JPWO2020008884A1 - 逆浸透処理方法及びシステム - Google Patents
逆浸透処理方法及びシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2020008884A1 JPWO2020008884A1 JP2019533667A JP2019533667A JPWO2020008884A1 JP WO2020008884 A1 JPWO2020008884 A1 JP WO2020008884A1 JP 2019533667 A JP2019533667 A JP 2019533667A JP 2019533667 A JP2019533667 A JP 2019533667A JP WO2020008884 A1 JPWO2020008884 A1 JP WO2020008884A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- heat
- reverse osmosis
- raw water
- heated
- 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.)
- Granted
Links
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 title claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 196
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000008234 soft water Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/04—Feed pretreatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/08—Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/22—Cooling or heating elements
- B01D2313/221—Heat exchangers
-
- 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
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
原水はヒートポンプ１０の凝縮器１３で加熱された後、蒸気を熱源とした熱交換器４を介して、ＲＯ装置６に供給される。ヒートポンプ１０の蒸発器１１の伝熱チューブ１１ａには、冷凍システム２０の熱交換器２４から流出する温媒体の一部が流通される。伝熱チューブ１１ａを通ることによって降温した媒体が熱交換器２４に循環供給される。冷凍システム２０は、冷凍機本体２１からの冷媒体を空調等の熱交換器２４に循環流通させる。
Description
本発明は、逆浸透膜装置を用いて水を処理する逆浸透処理方法及びシステムに係り、特に逆浸透膜装置への給水をヒートポンプで加熱する逆浸透処理方法及びシステムに関する。
逆浸透膜装置（以下、ＲＯ装置ということがある。）にあっては、処理水量維持（水の粘度低下の防止によるフラックスの維持、シリカ飽和溶解度上昇による回収率向上）の為、給水温度を２５℃程度に加温している。この給水の加熱には蒸気、温水、電気ヒーターなどが使用され、エネルギーを消費している。
特開２０１２−９１１１８号公報の請求項７には、ＲＯ装置の給水をヒートポンプによって２３〜２５℃に加熱することが記載されているが、同号公報にはヒートポンプの熱源についての具体的記載はなされていない。
本発明は、ヒートポンプでＲＯ装置への給水を加熱する逆浸透処理方法及びシステムにおいて、加熱コストを低減することを目的とする。
本発明の逆浸透処理方法は、原水をヒートポンプで加熱した後、逆浸透膜装置で膜分離処理する逆浸透処理方法において、該ヒートポンプの熱源流体として、冷凍システムの熱交換器から流出する温媒体を用いることを特徴とするものである。
本発明の逆浸透処理システムは、原水をヒートポンプで加熱した後、逆浸透膜装置で膜分離処理する逆浸透処理装置において、該ヒートポンプの熱源流体として、冷凍システムの熱交換器から流出する温媒体を用いることを特徴とするものである。
本発明の一態様では、前記ヒートポンプで加熱された原水を、第２熱交換器で加熱した後、前記逆浸透装置に供給する。
本発明の一態様では、前記第２熱交換器に、ボイラからの蒸気を原水加熱用熱源流体として供給する。
本発明の一態様では、前記ヒートポンプで加熱された原水の少なくとも一部をボイラ給水として前記ボイラに送水する。
