JP2009521306A - 半透性特性を有する膜に対してメンテナンスを実行する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

半透性特性を有し、減圧浸透ＰＲＯに使用される膜であって、高圧の第１の側及び低圧の第２の側を有する膜に対してメンテナンスを実行する方法及びシステム。時間制御可能な第１の弁又はポンプ（３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１）が、膜（１３’）の低圧側への流入口（１２）と膜（１３’）の高圧側への流入口（１１）との間接続され、該第１の弁又はポンプは、第２の種類の水（ＦＷ）のプラグ（２１）を膜の第１の側に選択に送出して、第１の種類の水（ＳＷ）の溶解物質の濃度を低下させ、それにより、第２の種類の水（ＳＷ）の前記プラグ（２１）の上流での第１の種類の水（ＳＷ）の高圧供給によって前記第１の側が加圧された膜の第１の側から第２の側に第２の種類の水（ＦＷ）でＰＲＯ圧力逆洗機能を生み出すように動作可能である。
【選択図】図３及び図４

Description

本発明は、添付の請求項１及び１３のプリアンブルに示されるように、減圧浸透ＰＲＯに基づいて使用するための半透性質を有する膜に対してメンテナンスを実行する方法及びシステムであって、膜は高圧の第1の側及び低圧の第２の側を有する、方法及びシステムに関する。

このような膜、並びに減圧浸透の使用を通して電力を提供する方法及びシステムは、ノルウェー特許第３１４５７５号に開示されている。開示されている膜は、非多孔性材料の薄膜、いわゆる拡散スキンと、多孔性膜とを有する。上記特許への参照は、その開示を本明細書に包含することを暗に意味する。

従来技術による技法の通常のＰＲＯ動作中、すなわち、このような装置が電力を提供すべきとき、膜の第1の側は、海水の高圧供給を受けるように構成され、それに対応して、膜の第２の側は、真水の低圧供給を受けるように構成される。

減圧浸透発電所は、後方で稼働している逆浸透脱塩プラントと同等である。しかし、ＰＲＯプラントは、電力を消費するのではなく真水から発電することが可能になる。濾過された真水は、膜の低圧側から膜に入り、真水の高い割合、例えば７０〜９０％が、膜に亘る浸透により、膜の高圧側の加圧された海水中に移り、膜は、好ましくは、高圧側に向けられた拡散スキンを有し得る。浸透プロセスは高圧水の流量を増大させ、このような発電所における主要なエネルギー変換である。これには、高水分フラックス及び高い塩貯留性を有する膜が必要である。典型的な膜の性能は、膜の表面積１平方ｍ当たり少なくとも４Ｗであるべきであるが、より高い性能が考えられ得る。塩水は、海または別の塩水源からポンプで汲み上げられ、濾過されてから加圧され、膜に供給される。潜在的な考慮事項は、特殊なケースでは、塩を異なる物質（複数可）を含有する溶質で置換することであり得る。膜を含むモジュールでは、海水が膜を通して来る真水で薄められ、海水の供給量は、通常、真水のおよそ２倍である。

上記ノルウェー特許に開示されているように、結果として生じる、膜モジュールからの汽水は２つの流れに分けられ、１／３の汽水がタービンに進んで発電し、およそ２／３が圧力交換機を介して流出口に戻り、それにより、圧力交換機が海水供給の加圧に貢献する。適宜、海水厚保は１１〜１５バールの範囲内であり、これは水力発電所での水頭１００〜１５０ｍと等価であり、１秒間に供給される真水１立方ｍ当たり１ＭＷの範囲内の発電を暗に意味する。

機械的濾過の使用を通して、供給される海水及び真水の何らかの前処理を行わなければならない。しかし、機械的濾過は大半の場合で有効であり得るが、それでもやはり、濾過されず、低圧側から膜内に入る粒子及び微生物が存在する。何らかのメンテナンスを実行して膜を清浄にしない限り、時間の経過に伴って膜の性能、ひいては発電所の性能が低下することになる。

メンテナンスを実行する一方法は、膜を取り外して清掃し、その後、それ以降の動作のために膜を再設置するか、又は他方の膜が清掃されているときに交換用の膜を設置することである。しかし、発電所は可能な限り、ダウンタイム又は発電量低減を最小にした状態で、中でも特に、取り外し、清掃、及び再設置を行うメンテナンススタッフを最小にした状態で電力を連続して提供すべきである。また、多数の膜を清掃のために物理的に取り外すことも非常に時間がかかり、多数の膜モジュール流入出遮断弁が必要になることも理解されるであろう。しかし、このような物理的な取り外し及び再設置を通して１度にメンテナンス／清掃を受けるモジュールの数が少数の場合、これは、毎日、０．２５〜１％のモジュールが取り外されて再設置され、メンテナンスに１日を要する場合、プラントの発電量が０．２５〜１％低減することになることを暗に意味し得る。清掃等のより頻繁な対策を現場で行う必要があり、これには、このような対策の頻度に応じて１モジュール当たり数秒又は数分を越える時間がかかるべきではない。本発明は、通常、効率的で単純に行うことができるこのようなより頻繁な対策の提供を対象とする。モジュールの主要なメンテナンス又は洗浄／清掃を、例えば、６〜２４ヶ月毎よりも頻繁に行う必要性をなくすべきであることが理解されるであろう。

