JP5298071B2

JP5298071B2 - 海水淡水化装置

Info

Publication number: JP5298071B2
Application number: JP2010121536A
Authority: JP
Inventors: 昌伸野下; 昇宮岡; 方志丸野
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: JP2011050943A

Description

本発明は、配管の内部に海水やその濃縮水などの塩水が流れる海水淡水化装置、特に、内部に海水やその濃縮水などの塩水が流れる供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管の接合部に発生する隙間腐食等の腐食を起因とする漏水の発生を抑止することができる海水淡水化装置に関するものである。

海水淡水化装置としては、特許文献１に記載されたように、逆浸透膜モジュールを、昇圧送液手段を介して複数段に接続した海水淡水化装置が従来からあった。図４に示すように、従来からの海水淡水化装置は、浸透膜モジュール７と、高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１、高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２（図示せず）、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３（図示せず）、高圧ＲＯ供給水マニホルド管４、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５、高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６（図示せず）、高圧ポンプ８等を適宜接合して組み立てて、多量の淡水を得ることができるように構成されているが、配管の内部に海水やその濃縮水などの塩水が流れる高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４、および高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６の接合部にあっては、内部に淡水が流れる高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５等の接合部と比べて、Ｃｌ⁻イオンの影響でその接合部に隙間腐食が発生することが頻繁にあり、腐食の拡大によるその接合部からの漏水が大きな問題となっていた。

より詳しく述べると、各マニホルド管はその製作上、配管長さに数ミリメートルのばらつきが生じることがあり、接合部の密着性が悪くなることがある。特に、内部に海水やその濃縮水などの塩水が流れる高圧ＲＯ供給水マニホルド管４や高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６にあっては、高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１，１の間の中間部や高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３，３の中間部に、接合部がある場合、その接合部での塩水の流速は０或いはそれに近くなり、接合部で塩水の滞留が生じることとなる。特に接合部の密着性が悪い場合は、塩水が滞留したその接合部で隙間腐食が発生することがある。

特開２０００−２１８１３５号公報

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、内部に塩水が通る供給水マニホルド管や濃縮水マニホルド管の接合部を極力減少させることで、供給水マニホルド管や濃縮水マニホルド管の接合部で発生する隙間腐食の発生を減少させることができ、経年劣化による漏水の発生の可能性も低減でき、長期間に亘り安定して使用することができる海水淡水化装置を提供することを課題とするものである。

請求項１記載の発明は、両側に夫々間隔を隔てて設置され対になった供給水ヘッダ管、透過水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管と、前記両側の供給水ヘッダ管、透過水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管から、夫々対になった供給水ヘッダ管、透過水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管の側に向かい分岐した複数本の供給水マニホルド管、透過水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管と、前記供給水マニホルド管、透過水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管に連通して、それら供給水マニホルド管、透過水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管と交差する方向に向けて配置された複数本の逆浸透膜モジュールを有して構成され、前記両側の供給水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管から夫々分岐する複数本の供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管のうち、少なくとも一組の供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管が接合され、他の対になった供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管は分離されていると共に、前記両側の透過水ヘッダ管から夫々分岐する複数本の透過水マニホルド管のうち、少なくとも一組の透過水マニホルド管が接合されていることを特徴とする海水淡水化装置である。

請求項２記載の発明は、前記両側の供給水ヘッダ管の一端は供給水配管で、前記両側の濃縮水ヘッダ管の一端は濃縮水配管で夫々接合されており、前記両側の供給水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管から夫々分岐する複数本の供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管のうち、接合されている供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管は、前記供給水配管、および濃縮水配管から最も離れた供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管のみであることを特徴とする請求項１記載の海水淡水化装置である。

本発明の請求項１記載の海水淡水化装置によると、内部に塩水が通る供給水マニホルド管や濃縮水マニホルド管の接合部の数を極力減少させることで、隙間腐食が発生する可能性がある箇所を減少させることができ、供給水マニホルド管や濃縮水マニホルド管の接合部で発生する隙間腐食の発生を減少させることができる。その結果、漏水の発生の可能性を低減することができ、海水淡水化装置を長期間に亘り安定して使用することができる。

