JP3926367B2 - 圧力低下を解決しつつ水を脱塩するための方法とデバイス - Google Patents

圧力低下を解決しつつ水を脱塩するための方法とデバイス Download PDF

Info

Publication number
JP3926367B2
JP3926367B2 JP2004548709A JP2004548709A JP3926367B2 JP 3926367 B2 JP3926367 B2 JP 3926367B2 JP 2004548709 A JP2004548709 A JP 2004548709A JP 2004548709 A JP2004548709 A JP 2004548709A JP 3926367 B2 JP3926367 B2 JP 3926367B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
piston
reservoir
membrane module
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004548709A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006504521A (ja
Inventor
アロイス・ヴォベン
Original Assignee
アロイス・ヴォベン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アロイス・ヴォベン filed Critical アロイス・ヴォベン
Publication of JP2006504521A publication Critical patent/JP2006504521A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3926367B2 publication Critical patent/JP3926367B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/06Energy recovery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/10Accessories; Auxiliary operations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/4604Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods for desalination of seawater or brackish water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/005Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • F04B9/111Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members
    • F04B9/115Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members reciprocating movement of the pumping members being obtained by two single-acting liquid motors, each acting in one direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00Pressure exchangers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/03Pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Description

本発明は、逆浸透によって水を連続的に脱塩するための、特に海水を脱塩するための方法と対応する装置とに関する。
この種の装置は、例えば国際公開第02/41979号パンフレットに記載されている。この装置では、塩水は第1圧力の下で圧力補償デバイスの中に導かれ、そこからより高い第2圧力の下で膜モジュールの中に通され、膜モジュールの中で塩水は脱塩水と濃縮塩水とに分離される。依然として、ほぼ第2圧力にある排出された濃縮塩水は、再度圧力補償デバイスの中に連続的に導かれ、ここで圧力補償デバイスの中に導入された塩水をほぼ第2圧力にさらすと共に塩水を膜モジュールに導くために使用される。より具体的には、本明細書に記載の圧力補償デバイスは、逆位相関係で動作する2つのピストン/シリンダデバイスを有し、これらピストンは、追加的に駆動される1本のピストンロッドによって固定的に連結されている。