したがって、本発明の目的は、時間がかかり、技術的に複雑で高価なメンテナンスを回避し、それに代えて、このようなメンテナンスを実行し、必要なスタッフ数、時間が最小であり、膜の取り外し／再設置がない非常に効率的な方法及びシステムを提供することである。

本発明の文脈の中で、例えば、膜の高圧側でのスキンの使用は、一般用語「半透性材料」として適宜最良に定義される。

大半の発電所が、通常、特定の時点で必要量よりも多くの電力出力を提供していることを鑑みて、例えば５〜１０％の一時的な電力損失はあまり重要ではなく、これが、膜に連続して、又は膜をグループとして清掃作業を実行することによってこのようなプラントで必要な複数の膜（又は膜モジュール）にメンテナンス、すなわち清掃を受けさせることができることを暗に意味することが理解されるであろう。

本発明によれば、方法は、第２の種類の水のプラグを膜の第１の側に導入し、それにより、第１の種類の水の溶解物質の濃度を変更することであって、上記第２の種類の水は、第１の種類の水の溶解物質の濃度よりも低い溶解物質濃度を有すること、及び高圧の上記第１の種類の水を第２の種類の水のプラグに適用することにより、第２の種類の水を使用して膜の第１の側から第２の側にＰＲＯ圧力逆洗機能を生み出すことを含む。

方法のさらなる実施形態が、添付の従属請求項２乃至１２から、また同様に添付の図面図を参照して詳細な開示から明らかになるであろう。

本発明によれば、システムは、膜の低圧側への流入口と膜の高圧側への流入口との間に接続される時間制御可能な第１の弁又はポンプを備え、第１の弁又はポンプは、第２の種類の水のプラグを膜の第１の側に選択的に送り、それにより、第１の種類の水の溶解物質の濃度を変更させ、それにより、第２の種類の水のプラグに高圧の第１の種類の水を適用することにより、第２の種類の水を使用して上記第１の側で加圧された膜の第１の側から第２の側にＰＲＯ圧力逆洗機能を生み出すように動作可能であり、上記第２の種類の水は、第１の種類の水の溶解物質の濃度よりも低い溶解物質濃度を有する。これは、ＰＲＯ圧力逆洗機能が、第２の種類の水の使用により、ＰＲＯプロセスによりすでに存在する高圧の第１の種類の水により第１の側が加圧された膜の第１の側から第２の側に提供され、第１の種類の水の液圧流ライン内の膜モジュールの上流又は下流から供給できることを暗に意味する。換言すれば、膜の第１の側にすでに存在する利用可能な圧力が使用される。したがって、特に逆線動作のために液圧は生み出されない。

システムのさらなる実施形態が、添付の従属請求項１４乃至２６から、また同様に添付の図面図を参照して詳細な開示から明らかになるであろう。

これより、代替を示すが、本発明の制限的な実施形態ではない同封される図面図を参照して、本発明をさらに説明する。

本発明の以下の説明において、また添付図面を参照して、以下の略語を各種水流に使用する。
ＳＷ＝第１の種類の水、例えば、海水
ＦＷ＝第２の種類の水
ＦＢ＝第２の種類の水の流出、例えば、真水の流出
ＢＷ＝汽水
ＰＲＯ＝減圧力浸透
ＤＡ＝消毒剤
ＳＷ側＝第１の側
ＦＷ側＝第２の側

図１ａは、加圧されたＳＷ流入口１１及びＦＷ流入口１２を有する、ノルウェー特許第３１４５７５号に開示されている従来技術によるＰＲＯ発電所を概略的に示す。通常、従来技術によるＳＷ圧力は、膜モジュールへの流入口で１２バール近くであり、ＦＷ圧力は０．５バール未満であり、これは、この例では、ＢＷ圧力が膜モジュールへの入口でＳＷ圧力よりも０．５バール低くなることを暗に意味する。しかし、これらの圧力数値は、単に体表的な例であり、さらに説明する本発明の範囲に対する制限として決してみなされるべきではない。１つ又は複数の膜１３’が、膜モジュール又は膜リグ１３に存在する。ＰＲＯ発電所の実際の実施形態では、複数のこのようなモジュール又はリグが使用されることが理解されるであろう。ＰＲＯプロセスにより、モジュールの高圧側の流出口１４は、ＢＷを１２バール未満の何らかの圧力、例えば、０．５バール未満低い圧力で送り、導入部にも述べられている代表的な例では、ＢＷのおよそ２／３が、ＳＷ流入口１１に圧力印加を提供する圧力交換機１６を介してＢＷ流出口１５に渡される。残りの１／３のＢＷは、タービン１７を通過してＢＷ流出口１８に渡る。低圧流入口１９を通る膜モジュールからのＦＢは、通常、本例では、０．５バール未満を有し、ＦＷ圧力よりもいくらか低い圧力を有する。

図１ｂは図１ａの実施形態の変形を示す。図１ｂは、図１１に関連してさらに図示し説明するように、表面下又は海面下ＰＲＯ発電所を示す。発電所を海面下にすることにより、圧力交換機１６を設置する必要性がなくなるため、図１ａに示す圧力交換機１６がもはや存在しないことに留意する。表面下または海面下発電所では、高圧を有するＦＷが、上流の膜リグ１３のＦＷ側に配置されるタービン１７’を介して、それから直接、膜リグ１３のＦＷ側に向けられる。

以下の図面図では、タービン１７は逆洗動作の一環をなさないため、タービン１７を簡略化のために示さない。しかし、タービン１７が存在するものとみなされたい。たった１つの膜モジュールを示すが、２つ以上のモジュール又はリグが存在してもよいことが理解されるであろう。単一の圧力交換機が１つのモジュールに対して動作し得るが、好ましくは、いくつかのモジュールが各圧力交換機に接続される。これは、好ましくはいくつかのモジュールがＰＲＯ圧力逆洗を同時に受けることを意味する。

図２ａは本発明の基本概念を示す。ＦＷのプラグ２１がＳＷフロー中に投入されており、ＦＷが膜を通って膜の低圧側（すなわち、膜モジュールの低圧側）に移動すると、浸透プロセスが止まる。したがって、ＦＷは、膜の低圧側の圧力よりも高い圧力を有する高圧ＳＷにより押されて、一般の膜濾過での逆洗のように膜を通過することになる。仮に海水又はＳＷが、矢印２２で示すように膜の通常低圧側に存在した場合には、逆フラックスが増大し得るが、ＳＷは膜構造中にまず拡散または浸透する必要があることが理解されるであろう。

以下に説明するすべての代替は、１つ又は２つの効果を利用して逆洗を実現する。

膜モジュール１３の一部又は全長にＦＷを注入し、それにより、浸透駆動力を局部的に除去する。ＳＷライン内の圧力は、ＰＲＯプロセスは発電所の他のモジュール／リグで続けられるため、ＰＲＯ発電所内で維持される。この圧力は、膜に水分フラックスを強制的にＰＲＯと比較して逆方向に通し、それにより、図２ａに示すように、局部的に膜が逆洗される。逆のフラックスは、水を膜のＳＷ側に供給するのではなく、膜のＳＷ側から排水する。したがって、逆洗されたモジュール／リグからの汽水量は、一時的に低下する。

ＦＷがＳＷ側に注入された場所においてＳＷが膜のＦＷ側に注入される場合、水を膜のＳＷ側からＦＷ側に駆動する浸透力がある。結果として（浸透）フラックスが、ＳＷ管内のＰＲＯ圧力によって発生する逆方向フラックスに加えて発生し、それにより、合計逆洗水分フラックスが増大する。塩分が膜中に拡散しなければならないため、浸透力は作用するのにいくらかの時間を要する。この拡散は、ＰＲＯ中にモジュールを通過するフロー時間とおよそ同じ時間である１分程度を要する。

図面を参照して考察する例示的な実施形態は、決して、本発明の概念を網羅するものとしてみなされるべきではなく、単に、本発明をどのように実施することができるかを説明するために含まれているものである。

ＰＲＯプロセスにおいて、４〜３０バールの通常圧力がＳＷ供給口１１に存在することができ、１バール未満、適正には０．５バール未満の圧力がＦＷ供給口１２に存在することができる。適正には、より高い圧力はより制限された範囲８〜１６バールであり、行われた実験では圧力は０〜２０バールであったが、通常は１２バールである。ＢＷ及びＦＢの流出口１４、１９での圧力は、適正には、ＳＷ及びＦＷの各流入口１１、１２よりも０．５バール低い。これらの圧力レベルは、ＰＲＯ動作においてやはり維持されるモジュール／リグによって維持することができる。ＰＲＯプラント内の局部逆洗は、最小の弁、ポンプ、及び電力損失で実現されるべきであり、以下の開示から、本発明が非常に効率的且つ単純な逆洗動作を提供することが理解されるであろう。

逆洗を１度にモジュール全体で行うか、それともその長さの一部のみに対して行うかは、モジュールの実際の構造並びに／又は発電所の構造及び稼働に基づいて判断する必要がある。同様に、稼働状況及び発電所の構造により、逆洗を少数のモジュールで同時に実行すべきか、１度にたった１つのモジュール／リグで実行すべきか、それとも多数のモジュール／リグに対して同時に実行すべきかが決まる。

図２ｂはＰＲＯを示し、矢印２３は浸透水分フラックスを示し、Ｃｓは膜１３’に相対するモジュール１３内の塩分濃度を示し、１３’’は拡散スキンを示し、１３’’’は多孔性構造を示す。使用される構造の材料に応じて、多孔性構造が階層であるか、それとも他の構成であるかは、本発明の原理の理解に関して本文脈において重要ではない。

図２ｃは逆洗を示し、参照番号２４が、発電所内のＰＲＯによって発生する液圧により発生する逆洗フラックスを示す。

図２ｄは強化逆洗を示し、参照番号２５が、発電所内のＰＲＯによって発生する液圧により発生する逆洗フラックス、及びそれに加えて局部浸透を示す。

これより、より詳細な例を図３〜図９を参照して説明する。

図３は本発明の最も単純なものである。参照番号３１は、所与の時間間隔で所与の量のＦＷを膜のＳＷ側に「注入」する内蔵逆止弁（例えば、ピストンポンプのような）を有する高圧液体ポンプを示す。液圧は、ＰＲＯ動作によりＳＷ供給ライン１１によりこの側で維持される。ポンプ３１へのエネルギーは、タービンから回収される（効率損失を差し引いて）。

したがって、図３の実施形態では、ポンプ３１により、ＦＷのプラグがモジュール１３’の膜の第１の側すなわちＦＷ側に投入されて、ＳＷ内の溶解物質（実際は塩分）の濃度を変え、それにより、ＰＲＯ圧力逆洗機能が、高圧のＳＷを上記第１の側で使用してＦＷの上記プラグを加圧することにより、ＦＷを使用して膜の第１の側（ＳＷ側）から第２の側（ＦＷ側）に生み出される。この基本原理は図４〜図９の実施形態に対しても有効である。

図４は、浸透強化ＰＲＯ圧力逆洗の原理を示す。ポンプ４１は図３のポンプ３１と同じ機能を有する。しかし、ポンプ４１が動作すると同時に、弁４４が動作して、ＳＷをモジュール１３内の膜１３’のＦＷ側に注入し、これは、図２ｄに示すように、浸透駆動力及びフラックスをＰＲＯ圧力逆洗に加えることによって逆洗機能を強化する。

図５は、低圧真水注入を利用するＰＲＯ圧力逆洗を示す。

この実施形態では、弁５４及び弁５５がＳＷ及びＢＷをそれぞれ遮断する。続けて弁５６を開けることで、モジュール１３’のＳＷ側の圧力が開放され、ＦＷが開かれた弁５１を通って膜１３’のこの側（ＳＷ側）に流れる。弁５１及び５６が続けて閉じられ、弁５４及び５５が開かれると、逆洗機能が生み出される。点線で示すように、オプションとして、ＳＷ供給管からＦＷ供給口までのさらなる弁５７によりＳＷを膜のＦＷ側に導いて、浸透フラックスを追加することができる。しかし、この後者のオプションは必要な弁の数、プラントの複雑性、及びコストを追加させる。

図６ａは、ポンプ６１を使用してＦＷのプラグを膜１３’のＳＷ側に提供するＰＲＯ圧力交換による逆洗を示す。

ポンプ６１は、適正には、ＳＷ供給ライン１１内の圧力交換機１６の上流での圧力に打ち勝ち、それにより、交換機１６に供給される液体内のＳＷをＦＷのプラグで置き換え、それにより、ＦＷを膜１３’のＳＷ側に注入するのに十分なポンプ力を有する低圧ポンプである。この動作は、低圧型ポンプ６１のみが必要であり、発電所内の電力損失がより小さいことを除き、図３の実施形態に極めて類似する。

図７は、図６ａのポンプ６１に代えて一対の弁７１及び７４からの助けを用いるＰＲＯ圧力交換による逆洗を示す。

弁７４は、圧力交換機１６へのＳＷ供給を遮断し、ＦＷが、弁７１の開放により圧力交換機１６に導かれる。その他の点で、原理は図６の原理と同様である。続けて、ＦＷのプラグがＳＷ側に導入された後、弁７１が閉じ、弁７４が開く。