また、長尺の供給水マニホルド管や濃縮水マニホルド管同士を接合する場合、接合する配管同士の接合位置が合わずその接合作業に難航するということがあるが、接合部そのものを減少させるため、施工性が向上する。

本発明の請求項２記載の海水淡水化装置によると、一組の供給水マニホルド管や濃縮水マニホルド管のみしか接合しないため、配管の接合部の締め付けを確実に行うことができ、配管の接合部での隙間腐食の発生を極力抑制することができ、また、施工性も更に向上する。更には、接合するのは、両側の供給水ヘッダ管の一端を接合する供給水配管、および両側の濃縮水ヘッダ管の一端を接合する濃縮水配管から最も離れた供給水マニホルド管および濃縮水マニホルド管であるため、確実に管内の圧力を均一に保つことができる。

本発明の一実施形態の海水淡水化装置を示す正面図である。本発明の一実施形態の海水淡水化装置を示す背面図である。本発明の一実施形態の海水淡水化装置を示す平面図である。従来の海水淡水化装置を示す正面図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、本発明の海水淡水化装置は、中空糸型、スパイラル型等の逆浸透膜（ＲＯ）モジュール７により海水を淡水化する装置であって、略面対称になった左右二体のユニットから構成されている。また、逆浸透膜モジュール７は、一つの海水淡水化装置の中に数十本単位で数多く設けられている。海水淡水化装置は、この逆浸透膜モジュール７と、高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１、高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３、高圧ＲＯ供給水マニホルド管４、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５、高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６、高圧ポンプ８等を組み立てて構成されている。

海水淡水化装置の正面側には、左右一対の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１，１と左右一対の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２，２が夫々左右に、例えば１０ｍ以上の間隔を隔てて垂直に立設しており、また、その背面側には、左右一対の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２，２と左右一対の高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３，３が夫々左右に、例えば１０ｍ以上の間隔を隔てて垂直に立設している。一本の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１と、二本の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２，２、および一本の高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３は、正面側から高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１、高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２、高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３の順で略直線状に並び、正面側から見るとこれらの配管は重なり合うため、これら配管の中で最も正面側に配置された最も大径の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１しか確認することができない。

図１に示すように、左右一対の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１，１の下端には、夫々供給水配管１２，１２が接続しており、それら供給水配管１２，１２はその上流側で接合し、更にその上流側に高圧ポンプ８が設けられている。また、図２に示すように、左右一対の高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３，３の下端には、夫々濃縮水配管１３，１３が接続しており、それら濃縮水配管１３，１３はその下流側で接合している。また、特に図示はしないが、同様に左右一対の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２，２の下端には、夫々透過水配管が接続しており、それら透過水配管はその下流側で接合している。

海水淡水化装置の正面側の左右の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１，１からは、夫々対になった対峙する高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１の側に向けて水平方向に高圧ＲＯ供給水マニホルド管４が分岐している。この高圧ＲＯ供給水マニホルド管４は、高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１から上下に間隔を開けて複数本（本実施形態では四本）分岐しており、供給水配管１２から最も離れた最上段の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４のみが接合されている。

最上段の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４の先端部にはフランジ９が形成されており、ガスケット等の水密材（図示せず）が介装されることにより対になった高圧ＲＯ供給水マニホルド管４のフランジ９と接合されており、内部を流れる塩水は、左右の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４を流通する。一方、それより下段の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４の先端部にはキャップ１０が設けられており、対になった左右の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４は分離した状態となっており、内部を流れる塩水は、一方の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４から他方の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４に流通することはない。

尚、上記の説明では、供給水配管１２から最も離れた最上段の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４のみが接合され、それより下段の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４が分離した実施形態について説明したが、必ずしも接合された高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４が最上段である必要はなく、また、二組以上の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４が接合されていても良いが、本発明では、必ず一組以上の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４が分離した状態である必要がある。

以上のように、一組以上の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４を分離することで、塩水の影響を受けて隙間腐食を発生する可能性がある高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４の接合部の数を減らすことができ、その結果、高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４の接合部における隙間腐食を起因とする漏水の発生の可能性を低減することができる。また、少なくとも一組の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４，４を接合するとした理由は、管内の圧力を均一に保つためである。

また、海水淡水化装置の正面側、背面側ともに左右の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２，２からは、夫々対になった対峙する高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２の側に向けて水平方向に高圧ＲＯ透過水マニホルド管５が分岐している。この高圧ＲＯ供給水マニホルド管５は、高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２から上下に間隔を開けて複数本（本実施形態では三本）分岐しており、正面側、背面側ともに、透過水配管（図示せず）から最も離れた最上段の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５のみが接合されている。

最上段の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５の先端部にはフランジ９が形成されており、ガスケット等の水密材（図示せず）が介装されることにより対になった高圧ＲＯ透過水マニホルド管５のフランジ９と接合されており、内部を流れる透過水は、左右の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５を流通する。一方、それより下段の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５の先端部にはキャップ１０が設けられており、対になった左右の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５は分離した状態となっており、内部を流れる透過水は、一方の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５から他方の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５に流通することはない。

尚、上記の説明では、正面側、背面側ともに、透過水配管（図示せず）から最も離れた最上段の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５のみが接合され、それより下段の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５が分離した実施形態について説明したが、正面側、背面側ともに、二組以上、或いは全ての段の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５が接合されていても良い。これは、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５の中を流れるのは、逆浸透膜モジュール７により塩分が除去された透過水であるため、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５の接合部で隙間腐食が発生する可能性は極めて低いため、その意味で、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５の接合部を積極的に減らす意味はないからである。また、少なくとも一組の高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５を接合するとした理由は、管内の圧力を均一に保つためである。

一方で、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５を分離することで、施工性の悪い高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５の接合作業を減らすことができるため、その理由から、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５の接合部を減らすことは意味があるということができる。

また、海水淡水化装置の背面側の左右の高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３，３からは、夫々対になった対峙する高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３の側に向けて水平方向に高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６が分岐している。この高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６は、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３から上下に間隔を開けて複数本（本実施形態では六本）分岐しており、濃縮水配管１３から最も離れた最上段の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６のみが接合されている。

最上段の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６の先端部にはフランジ９が形成されており、ガスケット等の水密材（図示せず）が介装されることにより対になった高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６のフランジ９と接合されており、内部を流れる塩分濃度が極めて高い濃縮水（非透過水）は、左右の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６を流通する。一方、それより下段の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６の先端部にはキャップ１０が設けられており、対になった左右の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６は分離した状態となっており、内部を流れる濃縮水は、一方の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６から他方の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６に流通することはない。

尚、上記の説明では、濃縮水配管１３から最も離れた最上段の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６のみが接合され、それより下段の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６が分離した実施形態について説明したが、必ずしも接合された高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６が最上段である必要はなく、また、二組以上の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６が接合されていても良いが、本発明では、必ず一組以上の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６が分離した状態である必要がある。

以上のように、一組以上の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６を分離することで、塩分濃度が極めて高い濃縮水の影響を受けて隙間腐食を発生する可能性がある高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６の接合部の数を減らすことができ、その結果、高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６の接合部における隙間腐食を起因とする漏水の発生の可能性を低減することができる。また、少なくとも一組の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６，６を接合するとした理由は、管内の圧力を均一に保つためである。

また、高圧ＲＯ供給水マニホルド管４、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５，５、および高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６には、それらの配管より小径の配管１１を介して複数本の逆浸透膜モジュール７が連通している。この逆浸透膜モジュール７は、それら高圧ＲＯ供給水マニホルド管４、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５、および高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６と直交する方向に向けて配置されており、複数本（本実施形態では左右二体のユニット毎に十本）が水平方向に並んで配置されている。また、この逆浸透膜モジュール７は上下複数段（本実施形態では六段）にも並んで配置されている。