逆浸透の原理に基づいて動作するこの種の脱塩設備では、濃縮塩水と脱塩水への分離は、膜モジュールの中に配置されたいわゆる「直交流」膜(’crossflow’ membrane)において行われる。このような膜の場合には、導かれた塩水は膜の表面に沿って流れるが、その一部は脱塩水(飲料水)として膜の表面に垂直な方向に膜を通過する。水の互いに直交する流れは「直交流」とも呼ばれる。この場合には、膜の表面上の流れはまた、膜の表面上にある望ましくない異物を流し出し、これにより膜を連続的に洗浄する。
2つのピストン/シリンダデバイスを有する脱塩装置の公知の構成では、ピストンの移動方向を切り替える瞬間に十分に高い圧力が存在することが認められ、水を更に押圧して膜に通し、こうして脱塩水を生成する。しかし、ピストンの移動方向を切り替える瞬間に直交流が崩れることがわかっている。この結果、この瞬間に、膜はもはや十分に洗い流されないので、膜の表面上に濃縮されるようになる塩の分子を含む可能性があり、これは結果的に浸透圧、従って動作圧力が、膜の表面に塩の皮相が形成される段階にまで上昇する可能性があり、脱塩装置の運転は永久的に阻害される。
米国特許第4187173号明細書及び欧州特許出願公開第0018128号明細書は、逆浸透に基づいて水を脱塩するための方法と装置とを開示しており、これらにおいては、圧力補償容器が供給水回路内に設けられており、また、米国特許第4187173号明細書では濃縮塩水回路内にもそれぞれ設けられている。これらの圧力補償容器は、脈動ダンパまたは差圧ダンパの構成とされており、ピストンがシリンダの内で転置可能とされていると共に内部を2つの室に区画している。ある室の中に配分された供給水を排出するために、第2室の中に導入された濃縮塩水によって、圧力が、ピストンと前記室の中に配置されたばねとに加えられる。
仏国特許発明第2568321号明細書と欧州特許出願公開第0055981号明細書は、更に別の逆浸透のための装置と逆浸透のための方法とを開示している。
米国特許第4187173号明細書 欧州特許出願公開第0018128号明細書 仏国特許発明第2568321号明細書 欧州特許出願公開第0055981号明細書 国際公開第02/41979号パンフレット
従って本発明の目的は、上述の膜モジュールによって動作する逆浸透によって水を連続的に脱塩するための周知の方法及び装置において、上述の問題を回避するための処置を提供することである。
本発明によれば、この目的は、請求項1に記載の方法によって達成される。
上述の問題を解決するための対応する装置は、請求項4に記載されている。本発明による方法と本発明による装置との有利な構成は、従属請求項に記載されている。
これに関して本発明は、上述の問題、特に膜表面の汚染や汚れによる脱塩装置の運転の中断、すなわち実際には膜の損傷を、膜を覆う流れを適当な手段によって連続的に維持することにより回避できるという知見に基づくものである。本発明によれば、この目的のために、膜モジュールの中に導入される塩水に作用し、膜を覆う流れを維持するために追加的に水、特に塩水を、膜モジュールの中に導入するために機能するリザーバが備えられている。
本発明によれば、シリンダ内部を3つの室に区画するピストンを有するピストンシリンダデバイスが更に備えられ、圧力補償デバイスから流出する塩水は入口室の中に存在し、膜デバイスから流出する濃縮塩水は出口室の中に存在し、圧力室の中に蓄積された媒体、例えば、これも水であっても良いし作動油であっても良いが、かかる媒体は高圧の下で圧力室の中に存在する。その点において、リザーバからの水の排出によって流量を維持する所望の効果が自発的に発生する。しかしながら、所望の圧力補助効果を提供するために、ピストン/シリンダデバイスを制御するための適当な制御デバイスを提供することも可能である。
このピストン/シリンダデバイスの好ましい構成は請求項6及び7に記載されている。
例えば2つのピストン/シリンダデバイスを有する公知の装置の場合に切り替え時間において、膜を覆う流れを維持するために圧力低下または流量低下が解決されていることが好ましい。例えば、膜の上を通過する流量の低下を測定するために適当なセンサを備えることができる。
