JP3121164B2 - 膜分離装置 - Google Patents
膜分離装置Info
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- JP3121164B2 JP3121164B2 JP05006834A JP683493A JP3121164B2 JP 3121164 B2 JP3121164 B2 JP 3121164B2 JP 05006834 A JP05006834 A JP 05006834A JP 683493 A JP683493 A JP 683493A JP 3121164 B2 JP3121164 B2 JP 3121164B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は脱塩等に用いられる逆浸
透膜を用いた膜分離装置、更に詳述すれば運転中の駆動
エネルギーを回収し、ランニングコストを低減させた膜
分離装置に関する。
透膜を用いた膜分離装置、更に詳述すれば運転中の駆動
エネルギーを回収し、ランニングコストを低減させた膜
分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】逆浸透膜を用いた脱塩装置においては、
従来１種類の逆浸透膜を使用し、１段の脱塩操作で透過
水を得るのが一般的であった。また、透過水が高純度を
求められる場合には、前記脱塩装置の後段にイオン交換
装置を設け、これにより更なる処理をすることが行なわ
れていた。このような処理方法が採用される理由は、逆
浸透膜が高価であったことと、入口の運転圧力に対し
て、得られる水量と水質が、イオン交換樹脂法に比べて
ランニングコスト的に高いということが主たる理由であ
った。
従来１種類の逆浸透膜を使用し、１段の脱塩操作で透過
水を得るのが一般的であった。また、透過水が高純度を
求められる場合には、前記脱塩装置の後段にイオン交換
装置を設け、これにより更なる処理をすることが行なわ
れていた。このような処理方法が採用される理由は、逆
浸透膜が高価であったことと、入口の運転圧力に対し
て、得られる水量と水質が、イオン交換樹脂法に比べて
ランニングコスト的に高いということが主たる理由であ
った。
【０００３】ところが最近になって、逆浸透膜の技術開
発が進み、低価格で高性能の逆浸透膜の利用が可能とな
り、その結果、脱塩性能の異なる２種類の膜を使用する
いわゆる２段処理法が採用されつつある。例えば、図３
に示すように、１段目に高脱塩率の逆浸透膜ユニット１
を、２段目に低脱塩率の逆浸透膜ユニット２を設けた２
段処理法の場合、１段目の逆浸透膜ユニットの入口側に
設けた１台の原水供給ポンプ３によって、１段目と２段
目のユニットとの両方に必要な圧力を与える場合が多
い。しかし、原水が海水のように塩濃度が高く、したが
って脱塩に高圧を与える必要がある場合には、１段目と
２段目の必要供給圧力が１段目の逆浸透膜の耐圧上限値
を越えることがあり、この場合には図３に示すフロー構
成とすることはできない。
発が進み、低価格で高性能の逆浸透膜の利用が可能とな
り、その結果、脱塩性能の異なる２種類の膜を使用する
いわゆる２段処理法が採用されつつある。例えば、図３
に示すように、１段目に高脱塩率の逆浸透膜ユニット１
を、２段目に低脱塩率の逆浸透膜ユニット２を設けた２
段処理法の場合、１段目の逆浸透膜ユニットの入口側に
設けた１台の原水供給ポンプ３によって、１段目と２段
目のユニットとの両方に必要な圧力を与える場合が多
い。しかし、原水が海水のように塩濃度が高く、したが
って脱塩に高圧を与える必要がある場合には、１段目と
２段目の必要供給圧力が１段目の逆浸透膜の耐圧上限値
を越えることがあり、この場合には図３に示すフロー構
成とすることはできない。
【０００４】このため、図４に示すフロー構成とする必
要があるが、この場合には、更に一次透過水槽４、及び
２段目逆浸透膜ユニット用給水ポンプ５と当該ポンプ５
に付随する電動機（不図示）が必要になり、装置が繁雑
になる上、装置の設置面積の増大、ポンプ駆動エネルギ
ーの増大等の種々の問題が生じる。
要があるが、この場合には、更に一次透過水槽４、及び
２段目逆浸透膜ユニット用給水ポンプ５と当該ポンプ５
に付随する電動機（不図示）が必要になり、装置が繁雑
