JPS6331241B2 - - Google Patents

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JPS6331241B2
JPS6331241B2 JP57165819A JP16581982A JPS6331241B2 JP S6331241 B2 JPS6331241 B2 JP S6331241B2 JP 57165819 A JP57165819 A JP 57165819A JP 16581982 A JP16581982 A JP 16581982A JP S6331241 B2 JPS6331241 B2 JP S6331241B2
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JP
Japan
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amount
liquid
stage
concentration
concentrated
Prior art date
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Expired
Application number
JP57165819A
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English (en)
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JPS5955301A (ja
Inventor
Kenji Tsumura
Masayuki Yamashita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ORIENTAL METAL SEIZO CO
Original Assignee
ORIENTAL METAL SEIZO CO
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Publication date
Application filed by ORIENTAL METAL SEIZO CO filed Critical ORIENTAL METAL SEIZO CO
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Publication of JPS6331241B2 publication Critical patent/JPS6331241B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Landscapes

  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特定の多段濃縮装置に用いる被濃縮液
供給量制御システムに関する。
本発明に用いる特定の多段濃縮装置は、低濃度
の溶液をとくに沸騰せしめたり減圧にして蒸発せ
しめたりすることなく、最小の熱量で最大の濃縮
効率をうることができるものであり、本出願人が
先に開発したものである(特願昭56−69649号)。
その多段濃縮装置は第1図に示すように、3枚
以上の熱伝導性の良好な加熱凝縮板E1〜Eo+1を断
熱ケース1内に間隔を設けて配置し、各板の下面
に吸液層S1〜Soを設けて複数の濃縮段を形成して
なるものである。
熱源HSが太陽熱のように上方から加えられる
ばあい、吸液層S1〜Soは濃縮部となり、板E2
Eo+1の上面が凝縮面となる。被濃縮液は供給パイ
プP1〜Poから吸液層S1〜Soに供給され、濃縮液
排出パイプCP1〜CPoから濃縮液が、また凝縮液
排出パイプWP1〜WPoから凝縮液が排出される。
熱源が地熱や他の廃熱などのような下方から加
えられるものであるばあいは、濃縮部と凝縮部と
が逆の位置となる。
以下、本発明に用いる多段濃縮装置の作用を熱
源HSとして太陽熱を用い、被濃縮液として海水
を用いた太陽熱を利用した海水の濃縮化を代表例
にあげて説明する。
前記の構成を有する多段濃縮装置は、太陽熱に
より板E1を加熱し、各段における海水の蒸発→
凝縮の繰返しによつて潜熱の形で熱をつぎの段へ
順次移動せしめるものである。このばあい板E1
〜Eo+1の一方の面が蒸発面となり他方の面が凝縮
面となる。しかし排出される蒸留水および濃縮海
水により熱が系外に排出されるなどの熱損失によ
つて上段から下段へと温度勾配が生じており、そ
のため連続的な蒸発→凝縮が繰り返されるもので
ある。そこで今i段目の吸海水層Siの蒸発温度を
Tiとすると、クラジウス・クラパイロンの式から
i段目で生成する蒸留水の生成量Wiは次式で近
似的に表わされる。
(式中、AおよびBは定数である。) 式()から明らかなようにTiが大きくなれば
Wiは大となり、したがつて定常的に連続運転す
るためにはWiに見合う海水を補充しなければな
らない。本発明者らの実験および研究の結果、そ
の海水の補充量Fiは、次式: Fi=aWi () で近似的に表わされ、定数aは約1.3〜3.0が適当
であることが見出された。
それを超えて多量に海水を補給すると海水の加
熱に多くの熱量が消費されしかも蒸発残量が多い
ため、系外に多量の熱が排出されるので熱効率が
わるくなる。また少なすぎても濃縮されすぎてス
ケールや固形塩分の析出などの問題が生ずる。
さらに前記のごとく各段の温度はそれぞれ異な
り、熱源に近い方から順次低くなる温度勾配を有
しているため、各段に供給する海水の最適量も変
化する。すなわち飽和蒸気圧曲線に対応して蒸発
においても凝縮においても高温ほどその量は大き
い。したがつて上段は下段よりも多く海水を供給
する必要がある。ところで、段間隔などの条件を
同じにするときは、隣接する段間の生成蒸留水量
の減衰率Gi(=Wi/Wi-1)は1未満の値でマクロ的に みればほぼ一定の値Gをとる。
したがつてi段目の海水の供給量Fiは次式によ
つて表わされる。
Fi=aGWi-1 () 以上のごとく、本発明者らは種々研究を重ねた
結果、各段の供給量は各段またはいずれかの段よ
り取り出される凝縮液の量を測定することにより
決定できる。さらに本発明に用いる濃縮システム
では、被濃縮液から蒸発する溶媒(水)は濃縮段
から逃げ出さずほとんどすべてが凝縮液となるた
め凝縮液の量と濃縮液の濃度とは1対1に対応し
ており、したがつて濃縮液の濃度を測定すること
によつても各段へ供給すべき最適被濃縮液の量を
決定しうる。
すなわち被濃縮液の濃度をKp%(重量%、以
下同様)とし、濃縮後の濃度をKi%とすると Kp=St/Wn+St×100〔%〕 Ki=St/(Wn+St)−Wi×100〔%〕 (式中、Wnは溶媒の重量、Stは溶質の重量、Wi
は凝縮した溶媒の重量を示す)で示される。
(Wn+St)を単位重量1Kgとすれば Wi=1−Kp/Ki となる。
i段目の被濃縮液供給量Fiは Fi=aWi () =aGWi-l () で示され、任意のn段目の凝縮液の量Woを測定
すれば、i段目の被濃縮液供給量Fiは下記の如く
(a)式で表わされる。
Fi=aGi-nWo (a) (式中、aは1.3〜3.0の間の定数であり、Gは装
置および運転条件によつて影響される減衰率で、
0.85〜0.95の範囲にある定数である。) Kpは供給する被濃縮液の濃度で海水ならば約
3.5%である。それを加熱して濃縮後の濃度Ki
検知すれば、式()および()はそれぞれ式
()および()で示され、 Fi=a(1−Kp/Ki) () Fi=aG(1−Kp/Ki-l) () 式(a)はn段目の濃縮後の濃度をKoとす
れば Fi=aGi-n(1−Kp/Ko) (a) で示される。
適正供給量Fiは任意のn段目の濃度Koがわか
れば(a)式により求めることができる。
以上のごとき事実に基づき、本発明者らは鋭意
研究した結果、本発明を完成した。
すなわち本発明は、3枚以上の熱伝導性の良好
な加熱濃縮板を断熱ケース内に間隔を設けて配置
し、各板の少なくとも下面に吸液層を設けて複数
の濃縮段を形成し、被濃縮液を各加熱凝縮板の熱
源に対して背面側に通して加熱蒸発せしめ、対面
する加熱凝縮板の凝縮面で蒸気を凝縮する多段濃
縮装置において、該多段濃縮装置の1点から取り
出される濃縮液の濃度Ciまたは凝縮液の量Wi
測定し、該濃度または凝縮液の量に関する情報に
基づいて各段への被濃縮液の供給量を予じめ決定
された比率で最適量に維持することを特徴とする
多段濃縮装置の被濃縮液供給量制御システムに関
する。濃度または量の測定はいずれか1つの濃縮
段の濃縮液の濃度または凝縮液の量について行な
う。
そこでいずれか1つの濃縮段からの濃縮液の濃
度を測定して制御を行なうばあいについて説明す
る。なお、以下被濃縮液として海水を用い、熱源
として太陽熱を用いるばあいを代表例としてあげ
て説明する。
第2図に本発明の制御システムを用いるスケー
ルアツプされた濃縮システムの系統図を、第3図
に本発明に用いる多段濃縮装置と最終分配器の一
実施例を示す。
第2図に示す濃縮システムは5段濃縮装置2を
6台組合せたものであり、海水はタンク3からメ
インポンプ4で第1分配器5に送られ、2等分さ
れて第2分配器6に送られ、この第2分配器でさ
らに3等分されて最終分配器7に送られる。最終
分配器7からは濃縮装置2の各段に5本のパイプ
が連結されている。
最終分配器7からの各段への供給量の比率は、
前記式()を参考にして実験の繰返しによつて
あらかじめ決められている。このような供給量の
比率が固定されている最終分配器7の一実施例を
第3図に基づいて説明する。
最終分配器7はタンク8と5本のキヤピラリー
管9a〜9eからなり、各キヤピラリー管9a〜
9eのヘツド10は大気と連通している。キヤピ
ラリー管9a〜9eはそれぞれ口径または管長の
異なるものであり、それらによつて5本のキヤピ
ラリー管を通過する海水の量をあらかじめ決めら
れた比率にすることができる。
また各キヤピラリー管を通過する海水の量の増
減はタンク8中の海水の水位でコントロールする
ことができる。
すなわち、濃縮装置2の各段への海水の最適量
のコントロールは、タンク8への海水の供給量に
よつてコントロールすることができるのである。
したがつて、最終分配器7への海水の供給量を
たとえばメインポンプ4、第1分配器5または第
2分配器6でコントロールすればよい。またはそ
れらを連結するパイプにバルブ(図示されていな
い)を設けてコントロールしてもよい。
本実施例では、そのコントロールを濃縮装置か
ら取り出される濃縮液の濃度Kiを測定することに
よつて行なつている。
第3図に最上段の濃縮液の濃度Kiを測定できる
ように濃度センサ11を配置したばあいの実施例
を示す。
濃度センサ11で測定された濃度情報はコント
ロールボツクス12に送られ、コントロールボツ
クス12からの信号により第2分配器6中のバル
ブ(図示されていない)の開度をコントロール
し、最終分配器7への海水の供給量を調節してタ
ンク8の水位をコントロールする。その結果、濃
度装置の全段に供給される海水の量が最適量に調
節される。
このように最上段の濃縮液の濃度Klを測定する
ばあい、コントロールボツクス12での処理は、
第1段用のキヤピラリー管9aの流量が前記式
()と()を満足するように第2分配器から
の供給量の制御を行なうだけでよい。というの
は、残りのキヤピラリー管9b〜9eはそれぞれ
前記式()および(a)を満足するようにあ
らかじめ供給比率が固定されているからである。
また濃縮装置の中間の段に濃度センサを配置し
ても同様に全段の供給量をコントロールすること
ができる。
さらにまた、濃度センサ11からの信号をメイ
ンポンプ4に送り、メインポンプ4の出力を制御
してもよく、メインポンプ4にダイヤフラムポン
プを使用してダイヤフラムのストロークを制御し
てもよい。
なお、第3図に示す濃縮装置について前記式3
で用いた減衰率Gは、本発明者らが繰返し実験し
た結果、ほぼ0.85〜0.95の範囲の値であつた。
いずれか1つの濃縮段からの濃縮液の濃度を測
定するとともに、または測定するかわりに、凝縮
液排出パイプWPiから排出される濃縮液の量Wi
を流量計(図に示されていない)により測定し
て、被濃縮液の供給量を濃縮液の濃度Kiを測定す
るばあいと同様にコントロールすることもでき
る。
コントロールボツクス12における処理を通常
の電気回路で行なつてもよいが、段数が増加する
など濃縮システムが複雑になるときには、マイク
ロプロセツサにより行なうこともできる。
各段の濃縮液の濃度を測定するとともに、また
は測定するかわりに、凝縮液の量Wiを測定して
被濃縮液の供給量をコントロールすることもまた
前記と同様できる。
なお、本発明に用いる多段濃縮装置は海水の濃
縮化だけでなく、種々の溶液の濃縮、蒸留に用い
ることもできる。しかしながら、他の溶液を用い
るばあいにはその溶液ごとに実験により前記定数
aや減衰率Gi、その他の条件をあらかじめ決定す
る必要がある。また溶液の濃縮だけでなく、蒸留
水の製造にも応用できる。
本発明に用いる濃度センサとしては、たとえば
屈折率計、導電率計、電磁濃度計など流量計とし
ては、たとえばフローメーター、ローターメータ
ー、転倒桝など通常使用されるものが使用され
る。
本発明に用いる濃縮装置がラフな濃縮に使用さ
れるばあい、たとえば海水を濃縮して、臭素やヨ
ウ素を回収したりまたウラニウムなどの吸着など
に用いるばあいでは、さほど正確さを要求されな
いから各濃縮段の濃縮液を1つにしたものの濃度
または各段の凝縮液を1つにしたものの量を測定
して制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御システムによつて制御す
る多段濃縮装置の一実施例の概略断面図、第2図
は本発明の制御システムの一実施例を用いる濃縮
システムの系統図、第3図は多段濃縮装置の別の
実施例と最終分配器とを組合せた状態の斜視図で
ある。 (図面の主要符号)、2:多段濃縮装置、3:
海水タンク、4:メインポンプ、5:第1分配
器、6:第2分配器、7:最終分配器、8:タン
ク、9a,9b,9c,9d,9e:キヤピラリ
ー管、11:濃度センサ、12:コントロールボ
ツクス、E1,E2,E3,Eo:加熱凝縮板、HS:熱
源、P1,P2,P3,Po:被濃縮液供給パイプ、S1
S2,S3,So:吸液層、WP1,WP2,WPo:凝縮
液排出パイプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 3枚以上の熱伝導性の良好な加熱凝縮板を断
    熱ケース内に間隔を設けて配置し、各板の少なく
    とも下面に吸液層を設けて複数の濃縮段を形成
    し、被濃縮液を各加熱凝縮板の熱源に対して背面
    側に通して加熱蒸発せしめ、対面する加熱凝縮板
    の凝縮面で蒸気を濃縮する多段濃縮装置におい
    て、該多段濃縮装置の1点から取り出される濃縮
    液の濃度または凝縮液の量を測定し、該濃度また
    は凝縮液の量に関する情報に基づいて各段への被
    濃縮液の供給量を予じめ決定された比率で最適量
    に維持することを特徴とする多段濃縮装置の被濃
    縮液供給量制御システム。 2 前記被濃縮液の供給量が前記凝縮液の量の
    1.3〜3.0倍である特許請求の範囲第1項記載の制
    御システム。
JP57165819A 1982-09-21 1982-09-21 多段濃縮装置の被濃縮液供給量制御システム Granted JPS5955301A (ja)

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JPS5955301A JPS5955301A (ja) 1984-03-30
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007049736A1 (ja) * 2005-10-28 2007-05-03 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. 濃縮晶析装置および方法

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JPS57127401A (en) * 1981-01-28 1982-08-07 Hitachi Ltd Method for controlling concentrating vessel

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JP5319923B2 (ja) * 2005-10-28 2013-10-16 協和発酵バイオ株式会社 濃縮晶析装置および方法

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JPS5955301A (ja) 1984-03-30

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