JP2010063976A - Membrane separation apparatus and method of operating the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、逆浸透膜カートリッジに海水等の原水を高圧ポンプで加圧して供給し、淡水等の希薄水を得る膜分離装置、及びその運転方法にある。 The present invention resides in a membrane separation device for supplying raw water such as seawater to a reverse osmosis membrane cartridge by pressurizing with a high pressure pump to obtain diluted water such as fresh water, and an operation method thereof.
上記膜分離装置を海水淡水化設備で説明すると、海水淡水化設備は主として、前処理装置、高圧ポンプ、逆浸透膜カートリッジから構成されている。取水された海水は、前処理装置により一定水質の条件に整えられた後、高圧ポンプにより加圧され、逆浸透膜カートリッジへと圧送される。逆浸透膜カートリッジ内の高圧海水の一部は逆浸透圧に打ち勝って逆浸透膜を通過し、塩分が除去された淡水として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジから濃縮海水(リジェクト)として排出される。海水淡水化設備における最大の運用コストである使用する電力の半分以上は、高圧ポンプによる海水の加圧に費やされる。従って、逆浸透膜カートリッジから排出された高塩分濃度の濃縮海水(リジェクト)が保有する圧力エネルギーを回収する方法が、特許文献1乃至3等で紹介されている。
If the said membrane separation apparatus is demonstrated with seawater desalination equipment, seawater desalination equipment is mainly comprised from the pre-processing apparatus, the high pressure pump, and the reverse osmosis membrane cartridge. The taken seawater is adjusted to a condition of constant water quality by a pretreatment device, then pressurized by a high pressure pump and pumped to a reverse osmosis membrane cartridge. A part of the high-pressure seawater in the reverse osmosis membrane cartridge overcomes the reverse osmosis pressure, passes through the reverse osmosis membrane, and is taken out as fresh water from which the salt content has been removed. The other seawater is discharged as concentrated seawater (reject) from the reverse osmosis membrane cartridge in a state where the salinity is increased and concentrated. More than half of the electric power used, which is the maximum operating cost of seawater desalination facilities, is spent on pressurizing seawater with a high-pressure pump. Therefore,
上記特許文献1乃至3に示す膜分離装置では、エネルギー回収にペルトン水車を用い流量制御弁を介して逆浸透膜カートリッジからの濃縮海水(リジェクト)をペルトン水車に供給し、この水車の回転力で、高圧ポンプの回転力を助成するように構成されている。また、エネルギー回収に逆転ポンプを用いたものもある。このようにエネルギー回収にペルトン水車や逆転ポンプを用いるものはエネルギー回収効率が低いという問題があった。
In the membrane separation devices shown in
一方、容積形エネルギー回収装置(例えば、容積形のピストンポンプ)は、一般的にエネルギー回収効率が高く、エネルギー回収装置に容積形を用いているものもある。しかしながら、エネルギー回収装置に容積形を用いた既存のものは、エネルギー回収装置自体のエネルギー回収効率や動作のみに関しての着眼に基づくものであり、逆浸透膜の浸透圧特性を考慮した流量調整を行うものではなかった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、エネルギー回収にペルトン水車や逆転ポンプを用いたときより、高い効率で逆浸透膜カートリッジから排出された高圧濃縮水が有するエネルギーを回収でき、膜分離装置の全体の消費電力量を最適に制御でき、要求された希薄水の流量を適切な水質を確保しつつ、最適な制御で安定して供給できる膜分離装置、膜分離装置の運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can recover the energy of the high-pressure concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge with higher efficiency than when using a Pelton turbine or a reverse pump for energy recovery. A membrane separation device that can optimally control the overall power consumption of the separation device and can stably supply the required flow rate of dilute water with optimum control while ensuring the appropriate water quality, and a method for operating the membrane separation device The purpose is to provide.
また、本発明は、簡易かつ低価格で操作性のよい流量制御装置を備えた膜分離装置、膜分離装置の運転方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a membrane separation apparatus equipped with a flow rate control device that is simple, inexpensive, and has good operability, and a method for operating the membrane separation apparatus.
上記課題を解決するため本発明は、供給された原水を加圧する高圧ポンプと、逆浸透膜カートリッジと、逆浸透膜カートリッジより濃縮水側下流に配置したエネルギー回収手段とを備え、高圧ポンプで加圧された高圧原水を逆浸透膜カートリッジに導入し、希薄水と濃縮水に分離する膜分離装置において、エネルギー回収手段として逆浸透膜カートリッジより排出される濃縮水を導入し、供給される原水の一部を加圧する容積形エネルギー回収装置を用い、容積形エネルギー回収装置で加圧された原水を高圧ポンプと逆浸透膜カートリッジを接続する高圧ラインを流れる高圧原水に合流させるバイパスラインと、バイパスラインの途中に設けられ該バイパス配管中を流れる原水を加圧するブースタポンプと、逆浸透膜カートリッジに供給される原水の温度を検出する原水温度センサと、逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御する原水流量制御手段を設け、原水流量制御手段は、原水温度センサで検出された原水の温度、逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜の温度に対する膜特性、原水中の溶質濃度と逆浸透圧の関係、高圧ポンプ及びブースタポンプの性能曲線の関係を用いて設定された所定の希薄水流量が得られるように逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a high-pressure pump that pressurizes the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and is added by a high-pressure pump. In the membrane separation device that introduces the pressurized high-pressure raw water into the reverse osmosis membrane cartridge and separates it into dilute water and concentrated water, the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge is introduced as energy recovery means, and the supplied raw water A bypass line that uses a positive-pressure energy recovery device that pressurizes a part of the raw water and joins the raw water pressurized by the positive-pressure energy recovery device with the high-pressure raw water that flows through the high-pressure line that connects the high-pressure pump and reverse osmosis membrane cartridge; And a booster pump that pressurizes raw water flowing in the bypass pipe and a reverse osmosis membrane cartridge. A raw water temperature sensor for detecting the temperature of the raw water and a raw water flow rate control means for controlling the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge are provided. The raw water flow rate control means includes the temperature of the raw water detected by the raw water temperature sensor, reverse osmosis. A predetermined dilute water flow rate set using the membrane characteristics of the membrane cartridge with respect to the temperature of the reverse osmosis membrane, the relationship between the solute concentration in the raw water and the reverse osmotic pressure, and the performance curve of the high-pressure pump and booster pump is obtained. The flow rate of raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge is controlled.