尚、図１〜図３に示す実施形態とは異なるが、複数本が水平方向に並んで配置された逆浸透膜モジュール７のうち、分離した高圧ＲＯ供給水マニホルド管４、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５、および高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６の先端部に連通する逆浸透膜モジュール７は、これらの配管の先端部に設けられたキャップ１０の位置から分岐する小径の配管１１に連通していることが望ましい。このように、小径の配管１１をキャップ１０の位置から分岐することで、塩水や透過水が、分離した高圧ＲＯ供給水マニホルド管４、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５、および高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６の先端部付近に滞留することを防止することができる。

次に、以上説明した海水淡水化装置を用いて海水を淡水化する方法について説明する。

図１に示すように、海域から海水を取水し、ＭＦ膜ろ過装置等のろ過装置（図示せず）にて懸濁物質を除去した後、高圧ポンプ８により供給水配管１２を介して高圧ＲＯ供給水ヘッダ管１に海中から供給された海水は、分岐した複数本の高圧ＲＯ供給水マニホルド管４の中に入り、それら高圧ＲＯ供給水マニホルド管４から小径の配管１１を通って逆浸透膜モジュール７の中に供給される。その供給された海水は、逆浸透膜モジュール７で逆浸透膜（分離膜）により塩分が除去された透過水と塩分を含む濃縮水に分離される。淡水化された透過水は透過水用の小径の配管１１から高圧ＲＯ透過水マニホルド管５に流入し、更に、高圧ＲＯ透過水マニホルド管５から高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２へ達し、その高圧ＲＯ透過水ヘッダ管２から取り出された透過水は、飲料水等の用途に適宜利用される。一方、塩分を多く含んだ濃縮水は濃縮水用の小径の配管１１から高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６に流入し、高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管６から高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３へ達し、図２に示すように、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管３から濃縮水配管１３を通り、排水或いは再利用される。

１…供給水ヘッダ管（高圧ＲＯ供給水ヘッダ管）
２…透過水ヘッダ管（高圧ＲＯ透過水ヘッダ管）
３…濃縮水ヘッダ管（高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管）
４…供給水マニホルド管（高圧ＲＯ供給水マニホルド管）
５…透過水マニホルド管（高圧ＲＯ透過水マニホルド管）
６…濃縮水マニホルド管（高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管）
７…逆浸透膜モジュール
８…高圧ポンプ
９…フランジ
１０…キャップ
１１…小径の配管
１２…供給水配管
１３…濃縮水配管

Claims

両側に夫々間隔を隔てて設置され対になった供給水ヘッダ管、透過水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管と、
前記両側の供給水ヘッダ管、透過水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管から、夫々対になった供給水ヘッダ管、透過水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管の側に向かい分岐した複数本の供給水マニホルド管、透過水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管と、
前記供給水マニホルド管、透過水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管に連通して、それら供給水マニホルド管、透過水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管と交差する方向に向けて配置された複数本の逆浸透膜モジュールを有して構成され、
前記両側の供給水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管から夫々分岐する複数本の供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管のうち、少なくとも一組の供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管が接合され、他の対になった供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管は分離されていると共に、
前記両側の透過水ヘッダ管から夫々分岐する複数本の透過水マニホルド管のうち、少なくとも一組の透過水マニホルド管が接合されていることを特徴とする海水淡水化装置。
前記両側の供給水ヘッダ管の一端は供給水配管で、前記両側の濃縮水ヘッダ管の一端は濃縮水配管で夫々接合されており、
前記両側の供給水ヘッダ管、および濃縮水ヘッダ管から夫々分岐する複数本の供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管のうち、接合されている供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管は、前記供給水配管、および濃縮水配管から最も離れた供給水マニホルド管、および濃縮水マニホルド管のみであることを特徴とする請求項１記載の海水淡水化装置。