JP2021041374A - Concentration system - Google Patents

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佑己 三浦
Yuki Miura
佑己 三浦
昌平 合田
Shohei Aida
昌平 合田
崇人 中尾
Takahito Nakao
崇人 中尾
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Abstract

To provide a concentration system which uses brine concentration (BC), and in which appropriate management can be implemented during operation of the concentration system.SOLUTION: A concentration system is provided, comprising a semi-permeable membrane module which has a semi-permeable membrane and a first chamber and a second chamber partitioned by the semi-permeable membrane, wherein the semi-permeable membrane module flows first object liquid to the first chamber at prescribed pressure, and flows second object liquid to the second chamber at pressure lower than the prescribed pressure, accordingly, causes water included in the first object liquid inside the first chamber to transfer to the second object liquid in the second chamber via the semi-permeable membrane, and discharges concentrated liquid from the first chamber, and discharges diluted liquid from the second chamber. The concentration system further comprises a monitoring device monitoring at least one parameter related to the operation of the concentration system.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、濃縮システムに関する。 The present invention relates to a concentration system.

例えば、逆浸透(RO)法を用いた淡水化処理に必要なエネルギーを低下させること等を目的として、半透膜モジュールの第1室に高圧の対象液を流し、第2室に低圧の対象液を流して、第1室内の対象液に含まれる水を半透膜を介して第2室内の対象液に移行させることで、第1室から濃縮された対象液を排出し、第2室から希釈された対象液を排出する膜分離方法(ブラインコンセントレーション)が検討されている(例えば、特許文献1:特開2018−1110号公報参照)。 For example, for the purpose of reducing the energy required for desalination using the reverse osmosis (RO) method, a high-pressure target liquid is flowed through the first chamber of the semipermeable membrane module, and a low-pressure target is flowed into the second chamber. By flowing the liquid and transferring the water contained in the target liquid in the first chamber to the target liquid in the second chamber via the semipermeable membrane, the concentrated target liquid is discharged from the first chamber and the second chamber is discharged. A membrane separation method (brine concentration) for discharging the target liquid diluted from the above has been studied (see, for example, Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-1110).

特開2018−1110号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-1110

ブラインコンセントレーション(BC)に用いられる半透膜モジュールにおいて、半透膜は、対象液の膜分離処理量に応じて経時的に表面に濁質(例えば、微粒子、微生物、スケール成分)等の不純物が付着し、分離性能(濾過効率)の低下等の問題が生じる。このため、半透膜モジュールの半透膜に対して、不純物の付着の程度に応じた適切な頻度で、適切な時間の洗浄が実施されることが望ましい。 In the semipermeable membrane module used for brine concentration (BC), the semipermeable membrane has impurities such as turbidity (for example, fine particles, microorganisms, scale components) on the surface over time according to the amount of the membrane separation treatment of the target liquid. Adhesion causes problems such as deterioration of separation performance (filtration efficiency). Therefore, it is desirable that the semipermeable membrane of the semipermeable membrane module be washed at an appropriate frequency and for an appropriate time according to the degree of adhesion of impurities.

また、半透膜の水透過量は、濃度(浸透圧)、温度、pH等のパラメータにより変化する。このような水透過量の変化により、スケールの析出等の不純物の半透膜への付着が増加する可能性もある。例えば、水透過量が想定よりも大きくなると、透過水の増加により、濃縮率が増加し、スケールの析出等が生じ易くなる可能性がある。このため、上記のパラメータを考慮した工程管理を行うことが望ましい。 The amount of water permeated by the semipermeable membrane changes depending on parameters such as concentration (osmotic pressure), temperature, and pH. Such a change in the amount of water permeation may increase the adhesion of impurities such as scale precipitation to the semipermeable membrane. For example, if the amount of water permeated is larger than expected, the concentration rate may increase due to the increase in permeated water, and scale precipitation or the like may easily occur. Therefore, it is desirable to perform process control in consideration of the above parameters.

このように、BCを用いた濃縮システムの運転においては、様々な要因に応じた適切な管理を行うことが望まれる。 As described above, in the operation of the enrichment system using BC, it is desired to perform appropriate management according to various factors.

したがって、本発明は、ブラインコンセントレーション(BC)を用いた濃縮システムの運転中において適切な管理を実施することのできる濃縮システムを提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a concentration system capable of performing appropriate management during operation of the concentration system using brine concentration (BC).

(1) 半透膜と、前記半透膜で仕切られた第1室および第2室と、を有し、第1対象液を所定の圧力で前記第1室に流し、第2対象液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第2室に流すことで、前記第1室内の前記第1対象液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第2室内の前記第2対象液に移行させ、前記第1室から濃縮液を排出し、前記第2室から希釈液を排出する、半透膜モジュールを備える濃縮システムであって、
さらに、前記濃縮システムの運転に関する少なくとも1つのパラメータをモニタリングする、モニタリング装置を備える、濃縮システム。
(1) It has a semipermeable membrane and a first chamber and a second chamber partitioned by the semipermeable membrane, and the first target liquid is flowed into the first chamber at a predetermined pressure, and the second target liquid is poured. By flowing the water into the second chamber at a pressure lower than the predetermined pressure, the water contained in the first target liquid in the first chamber is passed through the semipermeable membrane to the second target liquid in the second chamber. A concentration system including a semipermeable membrane module, which discharges the concentrated solution from the first chamber and discharges the diluted solution from the second chamber.
Further, a concentration system comprising a monitoring device that monitors at least one parameter relating to the operation of the concentration system.

