JP2013148042A - Power recovery device and fresh water production plant using the device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、動力回収装置及びその装置を用いた淡水生産プラントに関する。 Embodiments described herein relate generally to a power recovery apparatus and a fresh water production plant using the apparatus.
海水を淡水化する淡水生産プラントは、原水である海水を高圧ポンプで例えば約６．０ＭＰaに加圧した後、その加圧した高圧原水をＲＯ膜カートリッジ内に注入し、ＲＯ膜の逆浸透圧力に打ち勝ってろ過された淡水と未ろ過状態となる例えば５．８ＭＰａに低下した高濃度塩水とを取り出す構成である。 A freshwater production plant that desalinates seawater pressurizes the raw seawater with a high-pressure pump to about 6.0 MPa, for example, and then injects the pressurized high-pressure raw water into the RO membrane cartridge, and the reverse osmosis pressure of the RO membrane In this configuration, fresh water filtered by overcoming and high-concentration salt water reduced to, for example, 5.8 MPa, which is in an unfiltered state, are taken out.
ところで、淡水生産プラントでは、原水を高圧ポンプで加圧することから、その加圧に費やされる電力が非常に大きく、プラントの運用コストの半分以上も占めている。具体的には後記する。 By the way, in a fresh water production plant, since raw water is pressurized with a high pressure pump, the electric power consumed for the pressurization is very large, accounting for more than half of the operation cost of the plant. Specifically, it will be described later.
そのため、高圧ポンプからＲＯ膜カートリッジに注入する高圧原水の流量を低減し、例えばその低減分に相当する流量の原水を、ＲＯ膜カートリッジから排出される高濃度塩水のエネルギーを利用して、５．８ＭＰａまで昇圧する動力回収装置と、この動力回収装置で昇圧された流量の原水の不足圧力分となる例えば０．２ＭＰａを昇圧して、約６．０ＭＰaの圧力に上昇する昇圧ポンプとを設置し、この昇圧ポンプで昇圧された約６．０ＭＰaの原水を高圧ポンプから吐出される高圧原水に合流させる方式をとっている。 Therefore, the flow rate of the high-pressure raw water injected from the high-pressure pump into the RO membrane cartridge is reduced, for example, using the energy of the high-concentration salt water discharged from the RO membrane cartridge at the flow rate corresponding to the reduced amount. A power recovery device that boosts pressure to 8 MPa and a pressure pump that boosts the pressure of the raw water at a flow rate boosted by this power recovery device, for example, 0.2 MPa, and rises to a pressure of about 6.0 MPa are installed. The raw water of about 6.0 MPa boosted by this booster pump is joined to the high-pressure raw water discharged from the high-pressure pump.
しかしながら、以上のような動力回収方式には、次のような問題が指摘されている。 However, the following problems have been pointed out in the above power recovery system.
先ず、動力回収装置とは別に昇圧ポンプが設けられているが、この昇圧ポンプを稼動させるための電力が必要であったり、ＲＯ膜の種類やＲＯ膜の状態変化に伴って昇圧ポンプの運転効率が低下することから、多数の昇圧ポンプが並置することになり、ポンプのメンテナンスコストが上昇するなどの問題がある。この問題点は、本実施の形態との比較を行う観点から後記する。 First of all, a booster pump is provided separately from the power recovery device, but electric power for operating this booster pump is required, or the operation efficiency of the booster pump is changed in accordance with the type of RO membrane and the state change of the RO membrane. As a result, a large number of booster pumps are juxtaposed, resulting in an increase in pump maintenance costs. This problem will be described later from the viewpoint of comparison with the present embodiment.
また、動力回収装置は、低圧側ピストンと高圧側ピストンとを備え、これら２つのピストンを交互に往復運動させるには、低圧側ピストンで原水を取り入れて既にエネルギー回収済みの高濃度塩水を排出する低圧側流路と、高圧側ピストンでＲＯ膜カートリッジから新たに排出されてくる高濃度塩水の圧力を利用して既に取り入れた低圧原水を加圧して昇圧ポンプへ送り出す高圧側流路とを交互に切える切換え弁が必要となる。 In addition, the power recovery device includes a low-pressure side piston and a high-pressure side piston, and in order to reciprocate these two pistons alternately, the low-pressure side piston takes in raw water and discharges high-concentration salt water that has already recovered energy. Alternately between the low-pressure side flow path and the high-pressure side flow path that pressurizes the low-pressure raw water already taken in by using the pressure of the high-concentration salt water newly discharged from the RO membrane cartridge by the high-pressure side piston and sends it to the booster pump. A switching valve that can be turned off is required.
通常，切換え弁を駆動するために油圧などの外部動力を用いているが、その分の電力が必要になること。また、外部動力を取り込むための配線等を含めて動力回収装置が複雑な構成となる問題がある。 Normally, external power such as hydraulic pressure is used to drive the switching valve, but that much power is required. Further, there is a problem that the power recovery device has a complicated configuration including wiring for taking in external power.