図６ｂは、図６ａの実施形態の表面下変形であり、逆洗機能に関して図６ａの実施形態と同様の動作を有する。しかし、図１ｂ及び図１１に関連して考察したように、タービン１７’が膜１３’の上流のＦＷ側に配置されることに留意する。

図６ｂは、ポンプ６１を使用して、ＦＷのプラグを膜１３のＳＷ側に提供して、既存のＰＲＯ圧力も提供する。ポンプ６１は、適正には、膜の上流のＳＷ供給ライン１１内の圧力に打ち勝ち、それにより、膜１３’の高圧側に供給される液体内でＳＷをＦＷのプラグで置き換え、それにより、ＦＷを膜１３’のＳＷ側に注入するのに十分なポンプ力を有する低圧ポンプである。したがって、この動作は図６ａの実施形態に極めて類似するが、実際に圧力交換機１６を不必要にする表面下設備があるという相違があり、また、低圧型ポンプ６１のみが必要であり、発電所内の電力損失がより小さいことを除いて図３の実施形態とも同様である。

図８及び図９の実施形態は両方とも、浸透強化ＰＲＯ圧力逆洗に関連する。

図８において、実施形態は、ＦＷのプラグを膜１３’のＳＷ側に注入することに関して動作するポンプである。したがって、膜のＳＷ側へのＦＷの注入が、図６に示したポンプ６１の種類のような低圧ポンプ８１によって実現する。ポンプ８１が動作すると、弁８４が動作してＳＷを膜１３’のＦＷ側に導き、これは、図２ｄに開示するように、浸透駆動力及びフラックスをＰＲＯ圧力逆洗に加えることによって逆洗機能を強化する。

図９の実施形態では、図８のポンプ８１が２つの弁９１及び９４で置き換えられている。したがって、膜１３’のＳＷ側へのＦＷの注入は、図７の実施形態と同様にして実現される。弁９４が閉じ、弁９１が開いて、ＦＷのプラグを圧力交換機の流入口に導入され、続けて膜１３’のＳＷ側に導入される。同時に、弁９５がＳＷを膜１３’のＳＷ側のＦＷ側に導き、図８の実施形態と同様に、浸透駆動力及びフラックスをＰＲＯ圧力逆洗に追加する。続けて、ＦＷのプラグがＳＷ側に導入された後、弁９１及び９５が閉じ、弁９４が開く。

したがって、膜のＳＷ側に注入されたＦＷのプラグにとって、ＦＷプラグを膜のＳＷ側からＦＷ側に強制的に押すために、続けて高圧のＳＷがそこにある必要があることが理解されるであろう。

図３〜図９において、ＦＷのプラグが膜のＳＷ側に注入される際に消毒剤ＤＡをＦＷのプラグに注入するように動作する弁３２、４２、５２、６２、７２、８２、及び９２をそれぞれ示した。

図３〜図９において、ＦＷの上記プラグを膜１３’のＳＷ側に注入する前の所定の時間に消毒剤ＤＡが低圧側、すなわちＦＷ側から膜１３’に入るように、ＤＡをＦＷ中に注入するように動作する弁３３、４３、５３、６３、７３、８３、及び９３もそれぞれ示した。この消毒動作の利点は、ＤＡが膜１３’内に移動し、拡散スキン１３’’により止められ、ＦＷが膜１３’のＳＷ側からＦＷ側に移動して逆洗が開始される際、膜１３’に存在するバクテリア及び他の望ましくない微生物がＤＡと共に流れ出ることである。

膜１３’のＳＷ側、すなわち拡散スキンのＳＷ側に提供されるＤＡは、単に、膜表面上のバクテリア及び他の望ましくない微生物を処理するだけである。したがって、ＤＡは、必要と見なされるように、膜１３’の両側又は片側のみに適用することができる。適正には、上記ＤＡは塩素溶液であるが、他の薬剤を使用してもよい。

図１０は、メンテナンスプログラムに従って自動的に動作可能であり、又は操作者（図示せず）が手動制御できるようにするオーバーライド手段１０２を有することができる制御／処理ユニット１０１を示す。ディスプレイ１０３が適宜設けられて、操作者が、発電所内で逆洗動作の進行を監視できるようにする。ユニット１０１は、必要に応じてポンプ及び弁の動作を制御する、すなわち必要に応じてポンプの開始及び停止並びに弁の開閉を制御する手段を有する。ユニット１０１は、適したソフトウェア及び／又はファームウェアによって統制されるマイクロプロセッサ又はＰＣ構造を適宜有することができる。