上記のようにエネルギー回収手段として逆浸透膜カートリッジより濃縮水を導入し、供給される原水の一部を加圧する容積形エネルギー回収装置を採用し、原水流量制御手段は、原水温度センサで検出された原水の温度、逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜の温度に対する膜特性、原水中の溶質濃度と逆浸透圧の関係、高圧ポンプ及びブースタポンプの性能曲線の関係を用いて設定された所定の希薄水流量が得られるように逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御するので、逆浸透膜カートリッジから排出された高圧濃縮水の圧力エネルギーを効果的に回収、即ち高圧ポンプが原水を加圧するエネルギーと容積形エネルギー回収装置が回収するエネルギーの差を最小にすることができる。 As described above, a volumetric energy recovery device that introduces concentrated water from the reverse osmosis membrane cartridge as an energy recovery means and pressurizes a part of the supplied raw water is adopted, and the raw water flow rate control means is detected by the raw water temperature sensor. Specified dilution using the relationship between the raw water temperature, the membrane characteristics of the reverse osmosis membrane cartridge with respect to the reverse osmosis membrane temperature, the relationship between the solute concentration in the raw water and the reverse osmotic pressure, and the performance curves of the high pressure pump and booster pump Since the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge is controlled so that the water flow rate can be obtained, the pressure energy of the high pressure concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge is effectively recovered, that is, the high pressure pump pressurizes the raw water. The difference between the energy and the energy recovered by the positive energy recovery device can be minimized.
また、本発明は、上記膜分離装置において、設定された所定の希薄水流量は、希薄水流の適切な水質を確保しつつ、逆浸透膜の希薄水流量曲線上の最適な流量であることを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the membrane separation apparatus, the predetermined dilute water flow rate set is an optimum flow rate on the dilute water flow curve of the reverse osmosis membrane while ensuring an appropriate water quality of the dilute water flow. Features.
また、本発明は、上記膜分離装置において、原水流量制御手段は、高圧ポンプ及び/又はブースタポンプの回転数を制御して逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする。 In the membrane separation apparatus according to the present invention, the raw water flow rate control means controls the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge by controlling the rotation speed of the high-pressure pump and / or the booster pump. .
また、本発明は、上記膜分離装置において、高圧ライン、バイパスライン、逆浸透膜カートリッジから吐出された濃縮水を容積形エネルギー回収装置に導く濃縮ライン、該容積形エネルギー回収装置から濃縮水を排水する排水ライン、濃縮ラインから容積形エネルギー回収装置をバイパスして濃縮水を排水する濃縮水バイパスラインにそれぞれ流量制御弁を設け、原水流量制御手段は、前記流量制御弁の少なくとも一つを制御して逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする。 Further, the present invention provides a membrane separation apparatus, wherein the concentrated water discharged from the high-pressure line, the bypass line, and the reverse osmosis membrane cartridge is guided to the volumetric energy recovery apparatus, and the concentrated water is drained from the volumetric energy recovery apparatus. A flow rate control valve is provided in each of the concentrated water bypass line for draining the concentrated water by bypassing the volumetric energy recovery device from the drain line and the concentrated line, and the raw water flow rate control means controls at least one of the flow rate control valves. And controlling the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge.
上記のように流量制御手段は、高圧ポンプ及び/又はブースタポンプの回転数を制御するか、又は高圧ライン、バイパスライン、濃縮ライン、排水ライン、濃縮水バイパスラインに設けた流量制御弁の少なくとも1つを制御して逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御するので、簡単な構成で逆浸透膜カートリッジから排出された高圧濃縮水の圧力エネルギーを効果的に回収できる。 As described above, the flow rate control means controls the number of rotations of the high pressure pump and / or the booster pump, or at least one of the flow rate control valves provided in the high pressure line, bypass line, concentration line, drainage line, concentrated water bypass line. Since the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge is controlled by controlling the pressure, the pressure energy of the high-pressure concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge can be effectively recovered with a simple configuration.
また、本発明は、供給された原水を加圧する高圧ポンプと、逆浸透膜カートリッジと、逆浸透膜カートリッジより濃縮水側下流に配置したエネルギー回収手段とを備え、高圧ポンプで加圧された高圧原水を逆浸透膜カートリッジに導入し、希薄水と濃縮水に分離する膜分離装置の運転方法において、エネルギー回収手段として容積形エネルギー回収装置を用いると共に、ブースタポンプを設け、逆浸透膜カートリッジより排水する濃縮水を容積形エネルギー回収装置に導入し、供給される原水の一部を加圧し、該加圧した原水をブースタポンプで加圧し、該加圧した原水を高圧ポンプと逆浸透膜カートリッジを接続する高圧ラインを流れる高圧原水に合流させると共に、原水温度センサで検出された原水の温度、逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜の温度に対する膜特性、原水中の溶質濃度と逆浸透圧の関係、高圧ポンプ及びブースタポンプの性能曲線の関係を用いて設定された所定の希薄水流量が得られるように逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする。 The present invention also includes a high-pressure pump that pressurizes the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and is pressurized by a high-pressure pump. In the operation method of the membrane separator that introduces raw water into the reverse osmosis membrane cartridge and separates it into dilute water and concentrated water, the volumetric energy recovery device is used as the energy recovery means, and a booster pump is provided to drain the water from the reverse osmosis membrane cartridge The concentrated water to be introduced is introduced into the volumetric energy recovery device, a part of the supplied raw water is pressurized, the pressurized raw water is pressurized with a booster pump, and the pressurized raw water is supplied with a high-pressure pump and a reverse osmosis membrane cartridge. Combined with the high-pressure raw water flowing through the connected high-pressure line, the temperature of the raw water detected by the raw water temperature sensor, reverse osmosis of the reverse osmosis membrane cartridge The reverse osmosis membrane cartridge can be used to obtain a predetermined dilute water flow rate set using the membrane characteristics with respect to the membrane temperature, the relationship between the solute concentration in the raw water and the reverse osmosis pressure, and the relationship between the performance curves of the high-pressure pump and booster pump. It is characterized by controlling the flow rate of the raw water supplied.