本発明が解決しようとする課題は、昇圧ポンプを付加することなく、外部動力を必要とせずに弁切換えを行って低圧原水を所望の圧力まで昇圧し、プラントの消費電力を大幅に低減する動力回収装置及びその装置を用いた淡水生産プラントを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to add a booster pump, switch a valve without the need for external power, boost the low-pressure raw water to a desired pressure, and greatly reduce the power consumption of the plant. The object is to provide a recovery apparatus and a fresh water production plant using the apparatus.
上記課題を解決するために、実施形態に係る動力回収装置は、内部に対峙する２つの隔壁が配置され、一端部近傍の所定位置にそれぞれ複数の流路口が形成された円筒筐体と、この円筒筐体内の２つの隔壁で回転可能に狭持され、かつ、該円筒筐体に液密に格納されたシーソー板と、前記複数の流路口と関連性をもたせて少なくとも複数の開口弁が設けられ、前記円筒筐体の一端部に回転可能に被嵌される回転弁とを備え、この回転弁の回転に伴って前記所定の開口弁と前記円筒筐体の所定の流路口とで形成された流路から供給される高圧ブラインの圧力を利用して前記シーソー板の回転動力とし、前記別の所定の開口弁と前記別の流路口とで形成される流路から入っている低圧フィードを昇圧し、更に前記別の開口弁と更に前記別の流路口とで形成される流路から高圧フィードとして出力する構成である。 In order to solve the above-described problem, a power recovery apparatus according to an embodiment includes a cylindrical housing in which two partition walls facing each other are disposed, and a plurality of flow passage openings are formed at predetermined positions in the vicinity of one end. A seesaw plate that is rotatably held by two partition walls in a cylindrical casing and is stored in a liquid-tight manner in the cylindrical casing, and at least a plurality of open valves are provided in association with the plurality of flow passage openings. And a rotary valve that is rotatably fitted to one end of the cylindrical casing, and is formed by the predetermined opening valve and a predetermined flow path opening of the cylindrical casing as the rotary valve rotates. The pressure of the high-pressure brine supplied from the flow path is used as the rotational power of the seesaw plate, and the low pressure feed contained in the flow path formed by the another predetermined opening valve and the other flow path port is The pressure is further increased, and the additional opening valve and the additional flow path opening Is configured to output as a high-pressure feed from in-flow is formed path.
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態に係る動力回収装置を備えた淡水化プラントの全体構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a desalination plant provided with a power recovery apparatus according to the present embodiment.
淡水化プラントは、海水である原水を送水する送水ポンプ１と、保安フィルタ２と、この保安フィルタ２から送られてくる原水を分岐出力する分岐管路３と、この分岐管路３の一方の管路側に設けられた高圧ポンプ４と、高圧ＲＯ膜５ａを備えたＲＯ膜カートリッジ５と、ＲＯ膜カートリッジ５で未ろ過状態となった高濃度塩水（以下、高圧ブラインと呼ぶ）のエネルギーを動力として利用し、前記分岐管路３の他方の管路側から供給される低圧原水（以下、低圧フィードと呼ぶ）を取り込んで所定の圧力（以下、高圧フィードと呼ぶ）に昇圧し、高圧ポンプ４から出力される高圧原水に合流させる動力回収装置６とを含む構成である。
