JP2013240739A - Regeneration system of adsorption treatment facility, regeneration method, and desalination system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海水やかん水から淡水を得るための膜を用いた淡水化システムにおいて、膜の汚れを低減するために膜の前段に備える吸着処理設備の再生システム、再生方法および淡水化システムに関する。 The present invention relates to a regeneration system, a regeneration method, and a desalination system for an adsorption treatment facility provided in the front stage of a membrane in a desalination system using a membrane for obtaining fresh water from seawater or brine.
近年、半透膜を用いてろ過処理を行う海水淡水化システムやかん水淡水化システムが増加する傾向にある。半透膜には、構造および使い方の違いにより、逆浸透膜と正浸透膜とがある。これらの半透膜は、セルロースやポリアミド等の素材で造られており、逆浸透膜の場合、供給される海水やかん水の浸透圧以上の圧力を加えることで、水を逆浸透膜の微細孔に透過させ、塩分の透過を抑制し、淡水を得ることができる。 In recent years, seawater desalination systems and brine water desalination systems that perform filtration using a semipermeable membrane tend to increase. Semipermeable membranes include reverse osmosis membranes and forward osmosis membranes depending on the structure and usage. These semipermeable membranes are made of materials such as cellulose and polyamide, and in the case of reverse osmosis membranes, by applying a pressure higher than the osmotic pressure of the supplied seawater or brine, Permeate to suppress permeation of salt and obtain fresh water.
一般に、海水やかん水には、塩のみではなく、有機物が含まれている。このため、海水やかん水中に含まれている微生物あるいは空気中から入り込んだ微生物がこの有機物を摂取して増殖することにより、半透膜の表面でバイオファウリングを引き起こし、半透膜の透過性能を低下させることがある。 In general, seawater and brackish water contain not only salt but also organic matter. For this reason, microorganisms contained in seawater or brackish water or microorganisms that have entered from the air ingest and grow this organic matter, causing biofouling on the surface of the semipermeable membrane, and improving the permeability of the semipermeable membrane. May decrease.
これに対し、海水やかん水に含まれる有機物を除去するため、活性炭やゼオライトを原料とする吸着剤を充填した吸着処理設備を前処理として設けることで、吸着剤による吸着反応や吸着剤表面で増殖した微生物による摂取により、半透膜まで達する有機物の濃度を低減し、半透膜表面のバイオファウリングを低減することができる。 On the other hand, in order to remove organic substances contained in seawater and brackish water, an adsorption treatment facility filled with an adsorbent made of activated carbon or zeolite is provided as a pretreatment, so that the adsorption reaction by the adsorbent and the growth on the surface of the adsorbent By the intake by the microorganisms, the concentration of organic substances reaching the semipermeable membrane can be reduced, and biofouling on the semipermeable membrane surface can be reduced.
しかし、吸着剤による吸着反応や吸着剤表面で増殖した微生物による摂取により、吸着処理設備には有機物が蓄積するため、定期的あるいは不定期的にその有機物を除去する必要が生じる。この有機物を除去する方法として、吸着処理設備で処理した水で逆流洗浄する、空気を吹き込んで空気洗浄するなどの方法があるが、いずれも吸着剤の細孔に入り込んだ有機物までは除去が難しく、かつ排水に多量の有機物が含まれる環境面での問題が生じる課題があった。 However, organic substances accumulate in the adsorption treatment facility due to adsorption reaction by the adsorbent and ingestion by microorganisms grown on the surface of the adsorbent, so that it is necessary to remove the organic substance regularly or irregularly. There are methods for removing this organic matter, such as backwashing with water treated with an adsorption treatment facility and air washing by blowing air, but it is difficult to remove any organic matter that has entered the pores of the adsorbent. In addition, there has been a problem that environmental problems occur in which a large amount of organic matter is contained in the wastewater.
この課題を解決するため、これまでに次の従来技術(特許文献1から特許文献5)が提案されている。特許文献1から特許文献5に記載の従来技術は、いずれも有機物が吸着された吸着剤に高温ガスを吹き込み、付着した有機物を酸化して二酸化炭素あるいは一部は一酸化炭素に転換して気体として排出するものである。 In order to solve this problem, the following conventional techniques (Patent Documents 1 to 5) have been proposed so far. In each of the prior arts described in Patent Documents 1 to 5, high-temperature gas is blown into an adsorbent on which organic substances are adsorbed, and the attached organic substances are oxidized to convert carbon dioxide or a part thereof into carbon monoxide to form a gas. As a discharge.
しかしながら、海水やかん水など塩分が含まれる原水を対象とした場合には、適用が困難あるいは有機物除去の効率が低いという問題を有する。 However, when raw water containing salt, such as seawater or brine, is used, there are problems that it is difficult to apply or the efficiency of organic matter removal is low.
吸着剤に高温ガスを供給して付着した有機物を酸化するには、まず吸着剤の充填槽から海水あるいはかん水を抜くことになる。しかし、単に海水あるいはかん水を抜くだけであれば、吸着剤表面には塩類を含んだしずくが付着して残留することが避けられない。この状態で高温ガスを供給すると、有機物が酸化される前に残留した海水あるいはかん水の塩が吸着剤の表面に結晶として析出し、吸着剤細孔および吸着剤間隙の障害物となり、有機物への高温ガスの供給が不十分となり、酸化反応の進行が遅くなる。 In order to oxidize the organic matter adhering to the adsorbent by supplying a high-temperature gas, first, seawater or brine is drained from the adsorbent filling tank. However, if seawater or brackish water is simply removed, it is inevitable that drops containing salt adhere to the adsorbent surface and remain. When high temperature gas is supplied in this state, the salt of seawater or brine remaining before the organic matter is oxidized is precipitated as crystals on the surface of the adsorbent, which becomes an obstacle to the adsorbent pores and the adsorbent gap, The supply of the high temperature gas becomes insufficient, and the progress of the oxidation reaction is delayed.
