JP3999829B2 - 逆浸透分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水の淡水化等の為に用いられる逆浸透分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周知のように、逆浸透分離装置は、海水の淡水化等の為に広く実用に供されているが、海水の淡水化の場合は、淡水の回収率として高々４０％に余儀なくされている。
【０００３】
何故ならば、４０％の回収率では、濃縮された側の海水濃度は１．６倍程度になって、一般的な操作圧力としての６ＭＰａぐらいでは、もはや実用的な透過水量が得られない為である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、かかる収率を６０％程度に高める為に、前段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液を昇圧せしめて次段の逆浸透膜モジュールユニットに供給して更に濃縮させる所謂、多段法により濃縮すること等が検討されつつあるが、この多段法は、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される原液を加圧するだけであって前段と次段間で濃縮液を昇圧せしめない従来法に比して一段と高い操作圧力（例えば、８〜９ＭＰａ）下で分離する為、省エネルギーの面において不利であって、この点の解決が急務であった。
【０００５】
本発明は、このようなことに鑑み、それを解決すべく鋭意検討の結果、後述する如くに、各種態様にエネルギー交換型昇圧装置を装着することにより、前段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液を昇圧せしめて次段の逆浸透膜モジュールユニットに供給して更に濃縮させる多段分離であっても省エネルギー化が図れることを見い出したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る逆浸透分離装置の一つは、請求項１に記載するように、前段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液を昇圧せしめて次段の逆浸透膜モジュールユニットに供給して更に濃縮させ得るように複数の逆浸透膜モジュールユニットを多段に配置した逆浸透分離装置において、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される原液を加圧する高圧ポンプを設置しているとともに、最終段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液が保有している圧力エネルギーのみを利用して前記原液を昇圧せしめるエネルギー交換型昇圧装置を、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される原液の流路に設置したことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施形態（参考例）では、原液は、高圧ポンプ１で加圧されて第１段の逆浸透膜モジュールユニット２に供給され、濃縮液３と透過液４とに分離されると共に濃縮液３が、第２段の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される。
【０００９】
このように、前段（第１段）の逆浸透膜モジュールユニット２から排出される濃縮液３を、次段（第２段）の逆浸透膜モジュールユニット５の供給液にするようにしている。
【００１０】
なお、第２段の逆浸透膜モジュールユニット５においても、濃縮液７と透過液８とに分離されるが、第２段の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される濃縮液３は、エネルギー交換型昇圧装置６を経て供給される。
【００１１】
その為、かかる濃縮液３は、エネルギー交換型昇圧装置６によって昇圧、すなわち、エネルギー交換型昇圧装置６が、第２段の逆浸透膜モジュールユニット５から排出される濃縮液７が保有している圧力エネルギーを利用して濃縮液３を昇圧する。従って、省エネルギー化が図れる。
【００１２】
また、図２に示す実施形態（参考例）では、第１段の逆浸透膜モジュールユニット２から排出される濃縮液３が、補助ポンプ９で昇圧せしめられた後、エネルギー交換型昇圧装置６により更に昇圧されて第２段の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される。なお、補助ポンプ９は必要に応じて装着され、省くこともできる。
【００１３】
また、上述の実施形態は、いずれにおいても、エネルギー交換型昇圧装置６を逆浸透膜モジュールユニット間に位置せしめて装着、すなわち、前段の逆浸透膜モジュールユニット２から次段の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される濃縮液３を、次段であると共に最終段の逆浸透膜モジュールユニット５から排出される濃縮液７が保有している圧力エネルギーを利用して昇圧せしめるエネルギー交換型昇圧装置６を装着している。
【００１４】
本発明では、図３に示す実施形態（実施例）のように、第１段の逆浸透膜モジュールユニット２に供給される原液を加圧する高圧ポンプ１を設置するとともに、次段であると共に最終段の逆浸透膜モジュールユニット５から排出される濃縮液７が保有している圧力エネルギーのみを利用して前記原液を昇圧せしめるエネルギー交換型昇圧装置６を、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される原液の流路に設置している。
【００１５】
かかる原液を昇圧せしめるエネルギー交換型昇圧装置６は、高圧ポンプ１と第１段の逆浸透膜モジュールユニット２間に、又は、高圧ポンプ１より原液供給源側（図３において高圧ポンプ１より左側）に位置せしめて装着すればよい。いずれの場合においても、エネルギー交換型昇圧装置６は、高圧ポンプ１で加圧されて第１段の逆浸透膜モジュールユニット２に供給される原液を、第２段の逆浸透膜モジュールユニット５から排出される濃縮液７が保有している圧力エネルギーのみを利用して昇圧する。従って、この実施形態において、省エネルギー化を図ることができる。
【００１６】
なお、第１段の逆浸透膜モジュールユニット２から排出されて第２段の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される濃縮液３は、補助ポンプ９で昇圧せしめられるが、この補助ポンプ９は、必要に応じて装着される。
