JP4896929B2 - Seawater desalination system and system - Google Patents

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Description

この発明は、海水を淡水化する装置及びシステムに関する。   The present invention relates to an apparatus and system for desalinating seawater.

例えば特許文献1では、ペースト状の活性炭を含む電気二重層キャパシタを食塩水に漬け、電気二重層キャパシタに電界を印可し、ペースト状活性炭に食塩水のナトリウムイオンと塩素イオンを吸着させ、低濃度の食塩水(淡水)を取り出している。
特開2003−285066号公報
For example, in Patent Document 1, an electric double layer capacitor containing pasty activated carbon is immersed in saline, an electric field is applied to the electric double layer capacitor, and sodium ions and chlorine ions of saline are adsorbed on the pasty activated carbon, resulting in a low concentration. The salt water (fresh water) is taken out.
JP 2003-285066 A

上掲特許文献1の淡水化装置は、バッチ式であるため、効率が上がらず、淡水の生産量が悪い。
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、海水を効率良く淡水化することを目的とする。
Since the desalination apparatus of the above-mentioned patent document 1 is a batch type, efficiency is not improved and the production amount of fresh water is bad.
This invention is made | formed in view of the said matter, and aims at desalinating seawater efficiently.

上記課題を解決するため、本発明に係る淡水化装置は、
海水に活性炭粉末を混合して流す流路を有する装置本体と、
前記流路を互いに並行する第1、第2の領域に仕切るようにして前記装置本体に収容され、海水の透過を許容し活性炭粉末の透過を阻止する第1フィルタと、
前記第1領域に設けられた第1電極と、
前記第1フィルタを挟んで前記第1電極と対向するようにして前記第2領域に設けられた第2電極と、
海水が電気分解されない範囲で前記第1電極を前記第2電極より高電位にする直流電源と、
前記第1電極及び第2電極より下流側の前記流路に連なる第1取り出し口と、
前記第1取り出し口に設けられ、海水の透過を許容し活性炭粉末の透過を阻止する第2フィルタと、
を備えたことを特徴とする。
この特徴構成によれば、第1電極で活性炭粉末がプラス帯電し、この活性炭粉末に第1領域の海水中の塩素イオンが吸着する。さらに、第2領域の海水中の塩素イオンが、第1フィルタを透過し、前記プラス帯電した活性炭粉末に吸着する。また、第2電極で活性炭粉末がマイナス帯電し、この活性炭粉末に第2領域の海水中のナトリウムイオンが吸着する。さらに、第1領域の海水中のナトリウムイオンが、第1フィルタを透過し、前記マイナス帯電した活性炭粉末に吸着する。これにより、海水を効率よく淡水化できる。ここで、海水中には、ナトリウムイオン(Na)、塩素イオン(Cl)だけでなく、マグネシウムイオン(Mg)や硫酸イオン(SO 2−)等も存在しており、それらの他のイオンもナトリウムイオンや塩素イオンと同様な挙動をする。
In order to solve the above problems, a desalination apparatus according to the present invention includes:
An apparatus main body having a flow path for mixing and flowing activated carbon powder in seawater;
A first filter which is accommodated in the apparatus main body so as to partition the flow path into first and second regions parallel to each other, and allows permeation of seawater and prevents permeation of activated carbon powder;
A first electrode provided in the first region;
A second electrode provided in the second region so as to face the first electrode across the first filter;
A direct current power source for setting the first electrode to a higher potential than the second electrode in a range where seawater is not electrolyzed;
A first extraction port connected to the flow path downstream from the first electrode and the second electrode;
A second filter that is provided at the first outlet and allows seawater to pass therethrough and prevents activated carbon powder from passing through;
It is provided with.
According to this characteristic configuration, the activated carbon powder is positively charged by the first electrode, and chlorine ions in seawater in the first region are adsorbed to the activated carbon powder. Further, chlorine ions in the seawater in the second region pass through the first filter and are adsorbed on the positively charged activated carbon powder. Further, the activated carbon powder is negatively charged at the second electrode, and sodium ions in the seawater in the second region are adsorbed to the activated carbon powder. Furthermore, sodium ions in seawater in the first region pass through the first filter and are adsorbed on the negatively charged activated carbon powder. Thereby, seawater can be desalinated efficiently. Here, not only sodium ions (Na + ) and chlorine ions (Cl ) but also magnesium ions (Mg + ) and sulfate ions (SO 4 2− ) exist in seawater. These ions behave similarly to sodium ions and chlorine ions.

前記第1取り出し口が前記流路の中間部に配置され、前記第1フィルタひいては前記第1、第2領域が前記流路の前記中間部より下流側に延びており、
前記第1取り出し口より下流側の第1領域に設けられた第3電極と、
前記第1フィルタを挟んで前記第3電極と対向するようにして前記第1取り出し口より下流側の第2領域に設けられた第4電極と、
を更に備え、前記第3電極から電流の流出が起き、前記第4電極への電流の流入が起きるよう配線することが好ましい。
前記第3、第4電極間には第3電極が第4電極に対して高位の起電力が生じる。このとき、第3電極から流出する電流が存在し、第4電極へ流入する電流が存在することで、第3電極では活性炭粉末から塩素イオンを離脱させることができ、第4電極では活性炭粉末からナトリウムイオンを離脱させることができる。
The first outlet is disposed in an intermediate portion of the flow path, and the first filter and thus the first and second regions extend downstream from the intermediate portion of the flow path;
A third electrode provided in a first region downstream of the first outlet,
A fourth electrode provided in a second region downstream of the first extraction port so as to face the third electrode across the first filter;
Preferably, wiring is performed so that current flows out from the third electrode and current flows into the fourth electrode.
A high electromotive force is generated between the third electrode and the fourth electrode with respect to the fourth electrode. At this time, since there is a current flowing out from the third electrode and a current flowing into the fourth electrode, chlorine ions can be released from the activated carbon powder in the third electrode, and from the activated carbon powder in the fourth electrode. Sodium ions can be released.

前記第3電極から電流を流出させ、かつ前記第4電極へ電流を流入させるためは、前記第3電極と第4電極を短絡させた配線構造でもよいが、好ましくは以下の配線構造を採る。
すなわち、前記直流電源の正極が、前記第1電極に接続され、前記直流電源の負極が、前記第3電極に接続され、前記第2電極と前記第4電極が短絡されているか、又は前記直流電源の正極が、前記第4電極に接続され、前記直流電源の負極が、前記第2電極に接続され、前記第1電極と前記第3電極が短絡されていることが好ましい。
これによって、第3電極から電流が流出し、第4電極へ電流が流入するようにできる。しかも、第3、第4電極間に生じる起電力の分だけ直流電源の電圧を低くできる。これにより、電力効率を向上できる。
In order to allow a current to flow out from the third electrode and to allow a current to flow into the fourth electrode, a wiring structure in which the third electrode and the fourth electrode are short-circuited may be used, but the following wiring structure is preferably employed.
That is, the positive electrode of the DC power supply is connected to the first electrode, the negative electrode of the DC power supply is connected to the third electrode, and the second electrode and the fourth electrode are short-circuited, or the DC It is preferable that a positive electrode of a power supply is connected to the fourth electrode, a negative electrode of the DC power supply is connected to the second electrode, and the first electrode and the third electrode are short-circuited.
As a result, current can flow out from the third electrode and current can flow into the fourth electrode. In addition, the voltage of the DC power supply can be lowered by the amount of electromotive force generated between the third and fourth electrodes. Thereby, power efficiency can be improved.

前記淡水化装置が、前記流路の下流端に連なる第2取り出し口と、
前記第2取り出し口に設けられ、海水の透過を許容し活性炭粉末の透過を阻止する第3フィルタと、
前記活性炭粉末を前記流路の下流端から上流端に戻す回収路と、
を更に備えていることが好ましい。
これにより、活性炭粉末を再利用できる。
The desalination apparatus, a second extraction port connected to the downstream end of the flow path;
A third filter that is provided at the second outlet and allows seawater to pass therethrough and prevents activated carbon powder from passing through;
A recovery path for returning the activated carbon powder from the downstream end to the upstream end of the flow path;
Is preferably further provided.
Thereby, activated carbon powder can be reused.