本発明の一態様では、前記ヒートポンプの凝縮器の伝熱チューブとの間で水が循環される給水タンクを設置し、原水を該給水タンクに供給し、該伝熱チューブと給水タンクとの間で原水を循環させて加熱し、加熱された原水を該給水タンクから前記逆浸透装置に供給する。
本発明の一態様では、前記ヒートポンプの凝縮器の伝熱チューブとの間で水が循環される給水タンクを設置し、原水を該給水タンクに供給し、該伝熱チューブと給水タンクとの間で原水を循環させて加熱し、加熱された原水の少なくとも一部をボイラ給水として前記ボイラに送水する。
本発明の一態様では、前記冷凍システムは、冷凍機本体と、該冷凍機本体からの冷媒体が導入され、温媒体が流出する前記熱交換器とを備えており、該熱交換器から流出する温媒体の一部を該冷凍機本体に戻し、残部を前記ヒートポンプの蒸発器に導入し、該蒸発器で降温した媒体を該熱交換器の冷媒体流入側に戻す。
本発明の一態様では、前記冷凍システムは、冷凍機本体と、該冷凍機本体からの冷媒体が導入され、温媒体が流出する前記熱交換器とを備えており、該熱交換器から流出する温媒体の一部を該冷凍機本体に戻し、残部を前記ヒートポンプの蒸発器に導入し、該蒸発器で降温した媒体を該冷凍機本体に戻す。
本発明によると、冷凍システムの熱交換器から流出する温媒体を熱源としたヒートポンプでＲＯ装置への給水を加熱することにより、該給水の加熱コストを低減することができる。
本発明の一態様では、冷凍システムの熱交換器から流出する温媒体をヒートポンプの蒸発器で降温させるので、冷凍機の冷凍負荷を低減することができる。このことで、冷凍機本体の消費電力を削減し、ヒートポンプの設置により生み出されるトータルの便益を大きくすることができる。
図１を参照して第１の実施の形態について説明する。
ＲＯ処理される原水は、配管１からポンプ２によってヒートポンプ１０の凝縮器１３に供給され、加熱された後、配管３から蒸気を熱源とした熱交換器（第２熱交換器）４を通り、配管５を介してＲＯ装置６に供給される。ＲＯ装置６の透過水は配管７から処理水として取り出され、濃縮水は配管８へ流出する。
熱交換器４に蒸気を供給するためのボイラの形式は特に限定されるものではなく、小型貫流ボイラ、水管ボイラ、丸ボイラ、排熱ボイラなどのいずれでもよい。なお、通常運転時には蒸気による加温は必要ないが、後述の冷凍機本体２１の停止時や、ＲＯ装置６の起動時などの加温等に使用する。ただし、必要に応じ、通常運転時においても熱交換器４でＲＯ給水を加熱するようにしてもよい。
ヒートポンプ１０は、周知構成のものであり、蒸発器１１からの代替フロン等の熱媒体を圧縮機１２で断熱圧縮により高温として凝縮器１３に導入し、凝縮器１３からの熱媒体を膨張弁１４を介して蒸発器１１に導入し、断熱膨張させて降温させるように構成されている。凝縮器１３内に設けられた伝熱チューブ１３ａに原水がポンプ２を介して通水され、高温熱媒体と熱交換して加熱される。
蒸発器１１内に設けられた伝熱チューブ１１ａに、冷凍システム２０の熱交換器２４から流出した温媒体の一部が配管３１及びバルブ３２を介して導入される。蒸発器１１内の低温熱媒体との熱交換により降温した冷媒体は、配管３３を介して熱交換器２４に再度導入される。
冷凍システム２０は、ターボ式冷凍機、吸収式冷凍機などの冷凍機本体２１で冷却された冷媒体を、冷凍機本体２１の媒体送出部２１ａから配管２２を介して空調機などの熱交換器（第１熱交換器）２４に供給し、周囲の熱を吸収させて該周囲を冷却する。熱交換器２４で該周囲の熱を吸収して昇温した温媒体の一部が熱交換器２４から媒体循環用ポンプ２５、配管２６、バルブ２７を介して冷凍機本体２１の媒体戻り部２１ｂに戻る。
熱交換器２４から流出した温媒体の残部は、配管２６から分岐した配管３１、バルブ３２を介して蒸発器１１の伝熱チューブ１１ａに流通され、ヒートポンプ熱媒体と熱交換して降温して冷媒体となり、配管３３へ流出する。配管３３は前記配管２２に連なっており、配管３３からの冷媒体は、前記冷凍機本体２１からの冷媒体と合流して熱交換器２４に流入する。
このように、この実施の形態では、ヒートポンプ１０の蒸発器１１の伝熱チューブ１１ａに流通される熱源流体として、熱交換器２４から流出する温媒体を利用している。また、ヒートポンプ１０の蒸発器１１の伝熱チューブ１１ａを通ることによって降温した冷媒体を熱交換器２４に戻すようにしている。
なお、この冷凍システム２０の冷凍機本体２１は、冷却用の低温流体として冷却塔４０からの冷水を用いている。
この冷却塔４０では、散水管４１から散水された冷却水が充填材層４２を流下する間にルーバ４３から導入される空気と接触し、蒸発潜熱により冷却されて冷水となり、ピット４４（冷却塔下部水槽）に貯留される。蒸気を含む空気はファン４８により大気中に排気される。ピット４４の冷水は、ポンプ４５、配管４６を介して冷凍機本体２１に供給され、熱交換して昇温する。冷凍機本体２１からの温戻り水が配管４７を介して散水管４１に返送される。
