JP2011083741A - Seawater desalination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海水から塩分を除去した淡水を取出す海水淡水化装置に関するものである。 The present invention relates to a seawater desalination apparatus for taking out fresh water from which salt has been removed from seawater.
従来、この種の海水淡水化装置として、海水から塩分を除去するRO膜(逆浸透膜)を用い、水圧ポンプによって加圧された海水がRO膜に送られ、RO膜によって濾過された淡水が取出されるものがあった。 Conventionally, as this type of seawater desalination equipment, RO membrane (reverse osmosis membrane) that removes salt from seawater is used, seawater pressurized by a hydraulic pump is sent to the RO membrane, and freshwater filtered by the RO membrane is There was something to be taken out.
特許文献1〜4には、RO膜によって濾過されずに排出される濃縮海水の圧力によって回転駆動される動力回収水圧モータを備え、この動力回収水圧モータによって水圧ポンプを補助的に駆動し、排出される濃縮海水のエネルギを回収する動力回収装置が開示されている。
特許文献3には、RO膜に供給される海水の圧力を検出し、この検出値が運転点における理論圧力と等しくなるように圧力調整弁の開度、動力回収装置の作動を制御するものが開示されている。
In
しかしながら、このような従来の海水淡水化装置にあっては、RO膜に海水を供給する水圧ポンプまたは排出される濃縮海水のエネルギを回収する動力回収水圧モータが遠心式のポンプ、モータが用いられているため、濃縮海水が持つ流体圧力エネルギの回収効率が低く、RO膜に供給される海水の圧力を的確に調節することが難しいという問題点があった。 However, in such a conventional seawater desalination apparatus, a centrifugal pump or motor is used as the hydraulic pump that supplies seawater to the RO membrane or the power recovery hydraulic motor that recovers the energy of the concentrated seawater that is discharged. Therefore, there is a problem that the recovery efficiency of the fluid pressure energy of the concentrated seawater is low and it is difficult to accurately adjust the pressure of the seawater supplied to the RO membrane.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、RO膜の濾過性能を維持するとともに、濃縮海水が持つ流体圧力エネルギを有効に回収する海水淡水化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a seawater desalination apparatus that maintains the RO membrane filtration performance and effectively recovers the fluid pressure energy of concentrated seawater. .
本発明は、海水から塩分を除去した透過水を取出す海水淡水化装置であって、海水から塩分を除去するRO膜と、海水を加圧してRO膜に送る容積型の水圧ポンプと、この水圧ポンプを駆動する主駆動モータと、RO膜によって濾過されない濃縮海水が持つ流体圧力によって水圧ポンプを駆動する容積型の動力回収水圧モータと、RO膜の逆浸透圧力を検出する圧力検出器と、この圧力検出器の検出値に基づいてRO膜の逆浸透圧力を目標値に近づけるように水圧ポンプの作動をフィードバック制御する逆浸透圧力フィードバック制御手段とを備えるものとした。 The present invention is a seawater desalination apparatus for removing permeated water from which salt has been removed from seawater, an RO membrane that removes salt from seawater, a positive displacement hydraulic pump that pressurizes seawater and sends it to the RO membrane, and this water pressure A main drive motor that drives the pump, a positive displacement power recovery hydraulic motor that drives the hydraulic pump by the fluid pressure of the concentrated seawater that is not filtered by the RO membrane, a pressure detector that detects the reverse osmosis pressure of the RO membrane, Reverse osmosis pressure feedback control means for feedback controlling the operation of the hydraulic pump so as to bring the reverse osmosis pressure of the RO membrane closer to the target value based on the detection value of the pressure detector is provided.
容積型の水圧ポンプと容積型の動力回収水圧モータが連動し、RO膜の逆浸透圧力を目標値に近づける水圧ポンプの作動制御が行われる構成により、RO膜の逆浸透圧力を的確に調節してRO膜の濾過性能を維持することと、動力回収水圧モータによって濃縮海水が持つ流体圧力エネルギを有効に回収することを両立できる。 The RO membrane reverse osmosis pressure is accurately adjusted by the structure in which the displacement pump and the positive displacement power recovery hydraulic motor work together to control the RO pump's reverse osmosis pressure close to the target value. Thus, it is possible to maintain both the filtration performance of the RO membrane and effectively recover the fluid pressure energy of the concentrated seawater by the power recovery hydraulic motor.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、海水から塩分を除去した淡水を取出す海水淡水化装置を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a seawater desalination apparatus for taking out fresh water from which salt has been removed from seawater.
海水淡水化装置は、海水(原水)から塩分を除去するRO膜(逆浸透膜)4と、主駆動モータ1により駆動され加圧した海水をRO膜4の上流側室21に送る水圧ポンプ2とを備える。
The seawater desalination apparatus includes an RO membrane (reverse osmosis membrane) 4 that removes salt from seawater (raw water), a
水圧ポンプ2は、海水(流体)を閉じ込めるモータ室を有する容積型ポンプによって構成され、その回転軸が回転するのに伴ってこのポンプ室の容積を拡縮することによって海水を加圧して吐出する。
The
水圧ポンプ2は、主として主駆動モータ1によって駆動され、動力回収水圧モータ3によって補助的に駆動される。水圧ポンプ2の回転軸に主駆動モータ1の回転軸が連結されるとともに、動力回収水圧モータ3の回転軸が連結される。なお、これに限らず、水圧ポンプ2は主駆動モータ1、動力回収水圧モータ3と減速機構を介して連動する構成としてもよい。
The
主駆動モータ1は、電力によって回転する電動機によって構成される。なお、これに限らず、主駆動モータ1は、電力以外のエネルギによって回転する他の原動機を用いてもよい。
The
海から図示しない取水装置よって取り込まれた海水が取水通路10を通って水圧ポンプ2の吸込側に供給される。水圧ポンプ2は海水を加圧して吐出し、高圧海水が海水供給通路11を通ってRO膜4の上流側室21に供給される。
Seawater taken from the sea by a water intake device (not shown) is supplied to the suction side of the
RO膜4は、水を通し塩類など水以外の不純物は透過しない性質を持つ濾過膜である。
The
RO膜4によって濾過された透過水(淡水)は、RO膜4の下流側室22から透過水取出通路15を通って取出される。
The permeate (fresh water) filtered by the
RO膜4によって濾過されない濃縮海水は、RO膜4の上流側室21から排出通路13を通って排出される。
The concentrated seawater that is not filtered by the
排出通路13には、動力回収水圧モータ3が介装される。この動力回収水圧モータ3は、RO膜4の上流側室21から排出される濃縮海水が持つ流体圧力によって回転作動し、水圧ポンプ2を補助的に駆動する。
A power recovery
動力回収水圧モータ3は、濃縮海水(流体)を閉じ込めるモータ室を有する容積型モータによって構成され、濃縮海水の圧力によってモータ室の容積が拡縮することによってその回転軸が回転する。
The power recovery
動力回収水圧モータ3に供給される濃縮海水の流量を調節するため、濃縮海水取出通路12にサーボバルブ7が介装される。このサーボバルブ7は濃縮海水取出通路12から導かれる濃縮海水の一部を排出通路14を通して逃がし、動力回収水圧モータ3に供給される濃縮海水の流量を調節する。
In order to adjust the flow rate of the concentrated seawater supplied to the power recovery
海水淡水化装置は、RO膜4の逆浸透圧力(RO膜4の前後に生じる差圧力)を適正値に保つため、RO膜4の逆浸透圧力を検出する圧力検出器5と、この圧力検出器5の検出値に基づいてRO膜4の逆浸透圧力を目標値に近づけるように水圧ポンプ2の作動をフィードバック制御する逆浸透圧力フィードバック制御手段を備える。
In order to keep the reverse osmosis pressure of the RO membrane 4 (differential pressure generated before and after the RO membrane 4) at an appropriate value, the seawater desalination apparatus includes a
圧力検出器5は、海水供給通路11またはRO膜4の上流側室21の圧力と、透過水取出通路15またはRO膜4の下流側室22の圧力との差圧力を検出し、その検出信号をRO膜4の逆浸透圧力の検出値として出力する。なお、これに限らず、海水供給通路11またはRO膜4の上流側室21の圧力のみを検出し、その検出信号をRO膜4の逆浸透圧力の検出値として出力してもよい。
The
本実施の形態では、逆浸透圧力フィードバック制御手段として、動力回収水圧モータ3に供給される濃縮海水の流量を調節するサーボバルブ7と、このサーボバルブ7の開度を圧力検出器5の検出値に基づいてフィードバック制御するサーボアンプ(コントローラ)6とを備える。
In the present embodiment, as the reverse osmosis pressure feedback control means, the servo valve 7 for adjusting the flow rate of the concentrated seawater supplied to the power recovery
RO膜4の逆浸透圧力が目標値より低い場合、サーボアンプ6は、サーボバルブ7から排出通路14を通して逃がされる濃縮海水の流量を減らし、RO膜4の逆浸透圧力を高める。
When the reverse osmosis pressure of the
一方、RO膜4の逆浸透圧力が目標値より高い場合、サーボアンプ6は、サーボバルブ7から排出通路14を通して逃がされる濃縮海水の流量を増やし、RO膜4の逆浸透圧力を低くする。
On the other hand, when the reverse osmosis pressure of the
こうしてサーボアンプ6は、圧力検出器5の検出値に基づいてサーボバルブ7を介して動力回収水圧モータ3の出力を増減し、動力回収水圧モータ3の動力回収率が最適となるようにRO膜4の逆浸透圧力を目標値に近づけるフィードバック制御を行う。これにより、RO膜4の経年劣化や目詰まりによってRO膜4の圧力損失が変化しても、動力回収水圧モータ3を介して逃がされる濃縮海水の流量を変化させることにより、動力回収水圧モータ3の動力回収率がその時々で最適となるように調節される。
Thus, the servo amplifier 6 increases or decreases the output of the power recovery
容積型の水圧ポンプ2と容積型の動力回収水圧モータ3が連動し、逆浸透圧力の検出値に応じて動力回収水圧モータ3の作動をフィードバック制御する構成により、RO膜4の逆浸透圧力を的確に調節してRO膜4の濾過性能を維持することと、動力回収水圧モータ3によって濃縮海水が持つ流体圧力エネルギを有効に回収することを両立できる。
The displacement osmotic pressure of the
さらに、RO膜4の逆浸透圧力を調節するフィードバック制御量に応じてRO膜4の濾過性能を判定し、RO膜4の劣化状況を把握することが可能となり、RO膜4の交換時期を的確に割り出すことができる。
Furthermore, it becomes possible to determine the filtration performance of the
また、図2に示すように、濃縮海水取出通路12に増圧器8を介装してもよい。この増圧器8が濃縮海水取出通路12から動力回収水圧モータ3に供給される濃縮海水の圧力を高めることにより、主駆動モータ1の負荷を軽減することができる。
Further, as shown in FIG. 2, a pressure intensifier 8 may be interposed in the concentrated
他の実施の形態として、動力回収水圧モータ3に供給される濃縮海水の流量を調節するため、図3に示すように、動力回収水圧モータ3をその容量(モータ押しのけ容積)を変えられる可変容量型とし、動力回収水圧モータ3の容量を調節するサーボアクチュエータ16と、このサーボアクチュエータ16の作動を制御するサーボアンプ9とを備える構成としてもよい。
As another embodiment, in order to adjust the flow rate of the concentrated seawater supplied to the power recovery
サーボアンプ9は、圧力検出器5の検出値に基づいてサーボアクチュエータ16を介して動力回収水圧モータ3の吐出容量を変えることによって動力回収水圧モータ3の動力回収率が最適となるようにRO膜4の逆浸透圧力を目標値に近づけるフィードバック制御を行う。
The servo amplifier 9 changes the discharge rate of the power recovery
この場合、RO膜4の逆浸透圧力が目標値より低い場合、サーボアンプ9は、サーボアクチュエータ16を介して動力回収水圧モータ3の容量を減らすことにより動力回収水圧モータ3の動力回収率が最適となるようにフィードバック制御を行う。
In this case, when the reverse osmosis pressure of the
一方、RO膜4の逆浸透圧力が目標値より高い場合、サーボアンプ9は、サーボアクチュエータ16を介して動力回収水圧モータ3の容量を増やすことにより動力回収水圧モータ3の動力回収率が最適となるようにフィードバック制御を行う。
On the other hand, when the reverse osmosis pressure of the
また、濃縮海水取出通路12に増圧器8が介装され、増圧器8が濃縮海水取出通路12から動力回収水圧モータ3に供給される濃縮海水の圧力を高めることにより、主駆動モータ1の負荷を軽減することができる。なお、これに限らず、濃縮海水取出通路12に増圧器8が介装されない構成としてもよい。
Further, a pressure intensifier 8 is interposed in the concentrated
次に図4に示す他の実施の形態を説明する。この実施の形態では、水圧ポンプ2をその容量(ポンプ押しのけ容積)を変えられる可変容量型とする。
Next, another embodiment shown in FIG. 4 will be described. In this embodiment, the
逆浸透圧力フィードバック制御手段として、水圧ポンプ2の容量を変える吐出容量可変機構を駆動するサーボアクチュエータ17と、このサーボアクチュエータ17を介して水圧ポンプ2の吐出容量を圧力検出器5の検出値に基づいてフィードバック制御するサーボアンプ24とを備える。
As a reverse osmosis pressure feedback control means, a servo actuator 17 that drives a variable discharge capacity mechanism that changes the capacity of the
RO膜4の逆浸透圧力が目標値より低い場合、サーボアンプ24は、サーボアクチュエータ17を介して水圧ポンプ2の吐出容量を増やすことにより水圧ポンプ2の吐出圧を高める。
When the reverse osmosis pressure of the
一方、RO膜4の逆浸透圧力が目標値より高い場合、サーボアンプ24は、サーボアクチュエータ17を介して水圧ポンプ2の吐出容量を減らすことにより水圧ポンプ2の吐出圧を低くする。
On the other hand, when the reverse osmosis pressure of the
こうしてサーボアンプ24は、圧力検出器5の検出値に基づいてサーボアクチュエータ17を介して水圧ポンプ2の吐出容量を増減し、水圧ポンプ2の吐出圧を調節してRO膜4の逆浸透圧力を目標値に近づけるフィードバック制御を行う。
Thus, the
これにより、供給される海水の塩分濃度や温度が変化しても、RO膜4の逆浸透圧力が適正値に保たれ、RO膜4の濾過性能を維持することと、動力回収水圧モータ3によって濃縮海水が持つ流体圧力エネルギを有効に回収することを両立できる。
Thereby, even if the salinity concentration and temperature of the seawater supplied change, the reverse osmosis pressure of the
さらに、他の実施の形態として、図5に示すように、動力回収水圧モータ3はサーボアクチュエータ16を介してその容量を変えられる可変容量型とし、濃縮海水取出通路12に流量検出器19を介装し、この流量検出器19の検出値に基づいて動力回収水圧モータ3に供給される濃縮海水の流量を目標値に近づけるように動力回収水圧モータ3の容量をフィードバック制御するサーボアンプ25を備える構成としてもよい。
Furthermore, as another embodiment, as shown in FIG. 5, the power recovery
流量検出器19の検出値に基づいて動力回収水圧モータ3の容量がフィードバック制御されることにより、RO膜4の上流側室21から濃縮海水取出通路12、動力回収水圧モータ3、排出通路13を通って排出される濃縮海水の流量が適正値に保たれ、RO膜4の濾過性能を保つことができる。
The capacity of the power recovery
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 主駆動モータ
2 水圧ポンプ
3 動力回収水圧モータ
4 RO膜(逆浸透膜)
5 圧力検出器
6 サーボアンプ
8 増圧器
9 サーボアンプ
10 取水通路
11 海水供給通路
12 濃縮海水取出通路
13 排出通路
15 透過水取出通路
16 サーボアクチュエータ
17 サーボアクチュエータ
19 流量検出器
24 サーボアンプ
25 サーボアンプ
1 Main drive
DESCRIPTION OF
24
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