本発明によれば、国際公開第02/41979号パンフレットから知られているように、逆位相関係で動作する2つのピストン/シリンダデバイスを備えることが好適である。次にリザーバは、ピストンの移動方向の変化に応じて、すなわち特にピストンが静止する瞬間において補助圧力が塩水に対して作用するようになっている。従って、特に切り替え時間において、生じうる圧力低下が補償されて、流れが膜全体で維持される。
請求項3では更なる有利な構成が提供されている。この場合には、リザーバからの水の排出に必要な圧力は、一方では膜モジュールから排出される濃縮塩水の圧力、及び圧力リザーバの中に貯蔵された追加的な圧力から生成され、結果的に得られる圧力は全体として、圧力補償デバイスから流出する塩水の圧力よりも必要であれば当然高くなるはずである。
本発明を以下に、図面を参照して更に詳細に説明する。
図1のブロック回路図は、塩水10を第1圧力p1の下で圧力補償デバイス2の中へ導入するための圧送ポンプ1を示す。ここで高い作動圧力p2を受けているこの塩水11は、圧力補償デバイス2から膜モジュール3へ送られる。そこで塩水11の一部が、塩水11の例えば25%がいわゆる直交膜の形をなすことが好ましい膜6を通過し、通過しながら塩水は脱塩されて、脱塩水12の形で排出される。塩水11の残りの部分、例えば75%は膜6を通過できないが、膜6の表面に沿って流れて連結導管5の中に入り、この連結導管を通って濃縮塩水13として膜モジュール3から排出される。この場合には濃縮塩水13は、依然として圧力p2にほぼ対応する高い圧力にあるが、この圧力はp2よりは幾分低く、次いで再び圧力補償デバイス2へ送られる。圧力補償デバイス2では、高い圧力p2は、圧力補償デバイス2の中に導入される塩水の圧力と協働して、これを膜モジュール3の入口へ供給するために、後で詳細に説明されることになる方式で使用される。同時に、この圧力は圧力補償デバイス2の中で使用されて、この中の濃縮塩水14を、排出導管4を通して最終的に排出し、圧力補償デバイス2に未濃縮塩水10を供給する。この場合に上記の手順はすべて同時にかつ連続的に行われるので、高い作動圧力を順次供給するための高圧ポンプを必要とせず、脱塩された水12は連続的に利用可能である。
先に説明したように、特に直交膜6を使用するときには、膜の表面を覆う塩水の流れは均一な高圧の下で連続的に維持されることが必要であり、さもなければ、塩の分子が膜の表面に沈殿する可能性があり、このような分子は膜の損傷またはシステムの動作阻害する結果を招く可能性がある。しかしながら様々な状況によって、圧力補償デバイス2から排出される塩水の圧力p2が、膜の表面を覆う流れが減少するかまたは阻止されることさえもあるほど、簡単に大きく低下することがあり得る。そしてなおも脱塩が行われことは認められるが、濃縮塩水13は膜モジュール3から流出することができないので、膜が損傷を受けることが有り得ることに留意されたい。従って、このような状況において圧力p2及び流れを維持するために、本発明によれば、このような状況で追加の水を膜モジュール3の中に通し、これによって確実に高い作動圧力p2を維持し、膜の表面を覆う流れが減少しないようにするためのリザーバ15が備えられている。
図2は、本発明による装置の特定の構成を示す。これは2つの同一のピストン/シリンダデバイス401、402を有し、2つのシリンダは互いに対向して配置されており、各シリンダは、塩水を受け入れるためのそれぞれの入口室201、202と、濃縮塩水13を受け入れるためのそれぞれの出口室101、102とを有する。各々のピストン/シリンダデバイス401、402内には、それぞれの専用のピストン301、302が配置されており、各ピストンはピストン内部を上述の室に区画し、図ではピストン/シリンダデバイスに関して水平方向に転置可能である。
圧送ポンプ1から、(受動)逆止弁7を有するそれぞれの供給導管が入口室201、202に通じている。この場合の逆止弁7は、供給導管内の圧力が入口室201、202においてよりも高いときには開放されて通過流を許容するような構成になっている。しかしながら、対応する逆止弁8は異なる方向の通過流を許容しており、入口室201、202から膜モジュール3への供給導管に配置されている。
対照的に、能動的に切り替え可能な主弁V3、V6、及びV1、V4がそれぞれ、膜モジュール3から出口室101、102への供給導管5内、及び出口室101、102からの排出導管4内に配置されている。膜モジュール3からの濃縮塩水13の供給流及び圧力補償デバイス2から出る濃縮塩水14の排出流は、それぞれ上述の主弁を経て制御可能とされている。
ピストン301、302は、ピストンロッド30によって共に固定的に連結されている。例えば電動ギアモータによって駆動可能とされ、ピストンロッド30上に設けられた歯形形成部に噛み合うピニオン40は、圧力損失を補償するために、ピストンロッド30を駆動し、これに伴ってピストン301、301を駆動することができる。
これらのピストンは、これらが逆位相関係で動作するように配置されている。従って1つのピストンが入口室202の容積が最大となり出口室102の容積が最小となる位置にあるとき、ピストンロッド30を通じて連結されているもう1つのピストンは、入口室201の容積が最小となり出口室101の容積が最大となる位置にある(図2参照)。この状況では、入口室202は水で満たされ、出口室101は濃縮塩水で満たされている。ここではスイッチとして図示されている弁V1、V3、V4、及びV6は、V3とV4とが閉じられる一方で、V1とV6とは開かれるように制御されている。
このような接続関係において、弁を開放することは、通過流を許容するために流れの連絡が形成され、この目的のために弁は純粋に機械的に開放されることを意味する。同様に、弁を閉鎖することは、通過流を阻止するために流れの連絡を遮断し、この目的のために弁は純粋に機械的に閉鎖されることを意味する。
主弁V1が開かれることによって、先ず、出口室101における濃縮塩水の圧力が逃がされる。主弁V6が開くことによって、出口室102は圧力 (例えば約6.5MPa(65 bars))を受けることにより、濃縮塩水はこの室の中に流れ込む。これと同時に、入口室202の中にある塩水は、圧力を受けるピストンによって膜モジュール3に押し込まれる。
ピストンは逆位相関係で動作するように配置されているので、圧力(例えば約6.5MPa(65 bars))を受けている濃縮塩水がピストンロッド30による出口室102への導入されることにより、結果的に圧力のより低い出口室101を空にするような他のピストン301の移動が生じる。同時に、低下した圧力が入口室201の中に生成されて、塩水を吸引してこの室を満たす。
出口室102が満たされると、主弁は適切に制御されて上述した手順とは逆の手順が進行する。
膜モジュールは、十分に高いレベルの真水を提供するために約7MPa(70 bars)で動作されることが好ましく、最大約0.5〜1MPa(5 - 10 bars)が膜における圧力損失として発生するので、少なくとも濃縮塩水の約6.5MPa(65 bars)の上記圧力を依然として、膜モジュール3の濃縮塩水排出側5において得ることができる。
ピストン301、302の移動方向の切り替え動作中、特にピストン301、302が停止する瞬間に、膜6の表面に沿った水の流れを維持するために、本発明によれば、追加のピストン/シリンダデバイス403が設けられている。以下これをピストンリザーバと称する。これは3つの室、すなわち供給される塩水11のための供給導管に接続された供給水室(入口室)203と、濃縮塩水導管5に接続された濃縮塩水室(出口室)103と、圧力室503とを有する。この配置において、圧力室503は、一方では能動弁V7によって供給導管11に接続され、他方では圧力リザーバ20に好ましくは袋状のリザーバに直接的に接続されている。動作中に弁V7は常に閉じられており、これは単に、圧力室503と圧力リザーバ20とを備える回路を、動作の中断後に圧力流体、例えば作動油によって再び満たすと共に、圧力リザーバ20内に必要な高圧を回復させることができるように働くものである。
濃縮塩水室103におけるピストン303の有効ピストン面積が供給水室203のピストン面積の約4分の3であり、圧力室503のピストン面積が供給水室203のピストン面積の約4分の1である場合には、圧力の配分は次のようになる。供給水室203は動作中に約7MPa(70 bars)の圧力を受ける。この結果、圧力室503と圧力リザーバ20とを備える回路内の圧力は理論的には28MPa(280 bars)にまで達する。しかしながら、このような状態は、動作中には生じない。この領域における作動圧力は、約20MPa(200 bars)〜21MPa(210 bars)の間である。
