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JP7186579B2 - Working media and water treatment systems for use in water treatment - Google Patents
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JP7186579B2 - Working media and water treatment systems for use in water treatment - Google Patents

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Description

実施形態は、水処理に用いるための作業媒体及び水処理システムに関する。 Embodiments relate to working media and water treatment systems for use in water treatment .

溶質濃度の低い溶液と高い溶液とを浸透膜で隔離すると、低い濃度の溶液の溶媒は浸透膜を透過して高い濃度の溶液側に移動する。この溶媒が移動する現象を利用した水処理システムが知られている。その水処理システムの例として、食品、汚泥を濃縮するものがある。このとき濃度の高い側に使用されるのが作業媒体(ドロー溶液:Draw solution)で、これまで種々のものが提案されており、よりランニングコストの低いものが望まれている。 When a solution with a low solute concentration and a solution with a high solute concentration are separated by an osmotic membrane, the solvent of the low concentration solution permeates the osmotic membrane and moves to the high concentration solution side. A water treatment system that utilizes this phenomenon of solvent movement is known. Examples of such water treatment systems include those that thicken food and sludge. At this time, a working medium (draw solution) is used on the high-concentration side, and various ones have been proposed so far, and a lower running cost is desired.

特表2013-518718号公報Japanese translation of PCT publication No. 2013-518718

実施形態は、低ランニングコストで水を分離できるアミン化合物、作業媒体及び水処理システムを提供する。 Embodiments provide amine compounds, working media, and water treatment systems capable of separating water at low running costs.

上記の課題を達成するために、実施形態の水処理に用いるための作業媒体は、水とアミン化合物とを含み、かつ、所定の温度以上に上昇すると相分離する作業媒体であって、前記アミン化合物は、エチル 4‐{3‐[4‐(エトキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレート、プロピル 4‐{3‐[4‐(プロポキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレート、又は1,1´‐(1,3-プロパンジイル)ビス-ピロリジンである。 In order to achieve the above objects, a working medium for use in water treatment of an embodiment contains water and an amine compound, and phase-separates when the temperature rises above a predetermined temperature, wherein the amine The compounds are ethyl 4-{3-[4-(ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate, propyl 4-{3-[4-(propoxycarbonyl)piperazin-1-yl] propyl}piperazine-1-carboxylate, or 1,1'-(1,3-propanediyl)bis-pyrrolidine.

実施形態に係る水処理システムの概略図。Schematic of the water treatment system which concerns on embodiment. 実施形態に係る水処理システムの概略図。Schematic of the water treatment system which concerns on embodiment. 実施形態に係る水処理システムの概略図。Schematic of the water treatment system which concerns on embodiment. エチル 4‐{3‐[4‐(エトキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレートを用いた相分離試験の結果を示す図。FIG. 4 shows the results of a phase separation test using ethyl 4-{3-[4-(ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate.

以下、実施形態の水処理システムと水処理システムに使用される作業媒体を説明する。 Hereinafter, the water treatment system of the embodiment and the working medium used in the water treatment system will be described.

(第1実施形態)
第1実施形態に係る水処理システムを図1に示す概略図を参照して説明する。図1に示す第1実施形態に係る水処理システム100は、被処理水Aを収容する第1チャンバー13と作業媒体B(ドロー溶液)を収容する第2チャンバー14とを区画する浸透膜12を備える第1処理容器(図示せず)を有する浸透圧発生器1と濃縮器2において、浸透圧発生器1で作業媒体Bが浸透圧を誘起し、濃縮器2において、作業媒体Bを加熱することで、作業媒体Bが精製された水と濃縮された作業媒体Bに相分離する。したがって、低コストに水処理できる。
(First embodiment)
A water treatment system according to a first embodiment will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. The water treatment system 100 according to the first embodiment shown in FIG. In an osmotic pressure generator 1 and a concentrator 2 having a first processing vessel (not shown), the working medium B induces an osmotic pressure in the osmotic pressure generator 1 and heats the working medium B in the concentrator 2. As a result, the working medium B undergoes phase separation into purified water and concentrated working medium B. Therefore, water treatment can be performed at low cost.

このような水処理システム100によれば、第1チャンバー13内の被処理水Aと第2チャンバー14内の作業媒体Bとの間で生じる浸透圧差により第1チャンバー13内の被処理水A中の水Cが浸透膜12を透過して第2チャンバー14内の作業媒体Bに移動する。 According to such a water treatment system 100, the osmotic pressure difference generated between the water A to be treated in the first chamber 13 and the working medium B in the second chamber 14 causes of water C permeates the permeable membrane 12 and moves to the working medium B in the second chamber 14 .

作業媒体Bは、所定の温度以上に加熱することで水との分離を行い、作業媒体Bが濃縮される。所定の温度の算出方法は、使用する作業媒体Bを加温し、効率よく分離する温度を測定することで算出できる。具体的には、水と混合した作業媒体を体積測定が可能な容器に入れて密閉し、容器を水浴に入れて静置する。水浴温度が設定値になったことを確認後、約30分間温度を維持する。水浴から容器を取り出し、室温で1時間静置する。上澄み液の有機炭素濃度を測定し、相分離率を以下の数1を用いて算出する。設定温度を変化させ、最も相分離率が高い温度で分離を行うことが望ましい。 The working medium B is separated from water by heating to a predetermined temperature or higher, and the working medium B is concentrated. The predetermined temperature can be calculated by heating the working medium B to be used and measuring the temperature at which separation is achieved efficiently. Specifically, a working medium mixed with water is placed in a volumetric container, which is sealed, and the container is placed in a water bath and allowed to stand. After confirming that the water bath temperature reaches the set value, the temperature is maintained for about 30 minutes. Remove the container from the water bath and let stand at room temperature for 1 hour. The organic carbon concentration of the supernatant is measured, and the phase separation rate is calculated using Equation 1 below. It is desirable to change the set temperature and perform the separation at the temperature at which the phase separation rate is the highest.

(数1)
相分離率(%)=100-相分離時の水相側濃度*相分離時の水相側体積)/(均一溶液のときの作業媒体の濃度*均一溶液のときの作業媒体の体積)
作業媒体Bの濃縮には、固-液分離、又は、液-液分離を行う。作業媒体Bはこの工程によって濃縮され、再び浸透圧を誘起しやすい媒体となる。従って、実施形態では、低ランニングコストで水処理が行われる。
(Number 1)
Phase separation rate (%) = 100 - aqueous phase side concentration at phase separation * aqueous phase side volume at phase separation) / (concentration of working medium when homogeneous solution * volume of working medium when homogeneous solution)
To concentrate the working medium B, solid-liquid separation or liquid-liquid separation is performed. The working medium B is concentrated by this step and again becomes a medium that easily induces osmotic pressure. Therefore, in the embodiment, water treatment is performed at low running cost.

実施形態の作業媒体Bを用いることで、第1チャンバー13内の被処理水A中の水Cを大きな透過流束で浸透膜を透過して第2チャンバー14内の作業媒体Bに移動させることが可能になる点で、実施形態の水処理システムは好ましい。実施形態の作業媒体Bは、低コストで運転することができる水処理システム、及び水処理システムに使用される。 By using the working medium B of the embodiment, the water C in the water A to be treated in the first chamber 13 permeates the permeation membrane with a large permeation flux and moves to the working medium B in the second chamber 14. is possible, the water treatment system of the embodiment is preferable. The working medium B of the embodiment is used in a water treatment system that can be operated at low cost, and in a water treatment system.

第1処理容器は、浸透膜12によって、第1チャンバー13と第2チャンバー14とに区画が隔てられている。第1処理容器は、第1チャンバー13に被処理水Aを収容し、第2チャンバー14に作業媒体Bを収容する樹脂製又は金属製の容器である。 The first processing container is partitioned into a first chamber 13 and a second chamber 14 by a permeable membrane 12 . The first treatment container is a container made of resin or metal that contains the water A to be treated in the first chamber 13 and the working medium B in the second chamber 14 .

浸透膜12は、例えば正浸透膜(Forward Osmosis Membrane:FO膜)であっても逆浸透膜(Reverse Osmosis Membrane:RO膜)であってもよい。好ましい浸透膜は、FO膜である。 The osmosis membrane 12 may be, for example, a forward osmosis membrane (FO membrane) or a reverse osmosis membrane (RO membrane). A preferred permeable membrane is an FO membrane.

浸透膜12は、例えば酢酸セルロース膜、ポリアミド膜などを用いることができる。浸透膜は、45μm以上250μm以下の厚さを有することが好ましい。 For the permeable membrane 12, for example, a cellulose acetate membrane, a polyamide membrane, or the like can be used. The permeable membrane preferably has a thickness of 45 μm or more and 250 μm or less.

第1チャンバー13は、被処理水Aを収容する第1処理容器内の領域であって、浸透膜12によって区画が隔てられている。第1チャンバー13には、被処理水Aが導入排出される図示しない導入排出経路を設けてもよい。 The first chamber 13 is a region within the first treatment container that stores the water A to be treated, and is partitioned by the permeable membrane 12 . The first chamber 13 may be provided with an introduction/discharge path (not shown) through which the water A to be treated is introduced/discharged.

被処理水Aは、作業媒体よりも溶質濃度の低い液体である。被処理水Aは、例えば塩水(海水等)、湖水、河川水、沼水、生活排水、産業廃水又はそれらの混合物を挙げることができる。被処理水Aが塩水の場合、塩水の塩(塩化ナトリウム)濃度は例えば、0.05%~8%であればよい。被処理水Aは、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、塩化カリウムなどの塩や浮遊物質を含み、本実施形態の水処理によって水以外の物質が濃縮される。 The water A to be treated is a liquid having a lower solute concentration than the working medium. The water A to be treated can include, for example, salt water (seawater, etc.), lake water, river water, swamp water, domestic wastewater, industrial wastewater, or a mixture thereof. When the water to be treated A is salt water, the salt (sodium chloride) concentration of the salt water may be, for example, 0.05% to 8%. The water to be treated A contains salts such as sodium chloride, magnesium chloride, magnesium sulfate, calcium sulfate, and potassium chloride, and suspended substances, and substances other than water are concentrated by the water treatment of this embodiment.

第2チャンバー14は、作業媒体Bを収容する第1処理容器内の領域であって、浸透膜12によって区画が隔てられている。 The second chamber 14 is a region within the first processing vessel that contains the working medium B and is separated by the permeable membrane 12 .

濃縮器2は、作業媒体Bを加熱する加熱手段(図示せず)、相分離した作業媒体Bを分離させる相分離手段(図示せず)を含む。また、濃縮器2は、作業媒体Bを冷却する手段や濃縮された作業媒体Bを貯蔵する貯蔵手段をさらに含んでもよい。相分離手段は、分離板型、円筒型、デカンター型の遠心分離機などを利用することができる。加熱手段は、加温装置などを利用することができる。加温装置には、排熱を利用した熱交換器を採用することがエネルギーコストの観点から好ましい。 The concentrator 2 includes heating means (not shown) for heating the working medium B and phase separation means (not shown) for separating the phase-separated working medium B. In addition, the concentrator 2 may further include means for cooling the working medium B and storage means for storing the concentrated working medium B. As the phase separation means, a plate-type, cylinder-type, or decanter-type centrifugal separator can be used. A heating device or the like can be used as the heating means. From the viewpoint of energy cost, it is preferable to employ a heat exchanger that utilizes exhaust heat for the heating device.

