JP6010466B2 - 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 - Google Patents
海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6010466B2 JP6010466B2 JP2013005576A JP2013005576A JP6010466B2 JP 6010466 B2 JP6010466 B2 JP 6010466B2 JP 2013005576 A JP2013005576 A JP 2013005576A JP 2013005576 A JP2013005576 A JP 2013005576A JP 6010466 B2 JP6010466 B2 JP 6010466B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seawater
- energy recovery
- port
- chamber
- concentrated
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
また、図9および図10に示すエネルギー回収装置とは異なった構成のエネルギー回収装置として、米国特許5,797,429号公報(特許文献1)に、4つのポートを有したスプール弁を備え、スプール弁の2つの制御ポートを2つのエネルギー回収チャンバーに接続し、低圧海水の吸込みと高圧海水の押し出しを1個のスプール弁で交互に行うようにしたエネルギー回収装置が提案されている。このスプール弁(切換弁)の制御ポートは2ポートあり、各ポートが濃縮海水供給、濃縮海水排水に選択的に切換わるものである。特許文献1に開示されているスプール弁(切換弁)も、図9および図10に示す切換弁と同様に、1つの制御ポートに対して1つのエネルギー回収チャンバーとして構成したものである。
そのため、本件出願人は、特許文献2において円筒形長尺のチャンバーをエネルギー交換チャンバーとし、チャンバー内に複数の区画された流路を設けて逆浸透膜(RO膜)から排出される高圧の濃縮海水で直接海水を加圧する方式を採用することにより、ピストンの無い形態のエネルギー回収チャンバーを提案した。
チャンバー内の平均流速を0.5m/sの倍の1m/sにすれば、同じ径で大きな流量を処理することができるが、切換弁の切り換え回数が多くする必要がある。また、低圧と高圧の圧力変動を繰り返すチャンバー内の圧力の昇降回数が増える。
切換弁の開閉頻度は弁の耐久性、消耗品交換頻度に影響し、エネルギー回収チャンバー内の圧力昇降の回数は圧力容器の疲労強度に影響するため、それぞれに改善すべき課題が生じる。あるいは、チャンバーの長さを長くすればよいが、10mを超えるチャンバーは取り扱いが困難になる。
本発明によれば、濃縮海水給排水バルブを介して各チャンバーの下部に設けられた濃縮海水ポートから濃縮海水をチャンバー内へ給排水し、チャンバーの上部に設けられた海水ポートから海水をチャンバー内へ給排水する。濃縮海水は海水より比重が高いために比重の差から、チャンバー内において濃縮海水と海水の境界部が形成され、濃縮海水は海水を押し上げ、濃縮海水と海水を上下に分離しつつ2流体の接触する境界部での混合を抑制しながら、高圧の濃縮海水から海水へ圧力伝達を行うことができる。
本発明によれば、海水の給排水の切換を行う方向切換弁としての海水給排水バルブの1つの給排水ポートに複数のチャンバーを接続するようにしたので、海水給排水バルブの数を少なく構成することができる。
本発明によれば、濃縮海水給排水バルブの給排水ポートから複数のチャンバーまでの流路をそれぞれ同一になるようにして分岐による流路抵抗による各チャンバー内の状態の差異を小さくしている。これにより、濃縮海水が濃縮海水給排水バルブの給排水ポートから複数のチャンバーに均一に流れるようにしている。
本発明によれば、海水給排水バルブの給排水ポートから複数のチャンバーまでの流路をそれぞれ同一になるようにして分岐による流路抵抗による各チャンバー内の状態の差異を小さくしている。これにより、海水が海水給排水バルブの給排水ポートから複数のチャンバーに均一に流れるようにしている。
本発明によれば、濃縮海水給排水バルブの給排水ポートと複数のチャンバーの濃縮海水ポートとを接続する各分岐流路内には、調整可能な流路抵抗が配置されているため、各分岐流路の流路抵抗の差を少なくすることができる。これにより、濃縮海水が濃縮海水給排水バルブの給排水ポートから複数のチャンバーに均一に流れるようにしている。
本発明によれば、各チャンバーの下部に設けられた濃縮海水ポートから濃縮海水をチャンバー内へ給排水し、各チャンバーの上部に設けられた海水ポートから海水をチャンバー内へ給排水する。チャンバー内に流入した濃縮海水は第1多孔板および第2多孔板によって整流され、またチャンバー内に流入した海水は第1多孔板および第2多孔板によって整流される。濃縮海水は海水より比重が高いために比重の差から濃縮海水と海水の境界部が形成され、濃縮海水は海水を押し上げ、濃縮海水と海水を上下に分離しつつ2流体の接触する境界部での混合を抑制しながら、高圧の濃縮海水から海水へ圧力伝達を行うことができる。
1)1本の大径チャンバーに代えて複数の小径のチャンバーでエネルギー回収装置を構成できるので、チャンバーに入手性が良いサイズを選定することができ、市場において流通の多いサイズから選定すれば、チャンバーを安価に構成することができる。
