JP2019072660A - Seawater desalination method and seawater desalination system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海水淡水化方法および海水淡水化システムに関する。 The present invention relates to a seawater desalination method and a seawater desalination system.
海水から淡水を生産する造水システム(海水淡水化装置)は、昇圧ポンプによって所定の圧力に昇圧された海水を逆浸透(RO:Reverse Osmosis)膜モジュールに供給し、RO膜を通過させることで、海水中の塩分等を除去して淡水を取り出すシステムである。残りの塩水は、濃縮塩水(ブライン)としてRO膜モジュールから排出される。 A fresh water production system (seawater desalination system) that produces fresh water from seawater supplies seawater pressurized to a predetermined pressure by a pressure pump to a reverse osmosis (RO) membrane module and passes the RO membrane. , A system to remove salt water etc. in seawater and take out fresh water. The remaining brine is drained from the RO membrane module as concentrated brine (brine).
RO膜で処理された水は、飲料水にも使用されるが、安全意識の高まりとともに、水質基準の遵守が求められている。WHOの水質基準値を達成するために、RO膜処理(高圧RO膜処理)した透過水を再度RO膜で処理(低圧RO膜処理)してホウ素等を除去する2段RO膜処理システムが知られている(特許文献1:特開2004−97911号公報)。 Water treated with RO membranes is also used for drinking water, but compliance with water quality standards is required as safety awareness rises. In order to achieve WHO water quality standard value, RO membrane treatment (high pressure RO membrane treatment) permeated water is treated with RO membrane again (low pressure RO membrane treatment) and a two-stage RO membrane treatment system is known to remove boron etc. (Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-97911).
一方、特許文献2(米国特許出願公開第2013/0160435号明細書)には、RO処理において生じた濃縮塩水の浸透圧エネルギーを利用した浸透圧発電システムが開示されている。この浸透圧発電システムでは、正浸透(FO:Forward Osmosis)膜モジュール(発電用半透膜透過器)の半透膜の一方側に、淡水を取り出した後の濃縮塩水(DS:ドロー溶液)を流し、半透膜の他方側に、海水よりも浸透圧が低い低浸透圧水(FS:フィード溶液)を流すことで、正浸透現象によって濃縮塩水側の流量を増加させ、増加した流量で水流発電機を駆動させて発電を行う。このようなエネルギー回収装置によって効率的にエネルギーを回収することで、海水淡水化装置の消費エネルギーを低減させることができる。 On the other hand, Patent Document 2 (US Patent Application Publication No. 2013/0160435) discloses an osmotic power generation system using osmotic energy of concentrated salt water generated in RO processing. In this osmotic power generation system, concentrated brine (DS: draw solution) after taking out fresh water on one side of the semipermeable membrane of a forward osmosis (FO) membrane module (semipermeable membrane permeable membrane for power generation) By flowing low osmotic pressure water (FS: feed solution) whose osmotic pressure is lower than that of seawater on the other side of the semipermeable membrane, the flow rate on the concentrated salt water side is increased by forward osmosis, and the water flow is increased. The generator is driven to generate electricity. By efficiently recovering energy with such an energy recovery device, the energy consumption of the seawater desalination device can be reduced.
従来の2段RO膜処理システムにおいて、1段目のRO膜処理で生じる濃縮塩水(第1濃縮水)は、河川水や排水等の低浸透圧水と混合し、塩分濃度を薄めて海洋などに放流されていた。しかし、濃縮塩水と低浸透圧水との浸透圧差によって生じるエネルギーを回収し、海水淡水化装置のエネルギー消費量を抑制することが検討されている。ここで、エネルギー回収に利用される河川水等の低浸透圧水は、通常、凝集沈殿ろ過法、限外ろ過(UF)膜精密ろ過(MF)膜などの膜ろ過法などの前処理を施す必要がある。一方で、2段目のRO膜処理で生じる濃縮水(第2濃縮水)は、利用されることなく排水されていた。 In the conventional two-stage RO membrane processing system, the concentrated salt water (first concentrated water) generated by the first stage RO membrane processing is mixed with low osmotic pressure water such as river water and drainage to dilute the salinity concentration, and so on It was released to However, it has been studied to recover the energy generated by the osmotic pressure difference between the concentrated brine and the low osmotic pressure water and to suppress the energy consumption of the seawater desalination apparatus. Here, low osmotic pressure water such as river water used for energy recovery is usually subjected to pretreatment such as coagulation sedimentation filtration, membrane filtration such as ultrafiltration (UF) membrane microfiltration (MF) membrane, etc. There is a need. On the other hand, the concentrated water (second concentrated water) generated in the second stage RO membrane treatment was drained without being used.