になる上、装置の設置面積の増大、ポンプ駆動エネルギ
ーの増大等の種々の問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するためになされたもので、その目的とするところ
は、装置の設置面積を小さくすると共に、２段目の給水
ポンプ用電動機を必要とせず、更に駆動エネルギーを回
収することにより、装置の運転コストを低減させた逆浸
透膜法による膜分離装置を提供することにある。
決するためになされたもので、その目的とするところ
は、装置の設置面積を小さくすると共に、２段目の給水
ポンプ用電動機を必要とせず、更に駆動エネルギーを回
収することにより、装置の運転コストを低減させた逆浸
透膜法による膜分離装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、動力部と高圧逆浸透膜ユニットと低圧逆浸
透膜ユニットとを有し、動力部は、原水を加圧して高圧
逆浸透膜ユニットに供給する高圧ポンプと、この高圧ポ
ンプへ駆動動力を供給する電動機と、高圧逆浸透膜ユニ
ットの透過水を加圧して低圧逆浸透膜ユニットに供給す
る低圧ポンプと、高圧逆浸透膜ユニットから送られる濃
縮水で駆動されるエネルギー回収タービンとを、各回転
軸を一軸に連結したものであって、高圧ポンプに供給さ
れた原水を高圧逆浸透膜ユニット及び低圧逆浸透膜ユニ
ットで順次逆浸透処理をして低圧逆浸透膜ユニットから
透過水及び濃縮水を取り出すと共に、エネルギー回収タ
ービンによって高圧逆浸透膜ユニットの濃縮水からポン
プの駆動エネルギーを回収する膜分離装置を構成するも
のである。
に本発明は、動力部と高圧逆浸透膜ユニットと低圧逆浸
透膜ユニットとを有し、動力部は、原水を加圧して高圧
逆浸透膜ユニットに供給する高圧ポンプと、この高圧ポ
ンプへ駆動動力を供給する電動機と、高圧逆浸透膜ユニ
ットの透過水を加圧して低圧逆浸透膜ユニットに供給す
る低圧ポンプと、高圧逆浸透膜ユニットから送られる濃
縮水で駆動されるエネルギー回収タービンとを、各回転
軸を一軸に連結したものであって、高圧ポンプに供給さ
れた原水を高圧逆浸透膜ユニット及び低圧逆浸透膜ユニ
ットで順次逆浸透処理をして低圧逆浸透膜ユニットから
透過水及び濃縮水を取り出すと共に、エネルギー回収タ
ービンによって高圧逆浸透膜ユニットの濃縮水からポン
プの駆動エネルギーを回収する膜分離装置を構成するも
のである。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００８】図１中１０は基台で、この基台１０上に高
圧ポンプ１２、電動機１４、エネルギー回収タービン１
６、低圧ポンプ１８が図面の左側よりこの順に、かつ、
これらの回転軸が一軸をなすように連結されて配設さ
れ、これらポンプ１２、電動機１４、タービン１６及び
ポンプ１８によって動力部２０が構成されている。な
お、２２は前記電動機１４とエネルギー回収タービン１
６の回転軸を連結するワンウェー（一方向）クラッチ
で、回収タービン１６の回転数が所定の値に達すると連
結されるようになっている。電動機１４を駆動させるこ
とにより、高圧ポンプが作動し、除去処理をするべき塩
類等の不純物を含んだ原水２３は高圧状態で高圧逆浸透
膜ユニット（１段目の逆浸透膜ユニット）２４に供給さ
れ、逆浸透処理される。高圧逆浸透膜ユニット２４から
流出する高圧の濃縮水２６（１段目濃縮水）はエネルギ
ー回収タービン１６に送られ、これによりタービン１６
が駆動されて、低圧ポンプ１８の駆動エネルギーとし
て、更には高圧ポンプ１２の駆動エネルギーの一部とし
て回収される。回収タービンでエネルギーを回収された
後の濃縮水２６は、その後系外に廃棄される。一方、前
記高圧逆浸透膜ユニット２４の透過水２８（１段目透過
水）は大気圧に戻されることなくそのまま低圧ポンプ１
８に送られて比較的低圧に加圧された後、低圧逆浸透膜
ユニット（２段目の逆浸透膜ユニット）３０に送られて
ここで更に逆浸透処理がなされる。これにより、ユニッ
ト３０から比較的低圧の２段目濃縮水３２、及び塩類が
除去された２段目透過水３４が取り出される。前記２段
目濃縮水３２は通常回収され、高圧逆浸透膜ユニットの
被処理水として使用される。
圧ポンプ１２、電動機１４、エネルギー回収タービン１
６、低圧ポンプ１８が図面の左側よりこの順に、かつ、
これらの回転軸が一軸をなすように連結されて配設さ
れ、これらポンプ１２、電動機１４、タービン１６及び
ポンプ１８によって動力部２０が構成されている。な
お、２２は前記電動機１４とエネルギー回収タービン１
６の回転軸を連結するワンウェー（一方向）クラッチ
で、回収タービン１６の回転数が所定の値に達すると連
結されるようになっている。電動機１４を駆動させるこ
とにより、高圧ポンプが作動し、除去処理をするべき塩
類等の不純物を含んだ原水２３は高圧状態で高圧逆浸透
膜ユニット（１段目の逆浸透膜ユニット）２４に供給さ
れ、逆浸透処理される。高圧逆浸透膜ユニット２４から
流出する高圧の濃縮水２６（１段目濃縮水）はエネルギ
ー回収タービン１６に送られ、これによりタービン１６
が駆動されて、低圧ポンプ１８の駆動エネルギーとし
て、更には高圧ポンプ１２の駆動エネルギーの一部とし
て回収される。回収タービンでエネルギーを回収された
後の濃縮水２６は、その後系外に廃棄される。一方、前
記高圧逆浸透膜ユニット２４の透過水２８（１段目透過
水）は大気圧に戻されることなくそのまま低圧ポンプ１
８に送られて比較的低圧に加圧された後、低圧逆浸透膜
ユニット（２段目の逆浸透膜ユニット）３０に送られて
ここで更に逆浸透処理がなされる。これにより、ユニッ
ト３０から比較的低圧の２段目濃縮水３２、及び塩類が
除去された２段目透過水３４が取り出される。前記２段
目濃縮水３２は通常回収され、高圧逆浸透膜ユニットの
被処理水として使用される。
【０００９】なお、海水淡水化の場合には一般に高圧ポ
ンプの圧力は６０〜３０ｋｇ／ｃｍ 2、低圧ポンプの圧
力は１０〜３０ｋｇ／ｃｍ2程度とすることが望まし
い。
ンプの圧力は６０〜３０ｋｇ／ｃｍ 2、低圧ポンプの圧
力は１０〜３０ｋｇ／ｃｍ2程度とすることが望まし
い。
【００１０】上記実施例の場合、動力伝達系の第一次動
力源は電動機１４であり、この出力で高圧ポンプ１２に
動力を与え、水馬力に変換する。通常、この水馬力のう
ちの約３５％が高圧逆浸透膜ユニット２４から透過水を
得るために消費され、残り約６５％の水馬力は１段目濃
縮水としてエネルギー回収タービン１６に導かれ、ここ
でエネルギーはタービン出力として回収される。回収さ
れるタービン出力は通常、電動機１４に与えられた出力
の約３０％程度である。このようにして回収されたター
ビン出力は、低圧ポンプ１８を駆動するのに消費される
が、通常、低圧ポンプ１８を駆動してもなお出力が余る
ため、余りのタービン出力を更にワンウェークラッチ２
２を介して電動機１４の出力軽減のために利用すること
で総合的なエネルギー回収を図る。
力源は電動機１４であり、この出力で高圧ポンプ１２に
動力を与え、水馬力に変換する。通常、この水馬力のう
ちの約３５％が高圧逆浸透膜ユニット２４から透過水を
得るために消費され、残り約６５％の水馬力は１段目濃
縮水としてエネルギー回収タービン１６に導かれ、ここ
でエネルギーはタービン出力として回収される。回収さ
れるタービン出力は通常、電動機１４に与えられた出力
の約３０％程度である。このようにして回収されたター
ビン出力は、低圧ポンプ１８を駆動するのに消費される
が、通常、低圧ポンプ１８を駆動してもなお出力が余る
ため、余りのタービン出力を更にワンウェークラッチ２
２を介して電動機１４の出力軽減のために利用すること
で総合的なエネルギー回収を図る。
【００１１】すなわち、上記実施例の配列は、回収動力
を低圧ポンプ１８の駆動に優先的に使用し、残りの回収
動力を電動機１４の出力軽減に利用するもので、最も合
理的な動力回収が可能である。更に、各機器相互間にお
ける軸トルクの伝達が最も合理的に行われるので、軸の
強度は各機器個々の必要トルクで設計することが可能で
あると共に各機器とも特別仕様のものを必要とせず、標
準品をそのまま利用できるという利点がある。
を低圧ポンプ１８の駆動に優先的に使用し、残りの回収
動力を電動機１４の出力軽減に利用するもので、最も合
理的な動力回収が可能である。更に、各機器相互間にお
ける軸トルクの伝達が最も合理的に行われるので、軸の
強度は各機器個々の必要トルクで設計することが可能で
あると共に各機器とも特別仕様のものを必要とせず、標
準品をそのまま利用できるという利点がある。
【００１２】なお、本実施例以外の動力部の配列（例え
ば後述の実施例２のような動力部の配列等）としても差
し支えないが、この場合は後述するごとく伝達すべき軸
トルクが機器相互間で重複するために本実施例の場合よ
りも大きな軸強度を必要とし、標準品の適用が難しくな
る。
ば後述の実施例２のような動力部の配列等）としても差
し支えないが、この場合は後述するごとく伝達すべき軸
トルクが機器相互間で重複するために本実施例の場合よ
りも大きな軸強度を必要とし、標準品の適用が難しくな
る。
【００１３】図２は本発明の他の実施例を示すもので、
この例にあっては、動力部２０の配列順序が異なってい
る。すなわち、エネルギー回収タービン１６、ワンウェ
ークラッチ２２を介して電動機１４、高圧ポンプ１２、
低圧ポンプ１８の順に配設してある。その他の構成は前
記実施例と同様であるので、同一部分に同一符号を付し
てその説明を省略する。
この例にあっては、動力部２０の配列順序が異なってい
る。すなわち、エネルギー回収タービン１６、ワンウェ
ークラッチ２２を介して電動機１４、高圧ポンプ１２、
低圧ポンプ１８の順に配設してある。その他の構成は前
記実施例と同様であるので、同一部分に同一符号を付し
てその説明を省略する。
【００１４】本例の場合、低圧ポンプ１８への動力の伝
達が、高圧ポンプ１２の回転軸を介してなされるので、
高圧ポンプ１２の回転軸に実施例１の場合より大きな負
荷がかかり、そのため高圧ポンプ１２の回転軸として、
上記実施例の場合より高い強度の回転軸が必要となると
いう難点があるものの、エネルギー回収の点では何ら問
題はない。
達が、高圧ポンプ１２の回転軸を介してなされるので、
高圧ポンプ１２の回転軸に実施例１の場合より大きな負
荷がかかり、そのため高圧ポンプ１２の回転軸として、
上記実施例の場合より高い強度の回転軸が必要となると
いう難点があるものの、エネルギー回収の点では何ら問
題はない。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、高圧の１段目濃縮水を
エネルギー回収タービンに供給してポンプ駆動エネルギ
ーの一部として回収するようにしたので、運転コストが
低減される。また、１段目透過水を低圧ポンプで加圧し
て低圧逆浸透膜ユニットに送るようにしたので、高圧逆
浸透膜ユニットに加える圧力は図３で示す従来方式と比
較して低圧で良い。このため、高濃度の塩類を含む原水
の脱塩処理等が一台の電動機で可能になると共に、設置
面積も従来方式と比較して小さくなる。
エネルギー回収タービンに供給してポンプ駆動エネルギ
ーの一部として回収するようにしたので、運転コストが
低減される。また、１段目透過水を低圧ポンプで加圧し
て低圧逆浸透膜ユニットに送るようにしたので、高圧逆
浸透膜ユニットに加える圧力は図３で示す従来方式と比
較して低圧で良い。このため、高濃度の塩類を含む原水
の脱塩処理等が一台の電動機で可能になると共に、設置
面積も従来方式と比較して小さくなる。
【００１６】更に、本発明によれば、一次透過水槽及び
低圧ポンプ用電動機が不要となるという利点もある。
低圧ポンプ用電動機が不要となるという利点もある。
【図１】本発明の一実施例を示すフロー図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すフロー図である。
【図３】従来の逆浸透膜装置のフロー図である。
【図４】従来の他の逆浸透膜装置のフロー図である。
１２ 高圧ポンプ １４ 電動機 １６ エネルギー回収タービン １８ 低圧ポンプ ２０ 動力部 ２２ ワンウェークラッチ ２３ 原水 ２４ 高圧逆浸透膜ユニット ２６ １段目濃縮水 ２８ １段目透過水 ３０ 低圧逆浸透膜ユニット ３２ ２段目濃縮水 ３４ ２段目透過水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 英紀 東京都文京区本郷５丁目５番16号 オル ガノ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−147691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−166904（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−988（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 61/06 B01D 61/08 B01D 61/58 C02F 1/44
Claims (1)
- 【請求項１】 動力部と高圧逆浸透膜ユニットと低圧逆
浸透膜ユニットとを有し、 動力部は、 原水を加圧して高圧逆浸透膜ユニットに供給
する高圧ポンプと、この高圧ポンプへ駆動動力を供給す
る電動機と、高圧逆浸透膜ユニットの透過水を加圧して
低圧逆浸透膜ユニットに供給する低圧ポンプと、高圧逆
浸透膜ユニットから送られる濃縮水で駆動されるエネル
ギー回収タービンとを、各回転軸を一軸に連結したもの
であって、 高圧ポンプに供給された原水を高圧逆浸透膜ユニット及
び低圧逆浸透膜ユニットで順次逆浸透処理をして低圧逆
浸透膜ユニットから透過水及び濃縮水を取り出すと共
に、エネルギー回収タービンによって高圧逆浸透膜ユニ
ットの濃縮水からポンプの駆動エネルギーを回収する膜
分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05006834A JP3121164B2 (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 膜分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05006834A JP3121164B2 (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 膜分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06210140A JPH06210140A (ja) | 1994-08-02 |
| JP3121164B2 true JP3121164B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=11649268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05006834A Expired - Fee Related JP3121164B2 (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 膜分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3121164B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3593765B2 (ja) * | 1994-12-02 | 2004-11-24 | 東レ株式会社 | 海水の逆浸透膜分離装置および分離方法 |
| JP2001269543A (ja) * | 1994-12-02 | 2001-10-02 | Toray Ind Inc | 膜分離装置および高濃度溶液の分離方法 |
| JP2001269544A (ja) * | 1994-12-02 | 2001-10-02 | Toray Ind Inc | 膜分離装置および高濃度溶液の分離方法 |
| US20100192575A1 (en) * | 2007-09-20 | 2010-08-05 | Abdulsalam Al-Mayahi | Process and systems |
| US8771510B2 (en) | 2009-05-15 | 2014-07-08 | Ebara Corporation | Seawater desalination system and energy exchange chamber |
| JP5344697B2 (ja) * | 2009-09-29 | 2013-11-20 | 株式会社日立製作所 | エネルギー回収装置を備えたポンプ |
-
1993
- 1993-01-19 JP JP05006834A patent/JP3121164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06210140A (ja) | 1994-08-02 |
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