2)1本の大径チャンバーに代えて複数の小径のチャンバーでエネルギー回収装置を構成できるので、装置の設置や施工が容易である。
3)ピストンの無い形態のエネルギー回収チャンバーとしたので、チャンバーを複数にしてもいずれかのピストンが脱調してチャンバーの端部に衝突することなく、濃縮海水から海水への圧力伝達を行うことができる。
4)切換弁の制御ポートから複数のチャンバーまでの流路抵抗を同じにして、各チャンバーへ濃縮海水および海水が均等に流れるように構成したので、濃縮海水と海水の境界領域が各チャンバーで同様に実現できる。
5)切換弁の制御ポートから複数のチャンバーまでの流路抵抗を調整可能にしたので、チャンバーの配置を自由にレイアウトすることができる。
6)切換弁,方向制御弁などのメンテナンスを要する機器をまとめ、メンテナンス不要のチャンバーと分離できるため、メンテナンス機器がまとまり、交換や点検などの作業が容易に実施できる。
高圧ポンプ2の吐出ライン3の圧力が例えば6.5MPaとすると、逆浸透膜分離装置4のRO膜モジュールの圧力損失で僅かに圧力が低下し6.4MPaの濃縮海水が逆浸透膜分離装置4から排出される。この濃縮海水圧力の圧力を海水に作用させると海水が等圧(6.4MPa)に昇圧されるが、エネルギー回収装置11を流れる際にエネルギー回収装置自体の圧力損失分が低下し、例えば6.3MPaの海水がエネルギー回収装置から排出される。ブースターポンプ8は6.3MPaの海水を6.5MPaの圧力に僅かに昇圧して高圧ポンプ2の吐出ライン3に合流して逆浸透膜分離装置4に供給される。ブースターポンプ8はこのように僅かな圧力損失分を昇圧するだけでよく、ここで消費されるエネルギーは僅かである。
本発明によれば、濃縮海水の切換を行う切換弁6の1つの制御ポートCPに複数のエネルギー回収チャンバー20−1,20−2,20−3を接続するようにしたので、小径の入手性がよい複数のチャンバーでエネルギー回収装置を構成することができる。
多孔板は孔の配列、小径の孔hの直径φdh、ピッチpで多孔板の全面積に対する孔の面積の比が計算される。図3に示す60°千鳥配置の場合、孔の直径φdh、ピッチpは開口率をFとすると、F=(90.6×dh2)/p2で計算される。
なお、多孔板は流れに所望の抵抗を与え且つ均一に分散する作用を得る機能を有するものであればよく、別な配置、孔形状の多孔板でもよく、金属線を交互に編みこんだ金属メッシュにすることもできる。
多孔板31,32を通って領域Laに均一に流入した濃縮海水と海水は、比重の差により上下に分離しようとし、同時にチャンバー断面積で上下方向に一様な流れが形成されるので、濃縮海水と海水の境界部Iが維持され、全体として濃縮海水と海水の境界部Iを維持したまま、すなわち濃縮海水と海水の混合を抑制しながら、濃縮海水によって海水を加圧し押し出すことができる。
図5は図4のV−V線矢視図である。図5に示すように、エネルギー回収チャンバー20−1,20−2,20−3は、3本のチャンバーの中心が正三角形になるように配置されている。図4に示す管路部材40における集合管41と分岐管42は一体に鋳物で製造されており、濃縮海水が切換弁6の制御ポートCPから3つのチャンバー20−1,20−2,20−3に均一に流れるような内部流路形状としている。同様に、エネルギー回収チャンバー20−1,20−2,20−3の上側に設けた管路部材43も集合管44と分岐管45とが一体となっており、海水が3つのチャンバー20−1,20−2,20−3に均一に流れるような内部流路形状になっている。管路部材43の集合管44は、チェック弁1とチェック弁2とを備えたチェック弁ユニットから構成される方向切換弁7に接続されている。各チャンバー20−1,20−2,20−3と分岐管42,45とはフランジによって接続されている。
なお、図4および図5に示す実施形態においては3本のチャンバー構成としたが、同様に集合管41,44の軸心に等配に4本,5本とチャンバー数を増加することが可能である。すなわち、図4および図5に示す実施形態においては集合管41,44の軸心Oを中心として3本のチャンバー20−1,20−2,20−3が等角度間隔で配置されているが、軸心Oを中心として4本,5本,またはそれ以上のチャンバーを等角度間隔で配置することが可能である。
図6においては、奥行き方向(紙面と直交する方向)に同様のエネルギー回収装置(エネルギー回収チャンバー20−1〜20−5,切換弁6,方向切換弁7からなる)を配置することで、さらなる大容量を処理する場合の一例を示している。
あらかじめ、流れ解析などで均一に流れるための流路抵抗を算出しておき、算出された流路抵抗となるように円板などで調整しておき、図7に示すような外部調整可能な流路抵抗を付け、実際の各チャンバーの流量などから微調整するようにすればよい。
各チャンバーの流量はチャンバーの外部から計測可能な超音波流量計を用いて調整のみに利用するようにすれば、設備や装置に常設した流量計を必要としない。
2 高圧ポンプ
3 吐出ライン
4 逆浸透膜分離装置
5 濃縮海水ライン
6 切換弁
7 方向切換弁
8 ブースターポンプ
9 バルブ
10 エネルギー回収チャンバー
11 エネルギー回収装置
17 濃縮海水排出ライン
20,20−1,20−2,20−3 エネルギー回収チャンバー
21 チャンバー本体
22 端板
31 第1多孔板
32 第2多孔板
40,43 管路部材