本発明によれば、下記のような優れた効果が期待できる。
・膜分離装置全体の所要電力が少なく、操作性のよい、簡易低価格の膜分離装置及び膜分離装置の運転方法を提供できる。
・要求された希薄水の流量を、適切な水質を確保しつつ、最適な制御で安定して供給することができる。
・逆浸透膜カートリッジから吐出された高圧濃縮水の圧力エネルギーを効果的に回収でき、即ち、高圧ポンプが原水を加圧するために使用したエネルギーとエネルギー回収手段が回収したエネルギーとの差が最小となるので、膜分離装置の運転に要する所要エネルギーが少なく、運用コストが安価となる。
According to the present invention, the following excellent effects can be expected.
-It is possible to provide a simple and low-cost membrane separation device and a method for operating the membrane separation device that require less power for the entire membrane separation device and have good operability.
-The required flow rate of dilute water can be stably supplied with optimal control while ensuring appropriate water quality.
・ The pressure energy of the high-pressure concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge can be recovered effectively, that is, the difference between the energy used by the high-pressure pump to pressurize the raw water and the energy recovered by the energy recovery means is minimized. Therefore, the energy required for the operation of the membrane separation apparatus is small, and the operation cost is low.
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。膜分離装置として海水淡水化装置を例に説明する。図1は本発明に係る海水淡水化装置の第1の態様を示す模式図である。図示するように本海水淡水化装置は、取水ポンプ1、前処理装置2、高圧ポンプ3、逆浸透膜カートリッジ4、容積形エネルギー回収装置(ER)5、ブースタポンプ6、制御装置7を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A seawater desalination apparatus will be described as an example of a membrane separation apparatus. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first aspect of a seawater desalination apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the seawater desalination apparatus includes a
取水ポンプ1により取水された海水100は、前処理装置2により所定の水質条件に整えられた後、供給ライン9を通って電動モータ8により駆動される高圧ポンプ(HP)3に供給され、該高圧ポンプ(HP)3で加圧され、高圧ポンプ(HP)3と高圧ポンプ(HP)3を接続する接続管である高圧ライン10を通って逆浸透膜カートリッジ4に流入する。逆浸透膜カートリッジ4の高圧室11内の海水の一部は、逆浸透圧力に打ち勝って逆浸透膜4aを通過し、溶質(塩分)が除去され、希薄水(脱塩水)102として取り出される。その他の海水は、溶質(塩分)濃度が高くなり濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジ4から濃縮海水ライン13へ排出される。
The
逆浸透膜カートリッジ4から排出された高圧の濃縮水である濃縮海水(リジェクト)103が保有する圧力エネルギーは容積形エネルギー回収装置(ER)5に導入され、圧力エネルギーを失った濃縮海水(リジェクト)103は、エネルギーが回収された低圧濃縮海水(リジェクト)104として排水ライン14を通って廃棄される。容積形エネルギー回収装置(ER)5としては、例えば後に詳述する容積形のピストンポンプ等が使用されており、該容積形のピストンポンプで供給ライン9の海水の一部がポンプアップされ、供給海水バイパスライン15へと排出され、最終的には高圧ライン10を通る高圧海水に合流する。
Concentrated seawater (reject) 103, which is high-pressure concentrated water discharged from the reverse
逆浸透膜カートリッジ4や濃縮海水ライン13の圧力損失、容積形エネルギー回収装置(ER)5の制御弁や切替弁等における圧力損失、エネルギー回収チャンバーと内部ピストンとの間の漏れ損失等により、供給海水バイパスライン15中の海水の圧力は高圧ライン10を通って逆浸透膜カートリッジ4に流入する海水の圧力より低い。そこで、供給海水バイパスライン15中を通る海水と高圧ライン10中を通る海水を合流させるために、供給海水バイパスライン15の途中に電動モータ16で駆動されるブースタポンプ6を設置し、上記圧力損失分だけ供給海水バイパスライン15中の海水を加圧する。このブースタポンプ(BP)6は、高圧ポンプ(HP)3に比べて小さい容量で供給海水バイパスライン15中を通る海水を高圧ライン10中を通る海水に合流させることができる圧力に昇圧できる。
Supply due to pressure loss in reverse
制御装置7には、高圧ポンプ(HP)3の吐出流量Q0-1とブースタポンプ(BP)6の吐出流量Q0-2を算出するポンプ吐出流量(供給海水流量)算出部20、理想の希薄水流量を設定希薄水量QS1として設定する希薄水流量設定部21、ブースタポンプ(BP)6の回転数を選定するBP回転数選定部22−1、及びブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線と高圧ポンプ(HP)3のQ−H曲線を記憶する記憶部23を備えている。なお、ここでは、高圧ポンプ(HP)3の回転数を一定としブースタポンプ6の回転数を制御して所定の希薄水流量Q1を得る場合であるが、後に詳述するが図5及び図6に示すように、バルブ開度選定部22−2、22−3を設け、高圧ポンプ(HP)3及びブースタポンプ(BP)6の設定吐出流量に対してバルブの開閉度を制御する場合、図7に示すようにブースタポンプ(BP)6の回転数を一定とし、HP回転数選定部22−4を用いて高圧ポンプ(HP)3の回転数を制御する場合もある。
The control device 7 includes a pump discharge flow rate (supply seawater flow rate)
ポンプ吐出流量算出部20には圧力センサ26で検出した高圧ポンプ(HP)3の吐出圧力P0-1と圧力センサ27で検出したブースタポンプ(BP)6の吐出圧力P0-2、及び圧力センサ19で検出された逆浸透膜カートリッジ4の高圧室11側の圧力P2が入力されるようになっている。ポンプ吐出水流量算出部20は逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの膜特性変化及び海水100中の海水溶質(塩分)濃度等を考慮し、逆浸透膜カートリッジ4で処理する希薄水流量QIが希薄水流量設定部21で設定された設定希薄水量QS1になるように、供給海水流量(ポンプ吐出流量)Q0を算出する。即ち希薄水流量Q1が設定希薄水流量QS1になるように、高圧ポンプ(HP)3の吐出流量Q0-1とブースタポンプ(BP)6の吐出流量Q0-2を算出する。
The pump discharge flow
BP回転数選定部22−1は、記憶部23に記憶されている高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線を参照して、ポンプ吐出流量算出部20で算出したポンプ吐出流量Q0(Q0-1+Q0-2)が得られるようにブースタポンプ(BP)6の回転数を選定する(ここでは高圧ポンプ(HP)3の吐出流量Q0-1を所定の一定値としブースタポンプ(BP)6の回転数を制御して所定のポンプ吐出流量Q0を得る)。この選定された回転数はドライバ(ここではインバータ24)を介して、電動モータ16に送られ、ブースタポンプ(BP)6は選定された回転数で回転する。
The BP rotation speed selection unit 22-1 is calculated by the pump discharge flow
なお、図1において、P0-1は高圧ポンプ(HP)3の吐出圧力、Q0-1は高圧ポンプ(HP)3の吐出流量、C0-1は高圧ライン10の供給海水の溶質(塩分)濃度、P0-2はブースタポンプ(BP)6の吐出圧力、Q0-2はブースタポンプ(BP)6の吐出流量、C0-2は供給海水バイパスライン15の溶質(塩分)濃度、P1は逆浸透膜カートリッジ4の希薄水側(脱塩水側)圧力、Q1は希薄水(脱塩水)流量、C1は希薄水の溶質(塩分)濃度を夫々示す。
In FIG. 1, P 0-1 is the discharge pressure of the high pressure pump (HP) 3, Q 0-1 is the discharge flow rate of the high pressure pump (HP) 3, and C 0-1 is the solute of the seawater supplied to the high pressure line 10 ( Salinity) concentration, P 0-2 is the discharge pressure of the booster pump (BP) 6, Q 0-2 is the discharge flow rate of the booster pump (BP) 6, and C 0-2 is the solute (salt content) concentration of the supply
図2は制御装置7の機能ブロック図であり、制御装置7は、DW−T機能部7−1、ΔP−Q1機能部7−2、π−CM機能部7−3、Q−H機能部7−4を備えている。DW−T機能部7−1は、図示するように縦軸にDW/T(DWは逆浸透膜4aの水の拡散係数)を横軸に供給海水の温度Tを示すデータを備えている。ΔP−Q1機能部7−2は縦軸に逆浸透膜4aの逆浸透圧πを越える圧力ΔPを横軸に希薄水流量Q1を示すデータを備えている。π−CM機能部7−3は縦軸に浸透圧πを横軸に海水溶質(塩分)濃度CMを示すデータを備えている。Q−H機能部7−4は縦軸に高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)の合成水頭圧Hを横軸に吐出流量Qを示すデータ(Q−H曲線)を備えている。
Figure 2 is a functional block diagram of the control device 7, the control device 7, D W -T functional unit 7-1, [Delta] P-Q 1 functional section 7-2, [pi-C M functional unit 7-3, Q- An H function unit 7-4 is provided. As shown in the figure, the D W -T function unit 7-1 includes data indicating D W / T (D W is the diffusion coefficient of water in the
次に、図2の機能ブロック図に基づいて制御装置7の作用を説明する。DW−T機能部7−1はTとDW/Tの関係式曲線55から温度センサ43で検出した供給海水の温度TよりDW/Tを算出しており、逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの種類により定まる係数Kは下式から求まる。
K=K0(DW/T)
(但し、K0は逆浸透膜4aの種類で定まる既知の定数、DWは水の拡散係数)
ここで、設定変更前の吐出圧力(供給海水圧力)P0が仮設定されている。
また、π−CM機能部7−3は、上記のように縦軸に浸透圧πを横軸に海水溶質(塩分)濃度CMを示しており、曲線54は海水溶質(塩分)濃度CMと浸透圧πの関係を示す。曲線54の関係から海水溶質(塩分)濃度CMが求まれば、供給海水の海水浸透圧πMが求まる。
Next, the operation of the control device 7 will be described based on the functional block diagram of FIG. The D W -T function unit 7-1 calculates D W / T from the temperature T of the supplied seawater detected by the
K = K 0 (D W / T)
(Where K 0 is a known constant determined by the type of
Here, the discharge pressure (supply seawater pressure) P 0 before the setting change is temporarily set.
Further, as described above, the π-C M function unit 7-3 shows the osmotic pressure π on the vertical axis and the sea water solubility (salt content) concentration C M on the horizontal axis, and the
また、逆浸透膜カートリッジ4の供給側の海水溶質(塩分)濃度CMは、近似的にCM≒(C0+C2)/2で定まる。海水溶質(塩分)濃度C0、濃縮海水溶質(塩分)濃度C2は回収率Q1/Q0が著しく変化しない限り、上記近似式でよい。従って、逆浸透膜カートリッジ4に供給される海水の海水溶質(塩分)濃度C0、濃縮海水溶質(塩分)濃度C2は特に装置の通常運転中は定数とみなすことができる。
Further, the sea water concentration (salt content) C M on the supply side of the reverse
また、π−CM機能部7−3とQ−H機能部7−4は縦軸が同スケールでしてあり、逆浸透膜カートリッジ4の供給側圧力PMは仮設定した吐出圧力P0から逆浸透膜カートリッジ4での供給側高圧ライン10の海水の管路による損失ヘッドPL1を減じたものである。逆浸透膜カートリッジ4の希薄水側圧力P1は略一定であり、また希薄水の溶質(塩分)濃度C1は一定とみてよいから希薄水の浸透圧π1は一定としてよい。そこで逆浸透圧ΔPは、
ΔP=(PM−P1)−(πM−π1)
と算出される。(この関係はπ−CM機能部7−3とQ−H機能部7−4の間に取り出して示している)
Further, the π-C M function unit 7-3 and the QH function unit 7-4 have the same vertical axis, and the supply-side pressure P M of the reverse
ΔP = (P M −P 1 ) − (π M −π 1 )
Is calculated. (This relationship is shown removed during [pi-C M functional unit 7-3 and Q-H functional unit 7-4)
ΔP−Q1機能部7−2はπ−CM機能部7−3とQ−H機能部7−4と縦軸のスケールを等しくしており、逆浸透膜カートリッジ4の希薄水流量Q1は、直線56で示される下記式で求まる。
Q1=AMKΔP (1)
(但し、AMは逆浸透膜4aの面積、ΔPは逆浸透膜カートリッジ4に供給される海水の浸透圧πMを越える逆浸透膜4a近傍の圧力である)
[Delta] P-Q 1 functional section 7-2 [pi-C M functional unit 7-3 and Q-H functional unit 7-4 and the scale of the vertical axis are equal, a reverse osmosis membrane dilute
Q 1 = A M KΔP (1)
(Where A M is the area of the
制御装置7のQ−H機能部7−4は、縦軸に圧力Hを横軸に流量Qを示したものであり、ポンプのQ−H曲線(図3に詳細を示すように、合成Q−H曲線53、53’は高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の合成Q−H曲線を、曲線51は高圧ポンプ(HP)3のQ−H曲線を、曲線52、曲線52’はブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線)と、逆浸透膜カートリッジ4への吐出圧力P0に対応する逆浸透圧カートリッジ4の希薄水流量Q1の曲線57を同スケールで示した図となっている。
The Q-H function unit 7-4 of the control device 7 has a pressure H on the vertical axis and a flow rate Q on the horizontal axis. The Q-H curve of the pump (as shown in detail in FIG. -H curves 53 and 53 'are combined QH curves of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6, and curves 51 are QH curves of the high pressure pump (HP) 3 and curves 52 and 52. 'Shows the Q-H curve of the booster pump (BP) 6) and the
