JP2007523744A - 高い浸透力の溶液を処理する装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列に並んだらせんに巻かれた逆浸透またはナノ濾過のエレメントを少なくとも3つ含む容器であり、ここでエレメントは、標準比透過流束の最大値を有するエレメント、標準比透過流束の最小値を有するエレメントおよび標準比透過流束の中間の値を有するエレメントを含み、標準比透過流束の最小値により除された標準比透過流束の最大値は2より大きく、中間エレメントは、最小値の約1.25と最大値の約0.85との間の中間の値である標準比透過流束を有し、均一な透過流束分布が得られる。
【選択図】図4
Description
例として、表1は、製造者の特定した流れ、面積およびテスト条件からFilmTec海水エレメントの4つのタイプについて計算した標準比透過流束値を示す。
本発明を制限するものではない態様の以下の実施例は、本発明をさらに説明する。
4つのエレメントが、FILMTEC SW30HR−380エレメントで使用されるものの明細を有する活性膜2.6m2により製造された。エレメントは、平均標準比透過流束0.98L/m2/時/バール(0.04gfd/psi)および平均標準溶質透過率0.066L/m2/時(0.039gfd)を有した。エレメントは、耐圧容器内で直列に接続された。容器は、21℃で3.2%のNaClの供給液および55バール(798psi)の適用圧でテストされた。耐圧容器からの合わせた回収率は19.6%であった。合わせた透過液の濃度は245ppmであった。
シミュレーションが行われ、60%の回収率が直列の7つのFILMTEC SW30HR−380エレメントで得られた。初めのエレメントは、39.6L/m2/時(23.3gfd)の平均透過流束、17%の回収率を有し、そして加えられた圧力は74.2バール(1076psi)であった。
シミュレーションは、比較例2の方法を使用して行われた。
以下の表5−7は、それぞれ174m3/日(46000gpd)の供給液の流れおよび3.8%の海水の50%回収率を有する3つのシミュレーションの結果を示す。実施例3並びに比較例3および4は、すべて、6つの35.3m2(380ft2)のエレメントを含む耐圧容器をシミュレートし、そして容器に関する平均透過流束は17L/m2/時(10gfd)であった。エレメントについて仮定された膜の比透過流束(A値)は、すべて、容易に利用できる範囲に相当する。膜の溶質透過率の値(B値)は、容器内のすべてのエレメントについて同じ(0.068L/m2/時)であると仮定した。それは、この値が、調べられる操作範囲にわたって透過流束に対して最低の影響を有するものと考えられたからである。各エレメントからの透過液に関する塩の通過は、仮定されたB値にほぼ比例した。実施例3、比較例3および比較例4に関する計算された合計の透過液の濃度は、369ppm、315ppmおよび369ppmであった。必要な適用圧は、それぞれ68.8バール(998psi)、72.5バール(1051psi)および66.9バール(971psi)であった。実施例3は、容器中のエレメントが、最大の透過流束、平均透過流束および最大のエレメント回収率について低い値で実施できることを立証した。
4 供給液スペーサーシート
6 透過液収集管
8 膜シート
10 透過液担体シート
14 2の縁
16 2の縁
18 2の縁
20 2の縁
22 開口
24 エレメントの末端
26 エレメントの末端
28 8の前面
40 耐圧容器
42 開口
44 開口
46 入口末端
48 出口末端
50 先頭エレメント
52 中間エレメント
54 後端エレメント
56 海水シール
58 相互接合具
62 透過液開口
64 透過液開口
66 バリヤー
Claims (31)
- 相対する入口末端および出口末端を有しさらに少なくとも3つのらせんに巻かれたエレメントを囲む濾過耐圧容器からなり、それぞれのらせんに巻かれたエレメントが濾過耐圧容器内に直列かつ同軸で接続しているとともに供給水チャンネルと透過液収集管とを有している水を精製する装置において、直列のエレメントが、
a.先頭のエレメントの入口が先頭エレメントの供給水チャンネルへ最初の供給液をもたらすように濾過耐圧容器の入口と連絡している入口、並びに該らせんに巻かれたエレメントの1つ以上からの透過液が濾過耐圧容器の該末端から所望に応じて取り出されるように、濾過耐圧容器の出口と連絡している任意の透過液出口を有する先頭エレメント、
b.中間エレメントが濾過耐圧容器内で支持されかつ軸方向に配列されているように、上流エレメントと下流エレメントとに接続している中間エレメント、および
c.該エレメントの1つ以上からの透過水が所望に応じて濾過耐圧容器の該出口末端から取り出されそして後端エレメントからの残存供給水の流れが濾過耐圧容器を出ることができるように、濾過耐圧容器の出口末端と連絡している出口を有する後端エレメント
を含み、ここでらせんに巻かれたエレメントは、標準比透過流束の最大値を有するらせんに巻かれたエレメント、標準比透過流束の最小値を有するらせんに巻かれたエレメントおよび標準比透過流束の中間値を有するらせんに巻かれたエレメントを含み、そして標準比透過流束の最小値により除された標準比透過流束の最大値は2より大きく、そして中間エレメントは、最小値の約1.25と最大値の約0.85との間の中間値である標準比透過流束の値を有することを特徴とする水を精製する装置。 - 標準比透過流束の最大値を有するエレメントが第一のエレメントのタイプのものであり、中間の標準比透過流束を有するエレメントが第二のエレメントのタイプのものであり、そして標準比透過流束の最小値を有するエレメントが第三のエレメントのタイプに属する請求項1の装置。
- 先頭エレメントの標準比透過流束により除される後端エレメントの標準比透過流束が2より大きい請求項1の装置。
- 後端エレメントの標準比透過流束が1.5L/m2/時/バールより大きい請求項1の装置。
- 先頭エレメントが、1.0L/m2/時/バールより小さい標準比透過流束を有する請求項1の装置。
- 後端エレメントが、先頭エレメントの供給液スペーサー断面積より少なくとも15%小さい供給液スペーサー断面積を有する請求項1の装置。
- 後端エレメントが、先頭エレメントの供給液スペーサー断面積より少なくとも30%小さい供給液スペーサー断面積を有する請求項6の装置。
- 後端エレメントの供給液スペーサーが、約0.4バール/mより大きい標準圧力勾配を有する請求項1の装置。
- 後端エレメントの供給液スペーサーが、先頭エレメントの供給液スペーサーシートの標準圧力勾配より50%大きい標準圧力勾配を有する請求項1の装置。
- 先頭エレメントの標準溶質透過率/標準比透過流束の比により除された後端エレメントの標準溶質透過率/標準比透過流束の比が、2より小さい請求項1の装置。
- 後端エレメントが、25℃、供給液中32000ppmのNaCl、8%の回収率および27L/m2/時の透過流束を使用してテストしたとき、500ppmより低い透過液塩濃度を生ずる請求項1の装置。
- 濾過耐圧容器が、濾過システムの2つ以上の平行した濾過耐圧容器の1つである請求項1の装置。
- らせんに巻かれたエレメントの透過液収集管内または2つの隣接するエレメントの透過液収集管の間の何れかに位置したバリヤーをさらに含み、ここでバリヤーは第一および第二の合わせた透過液の流れを画成し、第一の合わせた透過液の流れは先頭エレメントからの透過液からなり、そして第二の合わせた透過液の流れは後端エレメントからの透過液からなり、さらにバリヤーは、合わせた透過液の流れ間の透過液の混合をさらに防ぐ請求項1の装置。
- 第一の合わせた透過液の流れが、少なくとも1.5バールの第二の合わせた透過液の流れの圧力より大きい圧力を有し、第一の合わせた透過液の流れが、標準比透過流束の最大値を有するエレメントからの透過液のすべてからなり、さらに第一の合わせた透過液の流れが、第二の濾過容器への供給液の流れである請求項13の装置。
- a.直列の少なくとも3つのらせんに巻かれたエレメントを含む濾過耐圧容器を通して供給溶液を流す段階、ここで直列のエレメントが、容器の供給液入口末端付近の先頭エレメントおよび下流エレメントを含み、直列のエレメントは、標準比透過流束の最大値を有するらせんに巻かれたエレメントおよび標準比透過流束の最小値を有するらせんに巻かれたエレメントを含み、そして標準比透過流束の最小値により除された標準比透過流束の最大値が1.5より大きく、