ピストン301、302の移動を切り替えるときには、供給水室203から約7MPa(70 bars)の圧力がピストン303に作用する。リザーバ20内の圧力は16MPa(160 bars)に過ぎない。そして圧力室503におけるピストン面積は更に小さいので、作用する圧力は約16/4、すなわち約4MPa(40 bars)である。濃縮塩水回路における圧力、すなわち膜モジュール3から排出される濃縮塩水13の圧力は、約6.8MPa(68 bars)である。この圧力は、ピストン面積の4分の3を含む面積に対して作用する。従って、ここには約5.1MPa(51 bars)の圧力が作用する。これら2つの圧力は同じ方向に作用し、こうして加算されて全体で約9.1MPa(91 bars)となる。供給水室203における約7MPa(70 bars)だけが、この結果として得られる圧力に対して作用する。従って、ピストン303を図示の位置において下向きに押圧すると共に膜6を覆う流れを維持するために十分に高い圧力を得ることができる。
膜モジュール3から排出される濃縮塩水13の圧力が、濃縮塩水回路の基礎として得られた約6MPa(60 bars)の圧力だけであったとしても、濃縮塩水室103には、4.5MPa(45 bars)が供給される。圧力リザーバ20における圧力が12MPa(120 bars)に過ぎないとしても、結果的に更に3MPa(30 bars)が発生し、これにより7.5MPa(75 bars)の全体圧力が依然として存在するので、この圧力によって膜6を覆う流れを維持することができる。
入口室201、202と膜モジュール3との間の連結導管における圧力低下が生じたり、または膜6を覆う流れの減少が生じた場合においてのみ、追加的な圧力がこの接続導管に加えられるように、ピストンリザーバ403を制御することができる。この目的のために、例えば、このような圧力低下または流れの減少を検出して適切な圧力制御手順を開始させる適当なセンサを設けることが可能である。更にまた、この目的のために適当に制御される弁を、膜モジュール3とピストン/シリンダデバイス403との間の濃縮塩水導管5の中に設けることも可能であり、これらの弁は、必要な場合には、濃縮塩水室103の中に圧力を導入することによってピストン303の前記下向き移動を起こさせるために開放される。対照的に、かかる圧力による補助を必要としない場合には、供給水室203内の圧力は圧力室503に対して高いので、ピストン303は再度上向きに移動され、そして事実上準備完了位置に留まるように、このような弁を再度閉じることもできる。
しかし、本発明によるピストンリザーバ403の場合には、ピストンリザーバ403は作動中に特定の圧力条件を自動的に設定することができ、所望の効果が別の制御によって達成されるので、このような制御を省略することができる。次に一方では、供給水は室203から流出することができ、他方では、濃縮塩水が膜モジュール3から流出して室103内へ入ることができるので、膜6を覆う流れが維持される。
これに加えて、主弁に対する負荷を減らし、こうして主弁の使用寿命を延ばすために、前記の主弁V1、V3、V4、V6に並列に2次弁またはバイパス弁を設けることも可能である。更にまた、1つ以上の量的な流量を制限するデバイスを設けることも可能であり、これらのデバイスは最大量的通過流を制限し、これらのデバイスによって不意の圧力変動ではなく圧力を徐々に補償して圧力の緩やかな変化に寄与する限り、急激な圧力補償作用を防止しようとするものである。この種の要素及び更なる要素は、上述の国際公開第02/41979号パンフレットに記載され図示されており、この特許を本明細書は明白に参照しており、この特許の記載内容は本明細書に組み込まれているものとする。2つのピストン/シリンダデバイスを有するような装置の基本的動作モードも、その国際公開第02/41979号パンフレットに詳細に論述されており、これも本明細書では参照されている。
本発明を、逆浸透によって水を脱塩するための異なる構成の装置に関して使用することもできる。例えば、2つのピストン/シリンダデバイスではなく、別の個数、例えば1つまたは3つのピストン/シリンダデバイスを有するような装置し使用することもできる。これらを原則として異なる構成のものにすることもできる。図2に示すように3つの室を有するピストン/シリンダデバイスの形態のリザーバの構成も、絶対的に必要という訳ではなく、原理的には異なる性質のものにされ得る。
本発明による方法を説明するためのブロック回路図である。 本発明による装置の一実施形態を示す図である。
符号の説明
p1 第1圧力
p2 第2圧力(作動圧力)
V 弁
1 圧送ポンプ
2 圧力補償デバイス
3 膜モジュール
4 排出導管
6 膜
10,11 塩水
12 脱塩水
13 濃縮塩水
15 リザーバ
20 圧力リザーバ
103 出口室
203 入口室
301,302,303 ピストン
401,402 ピストン/シリンダデバイス
403 ピストンリザーバ
503 圧力室