(2) 複数の前記半透膜モジュールを備える、(1)に記載の濃縮システム。 (2) The concentration system according to (1), comprising the plurality of the semipermeable membrane modules.

(3) 前記パラメータは、前記半透膜モジュールにおける前記第1対象液および前記第2対象液の少なくともいずれかの流量および圧力を含む、(1)または(2)に記載の濃縮システム。 (3) The concentration system according to (1) or (2), wherein the parameter includes at least one flow rate and pressure of the first target liquid and the second target liquid in the semipermeable membrane module.

(4) 前記モニタリング装置でモニタリングされた前記少なくとも1つのパラメータに基づいて、前記濃縮システムの運転を制御する、制御機構をさらに備える、(1)〜(3)のいずれかに記載の濃縮システム。 (4) The concentration system according to any one of (1) to (3), further comprising a control mechanism that controls the operation of the concentration system based on the at least one parameter monitored by the monitoring device.

(5) 所定の圧力に昇圧された原液から逆浸透膜を介して水を分離および回収し、濃縮された前記原液である濃縮原液を排出する、逆浸透モジュールを、さらに備え、
前記濃縮原液が前記第1対象液として所定の圧力で前記第1室に流される、(1)〜(4)のいずれかに記載の濃縮システム。
(5) Further equipped with a reverse osmosis module, which separates and recovers water from the stock solution pressurized to a predetermined pressure via a reverse osmosis membrane and discharges the concentrated stock solution which is the concentrated stock solution.
The concentration system according to any one of (1) to (4), wherein the concentrated stock solution is flowed into the first chamber at a predetermined pressure as the first target solution.

本発明においては、濃縮システムにおける各種パラメータをモニタリングすることにより、ブラインコンセントレーション(BC)を用いた濃縮システムの運転中において適切な管理を実施することのできる濃縮システムを提供することができる。 In the present invention, by monitoring various parameters in the concentration system, it is possible to provide a concentration system capable of performing appropriate management during operation of the concentration system using brine concentration (BC).

実施形態1の濃縮システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the enrichment system of Embodiment 1. 実施形態2の濃縮システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the enrichment system of Embodiment 2.

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表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals represent the same parts or equivalent parts. Further, the dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are appropriately changed for the purpose of clarifying and simplifying the drawings, and do not represent the actual dimensional relationships.

<実施形態1>
図1を参照して、本実施形態の濃縮システムは、半透膜モジュール1と、モニタリング装置3と、を備える。
半透膜モジュール1は、半透膜10と、半透膜で仕切られた第1室11および第2室12と、を有し、濃縮原液を第1対象液として所定の圧力で第1室11に流し、第2対象液を所定の圧力(第1液の圧力)よりも低い圧力で第2室12に流すことで、第1室11内の第1対象液に含まれる水を半透膜を介して第2室12内の第2対象液に移行させ、第1室11から濃縮液を排出し、第2室12から希釈液を排出する。
モニタリング装置3は、濃縮システムの運転に関する少なくとも1つのパラメータをモニタリングする。
<Embodiment 1>
With reference to FIG. 1, the concentration system of the present embodiment includes a semipermeable membrane module 1 and a monitoring device 3.
The semipermeable membrane module 1 has a semipermeable membrane 10 and a first chamber 11 and a second chamber 12 partitioned by the semipermeable membrane, and the concentrated stock solution is used as the first target solution in the first chamber at a predetermined pressure. By flowing the second target liquid into the second chamber 12 at a pressure lower than a predetermined pressure (pressure of the first liquid), the water contained in the first target liquid in the first chamber 11 is semipermeable. It is transferred to the second target liquid in the second chamber 12 through the membrane, the concentrated liquid is discharged from the first chamber 11, and the diluted liquid is discharged from the second chamber 12.
The monitoring device 3 monitors at least one parameter relating to the operation of the enrichment system.

〔半透膜モジュール〕
複数の半透膜モジュール1は、半透膜10と、半透膜10で仕切られた第1室11および第2室12と、を有する。
[Semipermeable membrane module]
The plurality of semipermeable membrane modules 1 have a semipermeable membrane 10 and a first chamber 11 and a second chamber 12 partitioned by the semipermeable membrane 10.

半透膜モジュール1の数は、特に限定されないが、図1に示されるように濃縮システムが複数の半透膜モジュール1を備える場合、モジュール間を流れる流体が高圧のまま流れる等の理由により、開放可能な流路が少なくサンプリング等が難しいため、各流路に予めセンサーを設置しておき、センサーから得られる各種のパラーメータをモニタリングして工程管理を行うことが特に有効である。 The number of semipermeable membrane modules 1 is not particularly limited, but as shown in FIG. 1, when the concentrating system includes a plurality of semipermeable membrane modules 1, the fluid flowing between the modules flows at a high pressure, and so on. Since there are few flow paths that can be opened and sampling is difficult, it is particularly effective to install sensors in each flow path in advance and monitor various parameters obtained from the sensors to control the process.