The desalination plant includes a
送水ポンプ１は、前処理系で一定品質を満たすように薬品処理された海水である原水を取り込んで保安フィルタ２へ送水する。
The
保安フィルタ２は、例えばポリエステルの長繊維と短繊維とを立体的に絡み合うように特殊加工を施したものであって、微細粒子を捕捉するためのろ過機能を有する。純水や超純水の製造工程における一次ろ過の役割を持っている。
The
高圧ポンプ４は、分岐管路３の一方の管路から供給されてくる原水を、後記する式（１）の計算式に基づく必要電力を費やしつつ、例えば約６．０ＭＰａに昇圧して高圧原水とした後、ＲＯ膜カートリッジ５に注入する。
The high-pressure pump 4 increases the pressure of the raw water supplied from one of the
ＲＯ膜カートリッジ５には高圧ＲＯ膜５ａが設けられている。ＲＯ膜カートリッジ５は、高圧ポンプ４から注入された高圧原水が逆浸透（ＲＯ）圧力に打ち勝って高圧ＲＯ膜５ａを通過することで淡水７を取り出すものであって、この取り出された淡水７の圧力はほぼ大気圧まで低下している。
The
ＲＯ膜カートリッジ５は、注入された高圧原水のうち、淡水化されない未ろ過状態の高圧ブラインを排出するが、この排出された高圧ブラインの圧力は約５．８ＭＰａに低下している。
The
動力回収装置６は、ＲＯ膜カートリッジ５から排出された高圧ブラインの流体エネルギーとなる例えば約５．８ＭＰａの圧力と流量とを動力として利用し、分岐管路３の他方の管路側から供給される低圧フィードを昇圧する役割をもっている。
The
図２は１ユニット構成体からなる動力回収装置６構成を説明する図であって、同図（ａ）は１ユニット構成体の分解斜視図、同図（ｂ）は１ユニット構成体の組立外観図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining the configuration of the
動力回収装置６は、円筒筐体１１、この円筒筐体１１に回転可能に格納するシーソー板１４、このシーソー板１４の上部中央部に固定される係合部材１５、回転弁１６及び被係合突起体１７を含む構成である。
The
円筒筐体１１は、その内側の上下方向に延在するように断面ほぼ三角形状の２つの隔壁１２ａ、１２ｂが対峙するように配置される。また、２つの隔壁１２ａ、１２ｂの取り付け位置から所要の距離を隔てて円筒筐体１１の上端側近傍の縦方向に沿って２つの流路口１３ａ，１３ｂ（例えば１３ａが高圧側流路口、１３ｂは低圧側流路口）が設けられ、また、円筒筐体１１の反対側の上端部近傍にも同様に２つの流路口１３ｃ，１３ｄ（図示せず）が設けられている。
The
シーソー板１４は、円筒筐体１１内に高圧ブラインの圧力を低圧フィードに伝えて所要の高圧フィードに昇圧する機能を有するものであって、例えばたんざく形状に形成され、その中央膨出部１４ａが２つの隔壁１２ａ、１２ｂの対峙面部に形成される湾状凹部に回転可能に狭持されるように円筒筐体１１内に格納される。
The
係合部材１５は、シーソー板１４の回転動力を回転弁１６に伝える部材であって、シーソー板１４の上部ラインに沿うように配置するか、あるいは同図（ｂ）のように所望の開き角度を有する状態でシーソー板１４の中央膨出部１４ａに固定される。
The
なお、円筒筐体１１は、内部にシーソー板１４を格納した後、液密に密封される。
The
回転弁１６は、環形状に形成され、上下の必要な複数個所に例えば高圧系となる複数の上部開口弁１６ａ、１６ｃ、低圧系となる複数の下部開口弁１６ｂが設けられ、円筒筐体１１の外周部に回転するように取り付けられる。また、反対側にも同様に上部開口弁１６ｄ、１６ｆ、低圧系となる複数の下部開口弁１６ｇが設けられている。
The
回転弁１６は、シーソー板１４に付設される係合部材１５及び被係合突起体１７を介して回転され、この回転に伴って上部開口弁１６ａ、下部開口弁１６ｂと円筒筐体１１の２つの流路口例えば１３ａ，１３ｂ（反対側１３ｃ，１３ｄ）とで流路を形成するように切換える機能を有する。
The
この回転弁１６の上部の所定位置となる２箇所に一体または着脱可能なネジ止めなどによって被係合突起体１７，１７が取り付けられる。
図３は２つのユニット構成体がそれぞれ回転弁１６を向い合うように上下方向に並べて配置した動力回収装置６の構成を示す図である。なお、同図において、上側ユニットには符号となる数字にｕ、下側ユニットには符号となる数字にｄを付して図示している。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the
２つのユニット構成体は、上側ユニットの被係合突起体１７ｕと下側の被係合突起体１７ｄがそれぞれ相手側ユニットの回転弁１６ｄ，１６ｕの面部と所要の間隙をもって、枠体や箱状体をなす支持筐体１８にネジ止めなどにより固定されている。
The two unit components include a frame body and a box shape, with the engaged
次に、高圧ブラインを利用し、低圧フィードからから高圧フィードに生成する過程について、図４を参照して説明する。 Next, a process of generating from a low pressure feed to a high pressure feed using high pressure brine will be described with reference to FIG.