Claims (7)

  1. − 塩水(10)が第1圧力(p1)の下で圧送ポンプ(1)によってピストン/シリンダデバイスを有する圧力補償デバイス(2)の中へ導入されるステップと、
    − 塩水(11)が連続的に、第2の増圧された圧力(p2)の下にある圧力補償デバイス(2)から膜モジュール(3)の中へ導入され、該膜モジュール(3)の中で膜(6)によって脱塩水(12)と濃縮塩水(13)とに分離されるステップと、
    − 前記膜モジュール(3)から排出された濃縮塩水(13)は、連続的にほぼ前記第2圧力(p2)の下で前記圧力補償デバイス(2)の中へ導入され、該圧力補償デバイス(2)の中へ導入された塩水(10)に作用するほぼ前記第2圧力(p2)と協働して作用するため、及び塩水(11)を前記膜モジュール(3)の中へ導入するために、該圧力補償デバイス(2)の中で使用されるステップと、
    − 前記膜モジュール(3)の中へ導入される塩水(11)の連続流が、リザーバ(15)から排出される塩水によって膜(6)の表面の上に維持されるステップと、を備える水を逆浸透によって連続的に脱塩するための、特に海水を脱塩するための方法であって、
    前記リザーバ(15)が、ピストン(303)を備えたピストンリザーバ(403)と圧力リザーバ(20)とを備えており、前記ピストンリザーバ(403)が、ピストン前側において、前記圧力補償デバイス(2)の塩水出口と前記膜モジュール(3)の塩水入口とに連結された入口室(203) とを備えると共に、ピストン後側において、前記膜モジュール(3)の濃縮塩水(13)の出口に連結された出口室(103)と、前記圧力リザーバ(20)に連結された圧力室(503)とを備えており、且つ、
    所定の瞬間において、前記圧力室(503)の圧力を受ける第1のピストン後側面積と前記出口室(103)の圧力を受ける第2のピストン後側面積との比、及び前記圧力リザーバ(20)の圧力、前記圧力補償デバイス(2)から排出される塩水(11)の前記第2圧力(p2)より高い合計圧力が前記圧力室(503)及び前記出口室(103)に発生するように設定されるステップを更に備えることを特徴とする方法。
  2. 前記圧力補償デバイス(2)が、逆位相関係で動作すると共に各々がそれぞれのピストン(301,302)を有する2つのピストン/シリンダデバイス(401,402)を有しており、前記リザーバ(15)が、ピストン(301,302)の移動方向の変化に応じて、水を前記リザーバ(15)から前記膜モジュール(3)の中へ通すステップを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記リザーバ(15)から水を排出するための圧力が、前記膜モジュール(3)から排出される濃縮塩水(13)のほぼ前記第2圧力(p2)と、圧力リザーバ(20)からの補助圧力との組合せによって生成されるステップを更に備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. − 塩水(10)を第1圧力(p1)の下で圧力補償デバイス(2)の中へ導入するための圧送ポンプ(1)と、
    − 導入された塩水(11)を脱塩水(12)と濃縮塩水(13)とに分離するための膜モジュール(3)と、
    − 塩水(11)を第2の増圧された圧力(p2)の下で膜モジュール(3)の中へ連続的に供給すると共に濃縮塩水(13)を排出するためのピストン/シリンダデバイスを備えた圧力補償デバイス(2)と、
    − リザーバ(15)を備え、該リザーバ(15)により、前記膜モジュール(3)への水の排出によって膜(6)の表面にわたって前記膜モジュール(3)の中へ導入された塩水(11)の連続流を維持するためのリザーバ(15)と、を備えた水を逆浸透によって連続的に脱塩するための、特に海水を脱塩するための装置であって、
    前記リザーバ(15)が、ピストン(303)を備えたピストンリザーバ(403)と圧力リザーバ(20)とを備えており、前記ピストンリザーバ(403)が、ピストン前側において、前記圧力補償デバイス(2)の塩水出口と前記膜モジュール(3)の塩水入口とに連結された入口室(203) とを備えると共に、ピストン後側において、前記膜モジュール(3)の濃縮塩水(13)の出口に連結された出口室(103)と、前記圧力リザーバ(20)に連結された圧力室(503)とを備えており、且つ、
    所定の瞬間において、前記圧力室(503)の圧力を受ける第1のピストン後側面積と前記出口室(103)の圧力を受ける第2のピストン後側面積との比、及び前記圧力リザーバ(20)の圧力、前記圧力補償デバイス(2)から排出される塩水(11)の前記第2圧力(p2)より高い合計圧力が前記圧力室(503)及び前記出口室(103)に発生するように設定されることを特徴とする特徴とする装置。
  5. 前記圧力補償デバイス(2)が、逆位相関係で動作すると共に各々がそれぞれのピストン(301,302)を有する2つのピストン/シリンダデバイス(401,402)を有しており、前記リザーバ(15)が、ピストン(301,302)の移動方向の変化に応じて、水を前記リザーバ(15)から前記膜モジュール(3)の中へ通すことを特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. 前記ピストン(303)は、前記圧力室(503)の中で得る圧力がピストン後側の面積のほぼ4分の1に作用することができると共に、前記出口室(103)の中で得る圧力がピストン後側の面積のほぼ4分の3に作用することができるように構成されていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の装置。
  7. 前記圧力リザーバ(20)が、前記第2圧力(p2)の少なくとも2倍である圧力を有することを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の装置。
JP2004548709A 2002-11-05 2003-07-21 圧力低下を解決しつつ水を脱塩するための方法とデバイス Expired - Fee Related JP3926367B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10251342A DE10251342B4 (de) 2002-11-05 2002-11-05 Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Wasser mit Druckabfallüberbrückung
PCT/EP2003/007916 WO2004041418A1 (de) 2002-11-05 2003-07-21 Verfahren und vorrichtung zum entsalzen von wasser mit druckabfallüberbrückung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006504521A JP2006504521A (ja) 2006-02-09
JP3926367B2 true JP3926367B2 (ja) 2007-06-06

Family

ID=32115203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004548709A Expired - Fee Related JP3926367B2 (ja) 2002-11-05 2003-07-21 圧力低下を解決しつつ水を脱塩するための方法とデバイス

Country Status (18)

Country Link
US (1) US7550088B2 (ja)
EP (1) EP1560637B1 (ja)
JP (1) JP3926367B2 (ja)
KR (1) KR100670760B1 (ja)
CN (1) CN100409925C (ja)
AR (1) AR041890A1 (ja)
AT (1) ATE391549T1 (ja)
AU (1) AU2003254549B2 (ja)
BR (1) BR0315852B1 (ja)
CA (1) CA2502736C (ja)
CY (1) CY1108111T1 (ja)
DE (2) DE10251342B4 (ja)
DK (1) DK1560637T3 (ja)
ES (1) ES2301883T3 (ja)
IL (1) IL168159A (ja)
PL (1) PL211959B1 (ja)
PT (1) PT1560637E (ja)
WO (1) WO2004041418A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004061813A1 (de) 2004-12-22 2006-07-06 Robert Bosch Gmbh Kolbenpumpe mit wenigstens einem Kolbenelement
JP2009536878A (ja) * 2006-05-12 2009-10-22 エナジー リカバリー インコーポレイテッド ハイブリッドro/proシステム
WO2010124170A2 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 John Scialdone Deep water desalination system and method
DE102009020932A1 (de) * 2009-05-12 2010-11-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Druckaustauscher mit Linearantrieb
JP2011056439A (ja) * 2009-09-11 2011-03-24 Toshiba Corp 動力回収装置
US20140042102A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 World Wide Water Solutions Front Flush Systems and Methods
CN106369015B (zh) * 2016-09-07 2018-05-29 上海空间推进研究所 压差式能量回收泵
IL251499B (en) * 2017-04-02 2019-02-28 Efraty Avi Reverse osmosis installation in a closed circuit with a hydraulic arm for desalination with low energy consumption and a high recovery ratio
NL2019357B1 (en) * 2017-07-27 2019-02-18 Weir Minerals Netherlands Bv Pump system for handling a slurry medium
GB201813792D0 (en) 2018-08-23 2018-10-10 Davies Philip Andrew Desalination system and method
US11072542B2 (en) 2019-01-17 2021-07-27 A. O. Smith Corporation High water efficiency TDS creep solution
US11502323B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof
US11502322B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell with heat pump
US11855324B1 (en) 2022-11-15 2023-12-26 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump
CN118026409B (zh) * 2024-04-11 2024-06-14 四川发展环境科学技术研究院有限公司 一种厌氧氨氧化耦合硫自养反硝化的废水脱氮系统

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3498910A (en) * 1968-09-03 1970-03-03 Morris Mendelson Apparatus and process for the controlled osmotic separation of water from sea water
FR1585376A (ja) * 1968-10-11 1970-01-16
IL51522A0 (en) * 1976-02-27 1977-04-29 Ocean Water Ltd Improvements in or relating to water purification by reverse osmosis
US4178240A (en) * 1976-05-17 1979-12-11 Pinkerton Harry E Fluid handling system
US4187173A (en) * 1977-03-28 1980-02-05 Keefer Bowie Reverse osmosis method and apparatus
US4288326A (en) 1978-03-14 1981-09-08 Keefer Bowie Rotary shaft driven reverse osmosis method and apparatus
US4434056A (en) * 1979-04-06 1984-02-28 Keefer Bowie Multi-cylinder reverse osmosis apparatus and method
US4367140A (en) * 1979-11-05 1983-01-04 Sykes Ocean Water Ltd. Reverse osmosis liquid purification apparatus
US4637783A (en) 1980-10-20 1987-01-20 Sri International Fluid motor-pumping apparatus and method for energy recovery
GR75052B (ja) * 1981-01-05 1984-07-13 Mesple Jose L R
DE3344628A1 (de) * 1982-12-10 1984-06-14 Uop Inc., Des Plaines, Ill. Verfahren zum konzentrieren alkoholischer getraenke
HU197953B (en) 1984-07-30 1989-06-28 Eszakdunantuli Regionalis Vizm Method for utilizing the static gain of head of liquid medium
JPS6181584A (ja) 1984-09-28 1986-04-25 Shimadzu Corp 送液ポンプ
JPH07102305B2 (ja) * 1988-06-29 1995-11-08 株式会社ササクラ 逆浸透膜濃縮装置
DE3923722C2 (de) * 1989-07-18 1997-07-10 Uraca Pumpen Kombination von Verdrängerpumpe, insbesondere Kolbenpumpe, und Verdrängermotor, insbesondere Kolbenmotor
US5531887A (en) * 1995-05-24 1996-07-02 Howell Laboratories, Inc. Manually operated reverse osmosis desalinization system
US5628198A (en) * 1996-05-13 1997-05-13 Permar; Clark Liquid treatment apparatus for filtering liquid under pressure
US6017200A (en) * 1997-08-12 2000-01-25 Science Applications International Corporation Integrated pumping and/or energy recovery system
US6558537B1 (en) * 1999-05-25 2003-05-06 Miox Corporation Portable hydration system
NO309398B1 (no) * 1999-06-16 2001-01-22 Bjoern Lyng Fremgangsmåte og anlegg for produksjon av ferskvann fra saltholdig vann
DE19933147C2 (de) * 1999-07-20 2002-04-18 Aloys Wobben Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Wasser
DE10066033B4 (de) * 2000-11-21 2007-01-11 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Wasser
CN2461915Y (zh) * 2000-12-29 2001-11-28 刘博渊 带活塞式能量回收器的反渗透装置
CN1156334C (zh) * 2001-08-15 2004-07-07 天津大学 反渗透淡化系统阀控余压回收装置

Also Published As

Publication number Publication date
CY1108111T1 (el) 2014-02-12
PL375761A1 (en) 2005-12-12
WO2004041418A1 (de) 2004-05-21
KR20050084667A (ko) 2005-08-26
CN1852758A (zh) 2006-10-25
EP1560637A1 (de) 2005-08-10
DE50309593D1 (de) 2008-05-21
EP1560637B1 (de) 2008-04-09
AU2003254549B2 (en) 2005-12-15
JP2006504521A (ja) 2006-02-09
PT1560637E (pt) 2008-05-29
BR0315852A (pt) 2005-09-20
BR0315852B1 (pt) 2012-06-26
KR100670760B1 (ko) 2007-01-17
CA2502736C (en) 2008-07-15
DK1560637T3 (da) 2008-05-19
CN100409925C (zh) 2008-08-13
IL168159A (en) 2009-07-20
PL211959B1 (pl) 2012-07-31
AU2003254549A1 (en) 2004-06-07
US7550088B2 (en) 2009-06-23
DE10251342B4 (de) 2013-03-14
US20060124546A1 (en) 2006-06-15
DE10251342A1 (de) 2004-05-19
AR041890A1 (es) 2005-06-01
ES2301883T3 (es) 2008-07-01
ATE391549T1 (de) 2008-04-15
CA2502736A1 (en) 2004-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3926367B2 (ja) 圧力低下を解決しつつ水を脱塩するための方法とデバイス
AU2003283788B2 (en) Direct osmosis cleaning
US10967309B2 (en) Water purifying system and backwash module control method thereof
JP6070345B2 (ja) 逆浸透膜分離装置
KR20190104042A (ko) 역삼투 또는 나노여과에 의한 수처리 시스템 및 방법
JP3634847B2 (ja) 水を脱塩させるための方法および装置
US5460716A (en) Reverse osmosis water purification system having a permeate diaphragm pump
AU3167100A (en) Method and device for desalting water
WO2007115987A1 (de) Kleinmengen-umkehrosmose-anlage mit doppelmembran-permeatpumpe
JP6155742B2 (ja) 水処理装置
JP3176372B2 (ja) 飲用水浄化装置
KR20180076121A (ko) 수처리장치
JP6398132B2 (ja) 水処理装置、及びその運転方法
JP6398131B2 (ja) 水処理装置、及びその運転方法
KR20180081267A (ko) 수처리장치
KR20180026189A (ko) 밸러스트수 처리 시스템
JP2020110736A (ja) エネルギー回収装置
JP2005211847A (ja) 濾過装置
JP2002126457A (ja) 濾過装置
KR20180056139A (ko) 평형수 필터의 부식 방지를 위한 세정 시스템
JP2019171279A (ja) 水処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061010

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3926367

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140309

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees