なものとし得る。
が最も高くなる夏場には生産すべき淡水の需要が低下
し、原水温度が最も低くなる冬場に生産すべき淡水の需
要が増加するケースにおいても動力費を効果的に低減で
きる高回収率型の淡水化システムを提供できる。しかも
流量調節弁を装備しないので制御が簡単になり、当然に
設備費も低廉なものとし得る。
【図１】本発明の淡水化システムの基本構成をブロック
フローにて示した図である。
フローにて示した図である。
【図２】従来の淡水化システムの代表的な例の基本構成
をブロックフローにて示した図である。
をブロックフローにて示した図である。
【図３】従来の淡水化システムのその他の例の基本構成
をブロックフローにて示した図である。
をブロックフローにて示した図である。
P1…………………………高圧ポンプ P2…………………………加圧ポンプ RO1, RO2…………………逆浸透膜モジュール T …………………………回収タービン CV1, CV2, CV３, CV４…流量調節弁 M …………………………モータ I …………………………インバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA03 JA51Z JA53Z KA14 KA54 KA63 KE02P KE03P KE07P KE08P KE16P KE23Q PA01 PA02 PB03 PB04 PB05
Claims (1)
- 【請求項１】 直列に連結された逆浸透膜モジュール
群；と、１段目の逆浸透膜モジュールへ原水を加圧・供
給するための高圧ポンプ；と、各段の逆浸透膜モジュー
ルへ前段の逆浸透膜モジュールからの濃縮水を加圧・供
給するための各加圧ポンプ；と、最終段の逆浸透膜モジ
ュールからの濃縮水から動力を回収し、該回収された動
力を該高圧ポンプに供給するための回収タービン；と、
から構成された淡水化システムであって、各段の高圧ポ
ンプ及び加圧ポンプの出口と各段の逆浸透膜モジュール
との間に流量調節弁を設けていないこと、及び各加圧ポ
ンプのモータにはインバータを装備したこと、を特徴と
する海水の淡水化システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28761099A JP2001104954A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 海水淡水化システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28761099A JP2001104954A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 海水淡水化システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001104954A true JP2001104954A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17719509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28761099A Pending JP2001104954A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 海水淡水化システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001104954A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004065308A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-05 | DÜCHTING, Wolfgang | Water desalination installation |
| WO2010131765A1 (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | 株式会社 荏原製作所 | 海水淡水化システムおよびエネルギー交換チャンバー |
| JP2011083741A (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Kyb Co Ltd | 海水淡水化装置 |
| JP2013059743A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Toshiba Corp | 海水淡水化プラントシステム |
| CN104671351A (zh) * | 2013-12-02 | 2015-06-03 | 株式会社日立制作所 | 海水淡化系统 |
| WO2015146639A1 (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | 株式会社 荏原製作所 | エネルギー回収システム |
| CN105195019A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-12-30 | 苏州国华环境技术有限公司 | 一种能量回收系统 |
| US9695064B2 (en) | 2012-04-20 | 2017-07-04 | Fluid Equipment Development Company, Llc | Reverse osmosis system with energy recovery devices |
| CN107915279A (zh) * | 2016-10-09 | 2018-04-17 | 上海漕泾热电有限责任公司 | 反渗透浓水处理装置及处理方法 |
| CN115920635A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-04-07 | 寿光北控水务有限公司 | 一种具有段内能回和回流功能的多段半透膜装置和方法 |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28761099A patent/JP2001104954A/ja active Pending
Cited By (15)
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