その結果、高温ガスを同じ時間流すのであれば、吸着剤からの有機物除去率が低下するという課題が生じる。逆に、所望の有機物除去率を得るためには、必要となる高温ガスの供給時間が長くなり、エネルギ効率が低下するという課題が生じる。 As a result, if the high-temperature gas is allowed to flow for the same time, there arises a problem that the organic matter removal rate from the adsorbent decreases. On the other hand, in order to obtain a desired organic matter removal rate, there is a problem that the supply time of the necessary high-temperature gas becomes long and the energy efficiency is lowered.
また、吸着剤に付着した微生物は、その体内に水分を貯蔵しており、その水分は外部の海水またはかん水と浸透圧がつりあうよう、塩分を含んでいる。このように微生物が残留している状態で高温ガスを供給すると、微生物の体内の塩が析出したり、蒸発させるべき水分が多くなるためエネルギ効率が低下したりするという課題も生じる。 Microorganisms adhering to the adsorbent store moisture in the body, and the moisture contains salt so that the osmotic pressure is balanced with external seawater or brine. When the high temperature gas is supplied in a state where microorganisms remain in this way, there are problems that salts in the body of the microorganisms precipitate and energy efficiency is lowered due to an increase in moisture to be evaporated.
このような課題に対し、特許文献1、特許文献2、特許文献4および特許文献5については、上記の課題は全く考慮されておらず、解決することができない。
一方、特許文献3については、残留する塩類が吸着剤の成分に悪影響を及ぼす点について開示されているが、高温ガスの温度を600℃より出来るだけ低い温度にすることにより、吸着剤(ゼオライト)中のSiO2 と塩類のNaとの反応を抑制して吸着剤の劣化を抑制する方策しか開示されておらず、結果として前記の課題をいずれも解決することはできない。
For such problems, Patent Document 1,
On the other hand,
そこで、本発明は、吸着剤表面に付着した有機物を効率よく酸化処理できる吸着処理設備の再生システム、再生方法および淡水化システムを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a regeneration system, a regeneration method, and a desalination system for an adsorption treatment facility that can efficiently oxidize organic substances adhering to the adsorbent surface.
このような課題を解決するために、本発明は、淡水化システムに供される塩類を含んだ原水から有機物を除去する吸着剤を有する吸着処理設備と、前記吸着処理設備に淡水を注入して、前記吸着剤の表面から塩類を除去する淡水注入手段と、前記吸着処理設備に酸素を含む高温ガスを注入して、前記吸着剤に付着した有機物を酸化させる高温ガス注入手段と、を備えることを特徴とする吸着処理設備の再生システムである。 In order to solve such problems, the present invention provides an adsorption treatment facility having an adsorbent that removes organic substances from raw water containing salts provided for a desalination system, and injecting fresh water into the adsorption treatment facility. A fresh water injection means for removing salts from the surface of the adsorbent; and a high temperature gas injection means for injecting a high-temperature gas containing oxygen into the adsorption treatment facility to oxidize organic substances adhering to the adsorbent. This is a regeneration system for an adsorption treatment facility characterized by the following.
また、本発明は、淡水化システムに供される塩類を含んだ原水から有機物を除去する吸着剤を有する吸着処理設備の再生方法であって、淡水を注入して、前記吸着剤の表面から塩類を除去するステップと、酸素を含む高温ガスを注入して、前記吸着剤に付着した有機物を酸化させるステップと、を備えることを特徴とする吸着処理設備の再生方法である。 The present invention also relates to a method for regenerating an adsorption treatment facility having an adsorbent that removes organic matter from salt-containing raw water used in a desalination system, wherein fresh water is injected and the salt is introduced from the surface of the adsorbent. And a step of injecting a high-temperature gas containing oxygen to oxidize the organic matter adhering to the adsorbent.
本発明によれば、吸着剤表面に付着した有機物を効率よく酸化処理できる吸着処理設備の再生システム、再生方法および淡水化システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a regeneration system, a regeneration method, and a desalination system for an adsorption treatment facility that can efficiently oxidize organic substances adhering to the adsorbent surface.
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
≪第1実施形態≫
図1は、第1実施形態に係る吸着処理設備の再生システムを備える淡水化システムの構成図である。
<< First Embodiment >>
Drawing 1 is a lineblock diagram of a desalination system provided with a regeneration system of adsorption treatment equipment concerning a 1st embodiment.
図1に示すように、淡水化システムは、吸着剤2を有する吸着処理設備1と、逆浸透膜(図示せず)を有する半透膜処理設備3と、を備え、海水あるいはかん水(以下「原水11」と称する。)は、半透膜処理設備3へ流入する前に、吸着処理設備1で処理されて有機物低減原水12となり、半透膜処理設備3へ流入するようになっている。
半透膜処理設備3へ流入した有機物低減原水12は、逆浸透膜により、淡水13と、塩分等が濃縮された濃縮排水14とに分離される。
As shown in FIG. 1, the desalination system includes an adsorption treatment facility 1 having an adsorbent 2 and a semipermeable
The organic matter-reduced
なお、図1では示していないが、淡水化システムに、二層ろ過設備、UF膜(Ultrafiltration Membrane;限外ろ過膜)を用いたUF膜ろ過設備、あるいは、MF膜(Microfiltration Membrane;精密ろ過膜)を用いたMF膜ろ過設備などの前処理設備が設けられていてもよい。この場合、吸着処理設備1は、前処理設備より上流側にあってもよく、下流側にあってもよく、いずれでもよい。 Although not shown in FIG. 1, a two-layer filtration facility, a UF membrane filtration facility using a UF membrane (Ultrafiltration Membrane), or an MF membrane (Microfiltration Membrane; microfiltration membrane), although not shown in FIG. Pretreatment equipment such as MF membrane filtration equipment using) may be provided. In this case, the adsorption treatment facility 1 may be on the upstream side of the pretreatment facility, may be on the downstream side, or any of them.
ここで、吸着剤の代表的なものとして、粒状活性炭やゼオライト、セラミック、ろ過砂などがあるが、本実施形態の吸着処理設備1の内部に充填される吸着剤2としては、これら吸着剤のうち炭素を主成分としない、無機系の吸着剤(ゼオライト、セラミック、ろ過砂など)を対象とする。吸着剤2には多数の細孔が空いており、その細孔および表面に原水11に含まれる有機物や微生物が吸着され、除去される。
Here, as typical adsorbents, there are granular activated carbon, zeolite, ceramic, filter sand and the like. As the
また、吸着剤2の表面に付着した微生物は、原水11に含まれる有機物を栄養分として取り込んで増殖する。このため、原水11に含まれる有機物は、単に吸着剤2に吸着されるのみならず、微生物による代謝の作用によっても原水11から除去される。
Moreover, the microorganisms adhering to the surface of the adsorbent 2 grow by taking in organic substances contained in the
このように、吸着処理設備1は、これらの物理化学的な吸着作用および生物学的な代謝作用により、原水11から有機物を低減した有機物低減原水12を生成し、後段の半透膜処理設備3に供給するようになっている。これにより、半透膜処理設備3には有機物を低減した有機物低減原水12が供給されるため、逆浸透膜の膜面にバイオファウリングが発生することを抑制し、その結果として淡水13を効率よく得ることができるようになっている。
As described above, the adsorption treatment facility 1 generates the organic matter-reduced
しかし、吸着剤2にはその吸着量や表面に付着する微生物量に限界があるため、吸着処理設備1を連続して使用していると、吸着剤2の飽和吸着量に近づくにつれて吸着剤2の吸着能が低下して、半透膜処理設備3に供給される有機物低減原水12の有機物を十分に低減させることができなくなるとともに、吸着剤2の表面で増殖した微生物およびその生成物である有機物が後段の半透膜処理設備3に流入する。
However, since the
<吸着処理設備の再生システム>
このため、図1に示す淡水化システムには、吸着処理設備1の吸着剤2の表面に付着した有機物および微生物を除去して吸着剤2の吸着能を回復させる吸着処理設備1の再生システムが設けられている。
吸着処理設備1の再生システムは、吸着処理設備1に高温ガス23を注入するための高温ガス注入設備21および高温ガス注入口22と、吸着処理設備1に淡水37を注入するための淡水タンク31、淡水加温設備32、淡水注入設備33および塩濃度計測設備34と、制御部41と、を備えている。
<Regeneration system for adsorption processing equipment>
Therefore, the desalination system shown in FIG. 1 includes a regeneration system for the adsorption treatment facility 1 that removes organic substances and microorganisms attached to the surface of the
The regeneration system for the adsorption treatment facility 1 includes a high temperature
<高温ガス注入機構>
吸着処理設備1に高温ガス23を注入して吸着剤2に付着した有機物や微生物を除去する機構として、前記のとおり、高温ガス注入設備21と、高温ガス注入口22と、を備えている。
高温ガス23は、高温ガス注入設備21から吸着処理設備1に設けられた高温ガス注入口22へと導入され、高温ガス注入口22から吸着処理設備1の内部に注入されるようになっている。そして、吸着処理設備1から排気ガス24として外部へ放出される。
<High-temperature gas injection mechanism>
As described above, the high-temperature
The
ここで、吸着剤2から除去する有機物や微生物(微生物の死がいを含む)は、いずれも有機物であり、主に水素と炭素で構成されるとともに、多くの水分を含有している。このため、酸素を含む高温ガス23を吸着処理設備1に注入すると、水分が加熱され水蒸気となるとともに、有機物(微生物を含む)が酸化反応することにより、水蒸気と二酸化炭素とになる。そして、水蒸気と二酸化炭素は、気体として排気ガス24とともに吸着処理設備1から外部に放出されることにより、吸着剤2から有機物や微生物を除去して、吸着剤2の吸着能を回復させることが可能となる。
Here, the organic substances and microorganisms (including the death of microorganisms) to be removed from the
このように、第1実施形態に係る吸着処理設備1の再生システムは、酸素を含む高温ガス23を吸着処理設備1に注入するとで、吸着剤2から有機物や微生物を除去して、吸着剤2の吸着能を回復させることが可能となるため、吸着剤2を薬洗する際の薬品(例えば、苛性ソーダや次亜塩素酸ナトリウムなど)が不要となるとともに廃液処理が不要となるメリット、逆洗よる際の高濃度の有機物を含む排水が生じないメリット、一般的な逆流洗浄や空気気泡洗浄では除去することが困難な吸着剤2の細孔内部に吸着した有機物まで除去できるメリットが得られる。
Thus, the regeneration system for the adsorption processing facility 1 according to the first embodiment removes organic substances and microorganisms from the
ここで、高温ガス23は、高温にした気体で酸素を含んでおればよく、限定されるものではない。また、高温ガス23の温度は、有機物(微生物を含む)が酸素と反応して二酸化炭素となる必要があるため、少なくとも数百℃以上であることが望ましい。
例えば、淡水化システムに発電システム(例えば、図示しないガスタービン発電システム)が併設される場合、高温ガス注入設備21は発電システム(図示せず)の高温排ガスを高温ガス23として用いることが望ましい。例えば、ガスタービンの排ガスであれば、酸素濃度が15%程度であり、400℃から500℃の温度を有しているため、好適である。
また、淡水化システムに発電システムが併設されていなければ、高温ガス注入設備21として別途燃焼設備や加温設備を設けて高温ガス23を製造してもよい。
Here, the high-
For example, when a power generation system (for example, a gas turbine power generation system (not shown)) is added to the desalination system, the high temperature
Further, if the desalination system is not provided with a power generation system, the high-
また、吸着剤2としては、無機系の吸着剤(例えば、ゼオライト、セラミック、ろ過砂など)であれば、高温ガス23を注入しても燃焼により減量や消滅することがなく、高温ガス23による再生後も継続的に反復して吸着剤2を使用することができる。
Further, as the
高温ガス注入設備21からの高温ガス23を吸着処理設備1の内部に注入する高温ガス注入口22は、1つではなく複数個あることが望ましい。
この理由として、高温ガス23による酸化効果の不均一性の抑制がある。吸着処理設備1の内部に粒子状の吸着剤2が充填されている場合、注入した高温ガス23は少しでも圧力損失の低い経路で流れようとする。このため、圧力損失の低い経路で、早く水分が蒸発するとともに有機物や微生物が除去されてさらに圧力損失が低くなり(高温ガス23にとっての抵抗が下がり)、その経路にそってばかり高温ガス23が流れ、逆にその経路から遠い箇所にある吸着剤2に付着した有機物や微生物の除去(酸化処理)が進み難くなる。
これに対し、高温ガス注入口22が複数個備えられていると、高温ガス23の流れる経路が複数となるため、より均一に吸着剤2の表面、間隙、および細孔内部に付着していた有機物や微生物を除去(酸化処理)することが可能となる。また、高温ガス注入口22が一つの配管から分岐している場合には、高温ガス23の流量が特定の管に偏らないように、弁の開度や流路の時間的な切り替えにより対応できることが望ましい。
Desirably, there are a plurality of high temperature
This is because the non-uniformity of the oxidation effect by the
On the other hand, when a plurality of high-temperature
<淡水注入機構>
吸着処理設備1に高温ガス23を注入して吸着剤2に付着した有機物や微生物を除去する前に、吸着処理設備1に淡水37を注入して塩分を除去する機構として、淡水タンク31と、淡水加温設備32と、淡水注入設備33と、塩濃度計測設備34と、を備えている。
<Fresh water injection mechanism>
As a mechanism for injecting
淡水タンク31には、半透膜処理設備3(淡水化システム)で得られた淡水13が供給され、貯留されている。淡水タンク31に貯留された淡水35は、淡水加温設備32へと給水される。
淡水加温設備32は、淡水タンク31から給水された淡水35を加温して、加温された淡水36を淡水注入設備33へと給水する。
淡水注入設備33は、淡水加温設備32から給水されて加温された淡水36を加温された淡水37として、吸着処理設備1の内部に注入する。そして、吸着処理設備1から排水38として吸着処理設備1の外部に排出される。
The fresh
The fresh
塩濃度計測設備34は、吸着処理設備1から排出された排水38の塩濃度を計測することができるようになっている。
塩濃度計測設備34としては、具体的には、排水38の導電率を計測する導電率計を備え、計測した導電率に基づいて、塩濃度と導電率との関係を示すマップ(図示せず)から塩濃度を算出することが望ましい。また、これに加えて、排水38の水温を計測する水温計を更に備え、温度で補正された塩濃度と導電率との関係を示すマップ(図示せず)から塩濃度を算出することにより、より正しい計測値を得ることができる。
そして、吸着処理設備1から排出された排水38は、排水39として淡水化システムの外部に排出される。
The salt
Specifically, the salt
And the
ここで、吸着処理設備1に高温ガス23を注入して吸着剤2に付着した有機物や微生物を除去する前に、まずは吸着処理設備1の中に満たされていた原水11を排出する。例えば、吸着処理設備1の底部に設けられるドレインあるいは水抜き配管(図示せず)を通して自然流下あるいは強制的に排出される。
Here, before the organic matter and microorganisms adhering to the
しかし、ドレインや水抜き配管を通して原水11を排出しようとしても、吸着処理設備1中の吸着剤2の表面、間隙、および細孔内部には表面張力によって多少の原水11が残留することが避けられない。この状態で高温ガス23を供給すると、有機物や微生物が酸化される前に原水11の中の塩分が結晶として析出し、その下側にある有機物や微生物の酸化を阻害してしまうおそれがある。
However, even if it is attempted to discharge the
また、吸着剤2の表面や間隙に付着した微生物は、その体内に塩と水分を含んでいる。このため、高温ガス23を吸着処理設備1に供給すると、有機物が酸化される前に微生物体内の塩分が結晶として析出して酸化を阻害する、体内の水分を気化するために供給する高温ガス23の熱量が奪われてエネルギ効率が低下する、などの課題が生じる。
Moreover, the microorganisms adhering to the surface or gap of the adsorbent 2 contain salt and moisture in the body. For this reason, when the
このような課題に対し、第1実施形態に係る吸着処理設備1の再生システムは、淡水注入設備33から吸着処理設備1に淡水37を注入することにより、吸着剤2の表面、間隙、および細孔内部に残留していた原水11が希釈され、排水38とともに吸着処理設備1から排出される。このため、淡水注入設備33は、吸着処理設備1の中に備えられた吸着剤2に対し、可能な限り一様に淡水37を供給することが望ましい。
In response to such a problem, the regeneration system of the adsorption treatment facility 1 according to the first embodiment injects
また、淡水37は、単に吸着剤2の表面に付着した原水11を洗い流すだけではなく、吸着剤2に付着した微生物の細胞膜を破裂させて微生物体内の水分や塩分を体外へ流出させるように作用する。
微生物は体の少なくとも一部に備えられた半透膜を介して原水11と物質の出し入れをしているが、淡水37が注入され、急激に体外の塩濃度が変化すると、浸透圧により体外から体内へ水が流入し、微生物の組織が破裂する。その結果、体内のとくに塩濃度が高い箇所の塩が外部に流出される。そして、微生物体内から体外へ流出した水分や塩分は、淡水37により希釈されるとともに吸着剤2から洗い流され、排水38とともに吸着処理設備1から排出される。
In addition, the
Microorganisms take in and out the
このように、吸着処理設備1の内部に残留していた塩分(吸着剤2の表面等に残留していた原水11による塩分、微生物体内の塩分)が好適に取り除かれることとなる。そして、塩分が取り除かれた後で、高温ガス23を注入することで吸着剤2の表面に付着した有機物や微生物を効率よく除去することが可能となる。
Thus, the salt remaining in the inside of the adsorption treatment facility 1 (the salt due to the
また、淡水加温設備32により、淡水36、淡水37が加温される。
吸着剤2の表面、間隙、および細孔内部に残留した原水11は、淡水37の温度が高いほど早く拡散して希釈されるため、より効率的に吸着剤2から塩分を除去することが可能となる。また、淡水37の温度が高いとその粘性係数も小さくなるため、より細かな隙間にも淡水37が行き届くようになり、この点でもより効率的に吸着剤2から塩分を除去することができる。なお、淡水37の水温は高ければ高いほど望ましい。
Moreover, the
Since the
ここで、淡水加温設備32では加温のためのエネルギが必要となるが、例えば、淡水化システムに発電システム(例えば、図示しないガスタービン発電システム)が併設される場合、発電システムの排ガスや冷却排水に含まれる排熱を用いることが望ましい。
Here, the
<吸着処理設備1の再生処理>
制御部41は、高温ガス注入設備21、淡水加温設備32、淡水注入設備33を制御することができるようになっている。また、塩濃度計測設備34で検出された排水38の塩分濃度は制御部41に入力されるようになっている。
図2を用いて制御部41が実行する着処理設備1の再生処理について説明する。図2は、吸着処理設備1の再生処理を説明するフローチャートである。
<Regeneration processing of adsorption processing equipment 1>
The
The regeneration process of the arrival processing facility 1 executed by the
ステップS101において、制御部41は、吸着処理設備1(吸着剤2)の再生処理を開始するか否かを判定する。例えば、前回の再生処理から所定時間が経過した場合や、有機物低減原水12の有機物濃度や微生物濃度が所定の閾値を超えた場合や、操作員が再生処理を入力した場合に再生処理を開始すると判定する。
再生処理を開始しないと判定した場合(S101・No)、制御部41はステップS101の処理を繰り返す。一方、再生処理を開始すると判定した場合(S101・Yes)、制御部41の処理はステップS102に進む。
In step S101, the
When it determines with not starting a reproduction | regeneration process (S101 * No), the
ステップS102において、制御部41は、吸着処理設備1から原水11を排出した後に、淡水加温設備32および淡水注入設備33を制御して、吸着処理設備1に加温された淡水37を注入する。
In step S102, after discharging the
ステップS103において、制御部41は、塩濃度計測設備34で計測された排水38の塩濃度が所定の閾値以下であるか否かを判定する。ここで、閾値は、吸着処理設備1内の塩が十分に排出できたと判定するための閾値であり、あらかじめ記憶されている値である。
塩濃度計測設備34で計測された排水38の塩濃度が所定の閾値以下でない場合(S103・No)、制御部41はステップS103の処理を繰り返して、吸着処理設備1に加温された淡水37を注入することを継続する。一方、塩濃度計測設備34で計測された排水38の塩濃度が所定の閾値以下である場合(S103・Yes)、制御部41の処理はステップS104に進む。
In step S103, the
When the salt concentration of the
ステップS104において、制御部41は、淡水加温設備32および淡水注入設備33を制御して、吸着処理設備1への淡水37の注入を停止させる。
In step S <b> 104, the
ステップS105において、制御部41は、高温ガス注入設備21を制御して、吸着処理設備1に高温ガス23を注入する。
In step S <b> 105, the
ステップS106において、制御部41は、高温ガス23の注入を開始してから所定の時間(酸化処理時間)を経過したか否かを判定する。ここで、酸化処理時間は、吸着処理設備1内の有機物や微生物が酸化処理により十分に排出できたと判定するための閾値であり、あらかじめ記憶されている値である。
所定の時間(酸化処理時間)を経過していない場合(S106・No)、制御部41はステップS106の処理を繰り返して、吸着処理設備1に高温ガス23を注入することを継続する。一方、所定の時間(酸化処理時間)を経過した場合(S106・Yes)、制御部41の処理はステップS107に進む。
In step S106, the
When the predetermined time (oxidation treatment time) has not elapsed (No in S106), the
ステップS107において、制御部41は、高温ガス注入設備21を制御して、吸着処理設備1への高温ガス23の注入を停止させる。
In step S107, the
このように、吸着処理設備1に淡水37を注入して吸着処理設備1内の塩を排出した後に高温ガス23を注入することができるので、塩の析出を抑制し、吸着剤2に付着した有機物や微生物を効率よく酸化処理して吸着処理設備1(吸着剤2)の再生効率を向上させることができる。
As described above, since the
また、淡水37を吸着処理設備1に供給して、吸着処理設備1内の塩分を除去したあとの排水38には塩分が含まれ、その濃度は時間とともに低下する。
ステップS103に示すように、吸着処理設備1の排水38の中に含まれる塩分の濃度を塩濃度計測設備34で計測して、吸着処理設備1への淡水37の注入を継続するか停止させるかを判定することにより、排水38に含まれる塩分濃度がまだ高い状態、即ち、吸着処理設備1内に塩分が残留している状態で、吸着処理設備1への淡水37の注入を停止させ、高温ガス23を供給することにより塩が析出して酸化処理の効率が低下することを防止することができる。また、排水38に含まれる塩分濃度が閾値未満となった場合、即ち、吸着処理設備1内の塩分が十分に排出された状態で、吸着処理設備1への淡水37の注入を停止させることができるので、淡水タンク31の淡水を多量に消費することを防止することができる。
このように、塩濃度計測設備34で排水38の中に含まれる塩分の濃度を計測することにより、適切な塩分の除去操作が可能となり、淡水の消費量と高温ガスによる酸化操作の双方を考慮した運用を実現することができる。
Moreover, the saltwater is contained in the
As shown in step S103, whether the concentration of salt contained in the
In this way, by measuring the concentration of salt contained in the
≪第2実施形態≫
次に、図3を用いて、第2実施形態に係る吸着処理設備の再生システムを備える淡水化システムについて説明する。図3は、第2実施形態に係る吸着処理設備の再生システムを備える淡水化システムの構成図である。
<< Second Embodiment >>
Next, the desalination system provided with the reproduction | regeneration system of the adsorption processing equipment which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated using FIG. Drawing 3 is a lineblock diagram of a desalination system provided with a regeneration system of adsorption treatment equipment concerning a 2nd embodiment.
第2実施形態(図3参照)は、第1実施形態(図1参照)と比較して、淡水37および高温ガス23が注入される吸着処理設備1に替えて、淡水37が注入される吸着処理設備1Aを備えるとともに、高温ガス23が注入される吸着剤再生設備52と、吸着処理設備1Aと吸着剤再生設備52との間で吸着剤2を移動させる吸着剤移動設備51と、を備えている点で相違する。
In the second embodiment (see FIG. 3), as compared with the first embodiment (see FIG. 1), the adsorption processing equipment 1 into which the
このため、第2実施形態(図3参照)に係る吸着処理設備1Aの再生処理においては、吸着処理設備1Aに淡水37を注入して、吸着剤2に付着した原水11や微生物の塩分を排出した後に、吸着剤移動設備51により吸着剤2を吸着処理設備1Aから吸着剤再生設備52に移動させる。
そして、吸着剤再生設備52に高温ガス23を注入して、吸着剤2に付着した有機物や微生物を酸化処理して吸着剤2を再生させる。再生された吸着剤は、吸着剤移動設備51により吸着剤再生設備52から吸着処理設備1Aに移動され、再生処理を終了する。
For this reason, in the regeneration process of the
And the
第1実施形態(図1参照)において、吸着処理設備1は高温ガス23を注入するため、密閉されたタンク型容器であることが望ましい。これに対し、このような構成によれば、吸着処理設備1Aが、密閉されたタンク型ではなく上部が開放された水槽型である場合であっても、吸着剤2に高温ガス23を注入して吸着剤2を再生させることができる。
In the first embodiment (see FIG. 1), the adsorption treatment facility 1 is preferably a sealed tank-type container in order to inject the
また、吸着剤再生設備52は、吸着処理設備1と異なり吸着剤2の再生に特化した設備であるため、密閉可能な容器とすることが望ましい。
Further, unlike the adsorption treatment facility 1, the
このように、吸着剤再生設備52を別途備えることで、吸着剤2の再生を全量一度に実施する必要なく、例えば一部ずつに分けて再生することも可能となるので、吸着剤再生設備52の規模を小さくすることができ、必要となる初期投資の費用を抑制することが可能となる。
Thus, by separately providing the
≪第3実施形態≫
次に、図4を用いて、第3実施形態に係る吸着処理設備の再生システムを備える淡水化システムについて説明する。図4は、第3実施形態に係る吸着処理設備の再生システムを備える淡水化システムの構成図である。
«Third embodiment»
Next, the desalination system provided with the regeneration system for the adsorption treatment facility according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Drawing 4 is a lineblock diagram of a desalination system provided with a regeneration system of adsorption treatment equipment concerning a 3rd embodiment.
第3実施形態(図4参照)は、第1実施形態(図1参照)と比較して、淡水37および高温ガス23が注入される吸着処理設備1に替えて、吸着処理設備1Bを備えるとともに、淡水37および高温ガス23が注入される吸着剤再生設備53と、吸着処理設備1Bと吸着剤再生設備53との間で吸着剤2を移動させる吸着剤移動設備51と、を備えている点で相違する。
Compared to the first embodiment (see FIG. 1), the third embodiment (see FIG. 4) includes an
このため、第3実施形態(図4参照)に係る吸着処理設備1Bの再生処理においては、吸着剤移動設備51により吸着剤2を吸着処理設備1Bから吸着剤再生設備53に移動させ、吸着剤再生設備53に淡水37を注入して、吸着剤2に付着した原水11や微生物の塩分を排出させる。
そして、吸着剤再生設備53に高温ガス23を注入して、吸着剤2に付着した有機物や微生物を酸化処理して吸着剤2を再生させる。再生された吸着剤は、吸着剤移動設備51により吸着剤再生設備53から吸着処理設備1Bに移動され、再生処理を終了する。
For this reason, in the regeneration process of the
And the
第1実施形態(図1参照)において、吸着処理設備1は高温ガス23を注入するため、密閉されたタンク型容器であることが望ましい。これに対し、このような構成によれば、吸着処理設備1Bが、密閉されたタンク型ではなく上部が開放された水槽型である場合であっても、吸着剤2に高温ガス23を注入して吸着剤2を再生させることができる。
In the first embodiment (see FIG. 1), the adsorption treatment facility 1 is preferably a sealed tank-type container in order to inject the
また、吸着剤再生設備53は、吸着処理設備1と異なり吸着剤2の再生に特化した設備であるため、上述の課題が生じない密閉型の容器とすることが望ましい。
Further, unlike the adsorption treatment facility 1, the
このように、吸着剤再生設備53を別途備えることで、吸着剤2の再生を全量一度に実施する必要なく、例えば一部ずつに分けて再生することも可能となるので、吸着剤再生設備53の規模を小さくすることができ、必要となる初期投資の費用を抑制することが可能となる。
In this way, by separately providing the
≪変形例≫
なお、本実施形態に係る吸着処理設備の再生システムは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
≪Modification≫
The regeneration system for the adsorption processing facility according to the present embodiment is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
吸着剤2の塩分を除去する際、淡水注入設備33は、吸着処理設備1(吸着処理設備1A、吸着剤再生設備53)に連続的に淡水37を供給し、排水38として排出するものとして説明したがこれに限られるものではない。
例えば、排水38を排出する排出路の排水弁(図示せず)を閉弁した状態で、淡水注入設備33から吸着処理設備1(吸着処理設備1A、吸着剤再生設備53)に淡水37を供給して、吸着処理設備1(吸着処理設備1A、吸着剤再生設備53)に淡水37を貯留させた後に淡水注入設備33からの注水を停止させる。そして、排水弁(図示せず)を開弁させて吸着処理設備1(吸着処理設備1A、吸着剤再生設備53)から排水38を排出させる構成であってもよい。また、これらの運転を組み合せてもよい。
When removing the salt content of the
For example,
また、淡水加温設備32により加温された淡水36を淡水注入設備33から淡水37として吸着処理設備1(吸着処理設備1A、吸着剤再生設備53)に注入するものとして説明したが、これに限られるものではない。
例えば、淡水36,37を水蒸気として供給する構成であってもよい。水蒸気として吸着処理設備1(吸着処理設備1A、吸着剤再生設備53)に注入された淡水37は吸着剤2の表面で凝縮して液体の水となる。このような構成により液体として淡水37を供給する場合よりも、吸着剤2の細かい隙間まで淡水37を供給することができ効率的に吸着剤2から塩分を除くことができる。
Moreover, although demonstrated as what inject | pours the
For example, the structure which supplies the
1、1A、1B 吸着処理設備
2 吸着剤
3 半透膜処理設備(膜処理設備)
11 原水
12 有機物低減原水
13 淡水
14 濃縮排水
21 高温ガス注入設備(高温ガス注入手段)
22 高温ガス注入口
23 高温ガス
24 排気ガス
31 淡水タンク
32 淡水加温設備(淡水加温手段)
33 淡水注入設備(淡水注入手段)
34 塩濃度計測設備(塩濃度計測手段)
35、36、37 淡水
38、39 排水
41 制御部(制御手段)
51 吸着剤移動設備(吸着剤移動手段)
52 吸着剤再生設備(吸着剤再生手段)
53 吸着剤再生設備(吸着剤再生手段)
1, 1A, 1B
11
22 High
33 Fresh water injection equipment (fresh water injection means)
34 Salt concentration measuring equipment (salt concentration measuring means)
35, 36, 37
51 Adsorbent transfer equipment (adsorbent transfer means)
52 Adsorbent regeneration equipment (adsorbent regeneration means)
53 Adsorbent regeneration equipment (Adsorbent regeneration means)
Claims (8)
前記吸着処理設備に淡水を注入して、前記吸着剤の表面から塩類を除去する淡水注入手段と、
前記吸着処理設備に酸素を含む高温ガスを注入して、前記吸着剤に付着した有機物を酸化させる高温ガス注入手段と、を備える
ことを特徴とする吸着処理設備の再生システム。 An adsorption treatment facility having an adsorbent that removes organic matter from raw water containing salts used in a desalination system;
Fresh water injection means for injecting fresh water into the adsorption treatment facility to remove salts from the surface of the adsorbent;
A regeneration system for an adsorption treatment facility, comprising: high-temperature gas injection means for injecting a high-temperature gas containing oxygen into the adsorption treatment facility to oxidize organic substances adhering to the adsorbent.