なお、図４において、流体の流れを表す矢印は、シーソー板１４に付設された係合部材１５が回転動作に伴って被係合突起体１７を介して回転弁１６を回転させた結果、円筒筐体１１側の流路口例えば１３ａと回転弁１６の上部開口弁１６ａとの例えば高圧ブラインの流路が形成され、同時に円筒筐体１１側の流路口例えば１３ｂと回転弁１６の下部開口弁１６ｂとの例えば高圧フィードの流路が形成される。なお、このとき、円筒筐体１１側の反対側の流路口例えば１３ｃと回転弁１６の上部開口弁１６ｄとの例えば低圧フィードの流路が形成され、円筒筐体１１側の反対側の流路口例えば１３ｄと回転弁１６の上部開口弁１６ｆとの例えば低圧ブラインの流路が形成され、所定の方向に流体が流れている様子を表している。
In FIG. 4, the arrow indicating the flow of the fluid indicates that the
また、円筒筐体１１内部は、シーソー板１４を含む２つの隔壁１２ａ，１２ｂによってブラインエリアとフィードエリアとに区切られている。
The inside of the
（１） 今、円筒筐体１１内のフィード側空間に低圧フィードが十分に供給されている状態において、回転弁１６の回転に伴って、回転弁１６の高圧ブライン側となる例えば上部開口弁１６ａと円筒筐体１１の高圧ブラインを取り込む流路口例えば１３ａとの流路が形成されたとする。このとき、他の低圧ブライン、高圧フィード、低圧フィードの流路も同時に形成されるように、回転弁１６の開口弁１６ｂ〜１６ｆと円筒筐体１１の流路口例えば１３ｂ〜１３ｄの位置関係が定められている。
(1) Now, in a state where the low pressure feed is sufficiently supplied to the feed side space in the
そこで、以上の状態において、ＲＯ膜カートリッジ５から排出される高圧ブラインを例えば隔壁１２ａとシーソー板１４との空間に供給すると、この高圧ブラインの圧力（約５．８ＭＰａ）を受けて、シーソー板１４が図示矢印（イ）方向（時計方向）に回転する（図４（ａ）参照）。なお、
（２） 高圧ブラインの圧力を受けてシーソー板１４が回転すると、隔壁１２ａとシーソー板１４との空間に入っている低圧フィードは、シーソー板１４の図示右側片面に押されて昇圧して高圧フィードとなり、円筒筐体１１の高圧フィードを取り出す反対側の流路口例えば１３ｂと回転弁１６の高圧フィード側となる反対側の例えば上部開口弁１６ｃとを通って出力し、高圧ポンプ４の出力側の高圧原水に合流し、ＲＯ膜カートリッジ５に注入させる（図４（ｂ），（ｃ）参照）。なお、シーソー板１４の図示左側片面と図示右側片面との面積比が同じであれば、高圧フィードは高圧ブラインと同じ圧力まで昇圧させることができる。
Therefore, in the above state, when the high-pressure brine discharged from the
(2) When the
また、図４（ａ）〜（ｃ）の過程は、既にエネルギー利用された低圧ブライン（低圧化された塩水）は、流路を通って動力回収装置６の外部に排出される。
4 (a) to 4 (c), low-pressure brine (low-pressure salt water) that has already been used for energy is discharged to the outside of the
（３） そして、高圧ブラインによってシーソー板１４を押し切ったところで、図４（ｄ）に示す図示（ロ）矢印方向に回転させて回転弁１６の切換えを行う。なお、回転弁１６の切換えは、例えば人為的、機械的に回転させることにより、例え回転弁１６の例えば上部開口弁１６ａと円筒筐体１１の反対側の流路口例えば１６ｄとの流路を形成する。すなわち、高圧ブライン入口と低圧ブライン出口、高圧フィード出口と低圧フィード入口の流路の切換えを行う。
(3) Then, when the
しかし、実際には、図３に示すように２つのユニット構成体が並べて配置する場合、後記する図５で説明するように、例えば上側ユニットのシーソー板１４ｕに付設される係合部材１５ｕを用いて、下側ユニットの被係合突起体１７ｄを介して回転弁１６ｄを回転し、図４（ｅ）の状態に切換え設定することが可能である。
However, in actuality, when two unit components are arranged side by side as shown in FIG. 3, for example, an engaging
（４） 引き続き、図４（ｅ）のように回転弁１６の回転により、高圧ブライン入口と低圧ブライン出口、高圧フィード出口と低圧フィード入口に切替わると、前述同様に高圧ブラインの圧力を利用し、シーソー板１４が図示矢印（ハ）に示す反時計方向に回転し、高圧ブラインのシーソー板１４の図示右側片面で、既に供給されている低圧フィードを高圧フィードに昇圧し、高圧ポンプ４の出力側の高圧原水に合流させる（図４（ｅ）〜（ｇ）参照）。
(4) Subsequently, when the
従って、以上のような過程を繰り返すことにより、高圧ブラインの圧力を低圧フィードに受け渡し、動力の回収を行うことができる。 Therefore, by repeating the above process, the pressure of the high-pressure brine can be transferred to the low-pressure feed, and the power can be recovered.
次に、図３に示す２つのユニット構成体を用いて、互いに相手側ユニットのシーソー板１４の回転動力を用いて、向い合うユニット構成体の回転弁１６を切換える動作例について、図５を参照して説明する。なお、数字に付される「ｕ」は上側ユニットに関する部材を示し、「ｄ」を下側ユニットに関する部材を示している。
Next, see FIG. 5 for an operation example of using the two unit components shown in FIG. 3 to switch the
（Ａ） 上側ユニットのシーソー板１４ｕの回転動力を用いて、下側ユニットの回転弁１６ｄに切換える動作例について。
(A) Regarding an operation example of switching to the
図５（ａ）は、高圧ブラインの圧力を利用して下側ユニットのシーソー板１４ｄを押し切った状態であって、シーソー板１４ｄに付設される係合部材１５ｄが上側ユニットの被係合突起体１７ｕに当接され、下側ユニットの回転弁１６ｄが回転停止となっている（図４（ｄ），（ｅ）の位置に相当する）。
FIG. 5A shows a state in which the seesaw plate 14d of the lower unit is pushed out by using the pressure of the high-pressure brine, and the engaging
この状態から上側ユニットのシーソー板１４ｕ（図示せず）の回転動力により下側ユニットの回転弁１６ｄを動かす（図示（イ）参照）。すなわち、上側ユニットの円筒筐体１１内に高圧ブラインが供給されると、上側ユニットのシーソー板１４ｕ（図示せず）が高圧ブラインに押されて反時計方向に回転する。このとき、上側ユニットのシーソー板１４ｕに付設される係合部材１５ｕが下側ユニットの回転弁１６ｄの被係合突起体１７ｄに当接し、下側ユニットの回転弁１６ｄを反時計方向に回転させていく（図５（ｂ）参照）、（図４（ｇ）に相当する）。そして、高圧ブラインの圧力を受けてシーソー板１４ａを押し切った状態となると、下側ユニットの回転弁１６ｄが回転停止となる（図５（ｃ）参照）、（図４（ｇ）に相当する）。
From this state, the
（Ｂ） 下側ユニットのシーソー板１４ｄの回転動力を用いて、上側ユニットの回転弁１６ｕに切換える動作例について。
(B) About the operation example which switches to the
図５（ｃ）に示す下側ユニットの回転弁１６ｄが回転停止した状態となり、下側ユニットの回転弁１６ｄに切換わり、下側ユニットの円筒筐体１１ｄ内に高圧ブラインが供給されると、下側ユニットのシーソー板１４ｄ（図示せず）が高圧ブラインに押されて反時計方向に回転するが、該シーソー板１４ｄに付設される係合部材１５ｄは、一定の区間に限り回転弁１６ｕに影響しない。すなわち、上側ユニットの回転弁１６ｕの２つの被係合突起体１７ｕ，１７ｕの間が回転弁１６ｕに対するバッファ区間となっている。
When the
このバッファ区間においても、高圧ブラインの圧力を受けて、下側ユニットのシーソー板１４ｄに付設される係合部材１５ｄが反時計方向に回転していくと（図５（ｃ）参照）、その係合部材１５ｄが上側ユニットの回転弁１６ｕの被係合突起体１７ｕに当接し、上側ユニットの回転弁１６ｕが図示（ロ）に示すように反時計方向に動き出していく（図５（ｄ），（ｅ）参照）。
Also in this buffer section, when the
そして、高圧ブラインの圧力を受けてシーソー板１４ｂを押し切った状態となると、上側ユニットの回転弁１６ｕが回転停止となり（図５（ｆ）参照）、上側ユニットの回転弁１６ｕに切換り、高圧ブラインの供給を受けて上側ユニットのシーソー板１４ｕが動き出す（図４（ａ）に相当する）。
Then, when the pressure of the high pressure brine is received and the seesaw plate 14b is pushed down, the
以上のようにして、互いに相手側ユニットのシーソー板１４の回転動力を用いて、向い合う回転弁１６ｄ、１６ｕを交互に所定位置まで回転させつつて高圧ブラインを取り込むように切換えるので、全く電力を使用せずに上側ユニットと下側ユニットの回転弁１６ｕ，１６ｄを交互に切換え、高圧ブラインの圧力を利用して低圧のフィードを高圧フィードに生成するとともに、高圧ブラインの圧力を消失した低圧ブラインは外部に排出されることができる。
As described above, the rotational power of the
次に、図６を用いて、昇圧ポンプを必要としない具体的な構成例について説明する。
前述した図４（ｂ），（ｃ）の説明の中で、シーソー板１４の図示左側片面の面積Ａ1と図示右側片面の面積Ａ2との面積比が同じであれば、高圧フィードの圧力ＰFは高圧ブラインと同じ圧力ＰBまで昇圧させることができると説明した。すなわち、図６(ａ)に示すように、面積Ａ1と図示右側片面の面積Ａ2との面積比Ａ1＝Ａ2が同じであれば、
Ａ1＝Ａ2 → ＰF＝ＰBとなる。
Next, a specific configuration example that does not require a booster pump will be described with reference to FIG.
In the description of FIGS. 4B and 4C described above, if the area ratio between the area A 1 of the left side of the
The A 1 = A 2 → P F = P B.
従って、シーソー板１４の図示左側片面の面積Ａ1と図示右側片面の面積Ａ2との面積比が同じであれば、高圧ブラインの圧力が約５．８ＭＰａであれば、上記実施の形態における動力回収装置を用いても、低圧フィードは約５．８ＭＰａの高圧フィードまでしか昇圧することができない。
Therefore, if the area ratio between the area A 1 of the left side of the
そこで、昇圧ポンプを不要とするためには、高圧ブラインの圧力５．８ＭＰａを利用し、高圧フィードの圧力を６．０ＭＰａとなるように高める必要がある。 Therefore, in order to eliminate the need for a booster pump, it is necessary to use a high pressure brine pressure of 5.8 MPa and increase the pressure of the high pressure feed to 6.0 MPa.
ところで、高圧ブラインの流体エネルギー（動力）は圧力と流量の積で表すことができることは明らかである。５．８ＭＰａの圧力だけでなく、流量のエネルギーも有効に活用することが重要となる。 By the way, it is clear that the fluid energy (power) of the high-pressure brine can be expressed by the product of the pressure and the flow rate. It is important to effectively utilize not only the pressure of 5.8 MPa but also the energy of the flow rate.
そこで、１つの具体例としては、シーソー板１４の図示左側片と図示右側片との幅を変えることにより、図６（ｂ）に示すようにシーソー板１４の図示左側片面の面積Ａ1と図示右側片面の面積Ａ2との面積比が異なるようにすれば、
Ａ1>Ａ2 → ＰF＝（Ａ1／Ａ2）・ＰB
となり、高圧ブラインの５．８ＭＰａの圧力を利用し、６．０ＭＰａの高圧フィードに生成することが可能である。
Therefore, as one specific example, by changing the width of the illustrated left side piece and the illustrated right side piece of the
A 1> A 2 → P F = (A 1 / A 2) · P B
Thus, it is possible to generate a high-pressure feed of 6.0 MPa using a pressure of 5.8 MPa of high-pressure brine.
さらに、他の例としては、シーソー板１４の図示左側片と図示右側片との縦方向の長さを変えるようにしても、前述同様に面積比が異なり、高圧フィードの圧力を６．０ＭＰａまで昇圧することができる。
Further, as another example, even if the length of the
従って、以上のような実施形態によれば、次のような種々の効果を奏する。 Therefore, according to the above embodiment, the following various effects are exhibited.
従来、動力回収装置とは別に昇圧ポンプを設けていることから、昇圧ポンプを稼動させるための電力が必要となる。 Conventionally, since a booster pump is provided separately from the power recovery device, electric power for operating the booster pump is required.
先ず、高圧ポンプで必要とする電力Ｗについて説明する。例えばＲＯ膜カートリッジの回収率を４０％、ＲＯ膜カートリッジから取り出される淡水流量Ｑoutを０．０４ｍ3／ｓ（３４５６ｍ3／day）とすると、回収率の値からＲＯ膜カートリッジに注入する高圧原水の流量Ｑinは０．１０ｍ3／ｓ、ＲＯ膜カートリッジから排出される高濃度塩水の流量Ｑｂは０．０６ｍ3／ｓとなる。また、ＲＯ膜カートリッジに注入する高圧原水の圧力Ｐ1は、ＲＯ膜の種類によって異なるが、代表値として前述したように６．０ＭＰaとする。このとき、淡水の圧力Ｐ２はほぼ大気圧まで低下するが、高濃度塩水の圧力Ｐ３は前述したように例えば５．８ＭＰａ程度になる。 First, the power W required for the high-pressure pump will be described. For example, when the recovery rate of the RO membrane cartridge is 40% and the fresh water flow rate Qout taken out from the RO membrane cartridge is 0.04 m 3 / s (3456 m 3 / day), the high pressure raw water injected into the RO membrane cartridge from the value of the recovery rate The flow rate Qin is 0.10 m 3 / s, and the high-concentration salt water flow rate Qb discharged from the RO membrane cartridge is 0.06 m 3 / s. The pressure P1 of the high-pressure raw water injected into the RO membrane cartridge varies with the type of RO membrane, but is set to 6.0 MPa as described above as a representative value. At this time, the pressure P2 of fresh water drops to almost atmospheric pressure, but the pressure P3 of the high-concentration salt water is, for example, about 5.8 MPa as described above.
その結果、高圧ポンプで必要とする電力Ｗは、ポンプ効率，モータ効率及び電源効率の積η＝０．８２とすると、
Ｗ＝Ｐ１・Ｑin／η＝７３２ｋＷ …（１）
となる。この使用電力Ｗは、非常に大きな値であり、運用コストの面からその低減化が必要となる。
As a result, the electric power W required for the high pressure pump is assumed to be η = 0.82, which is the product of pump efficiency, motor efficiency, and power supply efficiency.
W = P1 · Qin / η = 732 kW (1)
It becomes. This power consumption W is a very large value, and it is necessary to reduce it in terms of operation costs.
そこで、ＲＯ膜カートリッジから排出される高圧ブライン（高濃度塩水）が持つ流体のエネルギーを回収し、高圧ポンプによる使用電力Ｗの低減化を図るために、「背景技術」で述べたように、新たに動力回収装置と昇圧ポンプが付加されている。 Therefore, in order to recover the fluid energy of the high-pressure brine (high-concentration salt water) discharged from the RO membrane cartridge and reduce the power consumption W by the high-pressure pump, as described in "Background Technology" A power recovery device and a booster pump are added.
しかし、昇圧ポンプを稼動させるためには電力が必要となる。一般に、昇圧ポンプの揚程は、ＲＯ膜５ａの状態で変化し、０．０５〜０．２５ＭＰａであるが、ポンプの効率はある決まった流量と揚程で最高となり、８０％程度である。 However, electric power is required to operate the booster pump. In general, the head of the boost pump varies depending on the state of the RO membrane 5a, and is 0.05 to 0.25 MPa. However, the efficiency of the pump is highest at a certain flow rate and head, and is about 80%.
しかし、最高効率点から外れると、ポンプの効率は低下する。つまり、昇圧ポンプを最高効率点で運転できる確率は非常に少なく、ほとんどの期間、低い効率，例えば４０〜６０％の効率で運転しているのが現状である。また、淡水化プラントに要求される造水の能力は、小規模プラントでは一日当り５０００トン、大規模プラントでは３５０，０００トンであり、このような大流量を一度に流せる昇圧ポンプやＲＯ膜カートリッジ５は存在しない。そのため、淡水生産系を多数製作し、並列させて稼動させている。 However, if the maximum efficiency point is not reached, the efficiency of the pump decreases. That is, the probability that the booster pump can be operated at the highest efficiency point is very low, and the current situation is that the booster pump is operated at a low efficiency, for example, an efficiency of 40 to 60% for most of the period. In addition, the desalination capacity required for desalination plants is 5000 tons per day for small-scale plants, and 350,000 tons for large-scale plants. 5 does not exist. Therefore, many freshwater production systems are manufactured and operated in parallel.
その結果、送水ポンプ、高圧ポンプ、昇圧ポンプなどが多数設置する必要がある。さらに、ポンプは定期的なメンテナンスが必要であるが、多数の昇圧ポンプをメンテナンスする必要がある。 As a result, it is necessary to install a large number of water pumps, high-pressure pumps, boost pumps, and the like. Further, the pump needs regular maintenance, but it is necessary to maintain a large number of booster pumps.
従って、多数の昇圧ポンプの消費電力だけでなく、メンテナンスコストも長期にわたって払う必要がある。さらに、昇圧ポンプの建設コストも増大する問題がある。 Therefore, it is necessary to pay not only the power consumption of a large number of booster pumps but also the maintenance cost over a long period of time. Furthermore, there is a problem that the construction cost of the booster pump increases.
これに対して、本実施の形態では、昇圧ポンプを必要としないことから、多くの昇圧ポンプの消費電力が必要なくなり、ポンプのメンテナンスコストも削減され、昇圧ポンプの設置スペースを含む諸々の建設コストも削減され、昇圧ポンプを不要としたことの意義が非常に大きい。 On the other hand, in this embodiment, since the booster pump is not required, the power consumption of many booster pumps is not required, the maintenance cost of the pump is reduced, and various construction costs including the installation space of the booster pump. The fact that the booster pump is unnecessary is very significant.
さらに、本実施の形態では、動力回収装置６は、高圧ブラインの動力を回収しながら、外部動力を用いることなく回転弁１６を切換えることから、外部動力を取り込むための電力が不要になり、比較的簡素な構成の動力回収装置６を用いて、高圧ポンプ４の必要な電力を低減しつつ、必要な高圧原水の流量を確保できる。
Furthermore, in the present embodiment, the
なお、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１…送水ポンプ、２…保安フィルタ、４…高圧ポンプ、５…ＲＯ膜カートリッジ、５ａ…高圧ＲＯ膜、６…動力回収装置、１１…円筒筐体、１２ａ，１２ｂ…隔壁、１３ａ，１３ｂ，… …流路、１４…シーソー板、１５…係合部材、１６…回転弁、１６ａ…上部開口弁、１６ｂ…下部開口弁、１７…被係合突起体。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
この円筒筐体内の２つの隔壁によって回転可能に狭持され、かつ、該円筒筐体に液密に格納されたシーソー板と、
前記複数の流路口と関連性をもたせて複数の開口弁が設けられ、前記円筒筐体の一端部に回転可能に被嵌される回転弁とを備え、
この回転弁の回転に伴って前記所定の開口弁と前記円筒筐体の所定の流路口とで形成された流路から供給される高圧ブラインの圧力を利用して前記シーソー板の回転動力とし、前記別の所定の開口弁と前記別の流路口とにより形成される流路から供給されている低圧フィードを昇圧し、更に前記別の開口弁と更に前記別の流路口とで形成される流路から高圧フィードとして出力することを特徴とする動力回収装置。 A cylindrical housing in which two partition walls facing each other are disposed, and a plurality of flow passage openings are formed at predetermined positions near one end,
A seesaw plate that is rotatably held by two partition walls in the cylindrical housing and is liquid-tightly stored in the cylindrical housing;
A plurality of opening valves are provided in association with the plurality of flow passage openings, and includes a rotary valve that is rotatably fitted to one end of the cylindrical housing,
With the rotation of the rotary valve, the rotational power of the seesaw plate is obtained by using the pressure of the high-pressure brine supplied from the flow path formed by the predetermined opening valve and the predetermined flow path opening of the cylindrical housing, The pressure formed by the low pressure feed supplied from the flow path formed by the another predetermined opening valve and the other flow path opening is increased, and the flow formed by the another opening valve and the another flow path opening is further increased. A power recovery device that outputs as a high-pressure feed from a road.