図１１は、常時可動する表面下ＰＲＯ発電所を示す。ＦＷ供給１１１が、ＦＷ供給源１１３、例えば川からタービン１１２（図１ｂ及び図６ｂのタービン１７’と同様）に提供される。モジュールリグ１１４（膜リグ１３と同様）が、ＦＷ側でタービン１１２からの流出口に接続され、モジュールリグ１１４からのＦＷブリードＦＢ１１５がＳＷ槽、例えば海に向けられる。ＳＷ供給１１７は、膜リグ１１４の高圧側に入り、ＢＷとして膜リグ１１４を出て、ライン１１８を介して再び槽１１６に供給される。

たった１つのモジュールリグ１１４が図１１及び他の図面図にも示されるが、通常、複数の、さらにはかなり多数の膜モジュール１３；１１４がＰＲＯ発電所の動作に関わることが理解されるであろう。

さらに、図５、図６ａ、図７、図８、及び図９に関連して開示した逆洗動作の原理が、逆洗動作を表面設備ではなく表面下設備に対して行うべきことを暗に示す、タービンが代わりに膜リグのＦＷ上流側に配置される場合にも等しく良好に当てはまることが理解されるであろう。

ノルウェー特許第３１４５７５号の従来技術によるＰＲＯ発電所の構造を示す。 表面下又は海面下のＰＲＯ発電所の形態の別の従来技術による構造を示す。 ＰＲＯベースの発電所での膜逆線に関連するいくつかの基本的な考慮事項を示す。 ＰＲＯ、逆線、及び強化逆線それぞれの場合の水分フラックス及び塩分濃度プロファイルのむしろ概略的な図である。 ＰＲＯ、逆線、及び強化逆線それぞれの場合の水分フラックス及び塩分濃度プロファイルのむしろ概略的な図である。 ＰＲＯ、逆線、及び強化逆線それぞれの場合の水分フラックス及び塩分濃度プロファイルのむしろ概略的な図である。 表面ＰＲＯ発電所設備に適用されるＰＲＯ圧力逆洗実施形態を示す。 浸透強化ＰＲＯ圧力逆洗実施形態を示す。 圧力低減真水注入を使用したＰＲＯ圧力逆洗を示す。 ポンプ補助を使用する、交換ＰＲＯを利用した逆洗実施形態を示す。 図１ｂに示し、また図１１にも示される表面下ＰＲＯ発電所設備に適用されるＰＲＯ圧力逆洗実施形態を示し、図６ａの表面ＰＲＯ発電所設備実施形態に対する代替を表す。 弁動作を使用する、交換ＰＲＯを利用した逆洗実施形態を示す。 ポンプ補助を有する浸透強化ＰＲＯ圧力逆洗実施形態を示す。 弁動作を使用する浸透強化ＰＲＯ圧力逆洗実施形態を示す。 図３〜図９の各図面に示すポンプ及び弁の動作の遠隔制御を示すための簡略ブロック図である。 図１ｂに概略的に示す連続表面化ＰＲＯ発電所の実際の実施形態を示す。

符号の説明

１１ＳＷ流入口
１２ＦＷ流入口
１３モジュール
１３’、１１４膜
１３’’拡散スキン
１３’’’多孔性構造
１５ＢＷ流出口
１６圧力交換機
１７、１７’、１１２タービン
１８ＢＷ流出口
１９低圧流入口
２１ＦＷのプラグ
２４逆洗フラックス
２５逆洗フラックス及び局部浸透
３１、４１、６１、８１ポンプ
３２、３３、４２、４３、４４、５２、５３、６２、６３、７１、７２、７３、７４、８２、８３、５１、５４、５５、５６、５７、９１、９２、９３、９４、９５弁
１０１制御／処理ユニット
１０２オーバーライド手段
１０３ディスプレイ
１１１ＦＷ供給
１１３ＦＷ供給源
１１５ＦＷブリードＦＢ
１１６槽
１１７ＳＷ供給
１１８ライン

Claims (26)

1. 減圧浸透ＰＲＯに基づいて使用するための半透性特性を有する膜（１３’）に対してメンテナンスを実行する方法であって、前記膜（１３’）は高圧の第１側及び低圧の第２の側を有し、該方法は、前記膜（１３’）の第１の側で第２の種類の水（ＦＷ）のプラグを導入することであって、それにより、そこの第１の種類の水（ＳＷ）内の溶解物質の濃度を変更すること、その際前記第２の種類の水（ＦＷ）は、前記第１の種類の水（ＳＷ）の溶解物質濃度よりも低い溶解物質濃度を有するものであり、前記第１の側で高圧の第１の種類の水（ＳＷ）を前記第２の種類の水（ＳＷ）の前記プラグに適用することにより、前記膜（１３’）の前記第１の側から前記第２の側に前記第２の種類の水（ＦＷ）でＰＲＯ圧力逆洗機能を生み出すこと、とを含む方法（図３〜図９）。
2. 前記膜の前記第１の側は、前記膜の通常ＰＲＯ動作時に、溶解物質濃度を有する前記第１の種類の水の前記高圧供給を受けるように構成され、前記膜の前記第２の側は、通常ＰＲＯ動作時、前記第２の種類の水の低圧供給を受けるように構成される、請求項１に記載の方法。
3. ａ）前記第１の種類の水の前記第１の側への供給を一時的に遮断し、前記膜の前記第１の側からの流出口を前記膜の前記第２の側からの流出口にのみ接続した後、前記第２の種類の水の前記プラグを前記第１の側に供給するステップと、
   ｂ）前記膜の前記第１の側への前記第２の種類の水の供給を遮断し、前記流出口間の接続を遮断するステップと、
   ｃ）前記第１の種類の水を、ステップａ）において前記第１の側に供給される前記第２の種類の前記水の上流に適用するステップと、
   を含む、請求項１又は２に記載の方法（図５）。
4. 前記第２の種類の水の前記プラグは、前記第１の種類の水の供給が一時的に遮断されたときに前記第１の側に適用され、これに続き、前記膜の前記第１の側への前記第２の種類の水の前記プラグは遮断され、前記第１の種類の水の供給が復元される、請求項１又は２に記載の方法（図７、図９）。
5. 前記第２の種類の水の前記プラグは、前記第１の種類の水の流れの中で前記第１の側に一時的に提供される、請求項１又は２に記載の方法（図３、図４、図６、図８）。
6. 前記第１の側への前記第２の種類の水の供給は、前記高圧を越える前記供給の出力圧力を提供するポンプからの動作により支援される、請求項１、２、又は５に記載の方法（図３、図４、図６、図８）。
7. 前記膜の前記第２の側で前記第１の種類の水の流れを前記第２の種類の水の流れの中に導入することであって、それにより、浸透強化ＰＲＯ圧力逆洗機能を生み出すことをさらに含む、請求項１、２、４、５、又は６に記載の方法（図４、図８、図９）。
8. 前記第２の側に送られる前記第１の種類の水の流れは、前記低圧以上であるが、前記高圧未満の送出圧力を有する、請求項７に記載の方法（図４、図８、図９）。
9. 前記高圧は４〜３０バール、好ましくは８〜１６バールの範囲であり、前記低圧は１バール未満である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法（図３〜図９）。
10. 前記第２の種類の水の前記プラグが前記膜の前記第１の側に導入される前の所定の時間に消毒剤が前記膜の前記低圧側から前記膜に入るように、前記消毒剤を前記第２の種類の水の中に注入することをさらに含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法（図３〜図９）。
11. 消毒剤を、前記膜の前記第１の側に送られる際に前記第２の種類の水の前記プラグの中に注入することをさらに含む、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法（図３〜図９）。
12. 前記第１の種類の水は海水であり、前記第２の種類の水は真水である、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法（図１〜図９）。
13. 減圧浸透ＰＲＯに基づいて使用するための半透性特性を有する膜であって、高圧の第１側及び低圧の第２の側を有する膜に対してメンテナンスを実行するシステムであって、
    前記膜（１３’）の前記低圧側への流入口（１２）と前記膜（１３’）の前記高圧側への流入口（１１）との間に接続される時間制御可能な第１の弁又はポンプ（３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１）を備え、該時間制御可能な第１の弁又はポンプ（３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１）は、第２の種類の水（ＦＷ）のプラグ（２１）を前記膜の前記第１の側に選択的に送出して、第１の種類の水（ＳＷ）の溶解物質の濃度を変更し、それにより、前記第２の種類の水（ＦＷ）の前記プラグに適用される高圧の前記第１の種類の水（ＳＷ）により前記第１の側が加圧された前記膜の前記第１の側から前記第２の側に前記第２の種類の水（ＦＷ）でＰＲＯ圧力逆洗機能を生み出すように動作可能であり、前記第２の種類の水は、前記第１の種類の水の溶解物質の濃度よりも低い熔解物質能動を有する、システム（図３〜図９）。
14. 前記膜の前記第１の側は、前記膜の通常ＰＲＯ動作時に、溶解物質濃度を有する前記第１の種類の水（ＳＷ）の前記高圧供給を受けるように構成され、前記膜の前記第２の側は、通常ＰＲＯ動作時、前記第２の種類の水（ＦＷ）の低圧供給を受けるように構成される、請求項１３に記載のシステム。
15. 第２の制御可能な弁（５４）においてが、前記第１の弁又はポンプ（５１）からの流出口の上流で前記第１の種類の水（ＳＷ）の前記供給流入口（１１）において前記第一の側へ接続され、前記第３の制御可能な弁（５５）が、前記第１の側から前記流出口（１４）に接続され、第４の制御可能な弁（５６）が、前記第３の弁（５５）の上流で前記第１の側から前記流出口（１４）に接続された流入口及び前記第２の側からの端の開いた流出口（１９）に接続された流出口を有する、請求項１３又は１４に記載のシステム（図５）。
16. 第１の動作状態において、前記第２及び第３の弁（５４、５５）を閉じさせ、前記第１及び第４の弁（５１、５６）を開かせ、第２の状態において、前記第１及び第４の弁（５１、５６）を閉じさせ、前記第２及び第３の弁（５４、５５）を開け、それにより、前記逆洗機能を実行させる手段が設けられて構成される、請求項１５に記載のシステム（図５）。
17. 前記第１の弁（７１、９１）は、前記膜（１３’）の前記第１の側に直接、又は圧力交換機（１６）の流入口を介して接続され、第２の制御可能な弁（７４、９４）が、前記圧力交換機（１６）の上流又は前記膜（１３’）の前記第１の側の上流で、通常は前記膜（１３’）の前記第１の側に直接、又は圧力交換機（１６）を介して送出可能な前記第１の種類の水（ＳＷ）の流入供給源に接続され、前記第１の弁（７１、９１）は、前記第２の弁（７４、９４）と前記膜（１３’）との間の場所又は前記第２の弁（７４、９４）と前記圧力交換機（１６）への前記流入口との間の場所で前記第１の種類の水（ＳＷ）の送出管に接続される、請求項１３又は１４に記載のシステム（図７、図９）。
18. 前記ポンプ（３１、４１、６１、８１）は、前記第２の種類の水（ＦＷ）の前記プラグを前記第１の側の前記第１の種類の水（ＳＷ）の流れの中に一時的に送出するように構成される、請求項１３又は１４に記載のシステム（図３、図４、図６、図８）。
19. 前記ポンプ（３１、４１、６１、８１）からの動作により支援される前記第１の側への前記第２の種類の水（ＦＷ）の供給は、前記高圧を越える水供給出力圧力を有する、請求項１３、１４、又は１８に記載のシステム（図３、図４、図６、図８）。
20. 前記膜（１３’）の前記第１の側への流入口（１１）と前記第２の側への流入口（１２）との間に接続され、前記膜の前記第２の側で前記第１の種類の水（ＳＷ）の流れを前記第２の種類の水（ＦＷ）の流れの中に導入して、浸透強化ＰＲＯ圧力逆洗機能を生み出すように制御可能な第３の制御可能な弁（４４、８４、９５）をさらに備える、請求項１３、１４、１７、１８、又は１９に記載のシステム（図４、図８、図９）。
21. 前記第３の制御可能な弁（４４、８４、９５）により前記第２の側に送られる前記第１の種類の水の前記プラグ又は流れは、前記低圧以上であるが、前記高圧未満の送出圧力を有する、請求項２０に記載のシステム（図４、図８、図９）。
22. 前記高圧は４〜３０バール、好ましくは８〜１６バールの範囲であり、前記低圧は１バール未満である、請求項１３乃至２１のいずれか１項に記載のシステム。
23. 前記第２の種類の水（ＦＷ）の前記プラグを前記膜の前記第１の側に導入する前に、所定の時間にわたり、消毒剤（ＤＡ）を前記膜（１３’）の前記低圧側の上流で前記第２の種類の水（ＦＷ）の中に制御可能に注入して、前記消毒剤を前記膜（１３’）の中に前記低圧側から入れるように構成される消毒剤注入手段（３３、４３、５３、６３、７３、８３、９３）をさらに備える、請求項１３乃至２２のいずれか１項に記載のシステム。
24. 前記第２の種類の水（ＦＷ）の前記プラグが前記第１の側に送出される際、消毒剤（ＤＡ）を前記第２の種類の水（ＦＷ）の前記プラグに制御可能に注入するように構成される消毒剤注入手段（３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２）をさらに備える、請求項１３乃至２３のいずれか１項に記載のシステム。
25. 前記消毒剤（ＤＡ）は塩素溶液である、請求項２３又は２４に記載のシステム。
26. 前記第１の種類の水は海水であり、前記第２の種類の水は真水である、請求項１３乃至２５のいずれか１項に記載のシステム。

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