このように構成された図１の逆浸透処理装置では、原水はヒートポンプ１０で加熱された後、必要に応じ熱交換器４で加熱され、ＲＯ装置６に供給される。
この実施の形態では、ヒートポンプ１０の温熱源として、冷凍システム２０に設置された空調機等の熱交換器２４から流出する温媒体を用いており、冷凍機本体２１の冷凍負荷を低減させることができる。また、これによって冷凍機本体２１の消費電力を低減できるので、ヒートポンプ１０で消費される電力がほぼ相殺される。このため、加温用の蒸気の削減額がそのまま便益として計上することができるため、ヒートポンプの設置による投資の回収を早くすることができる。
図２を参照して第２の実施の形態について説明する。
図１の冷凍システム２０では、冷凍機本体２１から配管２２を介して送られてくる冷媒体と、蒸発器１１から配管３３を介して送られてくる冷媒体とを合流させて空調機等の熱交換器２４に流入させているが、図２の実施の形態では、冷凍機本体２１の媒体送出部２１ａから配管２２を介して送られてくる冷媒体のみを熱交換器２４に流入させる。
この熱交換器２４から流出した温媒体は、媒体循環用ポンプ２５によって配管２８に送り出される。送り出された温媒体の一部は、バルブ２９、配管３０を介して冷凍機本体２１の媒体戻り部２１ｂに循環される。
配管２８に送り出された温媒体の残部は、配管２８から分岐した配管３５及びバルブ３６を介して蒸発器１１の伝熱チューブ１１ａに流通され、ヒートポンプ熱媒体と熱交換して降温して冷媒体となり、配管３７から配管３０に合流し、冷凍機本体２１の媒体戻り部２１ｂに戻る。
図２のその他の構成は図１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
この実施の形態においても、図１の実施の形態と同様に、ヒートポンプ１０の温熱源として、冷凍システム２０に設置された空調機等の熱交換器２４から流出する温媒体を用いており、冷凍機本体２１の冷凍負荷を低減することができる。
なお、図１のシステムに従って原水（２０℃）を２５℃に加熱して１００ｍ３／ｈでＲＯ処理し、冷凍機本体２１としてターボ冷凍機（５００ＲＴ）をＣＯＰ（成績係数）５で運転し、冷凍機本体２１の媒体を水とし、冷凍機本体戻り部２１ｂの流入水（温媒体）温度１２℃、冷凍機本体送出部２１ａの流出水（冷媒体）温度７℃とし、熱交換器４に蒸気を供給せず、ヒートポンプ（４７０ｋＷ）をＣＯＰ（成績係数）６で運転する場合、蒸気式熱交換器４のみによって原水を２０℃から２５℃に加温し、蒸気式熱交換器４に蒸気を３台の小型貫流ボイラ（換算蒸発量２０００ｋｇ／ｈ、燃料ＬＮＧ、蒸気圧力０．７ＭＰａ）で供給する場合に比べてエネルギーコストは８０％以下になると試算される。
また、図１のシステムは、原水をヒートポンプのみによって２０℃から２５℃に加温する場合に比べてエネルギーコストは９０％以下になると試算された。
図３を参照して第３の実施の形態について説明する。
図１では、ヒートポンプ１０の凝縮器１３の伝熱チューブ１３ａを通過して加熱された原水は、その全量が配管３から熱交換器４に送水されており、熱交換器４に対し熱源流体としてボイラから蒸気が供給されている。図３では、該配管３を配管５０，６０の２系統に分岐させている。
配管５０に流れた加熱原水は、バルブ５１、給水タンク５２及び配管５３を介して熱交換器４に送水される。また、給水タンク５２には、ヒートポンプ１０で加熱しない原水（以下「非加熱原水」と記す場合あり）を給水タンク５２に供給するために、バルブ８５を備えた配管８６が接続されている。
配管６０に流れた加熱原水は、バルブ６１、第１軟水器６２及び配管６３を介して給水タンク６４に送水される。給水タンク６４には、第２軟水器６５を通過したボイラ用水も、配管６６を介して導入される。軟水器６２，６５は、容器と、該容器内に充填されたイオン交換樹脂とを有し、原水又はボイラ用水を軟水とする。ボイラ用水は原水と同一の水源からの水であってもよく、別の水源からの水であってもよい。
給水タンク６４内の水は、配管６７を介してボイラ７０に供給される。ボイラ７０で発生した蒸気が配管７１を介して熱交換器４に供給される。配管５３からの原水が該熱交換器４で加熱され、ＲＯ装置６に供給される。なお、熱交換器４で蒸気が凝縮することにより生じた凝縮水を給水タンク６４に送水してもよい。
図３のその他の構成は図１と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
図３では、ヒートポンプ１０に連なる熱交換器２４及び冷凍機２０及び冷却塔４０の構成は図１の構成となっているが、図２のように構成されていてもよい。