41,44,51,54 集合管
42,45,52,53 分岐管
55 抵抗体
P1 濃縮海水ポート
P2 海水ポート
Claims (8)
- ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムにおいて前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の圧力エネルギーに変換するエネルギー回収装置であって、
内部に濃縮海水および海水を収容する空間を有し、長手方向を鉛直に配置した円筒形状の複数のチャンバーと、
前記各チャンバーの下部に設けられ、濃縮海水の給排水を行う濃縮海水ポートと、
前記各チャンバーの上部に設けられ、海水の給排水を行う海水ポートと、
濃縮海水の給排水を行う前記濃縮海水ポートに接続された濃縮海水給排水バルブとを備え、
前記濃縮海水給排水バルブの給排水ポートと前記複数のチャンバーの濃縮海水ポートとは、集合管と分岐管で構成される管路部材によって接続したことを特徴とするエネルギー回収装置。 - 海水の給排水を行う前記海水ポートに接続された海水給排水バルブを備え、
前記海水給排水バルブにおいて海水の給排水を行う給排水ポートを分岐して前記複数のチャンバーの海水ポートと接続したことを特徴とする請求項1に記載のエネルギー回収装置。 - 前記円筒形状の複数のチャンバーを所定の軸心を中心として等角度間隔に配置し、前記濃縮海水給排水バルブの給排水ポートから前記複数のチャンバーの濃縮海水ポートへ接続する流路を前記所定の軸心を中心として等角度間隔に形成したことを特徴とする請求項1または2に記載のエネルギー回収装置。
- 前記円筒形状の複数のチャンバーを所定の軸心を中心として等角度間隔に配置し、前記海水給排水バルブの給排水ポートから前記複数のチャンバーの海水ポートへ接続する流路を前記所定の軸心を中心として等角度間隔に形成したことを特徴とする請求項2に記載のエネルギー回収装置。
- 前記濃縮海水給排水バルブの給排水ポートを分岐して前記複数のチャンバーの濃縮海水ポートと接続する各分岐流路内に調整可能な流路抵抗を配置したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエネルギー回収装置。
- 前記海水給排水バルブの給排水ポートと前記複数のチャンバーの海水ポートとは、集合管と分岐管で構成される管路部材によって接続したことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一項に記載のエネルギー回収装置。
- 前記各チャンバー内において濃縮海水ポート側に配置されるとともに互いに離間して配置された2つの多孔板であって、第1多孔板と、該第1多孔板より前記濃縮海水ポートから離間して配置された第2多孔板と、
前記各チャンバー内において海水ポート側に配置されるとともに互いに離間して配置された2つの多孔板であって、第1多孔板と、該第1多孔板より前記海水ポートから離間して配置された第2多孔板とを備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のエネルギー回収装置。 - ポンプによって昇圧した海水を逆浸透膜分離装置に通水して淡水と濃縮海水に分離して海水から淡水を生成する海水淡水化システムにおいて、
前記逆浸透膜分離装置から吐出される濃縮海水の圧力エネルギーを前記海水の圧力エネルギーに利用変換する請求項1乃至7のいずれか一項に記載のエネルギー回収装置を備えたことを特徴とする海水淡水化システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013005576A JP6010466B2 (ja) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013005576A JP6010466B2 (ja) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014136186A JP2014136186A (ja) | 2014-07-28 |
JP6010466B2 true JP6010466B2 (ja) | 2016-10-19 |
Family
ID=51414025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013005576A Active JP6010466B2 (ja) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6010466B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104291476B (zh) * | 2014-10-12 | 2015-10-28 | 张志雄 | 一种由任接氧化铈铬合金海水淡化装置 |
CN104747545B (zh) * | 2015-03-27 | 2017-01-25 | 杨超 | 反渗透系统增压与能量回收装置及增压与能量回收方法 |
JP2017113652A (ja) | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 株式会社日立製作所 | 逆浸透処理システム |
CN111634975B (zh) * | 2020-06-02 | 2023-10-27 | 上海瑜科环境工程有限公司 | 节能型海水淡化工艺 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE502004005072D1 (de) * | 2003-12-17 | 2007-11-08 | Ksb Ag | Drucktauschersystem |
JP2010253344A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Ebara Corp | 容積形エネルギー回収装置 |
CN103623702B (zh) * | 2009-05-15 | 2017-08-25 | 株式会社荏原制作所 | 海水淡化系统及能量交换腔室 |
JP5456640B2 (ja) * | 2010-11-01 | 2014-04-02 | 株式会社荏原製作所 | 海水淡水化システムおよびエネルギー交換チャンバー |
JP5562884B2 (ja) * | 2011-03-15 | 2014-07-30 | 株式会社東芝 | 海水淡水化装置 |
CN102743974B (zh) * | 2011-04-22 | 2016-01-27 | 株式会社荏原制作所 | 海水淡化系统及能量交换腔 |
-
2013
- 2013-01-16 JP JP2013005576A patent/JP6010466B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014136186A (ja) | 2014-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5848184B2 (ja) | 海水淡水化システムおよびエネルギー交換チャンバー | |
JP6010466B2 (ja) | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 | |
JP5778209B2 (ja) | 海水淡水化システムおよびエネルギー交換チャンバー | |
US8795527B2 (en) | Filtration system | |
US20170369338A1 (en) | Osmotic concentration of produced and process water using hollow fiber membrane | |
CN103328077A (zh) | 反渗透处理装置 | |
JP6113833B2 (ja) | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 | |
CN111282370A (zh) | 空气净化一体型浸没式中空纤维膜模块装置 | |
CN106794423B (zh) | 海水淡化系统及能量回收装置 | |
JP2013184096A (ja) | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 | |
US20140305860A1 (en) | Distribution plate for crossflow filtration cassettes | |
WO2016181942A1 (ja) | 車載型造水装置 | |
JP2015500741A5 (ja) | ||
WO2018182033A1 (ja) | 造水方法及び造水装置 | |
JP6152416B2 (ja) | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 | |
KR102227634B1 (ko) | 수처리 설비의 유량분배장치 | |
KR101557544B1 (ko) | 중공사막 모듈 | |
JP5273935B2 (ja) | 集水装置 | |
RU22434U1 (ru) | Установка для разделения растворов | |
CN105668825B (zh) | 净饮设备 | |
CN205187940U (zh) | 海水反渗透装置 | |
KR20120011613A (ko) | 수직형 중공사막 모듈 및 이를 이용한 여과 시스템 | |
CN104906958A (zh) | 一种超滤膜净水器 | |
RU2253505C1 (ru) | Фильтрационный модуль | |
WO2018180890A1 (ja) | 海水淡水化システムおよびエネルギー回収装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150904 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160607 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160713 |
|
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: 20160906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160916 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6010466 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |