JP2014094359A - Water treatment system - Google Patents
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- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Abstract
Description
本発明は、供給水からろ過水を取水する膜モジュール装置に係わり、特に並設される膜モジュール装置を備える水処理システムに関する。 The present invention relates to a membrane module device that draws filtered water from supply water, and more particularly to a water treatment system including membrane module devices arranged in parallel.
従来、供給水からろ過水を得る膜モジュール装置が並設される構成に係る文献公知発明として、次の特許文献1〜3がある。
特許文献1では、複数の逆浸透膜モジュールが並列に接続された水処理システムの構成が開示されている。
Conventionally, there are the following
特許文献2では、複数の膜モジュールが並列に接続された水処理システムにおいて、各膜モジュールの供給水流入配管にバルブを設置し、このバルブの開度によって流体抵抗を調整して、各膜モジュールへの流入流量を調整する構成が開示されている。
In
特許文献1、2は膜モジュールを圧力容器内部に挿入し、この圧力容器の上流側の端面に配管を接続してそれらを1本のヘッダー配管に接続するエンドポート接続方式の構成が開示されている。
これに対して、例えば特許文献3には、サイドポート接続方式、すなわち圧力容器の側面に配管を接続して圧力容器同志を配管で接続する方式が開示されている。
特許文献3は、サイドポート接続方式の圧力容器に、膜モジュールを挿入する構成である。サイドポート接続方式では、エンドポート接続方式と異なり、エンドポート接続方式で用いられる供給水用ヘッダー配管、濃縮水用ヘッダー管が必要ないため、エンドポート接続方式に比べて配管量を減らすことができる。
On the other hand, for example,
供給水および濃縮水は塩分濃度が高いため、それらが流れる配管には耐腐食性がある高コストの配管を使用する必要がある。したがって、サイドポート接続方式は、エンドポート接続方式に対して、プラント全体のコストが廉価であり、コストメリットがある。 Since supply water and concentrated water have high salinity, it is necessary to use high-cost pipes with corrosion resistance for the pipes through which they flow. Therefore, the side port connection method has a lower cost and a cost advantage than the end port connection method.
ところで、特許文献1に記載された膜モジュールが並列に接続された構成の場合、ポンプと各膜モジュールを接続する配管の流体抵抗や膜モジュールの経時変化に伴う流体抵抗の変化によって、各膜モジュールへの供給水の流量配分が均一にならない。
By the way, in the case where the membrane modules described in
この場合、各膜モジュールへの流量配分が偏ることに起因した圧力容器の水圧のバラツキにより逆浸透膜モジュールの劣化にも偏りが生じる。この劣化とは、有機物や微生物などによる膜の目詰まりによる現象であり、例えばある透過水流量を維持するために必要な供給水圧力が、上昇することを意味する。 In this case, the reverse osmosis membrane module is also unevenly deteriorated due to variations in the water pressure of the pressure vessel due to the uneven flow distribution to each membrane module. This deterioration is a phenomenon caused by clogging of the membrane due to organic matter or microorganisms, and means that, for example, the supply water pressure necessary to maintain a certain permeate flow rate increases.
ある程度劣化が進行した場合、膜モジュールを交換もしくは洗浄するが、装置の構成上、膜モジュールの交換や洗浄は並列に接続された全ての膜モジュールに対して一度に遂行される。したがって、本来であれば交換する必要がなく水処理の運転を継続できる程度の劣化の膜モジュールであっても、当該膜モジュールを交換や洗浄をすることとなり、コスト的に非効率となっている。 When the deterioration has progressed to some extent, the membrane module is replaced or cleaned. However, due to the configuration of the apparatus, the replacement or cleaning of the membrane module is performed at once for all the membrane modules connected in parallel. Therefore, even if the membrane module is deteriorated to such an extent that it is not necessary to replace it and can continue the operation of the water treatment, the membrane module is replaced or cleaned, which is inefficient in terms of cost. .
この非効率性を解消するには、並列に接続された膜モジュールの流量配分を均一化する必要がある。各膜モジュールへの流入配分を均一化するために、特許文献2に記載される各膜モジュールに水を供給する配管にバルブを挿入し、このバルブの開度を調整することで流体抵抗を調整する方法がある。本構成では、バルブと配管を接続する施工が必要であり、バルブがない場合に比べてプラントの施工期間が長くなる。
To eliminate this inefficiency, it is necessary to equalize the flow distribution of the membrane modules connected in parallel. In order to make the inflow distribution to each membrane module uniform, a valve is inserted into a pipe for supplying water to each membrane module described in
また、特許文献2に記載されるバルブの挿入による流量均一化はエンドポート接続方式にのみ適用できる。サイドポート接続方式では、上流の膜モジュールの圧力容器から下流の膜モジュールの圧力容器に順次配管で接続されることから、並列に接続する圧力容器への供給水の流量を調整する手段がない。そのため、並列に接続する圧力容器の数を増やすと各圧力容器への供給水の流量配分の偏りが大きくなる。つまり、上流側の膜モジュールには、大きな流量で流入する一方、下流側の膜モジュールには小さな流量で流入することとなる。そのため、サイドポート接続方式では、並列に接続できる圧力容器の数に限界がある。
Moreover, the flow rate equalization by insertion of the valve described in
一方、プラントの初期状態における流量配分の均一化は、各膜モジュールへの流体抵抗が均一になるようにポンプから各膜モジュールまで接続される配管の径や長さなどの形状を変えて、ポンプから各膜モジュールまでの流体抵抗を均一化することでも実現可能である。
しかし、この方法は膜モジュールの劣化に伴う流体抵抗の経時変化には対応できない。
On the other hand, the flow distribution in the initial state of the plant is made uniform by changing the shape such as the diameter and length of the pipe connected from the pump to each membrane module so that the fluid resistance to each membrane module is uniform. This can also be realized by making the fluid resistance from each of the membrane modules uniform.
However, this method cannot cope with the temporal change of fluid resistance accompanying the deterioration of the membrane module.
本発明は上記実状に鑑み、並列に接続された複数の膜モジュールへの流量配分や流体抵抗の均一化を図れる水処理システムの提供を目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a water treatment system capable of distributing the flow rate to a plurality of membrane modules connected in parallel and equalizing fluid resistance.
上記目的を達成すべく、本発明に関わる水処理システムは、水のろ過処理を行う膜モジュールと、前記膜モジュールが挿入された圧力容器と、複数の前記圧力容器が配管を介して並列に接続される水処理システムであって、前記圧力容器内の前記膜モジュールの上流に、供給される未処理水の流れ方向に対して垂直方向に沿って移動して当該未処理水に可変の抵抗を与え、その流量を増減する板状の抵抗体を備えている。 In order to achieve the above object, a water treatment system according to the present invention includes a membrane module that performs water filtration, a pressure vessel in which the membrane module is inserted, and a plurality of the pressure vessels connected in parallel via a pipe. A water treatment system that moves upstream of the membrane module in the pressure vessel along a direction perpendicular to the flow direction of the untreated water to be supplied, thereby providing variable resistance to the untreated water. And a plate-like resistor for increasing or decreasing the flow rate.
本発明によれば、並列に接続された複数の膜モジュールへの流量配分や流体抵抗の均一化を図れる水処理システムを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water treatment system which can aim at the distribution of the flow volume to the some membrane module connected in parallel, and equalization of fluid resistance is realizable.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明は、海水から飲料水、工業用水などの淡水を得る海水淡水化プラント、飲料水を作製する上水処理プラント、下水道の汚水を浄化処理する下水処理プラント、産業排水を環境に適合するよう処理する産業排水処理プラントなど、膜モジュールを用いた様々な水処理システムであれば何れにも適用可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The present invention provides a seawater desalination plant that obtains fresh water such as drinking water and industrial water from seawater, a water treatment plant that produces drinking water, a sewage treatment plant that purifies sewage sewage, and industrial wastewater so as to suit the environment. Any water treatment system using a membrane module such as an industrial wastewater treatment plant to be treated can be applied.
以下、海水淡水化プラントを例に挙げて本発明を実施するための形態を説明するが、本発明の適用対象は海水淡水化プラントに限定されるものではない。
図1に、本発明の適用対象の一つである逆浸透方式の海水淡水化プラントの構成を示す。
図1を用いて、逆浸透方式の海水淡水化プラントPの構成を説明する。
実施形態の海水淡水化プラントPは、海から海水をくみ上げる取水部1Aと、くみ上げた海水中の粒子や比較的分子量の大きい有機物などを除去する前処理部1Bと、前処理部1Bを通過した海水から主にイオンを除去する脱塩部1Cとを具備している。
Hereinafter, although the form for implementing this invention is mentioned taking a seawater desalination plant as an example, the application object of this invention is not limited to a seawater desalination plant.
FIG. 1 shows the configuration of a reverse osmosis seawater desalination plant which is one of the objects to which the present invention is applied.
The configuration of a reverse osmosis seawater desalination plant P will be described with reference to FIG.
The seawater desalination plant P of the embodiment has passed the
取水部1Aは、海から海水をくみ上げる取水ポンプ111と、くみ上げた海水を貯留する取水タンク112とを備えている。
前処理部1Bは、海水の成分によって様々な構成があるが、図1に示した構成はその一例であり、次の構成を備えている。
前処理部1Bは、くみ上げた海水を供給する複層ろ過モジュール用ポンプ121と、供給される海水を2層以上でろ過する複層ろ過モジュール122と、複層ろ過した海水を後段に供給する限外ろ過膜モジュール用ポンプ123とを備えている。さらに、前処理部1Bは、複層ろ過後の海水を限外ろ過膜でろ過処理する限外ろ過膜モジュール124と、限外ろ過膜モジュール124を透過した前処理後の海水を貯留する脱塩部供給水用タンク125とを備えている。
The
The
The
脱塩部1Cも前処理部1Bと同様に海水の成分によって様々な構成があり、図1に示した構成はその一例であり、以下の構成を備えている。
脱塩部1Cは、前処理後の海水(供給水w1)を高圧で供給する高圧ポンプ131と、前処理後の高圧の海水を逆浸透させ淡水化する複数の逆浸透膜モジュールを有する逆浸透ユニットU1と、逆浸透ユニットU1を透過してイオン濃度が下がった透過水w2を貯留する透過水タンク135とを備えている。
加えて、脱塩部1Cは、逆浸透ユニットU1を透過せずイオン濃度が上昇した濃縮水w3を貯留する濃縮水タンク134と、濃縮水タンク134に流入する濃縮水がもつ運動エネルギを回収し逆浸透ユニットU1への供給水w1を昇圧するためのエネルギとする動力回収装置133とを備えている。
本発明は、逆浸透ユニットU1に適用される。
The desalination unit 1C has various configurations depending on the components of the seawater as in the
The desalination unit 1C is a reverse osmosis having a
In addition, the desalting unit 1C collects the kinetic energy of the
The present invention is applied to the reverse osmosis unit U1.
次に、図2〜図9を用いて、本発明をエンドポート接続方式の圧力容器を用いた逆浸透ユニットに適用した実施形態1を説明する。
Next,
<<実施形態1>>
図2は、本発明に係わる実施形態1の各圧力容器の端面に配管を接続して各圧力容器を接続するエンドポート接続方式の逆浸透ユニットの構成を断面で示す上面図である。
エンドポート接続方式の逆浸透ユニットU1においては、各逆浸透膜モジュール12への供給水w1は、上流の供給水用ヘッダー管15から、各エンドポート圧力容器11の一方端部11aに接続された供給水用配管16を通過してそれぞれのエンドポート圧力容器4に分配される。
<<
FIG. 2 is a top view showing in cross section the configuration of an end port connection type reverse osmosis unit in which piping is connected to the end face of each pressure vessel according to the first embodiment of the present invention to connect each pressure vessel.
In the reverse osmosis unit U1 of the end port connection method, the feed water w1 to each reverse
エンドポート圧力容器11に流入した供給水w1は、抵抗体t(後記の可動・固定多孔板1、2)で所定の流量に調整され抵抗体tを通過し、逆浸透膜モジュール12に流入する。逆浸透膜モジュール12に流入した供給水w1の一部は逆浸透膜モジュール12の半透膜を透過してろ過され透過水w2となり、透過水w2は集水管13に流入する。各エンドポート圧力容器11の集水管13に流入した透過水w2は、透過水用配管14に合流する。
一方、エンドポート圧力容器11に流入した供給水w1のうち逆浸透膜モジュール12で膜交換が行われた結果イオン濃度が高まった濃縮水w3は、エンドポート圧力容器11の他方端部11bに接続された濃縮水用配管18を通って濃縮水用ヘッダー管17に流入し、合流する。
The supply water w1 flowing into the end
On the other hand, the concentrated water w3 whose ion concentration has increased as a result of membrane exchange in the reverse
<抵抗体tの可動多孔板1と固定多孔板2>
次に、エンドポート圧力容器11内の逆浸透膜モジュール12の上流に配設されその流量を調整する抵抗体tの可動多孔板1と固定多孔板2について、説明する
図3(a)は、エンドポート圧力容器に2枚の可動・固定多孔板を適用した構成を示すエンドポート圧力容器の一方端部側の断面図であり、図3(b)は、図3(a)のA方向矢視図であり、図3(c)は、図3(a)のB−B線断面図である。
<Movable
Next, the movable
図3(a)に示すエンドポート圧力容器11の一方端部11aには、その一方端部11a側の蓋を成すエンドポート圧力容器用エンドキャップ41が、ボルトなどの締結部材nを一方端部11aに固定される圧力容器用エンドキャップ固定治具3の孔を挿通させて螺着することにより、固定されている。
また、エンドポート圧力容器11の一方端部11aには、逆浸透膜モジュール12の上流に一方端部11a内に固定される固定多孔板2と、ユーザにより回動され逆浸透膜モジュール12への流量を固定多孔板2とともに調整する可動多孔板1とが配設されている。固定多孔板2は、不図示の締結部材によってエンドポート圧力容器11に固定されている。
At one
Further, the end
図4(a)は、可動多孔板の正面図であり、図4(b)は、図4(a)のC−C線断面図である。図5(a)は、固定多孔板の正面図であり、図5(b)は、図5(a)のD−D線断面図である。
可動多孔板1と固定多孔板2は、図4、図5に示すように、それぞれ多数の孔1a、2aが穿孔される円板状の板状部材である。ただし、可動多孔板1の孔1aと固定多孔板2の孔2aとで供給水w1に対する流路が形成できればよく、これらの孔の形状は図4、5に示したような円形状に限らずに例えば楕円形状や長方形状でもよい。
Fig.4 (a) is a front view of a movable perforated plate, FIG.4 (b) is CC sectional view taken on the line of Fig.4 (a). Fig.5 (a) is a front view of a fixed perforated plate, FIG.5 (b) is the DD sectional view taken on the line of Fig.5 (a).
The movable
エンドポート圧力容器用エンドキャップ41は、図3(b)に示すように、エンドポート圧力容器11の一方端部11aの内周面に密着する外径を有する円板状の部材であり、供給水用配管16が挿通する挿通孔41aと、ユーザが把持して可動多孔板1を可動操作するための回転用取っ手7が挿通する長穴41bとが穿孔されている。
As shown in FIG. 3 (b), the end port pressure
図3(a)に示す可動多孔板1の外周部は、エンドポート圧力容器11の一方端部11aの内周面に沿って回動する円筒状の連結部材4の一方端部に固定されている。連結部材4の他方端部には、エンドポート圧力容器11の一方端部11aの内周面に沿った外径をもつ円板状の内部キャップ6が固定され、内部キャップ6には、可動多孔板1をユーザが回動操作する際に把持する回転用取っ手7が固定されている。回転用取っ手7は、円形の横断面を有する略コの字状の形状を有する部材である。
The outer peripheral portion of the movable
図3(c)に示す内部キャップ6には、集水管13が挿通する集水管挿通孔6aと、供給水用配管16が挿通する配管挿通長孔6bとが穿設されている。配管挿通長孔6bは、内部キャップ6が回動操作される際に、供給水用配管16と空間的に緩衝しないように長孔とされている。
そして、集水管13の一方端部には、当該一方端部を閉塞する集水管用エンドキャップ13cが取着されている。
本構成により、ユーザは、回転用取っ手7を把持して、図3(b)の矢印α1、α2のように、回動させることにより、可動多孔板1を回動させることができる。
In the
A water collecting
With this configuration, the user can rotate the movable
可動多孔板1、固定多孔板2、連結部材4、エンドポート圧力容器用エンドキャップ41、圧力容器用エンドキャップ固定治具3、集水管用エンドキャップ13c、内部キャップ6、締結部材nなどの材料としては、スーパーステンレスやガラス繊維強化樹脂などが挙げられる。
Materials such as movable
<可動・固定多孔板1、2による供給水w1の流体抵抗>
次に、抵抗体tである可動・固定多孔板1、2の流体抵抗の調整方法について説明する。
図6は、2枚の可動・固定多孔板1、2による流体抵抗の調整方法を説明する図であり、図6(a)は、流路を全開とした場合を示す可動・固定多孔板の正面図であり、図6(b)は、流路を一部開とした場合を示す可動・固定多孔板の正面図である。すなわち、図6(a)は、孔1aと孔2aとで形成される供給水w1の流路rを全開状態としたものであり、図6(b)は、供給水w1の流路を一部開状態としたものである。
<Fluid resistance of feed water w1 by movable and fixed
Next, a method for adjusting the fluid resistance of the movable / fixed
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of adjusting the fluid resistance by the two movable / fixed
エンドポート圧力容器11の一方端部11aには、固定多孔板2が固定されている。一方、可動多孔板1は連結部材4を介して内部キャップ6に固定されているため、回転用取っ手7に、図3(b)の矢印α1、α2方向の外力を加えて内部キャップ6を回転させることで可動多孔板1を回転させることができる。
これによって、エンドポート圧力容器11の外部から、可動多孔板1を回転させて可動多孔板1の回転角度を調整し、可動多孔板1の孔1aと固定多孔板2の孔2aの重畳領域である流路rの断面積を変化させることで、供給水w1の流体抵抗の大きさを調整することができる。
このとき、エンドポート圧力容器用エンドキャップ41に回転角度の目盛をつける一方、回転用取っ手7に指針を付けることで、角度測定機を用いずとも可動多孔板1の回転角度がわかり、据付工程を簡略化できる。
A fixed
Thereby, the movable
At this time, the end port pressure
図3(a)に示す構成において、供給水w1は供給水用配管16を通過してエンドポート圧力容器11内に流入し、可動多孔板1の孔1aと固定多孔板2の孔2aとの重畳領域(孔1aと孔2aとで形成される開口部)の流路rを通過して逆浸透膜モジュール12に流入する。この場合、可動多孔板1の孔1aと固定多孔板2の孔2aの重畳部分の流路rによる摩擦抵抗、拡大抵抗、縮小抵抗が、逆浸透膜モジュール12に流入する供給水w1の流体抵抗となる。
In the configuration shown in FIG. 3 (a), the supply water w1 passes through the
<逆浸透膜モジュール12の目詰まりの測定>
経時変化による各逆浸透膜モジュール12の目詰まりを測定するためには、各集水管13の下流に図2に示すような導電率センサdを設け、各逆浸透膜モジュール12でのろ過処理後の透過水w2の導電率を測定し、透過水w2の導電率に応じて、各エンドポート圧力容器11の可動多孔板1の回転角を操作するとよい。なお、図2では、導電率センサdを1つ図示したが、導電率センサdは各エンドポート圧力容器11に設けられる。
<Measurement of clogging of reverse
In order to measure the clogging of each reverse
或いは、供給水用配管16を流れる供給水w1の圧力を測る圧力センサp1と、濃縮水用配管18を流れる濃縮水w3の圧力を測る圧力センサp2とを各エンドポート圧力容器11に設け、供給水w1の圧力と濃縮水w3の圧力との差分を求め、当該差分に応じて、各エンドポート圧力容器11の可動多孔板1の回転角を操作してもよい。
Alternatively, each end
なお、可動多孔板1の回転角の操作は、ステッピングモータなどのモータや減速機構を用いて自動操作するように構成し、透過水w2の導電率や供給水w1の圧力と濃縮水w3の圧力との差分をマイクロコンピュータやコントローラなどの制御手段で求め、制御手段により導電率や圧力の差分などに応じて可動多孔板1の回転角を自動操作するように構成してもよい。
Note that the rotation angle of the movable
実施形態1によれば、並列に接続するエンドポート圧力容器11内の逆浸透膜モジュール12へ配分される供給水流量を均一化することができる。すなわち、プラント施工後に能動的にポンプ(高圧ポンプ131)から各逆浸透膜モジュール12までの流体抵抗を、各逆浸透膜モジュール12ごとに調整できるので、逆浸透膜モジュール12の劣化に伴う流体抵抗の経時変化に対応できる。
According to the first embodiment, the flow rate of the supply water distributed to the reverse
図7は、並列に接続する複数のエンドポート圧力容器において、比較例(従来)の抵抗体がない場合と実施形態1の抵抗体tがある場合とで、供給水流量を比較した図である。図7の横軸は、各エンドポート圧力容器を示し、図7の縦軸は、各エンドポート圧力容器の供給水流量を示している。
図7に示すように、並列に接続するエンドポート圧力容器11の数が4個でポンプに近い方からそれぞれNo.1、No.2、No.3、No.4とした場合、それぞれに流入する供給水流量を示すと、比較例のエンドポート圧力容器内に抵抗体がない場合は、各エンドポート圧力容器に流入する供給水流量がばらつく。
FIG. 7 is a diagram comparing the supply water flow rate in the case where there is no comparative example (conventional) resistor and in the case where the resistor t of the first embodiment is present in a plurality of end port pressure vessels connected in parallel. . The horizontal axis of FIG. 7 shows each end port pressure vessel, and the vertical axis of FIG. 7 shows the supply water flow rate of each end port pressure vessel.
As shown in FIG. 7, the number of end
これに対して、エンドポート圧力容器11内に抵抗体tの可動・固定多孔板1、2を挿入する場合には、可動多孔板1を回転させて流路rを調整することで、各エンドポート圧力容器11に流入する供給水流量が均一(均等)にできる。この際、供給水配管16に流量調整用のバルブを接続する必要がないため、施工期間の短縮や、配管の維持・管理コストの低減を実現できる。
On the other hand, when the movable / fixed
また、抵抗体t(可動・固定多孔板1、2)の流体抵抗をエンドポート圧力容器11外部から回転用取っ手7で調整できる構造とすることで、逆浸透膜モジュール12の経時変化に伴う流体抵抗の変化に応じて抵抗体tの流体抵抗を調整できる。こうして、抵抗体t(可動・固定多孔板1、2)から各逆浸透膜モジュール12までの流体抵抗を均一化して、各エンドポート圧力容器11に流入する供給水w1の流量を均一化できる。
In addition, by adopting a structure in which the fluid resistance of the resistor t (movable / fixed
図8、図9を用いて、図3〜図5に示す2枚の可動多孔板1、固定多孔板2を用いた抵抗体tの構成によるエンドポート圧力容器11の内部での整流の効果を説明する。
図8は、比較例(従来)のエンドポート圧力容器の一方端部内の供給水の流線と流速分布を示す断面図である。図9は、実施形態1のエンドポート圧力容器の一方端部内の供給水の流線と流速分布を示す断面図である。
8 and 9, the effect of rectification inside the end
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the streamlines and flow velocity distribution of the feed water in one end of the comparative example (conventional) end port pressure vessel. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the flow line and flow velocity distribution of the supply water in one end of the end port pressure vessel of the first embodiment.
比較例の図8に示すエンドポート圧力容器211の内部に抵抗体がない構成では、供給水配管206内部での供給水w1の慣性力がエンドポート圧力容器211内部の空間211kで低減しないため、逆浸透膜モジュール202へ流入する供給水w1の径方向の流速分布は、供給水流入口211i近くは供給水流出口211o近くに比べて大きい。
In the configuration in which there is no resistor inside the end
これに対して、実施形態1の図9に示すエンドポート圧力容器11の内部の逆浸透膜モジュール12の上流に抵抗体tである可動多孔板1、固定多孔板2を挿入した構成では、以下のようになる。
供給水配管16内部での供給水w1の慣性力によって可動多孔板1に衝突する供給水w1のうち、可動多孔板1の孔1a部分に向かって流れる供給水w1は、孔1aと固定多孔板2の孔2aとの重畳領域(孔1aと孔2aとで形成される開口部)の流路rを通過して逆浸透膜モジュール12に流入する。一方、可動多孔板1の孔1aと固定多孔板2の孔2aとの重畳領域以外の部分に衝突する供給水w1は逆浸透膜モジュール12に流入できずエンドポート圧力容器11内部の空間11k内に逆流し、空間11k内の水圧上昇に寄与する。
On the other hand, in the configuration in which the movable
Of the supply water w1 that collides with the movable
この結果、空間11k内の水圧により、逆浸透膜モジュール12へ流入する供給水w1の径方向の流速分布が均一化される(図9右の流速分布参照)。
これによって、逆浸透膜モジュール12内の逆浸透膜を均等に使用できるため、比較例の図8の抵抗体t(可動・固定多孔板1、2)がない場合に比べて逆浸透膜モジュール12の劣化が抑制される。
As a result, the flow velocity distribution in the radial direction of the feed water w1 flowing into the reverse
Accordingly, the reverse osmosis membrane in the reverse
<<変形形態>>
図10は、変形形態のエンドポート圧力容器内に多孔体がある場合の逆浸透膜モジュールへの有機物や微生物の流れを示す図である。
変形形態は、実施形態1の逆浸透ユニットU1において、供給水w1に含有される有機物や微生物biを除去する多孔体g1を備えたものである。
変形形態では、可動多孔板1と固定多孔板2との間に、供給水w1に含有される有機物や微生物を除去する多孔体g1、例えば孔径が1μm以下の限外ろ過膜を設けて、有機物や微生物biを多孔体g1に捕捉して逆浸透膜モジュール(エレメント)12への浸入を抑制している。
<< Modified form >>
FIG. 10 is a diagram showing the flow of organic matter and microorganisms to the reverse osmosis membrane module when a porous body is present in the modified end port pressure vessel.
In the reverse osmosis unit U1 of the first embodiment, the modified embodiment includes a porous body g1 that removes organic substances and microorganisms bi contained in the supply water w1.
In a modified embodiment, a porous body g1 that removes organic matter and microorganisms contained in the feed water w1, for example, an ultrafiltration membrane having a pore diameter of 1 μm or less, is provided between the movable
図11は、比較例のエンドポート圧力容器内に多孔体がない場合の逆浸透膜モジュールへの有機物や微生物の流れを示す図である。
比較例の図11のエンドポート圧力容器211内部に多孔体がない従来の構成では、逆浸透膜モジュール202の内部に前処理部を透過した、もしくは脱塩部供給水タンク125(図1参照)内で発生した有機物や微生物biが浸入する。その結果、逆浸透膜モジュール202に有機物や微生物biによる目詰まりが生じる可能性がある。
FIG. 11 is a diagram showing the flow of organic matter and microorganisms to the reverse osmosis membrane module when there is no porous body in the end port pressure vessel of the comparative example.
In the conventional configuration in which there is no porous body inside the end
これに対して、変形形態では、図10のように、エンドポート圧力容器11の内部の逆浸透膜モジュール12の上流に多孔体g1、例えば孔径が1μm以下の限外ろ過膜を挿入することで、有機物や微生物biを多孔体g1に捕捉して逆浸透膜モジュール(エレメント)12への浸入を防ぐことができる。
On the other hand, in the modified embodiment, as shown in FIG. 10, a porous body g1, for example, an ultrafiltration membrane having a pore diameter of 1 μm or less is inserted upstream of the reverse
そして、多孔体g1の目詰まりの程度が大きくなったら多孔体g1のみを交換するか、もしくは濃縮水用配管17側(図2参照)から洗浄液を流して洗浄(逆洗)することによって多孔体g1の捕捉機能を回復させる。
この構成によると、エンドポート圧力容器11内に多孔体g1を有する構成により供給水w1に含有される有機物や微生物biを捕捉し、逆浸透膜モジュール12の目詰まりが抑制されるので、比較例の多孔体g1がない場合に比べて逆浸透膜モジュール12の劣化が抑制される。
When the degree of clogging of the porous body g1 becomes large, either the porous body g1 is replaced, or the porous body is washed (backwashed) by flowing a cleaning solution from the
According to this configuration, the organic matter and microorganisms bi contained in the supply water w1 are captured by the configuration having the porous body g1 in the end
なお、変形形態においては、多孔体g1を、可動多孔板1と固定多孔板2との間に設ける場合を例示したが、可動多孔板1と固定多孔板2との間以外のエンドポート圧力容器11内の逆浸透膜モジュール12の上流側に設けてもよい。
また、変形形態では、多孔体g1として、限外ろ過膜を例示したが、他の膜を用いてもよい。
In the modified embodiment, the case where the porous body g1 is provided between the movable
Moreover, although the ultrafiltration membrane was illustrated as a porous body g1 in the deformation | transformation form, you may use another membrane.
<<実施形態2>>
図12は、実施形態2のサイドポート圧力容器の側面に配管を接続して各サイドポート圧力容器を接続するサイドポート接続方式の逆浸透ユニットの構成を断面で示す上面図である。
実施形態2は、サイドポート接続方式のサイドポート圧力容器21を用いる逆浸透ユニットU2に実施形態1で説明した可動多孔板1と固定多孔板2と同様な可動多孔板31と固定多孔板3を適用したものである。
<<
FIG. 12 is a top view showing in cross section the configuration of a reverse osmosis unit of a side port connection system in which a pipe is connected to the side surface of the side port pressure vessel of
In the second embodiment, a movable
実施形態2のエンドポート接続方式の逆浸透ユニットU2においては、逆浸透膜モジュール22への供給水w1は、脱塩部1Cの高圧ポンプ131(図1参照)を経て、サイドポート接続用供給水用配管29から、サイドポート圧力容器21の側面に接続されたサイドポート接続用供給水用配管21hを通って各サイドポート圧力容器21に分配される。
サイドポート圧力容器21に流入した供給水w1は、抵抗体である可動多孔板31の孔31aと固定多孔板32の孔32aの重畳領域で形成される流路を通過した後に、逆浸透膜モジュール22に流入する。
In the reverse osmosis unit U2 of the end port connection method of the second embodiment, the supply water w1 to the reverse
The feed water w1 flowing into the side
逆浸透膜モジュール22に流入した供給水w1の一部は逆浸透膜モジュール22を透過して透過水w2となり、集水管23に流れ込む。各サイドポート圧力容器21の集水管23を流れる透過水w2は、透過水用配管24に合流する。逆浸透膜モジュール22を透過せずにイオン濃度が高まった濃縮水w3は、サイドポート圧力容器21の側面に接続されるサイドポート圧力容器間濃縮水用配管28aを通ってサイドポート接続用濃縮水用配管28bに流入する。
A part of the
図13は、実施形態2のサイドポート圧力容器に2枚の可動・固定多孔板を適用した構成を示すサイドポート圧力容器の一方端部側の断面図である。
次に、サイドポート圧力容器21内に挿入する抵抗体として2枚の可動・固定多孔板31、32を用いた構成と、この可動・固定多孔板31、32の流体抵抗の調整方法について説明する。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the side port pressure vessel on one end side showing a configuration in which two movable / fixed perforated plates are applied to the side port pressure vessel of the second embodiment.
Next, a configuration using two movable / fixed
図13に示す構成において、可動多孔板31と、固定多孔板32は、それぞれ図4、図5と同様な多数の孔31a、31bが穿設される板状部材である。
ここで、可動多孔板31の孔31aと固定多孔板32の孔32aとで供給水w1に対する流路が形成できればよく、これらの孔の形状は図4、図5に示したような円形状に限定されず、例えば楕円形状や長方形状でもよい。
In the configuration shown in FIG. 13, the movable
Here, it is sufficient that the flow path for the supply water w1 can be formed by the
サイドポート圧力容器21の一方端部21aには、その一方端部21a側の蓋を成すサイドポート圧力容器用エンドキャップ46が、ボルトなどの締結部材nを一方端部21aに固定される圧力容器用エンドキャップ固定治具43の孔を挿通させて螺着させることにより、固定されている。なお、圧力容器用エンドキャップ固定治具43はサイドポート圧力容器1の一方端部21aに固定されている。
At one
固定多孔板32は、締結部材(図示せず)によってサイドポート圧力容器21内の逆浸透膜モジュール22の上流側に固定されている
可動多孔板31と、連結部材44と、サイドポート圧力容器用エンドキャップ46に対向した配置される内部キャップ26とは、不図示の締結部材によって一体に固定されている。連結部材44には、サイドポート接続用供給水用配管21h(21h1、21h2)を流れる供給水w1が通過する開口44aが形成されている。
ユーザが可動多孔板31を回動する際に把持する回転用取っ手27は、内部キャップ26に固定されている。
The fixed
A rotation handle 27 that is gripped when the user rotates the movable
これにより、ユーザが回転用取っ手27を把持して、図13の矢印β1、β2方向に回動することにより、図6(a)、(b)と同様に、サイドポート圧力容器21の一方端部21aに固定される固定多孔板32に対して、可動多孔板31を任意の角度回転させて、孔31aと孔31bとの重畳領域の面積(流路)を変化させ、供給水w1の逆浸透膜モジュール22への流量を調整することができる。
As a result, when the user grips the rotation handle 27 and rotates in the directions of arrows β1 and β2 in FIG. 13, one end of the side
可動多孔板31、連結部材44、固定多孔板32、内部キャップ26、サイドポート圧力容器用エンドキャップ46、圧力容器用エンドキャップ固定治具43、集水管用エンドキャップ23c、締結部材の材料としては、スーパーステンレスやガラス繊維強化樹脂などが挙げられる。
The movable
次に、逆浸透ユニットU2における供給水w1の流れについて説明する。
図13に示した構成において、供給水w1はサイドポート接続用供給水用配管21h1を通ってサイドポート圧力容器21に流入し、その一部は可動多孔板31の孔31aと固定多孔板302の孔32aの重畳領域の流路を通過して逆浸透膜モジュール22に流入し、残りはサイドポート圧力容器21からサイドポート接続用供給水用配管21h2を通過して下流のサイドポート圧力容器21へ向けて流出する。
Next, the flow of the feed water w1 in the reverse osmosis unit U2 will be described.
In the configuration shown in FIG. 13, the supply water w <b> 1 flows into the side
前記したように、逆浸透膜モジュール22に流入する供給水w1に関しては、可動多孔板31の孔31aと固定多孔板32の孔32aとの重畳部分(領域)が供給水の流路であり、この流路による摩擦抵抗、拡大抵抗、縮小抵抗が、逆浸透膜モジュール22に流入する供給水の流体抵抗となる。したがって、前記した図6と同様に、可動多孔板31を回転させて、可動多孔板31の孔31aと固定多孔板32の孔32aの重畳領域である流路の断面積を変化させることで、流体抵抗の大きさを調整することができる。
As described above, with regard to the supply water w1 flowing into the reverse
この際、可動多孔板31は連結部材44を介して内部キャップ26に固定されているため、ユーザが把持した回転用取っ手27に外力を加えて内部キャップ26を回転させることで可動多孔板31を回転させることができる。これにより、ユーザが、回転用取っ手27を把持して、サイドポート圧力容器21の外部から、図13の矢印β1、β2に示すように、可動多孔板31の回転角度を調整することができる。このとき、前記したように、サイドポート圧力容器用エンドキャップ46に回転角度の目盛をつけておくとともに回転用取っ手27に指針を設けることで、角度測定機を用いずとも可動多孔板31の回転角度が目視でき、据付工程を簡略化できる。
At this time, since the movable
実施形態2によれば、サイドポート圧力容器21の内部に挿入する抵抗体tの可動多孔板31と固定多孔板32との流体抵抗によって、並列に接続する各サイドポート圧力容器21への供給水w1の流量を調整できるため、並列に接続するサイドポート圧力容器21の数に依る流量配分に起因する制限がなくなる。
これによって、水処理プラント(海水淡水化プラントP)に必要な配管量を低減でき、施工期間を短縮することができる。また、実施形態1において説明したエンドポート圧力容器11内部での整流の効果は、同様に実施形態2のサイドポート圧力容器21内においても有効である。
According to the second embodiment, the water supplied to each side
Thereby, the amount of piping necessary for the water treatment plant (seawater desalination plant P) can be reduced, and the construction period can be shortened. The effect of rectification inside the end
また、変形形態の多孔体g1を、実施形態1と同様に実施形態2に適用して、サイドポート圧力容器21の一方端部21aの可動多孔板31と固定多孔板32との間や、その他の逆浸透膜モジュール22の上流の箇所に適用することで、実施形態2においても、同様な目詰まり抑制の効果が得られる。
Further, the porous body g1 in a modified form is applied to the second embodiment in the same manner as the first embodiment, so that the movable
<<変形形態1>>
図14は、変形形態1の可動多孔板41と固定多孔板42を示す図であり、図14(a)は、可動多孔板41の孔41aと固定多孔板42の孔42aとの重畳領域を最大にして全開状態にした図であり、図14(b)は、可動多孔板41の孔41aと固定多孔板42の孔42aとの重畳領域を一部として、一部開状態にした図である。
実施形態1、2では、可動多孔板1、31の孔1a、31aと固定多孔板2、32の孔2a、32aとを円形にした場合を例示したが、変形形態1は、孔の形状を長穴状にしたものである。
<<
FIG. 14 is a diagram showing the movable
In the first and second embodiments, the case where the
具体的には、変形形態1における可動多孔板41は、その回転中心41o廻りの周に沿った長穴を孔41aとして穿設するとともに、固定多孔板42は、可動多孔板41の回転中心41o廻りの周に沿った長穴を孔42aとして穿設している。
図14(a)は、可動多孔板41の孔41aと固定多孔板42の孔42aとを完全に重畳して、供給水w1の流路r1を全開にした場合である。
図14(b)は、可動多孔板41の孔41aと固定多孔板42の孔42aとを一部重畳して、供給水w1の流路r1を全開の一部にした場合である。
Specifically, the movable
FIG. 14A shows a case where the
FIG. 14B shows a case where the
変形形態1によれば、可動多孔板41の孔41aと固定多孔板42の孔42aとを、回転中心41o廻りの周に沿った長穴としたので、流路r1の面積を容易に求めることが可能である。よって、可動多孔板41の回転角度に比例して流路r1が増減できるので、可動多孔板41の回転操作が極めて容易に行える。
According to the first modification, the
<<変形形態2>>
図15(a)、(b)は、変形形態2の可動多孔板51の孔51aと固定多孔板52の孔52aとの何れか一方を、回転中心51o廻りの周に沿った長穴とし、他方を当該長穴以外の形状の孔とした図であり、(a)は全開状態を示し、(b)は一部開状態を示す。
<<
FIGS. 15 (a) and 15 (b) show that either one of the
変形形態1では、可動多孔板41の孔41aと固定多孔板42の孔42aとを、回転中心41o廻りの周に沿った長穴とした場合を例示したが、変形形態2では、図15に示すように、可動多孔板51の孔51aと固定多孔板52の孔52aとの何れか一方を、回転中心51o廻りの周に沿った長穴とし、他方を当該長穴より半径方向に大きな領域を有する孔としたものである。
図15では、可動多孔板51の孔51aを、回転中心51o廻りの周に沿った長穴とし、固定多孔板52の孔52aを、回転中心51o廻りの扇型の孔52aとした場合を示している。なお、固定多孔板52の孔52aを扇型以外の形状としてもよい。
In the first modification, the case where the
FIG. 15 shows a case where the
図15(a)は、可動多孔板51の孔51aと固定多孔板52の孔52aとの重畳領域を全開にし、流路r2を最大にした場合である。
図15(b)は、可動多孔板51の孔51aと固定多孔板52の孔52aとの重畳領域を一部として、一部開状態にした場合である。
変形形態2においても、流路r2の面積を長穴状として、供給水w1の流量を容易に求めることができる。
FIG. 15A shows a case where the overlapping region of the
FIG. 15B shows a case where a part of the overlapping region of the
Also in the modified
以上、説明した実施形態、変形形態によれば、膜モジュール(逆浸透膜モジュール12、22)を挿入する圧力容器(エンドポート圧力容器11、サイドポート圧力容器21)の内部に流量配分調整機能を持つ抵抗体t(可動多孔板、固定多孔板)を挿入するため、配管レイアウトの自由度を確保できる。
As described above, according to the embodiments and modifications described above, the flow distribution adjustment function is provided inside the pressure vessel (end
また、抵抗体tの流体抵抗を個別に調整することで、配管の流体抵抗および膜モジュール(逆浸透膜モジュール12、22)の流体抵抗の差をキャンセルし、ポンプから各膜モジュールまでの流体抵抗を均一化できる。さらに、抵抗体tの流体抵抗を圧力容器(エンドポート圧力容器11、サイドポート圧力容器21)外部から調整できる構造とすることで、経時変化に伴う膜モジュール(逆浸透膜モジュール12、22)の流体抵抗の変化に応じて抵抗体tの流体抵抗を調整し、ポンプから各膜モジュール(逆浸透膜モジュール12、22)までの流体抵抗を均一化できる。
Further, by individually adjusting the fluid resistance of the resistor t, the difference between the fluid resistance of the pipe and the fluid resistance of the membrane modules (reverse
また、エンドポート接続方式の逆浸透ユニットU1に対しては、配管にバルブを接続する必要がないため、施工期間の短縮や、配管の維持・管理コストの低減を実現できる。
サイドポート接続方式の逆浸透ユニットU2に対しては、並列に接続するサイドポート圧力容器21の数には流量配分に起因する制限がなくなる。
これによって、水処理プラント(海水淡水化プラントP)に必要な配管量を低減でき、施工期間を短縮することができる。
Further, since it is not necessary to connect a valve to the pipe for the end port connection type reverse osmosis unit U1, it is possible to reduce the construction period and the maintenance and management cost of the pipe.
For the reverse osmosis unit U2 of the side port connection method, the number of side
Thereby, the amount of piping necessary for the water treatment plant (seawater desalination plant P) can be reduced, and the construction period can be shortened.
<<その他の実施形態>>
なお、前記実施形態、変形形態では、膜モジュールとして逆浸透膜モジュール12、22を適用する場合を例示したが、逆浸透膜以外のろ過膜であってもよい。
また、前記実施形態、変形形態では、固定多孔板2、32、42、52をエンドポート圧力容器11、サイドポート圧力容器21と別体の場合を例示したが、一体に構成してもよい。
<< Other Embodiments >>
In addition, although the case where the reverse
Moreover, although the case where the fixed
なお、前記実施形態、変形形態では、可動多孔板1、31、41、51を回転運動で移動させる場合を例示したが、直線運動で移動させてもよい。この際、可動多孔板を単体または任意の複数に分割して構成してもよい。この場合も、供給水w1が膜モジュールに均一に供給されるように、供給水w1の流路が圧力容器内の横断面の中心に対して点対象になるように構成するのが望ましい。
なお、前記実施形態、変形形態では、様々な構成を説明したが、各構成を適宜組み合わせて構成してもよい。
In addition, although the case where the movable
In the above-described embodiments and modifications, various configurations have been described, but the configurations may be appropriately combined.
以上、本発明の様々な実施形態、変形形態を述べたが、その説明は典型的であることを意図している。従って、本発明の範囲内で様々な修正と変更が可能である。すなわち、本発明は発明の趣旨を変更しない範囲において適宜、任意に変更可能である。 While various embodiments and variations of the present invention have been described above, the description is intended to be exemplary. Accordingly, various modifications and changes can be made within the scope of the present invention. That is, the present invention can be arbitrarily changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
1、31、41、51 可動多孔板(抵抗体、可動板)
1a、31a、41a、51a 孔(第2孔、長穴)
2、32、42、52 固定多孔板(抵抗体、固定板)
2a、32a、42a、5a2 孔(第1孔、長穴)
7、27 回転用取っ手(操作部材)
11 エンドポート圧力容器(圧力容器)
12、22 逆浸透膜モジュール(膜モジュール)
14 透過水用配管(配管)
15 供給水用ヘッダー管(配管)
17 濃縮水用ヘッダー管(配管)
21 サイドポート圧力容器(圧力容器)
21h サイドポート接続用供給水用配管(配管)
24 透過水用配管(配管)
28b サイドポート接続用濃縮水用配管(配管)
bi 有機物や微生物(混入物)
g1 多孔体
t 抵抗体
U1、U2 逆浸透ユニット(水処理システム)
w1 供給水(水、未処理水)
1, 31, 41, 51 Movable porous plate (resistor, movable plate)
1a, 31a, 41a, 51a hole (second hole, long hole)
2, 32, 42, 52 Fixed perforated plate (resistor, fixed plate)
2a, 32a, 42a, 5a2 holes (first hole, long hole)
7, 27 Rotating handle (operating member)
11 End port pressure vessel (pressure vessel)
12, 22 Reverse osmosis membrane module (membrane module)
14 Permeated water piping (piping)
15 Header pipe for water supply (pipe)
17 Concentrated water header pipe (pipe)
21 Side port pressure vessel (pressure vessel)
21h Piping for supply water for side port connection (piping)
24 Permeated water piping (piping)
28b Concentrated water piping for side port connection (piping)
bi Organic matter and microorganisms (contaminants)
g1 porous body t resistor U1, U2 Reverse osmosis unit (water treatment system)
w1 Supply water (water, untreated water)
Claims (4)
前記圧力容器内の前記膜モジュールの上流に、供給される未処理水の流れ方向に対して垂直方向に沿って移動して当該未処理水に可変の抵抗を与え、その流量を増減する板状の抵抗体を備える
ことを特徴とする水処理システム。 A membrane module that performs water filtration, a pressure vessel in which the membrane module is inserted, and a water treatment system in which a plurality of the pressure vessels are connected in parallel via a pipe,
A plate shape that moves along the direction perpendicular to the flow direction of the untreated water supplied to the upstream of the membrane module in the pressure vessel to give variable resistance to the untreated water and increase or decrease its flow rate. A water treatment system comprising a resistor.
前記抵抗体は、第1孔を有する固定板と第2孔を有する可動板とであり、
前記固定板は、前記圧力容器に一体に設けられ、
前記可動板は、前記圧力容器の端部に位置する操作部材に接続されて前記固定板に近接して設けられ、
前記操作部材を回転させることにより前記可動板を回転させ、前記第1孔と前記第2孔との重畳領域の大きさを変更し、前記流量を増減する
ことを特徴とする水処理システム。 The water treatment system according to claim 1,
The resistor is a fixed plate having a first hole and a movable plate having a second hole,
The fixing plate is provided integrally with the pressure vessel,
The movable plate is connected to an operation member located at an end of the pressure vessel and is provided close to the fixed plate;
The water treatment system, wherein the movable plate is rotated by rotating the operation member, the size of the overlapping region of the first hole and the second hole is changed, and the flow rate is increased or decreased.
前記第1孔と前記第2孔との少なくとも何れかは、前記可動板の回転中心廻りの周に沿った長穴である
ことを特徴とする水処理システム。 The water treatment system according to claim 2,
At least one of the first hole and the second hole is a long hole along a circumference around the rotation center of the movable plate.
前記圧力容器内の前記膜モジュールの上流に、供給される未処理水を通過させその混入物を除去する孔を有する多孔体を備える
ことを特徴とする水処理システム。 The water treatment system according to claim 2 or claim 3,
A water treatment system comprising a porous body having a hole through which untreated water to be supplied passes and removes contaminants upstream of the membrane module in the pressure vessel.
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