前記円筒筐体内に液密に格納された前記シーソー板の略中央部分に固定され、該シーソー板の幅方向ラインに沿うか、あるいは所定の角度を設けて前記円筒筐体外部に配置され、該シーソー板の回転に従って回転する係合部材と、前記円筒筐体に被嵌される回転弁に所定の間隔を有して突設された複数の被係合突起体とを付加し、１つのユニット構成体とすることを特徴とする動力回収装置。 In the power recovery device according to claim 1 or 2,
It is fixed to a substantially central portion of the seesaw plate stored in a liquid-tight manner in the cylindrical case, and is arranged outside the cylindrical case along a width direction line of the seesaw plate or at a predetermined angle, An engagement member that rotates according to the rotation of the seesaw plate, and a plurality of engaged protrusions that protrude from the rotary valve that is fitted to the cylindrical housing with a predetermined interval are added to form one unit A power recovery device, characterized in that it is a structural body.
互いに前記回転弁が向き合うように２つのユニット構成体を並べて配置し、前記一方のユニット構成体に入る高圧ブラインの圧力を受けて回転する前記シーソー板に付設される係合部材を用いて、前記他方のユニット構成体の前記被係合突起体を押して前記他方のユニット構成体の回転弁を回転させ、当該回転弁の所要とする開口弁と前記円筒筐体の所定の流路口との流路を形成し、前記他方のユニット構成体の前記円筒筐体に高圧ブラインを供給するように、交互に相手ユニット構成体の回転弁の切換えを行うことを特徴とする動力回収装置。 In the power recovery device according to claim 3,
Two unit components are arranged side by side so that the rotary valves face each other, and using an engagement member attached to the seesaw plate that rotates under the pressure of high-pressure brine entering the one unit component, Pushing the engaged protrusion of the other unit component to rotate the rotary valve of the other unit component, and the flow path between the required opening valve of the rotary valve and the predetermined flow channel opening of the cylindrical housing And the rotary valve of the mating unit structure is alternately switched so that the high-pressure brine is supplied to the cylindrical housing of the other unit structure.
前記所定の品質の原水を分岐し、その原水の一部を低圧フィードとして流通する管路と、
この管路の出力端と前記ＲＯ膜カートリッジから排出される未ろ過状態の高圧ブラインを流通する高圧ブライン管路の出力端との間に設けられた前記請求項１ないし前記請求項４の何れか一項の構成を有する動力回収装置とを備え、
前記動力回収装置を構成する円筒筐体内に供給される前記高圧ブラインを利用して前記シーソー板の回転させることにより、前記管路から供給されている低圧フィードを昇圧して高圧フィードとし、前記高圧ポンプの出力原水に合流させることを特徴とする動力回収装置を用いた淡水生産プラント。 In a desalination plant that boosts raw water of a predetermined quality to a predetermined pressure with a high-pressure pump, injects it into a RO membrane cartridge as high-pressure raw water, and takes out the filtered fresh water from the RO membrane cartridge.
A branch for branching the raw water of the predetermined quality and circulating a part of the raw water as a low-pressure feed;
5. The method according to claim 1, which is provided between an output end of the conduit and an output end of a high-pressure brine conduit that circulates an unfiltered high-pressure brine discharged from the RO membrane cartridge. A power recovery device having the configuration of one item,
By rotating the seesaw plate using the high-pressure brine supplied in the cylindrical housing constituting the power recovery device, the low-pressure feed supplied from the pipe is boosted into a high-pressure feed, and the high-pressure feed A freshwater production plant using a power recovery device characterized by merging with the pump output raw water.
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| JP2012010113A JP2013148042A (en) | 2012-01-20 | 2012-01-20 | Power recovery device and fresh water production plant using the device |
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