制御装置7で逆浸透膜カートリッジ4に供給する供給海水流量Q0を制御する制御処理手順を説明する。ここでは、高圧ポンプ(HP)3の回転数を一定とし、ブースタポンプ(BP)6の吐出流量、即ちブースタポンプ(BP)6の回転数を制御して逆浸透膜カートリッジ4に供給する海水の流量を制御する処理手順である。
A control processing procedure for controlling the supplied seawater flow rate Q 0 supplied to the reverse
(ステップST1)
先ず、理想の希薄水流量Q1(=QS1)を希薄水流量設定部21から設定する。
(Step ST1)
First, an ideal diluted water flow rate Q 1 (= Q S1 ) is set from the diluted water flow
(ステップST2)
次に、ブースタポンプ(BP)6の回転数Nが仮定される。図3はQ−H機能部7−4の詳細を示す図である。ここでは、逆浸透膜カートリッジ4に供給する海水の流量制御を高圧ポンプ(HP)3の回転数を固定とし、ブースタポンプ(BP)6の回転数Nを変えることで行う場合のQ−H曲線を示している。図示するように、高圧ポンプ(HP)3の回転数を固定したQ−H曲線51に対して、ブースタポンプ(BP)6の(濃縮海水ライン13側圧力を含めた)Q−H曲線を曲線52から曲線52’に変えると高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の合成したQ−H曲線は合成Q−H曲線53から合成Q−H曲線53’へと変化する。
(Step ST2)
Next, the rotation speed N of the booster pump (BP) 6 is assumed. FIG. 3 is a diagram showing details of the QH function unit 7-4. Here, the QH curve when the flow rate control of the seawater supplied to the reverse
(ステップST3)
上記式(1)により算出された希薄水流量Q1をQ1CALCとする。
(Step ST3)
Let the diluted water flow rate Q 1 calculated by the above equation (1) be Q 1CALC .
(ステップST4)
上記設定した設定希薄水流量QS1の値と上記算出した希薄水流量Q1CALCとを比較する。そしてこの誤差が大きいときは上記ステップST2に戻りブースタポンプ(BP)6の回転数Nを再仮定してステップST2〜ST4をループとして繰り返し、希薄水流量Q1と算出した希薄水流量Q1CALCの誤差が小さくなるまで繰り返す。つまり、先にステップST2で仮定した吐出圧力P0で求まるQ1CALCが、Q1CALC−QS1>0になるときは、再仮定の吐出圧力P0を小さくするように、Q1CALC−QS1<0になるときは、再仮定の吐出圧力P0の値が大きくなるようにブースタポンプ(BP)6の回転数Nを変更し、Q−H曲線を曲線52から曲線52’と変化することで全体のQ−H曲線(合成Q−H曲線)を曲線53から曲線53’にし、吐出圧力P0を曲線57において設定値QS1になるような値に持っていく。また、吐出圧力P0を曲線57において希薄水流量の最大値Q1maxになる吐出圧力値P01に持っていくことにより、希薄水流量を最大値Q1maxにすることができる。
(Step ST4)
The value of the set diluted water flow rate Q S1 is compared with the calculated diluted water flow rate Q 1CALC . Then repeat steps ST2~ST4 as a loop when the error is large, and re-assuming the rotational speed N of the booster pump (BP) 6 returns to step ST2, the lean water flow rate Q 1CALC calculated lean water flow rate Q 1 Repeat until the error is small. That, Q 1CALC which is obtained by the discharge pressure P 0 which is assumed in step ST2 earlier, when it comes to Q 1CALC -Q S1> 0, as to reduce the discharge pressure P 0 of the re-assumption, Q 1CALC -Q S1 < When it becomes 0, the rotation speed N of the booster pump (BP) 6 is changed so that the value of the re-assumed discharge pressure P 0 is increased, and the QH curve is changed from the
逆浸透膜カートリッジ4に供給する吐出圧力P0が曲線57に対して上記設定した希薄水流量QS1になるようにするために、具体的な制御方法としてはBP回転数選定部22−1により、ブースタポンプ(BP)6の回転数を選定し、ドライバ24(ここではインバータ)に出力する。ドライバ24は電動モータ16の回転数を制御してブースタポンプ(BP)6の回転数を制御し、回転数Nを変化させブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線が曲線52から曲線52’と変化することで、相対的に全体のQ−H曲線も曲線53から曲線53’に変化する。
In order to set the discharge pressure P 0 supplied to the reverse
上記のように制御装置7は希薄水流量Q1の値を設定すると供給海水の濃度と浸透圧の関係が定まっているため、高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の合成Q−H曲線をブースタポンプ(BP)6の回転数を変更する事で任意に設定した希薄水の流量に合わせることができる。つまり高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の運転点と希薄水流量Q1との関係は一義的に決定される。また、希薄水流量Q1の設定値を逆浸透膜カートリッジ4(逆浸透膜4a)の曲線57における希薄水流量の最大値Q1max点に合せると、該最大値Q1max点での希薄水流量が得られる。
As described above, when the control device 7 sets the value of the dilute water flow rate Q 1 , the relationship between the concentration of the supplied seawater and the osmotic pressure is fixed, so the combined Q− of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6. The H curve can be adjusted to the flow rate of diluted water arbitrarily set by changing the rotation speed of the booster pump (BP) 6. That relationship between the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) operating point and lean water flow rate to
図4は容積形エネルギー回収装置(ER)5の一例として、容積形のピストンポンプの構成例を示す図である。容積形のピストンポンプ30は制御切替弁31、切替弁32、2個のエネルギー回収チャンバー33、34を備えている。制御切替弁31の流入口には濃縮海水ライン13が接続され、流出口には排水ライン14が接続されている。また、切替弁32の流入口には供給ライン9が接続され、流出口には供給海水バイパスライン15が接続されている。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a positive displacement piston pump as an example of the positive displacement energy recovery device (ER) 5. The positive
上記構成の容積形のピストンポンプ30において、制御切替弁31を図4(a)に示すように切り替えると、濃縮海水ライン13からの高圧の濃縮海水(リジェクト)103はエネルギー回収チャンバー33に流入し、ピストン33aを矢印Bの方向に押圧移動させると共に、該エネルギー回収チャンバー33の内に供給ライン9及び切替弁32を通って供給されていた海水は、ピストン33aに押圧されて濃縮海水(リジェクト)103と同じ圧力に加圧され切替弁32を通って、供給海水バイパスライン15に吐出される。一方、供給海水バイパスに圧力エネルギーを伝達したエネルギー回収チャンバー34には、供給ライン9の海水が切替弁32を通って流入し、ピストン34aを矢印Cの方向に押圧移動させると共に、圧力の消失した低圧濃縮海水(リジェクト)104は排水ライン14に吐出される。
When the
制御切替弁31を図4(b)に示すように切り替えると、濃縮海水ライン13からの高圧の濃縮海水(リジェクト)103はエネルギー回収チャンバー34に流入し、ピストン34aを矢印Fの方向に押圧移動させると共に、該エネルギー回収チャンバー34の内の海水は、ピストン34aに押圧されて濃縮海水(リジェクト)103と同じ圧力に加圧され切替弁32を通って、供給海水バイパスライン15に吐出される。一方供給ライン9の海水は切替弁32を通ってエネルギー回収チャンバー33に流入し、ピストン33aを矢印Eの方向に押圧移動させると共に、圧力の消失した低圧濃縮海水(リジェクト)104は排水ライン14に吐出される。
When the
上記のように、逆浸透膜カートリッジ4や濃縮海水ライン13の圧力損失、容積形エネルギー回収装置(ER)5である容積形のピストンポンプ30の制御切替弁31や切替弁32等における圧力損失により、供給海水バイパスライン15中の海水の圧力は高圧ライン10を通って逆浸透膜カートリッジ4に流入する海水の圧力より低い。ブースタポンプ6は供給海水バイパスライン15中の海水を加圧してこの圧力損失を補償し、高圧ライン10中の海水と合流させるために設けられている。従って、ブースタポンプ6は高圧ポンプ3より小さい容量のポンプで済む。
As described above, due to pressure loss in the reverse
上記構成の海水淡水化装置において、逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの脱塩率は、膜特性、即ち温度、圧力、透過流量から予測される。なお、上記例では、容積形エネルギー回収装置(ER)5として、容積形のピストンポンプの例を示したが、容積形エネルギー回収装置(ER)5に限定されるものではなく、例えば特表2004−500502号公報に開示されている圧力交換装置でもよい。即ち、限られた空間内でエネルギー伝達をしている装置であれば、どのようなものでも良い。
In the seawater desalination apparatus having the above configuration, the desalination rate of the
上記実施形態例では、ドライバ(ここではインバータ)24により、電動モータ16の回転数、即ちブースタポンプ(BP)6の回転数を制御して供給圧力を調整する場合を示したが、図5に示すように、制御装置7にBP回転数選定部22−1に替え、バルブ開度選定部22−2を設け、該バルブ開度選定部22−2でドライバ24を介して、設定した供給圧力に合わせるように、濃縮海水ライン13に設けた流量調整用のバルブ(流量制御弁)V1、排水ライン14に設けた流量調整用のバルブ(流量制御弁)V2、供給海水バイパスライン15に設けた流量調整用のバルブ(流量制御弁)V3、及び高圧ライン10に設けた流量調整用のバルブV(流量制御弁)4の開度を制御して、それぞれ流量を制御してもよい。
In the above embodiment example, the case where the supply pressure is adjusted by controlling the rotation speed of the
また、図6に示すように、バルブ開度選定部22−3及び濃縮海水ライン13中を流れる濃縮海水を容積形エネルギー回収装置(ER)5をバイパスして排水する濃縮水バイパスライン17を設け、該バイパスライン17に流量を調整するバルブ(流量制御弁)V5を設け、該バルブ開度選定部22−3でドライバ24を介して該バルブV5の開度を制御して容積形エネルギー回収装置(ER)5に流入する濃縮海水流量を制御するようにしてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 6, the concentrated
更に、図7に示すように、HP回転数選定部22−4を設け、該HP回転数選定部22−4で高圧ポンプ(HP)3の吐出流量Q0-1をドライバ(ここではインバータ)24を介して高圧ポンプ(HP)3を駆動する電動モータ8の回転数を変更して、高圧ポンプ(HP)3から吐出される海水流量(逆浸透膜カートリッジ4に供給する海水流量)を制御してもよい。図8に示すように、ブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線52に対して、高圧ポンプ(HP)3のQ−H曲線を曲線51から曲線51’に変化させた場合、ブースタポンプ(BP)6と高圧ポンプ(HP)3の合成Q−H曲線は曲線53から曲線53’となる。目標の希薄水流量(目標の脱塩水流量)Q1の設定値QS1を逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの曲線57の希薄水の最大値Q1MAXに合わせることにより、逆浸透膜カートリッジ4を逆浸透膜4aの最大希薄水点で運転できる。
Further, as shown in FIG. 7, an HP rotation speed selection unit 22-4 is provided, and the HP rotation speed selection unit 22-4 supplies a discharge flow rate Q 0-1 of the high-pressure pump (HP) 3 to a driver (here, an inverter). The flow rate of seawater discharged from the high-pressure pump (HP) 3 (the flow rate of seawater supplied to the reverse osmosis membrane cartridge 4) is controlled by changing the number of revolutions of the
次に、上記膜分離装置において、希薄水102の適切な水質を確保しつつ、希薄水流量Q1を逆浸透膜カートリッジの希薄水流量曲線上の最適な流量にすること(請求項2)について説明する。図2のDW−T機能部7−1のDW/TとTの関係を示す曲線55は、供給する海水100の溶質(塩分)濃度C0によって微小に変化する。よって、希薄水102の水質を適切に保つには微小な曲線55の変化を補償する必要がある。希薄水流量(脱塩水流量)Q1と海水温度Tの関係は、Q1=AMKΔP、K=K0(DW/T)の関係式と、DW/TとTの曲線55の関係から求まる。つまり希薄水流量Q1と海水温度Tとの関係も図9に示すように、略比例関係で示すことが可能とる。
Next, in the above-mentioned membrane separation device, the dilute water flow rate Q 1 is set to the optimum flow rate on the dilute water flow curve of the reverse osmosis membrane cartridge while ensuring an appropriate water quality of the dilute water 102 (Claim 2). explain. The
図9のf(DW/T)は供給する海水100の溶質(塩分)濃度C0によって、図10に示すように変化する。また、一方で、供給する海水100の溶質(塩分)濃度C0が高いと図11に示すように、相対的に希薄水の溶質(塩分)C1濃度も高くなってしまう。つまり水質が悪くなる。 The f (D W / T) in FIG. 9 changes as shown in FIG. 10 depending on the solute (salt content) C 0 of the seawater 100 to be supplied. On the other hand, when the solute (salt content) C 0 of the seawater 100 to be supplied is high, the solute (salt content) C 1 concentration of dilute water is relatively high as shown in FIG. In other words, the water quality deteriorates.
そこで供給する海水100の溶質(塩分)濃度C0をモニターすると共に、上記希薄水流量Q1と海水温度Tとの関係図に供給する海水100の溶質(塩分)濃度C0をパラメータとしたデータマップを予め制御装置7に記憶しておくことにより、供給する海水100の温度Tに対しての希望の溶質(塩分)濃度C1を保った希薄水流量を提供できる。これを図12を用いて説明すると、例えば供給する海水100の溶質(塩分)濃度C0が高いため水質が悪い場合、水質を補償するために希薄水流量をQ1からQ1’へ移行する。これにより希望の溶質(塩分)濃度C1を保った希薄水を得ることができる。
Therefore, the solute (salinity) concentration C 0 of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。また、上記実施形態では容積形エネルギー回収装置(ER)5として容積形のピストンポンプ30を説明したが、容積形エネルギー回収装置(ER)5は容積形のピストンポンプに限定されるものではない。また、上記例では、膜分離装置として海水淡水化装置を例に説明したが、本発明に係る膜分離装置は膜海水淡水化装置に限定されるものではなく、例えば、井水や化石水等の各種原水を希薄水と濃縮水に分離するのに広く利用できる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. In the above embodiment, the positive
1 取水ポンプ
2 前処理装置
3 高圧ポンプ(HP)
4 逆浸透膜カートリッジ
4a 逆浸透膜
5 容積形エネルギー回収装置(ER)
6 ブースタポンプ(BP)
7 制御装置
7−1 DW−T機能部
7−2 ΔP−Q1機能部
7−3 π−CM機能部
7−4 Q−H機能部
8 電動モータ
9 供給ライン
10 高圧ライン
11 高圧室
12 希薄水側
13 濃縮海水ライン
14 排水ライン
15 供給海水バイパスライン
16 電動モータ
17 濃縮水バイパスライン
20 ポンプ吐出流量(供給海水流量)算出部
21 希薄水流量設定部
22−1 BP回転数選定部
22−2 バルブ開度選定部
22−3 バルブ開度選定部
22−4 HP回転数選定部
23 記憶部
24 ドライバ
26,27 圧力センサ
30 容積形のピストンポンプ
31 制御切替弁
32 切替弁
33,34 エネルギー回収チャンバー
33a,34aピストン
43 温度センサ
C0 海水溶質(塩分)濃度
C1 希薄水の溶質(塩分)濃度
C2 濃縮海水溶質(塩分)濃度
CM 海水溶質(塩分)濃度
AM 逆浸透膜4aの面積
DW 逆浸透膜4aの水の拡散係数
K 逆浸透膜4aの種類と温度により定まる係数
P0 吐出圧力(供給海水圧力)
P1 逆浸透膜カートリッジ4の希薄水側(脱塩水側)圧力
P2 逆浸透膜カートリッジ4の濃縮海水側圧力
PM 逆浸透膜カートリッジ4の供給側圧力
ΔP 逆浸透膜カートリッジ4に供給される浸透圧πMを越える逆浸透膜4a近傍の圧力
PL1 管路による損失ヘッド
Q 吐出流量
Q0 供給海水流量Q0(ポンプ吐出流量),合成吐出流量
Q1 希薄水流量(脱塩水流量)
Q2 濃縮海水流量
Q1MAX 最大の希薄水流量
P0-1 高圧ポンプ(HP)3の吐出圧力
P0-2 ブースタポンプ(BP)6の吐出圧力
Q0-1 高圧ポンプ(HP)3の吐出流量
Q0-2 ブースタポンプ(BP)6の吐出流量
πM 逆浸透膜4aの浸透圧
π1 希薄水の浸透圧
H 合計水頭圧
T 海水温度
V1〜V5 バルブ(流量制御弁)
1
4 Reverse
6 Booster pump (BP)
7 controller 7-1 D W -T functional unit 7-2 [Delta] P-Q 1 functional section 7-3 π-C M functional unit 7-4 Q-H
Is supplied to the P 1 reverse osmosis membrane lean water side of the cartridge 4 (demineralized water side) pressure P 2 reverse osmosis membrane feed side pressure ΔP reverse
Q 2 Concentrated seawater flow rate Q 1MAX Maximum dilute water flow rate P 0-1 High pressure pump (HP) 3 discharge pressure P 0-2 Booster pump (BP) 6 discharge pressure Q 0-1 High pressure pump (HP) 3 discharge Flow rate Q 0-2 Booster pump (BP) 6 discharge flow rate π M
Claims (5)
前記エネルギー回収手段として前記逆浸透膜カートリッジより排出される濃縮水を導入し、前記供給される原水の一部を加圧する容積形エネルギー回収装置を用い、
前記容積形エネルギー回収装置で加圧された原水を前記高圧ポンプと前記逆浸透膜カートリッジを接続する高圧ラインを流れる高圧原水に合流させるバイパスラインと、
前記バイパスラインの途中に設けられ該バイパス配管中を流れる原水を加圧するブースタポンプと、
前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水の温度を検出する原水温度センサと、
前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御する原水流量制御手段を設け、
前記原水流量制御手段は、前記原水温度センサで検出された原水の温度、前記逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜の温度に対する膜特性、原水中の溶質濃度と逆浸透圧の関係、前記高圧ポンプ及びブースタポンプの性能曲線の関係を用いて設定された所定の希薄水流量が得られるように前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする膜分離装置。 A high pressure pump for pressurizing the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and the high pressure raw water pressurized by the high pressure pump is In a membrane separator that is introduced into a osmotic membrane cartridge and separated into dilute water and concentrated water,
Using the positive displacement energy recovery device that introduces concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge as the energy recovery means and pressurizes a part of the supplied raw water,
A bypass line that joins the raw water pressurized by the positive displacement energy recovery device to the high-pressure raw water flowing through the high-pressure line connecting the high-pressure pump and the reverse osmosis membrane cartridge;
A booster pump that is provided in the middle of the bypass line and pressurizes the raw water flowing in the bypass pipe;
A raw water temperature sensor for detecting the temperature of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge;
Providing raw water flow rate control means for controlling the raw water flow rate supplied to the reverse osmosis membrane cartridge;
The raw water flow rate control means includes the raw water temperature detected by the raw water temperature sensor, the membrane characteristics with respect to the reverse osmosis membrane temperature of the reverse osmosis membrane cartridge, the relationship between the solute concentration in the raw water and the reverse osmotic pressure, the high-pressure pump and A membrane separation apparatus for controlling a raw water flow rate supplied to the reverse osmosis membrane cartridge so as to obtain a predetermined dilute water flow rate set using a relationship of performance curves of a booster pump.
前記設定された所定の希薄水流量は、該希薄水の適切な水質を確保しつつ、前記逆浸透膜の希薄水流量曲線上の最適な流量であることを特徴とする膜分離装置。 The membrane separation apparatus according to claim 1,
The membrane separation apparatus characterized in that the predetermined dilute water flow rate set is an optimum flow rate on the dilute water flow curve of the reverse osmosis membrane while ensuring an appropriate water quality of the dilute water.
前記原水流量制御手段は、高圧ポンプ及び/又はブースタポンプの回転数を制御して前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする膜分離装置。 The membrane separation apparatus according to claim 1 or 2,
The raw water flow rate control means controls the flow rate of raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge by controlling the number of rotations of a high-pressure pump and / or a booster pump.
前記高圧ライン、前記バイパスライン、前記逆浸透膜カートリッジから吐出された濃縮水を前記容積形エネルギー回収装置に導く濃縮ライン、該容積形エネルギー回収装置から濃縮水を排水する排水ライン、前記濃縮ラインから前記容積形エネルギー回収装置をバイパスして濃縮水を排水する濃縮水バイパスラインにそれぞれ流量制御弁を設け、
前記原水流量制御手段は、前記流量制御弁の少なくとも一つを制御して前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする膜分離装置。 The membrane separation apparatus according to claim 1 or 2,
From the high-pressure line, the bypass line, a concentration line that leads the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge to the positive displacement energy recovery device, a drainage line that drains the concentrated water from the positive displacement energy recovery device, and the concentration line A flow rate control valve is provided in each concentrated water bypass line that drains concentrated water by bypassing the positive displacement energy recovery device,
The membrane separation apparatus, wherein the raw water flow rate control means controls the flow rate of raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge by controlling at least one of the flow rate control valves.
前記エネルギー回収手段として容積形エネルギー回収装置を用いると共に、ブースタポンプを設け、
前記逆浸透膜カートリッジより排水する濃縮水を前記容積形エネルギー回収装置に導入し、前記供給される原水の一部を加圧し、該加圧した原水を前記ブースタポンプで加圧し、該加圧した原水を前記高圧ポンプと前記逆浸透膜カートリッジを接続する高圧ラインを流れる高圧原水に合流させると共に、原水温度センサで検出された原水の温度、逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜の温度に対する膜特性、原水中の溶質濃度と逆浸透圧の関係、前記高圧ポンプ及びブースタポンプの性能曲線の関係を用いて設定された所定の希薄水流量が得られるように前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする膜分離装置の運転方法。 A high pressure pump for pressurizing the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and the high pressure raw water pressurized by the high pressure pump is In the operation method of the membrane separator that is introduced into the osmotic membrane cartridge and separated into dilute water and concentrated water,
While using a positive displacement energy recovery device as the energy recovery means, a booster pump is provided,
Concentrated water drained from the reverse osmosis membrane cartridge is introduced into the positive displacement energy recovery device, a part of the supplied raw water is pressurized, the pressurized raw water is pressurized with the booster pump, and the pressurized The raw water is joined to the high-pressure raw water flowing through the high-pressure line connecting the high-pressure pump and the reverse osmosis membrane cartridge, and the membrane characteristics with respect to the temperature of the raw water detected by the raw water temperature sensor and the reverse osmosis membrane temperature of the reverse osmosis membrane cartridge, Raw water flow rate supplied to the reverse osmosis membrane cartridge so as to obtain a predetermined dilute water flow rate set using the relationship between the solute concentration in the raw water and the reverse osmotic pressure, and the relationship between the performance curves of the high pressure pump and the booster pump A method for operating a membrane separator characterized by controlling the pressure.
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