第1対象液は、所定の圧力で第1室11に流入し、第2対象液は、所定の圧力よりも低い圧力で第2室12に流入する。これにより、第1室11内の第1対象液に含まれる水は半透膜10を介して第2室12内の第2対象液に移行し、第1室11から濃縮液(濃縮された第1対象液)が排出され、第2室12から希釈液(希釈された第2対象液)が排出される。 The first target liquid flows into the first chamber 11 at a predetermined pressure, and the second target liquid flows into the second chamber 12 at a pressure lower than the predetermined pressure. As a result, the water contained in the first target liquid in the first chamber 11 is transferred to the second target liquid in the second chamber 12 via the semipermeable membrane 10, and is concentrated (concentrated) from the first chamber 11. The first target liquid) is discharged, and the diluted liquid (diluted second target liquid) is discharged from the second chamber 12.

なお、第1対象液と第2対象液とは同じ液であってもよい。例えば、図1に示されるように、所定の圧力を有する第1対象液の一部が、圧力低下装置4を通過することによって、上記所定の圧力よりも低い圧力で第2室に流されてもよい。 The first target liquid and the second target liquid may be the same liquid. For example, as shown in FIG. 1, a part of the first target liquid having a predetermined pressure is flowed into the second chamber at a pressure lower than the predetermined pressure by passing through the pressure lowering device 4. May be good.

圧力低下装置4としては、例えば、所定の圧力を有する第1対象液を、半透膜モジュールの第2室12への流路と他の流路に分けて流すことのできる分流弁、減圧器またはエネルギー回収装置などが挙げられる。ここで、圧力低下装置4(分流弁)は、第2室12に流される対象液を所定の圧力より低い圧力に減圧する機能を有している。なお、このような圧力低下装置を用いることで、例えば、半透膜モジュールの上流側の対象液の流路が1本で済むという利点がある。 The pressure lowering device 4 includes, for example, a flow dividing valve and a decompressor that can separately flow a first target liquid having a predetermined pressure into a flow path to the second chamber 12 of the semipermeable membrane module and another flow path. Alternatively, an energy recovery device or the like can be mentioned. Here, the pressure lowering device 4 (flow dividing valve) has a function of reducing the pressure of the target liquid flowing into the second chamber 12 to a pressure lower than a predetermined pressure. By using such a pressure reducing device, for example, there is an advantage that only one flow path of the target liquid on the upstream side of the semipermeable membrane module is required.

図1の場合、半透膜モジュール(半透膜モジュール1の各々)の第1室11と第2室12とに流入する対象液は、同じ液であるため、基本的に等しい浸透圧を有する。このため、RO法のように、対象液(高浸透圧液)と淡水との間の高い浸透圧差に逆らって逆浸透を起こさせるための高い圧力が必要なく、比較的低圧の加圧によって、対象液の膜分離を実施することができる(一部の対象液を希釈し、他の一部の対象液を濃縮することができる)。 In the case of FIG. 1, since the target liquids flowing into the first chamber 11 and the second chamber 12 of the semipermeable membrane module (each of the semipermeable membrane modules 1) are the same liquid, they have basically the same osmotic pressure. .. Therefore, unlike the RO method, a high pressure for causing reverse osmosis against the high osmotic pressure difference between the target liquid (high osmotic liquid) and fresh water is not required, and pressure is applied at a relatively low pressure. Membrane separation of the target solution can be performed (some target solutions can be diluted and some other target solutions can be concentrated).

ただし、本実施形態において、半透膜モジュールの第2室12に供給される第2対象液は、第1室11に供給される第1対象液とは独立の液であってもよい。 However, in the present embodiment, the second target liquid supplied to the second chamber 12 of the semipermeable membrane module may be a liquid independent of the first target liquid supplied to the first chamber 11.

第1室11に流される第1対象液と第2室12に流される第2対象液とが異なる液であり、両者の間で濃度が異なる場合でも、その浸透圧差(絶対値)が第1室11に供給される第1対象液の圧力よりも小さければ、理論上、BCによる膜分離は実施可能である。この場合、第1室11(高圧側)に流入する第1対象液の浸透圧と第2室12(低圧側)に供給される第2対象液の浸透圧との差は、第1室11に供給される第1対象液の所定の圧力の30%以下であることが好ましい。 The first target liquid flowing through the first chamber 11 and the second target liquid flowing through the second chamber 12 are different liquids, and even if the concentrations are different between the two, the osmotic pressure difference (absolute value) is the first. Theoretically, membrane separation by BC is feasible if the pressure is lower than the pressure of the first target liquid supplied to the chamber 11. In this case, the difference between the osmotic pressure of the first target liquid flowing into the first chamber 11 (high pressure side) and the osmotic pressure of the second target liquid supplied to the second chamber 12 (low pressure side) is the first chamber 11 It is preferably 30% or less of the predetermined pressure of the first target liquid supplied to the water.

また、半透膜モジュール1を用いたBCの工程は、図1に示されるように(直列的に接続された)複数の半透膜モジュールを用いた多段の工程であることが好ましいが、1つの半透膜モジュールを用いた1段の工程であってもよい。 Further, the BC process using the semipermeable membrane module 1 is preferably a multi-stage process using a plurality of semipermeable membrane modules (connected in series) as shown in FIG. 1. It may be a one-step process using one semipermeable membrane module.