前記第1電極が、海水及び活性炭粉末の透過を許容することが好ましい。これにより、活性炭粉末の第1電極への接触頻度を高めることができ、活性炭粉末のプラス帯電や塩素イオンの吸着を効率よく起こさせることができる。
前記第2電極が、海水及び活性炭粉末の透過を許容することが好ましい。これにより、活性炭粉末の第2電極への接触頻度を高めることができ、活性炭粉末のマイナス帯電やナトリウムイオンの吸着を効率よく起こさせることができる。
前記第3電極が、海水及び活性炭粉末の透過を許容することが好ましい。これにより、塩素イオンを吸着した活性炭粉末の第3電極への接触頻度を高めることができ、正電荷の回収や塩素イオンの離脱を効率よく起こさせることができる。
前記第4電極が、海水及び活性炭粉末の透過を許容することが好ましい。これにより、ナトリウムイオンを吸着した活性炭粉末の第4電極への接触頻度を高めることができ、負電荷の回収やナトリウムイオンの離脱を効率よく起こさせることができる。
It is preferable that the first electrode allows permeation of seawater and activated carbon powder. Thereby, the contact frequency of activated carbon powder to the 1st electrode can be raised, and positive charge of activated carbon powder and adsorption | suction of a chlorine ion can be caused efficiently.
It is preferable that the second electrode allows permeation of seawater and activated carbon powder. Thereby, the contact frequency of the activated carbon powder to the second electrode can be increased, and negative charging of the activated carbon powder and adsorption of sodium ions can be efficiently caused.
It is preferable that the third electrode allows permeation of seawater and activated carbon powder. Thereby, the contact frequency to the 3rd electrode of the activated carbon powder which adsorb | sucked the chlorine ion can be raised, and collection | recovery of positive charge and detachment | leave of a chlorine ion can be caused efficiently.
It is preferable that the fourth electrode allows permeation of seawater and activated carbon powder. Thereby, the contact frequency to the 4th electrode of the activated carbon powder which adsorb | sucked the sodium ion can be raised, and collection | recovery of a negative charge and detachment | leave of a sodium ion can be caused efficiently.

前記第1電極が、金属ウールで構成されていることが好ましい。これにより、海水及び活性炭粉末が第1電極を確実に透過するようにできる。
前記第2電極が、金属ウールで構成されていることが好ましい。これにより、海水及び活性炭粉末が第2電極を確実に透過するようにできる。
前記第3電極が、金属ウールで構成されていることが好ましい。これにより、海水及び活性炭粉末が第3電極を確実に透過するようにできる。
前記第4電極が、金属ウールで構成されていることが好ましい。これにより、海水及び活性炭粉末が第4電極を確実に透過するようにできる。
The first electrode is preferably made of metal wool. Thereby, seawater and activated carbon powder can be reliably transmitted through the first electrode.
The second electrode is preferably made of metal wool. Thereby, seawater and activated carbon powder can be reliably transmitted through the second electrode.
The third electrode is preferably made of metal wool. Thereby, seawater and activated carbon powder can be surely transmitted through the third electrode.
The fourth electrode is preferably made of metal wool. Thereby, seawater and activated carbon powder can be surely transmitted through the fourth electrode.

前記第1フィルタが絶縁体であることが好ましい。前記第1電極が、前記第1フィルタに接していることが好ましい。前記第2電極が、前記第1フィルタに接していることが好ましい。前記第3電極が、前記第1フィルタに接していることが好ましい。前記第4電極が、前記第1フィルタに接していることが好ましい。
これにより、塩素イオン又はナトリウムイオンが、第1フィルタを介して第1、第2領域間を移動する際の抵抗を小さくできる。
The first filter is preferably an insulator. It is preferable that the first electrode is in contact with the first filter. It is preferable that the second electrode is in contact with the first filter. It is preferable that the third electrode is in contact with the first filter. It is preferable that the fourth electrode is in contact with the first filter.
Thereby, the resistance at the time of a chlorine ion or sodium ion moving between 1st, 2nd area | regions via a 1st filter can be made small.

前記第1電極が、前記第1領域の流通断面の全体に充填されていることが好ましい。これにより、第1領域を通る海水と活性炭粉末の混合流体の全体が第1電極の内部を透過するようにでき、第1電極での反応を十分に確保できる。
前記第2電極が、前記第2領域の流通断面の全体に充填されていることが好ましい。これにより、第2領域を通る海水と活性炭粉末の混合流体の全体が第2電極の内部を透過するようにでき、第2電極での反応を十分に確保できる。
前記第3電極が、前記第1領域の流通断面の全体に充填されていることが好ましい。これにより、第1領域を通る海水と活性炭粉末の混合流体の全体が第3電極の内部を透過するようにでき、第3電極での反応を十分に確保できる。
前記第4電極が、前記第2領域の流通断面の全体に充填されていることが好ましい。これにより、第2領域を通る海水と活性炭粉末の混合流体の全体が第4電極の内部を透過するようにでき、第4電極での反応を十分に確保できる。
It is preferable that the first electrode is filled in the entire flow section of the first region. Thereby, the whole mixed fluid of seawater and activated carbon powder passing through the first region can be transmitted through the inside of the first electrode, and a reaction at the first electrode can be sufficiently ensured.
It is preferable that the second electrode is filled in the entire flow section of the second region. Thereby, the whole mixed fluid of seawater and activated carbon powder passing through the second region can pass through the inside of the second electrode, and the reaction at the second electrode can be sufficiently ensured.
It is preferable that the third electrode is filled in the entire flow section of the first region. Thereby, the whole mixed fluid of seawater and activated carbon powder passing through the first region can pass through the inside of the third electrode, and the reaction at the third electrode can be sufficiently ensured.
It is preferable that the fourth electrode is filled in the entire flow section of the second region. Thereby, the whole mixed fluid of seawater and activated carbon powder passing through the second region can pass through the inside of the fourth electrode, and the reaction at the fourth electrode can be sufficiently ensured.

本発明に係る淡水化システムは、前記淡水化装置を複数段備え、前段の淡水化装置の第1取り出し口を後段の淡水化装置の流路の上流端に連ねたことを特徴とする。
この特徴構成によれば、海水を複数段の淡水化装置に順次通し、段ごとに淡水化を進めることにより、良質の淡水を得ることができる。
本淡水化装置の後段に逆浸透膜法の淡水化装置を設けてもよい。そのようにすると、本淡水化装置では海水中の食塩濃度を低減させることができ、海水の浸透圧を大幅に下げることができる。このため、後段の逆浸透膜法淡水化装置では加圧圧力が低くて済み、膜の耐久性や、加圧装置の簡易化に貢献できる。
The desalination system according to the present invention is characterized in that the desalination apparatus includes a plurality of stages, and the first extraction port of the front stage desalination apparatus is connected to the upstream end of the flow path of the rear stage desalination apparatus.
According to this characteristic configuration, high-quality fresh water can be obtained by sequentially passing seawater through a plurality of stages of desalination apparatuses and proceeding with desalination for each stage.
You may provide the desalination apparatus of a reverse osmosis membrane method in the back | latter stage of this desalination apparatus. If it does so, in this desalination apparatus, the salt concentration in seawater can be reduced and the osmotic pressure of seawater can be reduced significantly. For this reason, in the latter stage reverse osmosis membrane method desalination apparatus, the pressurization pressure may be low, which contributes to the durability of the membrane and simplification of the pressurization apparatus.

本発明によれば、海水を効率よく淡水化できる。   According to the present invention, seawater can be efficiently desalinated.

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図3に示すように、海水淡水化システムSは、複数段の海水淡水化装置1,1…を有している。これら淡水化装置1,1…は、直列に連結され、カスケードを構成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 3, the seawater desalination system S includes a plurality of seawater desalination apparatuses 1, 1. These desalination apparatuses 1, 1... Are connected in series to form a cascade.

図1に示すように、各淡水化装置1は、装置本体10と、直流電源20と、電極31〜34とを備えている。   As shown in FIG. 1, each desalination apparatus 1 includes an apparatus main body 10, a DC power supply 20, and electrodes 31 to 34.

装置本体10は、好ましくは耐塩水性を有する樹脂(絶縁体)で構成され、縦長の容器状になっている。図2に示すように、装置本体10の断面は四角形になっているが、これに限定されるものではなく、円形断面や四角形以外の多角形断面になっていてもよい。   The apparatus main body 10 is preferably made of a salt water-resistant resin (insulator) and has a vertically long container shape. As shown in FIG. 2, the cross section of the apparatus main body 10 is a square, but is not limited thereto, and may be a circular cross section or a polygonal cross section other than a square.

図1に示すように、装置本体10の内部空間は、流路11になっている。装置本体10の長手方向の一端の壁(上流側の端壁、図1において上)には海水供給口12が設けられている。図1及び図3に示すように、1段目の淡水化装置1の供給口12には海水供給路51が接続されている。海水が、供給路51を通って供給口12から流路11内に供給されるようになっている。流路11内の海水には活性炭粉末92が混入されている。活性炭粉末92の平均粒径は、例えば10〜1000μmである。   As shown in FIG. 1, the internal space of the apparatus main body 10 is a flow path 11. A seawater supply port 12 is provided on a wall at one end in the longitudinal direction of the apparatus main body 10 (upstream end wall, upper in FIG. 1). As shown in FIGS. 1 and 3, a seawater supply path 51 is connected to the supply port 12 of the first-stage desalination apparatus 1. Seawater is supplied into the flow path 11 from the supply port 12 through the supply path 51. Activated carbon powder 92 is mixed in the seawater in the flow path 11. The average particle diameter of the activated carbon powder 92 is, for example, 10 to 1000 μm.

装置本体10の内部11に第1フィルタ41が設けられている。第1フィルタ41は、例えばセルロースやテフロン(登録商標)等の樹脂(絶縁体)からなるフィルタで構成され、海水の透過を許容し、活性炭粉末の透過を阻止する。第1フィルタ41の目の大きさは、例えば0.5〜500μm程度の範囲で活性炭粉末92の粒径より小さくなるように形成されている。第1フィルタ41の厚さは、例えば10〜50μm程度である。
第1フィルタ41として濾紙を用いてもよい。
A first filter 41 is provided in the interior 11 of the apparatus body 10. The first filter 41 is constituted by a filter made of a resin (insulator) such as cellulose or Teflon (registered trademark), for example, and allows permeation of seawater and prevents permeation of activated carbon powder. The size of the first filter 41 is formed to be smaller than the particle size of the activated carbon powder 92, for example, in the range of about 0.5 to 500 μm. The thickness of the first filter 41 is, for example, about 10 to 50 μm.
Filter paper may be used as the first filter 41.

第1フィルタ41は、装置本体10の長手方向(図1において上下)に延びている。図1に示すように、第1フィルタ41の長手方向の両端部は、それぞれ装置本体10の長手方向の同側の端壁に達しておらず、該端壁から少し離れている。図2に示すように、第1フィルタ41の幅方向の両端部は、装置本体10の周壁に達している。図1及び図2に示すように、第1フィルタ41によって、流路11が第1領域13と第2領域14に仕切られている。図1に示すように、第1、第2領域13,14は、互いに並行して装置本体10の長手方向に延びている。   The first filter 41 extends in the longitudinal direction of the apparatus main body 10 (up and down in FIG. 1). As shown in FIG. 1, both end portions of the first filter 41 in the longitudinal direction do not reach the end walls on the same side in the longitudinal direction of the apparatus body 10, but are slightly separated from the end walls. As shown in FIG. 2, both end portions in the width direction of the first filter 41 reach the peripheral wall of the apparatus main body 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the flow path 11 is partitioned into a first region 13 and a second region 14 by the first filter 41. As shown in FIG. 1, the first and second regions 13 and 14 extend in the longitudinal direction of the apparatus body 10 in parallel with each other.

第1領域13の中間部より上流側(図1において上)の部分に第1電極31が収容されている。第1電極31は、例えばステンレスウールで構成されている。第1電極31の内部を海水だけでなく活性炭粉末92も透過できるようになっている。図2に示すように、第1電極31は、第1領域13の流通断面の全体に充填されている。第1電極31の周面は、第1フィルタ41及び装置本体10の内面にぴったり接している。   The first electrode 31 is accommodated in a portion upstream of the intermediate portion of the first region 13 (upper in FIG. 1). The first electrode 31 is made of, for example, stainless wool. Not only seawater but also activated carbon powder 92 can pass through the first electrode 31. As shown in FIG. 2, the first electrode 31 is filled in the entire flow section of the first region 13. The peripheral surface of the first electrode 31 is in close contact with the first filter 41 and the inner surface of the apparatus main body 10.

第2領域14の中間部より上流側の部分に第2電極32が収容されている。第2電極32は、第1電極31と同様に例えばステンレスウールで構成され、海水及び活性炭粉末92の透過を許容する。第2電極32は、第2領域14の流通断面の全体に充填されている。第2電極32の周面は、第1フィルタ41及び装置本体10の内面にぴったり接している。   The second electrode 32 is accommodated in a portion upstream of the intermediate portion of the second region 14. The second electrode 32 is made of, for example, stainless wool like the first electrode 31 and allows permeation of seawater and activated carbon powder 92. The second electrode 32 is filled in the entire flow section of the second region 14. The peripheral surface of the second electrode 32 is in close contact with the first filter 41 and the inner surface of the apparatus main body 10.

第1電極31と第2電極32は、第1フィルタ41を挟んで互いに対向している。   The first electrode 31 and the second electrode 32 face each other with the first filter 41 interposed therebetween.

図1に示すように、装置本体10の上流側の端壁と、電極31,32及び第1フィルタ41の上流側の端部との間には、上流路部分11aが形成されている。上流路部分11aは、供給口12に連なるとともに、第1領域13と第2領域14の上流端どうし間に跨り、各領域13,14に連通している。   As shown in FIG. 1, an upper flow path portion 11 a is formed between the upstream end wall of the apparatus main body 10 and the upstream end portions of the electrodes 31, 32 and the first filter 41. The upper flow path portion 11 a is continuous with the supply port 12, spans between the upstream ends of the first region 13 and the second region 14, and communicates with the regions 13 and 14.

第1フィルタ41ひいては第1、第2領域13,14は、第1、第2電極31,32より下流側に延びている。
第1領域13の第1電極31より下流側(供給口12とは反対側)の部分には、第3電極33が配置されている。第3電極33は、例えばステンレスウールで構成され、海水及び活性炭粉末92の透過を許容する。第3電極33は、第1領域13の流通断面の全体に充填されている。第3電極33の周面は、第1フィルタ41及び装置本体10の内面にぴったり接している。
The first filter 41 and thus the first and second regions 13 and 14 extend downstream from the first and second electrodes 31 and 32.
A third electrode 33 is disposed in a portion of the first region 13 on the downstream side (the side opposite to the supply port 12) from the first electrode 31. The third electrode 33 is made of, for example, stainless wool and allows permeation of seawater and activated carbon powder 92. The third electrode 33 is filled in the entire flow section of the first region 13. The peripheral surface of the third electrode 33 is in close contact with the first filter 41 and the inner surface of the apparatus main body 10.

第2領域14の第2電極32より下流側の部分には、第4電極34が配置されている。第4電極34は、例えばステンレスウールで構成され、海水及び活性炭粉末92の透過を許容する。第4電極34は、第2領域14の流通断面の全体に充填されている。第4電極34の周面は、第1フィルタ41及び装置本体10の内面にぴったり接している。   A fourth electrode 34 is disposed in a portion of the second region 14 on the downstream side of the second electrode 32. The fourth electrode 34 is made of, for example, stainless wool and allows permeation of seawater and activated carbon powder 92. The fourth electrode 34 is filled in the entire flow section of the second region 14. The peripheral surface of the fourth electrode 34 is in close contact with the first filter 41 and the inner surface of the apparatus main body 10.

第3電極33と第4電極34は、第1フィルタ41を挟んで互いに対向している。   The third electrode 33 and the fourth electrode 34 are opposed to each other with the first filter 41 interposed therebetween.

直流電源20は、電池21を主要構成として含んでいる。直流電源20の正極が、第1電極31に接続されている。直流電源20の負極が、第3電極33に接続されている。第2電極32と第4電極34が、短絡線22によって繋がれている。直流電源20のオンにより、第1電極31が第2電極32より高電位になる。電極31,32間の電位差は、海水が電気分解する大きさ(約1V前後)より小さい。第2電極32と第4電極34は等電位である。   The DC power source 20 includes a battery 21 as a main component. A positive electrode of the DC power supply 20 is connected to the first electrode 31. A negative electrode of the DC power supply 20 is connected to the third electrode 33. The second electrode 32 and the fourth electrode 34 are connected by the short-circuit line 22. When the DC power supply 20 is turned on, the first electrode 31 becomes higher in potential than the second electrode 32. The potential difference between the electrodes 31 and 32 is smaller than the size at which seawater is electrolyzed (about 1 V). The second electrode 32 and the fourth electrode 34 are equipotential.

第1電極31と第3電極33は、両者間に作用する電界が無視できる程度に十分大きく離れている。第1電極31と第3電極33との間に第1中間領域部13a(流路11の第1領域13の中間部)が形成されている。   The first electrode 31 and the third electrode 33 are sufficiently separated so that the electric field acting between them can be ignored. A first intermediate region 13a (an intermediate portion of the first region 13 of the flow path 11) is formed between the first electrode 31 and the third electrode 33.

第2電極32と第4電極34は、第1、第3電極31,33と略同じ距離だけ離れている。第2電極32と第4電極34との間に第2中間領域部14a(流路11の第2領域14の中間部)が形成されている。   The second electrode 32 and the fourth electrode 34 are separated by substantially the same distance as the first and third electrodes 31 and 33. A second intermediate region 14 a (an intermediate portion of the second region 14 of the flow path 11) is formed between the second electrode 32 and the fourth electrode 34.

装置本体10ひいては流路11の長手方向の中間部には第1取り出し口15が設けられている。取り出し口15は、第2中間領域部14aに連なるように開口している。取り出し口15には第2フィルタ42が設けられている。第2フィルタ42は、第1フィルタ41と同様に、例えばセルロースやテフロン(登録商標)等の樹脂(絶縁体)からなるフィルタで構成され、海水の透過を許容し、活性炭粉末の透過を阻止する。第2フィルタ42の目の大きさは、活性炭粉末92の粒径より小さく、例えば10μm程度である。   A first take-out port 15 is provided in the longitudinal direction of the apparatus main body 10 and the flow path 11. The take-out port 15 opens so as to continue to the second intermediate region portion 14a. A second filter 42 is provided at the outlet 15. Similar to the first filter 41, the second filter 42 is configured by a filter made of a resin (insulator) such as cellulose or Teflon (registered trademark), and allows permeation of seawater and prevents permeation of activated carbon powder. . The size of the second filter 42 is smaller than the particle size of the activated carbon powder 92, for example, about 10 μm.

取り出し口15から淡水供給路52が延びている。図3に示すように、供給路52は、次段の淡水化装置1の供給口12に連なっている。   A fresh water supply path 52 extends from the outlet 15. As shown in FIG. 3, the supply path 52 is connected to the supply port 12 of the next-stage desalination apparatus 1.

図1に示すように、電極33,34及び第1フィルタ41の下流側の端部と、装置本体10の下流側の端壁との間には、下流路部分11bが形成されている。下流路部分11bは、第1領域13と第2領域14の下流端どうし間に跨り、各領域13,14に連通している。   As shown in FIG. 1, a lower flow path portion 11 b is formed between the downstream ends of the electrodes 33 and 34 and the first filter 41 and the downstream end wall of the apparatus main body 10. The lower flow path portion 11 b extends between the downstream ends of the first region 13 and the second region 14 and communicates with the regions 13 and 14.

装置本体10の下流側の端壁には、第2取り出し口16が設けられている。取り出し口16は、下流路部分11bに連なるように開口している。取り出し口16には、第3フィルタ43が設けられている。第3フィルタ43は、第1、第2フィルタ41,42と同様に、例えばセルロースやテフロン(登録商標)等の樹脂(絶縁体)からなるフィルタで構成され、海水の透過を許容し、活性炭粉末の透過を阻止する。第3フィルタ43の目の大きさは、活性炭粉末92の粒径より小さく、例えば10μm程度である。   A second outlet 16 is provided on the downstream end wall of the apparatus body 10. The take-out port 16 opens so as to be continuous with the lower flow path portion 11b. A third filter 43 is provided at the outlet 16. Similar to the first and second filters 41 and 42, the third filter 43 is composed of a filter made of a resin (insulator) such as cellulose or Teflon (registered trademark), and allows permeation of seawater. Blocks the transmission of. The size of the third filter 43 is smaller than the particle size of the activated carbon powder 92, for example, about 10 μm.

取り出し口16から排出路53が引き出されている。   A discharge path 53 is drawn out from the outlet 16.

装置本体10の周壁の下流側の端部には、下流路部分11bに連なる活性炭回収口17が設けられている。回収口17は、下流路部分11b内の活性炭粉末92を少量の海水と共に取り込むことができる。回収口17から活性炭回収路54が延びている。回収路54にねじポンプやチューブポンプ等からなる活性炭回収ポンプ55が設けられている。装置本体10の周壁の上流側の端部には、活性炭戻し口18が設けられている。この活性炭戻し口18に回収路54が連なっている。戻し口18は、上流路部分11aに開口している。
なお、活性炭回収ライン17,18,54,55は、第1、第2の領域13,14にそれぞれ対応するよう二組設けられているが、一組だけにしてもよい。回収口17を装置本体10の長手方向の下流側の端壁に設けてもよく、戻し口18を装置本体10の長手方向の上流側の端壁に設けてもよい。
At the downstream end of the peripheral wall of the apparatus main body 10, an activated carbon recovery port 17 connected to the lower flow path portion 11b is provided. The recovery port 17 can take in the activated carbon powder 92 in the lower flow path portion 11b together with a small amount of seawater. An activated carbon recovery path 54 extends from the recovery port 17. An activated carbon recovery pump 55 such as a screw pump or a tube pump is provided in the recovery path 54. An activated carbon return port 18 is provided at the upstream end of the peripheral wall of the apparatus body 10. A collection path 54 is connected to the activated carbon return port 18. The return port 18 opens to the upper flow path portion 11a.
The activated carbon recovery lines 17, 18, 54, 55 are provided in two sets so as to correspond to the first and second regions 13, 14, respectively, but only one set may be used. The recovery port 17 may be provided on the end wall on the downstream side in the longitudinal direction of the apparatus body 10, and the return port 18 may be provided on the end wall on the upstream side in the longitudinal direction of the apparatus body 10.

上記構成の淡水化システムSによって海水を淡水化する方法を説明する。
常時一定量の海水が供給路51を経て1段目の淡水化装置1の供給口12から上流路部分11aに供給される。海水は、上流路部分11a内の活性炭粉末92と混合する。この海水と活性炭粉末92の混合流体の約半分は、第1領域13に流れ込み、ステンレスウールからなる第1電極31の内部に入り込む。混合流体の残り約半分は、第2領域14に流れ込み、ステンレスウールからなる第2電極32の内部に入り込む。
各電極31,32が領域13,14の流通断面の全体に充填されているため、混合流体が各電極31,32の内部に確実に入り込むようにでき、電極31,32の外側を通り抜けないようにできる。ひいては、後述する反応(式1〜4)が確実に起きるようにできる。
A method for desalinating seawater with the desalination system S having the above-described configuration will be described.
A constant amount of seawater is always supplied from the supply port 12 of the first-stage desalination apparatus 1 to the upper flow path portion 11a through the supply path 51. Seawater is mixed with the activated carbon powder 92 in the upper flow path portion 11a. About half of the mixed fluid of seawater and activated carbon powder 92 flows into the first region 13 and enters the first electrode 31 made of stainless wool. The remaining half of the mixed fluid flows into the second region 14 and enters the second electrode 32 made of stainless wool.
Since the electrodes 31 and 32 are filled in the entire flow section of the regions 13 and 14, the mixed fluid can surely enter the electrodes 31 and 32, and does not pass outside the electrodes 31 and 32. Can be. As a result, reaction (Formulas 1-4) mentioned later can be made to occur reliably.

第1電極31と第2電極32との間には直流電源20によって電位差が形成され、第1電極31が第2電極32より高電位になっている。電極31,32間の電位差は、例えば1V程度であり、海水の電気分解電圧より小さい。よって、塩酸等が発生するのを防止できる。   A potential difference is formed between the first electrode 31 and the second electrode 32 by the DC power supply 20, and the first electrode 31 is at a higher potential than the second electrode 32. The potential difference between the electrodes 31 and 32 is, for example, about 1 V, which is smaller than the seawater electrolysis voltage. Therefore, generation of hydrochloric acid or the like can be prevented.

第1電極31には正電荷が誘起され、第2電極32には負電荷が誘起される。したがって、第1領域13に流れ込んだ混合流体中の活性炭粉末92は、第1電極31を構成するステンレスウールに接触したとき、電子を奪われ(正電荷を与えられ)、プラスに帯電する(式1)。
C → C + e (式1)
このプラス帯電した活性炭粉末92に海水の塩素イオンが吸着する(式2)。この活性炭粉末92と塩素イオンの結合体を便宜上、CClと表記する。
+ Cl → CCl (式2)
さらに、電極31,32間の電界によって、第2領域14の上流側部(第2電極32の内部)の塩素イオンが、第1フィルタ41を透過し、第1領域13の上流側部(第1電極31の内部)に移って来る。この第2領域14からの塩素イオンも第1電極31内のプラス帯電した活性炭粉末92に吸着される(式2)。電極31,32がフィルタ41にそれぞれぴったり接しているため、第2領域14の塩素イオンが第1領域13へ移動する際の抵抗を小さくでき、電極31,32間の電界強度を大きくしなくても、塩素イオンの移動を促進できる。
A positive charge is induced in the first electrode 31, and a negative charge is induced in the second electrode 32. Therefore, when the activated carbon powder 92 in the mixed fluid that has flowed into the first region 13 comes into contact with the stainless wool constituting the first electrode 31, the electrons are deprived (given positive charge) and charged positively (formula 1).
C → C + + e (Formula 1)
Chlorine ions of seawater are adsorbed on the positively charged activated carbon powder 92 (Equation 2). For convenience, the activated carbon powder 92 and chloride ion conjugate is denoted as CCl.
C + + Cl - → CCl (Equation 2)
Furthermore, due to the electric field between the electrodes 31 and 32, chlorine ions in the upstream side portion of the second region 14 (inside the second electrode 32) pass through the first filter 41, and the upstream side portion of the first region 13 (the first side) 1 electrode 31). Chlorine ions from the second region 14 are also adsorbed to the positively charged activated carbon powder 92 in the first electrode 31 (Formula 2). Since the electrodes 31 and 32 are in close contact with the filter 41, the resistance when chlorine ions in the second region 14 move to the first region 13 can be reduced, and the electric field strength between the electrodes 31 and 32 can be increased. Can also promote the movement of chloride ions.

また、第2領域14に流れ込んだ混合流体中の活性炭粉末92は、第2電極32を構成するステンレスウールに接触したとき、第2電極32から電子を受け取り、マイナスに帯電する(式3)。
C + e → C (式3)
このマイナス帯電した活性炭粉末92に海水中のナトリウムイオンが吸着する(式4)。この活性炭粉末92とナトリウムイオンの結合体を便宜上、CNaと表記する。
+ Na → CNa (式4)
さらに、電極31,32間の電界によって、第1領域13の上流側部(第1電極31の内部)のナトリウムイオンが、第1フィルタ41を透過し、第2領域14の上流側部(第2電極32の内部)に移って来る。この第1領域13からのナトリウムイオンも第2電極32内のマイナス帯電した活性炭粉末92に吸着される(式4)。電極31,32がフィルタ41にそれぞれぴったり接しているため、第1領域13のナトリウムイオンが第2領域14へ移動する際の抵抗を小さくでき、電極31,32間の電界強度を大きくしなくても、ナトリウムイオンの移動を促進できる。
Further, when the activated carbon powder 92 in the mixed fluid flowing into the second region 14 comes into contact with the stainless wool constituting the second electrode 32, the activated carbon powder 92 receives electrons from the second electrode 32 and is negatively charged (formula 3).
C + e → C (Formula 3)
The negatively charged activated carbon powder 92 adsorbs sodium ions in seawater (Formula 4). For convenience, the activated carbon powder 92 and sodium ion conjugate are expressed as CNa.
C + Na + → CNa (Formula 4)
Further, due to the electric field between the electrodes 31 and 32, sodium ions in the upstream side portion (inside the first electrode 31) of the first region 13 pass through the first filter 41, and the upstream side portion (second state) of the second region 14. The inside of the two electrodes 32). Sodium ions from the first region 13 are also adsorbed to the negatively charged activated carbon powder 92 in the second electrode 32 (Formula 4). Since the electrodes 31 and 32 are in close contact with the filter 41, the resistance when sodium ions in the first region 13 move to the second region 14 can be reduced, and the electric field strength between the electrodes 31 and 32 can be increased. Can also promote the movement of sodium ions.

これによって、電極31,32の内部では、混合流体中の海水の塩素イオン及びナトリウムイオンの濃度が低下する。したがって、海水が淡水化される。   As a result, the concentration of chlorine ions and sodium ions in seawater in the mixed fluid is reduced inside the electrodes 31 and 32. Therefore, seawater is desalinated.

第1電極31内の活性炭粉末92は、第1フィルタ41を透過できず、第2電極32内へ移ることはない。
第2電極32内の活性炭粉末92は、第1フィルタ41を透過できず、第1電極31内へ移ることはない。
The activated carbon powder 92 in the first electrode 31 cannot pass through the first filter 41 and does not move into the second electrode 32.
The activated carbon powder 92 in the second electrode 32 cannot pass through the first filter 41 and does not move into the first electrode 31.

淡水化された海水と活性炭粉末92の混合流体は、電極31,32の内部から中間領域部13a,14aへ流れ出る。第2電極32から中間領域部14aに入った淡海水は、第2フィルタ42を透過する。第1電極31から第1中間領域部13aに入った淡海水は、第1フィルタ41を透過し、第2中間領域部14aを経由して、第2フィルタ42を透過する。これにより、淡海水を取り出し口15から取り出すことができる。   The mixed fluid of the desalinated seawater and the activated carbon powder 92 flows from the inside of the electrodes 31 and 32 to the intermediate region portions 13a and 14a. The fresh seawater that has entered the intermediate region 14 a from the second electrode 32 passes through the second filter 42. Fresh seawater that has entered the first intermediate region 13a from the first electrode 31 passes through the first filter 41, and passes through the second filter 42 through the second intermediate region 14a. Thereby, fresh seawater can be taken out from the take-out port 15.

第1中間領域部13aに入った活性炭粉末92は、第2中間領域部14aに入るのを第1フィルタ41によって阻止され、ひいては取り出し口15から流出するのを阻止される。
第2中間領域部14aに入った活性炭粉末92は、第1中間領域部13aに入るのを第1フィルタ41によって阻止され、かつ取り出し口15から流出するのを第2フィルタ42によって阻止される。
The activated carbon powder 92 that has entered the first intermediate region portion 13 a is blocked by the first filter 41 from entering the second intermediate region portion 14 a, and as a result is prevented from flowing out from the outlet 15.
The activated carbon powder 92 that has entered the second intermediate region portion 14 a is blocked by the first filter 41 from entering the first intermediate region portion 13 a and is blocked by the second filter 42 from flowing out from the take-out port 15.

1段目の淡水化装置1の取り出し口15から取り出された淡海水は、該取り出し口15から延びる供給路52を経て、2段目の淡水化装置1の供給口12から装置本体10内に導入される。そして、1段目と同様の操作により更に淡水化され、2段目の取り出し口15から取り出される。続いて、2段目と3段目を繋ぐ取り出し口15を経て、3段目の淡水化装置1に導入され、更に淡水化される。このようにして、海水を複数段の淡水化装置1に順次通し、段ごとに淡水化を進めることにより、良質の淡水を得ることができる。   The fresh seawater taken out from the take-out port 15 of the first-stage desalination apparatus 1 passes through the supply path 52 extending from the take-out port 15 and enters the apparatus main body 10 from the supply port 12 of the second-stage desalination apparatus 1. be introduced. And it is further desalinated by the same operation as the first stage, and is taken out from the second stage outlet 15. Subsequently, it is introduced into the third-stage desalination apparatus 1 through the take-out port 15 connecting the second and third stages, and further desalinated. In this way, high-quality fresh water can be obtained by sequentially passing seawater through the multi-stage desalination apparatus 1 and promoting desalination for each stage.

第1中間領域部13a内に残った海水と活性炭粉末92の混合流体は、ステンレスウールからなる第3電極33の内部に入り込む。この混合流体中の活性炭粉末92は、プラスに帯電し、かつ塩素イオンが吸着している。この活性炭粉末92が、第3電極33を構成するステンレスウールに接触すると、第3電極33から電子を受け取り(第3電極33に正電荷を与え)、電気的に中性になる。これにより、塩素イオンが、活性炭粉末92から離れ、海水に溶け込む(式5)。
CCl + e → C + Cl (式5)
したがって、高塩素イオン濃度の海水と電気的中性の活性炭粉末92との混合流体が出来る。この混合流体が第3電極33から下流路部分11bへ流れ出る。
The mixed fluid of seawater and activated carbon powder 92 remaining in the first intermediate region 13a enters the inside of the third electrode 33 made of stainless wool. The activated carbon powder 92 in the mixed fluid is positively charged and adsorbs chlorine ions. When the activated carbon powder 92 comes into contact with the stainless wool constituting the third electrode 33, it receives electrons from the third electrode 33 (gives positive charge to the third electrode 33) and becomes electrically neutral. As a result, the chlorine ions are separated from the activated carbon powder 92 and dissolved in seawater (Formula 5).
CCl + e → C + Cl (Formula 5)
Therefore, a mixed fluid of seawater with a high chlorine ion concentration and electrically neutral activated carbon powder 92 is formed. This mixed fluid flows out from the third electrode 33 to the lower flow path portion 11b.

第2中間領域部14a内に残った海水と活性炭粉末92の混合流体は、ステンレスウールからなる第4電極34の内部に入り込む。この混合流体中の活性炭粉末92は、マイナスに帯電し、かつナトリウムイオンが吸着している。この活性炭粉末92が、第4電極34を構成するステンレスウールに接触すると、第4電極34に電子を与え、電気的に中性になる。これにより、ナトリウムイオンが、活性炭粉末92から離れ、海水に溶け込む(式6)。
CNa − e → C + Na (式6)
したがって、高ナトリウムイオン濃度の海水と電気的中性の活性炭粉末92との混合流体が出来る。この混合流体が第4電極34から下流路部分11bへ流れ出る。
The mixed fluid of seawater and activated carbon powder 92 remaining in the second intermediate region portion 14a enters the fourth electrode 34 made of stainless wool. The activated carbon powder 92 in the mixed fluid is negatively charged, and sodium ions are adsorbed. When the activated carbon powder 92 comes into contact with the stainless wool constituting the fourth electrode 34, electrons are given to the fourth electrode 34 to become electrically neutral. Thereby, sodium ion leaves | separates from the activated carbon powder 92, and melt | dissolves in seawater (Formula 6).
CNa − e → C + Na + (formula 6)
Therefore, a mixed fluid of seawater having a high sodium ion concentration and electrically neutral activated carbon powder 92 is formed. This mixed fluid flows out from the fourth electrode 34 to the lower flow path portion 11b.

第3、第4電極31,32がそれぞれ領域13,14の流通断面の全体に充填されているため、混合流体が、各電極33,34の内部に確実に入り込むようにでき、電極33,34の外側を通り抜けないようにできる。したがって、上記の反応(式5〜6)を十分に起こすことができる。   Since the third and fourth electrodes 31 and 32 are filled in the entire flow sections of the regions 13 and 14, respectively, the mixed fluid can surely enter the electrodes 33 and 34. You can prevent it from passing outside. Therefore, the above reactions (formulas 5 to 6) can be sufficiently caused.

第3電極33では活性炭粉末92から正電荷を回収でき、第4電極34では活性炭粉末92から負電荷を回収できる。第3電極33で回収した正電荷は、第1電極31での活性炭粉末92のプラス帯電に供することができる。第4電極34で回収した負電荷は、第2電極32での活性炭粉末92のマイナス帯電に供することができる。したがって、直流電源20から供出する電流は少量で済む。また、第3電極33が正電荷を受け取り、第4電極34が負電荷を受け取るため、電極33,34間に起電力が生じ、第3電極33が第4電極34より高電位になる。第3電極33と第4電極34の電位差は、第1電極31と第2電極32の電位差より若干小さい。例えば、電極31,32間が1V程度であるとき、電極33,34間が0.95V程度になる。この電位差の差が、直流電源20の電圧に対応する。したがって、直流電源20の電圧は、例えば0.05V程度の僅少な大きさで済む。これにより、電力効率を向上できる。   The third electrode 33 can recover positive charges from the activated carbon powder 92, and the fourth electrode 34 can recover negative charges from the activated carbon powder 92. The positive charge recovered by the third electrode 33 can be used for positive charging of the activated carbon powder 92 at the first electrode 31. The negative charge collected by the fourth electrode 34 can be used for negative charging of the activated carbon powder 92 by the second electrode 32. Therefore, a small amount of current is supplied from the DC power supply 20. Further, since the third electrode 33 receives a positive charge and the fourth electrode 34 receives a negative charge, an electromotive force is generated between the electrodes 33 and 34, and the third electrode 33 becomes higher in potential than the fourth electrode 34. The potential difference between the third electrode 33 and the fourth electrode 34 is slightly smaller than the potential difference between the first electrode 31 and the second electrode 32. For example, when the voltage between the electrodes 31 and 32 is about 1V, the voltage between the electrodes 33 and 34 is about 0.95V. The difference in potential difference corresponds to the voltage of the DC power supply 20. Therefore, the voltage of the DC power supply 20 can be as small as about 0.05V, for example. Thereby, power efficiency can be improved.

第3電極33内の活性炭粉末92は、第1フィルタ41を透過できず、第4電極34内に移ることはない。第4電極34内の活性炭粉末92は、第1フィルタ41を透過できず、第3電極33内に移ることはない。したがって、プラス帯電した活性端粉末92とマイナス帯電した活性炭粉末92とが直接接触するのを防止できる。これにより、電荷の回収効率を高めることができる。   The activated carbon powder 92 in the third electrode 33 cannot pass through the first filter 41 and does not move into the fourth electrode 34. The activated carbon powder 92 in the fourth electrode 34 cannot pass through the first filter 41 and does not move into the third electrode 33. Therefore, it is possible to prevent the positively charged active end powder 92 and the negatively charged activated carbon powder 92 from coming into direct contact. Thereby, the charge recovery efficiency can be increased.

下流路部分11bでは、第3電極33からの混合流体と第4電極34からの混合流体が混ざる。これにより、高塩分濃度の濃縮海水と電気的に中性化した活性炭粉末92との混合流体が出来る。この混合流体の濃縮海水は、第3フィルタ43を透過する。これにより、濃縮海水が取り出し口16から取り出され、排出路53を経て廃棄される。   In the lower flow path portion 11b, the mixed fluid from the third electrode 33 and the mixed fluid from the fourth electrode 34 are mixed. Thereby, a mixed fluid of concentrated seawater with high salinity and activated carbon powder 92 that is electrically neutralized is formed. The concentrated seawater of the mixed fluid passes through the third filter 43. Thereby, the concentrated seawater is taken out from the take-out port 16 and discarded through the discharge path 53.

下流路部分11b内の活性炭粉末92は、第3フィルタ43を透過できない。この活性炭粉末92は、回収ポンプ55の駆動によって少量の海水に混じった状態で回収口17を経て回収路54を通過し、戻し口18から上流路部分11aに戻される。これによって、活性炭粉末92を循環させ、再利用できる。   The activated carbon powder 92 in the lower flow path portion 11 b cannot pass through the third filter 43. The activated carbon powder 92 is mixed with a small amount of seawater by driving the recovery pump 55, passes through the recovery path 54 through the recovery port 17, and is returned to the upper flow path portion 11 a from the return port 18. As a result, the activated carbon powder 92 can be circulated and reused.

淡水化システムSでは、ある量ごとに淡水化処理するバッチ式とは異なり、各淡水化装置1の装置本体10内に海水を常時流通させながら、連続的に淡水化できる。したがって、生産性を向上できる。   In the desalination system S, unlike the batch type in which desalination is performed for each certain amount, seawater can be continuously desalted while constantly circulating seawater in the apparatus body 10 of each desalination apparatus 1. Therefore, productivity can be improved.

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図4の実施形態では、直流電源20の正極が、第4電極34に接続されている。直流電源20の負極が、第2電極32に接続されている。第1電極31と第3電極33が、短絡線22によって繋がれている。この実施形態は、図1に示した第1実施形態と電気的に等価であり、各電極31〜34で第1実施形態と同様の反応が起き、海水が淡水化される。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the drawings for the same configurations as those already described, and the description thereof is omitted.
In the embodiment of FIG. 4, the positive electrode of the DC power supply 20 is connected to the fourth electrode 34. A negative electrode of the DC power supply 20 is connected to the second electrode 32. The first electrode 31 and the third electrode 33 are connected by the short-circuit line 22. This embodiment is electrically equivalent to the first embodiment shown in FIG. 1, and a reaction similar to that of the first embodiment occurs at each of the electrodes 31 to 34, and seawater is desalinated.

図5の実施形態では、第1取り出し口15が、装置本体10の第2中間領域部14a側に代えて第1中間領域部13a側の周壁に設けられ、第1中間領域部13aに連なっている。第1電極31から中間領域部13aに入った淡海水は、第2フィルタ42を透過し、取り出し口15から取り出される。第2電極32から中間領域部14aに入った淡海水は、第1フィルタ41を透過し、中間領域部13aを経て、第2フィルタ42を透過し、取り出し口15から取り出される。   In the embodiment of FIG. 5, the first take-out port 15 is provided on the peripheral wall on the first intermediate region portion 13 a side instead of the second intermediate region portion 14 a side of the apparatus body 10, and continues to the first intermediate region portion 13 a. Yes. The fresh seawater that has entered the intermediate region 13 a from the first electrode 31 passes through the second filter 42 and is taken out from the takeout port 15. The fresh seawater that has entered the intermediate region 14 a from the second electrode 32 passes through the first filter 41, passes through the intermediate region 13 a, passes through the second filter 42, and is taken out from the outlet 15.

図6の実施形態では、第1取り出し口15が、装置本体10の第1中間領域部13a側の周壁と、第2中間領域部14a側の周壁とにそれぞれ設けられている。各第1取り出し口15から供給路52が延びている。2つの供給路52,52が互いに合流している。第1電極31から第1中間領域部13aに入った淡海水は、第1中間領域部13a側の第2フィルタ42を透過し、中間領域部13a側の取り出し口15から取り出される。第2電極32から第2中間領域部14aに入った淡海水は、第2中間領域部14a側の第2フィルタ42を透過し、中間領域部14a側の取り出し口15から取り出される。そして、2つの取り出し口15,15からの淡海水が互いに合流される。この実施形態では、第1フィルタ41における第1、第2中間領域部13a,14aを仕切る部分は、活性炭粉末92の透過を阻止するだけでなく海水の透過をも阻止するようになっていてもよい。   In the embodiment of FIG. 6, the first take-out ports 15 are respectively provided on the peripheral wall on the first intermediate region portion 13 a side and the peripheral wall on the second intermediate region portion 14 a side of the apparatus main body 10. A supply path 52 extends from each first outlet 15. The two supply paths 52 and 52 merge with each other. The fresh seawater that has entered the first intermediate region 13a from the first electrode 31 passes through the second filter 42 on the first intermediate region 13a side and is extracted from the outlet 15 on the intermediate region 13a side. The fresh seawater that has entered the second intermediate region portion 14a from the second electrode 32 passes through the second filter 42 on the second intermediate region portion 14a side, and is extracted from the extraction port 15 on the intermediate region portion 14a side. Then, the fresh seawater from the two outlets 15 and 15 are joined together. In this embodiment, even if the part which partitions off the 1st, 2nd intermediate | middle area | region parts 13a and 14a in the 1st filter 41 does not prevent permeation | transmission of activated carbon powder 92 but also permeation | transmission of seawater. Good.

この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、図7に示すように、直流電源20の正極を第1電極31に接続し、直流電源20の負極を第2電極32に接続し、第3電極33と第4電極34を短絡線22で接続してもよい。これによって、第3電極33から電流の流出が起き、第4電極34への電流の流入が起きるようにすることができる。この場合、配線22上に負荷を設け、電極33,34間に生じる起電力を負荷で消費するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, as shown in FIG. 7, the positive electrode of the DC power supply 20 is connected to the first electrode 31, the negative electrode of the DC power supply 20 is connected to the second electrode 32, and the third electrode 33 and the fourth electrode 34 are connected to the short-circuit line 22. You may connect with. As a result, current can flow out from the third electrode 33, and current can flow into the fourth electrode 34. In this case, a load may be provided on the wiring 22 and the electromotive force generated between the electrodes 33 and 34 may be consumed by the load.

直流電源20の正極を第1電極31に接続し、直流電源20の負極を第2電極32に接続し、かつ、電極33,34を省略してもよい。この場合、中間領域部13aより下流側の第1領域13を経て下流路部分11bに流れ込んだ混合流体と、中間領域部14aより下流側の第2領域14を経て下流路部分11bに流れ込んだ混合流体とが混合し、第1領域13からのプラス帯電した活性炭粉末92と第2領域14からのマイナス帯電した活性炭粉末92とが互いに電荷を受け渡して電気的に中性になり、各活性炭粉末92から塩素イオン又はナトリウムイオンが離れる。   The positive electrode of the DC power supply 20 may be connected to the first electrode 31, the negative electrode of the DC power supply 20 may be connected to the second electrode 32, and the electrodes 33 and 34 may be omitted. In this case, the mixed fluid that has flowed into the lower flow path portion 11b via the first area 13 downstream from the intermediate area portion 13a and the mixed fluid that has flowed into the lower flow path portion 11b via the second area 14 downstream from the intermediate area portion 14a. The fluid is mixed, and the positively charged activated carbon powder 92 from the first region 13 and the negatively charged activated carbon powder 92 from the second region 14 are electrically neutralized with each other, and each activated carbon powder 92 is electrically neutralized. Leaves chloride ions or sodium ions.

電極31〜34は、海水及び活性炭粉末92の透過を許容することが好ましく、かかる電極31〜34としては、ステンレスウール等の金属ウールに限られず、ウール状炭素繊維を用いてもよく、多孔質の導電体を用いてもよく、複数の金属板を並べ、これら金属板の間を海水及び活性炭粉末92が流通(透過)するようにしてもよい。電極31〜34をそれぞれ1つの金属板で構成してもよい。上記式1〜6の反応は金属板の表面で起こり得る。
電極31〜34をフィルタ41から離し、電極31〜34とフィルタ41との間に隙間が形成されていてもよい。この場合、フィルタ41は、導電体であってもよい。
カスケードシステムSの後段の淡水化装置1ほど装置本体10の容積を小さくしてもよい。
It is preferable that the electrodes 31 to 34 allow permeation of seawater and the activated carbon powder 92. The electrodes 31 to 34 are not limited to metal wool such as stainless wool, and may be made of wool-like carbon fiber. A plurality of metal plates may be arranged, and seawater and activated carbon powder 92 may flow (permeate) between these metal plates. Each of the electrodes 31 to 34 may be composed of one metal plate. The reactions of the above formulas 1-6 can occur on the surface of the metal plate.
The electrodes 31 to 34 may be separated from the filter 41, and a gap may be formed between the electrodes 31 to 34 and the filter 41. In this case, the filter 41 may be a conductor.
You may make the volume of the apparatus main body 10 small as the desalination apparatus 1 of the back | latter stage of the cascade system S. FIG.

本発明は、海水の淡水化処理に適用可能である。   The present invention is applicable to seawater desalination treatment.

本発明の第1実施形態に係る海水淡水化装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the seawater desalination apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のII-II線に沿う上記海水淡水化装置の平面断面図である。It is a plane sectional view of the above-mentioned seawater desalination apparatus along the II-II line of FIG. 本発明の第1実施形態に係る海水淡水化システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a seawater desalination system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態を示し、海水淡水化装置の一部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a part of the seawater desalination apparatus according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態を示し、海水淡水化装置の一部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a part of the seawater desalination apparatus according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態を示し、海水淡水化装置の一部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a part of the seawater desalination apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明に係る海水淡水化装置の配線構造の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the wiring structure of the seawater desalination apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

S 海水淡水化システム
1 海水淡水化装置
10 装置本体
11 流路
11a 上流路部分
11b 下流路部分
12 海水供給口
13 第1領域
13a 第1中間領域部
14 第2領域
14a 第2中間領域部
15 第1取り出し口
16 第2取り出し口
17 活性炭回収口
18 活性炭戻し口
20 直流電源
22 短絡線
31 第1電極
32 第2電極
33 第3電極
34 第4電極
41 第1フィルタ
42 第2フィルタ
43 第3フィルタ
51 海水供給路
52 淡水供給路
53 排出路
54 活性炭回収路
55 活性炭回収ポンプ
92 活性炭粉末
DESCRIPTION OF SYMBOLS S Seawater desalination system 1 Seawater desalination apparatus 10 Apparatus main body 11 Flow path 11a Upper flow path part 11b Lower flow path part 12 Seawater supply port 13 1st area | region 13a 1st intermediate | middle area part 14 2nd area | region 14a 2nd intermediate | middle area part 15 1st 1 outlet 16 second outlet 17 activated carbon recovery port 18 activated carbon return port 20 DC power source 22 short-circuit wire 31 first electrode 32 second electrode 33 third electrode 34 fourth electrode 41 first filter 42 second filter 43 third filter 51 Seawater supply path 52 Fresh water supply path 53 Discharge path 54 Activated carbon recovery path 55 Activated carbon recovery pump 92 Activated carbon powder

Claims (9)

海水を淡水化する装置であって、
海水に活性炭粉末を混合して流す流路を有する装置本体と、
前記流路を互いに並行する第1、第2の領域に仕切るようにして前記装置本体に収容され、海水の透過を許容し活性炭粉末の透過を阻止する第1フィルタと、
前記第1領域に設けられた第1電極と、
前記第1フィルタを挟んで前記第1電極と対向するようにして前記第2領域に設けられた第2電極と、
海水が電気分解されない範囲で前記第1電極を前記第2電極より高電位にする直流電源と、
前記第1電極及び第2電極より下流側の前記流路に連なる第1取り出し口と、
前記第1取り出し口に設けられ、海水の透過を許容し活性炭粉末の透過を阻止する第2フィルタと、
を備えたことを特徴とする淡水化装置。
An apparatus for desalinating seawater,
An apparatus main body having a flow path for mixing and flowing activated carbon powder in seawater;
A first filter which is accommodated in the apparatus main body so as to partition the flow path into first and second regions parallel to each other, and allows permeation of seawater and prevents permeation of activated carbon powder;
A first electrode provided in the first region;
A second electrode provided in the second region so as to face the first electrode across the first filter;
A direct current power source for setting the first electrode to a higher potential than the second electrode in a range where seawater is not electrolyzed;
A first extraction port connected to the flow path downstream from the first electrode and the second electrode;
A second filter that is provided at the first outlet and allows seawater to pass therethrough and prevents activated carbon powder from passing through;
A desalination apparatus comprising:
前記第1取り出し口が前記流路の中間部に配置され、前記第1フィルタひいては前記第1、第2領域が前記流路の前記中間部より下流側に延びており、
前記第1取り出し口より下流側の第1領域に設けられた第3電極と、
前記第1フィルタを挟んで前記第3電極と対向するようにして前記第1取り出し口より下流側の第2領域に設けられた第4電極と、
を更に備え、前記第3電極から電流の流出が起き、前記第4電極への電流の流入が起きるよう配線したことを特徴とする請求項1に記載の淡水化装置。
The first outlet is disposed in an intermediate portion of the flow path, and the first filter and thus the first and second regions extend downstream from the intermediate portion of the flow path;
A third electrode provided in a first region downstream of the first outlet,
A fourth electrode provided in a second region downstream of the first extraction port so as to face the third electrode across the first filter;
The desalination apparatus according to claim 1, further comprising: a wiring that causes a current to flow out of the third electrode and a current to flow into the fourth electrode.
前記直流電源の正極が、前記第1電極に接続され、前記直流電源の負極が、前記第3電極に接続され、前記第2電極と前記第4電極が短絡されているか、又は前記直流電源の正極が、前記第4電極に接続され、前記直流電源の負極が、前記第2電極に接続され、前記第1電極と前記第3電極が短絡されていることを特徴とする請求項2に記載の淡水化装置。   The positive electrode of the DC power supply is connected to the first electrode, the negative electrode of the DC power supply is connected to the third electrode, and the second electrode and the fourth electrode are short-circuited, or the DC power supply The positive electrode is connected to the fourth electrode, the negative electrode of the DC power supply is connected to the second electrode, and the first electrode and the third electrode are short-circuited. Desalination equipment. 前記流路の下流端に連なる第2取り出し口と、
前記第2取り出し口に設けられ、海水の透過を許容し活性炭粉末の透過を阻止する第3フィルタと、
前記活性炭粉末を前記流路の下流端から上流端に戻す回収路と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の淡水化装置。
A second extraction port connected to the downstream end of the flow path;
A third filter that is provided at the second outlet and allows seawater to pass therethrough and prevents activated carbon powder from passing through;
A recovery path for returning the activated carbon powder from the downstream end to the upstream end of the flow path;
The desalination apparatus according to claim 1, further comprising:
前記第1〜第4電極の各々が、海水及び活性炭粉末の透過を許容することを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の淡水化装置。   The desalination apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein each of the first to fourth electrodes allows permeation of seawater and activated carbon powder. 前記第1〜第4電極の各々が、金属ウールで構成されていることを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の淡水化装置。   Each of the said 1st-4th electrode is comprised with the metal wool, The desalination apparatus in any one of Claims 2-4 characterized by the above-mentioned. 前記第1フィルタが絶縁体であり、前記第1〜第4電極の各々が、前記第1フィルタに接していることを特徴とする請求項5又は6に記載の淡水化装置。   The desalination apparatus according to claim 5 or 6, wherein the first filter is an insulator, and each of the first to fourth electrodes is in contact with the first filter. 前記第1〜第4電極の各々が、前記第1領域又は第2領域の流通断面の全体に充填されていることを特徴とする請求項7に記載の淡水化装置。   The desalination apparatus according to claim 7, wherein each of the first to fourth electrodes is filled in the entire flow section of the first region or the second region. 請求項1〜8の何れかに記載の淡水化装置を複数段備え、前段の淡水化装置の第1取り出し口を後段の淡水化装置の流路の上流端に連ねたことを特徴とする淡水化システム。   A fresh water comprising a plurality of stages of the desalination apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the first outlet of the front stage desalination apparatus is connected to the upstream end of the flow path of the rear stage desalination apparatus. System.
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