本発明は、2段RO膜処理システムにおいて、1段目のRO膜処理で生じる濃縮塩水(第1濃縮水)を低浸透圧水で希釈した後に排水するとともに、濃縮塩水と低浸透圧水との浸透圧差を利用してエネルギーを回収する場合に、低浸透圧水の前処理量を低減し、かつ、2段目のRO膜処理で生じる濃縮水(第2濃縮水)を有効利用することのできる海水淡水化方法を提供することを目的とする。 The present invention, in the two-stage RO membrane treatment system, dilutes the concentrated brine (first concentrated water) produced by the first stage RO membrane treatment with hypotonic water and then drains it, and combines the concentrated brine and the hypotonic water with Reduce the amount of low osmotic pressure water pretreatment and effectively use the concentrated water (second concentrated water) produced by the second stage RO membrane treatment when recovering energy using the osmotic pressure difference of It aims to provide a seawater desalination method that can
[1] 第1逆浸透膜を備える第1逆浸透膜モジュールに海水を供給し、前記第1逆浸透膜を通過した第1透過水と、濃縮された前記海水である第1濃縮水とを得る、第1逆浸透工程と、
第2逆浸透膜を備える第2逆浸透膜モジュールに前記第1透過水を供給し、前記第2逆浸透膜を通過した第2透過水と、濃縮された前記第1透過水である第2濃縮水とを得る、第2逆浸透工程と、
前記第1濃縮水と、前記第2濃縮水を含む低浸透圧水との浸透圧差によって生じるエネルギーを回収する、エネルギー回収工程と、
を含む、海水淡水化方法。
[1] Seawater is supplied to a first reverse osmosis membrane module having a first reverse osmosis membrane, and a first permeated water which has passed through the first reverse osmosis membrane and a first concentrated water which is the concentrated sea water Obtaining a first reverse osmosis step;
The first permeated water is supplied to a second reverse osmosis membrane module having a second reverse osmosis membrane, and the second permeated water which has passed through the second reverse osmosis membrane and the second permeated water which is the concentrated first permeated water Obtaining a concentrated water, a second reverse osmosis step,
An energy recovery step of recovering energy generated by an osmotic pressure difference between the first concentrated water and the low osmotic pressure water containing the second concentrated water;
Seawater desalination methods, including:
[2] 前記エネルギー回収工程では、前記第1濃縮水と前記低浸透圧水とを半透膜を介して接触させて、正浸透現象により前記第1濃縮水の水量を増加させ、水量が増加した前記第1濃縮水のエネルギーを回収する、[1]に記載の海水淡水化方法。 [2] In the energy recovery step, the first concentrated water and the low osmotic pressure water are brought into contact with each other through a semipermeable membrane to increase the amount of water of the first concentrated water by forward osmosis and the amount of water increases The seawater desalination method according to [1], wherein energy of the first concentrated water is recovered.
[3] 前記第1逆浸透工程と前記第2逆浸透工程の間に、pH調整剤によって前記第1透過水のpHをアルカリに調整する、[1]または[2]に記載の海水淡水化方法。 [3] The seawater desalination according to [1] or [2], wherein the pH of the first permeated water is adjusted to alkali with a pH adjuster between the first reverse osmosis step and the second reverse osmosis step Method.