この第３の実施の形態によると、１台のヒートポンプ１０によって、ＲＯ装置６への給水だけでなく、ボイラ７０への給水の一部も加熱することができる。
また、バルブ５１およびバルブ６１により加熱原水の供給先を切替えたり、供給量を調整することができる。そして、バルブ５１およびバルブ６１を用いてヒートポンプ１０による加熱原水を優先的にＲＯ装置６に供給し、加熱原水の余剰分をボイラ７０への給水とすることで、ＲＯ装置６に供給される原水の加温用の蒸気を効果的に削減するとともに、ヒートポンプ１０で加熱した原水を有効に利用することが可能となる。
例えば、加熱原水がＲＯ装置６の給水の設定温度（例えば２５℃）未満の場合には、ＲＯ装置６の給水の全量を加熱原水とするようバルブ５１，バルブ６１を調整する。加熱原水の全量がＲＯ装置６の給水量を上回る場合には、加熱原水の余剰分が給水タンク６４に送水されボイラ給水として使用される。夏場などで、加熱原水がＲＯ装置６の給水の設定温度（例えば２５℃）を超える場合には、バルブ５１，バルブ６１、更にはバルブ８５を調整することで、ＲＯ装置６の給水が設定温度となるように給水タンク６４に供給される加熱原水と非加熱原水の供給量を調整するとともに、加熱原水の余剰分を給水タンク６４に送水する。このようにすることで、ヒートポンプで加熱した原水を一年間を通して、有効に利用することが可能となる。
なお、非加熱原水の温度、或いは、季節によって、加熱原水の供給先を切り替えるようにしても良い。例えば、非加熱原水の温度が所定温度を超えた場合、或いは、夏場においては、ＲＯ装置６の給水の全量を非加熱原水とし、加熱原水は全てボイラ給水として利用するようにバルブ５１，６１および８５を調整してもよい。また、非加熱原水の温度が所定の温度以下の場合、或いは、夏場以外の季節においては、ＲＯ装置６の給水の全量を加熱原水として、加熱原水の余剰分をボイラ給水として利用するように、バルブ５１，６１および８５を調整してもよい。
図４を参照して第４の実施の形態について説明する。
図３のシステムでは、ヒートポンプ１０の凝縮器１３で加熱された原水をそのまま配管３へ送水しているが、図４のシステムでは、配管１からの原水を給水タンク８０に導入し、給水タンク８０内の原水をポンプ８１及び配管８２を介して凝縮器１３の伝熱チューブ１３ａに送水する。伝熱チューブ１３ａから流出した、加熱された原水は、配管８３を介して給水タンク８０に返送される。このようにして給水タンク８０内の原水の温度が高くなる。この給水タンク８０内の温度の高い原水がポンプ８４を介して配管３へ送水される。
図４のその他の構成は図３と同一であり、同一符号は同一部分を示している。図４のシステムによっても、図３のシステムと同様の効果が得られる。なお、図４では、原水を給水タンク８０と凝縮器１３とを循環させるので、図３の場合よりも高い温度に加熱された原水を配管３へ送り出すことができる。
図４では、ヒートポンプ１０に連なる熱交換器２４、冷凍機２０及び冷却塔４０の構成は図１の構成となっているが、図２のように構成されていてもよい。
図３の装置を想定し、以下の条件で運転した場合の蒸気コストを試算した結果を表１に示す。
＜運転条件＞
ボイラ：貫流ボイラ、換算蒸発量６０００ｋｇ／ｈ×１０台、燃料ＬＮＧ、蒸気圧力０．７ＭＰａ
ＲＯ装置：原水供給量１００ｍ３／ｈ
ヒートポンプ：４７０ｋＷ、ＣＯＰ（成績係数）６
ＲＯ給水の加温以外の蒸気使用量：２４０，０００ｔ／年
ヒートポンプでの原水の平均加温温度：５℃
ＬＮＧ単価：５０円／Ｎｍ３＝蒸気単価３９６３円／ｔ、５℃の熱回収で蒸気の燃料が０．８％（蒸気単価３９３１円）削減されると仮定。
ボイラ：貫流ボイラ、換算蒸発量６０００ｋｇ／ｈ×１０台、燃料ＬＮＧ、蒸気圧力０．７ＭＰａ
ＲＯ装置：原水供給量１００ｍ３／ｈ
ヒートポンプ：４７０ｋＷ、ＣＯＰ（成績係数）６
ＲＯ給水の加温以外の蒸気使用量：２４０，０００ｔ／年
ヒートポンプでの原水の平均加温温度：５℃
ＬＮＧ単価：５０円／Ｎｍ３＝蒸気単価３９６３円／ｔ、５℃の熱回収で蒸気の燃料が０．８％（蒸気単価３９３１円）削減されると仮定。
［試験例１］
ヒートポンプによる加熱原水の全量をボイラ給水として利用し、ＲＯ給水はボイラからの蒸気（１，２２８ｔ／年）で原水を２０℃から２５℃に加熱。
ヒートポンプによる加熱原水の全量をボイラ給水として利用し、ＲＯ給水はボイラからの蒸気（１，２２８ｔ／年）で原水を２０℃から２５℃に加熱。
［試験例２］
夏場以外の季節はヒートポンプによる加熱原水の全量をＲＯ給水として利用。夏場は原水が２５℃あるとして原水を加熱することなく利用。ボイラ給水は全量を加熱してない原水を使用した。
夏場以外の季節はヒートポンプによる加熱原水の全量をＲＯ給水として利用。夏場は原水が２５℃あるとして原水を加熱することなく利用。ボイラ給水は全量を加熱してない原水を使用した。
［試験例３］
夏場はヒートポンプによる加熱原水の全量をボイラ給水として利用し、それ以外の季節はヒートポンプによる加熱原水の全量をＲＯ給水として利用した。
夏場はヒートポンプによる加熱原水の全量をボイラ給水として利用し、それ以外の季節はヒートポンプによる加熱原水の全量をＲＯ給水として利用した。
表１に示す通り、季節によってヒートポンプによる加熱原水の供給先を切り替えることで、ＲＯ装置に供給される原水の加温用の蒸気を効果的に削減するとともに、ヒートポンプで加熱した原水を有効に利用することで、蒸気コストを抑制することが可能となった。
図５を参照して第５の実施の形態について説明する。
この実施の形態は、図１のシステムにおいて、給水タンク８０、ポンプ８１、配管８２，８３、ポンプ８４を設置したものである。図４の場合と同じく、原水を伝熱チューブ１３ａと給水タンク８０との間を循環させて加熱する。加熱された原水がポンプ８４から配管３を介してＲＯ装置６のみへ送水される。
この実施の形態によると、図１の場合よりも、高い温度に加熱された原水がＲＯ装置に送水される。
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。
例えば、図１，２，５では、蒸気式熱交換器４を用いているが、蒸気式熱交換器４の代わりに蒸気以外を熱源とする熱交換器を設置してもよい。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、２０１８年７月６日付で出願された日本特許出願２０１８−１２９２５７に基づいており、その全体が引用により援用される。
４ 蒸気式熱交換器
６ ＲＯ装置
１０ ヒートポンプ
１１ 蒸発器
１２ 圧縮機
１３ 凝縮器
１４ 膨張弁
２０ 冷凍システム
２１ 冷凍機本体
２４ 熱交換器
４０ 冷却塔
５２，６４，８０ 給水タンク
７０ ボイラ
６ ＲＯ装置
１０ ヒートポンプ
１１ 蒸発器
１２ 圧縮機
１３ 凝縮器
１４ 膨張弁
２０ 冷凍システム
２１ 冷凍機本体
２４ 熱交換器
４０ 冷却塔
５２，６４，８０ 給水タンク
７０ ボイラ
Claims (14)
- 原水をヒートポンプで加熱した後、逆浸透膜装置で膜分離処理する逆浸透処理方法において、
該ヒートポンプの熱源流体として、冷凍システムの熱交換器から流出する温媒体を用いることを特徴とする逆浸透処理方法。 - 前記ヒートポンプで加熱された原水を、第２熱交換器で加熱した後、前記逆浸透装置に供給することを特徴とする請求項１の逆浸透処理方法。
- 前記第２熱交換器に、ボイラからの蒸気を原水加熱用熱源流体として供給することを特徴とする請求項２の逆浸透処理方法。
- 前記ヒートポンプで加熱された原水の少なくとも一部をボイラ給水として前記ボイラに送水することを特徴とする請求項３の逆浸透処理方法。
- 前記ヒートポンプの凝縮器の伝熱チューブとの間で水が循環される給水タンクを設置し、原水を該給水タンクに供給し、該伝熱チューブと給水タンクとの間で原水を循環させて加熱し、加熱された原水を該給水タンクから前記逆浸透装置に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の逆浸透処理方法。
- 前記ヒートポンプの凝縮器の伝熱チューブとの間で水が循環される給水タンクを設置し、原水を該給水タンクに供給し、該伝熱チューブと給水タンクとの間で原水を循環させて加熱し、加熱された原水の少なくとも一部をボイラ給水として前記ボイラに送水することを特徴とする請求項４の逆浸透処理方法。
- 前記冷凍システムは、冷凍機本体と、該冷凍機本体からの冷媒体が導入され、温媒体が流出する前記熱交換器とを備えており、
該熱交換器から流出する温媒体の一部を該冷凍機本体に戻し、残部を前記ヒートポンプの蒸発器に導入し、該蒸発器で降温した媒体を該熱交換器の冷媒体流入側に戻すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項の逆浸透処理方法。 - 前記冷凍システムは、冷凍機本体と、該冷凍機本体からの冷媒体が導入され、温媒体が流出する前記熱交換器とを備えており、
該熱交換器から流出する温媒体の一部を該冷凍機本体に戻し、残部を前記ヒートポンプの蒸発器に導入し、該蒸発器で降温した媒体を該冷凍機本体に戻すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項の逆浸透処理方法。 - 原水をヒートポンプで加熱した後、逆浸透膜装置で膜分離処理する逆浸透処理システムにおいて、
該ヒートポンプの熱源流体として、冷凍システムの熱交換器から流出する温媒体を用いることを特徴とする逆浸透処理システム。 - 前記ヒートポンプで加熱された原水を、さらに加熱して前記逆浸透装置に供給する第２熱交換器を有することを特徴とする請求項９の逆浸透処理システム。
- 前記第２熱交換器に、蒸気を原水加熱用熱源流体として供給するボイラを有することを特徴とする請求項１０の逆浸透処理システム。
- 前記ヒートポンプで加熱された原水の少なくとも一部をボイラ給水として前記ボイラに送水する手段を有することを特徴とする請求項１１の逆浸透処理システム。
- 前記ヒートポンプの凝縮器の伝熱チューブとの間で水が循環される給水タンクを有し、原水を該給水タンクに供給し、該伝熱チューブと給水タンクとの間で原水を循環させて加熱し、加熱された原水を該給水タンクから前記逆浸透装置に供給することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項の逆浸透処理システム。
- 前記ヒートポンプの凝縮器の伝熱チューブとの間で水が循環される給水タンクを設置し、原水を該給水タンクに供給し、該伝熱チューブと給水タンクとの間で原水を循環させて加熱し、加熱された原水の少なくとも一部をボイラ給水として前記ボイラに送水することを特徴とする請求項１２の逆浸透処理システム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018129257 | 2018-07-06 | ||
| JP2018129257 | 2018-07-06 | ||
| PCT/JP2019/024317 WO2020008884A1 (ja) | 2018-07-06 | 2019-06-19 | 逆浸透処理方法及びシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2020008884A1 true JPWO2020008884A1 (ja) | 2020-07-09 |
| JP6777236B2 JP6777236B2 (ja) | 2020-10-28 |
Family
ID=69060581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019533667A Active JP6777236B2 (ja) | 2018-07-06 | 2019-06-19 | 逆浸透処理方法及びシステム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6777236B2 (ja) |
| KR (1) | KR102477968B1 (ja) |
| CN (1) | CN112384479B (ja) |
| TW (1) | TWI781329B (ja) |
| WO (1) | WO2020008884A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6819735B1 (ja) * | 2019-07-08 | 2021-01-27 | 栗田工業株式会社 | ヒートポンプシステム |
| WO2022013977A1 (ja) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | 栗田工業株式会社 | ヒートポンプシステム |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS634808A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Takuma Co Ltd | 逆浸透膜装置システム |
| JPH01130785A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-23 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | オゾン水殺菌装置 |
| JPH07167525A (ja) * | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Shimizu Corp | 冷却排熱利用給湯ヒートポンプシステム |
| JP2006159003A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Mayekawa Mfg Co Ltd | 超純水の加熱冷却方法及び装置 |
| JP2012091118A (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Japan Organo Co Ltd | 水処理システム及び水処理方法 |
| CN204702545U (zh) * | 2015-06-04 | 2015-10-14 | 杭州英普水处理技术有限公司 | 一种反渗透原水进水加热装置 |
| JP2016107178A (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 三浦工業株式会社 | 水処理システム |
| JP2018027256A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 日本ウォーターシステム株式会社 | 水処理装置 |
| WO2018051552A1 (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 栗田工業株式会社 | 超純水製造装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5325431B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2013-10-23 | パナソニック株式会社 | 冷凍装置の廃熱回収装置 |
| CN103209928B (zh) * | 2010-10-27 | 2015-08-05 | 奥加诺株式会社 | 水处理系统和水处理方法 |
| JP5971088B2 (ja) * | 2012-11-08 | 2016-08-17 | 三浦工業株式会社 | ボイラ給水加熱システム |
| JP6532494B2 (ja) * | 2017-03-16 | 2019-06-19 | 栗田工業株式会社 | 逆浸透処理方法及び装置 |
| CN107060928B (zh) * | 2017-05-15 | 2023-10-27 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种利用工艺余热供应电能和热能的系统和方法 |
| CN106988813B (zh) * | 2017-05-15 | 2019-04-09 | 华电电力科学研究院 | 一种利用余热驱动工艺设备的系统和方法 |
-
2019
- 2019-06-19 CN CN201980045228.3A patent/CN112384479B/zh active Active
- 2019-06-19 KR KR1020207035981A patent/KR102477968B1/ko active IP Right Grant
- 2019-06-19 WO PCT/JP2019/024317 patent/WO2020008884A1/ja active Application Filing
- 2019-06-19 JP JP2019533667A patent/JP6777236B2/ja active Active
- 2019-07-04 TW TW108123536A patent/TWI781329B/zh active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS634808A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Takuma Co Ltd | 逆浸透膜装置システム |
| JPH01130785A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-23 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | オゾン水殺菌装置 |
| JPH07167525A (ja) * | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Shimizu Corp | 冷却排熱利用給湯ヒートポンプシステム |
| JP2006159003A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Mayekawa Mfg Co Ltd | 超純水の加熱冷却方法及び装置 |
| JP2012091118A (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Japan Organo Co Ltd | 水処理システム及び水処理方法 |
| JP2016107178A (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 三浦工業株式会社 | 水処理システム |
| CN204702545U (zh) * | 2015-06-04 | 2015-10-14 | 杭州英普水处理技术有限公司 | 一种反渗透原水进水加热装置 |
| JP2018027256A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 日本ウォーターシステム株式会社 | 水処理装置 |
| WO2018051552A1 (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 栗田工業株式会社 | 超純水製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI781329B (zh) | 2022-10-21 |
| WO2020008884A1 (ja) | 2020-01-09 |
| KR20210024463A (ko) | 2021-03-05 |
| TW202005706A (zh) | 2020-02-01 |
| CN112384479A (zh) | 2021-02-19 |
| JP6777236B2 (ja) | 2020-10-28 |
| KR102477968B1 (ko) | 2022-12-14 |
| CN112384479B (zh) | 2022-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100000709A1 (en) | Heating and heat recovery unit for an air conditioning system | |
| JP6689801B2 (ja) | 太陽熱空調システム | |
| JP2011112272A (ja) | 冷暖房方法および装置 | |
| JP6777236B2 (ja) | 逆浸透処理方法及びシステム | |
| WO2016046882A1 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
| JP2011089722A (ja) | 冷凍・空調方法及び装置 | |
| KR20100038551A (ko) | 지열원을 이용한 히트펌프시스템 | |
| JP3966889B2 (ja) | ヒートポンプ式給湯機 | |
| KR101156465B1 (ko) | 해양표층수와 해양심층수를 이용한 히트펌프 냉,난방 장치 및 작동방법 | |
| KR102012354B1 (ko) | 열교환기 배치를 개선한 냉수 및 스팀 동시 생산 흡수식 히트펌프 시스템 | |
| JP5261111B2 (ja) | 吸収式冷凍機 | |
| KR20110056847A (ko) | 보일러 병합형 히트펌프 시스템 | |
| JP2007278655A (ja) | 蓄熱式給湯機 | |
| JP2014231922A (ja) | 床パネル除熱システム | |
| CN107388617A (zh) | 烟气热水复合型溴化锂吸收式制冷机组 | |
| WO2016098263A1 (ja) | 熱交換器及びこれを用いたヒートポンプ式温水生成装置 | |
| KR20090021807A (ko) | 냉방기능을 갖는 연료전지 시스템 | |
| JP2011058767A (ja) | ヒートポンプ給湯機 | |
| CN102121770B (zh) | 一种二氧化碳热泵热水设备的工质蒸发系统 | |
| JP2006162086A (ja) | ヒートポンプ給湯機 | |
| CN107504710A (zh) | 烟气热水单双效复合型溴化锂吸收式冷水机组 | |
| JP2009250580A (ja) | ヒートポンプ装置 | |
| JP3724975B2 (ja) | 蒸気焚吸収冷温水機 | |
| KR101164360B1 (ko) | 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치 | |
| JP2020051676A (ja) | 給水加温システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190808 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200630 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200825 |
|
| 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: 20200908 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200921 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6777236 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 |