b.濾過圧力を供給溶液に加えて透過液を容器内の各エレメントを通過させる段階、および
c.容器から透過溶液および濃縮溶液を取り出す段階
からなり、ここで供給溶液は、容器の入口で20バールより高い透過濾過圧を有することを特徴とする水を精製する方法。 - 先頭エレメントの標準比透過流束により除された下流エレメントの標準比透過流束が、1.5より大きい請求項15の方法。
- 下流エレメントが、1.5L/m2/時/バールより大きい標準比透過流束を有する請求項15の方法。
- 下流エレメントの平均全推進濾過圧により除された先頭エレメントの平均推進濾過圧が、2より大きい請求項15の方法。
- 下流エレメントが容器の後端エレメントである請求項15の方法。
- 先頭エレメントが、容器の平均透過流束の2倍より小さい平均透過流束で操作される請求項17の方法。
- 容器が少なくとも5つのらせんに巻かれたエレメントを直列で含み、生成される濃縮溶液の体積が、生成される透過溶液の体積の2倍以下であり、容器の平均透過流束が、先頭エレメントの平均透過流束の少なくとも70%であり、そして先頭エレメントが10L/m2/時と27L/m2/時との間の平均透過流束を有する請求項15の方法。
- 容器の平均透過流束が、先頭エレメントの平均透過流束の少なくとも80%である請求項21の方法。
- 先頭エレメントが、34L/m2/時より小さい平均透過流束で操作され、そして容器が24L/m2/時より大きい平均透過流束で操作される請求項21の方法。
- 濃縮溶液が、入口での浸透圧の2倍より高い浸透圧を有する請求項21の方法。
- 下流エレメントが、先頭エレメントの供給液スペーサー断面積より少なくとも30%小さい供給液スペーサー断面積を有する請求項15の方法。
- エレメントが27L/m2/時の透過流束、8%の回収率および水中32000ppmのNaClからなる25℃の供給溶液を使用して独立してテストされるとき、下流エレメントが20%より大きいNaCl通過を有し、そして27L/m2/時の透過流束、8%の回収率および水中32000ppmのNaClおよび2000ppmのMgSO4からなる25℃の供給溶液を使用して独立してテストされるとき、下流エレメントが1%より小さい硫酸塩通過を有する請求項15の方法。
- 標準比透過流束の最大値を有するエレメントが、第一のエレメントのタイプに属し、標準比透過流束の最小値を有するエレメントが、第二のエレメントのタイプに属し、そして第二のエレメントのタイプの標準比透過流束により除された第一のエレメントのタイプの標準比透過流束が2より大きい請求項15の方法。
- 第一の耐圧容器内で透過液の流れに対する本質的に不透過性のバリヤーをさらに含み、バリヤーは第一および第二の合わせた透過液の流れを画成し、第一の合わせた透過液の流れは、先頭エレメントからの透過液のすべてを含みそして第二の合わせた透過液のながれは、後端エレメントからの透過液のすべてを含み、第一の合わせた透過液の流れは、第二の濾過耐圧容器への供給液の流れになり、そして標準比透過流束の最小値により除された標準比透過流束の最大値は1.5より大きい請求項15の方法。
- a.少なくとも3つのらせんに巻かれた逆浸透エレメントからなる濾過耐圧容器を通して供給溶液を流す段階、ここで3つのらせんに巻かれたエレメントは、上流エレメント、下流エレメントそして上流エレメントと下流エレメントとの間に配置された中間エレメントを含み、上流エレメントの標準比透過流束により除された下流エレメントの標準比透過流束は2より大きく、そして上流エレメントの標準比透過流束により除された中間エレメントの標準比透過流束は1.25と1.75との間にあり、
b.供給溶液に圧力を加えて透過液を容器内の各エレメントに通過させる段階、そして
c.容器から透過溶液および濃縮溶液を取り出す段階
からなり、ここで容器の出口の加圧と浸透圧との差により除された容器の入口の加圧と浸透圧との差が2より大きいことを特徴とする水を精製する方法。 - 下流エレメントが、1.5L/m2/時/バールより大きい標準比透過流束を有する請求項29の方法。
- 供給溶液が、容器の入口で20バールより高い浸透圧を有する請求項28の方法。
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