半透膜モジュールでの膜分離処理であるブラインコンセントレーション(BC)において、半透膜モジュールの半透膜10を介して第1室11から第2室12に水を移行させるためには、第1室11に供給される第1対象液の圧力を、半透膜10の両側を流れる第1対象液と第2対象液との浸透圧差より大きくする必要がある。このため、1段の工程(1つの半透膜モジュール)で第1対象液を高度に濃縮するためには、それに応じた高い圧力での供給が必要になり、ポンプの稼動のためのエネルギーコストが増加する等のデメリットがある。このため、濃縮工程を段階的にし、BCに必要な圧力を低下させること等を目的として、BCを複数の半透膜モジュールを用いた多段の工程により実施してもよい。このような多段の工程によるBCについては、例えば、特開2018−069198号公報に開示されている。 In the brine concentration (BC), which is a membrane separation process in the semipermeable membrane module, in order to transfer water from the first chamber 11 to the second chamber 12 via the semipermeable membrane 10 of the semipermeable membrane module, a first It is necessary to make the pressure of the first target liquid supplied to the chamber 11 larger than the osmotic pressure difference between the first target liquid and the second target liquid flowing on both sides of the semipermeable membrane 10. Therefore, in order to highly concentrate the first target liquid in one step (one semipermeable membrane module), it is necessary to supply at a correspondingly high pressure, and the energy cost for operating the pump is high. There are disadvantages such as an increase in. Therefore, BC may be carried out by a multi-step process using a plurality of semipermeable membrane modules for the purpose of stepwise concentration step and reducing the pressure required for BC. BC by such a multi-step process is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-069198.

半透膜としては、例えば、逆浸透(RO)膜、正浸透(FO)膜、ナノろ過(NF)膜と呼ばれる半透膜が挙げられる。なお、半透膜として逆浸透膜または正浸透膜、ナノろ過膜を用いる場合、第1室11に供給される第1対象液の圧力は好ましくは6〜10MPaである。 Examples of the semipermeable membrane include a semipermeable membrane called a reverse osmosis (RO) membrane, a forward osmosis (FO) membrane, and a nanofiltration (NF) membrane. When a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, or a nanofiltration membrane is used as the semipermeable membrane, the pressure of the first target liquid supplied to the first chamber 11 is preferably 6 to 10 MPa.

通常、RO膜およびFO膜の孔径は約2nm以下であり、UF膜の孔径は約2〜100nmである。NF膜は、RO膜のうちイオンや塩類の阻止率が比較的低いものであり、通常、NF膜の孔径は約1〜2nmである。半透膜としてRO膜またはFO膜、NF膜を用いる場合、RO膜またはFO膜、NF膜の塩除去率は好ましくは90%以上である。 Usually, the pore diameters of the RO membrane and the FO membrane are about 2 nm or less, and the pore diameter of the UF membrane is about 2 to 100 nm. The NF membrane has a relatively low inhibition rate of ions and salts among the RO membranes, and the pore size of the NF membrane is usually about 1 to 2 nm. When an RO membrane, an FO membrane, or an NF membrane is used as the semipermeable membrane, the salt removal rate of the RO membrane, the FO membrane, or the NF membrane is preferably 90% or more.

半透膜を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。半透膜は、セルロース系樹脂およびポリスルホン系樹脂の少なくともいずれかを含む材料から構成されることが好ましい。 The material constituting the semipermeable membrane is not particularly limited, and examples thereof include a cellulosic resin, a polysulfone resin, and a polyamide resin. The semipermeable membrane is preferably composed of a material containing at least one of a cellulosic resin and a polysulfone resin.

セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロース系樹脂である。酢酸セルロース系樹脂は、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる特徴を有している。酢酸セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロースであり、耐久性の点から、より好ましくは三酢酸セルロースである。 The cellulosic resin is preferably a cellulosic acetate resin. Cellulose acetate-based resins are resistant to chlorine, which is a bactericidal agent, and have the characteristic of being able to suppress the growth of microorganisms. The cellulose acetate-based resin is preferably cellulose acetate, and more preferably tricellulose triacetate from the viewpoint of durability.

ポリスルホン系樹脂は、好ましくはポリエーテルスルホン系樹脂である。ポリエーテルスルホン系樹脂は、好ましくはスルホン化ポリエーテルスルホンである。 The polysulfone-based resin is preferably a polyether sulfone-based resin. The polyether sulfone-based resin is preferably a sulfonated polyether sulfone.

半透膜10(および上述の逆浸透膜20)の形状としては、特に限定されないが、例えば、平膜または中空糸膜が挙げられる。なお、図1では、半透膜10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、浸透効率を高めることができる点で有利である。 The shape of the semipermeable membrane 10 (and the reverse osmosis membrane 20 described above) is not particularly limited, and examples thereof include a flat membrane and a hollow fiber membrane. In FIG. 1, the semipermeable membrane 10 is a simplified drawing of the flat membrane, but the shape is not particularly limited to such a shape. The hollow fiber membrane (hollow fiber type semipermeable membrane) is advantageous in that the membrane area per module can be increased and the permeation efficiency can be improved as compared with a spiral type semipermeable membrane or the like.

また、半透膜モジュール(および上述の逆浸透モジュール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。 The form of the semipermeable membrane module (and the reverse osmosis module 2 described above) is not particularly limited, but when a hollow fiber membrane is used, a module in which the hollow fiber membrane is arranged straight or a hollow fiber membrane is used as a core tube. Examples include a wrapped cross-wind module. When a flat film is used, examples thereof include a laminated module in which flat films are stacked, and a spiral module in which the flat film is wound around a core tube in an envelope shape.

具体的な中空糸膜の一例としては、全体がセルロース系樹脂から構成されている単層構造の膜が挙げられる。ただし、ここでいう単層構造とは、層全体が均一な膜である必要はなく、例えば、特開2012−115835号公報に開示されるように、外周表面近傍に緻密層を有し、この緻密層が実質的に中空糸膜の孔径を規定する分離活性層となっていることが好ましい。 As an example of a specific hollow fiber membrane, there is a single-layer structure membrane which is entirely composed of a cellulosic resin. However, the monolayer structure referred to here does not have to be a uniform film as a whole, and has, for example, a dense layer in the vicinity of the outer peripheral surface as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-115835. It is preferable that the dense layer is a separation active layer that substantially defines the pore size of the hollow fiber membrane.

具体的な中空糸膜の別の例としては、支持層(例えば、ポリフェニレンオキサイドからなる層)の外周表面にポリフェニレン系樹脂(例えば、スルホン化ポリエーテルスルホン)からなる緻密層を有する2層構造の膜が挙げられる。また、他の例として、支持層(例えば、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンからなる層)の外周表面にポリアミド系樹脂からなる緻密層を有する2層構造の膜が挙げられる。 As another specific example of the hollow fiber membrane, a two-layer structure having a dense layer made of a polyphenylene resin (for example, sulfonated polyether sulfone) on the outer peripheral surface of a support layer (for example, a layer made of polyphenylene oxide). Membrane is mentioned. Another example is a two-layered film having a dense layer made of a polyamide resin on the outer peripheral surface of a support layer (for example, a layer made of polysulfone or polyethersulfone).

なお、中空糸膜を用いた半透膜モジュールにおいて、通常は、中空糸膜の外側が第1室となる。中空糸膜の内側(中空部)を流れる流体を加圧しても、圧力損失が大きくなり加圧が十分に働き難いためである。 In a semipermeable membrane module using a hollow fiber membrane, the outside of the hollow fiber membrane is usually the first chamber. This is because even if the fluid flowing inside the hollow fiber membrane (hollow fiber portion) is pressurized, the pressure loss becomes large and it is difficult for the pressurization to work sufficiently.

〔モニタリング装置〕
モニタリング装置3は、濃縮システムの運転に関する少なくとも1つのパラメータをモニタリングする。
[Monitoring device]
The monitoring device 3 monitors at least one parameter relating to the operation of the enrichment system.

モニタリング装置3は、例えば、少なくとも1つのセンサ5によって取得された各種パラメータ(測定値)の情報を取得することができるように構成されている。例えば、モニタリング装置3は、有線通信または無線通信によりセンサ5と通信可能である。 The monitoring device 3 is configured so that, for example, information on various parameters (measured values) acquired by at least one sensor 5 can be acquired. For example, the monitoring device 3 can communicate with the sensor 5 by wire communication or wireless communication.

センサ5は、例えば、濃縮システムを構成する流路内に設けられる。センサ5は、少なくともBCに用いられる半透膜モジュール1の第1室11および/または第2室12の流入側および/または排出側の流路に設置されていることが好ましい。 The sensor 5 is provided, for example, in the flow path constituting the concentration system. It is preferable that the sensor 5 is installed at least in the flow path on the inflow side and / or the discharge side of the first chamber 11 and / or the second chamber 12 of the semipermeable membrane module 1 used for BC.

モニタリングされるパラメータとしては、例えば、流量、圧力、差圧、温度、TDS(総溶解固形物)、電気伝導率、TOC(全有機炭素)、COD(化学的酸素要求量)、BOD(生物化学的酸素要求量)、SS(浮遊物質)、DO(溶存酸素)、残留塩素濃度、ORP(酸化還元電位)、pH、硬度、アルカリ度等が挙げられる。センサ5としては、例えば、これらのパラメータの測定機器が挙げられる。 The parameters to be monitored include, for example, flow rate, pressure, differential pressure, temperature, TDS (total dissolved solids), electrical conductivity, TOC (total organic carbon), COD (chemical oxygen demand), BOD (biochemistry). Target oxygen demand), SS (suspended solids), DO (dissolved oxygen), residual chlorine concentration, ORP (oxidation-reduction potential), pH, hardness, alkalinity and the like. Examples of the sensor 5 include a measuring device for these parameters.

パラメータは、半透膜モジュール1における第1対象液および第2対象液の少なくともいずれかの流量および圧力を含むことが好ましい。第1対象液の流量および圧力は、第1室11の流入側(入口)および排出側(出口)の流量および圧力であることが好ましい。第2対象液の流量は、第2室12の流入側(入口)および排出側(出口)の流量および圧力であることが好ましい。 The parameters preferably include the flow rate and pressure of at least one of the first target liquid and the second target liquid in the semipermeable membrane module 1. The flow rate and pressure of the first target liquid are preferably the flow rate and pressure of the inflow side (inlet) and the discharge side (outlet) of the first chamber 11. The flow rate of the second target liquid is preferably the flow rate and pressure of the inflow side (inlet) and the discharge side (outlet) of the second chamber 12.

モニタリング装置3は、例えば、これらのセンサ5(測定機器)によって得られるパラメータ(測定値)を定期的または連続的に取得する。 The monitoring device 3 acquires, for example, parameters (measured values) obtained by these sensors 5 (measurement devices) periodically or continuously.

モニタリング装置3によって、濃縮システムにおける各種パラメータをモニタリングすることにより、ブラインコンセントレーション(BC)を用いた濃縮システムの運転中において適切な管理を実施することができる。 By monitoring various parameters in the concentration system by the monitoring device 3, appropriate management can be performed during the operation of the concentration system using the brine concentration (BC).

濃縮システムにおける各種パラメータをモニタリングすることにより、例えば、洗浄、殺菌等の処理を効率的に実施し、トラブルを判定または予測し、トラブルに早急に対応することが可能となり、濃縮システムを安定的に運転することが可能となる。 By monitoring various parameters in the concentration system, for example, it is possible to efficiently carry out processing such as cleaning and sterilization, judge or predict troubles, and respond promptly to troubles, and stabilize the concentration system. It becomes possible to drive.

<実施形態2>
図2を参照して、本実施形態の濃縮システムは、さらに、制御機構6を備える。
<Embodiment 2>
With reference to FIG. 2, the enrichment system of this embodiment further comprises a control mechanism 6.

〔制御機構〕
制御機構6は、モニタリング装置3でモニタリングされた前記少なくとも1つのパラメータに基づいて、濃縮システムの運転を制御する。制御機構6は、例えば、半透膜モジュール1における第1対象液および第2対象液の少なくともいずれかの流量および圧力を制御することが好ましい。
[Control mechanism]
The control mechanism 6 controls the operation of the enrichment system based on the at least one parameter monitored by the monitoring device 3. The control mechanism 6 preferably controls, for example, the flow rate and pressure of at least one of the first target liquid and the second target liquid in the semipermeable membrane module 1.

制御機構6による制御としては、例えば、フィードバック制御、トラブルの検出などが挙げられる。 Examples of the control by the control mechanism 6 include feedback control and trouble detection.

フィードバック制御としては、例えば、制御部で、透過水の流量が予め設定された目標流量値となるように、濃縮システムの系内の物理量(パラメータ)を用いて、ポンプ(ポンプ1a、高圧ポンプ2a等)の最適な駆動周波数を演算し、値信号をポンプのインバータに出力して、ポンプの駆動周波数を制御することが挙げられる。 As feedback control, for example, in the control unit, pumps (pump 1a, high-pressure pump 2a) are used by using physical quantities (parameters) in the system of the concentration system so that the flow rate of permeated water becomes a preset target flow rate value. Etc.), the optimum drive frequency is calculated, and the value signal is output to the pump inverter to control the drive frequency of the pump.

また、例えば、半透膜モジュール1の第1室11内で濃縮される第1対象液において、スケール成分(炭酸水素カルシム等)が許容濃度を超えないように、濃縮倍率すなわち透過水の流量(〔第1室11の入口の流量〕−〔第1室11の出口の流量〕)を調整するために、第1対象液および第2対象液の流量や圧力等を制御することが挙げられる。第1対象液におけるスケール成分の許容濃度(炭酸カルシウム等のスケールが析出しない範囲の最大濃度)は、例えば、第1対象液のpH、硬度、アルカリ度、温度等のパラメータ情報と、スケール(炭酸カルシウム等)の溶解度や各種スケール析出判定式に基づいて、演算することができる。 Further, for example, in the first target liquid concentrated in the first chamber 11 of the semipermeable membrane module 1, the concentration ratio, that is, the flow rate of permeated water ( In order to adjust [flow rate at the inlet of the first chamber 11]-[flow rate at the outlet of the first chamber 11]), it is possible to control the flow rate, pressure, etc. of the first target liquid and the second target liquid. The permissible concentration of the scale component in the first target liquid (maximum concentration in the range where scale such as calcium carbonate does not precipitate) is, for example, parameter information such as pH, hardness, alkalinity, temperature of the first target liquid, and scale (carbonate). It can be calculated based on the solubility of calcium, etc.) and various scale precipitation determination formulas.

トラブルの検出としては、例えば、半透膜10およびRO膜20の破れ等の半透膜モジュール1およびROモジュール2の破損によるパラメータの急激な変化が検出された場合に、警告を発するようにする制御が挙げられる。また、半透膜モジュールの半透膜の汚染度合の指標となるパラメータに基づいて、洗浄の頻度、時間、程度などを制御することも挙げられる。 As for the detection of troubles, for example, when a sudden change in parameters due to damage of the semipermeable membrane module 1 and the RO module 2 such as tearing of the semipermeable membrane 10 and the RO membrane 20 is detected, a warning is issued. Control is mentioned. It is also possible to control the frequency, time, degree, etc. of cleaning based on a parameter that is an index of the degree of contamination of the semipermeable membrane of the semipermeable membrane module.

〔RO+BC〕
BCを用いる濃縮システムとしては、図2に示されるように、逆浸透(RO)モジュール2から排出される濃縮原液をさらに高圧で運転可能な半透膜モジュールの第1室に流して、上記のブラインコンセントレーション(BC)により濃縮原液をRO法よりも超高圧条件でさらに濃縮する濃縮システムも検討されている。
[RO + BC]
As a concentration system using BC, as shown in FIG. 2, the concentrated stock solution discharged from the reverse osmosis (RO) module 2 is flowed into the first chamber of the semipermeable membrane module that can be operated at a higher pressure, and is described above. A concentration system that further concentrates the concentrated stock solution by brine concentration (BC) under ultra-high pressure conditions compared to the RO method is also being studied.

逆浸透モジュール2は、所定の圧力に昇圧された原液から逆浸透膜20を介して水を分離および回収し、濃縮された原液である濃縮原液を排出する。 The reverse osmosis module 2 separates and recovers water from the undiluted solution pressurized to a predetermined pressure via the reverse osmosis membrane 20, and discharges the concentrated undiluted solution which is the concentrated undiluted solution.

図2を参照して、逆浸透(RO)モジュール2の上流側に、高圧ポンプ2aを備える。高圧ポンプ2aは、原液を所定の圧力に昇圧してROモジュール2の第1室21に供給する。ROモジュール2は、所定の圧力に昇圧された原液から逆浸透(RO)膜20を介して水(透過水)を第2室22側へ分離することで、濃縮された原液である濃縮原液を第1室21から排出し、水を第2室22から排出する。 With reference to FIG. 2, a high pressure pump 2a is provided on the upstream side of the reverse osmosis (RO) module 2. The high-pressure pump 2a boosts the stock solution to a predetermined pressure and supplies it to the first chamber 21 of the RO module 2. The RO module 2 separates water (permeated water) from the undiluted solution pressurized to a predetermined pressure to the second chamber 22 side via the reverse osmosis (RO) membrane 20, thereby producing a concentrated undiluted solution which is a concentrated undiluted solution. The water is discharged from the first chamber 21 and the water is discharged from the second chamber 22.

本明細書において、「原液」は、ROモジュール2に供給される水を含む液体であれば特に限定されず、溶液および懸濁液のいずれであってもよい。原液としては、例えば、海水、河川水、汽水、排水などが挙げられる。排水としては、例えば、工業排水、生活排水、油田またはガス田の排水などが挙げられる。 In the present specification, the "stock solution" is not particularly limited as long as it is a liquid containing water supplied to the RO module 2, and may be either a solution or a suspension. Examples of the undiluted solution include seawater, river water, brackish water, wastewater and the like. Examples of wastewater include industrial wastewater, domestic wastewater, oil field or gas field wastewater, and the like.

なお、高圧ポンプ2aの上流側には、原液中に含まれる濁質(微粒子、微生物、スケール成分等)を除去するために、図示しない前処理装置を備えていてもよい。前処理装置としては、例えば、砂濾過装置やUF(Ultrafiltration:限外ろ過)膜、MF(Microfiltration:精密ろ過)膜等を用いた濾過装置や、塩素、次亜塩素酸ナトリウム、凝集剤、スケール防止剤等の添加装置や、pHの調整装置などが挙げられる。なお、スケール防止剤とは、液中のスケール成分がスケールとして析出することを防止または抑制する作用を有する添加剤である。スケール防止剤としては、例えば、ポリリン酸系、ホスホン酸系、ホスフィン酸系、ポリカルボン酸系などの化合物が挙げられる。 A pretreatment device (not shown) may be provided on the upstream side of the high-pressure pump 2a in order to remove turbid substances (fine particles, microorganisms, scale components, etc.) contained in the undiluted solution. Examples of the pretreatment device include a sand filtration device, a filtration device using a UF (Ultrafiltration) membrane, an MF (Microfiltration) membrane, etc., chlorine, sodium hypochlorite, a flocculant, and scale. Examples include an addition device such as an inhibitor and a pH adjustment device. The scale inhibitor is an additive having an action of preventing or suppressing the precipitation of scale components in the liquid as scale. Examples of the anti-scale agent include compounds such as polyphosphoric acid-based, phosphonic acid-based, phosphinic acid-based, and polycarboxylic acid-based compounds.

本実施形態において、ROモジュール2(第1室21)の下流側に、半透膜モジュール1が接続される。半透膜モジュール(半透膜モジュール1の各々)の第1室11に供給される第1対象液は、ROモジュール2の第1室21から排出される濃縮原液である。ROモジュール2から排出される濃縮原液は、高い圧力を有しているため、その圧力によって半透膜モジュール側へ送られる。 In the present embodiment, the semipermeable membrane module 1 is connected to the downstream side of the RO module 2 (first chamber 21). The first target liquid supplied to the first chamber 11 of the semipermeable membrane module (each of the semipermeable membrane modules 1) is a concentrated stock solution discharged from the first chamber 21 of the RO module 2. Since the concentrated stock solution discharged from the RO module 2 has a high pressure, it is sent to the semipermeable membrane module side by the pressure.

図2に示されるようなRO法とBC法を組み合わせた濃縮システムにおいては、高い濃縮率での濃縮が実施されるため、半透膜の表面にスケールの析出等の不純物の付着が生じやすいため、各種のパラメータをモニタリングして工程管理を行うことが特に有効である。 In a concentration system that combines the RO method and the BC method as shown in FIG. 2, since concentration is performed at a high concentration rate, impurities such as scale precipitation are likely to occur on the surface of the semipermeable membrane. It is especially effective to monitor various parameters and control the process.

なお、本実施形態において、濃縮システムはエネルギー回収装置7をさらに備えていてもよい。図2に示されるようにエネルギー回収装置7を設置した場合、半透膜モジュール1の第1室11から排出される液(濃縮された第1対象液)の圧力エネルギーを回収して、ROモジュール2に供給される原液に付与することにより、高圧ポンプ2aに必要なエネルギーを削減することができる。 In this embodiment, the enrichment system may further include an energy recovery device 7. When the energy recovery device 7 is installed as shown in FIG. 2, the pressure energy of the liquid (concentrated first target liquid) discharged from the first chamber 11 of the semipermeable membrane module 1 is recovered to recover the pressure energy of the RO module. By applying the undiluted solution supplied to No. 2, the energy required for the high-pressure pump 2a can be reduced.

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。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 半透膜モジュール、1a ポンプ、10 半透膜、11 第1室、12 第2室、2 逆浸透(RO)モジュール、2a 高圧ポンプ、20 逆浸透(RO)膜、21 第1室、22 第2室、3 モニタリング装置、4 圧力低下装置、5 センサー、6 制御機構、7 エネルギー回収装置。 1 Semipermeable membrane module, 1a pump, 10 Semipermeable membrane, 11 1st chamber, 12 2nd chamber, 2 Reverse osmosis (RO) module, 2a High pressure pump, 20 Reverse osmosis (RO) membrane, 21 1st chamber, 22 Room 2, 3 monitoring device, 4 pressure drop device, 5 sensor, 6 control mechanism, 7 energy recovery device.

Claims (5)

半透膜と、前記半透膜で仕切られた第1室および第2室と、を有し、第1対象液を所定の圧力で前記第1室に流し、第2対象液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第2室に流すことで、前記第1室内の前記第1対象液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第2室内の前記第2対象液に移行させ、前記第1室から濃縮液を排出し、前記第2室から希釈液を排出する、半透膜モジュールを備える濃縮システムであって、
さらに、前記濃縮システムの運転に関する少なくとも1つのパラメータをモニタリングする、モニタリング装置を備える、濃縮システム。
It has a semipermeable membrane and a first chamber and a second chamber partitioned by the semipermeable membrane, the first target liquid is flowed into the first chamber at a predetermined pressure, and the second target liquid is flown into the predetermined chamber. By flowing the water into the second chamber at a pressure lower than the pressure, the water contained in the first target liquid in the first chamber is transferred to the second target liquid in the second chamber via the semipermeable membrane. , A concentrating system including a semipermeable membrane module, which discharges a concentrated solution from the first chamber and discharges a diluted solution from the second chamber.
Further, a concentration system comprising a monitoring device that monitors at least one parameter relating to the operation of the concentration system.
複数の前記半透膜モジュールを備える、請求項1に記載の濃縮システム。 The concentration system according to claim 1, further comprising the plurality of the semipermeable membrane modules. 前記パラメータは、前記半透膜モジュールにおける前記第1対象液および前記第2対象液の少なくともいずれかの流量および圧力を含む、請求項1または2に記載の濃縮システム。 The concentration system according to claim 1 or 2, wherein the parameters include at least one flow rate and pressure of the first target liquid and the second target liquid in the semipermeable membrane module. 前記モニタリング装置でモニタリングされた前記少なくとも1つのパラメータに基づいて、前記濃縮システムの運転を制御する、制御機構をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の濃縮システム。 The enrichment system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control mechanism that controls the operation of the enrichment system based on the at least one parameter monitored by the monitoring device. 所定の圧力に昇圧された原液から逆浸透膜を介して水を分離および回収し、濃縮された前記原液である濃縮原液を排出する、逆浸透モジュールを、さらに備え、
前記濃縮原液が前記第1対象液として所定の圧力で前記第1室に流される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の濃縮システム。
Further equipped with a reverse osmosis module, which separates and recovers water from the stock solution pressurized to a predetermined pressure via a reverse osmosis membrane and discharges the concentrated stock solution which is the concentrated stock solution.
The concentration system according to any one of claims 1 to 4, wherein the concentrated stock solution is flowed into the first chamber as the first target solution at a predetermined pressure.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018065114A (en) * 2016-10-21 2018-04-26 東洋紡株式会社 Concentration method and apparatus
JP2019504763A (en) * 2016-02-02 2019-02-21 トレヴィ システムズ インコーポレイテッドTrevi Systems Inc. Osmotic pressure assisted reverse osmosis process and method of use thereof
US10308524B1 (en) * 2019-01-15 2019-06-04 Kuwait Institute For Scientific Research Pressure-reduced saline water treatment system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019504763A (en) * 2016-02-02 2019-02-21 トレヴィ システムズ インコーポレイテッドTrevi Systems Inc. Osmotic pressure assisted reverse osmosis process and method of use thereof
JP2018065114A (en) * 2016-10-21 2018-04-26 東洋紡株式会社 Concentration method and apparatus
US10308524B1 (en) * 2019-01-15 2019-06-04 Kuwait Institute For Scientific Research Pressure-reduced saline water treatment system

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