JPH10128325A - 海水淡水化装置 - Google Patents

海水淡水化装置

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JPH10128325A
JPH10128325A JP8289866A JP28986696A JPH10128325A JP H10128325 A JPH10128325 A JP H10128325A JP 8289866 A JP8289866 A JP 8289866A JP 28986696 A JP28986696 A JP 28986696A JP H10128325 A JPH10128325 A JP H10128325A
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JP
Japan
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water
membrane separation
seawater
turbine
filtrate
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JP8289866A
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English (en)
Inventor
Shigeki Sawada
繁樹 沢田
Mitsuharu Furuichi
光春 古市
Kashu Obata
嘉修 小畠
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 海水を2段に直列配置したRO膜分離装置に
1台のポンプで通水してホウ素濃度の低い淡水を得る。 【解決手段】 海水を第1RO装置3と第2RO装置6
に通水して処理するに当り、第1RO装置3の濃縮水の
エネルギーを回収するエネルギー回収タービン4を設
け、アルカリ剤が添加された第1RO装置3の透過水を
エネルギー回収タービン4で加圧した後、第2RO装置
6に供給する 【効果】 エネルギーを回収して有効利用することで、
超高圧ポンプを必要とすることなく、1台の高圧ポンプ
で海水を多段配置したRO膜分離装置に通水することが
できる。透過水の昇圧前にアルカリ剤を添加するため、
アルカリ剤の添加に高圧ポンプを要しない。アルカリ剤
はエネルギー回収タービン内で均一に混合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は海水淡水化装置に係
り、特に、海水を多段逆浸透(RO)膜分離処理するこ
とにより、含有されるホウ素(B)を効率的に除去して
淡水化する海水淡水化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、海水の淡水化方法として、海水を
RO膜分離装置で膜分離処理して脱塩する方法が知られ
ているが、海水中には4〜6mg/Lのホウ素(B)が
含まれており、このホウ素は海水を1段でRO膜分離処
理したのみでは十分に除去できず、RO膜透過水中には
0.8mg/L程度のホウ素が残留する。RO膜分離装
置の原水のpHを9〜11に高めることにより、1段の
RO膜分離処理でホウ素を0.2mg/L以下にまで除
去することができるが、この場合には、海水に直接アル
カリを添加してpH9〜11に調整することで、CaC
3 、Mg(OH)2 等スケール生成の問題が生じ、長
期に亘り安定な運転を継続し得ない。
【0003】そこで、RO膜分離装置を2段に直列配置
し、海水を第1のRO膜分離装置で膜分離処理し、得ら
れる透過水にアルカリを添加してpH9〜11に調整し
た後、第2のRO膜分離装置で膜分離処理する方法が提
案されている。この方法によれば、第1のRO膜分離装
置で硬度成分を除去した透過水にアルカリを添加するた
め、スケール生成が防止され、しかも少量のアルカリの
添加でpHを高めることができ、スケール障害を引き起
こすことなく、ホウ素濃度の低い処理水を安定かつ効率
的に得ることができる。
【0004】この海水淡水化用RO膜分離装置に用いら
れる膜モジュールには、中空糸膜モジュールとスパイラ
ル式膜モジュールがある。このうち、スパイラル式膜モ
ジュールのRO膜としてポリアミド系合成高分子複分膜
が提供されており、このRO膜であれば、塩分だけでな
く、トリハロメタンの除去も可能であるという利点を有
する。
【0005】ところで、このポリアミド系合成高分子複
合膜を用いたRO膜分離装置を2段に直列配置して処理
する方式は、淡水から超純水を製造するシステムで広く
利用されている。この方式では、原水が淡水であり、浸
透圧が低いため、1台のポンプで2段に直列配置したR
O膜分離装置に通水処理することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、海水を
原水とする場合には、上記淡水からの超純水製造システ
ムの場合のように、1台のポンプで2段に直列配置した
RO膜分離装置に通水処理することは実用上困難であ
る。即ち、海水は浸透圧が高いために、1台のポンプで
2段に直列配置したRO膜分離装置に通水するために
は、超高圧のポンプを必要とする上に、ポンプ稼働用エ
ネルギー消費量も大きく経済的に不利である。
【0007】本発明は、上記従来の問題点を解決し、海
水を2段以上の多段に直列配置したRO膜分離装置に通
水して淡水化する装置であって、1台の高圧ポンプで経
済的に運転することができ、ホウ素濃度の低い良好な水
質の淡水を低コストで安定かつ効率的に得ることができ
る海水淡水化装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の海水淡水化装置
は、海水を,2段以上に直列配置した逆浸透膜分離装置
に順次通水して淡水化する海水淡水化装置であって、前
段の逆浸透膜分離装置の透過水にアルカリ剤を添加した
後、後段の逆浸透膜分離装置に通水する海水淡水化装置
において、逆浸透膜分離装置の濃縮水のエネルギーを回
収するエネルギー回収タービンを設け、前記アルカリ剤
が添加された前段側の逆浸透膜分離装置の透過水を該エ
ネルギー回収タービンによって加圧した後、後段側の逆
浸透膜分離装置に供給するようにしたことを特徴とす
る。
【0009】本発明の海水淡水化装置は、前段側RO膜
分離装置の濃縮水の圧力をエネルギー回収タービンで回
収し、この圧力を利用して前段側RO膜分離装置の透過
水を加圧した後、後段のRO膜分離装置に供給すること
で、エネルギーを回収して有効利用するものであるた
め、超高圧ポンプを必要とすることなく、1台の高圧ポ
ンプで海水を多段配置したRO膜分離装置に通水するこ
とができる。
【0010】また、本発明の海水淡水化装置では、前段
側RO膜分離装置の透過水がエネルギー回収タービンで
昇圧される前にアルカリ剤を添加するため、アルカリ剤
の添加に高圧ポンプを必要としない。しかも、添加され
たアルカリ剤は、エネルギー回収タービン内で透過水が
撹拌されることにより均一に混合されるため、ラインミ
キサー等の撹拌装置を必要とすることなく、アルカリ剤
を均一に添加混合することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の海
水淡水化装置の実施の形態を詳細に説明する。
【0012】図1は本発明の海水淡水化装置の実施の形
態を示す系統図である。
【0013】図1の海水淡水化装置は、取水ポンプP1
で汲み上げた海水を除濁装置1で処理した後、原水槽2
に貯留し、この原水槽2内の海水を給水ポンプP2 で取
り出し、高圧ポンプP3 で第1のRO膜分離装置(以下
「第1RO装置」と称す。)3及び第2のRO膜分離装
置(以下「第2RO装置」と称す。)6に通水して2段
RO膜分離処理することにより処理水(淡水)を得るに
当り、第1RO装置3の濃縮水のエネルギーを回収する
エネルギー回収タービン4を設け、第1RO装置3の透
過水に注入ポンプP4 でアルカリ剤貯槽5のアルカリ剤
を添加し、その後、このエネルギー回収タービン4に導
入して昇圧した後、第2RO装置6に供給するようにし
たものである。
【0014】図1において、除濁装置1は、海水中の大
きなゴミや濁りを除去して後段の第1RO装置3を保護
するための前処理装置として必要に応じて設けられるも
のである。この除濁装置1としては、砂濾過装置、活性
炭濾過装置、MF(精密濾過)膜分離装置、UF(限外
濾過)膜分離装置などを用いることができ、必要に応じ
て凝集剤、殺菌剤、スケール防止剤等を添加して処理す
ることができる。この除濁装置は、必ずしも必要とされ
ず、災害対策等の緊急時の飲用水製造装置として用いる
場合にはこれを省略しても良い。
【0015】第1RO装置3、第2RO装置6として
は、一般に、原水導入口、濃縮水流出口及び透過水流出
口が設けられた耐圧容器内に膜モジュールが収納された
ものが用いられる。膜モジュールの型式としては、スパ
イラル型又は中空糸型が好ましいが、何らこれらに限定
されるものではない。RO膜としては、ポリアミド系合
成高分子複合膜が好適である。
【0016】アルカリ剤の注入ポンプP4 としては、エ
ネルギー回収タービン4での昇圧前の第1RO装置3の
透過水の圧力よりも大きな吐出圧を有するものであれば
良く、一般的な定量薬注ポンプを用いることができる。
【0017】アルカリ剤としては、水酸化ナトリウム
(NaOH)溶液が一般的であるが、重炭酸ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウ
ム、水酸化アンモニウム等の溶液を用いることもでき
る。また、RO膜分離装置で濃縮した海水や食塩水を電
気分解して得られるアルカリ溶液を用いることもでき
る。
【0018】第1RO装置3の透過水は、アルカリ剤の
添加によりpH9〜10.5、特にpH9.5〜10.
5に調整した後、第2RO装置6で処理するのが、得ら
れる処理水(第2RO装置6の透過水)のホウ素濃度を
著しく低いものとすることができる点で好ましい。な
お、このpH調整値が10.5を超えると、水酸化マグ
ネシウムの析出が進行し、第2RO装置6の膜面にスケ
ールが発生し、様々な障害を引き起こすため好ましくな
い。
【0019】本発明では、第1RO装置3の透過水をエ
ネルギー回収タービン4に送給する配管にアルカリ剤注
入配管を設け、エネルギー回収タービン4で昇圧される
前の透過水にアルカリ剤を添加するため、アルカリ剤の
注入ポンプP4 として、高圧のポンプを必要とすること
がなく、有利である。また、添加されたアルカリ剤は、
エネルギー回収タービン4内で撹拌されることにより十
分に均一に混合されるため、別途ラインミキサー等の撹
拌装置を設ける必要がなく、第2RO装置6への給水の
pHの不均一による処理水質低下等を防止して、また、
少量のアルカリ剤で第2RO装置6への給水のpHを高
く維持して、安定な処理を行える。
【0020】第1RO装置3の濃縮水及びアルカリ剤が
添加された透過水が導入されるエネルギー回収タービン
4としては、それぞれ回転翼が設けられた濃縮水室と透
過水室とを有し、回転駆動軸で濃縮水室側の回転翼と透
過水室側の回転翼とが連結され、濃縮水室の回転翼の回
転を透過水室の回転翼に伝達することで、濃縮水の圧力
で透過水を昇圧するものが用いられる。
【0021】このようなエネルギー回収タービンを設け
ることにより、通常の処理条件で、0.5〜1.5kg
f/cm2 の第1RO装置3の透過水を15〜20kg
f/cm2 にまで昇圧することができ、別途駆動力を必
要とすることなく、第2RO装置6に供給することがで
きるようになる。このエネルギー回収タービン4から流
出した第1RO装置3の濃縮水は、通常の場合放流され
る。また、エネルギー回収タービン4で昇圧された後第
2RO装置6で膜分離処理されて得られた透過水は処理
水として系外へ取り出され、一方、第2RO装置6の濃
縮水は放流されるか或は原水槽2に戻され、循環処理さ
れる。
【0022】なお、図1においては、RO膜分離装置を
2段に直列に配置した装置を示したが、本発明におい
て、RO膜分離装置は3段以上の多段に配置しても良
い。
【0023】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
【0024】実施例1 図1に示す海水淡水化装置により海水の処理を行った。
なお、用いたRO膜分離装置及びエネルギー回収タービ
ンの装置仕様及び処理条件は次の通りである。
【0025】装置仕様 高圧ポンプ:最大吐出圧力60kgf/cm2 第1RO装置:Fluidsystems社製[TFC
8822HR」 第2RO装置:Fluidsystems社製[TFC
8822HR」 エネルギー回収タービン:水車直結型ポンプ処理条件 第1RO装置の操作圧力(給水圧力):43kgf/c
2 第1RO装置の水回収率:35% 第1RO装置の脱塩率:95.7% 第2RO装置の操作圧力(給水圧力):11.5kgf
/cm2 第2RO装置の水回収率:83.7% 第2RO装置の脱塩率:98.9% なお、アルカリ剤としてはNaOHを用い、第2RO装
置の給水のpHが9.5〜10.5となるように添加制
御した。
【0026】第1RO装置の透過水の圧力は1.0kg
f/cm2 であったが、エネルギー回収タービンで加圧
することにより18.5kgf/cm2 にまで昇圧され
た。原水(海水)、第1RO装置の透過水及び第2RO
装置の透過水(処理水)の水質は表1に示す通りであ
り、1台の高圧ポンプのみで海水を第1RO装置及び第
2RO装置に順次通水して高水質の淡水を得ることがで
きた。
【0027】
【表1】
【0028】なお、上記実施例において、第1RO装置
の透過水へのNaOHの添加量を変えて、第2RO装置
の給水のpHを変化させ、第2RO装置の給水pHと第
2RO装置の透過水(処理水)のホウ素濃度との関係を
調べたところ、図2に示す結果が得られ、第2RO装置
のpHは9.0〜10.5、特に9.5〜10.5が好
適であることが確認された。
【0029】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の海水淡水化
装置によれば、海水の多段RO膜分離処理に当り、1台
の高圧ポンプで経済的に運転することができ、ホウ素濃
度の低い良好な水質の淡水を低コストで安定かつ効率的
に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の源水淡水化装置の実施の形態を示す系
統図である。
【図2】第2RO装置の給水pHと処理水のホウ素濃度
との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 除濁装置 2 原水槽 3 第1RO装置 4 エネルギー回収タービン 5 アルカリ剤貯槽 6 第2RO装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 海水を、2段以上に直列配置した逆浸透
    膜分離装置に順次通水して淡水化する海水淡水化装置で
    あって、前段の逆浸透膜分離装置の透過水にアルカリ剤
    を添加した後、後段の逆浸透膜分離装置に通水する海水
    淡水化装置において、 逆浸透膜分離装置の濃縮水のエネルギーを回収するエネ
    ルギー回収タービンを設け、 前記アルカリ剤が添加された前段側の逆浸透膜分離装置
    の透過水を該エネルギー回収タービンによって加圧した
    後、後段側の逆浸透膜分離装置に供給するようにしたこ
    とを特徴とする海水淡水化装置。
JP8289866A 1996-10-31 1996-10-31 海水淡水化装置 Pending JPH10128325A (ja)

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