【００１７】
また、図示した実施形態は、逆浸透膜モジュールユニットを２段に配置したにすぎないが、３段以上の多段（例えば３段）に設置してもよく、その場合においても、エネルギー交換型昇圧装置は、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される原液を、最終段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液が保有している圧力エネルギーのみを利用して昇圧せしめるように装着される。
【００１８】
次に、その他の実施形態（参考例）について述べる。図４において示されているように、２個のエネルギー交換型昇圧装置６ａ，６ｂを装着している。
【００１９】
すなわち、一方のエネルギー交換型昇圧装置６ａ（以下、これを第１のエネルギー交換型昇圧装置という。）が、一方の高圧ポンプ１ａと第１段の逆浸透膜モジュールユニット２との間に位置されて装着されていると共に、他方のエネルギー交換型昇圧装置６ｂ（以下、これを第２のエネルギー交換型昇圧装置という。）が、他方の高圧ポンプ１ｂと第２逆浸透膜モジュールユニット５との間に位置されて装着されている。
【００２０】
その為、第１のエネルギー交換型昇圧装置６ａが、高圧ポンプ１ａで加圧されて第１段の逆浸透膜モジュールユニット２に供給される原液を、第１段の逆浸透膜モジュールユニット２から排出される濃縮液３が保有している圧力エネルギーを利用して昇圧すると共に、第２のエネルギー交換型昇圧装置６ｂが、第１のエネルギー交換型昇圧装置６ａから排出されて薬品添加部１１を経て次段（第２段）の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される濃縮液１０を、次段（第２段）の逆浸透膜モジュールユニット５から排出される濃縮液７が保有している圧力エネルギーを利用して昇圧する。
【００２１】
なお、その際、濃縮液１０は、高圧ポンプ１ｂで加圧されて次段（第２段）の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される。従って、この実施形態においても省エネルギー化を図ることができるが、薬品添加部１１において、スケール成分の析出防止或いはＰＨ調整等の為の必要な薬品が、槽１２内の濃縮液１０に添加され、かつ、必要ならば攪拌混合されて、分離に好適な液に調整された濃縮液１０が次段（第２段）の逆浸透膜モジュールユニット５に供給される。かかる薬品添加においては、予め所定濃度に調整された薬液を用いることもできる。
【００２２】
また、第１のエネルギー交換型昇圧装置６ａは、高圧ポンプ１ａより原液供給源側（図３において高圧ポンプ１ａより左側）に位置せしめて装着してもよいと共に、第２のエネルギー交換型昇圧装置６ｂも、高圧ポンプ１ｂより薬品添加部源１１側に位置せしめて装着してもよく、更に、第２のエネルギー交換型昇圧装置６ｂから排出される濃縮液を、図示されていない次段の逆浸透膜モジュールユニットに供給してもよいが、このように供給しない場合においては、逆浸透膜モジュールユニット５は最終段に配設される。
【００２３】
【００２４】
以上説明した各種の実施形態において用いられるエネルギー交換型昇圧装置は、その代表例として、米国のユニオンポンプ・カンパニー製のハイドロリック・ターボチャージャーが挙げられる。このように、エネルギー交換型昇圧装置は、高圧液の保有エネルギーのみを利用して昇圧を行うものである。図３において示される上述の逆浸透分離装置において、エネルギー交換型昇圧装置６を前記ターボチャージャーで構成し、液温が２５℃、ＰＨが６．７、塩濃度が３．５％の原液を、第１段の逆浸透膜モジュールユニット２における操作圧力が５．２ＭＰａ、第２段の逆浸透膜モジュールユニット５における操作圧力が８ＭＰａで分離したところ、６３％の回収率が得られた。
【００２５】
なお、その際、高圧ポンプ１の吐出圧力は３．６ＭＰａであったが、これに対し、エネルギー交換型昇圧装置６を装着しない場合においては５．２ＭＰａであった。このように、エネルギー交換型昇圧装置６を装着することにより、高圧ポンプ１の吐出圧を減圧し得るので、省エネルギー化が図れると共に逆浸透分離装置の耐圧グレードを低下させることもできる。
【００２６】
【００２７】
なお、逆浸透膜モジュールエレメントは、スパイラル型若しくは中空糸型が好適であるが、他の型式のものであってもよい。更に、説明は省略しているが、原液（原海水など）は、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される前に、適当な前処理設備、すなわち、凝集／砂濾過／カートリッジフィルターなどで処理されることは当然であるが、前記砂濾過（或いはアンスラサイトを併用した２層濾過）の後にＭＦ、ＵＦなどの膜濾過装置を設置することも逆浸透膜の汚損を軽減する上で推奨できる。
【００２８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によると、前段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液を昇圧せしめて次段の逆浸透膜モジュールユニットに供給して更に濃縮させる多段分離であっても、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逆浸透分離装置の構成を示す図である。
【図２】逆浸透分離装置の他の構成を示す図である。
【図３】逆浸透分離装置の他の構成を示す図である。
【図４】逆浸透分離装置の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ 高圧ポンプ
２，５ 逆浸透膜モジュールユニット
３，７，１０ 濃縮液
４，８ 透過液
６，６ａ，６ｂ エネルギー交換型昇圧装置
９ 補助ポンプ
１１ 薬品添加部

Claims (1)

1. 前段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液を昇圧せしめて次段の逆浸透膜モジュールユニットに供給して更に濃縮させ得るように複数の逆浸透膜モジュールユニットを多段に配置した逆浸透分離装置において、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される原液を加圧する高圧ポンプを設置するとともに、最終段の逆浸透膜モジュールユニットから排出される濃縮液が保有している圧力エネルギーのみを利用して前記原液を昇圧せしめるエネルギー交換型昇圧装置を、第１段の逆浸透膜モジュールユニットに供給される原液の流路に設置したことを特徴とする逆浸透分離装置。

Images