[4] 前記半透膜が中空糸膜である、[2]に記載の海水淡水化方法。 [4] The seawater desalination method according to [2], wherein the semipermeable membrane is a hollow fiber membrane.
[5] 前記低浸透圧水は、河川水または排水を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の海水淡水化方法。 [5] The seawater desalination method according to any one of [1] to [4], wherein the low osmotic pressure water includes river water or drainage.
[6] [1]〜[5]のいずれかに記載の海水淡水化方法に用いられる海水淡水化システムであって、
前記第1逆浸透膜を有する前記第1逆浸透膜モジュールと、
前記第2逆浸透膜を有する前記第2逆浸透膜モジュールと、
前記第1濃縮水と、前記第2濃縮水を含む前記低浸透圧水との浸透圧差によって生じるエネルギーを回収する、エネルギー回収装置と、
を備える、海水淡水化システム。
[6] A seawater desalination system for use in the seawater desalination method according to any one of [1] to [5], wherein
The first reverse osmosis membrane module having the first reverse osmosis membrane;
The second reverse osmosis membrane module having the second reverse osmosis membrane;
An energy recovery device for recovering energy generated by an osmotic pressure difference between the first concentrated water and the low osmotic pressure water containing the second concentrated water;
Desalination system, equipped with
本発明によれば、2段RO膜処理システムにおいて、1段目のRO膜処理で生じる濃縮塩水(第1濃縮水)を低浸透圧水で希釈した後に排水するとともに、濃縮塩水と低浸透圧水との浸透圧差を利用してエネルギーを回収する場合に、低浸透圧水の前処理量を低減し、かつ、2段目のRO膜処理で生じる濃縮水(第2濃縮水)を有効利用することができる。 According to the present invention, in the two-stage RO membrane processing system, the concentrated brine (first concentrated water) generated in the first stage RO membrane treatment is diluted with hypotonic water and then drained, and concentrated brine and hypotonicity When energy is recovered using the osmotic pressure difference with water, the pre-treatment amount of low osmotic pressure water is reduced, and the concentrated water (second concentrated water) generated by the second stage RO membrane treatment is effectively used can do.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
<実施形態1>
本実施形態の海水淡水化方法は、以下の第1逆浸透工程と、第2逆浸透工程と、エネルギー回収工程と、を含む。
First Embodiment
The seawater desalination method of the present embodiment includes the following first reverse osmosis step, a second reverse osmosis step, and an energy recovery step.
[第1逆浸透工程]
本工程では、図1に示されるように、第1逆浸透膜11aを備える第1逆浸透膜モジュール11に海水を供給し、前記第1逆浸透膜11aを通過した第1透過水と、濃縮された前記海水である第1濃縮水とを得る。
[First reverse osmosis step]
In this step, as shown in FIG. 1, seawater is supplied to the first reverse
具体的には、まず、海水は、前処理されたあと、第1昇圧ポンプ31に供給される。
Specifically, first, seawater is pretreated and then supplied to the
次に、第1昇圧ポンプ31により海水は所定の圧力に昇圧されて、第1RO膜モジュール11へ供給される。ここで、所定の圧力は、海水の浸透圧(約2.5〜3MPa)より高い圧力であり、例えば、6〜8MPaである。
Next, the seawater is pressurized to a predetermined pressure by the
第1RO膜モジュール11は、第1昇圧ポンプ31によって所定の圧力に昇圧された海水から第1RO膜11aを介して第1透過水を分離する。第1RO膜11aを通過することで、海水中の塩分の99質量%以上、好ましくは99.5質量%以上が除去された第1透過水(例えば、塩分含量400mg/L未満)を得ることができる。第1透過水は、第2昇圧ポンプ32に送られて、第2RO膜モジュール12に供給される。
The first
膜を通過せずに濃縮された海水(第1濃縮水)は、高い圧力を維持したまま、第1RO膜モジュール11から排出され、その圧力は、例えば供給海水の入口圧力から膜エレメント内の送液圧力損失分(例えば0.2MPa未満)が下がった圧力である。第1濃縮水は、第1送液ポンプ33によって、所定の圧力でFO膜モジュール2の第2室22に供給される。ここで、所定の圧力は、第1濃縮水と低浸透圧水の浸透圧差より低い圧力であり、例えば、2〜3MPaである。第1送液ポンプ33の上流に減圧装置を設置し、圧力を低下させるとともにエネルギーを回収することもできる。
The concentrated seawater (first concentrated water) without passing through the membrane is discharged from the first
[第2逆浸透工程]
本工程では、図1に示されるように、第2逆浸透膜12aを備える第2逆浸透膜モジュール12に前記第1透過水を供給し、前記第2逆浸透膜12aを通過した第2透過水と、濃縮された前記第1透過水である第2濃縮水とを得る。
[Second reverse osmosis step]
In this step, as shown in FIG. 1, the first permeated water is supplied to the second reverse
具体的には、第1RO膜モジュール11の第1RO膜11aを通過した第1透過水は、第2昇圧ポンプ32に送られて所定の圧力に昇圧され、第2RO膜モジュール12へ供給される。ここで、所定の圧力は、第1透過水の浸透圧より高い圧力であり、例えば、0.5〜1MPaである。
Specifically, the first permeated water that has passed through the
第2RO膜モジュール12は、第2昇圧ポンプ32によって所定の圧力に昇圧された第1透過水から第2RO膜12aを介して第2透過水を分離する。第2RO膜12aを通過することで、第1透過水に含まれていた塩分、不純物等がさらに除去された第2透過水を得ることができる。分離された第2透過水は、必要により次の精製工程等に送られて生産水(飲料水など)となる。
The second
残りの濃縮された第2濃縮水は、第2RO膜モジュール12から排出され、第2送液ポンプ34によって、FO膜モジュール2の第1室21に供給される。
The remaining concentrated second concentrated water is discharged from the second
第2RO膜モジュール12の不純物等の除去効率を向上させるために、第1逆浸透工程と第2逆浸透工程の間に、第1透過水のpH調整を行ってもよい。例えば、pH調整剤によって第1透過水のpHをアルカリに調整してもよい。ホウ素は中性付近で分子状態で存在するためにRO膜による除去が困難であるが、pHを9以上にするとホウ素は主にイオン状態(陰イオン)で存在し、一般的に負に帯電しているポリアミド等のRO膜、NF膜での除去率を大幅に増加させることができるからである。これにより、生産水中のホウ素の含有量をWHOの水道水質基準以下にすることができる。この場合、高pHに耐えるRO膜(例えば、ポリアミド膜など)を使用することが望ましい。
In order to improve the removal efficiency of impurities and the like of the second
また、第2RO膜モジュール12で処理する第1透過水の量は、第1透過水の水質によって適宜調節すればよい。
In addition, the amount of the first permeated water to be treated by the second
本発明において、RO膜(第1RO膜11a,第2RO膜12a)および半透膜(FO膜)2aの形状としては、特に限定されないが、例えば、平膜、スパイラル膜または中空糸膜が挙げられる。第1RO膜11aは、好ましくは、中空糸膜である。第2RO膜12aは、好ましくは、スパイラル膜である。半透膜2aは、好ましくは、中空糸膜である。なお、図1では、RO膜およびFO膜として平膜を簡略化して描いているが、特にこのような形状に限定されるものではない。なお、中空糸膜(中空糸型半透膜)は、スパイラル型半透膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、逆浸透および正浸透の効率を高めることができる点で有利である。
In the present invention, the shapes of the RO membrane (the
RO膜およびFO膜の材質としては、特に限定されないが、例えば、酢酸セルロース、ポリアミドまたはポリスルホンが挙げられる。RO膜(第1RO膜11a,第2RO膜12a)およびFO膜2aの素材は、同一であっても異なっていてもよい。酢酸セルロースは耐塩素性に優れるため、酢酸セルロースを用いた場合、各モジュールへの供給水に殺菌剤として塩素系殺菌剤を添加することができる。
The material of the RO membrane and the FO membrane is not particularly limited, and examples thereof include cellulose acetate, polyamide and polysulfone. The materials of the RO film (the
また、RO膜モジュール(第1RO膜モジュール11,第2RO膜モジュール12)およびFO膜モジュール2の形態としては、特に限定されないが、中空糸膜を用いる場合は、中空糸膜をストレート配置したモジュールや、中空糸膜を芯管に巻きつけたクロスワインド型モジュールなどが挙げられる。平膜を用いる場合は、平膜を積み重ねた積層型モジュールや、平膜を封筒状として芯管に巻きつけたスパイラル型モジュールなどが挙げられる。
In addition, the form of the RO membrane module (the first
[エネルギー回収工程]
本工程では、第1濃縮水と、第2濃縮水を含む低浸透圧水との浸透圧差によって生じるエネルギーを回収する。このエネルギー回収工程では、図1に示されるように、前記第1濃縮水と前記低浸透圧水とを半透膜2aを介して接触させて、正浸透現象により前記第1濃縮水の水量を増加させ、水量が増加した前記第1濃縮水のエネルギーを回収することが好ましい。
[Energy recovery process]
In this step, the energy generated by the osmotic pressure difference between the first concentrated water and the low osmotic pressure water containing the second concentrated water is recovered. In this energy recovery step, as shown in FIG. 1, the first concentrated water and the low osmotic pressure water are brought into contact with each other through the
図1において、正浸透処理に用いられる正浸透(FO)膜モジュール2は、半透膜である正浸透(FO)膜2aと、フィード溶液(FS)が供給される第1室21およびドロー溶液(DS)が供給される第2室22とを備え、第1室21と第2室22とはFO膜2aで仕切られている。
In FIG. 1, a forward osmosis (FO)
上述のとおり、第1RO膜モジュール11から排出された第1濃縮水は、第1送液ポンプ33によってFO膜モジュール2の第2室22に供給される。また、FO膜モジュール2の第1室21には、第2送液ポンプ34によって、第2濃縮水を含む低浸透圧水が供給される。そして、第2室22内の第1濃縮水には、正浸透現象により、FO膜2aを介して第1室21側から水が流入し、希釈された塩水(希釈塩水)として第2室22の流出口から排出される。
As described above, the first concentrated water discharged from the first
FO膜モジュール2において増量した(圧力が高められた)希釈塩水は、エネルギー回収装置5に供給される。なお、エネルギー回収装置5でエネルギーが回収された後の希釈塩水は、排水処理が施された後、海洋へ排出される。
The diluted (pressure-increased) diluted brine in the
FO膜モジュール2から排出された希釈塩水は、塩濃度が第1濃縮水よりも低下しているため、高塩濃度水の排出による環境への影響を軽減することができる。
Since the diluted brine discharged from the
通常、河川水または排水は、FSとして利用する場合(特に、半透膜として中空糸膜を用いた場合)、半透膜の目詰まりを防止するために前処理を行う必要がある。これに対して、本実施形態においては、FO膜モジュール2の第1室21にFSとして供給される低浸透圧水は、RO膜を通過した第2濃縮水である。このため、特別な前処理を行うことなく、第2濃縮水をFO膜モジュール2に供給することができる。
In general, when used as FS (especially when a hollow fiber membrane is used as the semipermeable membrane), river water or drainage needs to be pretreated to prevent clogging of the semipermeable membrane. On the other hand, in the present embodiment, the low osmotic pressure water supplied as FS to the
浸透圧差を利用したエネルギー回収方法としては、上記の正浸透膜を透過する水流により発電を行う浸透圧発電(PRO)以外にも、濃度差エネルギーによるイオンの流れを直接電気エネルギーに変換する逆電気透析(RED)などを用いてもよい。 As an energy recovery method using an osmotic pressure difference, reverse electricity which directly converts the flow of ions by concentration difference energy into electrical energy besides the above-mentioned osmotic power generation (PRO) which generates electric power by water flow passing through the forward osmosis membrane Dialysis (RED) or the like may be used.
(エネルギー回収装置)
上記のエネルギー回収工程では、以下のエネルギー回収装置(ERD)5を用いて、FO膜モジュール2において増量された(圧力が高められた)希釈塩水のエネルギーを回収する。
(Energy recovery device)
In the above energy recovery process, the energy recovery apparatus (ERD) 5 described below is used to recover the energy of the diluted (increased pressure) diluted brine in the
本実施形態においては、ERD5によって回収されたエネルギーを、海水淡水化装置内の昇圧ポンプ(第1昇圧ポンプ31または第2昇圧ポンプ32)等に供給することで、海水淡水化装置全体のエネルギー消費量の増加を抑制することができる。
In the present embodiment, the energy consumption of the entire seawater desalination apparatus is supplied by supplying the energy recovered by the
また、ERD5によって回収されたエネルギーを主に電力として他の施設に供給する場合も、海水淡水化装置だけでなく電力供給施設等も含めた全体として、エネルギー消費量の増加を抑制することができる。 Moreover, also when supplying the energy collect | recovered by ERD5 mainly to other facilities as electric power, the increase in energy consumption can be suppressed as the whole including not only a seawater desalination apparatus but an electric power supply facility etc. .
エネルギー回収装置(ERD)としては、例えば、機械式のERD、または、電気式のERDが挙げられる。 Examples of the energy recovery device (ERD) include mechanical ERD and electrical ERD.
機械式のERDは、塩水のエネルギーを機械的に回収する装置である。機械式のERDは、電気式のERDよりもエネルギー変換ロスが少なく、エネルギー回収効率が高いという利点がある。したがって、ERDとして機械式のERDを採用することにより、昇圧ポンプ等の消費動力をより削減することができる。機械式のERDとしては、例えば、動力伝達式ERDまたは圧力伝達式ERDが挙げられる。 Mechanical ERD is a device that mechanically recovers the energy of salt water. The mechanical ERD has the advantages of lower energy conversion loss and higher energy recovery efficiency than the electrical ERD. Therefore, by adopting mechanical ERD as the ERD, it is possible to further reduce the consumption power of the pressure rising pump and the like. Examples of mechanical ERDs include a power transmission ERD or a pressure transmission ERD.
動力伝達式ERDは、希釈塩水の流量(圧力)エネルギー等を動力として回収する装置である。動力伝達式ERDとしては、例えば、ターボチャージャー、または、昇圧ポンプの駆動軸と同軸上に結合された水車が挙げられる。 The power transmission ERD is a device that recovers, for example, flow rate (pressure) energy of diluted salt water as power. The power transmission ERD may be, for example, a turbocharger or a water wheel coaxially connected to a drive shaft of a pressure rising pump.
なお、一般に、ターボチャージャーは、昇圧ポンプの駆動軸と同軸上に結合された水車などに比べて、処理可能な流量範囲が広いため、大量処理に適しているという利点がある。 In general, a turbocharger has an advantage that it is suitable for a large amount of processing because the processable flow rate range is wide compared to a water wheel or the like coaxially coupled to the drive shaft of the pressure rising pump.
また、ERDとして、昇圧ポンプ等の駆動軸(モータ軸)と同軸上に結合された水車を用いる場合、水車としては、緩衝水車、反動水車などを用いることができる。緩衝水車としては、例えば、ペルトン水車、ターゴインパルス水車、クロスフロー水車などが挙げられる。これらの中でも、回収効率やメンテナンスの容易性の観点から、ペルトン水車を用いることが好ましい。 When a water wheel coaxially coupled to a drive shaft (motor shaft) such as a pressure rising pump is used as the ERD, a buffer water wheel, a reaction water wheel, or the like can be used as the water wheel. As a buffer water turbine, a Pelton water turbine, a Tago impulse water turbine, a cross flow water turbine etc. are mentioned, for example. Among these, from the viewpoint of recovery efficiency and ease of maintenance, it is preferable to use a Pelton turbine.
なお、昇圧ポンプ等と水車(ERD5)との間にクラッチを設けてもよい。これにより、造水システムを始動してから定常状態に至る初期状態において、クラッチを切ることで、初期状態においても水車が昇圧ポンプ等の負荷とならないようにすることができる。 A clutch may be provided between the boost pump or the like and the water wheel (ERD 5). As a result, in the initial state from the start of the water production system to the steady state, the water turbine can be prevented from becoming a load such as the pressure rising pump even in the initial state by disconnecting the clutch.
圧力伝達式ERD(Pressure Exchanger)は、希釈塩水の圧力を昇圧ポンプで昇圧される流体の圧力に変換する装置である。圧力伝達式ERDは、一般に動力伝達式ERDよりも変換ロスが小さくエネルギー回収効率に優れている。 The pressure transfer type ERD (Pressure Exchanger) is a device for converting the pressure of diluted salt water into the pressure of fluid to be boosted by a pressure pump. The pressure transfer type ERD generally has smaller conversion loss and superior energy recovery efficiency than the power transfer type ERD.
電気式のERDは、電気としてエネルギーを回収する装置である。電気式のERDとしては、タービン等を用いた水流発電機などが挙げられる。電気式のERDは、発電した電気を昇圧ポンプ等へ配線を介して供給すればよく、電気を他の施設へ供給することもできるため、設計の自由度が高いという利点がある。 The electrical ERD is a device that recovers energy as electricity. Examples of the electric ERD include a water flow generator using a turbine or the like. The electrical ERD may supply the generated electricity to a boost pump or the like through a wire, and can also supply the electricity to other facilities, so it has an advantage of high freedom of design.
上述のFO膜モジュール2およびエネルギー回収装置5により、第1RO膜モジュール11から排出された第1濃縮水の流量(圧力)エネルギー(浸透圧エネルギーともいえる)を回収することができる。回収したエネルギーを用いて、昇圧ポンプ等の消費エネルギーを低減し、海水淡水化装置の消費エネルギーを低減することができる。
The above-described
<実施形態2>
本実施形態の海水淡水化方法は、FO膜モジュール2に供給するFSとして、第2ROモジュール12から排出された第2濃縮水に加えて、河川水または排水を含む低浸透圧水を利用する点で、実施形態1とは異なる。それ以外の点は、基本的に実施形態1と同じであるため、重複する詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
In the seawater desalination method of this embodiment, in addition to the second concentrated water discharged from the
低浸透圧水は、河川水(湖沼水を含む)または排水(例えば、工業排水、生活排水(下水処理水)など)以外にも、例えば、海水よりも濃度の低い低濃度塩水(例えば、かん水、汽水)、不純物を含む淡水(例えば、下水処理水)などを含んでもよい。 In addition to river water (including lake water) or drainage (for example, industrial drainage, domestic drainage (sewage treated water), etc.), low osmotic pressure water is, for example, low concentration salt water (eg, , Brackish water), fresh water containing impurities (eg, treated sewage water), and the like.
図2を参照して、本発明の実施形態2に係る海水淡水化方法においては、第1昇圧ポンプ31によって海水の浸透圧より高い所定の圧力に昇圧された海水を第1RO膜モジュール11に供給し、第1RO膜11aを通過させることで、海水から塩分等のほとんどが除去された第1透過水、および、海水が濃縮された第1濃縮水が取り出される。続いて、第2昇圧ポンプ32によって第1透過水の浸透圧より高い所定の圧力に昇圧された第1透過水を第2RO膜モジュール12に供給し、第2RO膜12aを通過させることで、第1透過水に含まれる塩分、不純物等がさらに除去された第2透過水(生産水)、および、第1透過水が濃縮された第2濃縮水が取り出される。
Referring to FIG. 2, in the seawater desalination method according to the second embodiment of the present invention, seawater pressurized to a predetermined pressure higher than the osmotic pressure of seawater by the
第1RO膜モジュール11から排出された第1濃縮水は、第1送液ポンプ33によって正浸透(FO)膜モジュール2の第2室22に供給される。FO膜モジュール2の第1室21には、第2送液ポンプ34によって、第2濃縮水と、河川水または排水とを含む低浸透圧水が供給される。第2室22内の第1濃縮水には、正浸透現象により、FO膜2aを介して第1室21側から水が流入し、希釈された塩水(希釈塩水)として第2室22の流出口から排出される。
The first concentrated water discharged from the first
FO膜モジュール2において増量した(圧力が高められた)希釈塩水は、エネルギー回収装置5に供給される。なお、エネルギー回収装置5でエネルギーが回収された後の希釈塩水は、排水処理が施された後、海洋へ排出される。
The diluted (pressure-increased) diluted brine in the
FO膜処理において、FSとして河川水または排水を含む低浸透圧水を使用することで、FO膜モジュールの第1室21に安定してFSを供給することができるため、第1濃縮水は十分に希釈され、エネルギー回収の効率を高めることができる。また、FSとして第2濃縮水と、河川水または排水とを含む低浸透圧水を使用した場合でも、従来のように河川水、排水などのみからなる低浸透圧水を用いる場合よりも、前処理を行う量を少なくすることができる。
In FO membrane treatment, by using low osmotic pressure water including river water or drainage as FS, FS can be stably supplied to the
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all the modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
11 第1逆浸透膜モジュール(第1RO膜モジュール)、11a 第1逆浸透膜(第1RO膜)、12 第2逆浸透膜モジュール(第2RO膜モジュール)、12a 第2逆浸透膜(第2RO膜)、2 正浸透膜モジュール(FO膜モジュール)、2a 半透膜、21 第1室、22 第2室、31 第1昇圧ポンプ、32 第2昇圧ポンプ、33 第1送液ポンプ、34 第2送液ポンプ、5 エネルギー回収装置(ERD)。
11 first reverse osmosis membrane module (first RO membrane module), 11a first reverse osmosis membrane (first RO membrane), 12 second reverse osmosis membrane module (second RO membrane module), 12a second reverse osmosis membrane (second RO membrane) 2) Forward osmosis membrane module (FO membrane module) 2a
Claims (6)
第2逆浸透膜を備える第2逆浸透膜モジュールに前記第1透過水を供給し、前記第2逆浸透膜を通過した第2透過水と、濃縮された前記第1透過水である第2濃縮水とを得る、第2逆浸透工程と、
前記第1濃縮水と、前記第2濃縮水を含む低浸透圧水との浸透圧差によって生じるエネルギーを回収する、エネルギー回収工程と、
を含む、海水淡水化方法。 Supplying seawater to a first reverse osmosis membrane module having a first reverse osmosis membrane, and obtaining a first permeated water passing through the first reverse osmosis membrane and a first concentrated water which is the concentrated seawater; 1 reverse osmosis process,
The first permeated water is supplied to a second reverse osmosis membrane module having a second reverse osmosis membrane, and the second permeated water which has passed through the second reverse osmosis membrane and the second permeated water which is the concentrated first permeated water Obtaining a concentrated water, a second reverse osmosis step,
An energy recovery step of recovering energy generated by an osmotic pressure difference between the first concentrated water and the low osmotic pressure water containing the second concentrated water;
Seawater desalination methods, including:
前記第1逆浸透膜を有する前記第1逆浸透膜モジュールと、
前記第2逆浸透膜を有する前記第2逆浸透膜モジュールと、
前記第1濃縮水と、前記第2濃縮水を含む前記低浸透圧水との浸透圧差によって生じるエネルギーを回収する、エネルギー回収装置と、
を備える、海水淡水化システム。 It is the seawater desalination system used for the seawater desalination method of any one of Claims 1-5, Comprising:
The first reverse osmosis membrane module having the first reverse osmosis membrane;
The second reverse osmosis membrane module having the second reverse osmosis membrane;
An energy recovery device for recovering energy generated by an osmotic pressure difference between the first concentrated water and the low osmotic pressure water containing the second concentrated water;
Desalination system, equipped with
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