ことを特徴とする請求項1に記載の吸着処理設備の再生システム。 The regeneration system for an adsorption treatment facility according to claim 1, further comprising a fresh water heating means for raising a temperature of fresh water injected by the fresh water injection means.
前記淡水注入手段および前記高温ガス注入手段を制御する制御手段と、を更に備え、
前記制御手段は、
前記塩濃度計測手段により計測された前記排水の塩濃度が、所定の閾値以下となると、
前記淡水注入手段による前記淡水の注入を停止させ、
前記高温ガス注入手段 による前記高温ガスの注入を開始する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の吸着処理設備の再生システム。 Salt concentration measuring means for measuring the salt concentration of the wastewater discharged from the adsorption treatment facility;
Control means for controlling the fresh water injection means and the hot gas injection means,
The control means includes
When the salt concentration of the wastewater measured by the salt concentration measuring means is below a predetermined threshold,
Stopping the injection of the fresh water by the fresh water injection means,
The regeneration system for an adsorption processing facility according to claim 1 or 2, wherein injection of the high temperature gas by the high temperature gas injection means is started.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の吸着処理設備の再生システム。 The regeneration system for an adsorption treatment facility according to any one of claims 1 to 3, wherein the adsorption treatment facility includes a plurality of hot gas inlets.
前記吸着処理設備に淡水を注入して、前記吸着剤の表面から塩類を除去する淡水注入手段と、
前記吸着処理設備から前記吸着剤を取り出す吸着剤移動手段と、
吸着剤移動手段により取り出された前記吸着剤が配置される吸着剤再生手段と、
前記吸着剤再生手段に酸素を含む高温ガスを注入して、前記吸着剤に付着した有機物を酸化させる高温ガス注入手段と、を備える
ことを特徴とする吸着処理設備の再生システム。 An adsorption treatment facility having an adsorbent that removes organic matter from raw water containing salts used in a desalination system;
Fresh water injection means for injecting fresh water into the adsorption treatment facility to remove salts from the surface of the adsorbent;
An adsorbent moving means for taking out the adsorbent from the adsorption treatment facility;
An adsorbent regeneration means in which the adsorbent taken out by the adsorbent moving means is disposed;
A regeneration system for an adsorption treatment facility, comprising: a high-temperature gas injection means for injecting a high-temperature gas containing oxygen into the adsorbent regeneration means to oxidize organic substances adhering to the adsorbent.
前記吸着処理設備から前記吸着剤を取り出す吸着剤移動手段と、
吸着剤移動手段により取り出された前記吸着剤が配置される吸着剤再生手段と、
前記吸着剤再生手段に淡水を注入して、前記吸着剤の表面から塩類を除去する淡水注入手段と、
前記吸着剤再生手段に酸素を含む高温ガスを注入して、前記吸着剤に付着した有機物を酸化させる高温ガス注入手段と、を備える
ことを特徴とする吸着処理設備の再生システム。 An adsorption treatment facility having an adsorbent that removes organic matter from raw water containing salts used in a desalination system;
An adsorbent moving means for taking out the adsorbent from the adsorption treatment facility;
An adsorbent regeneration means in which the adsorbent taken out by the adsorbent moving means is disposed;
Fresh water injection means for injecting fresh water into the adsorbent regeneration means to remove salts from the surface of the adsorbent;
A regeneration system for an adsorption treatment facility, comprising: a high-temperature gas injection means for injecting a high-temperature gas containing oxygen into the adsorbent regeneration means to oxidize organic substances adhering to the adsorbent.
淡水を注入して、前記吸着剤の表面から塩類を除去するステップと、
酸素を含む高温ガスを注入して、前記吸着剤に付着した有機物を酸化させるステップと、を備える
ことを特徴とする吸着処理設備の再生方法。 A method for regenerating an adsorption treatment facility having an adsorbent that removes organic substances from raw water containing salts supplied to a desalination system,
Injecting fresh water to remove salts from the surface of the adsorbent;
Injecting a high-temperature gas containing oxygen to oxidize organic substances adhering to the adsorbent, and regenerating the adsorption processing equipment.
ことを特徴とする淡水化システム。 A desalination system comprising the regeneration system for an adsorption treatment facility according to any one of claims 1 to 6.
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---|---|---|---|---|
JP2017077510A (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 株式会社東芝 | Water treatment system and water treatment method |
JP2020044457A (en) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | 株式会社東芝 | Water treatment device |
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- 2012-05-18 JP JP2012114414A patent/JP2013240739A/en active Pending
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