第1実施形態の作業媒体Bは、温度に応じて特性が変化するアミン化合物と、水を含む。実施形態の作業媒体Bは、作業媒体Bの温度を所定の温度以上に加熱すると、アミン化合物が水と分離するため作業媒体Bの濃縮が可能となる。 The working medium B of the first embodiment contains an amine compound whose properties change according to temperature, and water. In the working medium B of the embodiment, when the temperature of the working medium B is heated to a predetermined temperature or higher, the amine compound separates from water, so that the working medium B can be concentrated.

作業媒体Bの濃縮によって生じた水には、低濃度のアミン化合物が含まれる場合がある。これは、アミン化合物の損失である。また、水処理が淡水化であれば、作業媒体Bの濃縮によって生じた水の不純物となってしまう。そこで、作業媒体Bの濃縮によって生じた水に低濃度のアミン化合物が含まれる場合は、作業媒体Bの濃縮によって生じた水を逆浸透膜分離器でさらに濃縮することで、濃縮された作業媒体Bを回収でき、また、精製された水を得ることができる。逆浸透膜分離器での操作において、処理する水中のアミン化合物濃度は低いため、逆浸透膜分離器のみで被処理水の濃縮処理をするよりも低エネルギーで水処理を行うことができる。濃縮器2において、逆浸透膜分離を行う場合と、実施形態の濃縮を行う場合とでは、コストの差が大きく、実施形態の水処理は、コストの点で優れている。 Water generated by concentration of working medium B may contain a low concentration of amine compounds. This is the loss of amine compounds. Moreover, if the water treatment is desalination, the concentration of the working medium B results in impurities in the water. Therefore, when the water generated by the concentration of the working medium B contains a low-concentration amine compound, the water generated by the concentration of the working medium B is further concentrated with a reverse osmosis membrane separator to obtain a concentrated working medium B can be recovered and purified water can be obtained. In the operation with the reverse osmosis membrane separator, since the concentration of amine compounds in the water to be treated is low, the water treatment can be performed with less energy than the concentration treatment of the water to be treated only with the reverse osmosis membrane separator. In the concentrator 2, there is a large cost difference between the reverse osmosis membrane separation and the concentration according to the embodiment, and the water treatment according to the embodiment is superior in terms of cost.

実施形態のアミン化合物は、媒体の温度によって水に対する溶解度が変化する。この特性を利用して、作業媒体Bの濃縮を行う。作業媒体Bを加熱する方法としては、例えば、発電所等の排熱を利用して加熱すればよい。 The amine compound of the embodiment changes its solubility in water depending on the temperature of the medium. Using this characteristic, the working medium B is concentrated. As a method of heating the working medium B, for example, it may be heated by utilizing exhaust heat from a power plant or the like.

作業媒体Bの温度が所定の温度以上に上昇すると、水に対するアミン化合物の溶解度が低下し、作業媒体Bは固-液分離状態、又は、液-液分離状態となる。一方、作業媒体Bの温度が所定の温度よりも下降すると、水に対するアミン化合物の溶解度が高まり、作業媒体Bは、一相の水溶液になる。 When the temperature of the working medium B rises above a predetermined temperature, the solubility of the amine compound in water decreases, and the working medium B enters a solid-liquid separated state or a liquid-liquid separated state. On the other hand, when the temperature of the working medium B drops below a predetermined temperature, the solubility of the amine compound in water increases, and the working medium B becomes a one-phase aqueous solution.

固-液分離状態となる場合は、液体をろ過するなどして固体を回収し、固体を水に溶解させて濃縮された作業媒体Bを得ることができる。固体を溶解させる際には、作業媒体Bを大気に暴露するなどして、作業媒体Bの温度を所定の温度よりも下降させて固体を溶解させる。 In the case of solid-liquid separation, the solid can be recovered by filtering the liquid, and the solid can be dissolved in water to obtain a concentrated working medium B. When dissolving the solid, the temperature of the working medium B is lowered below a predetermined temperature by, for example, exposing the working medium B to the atmosphere, thereby dissolving the solid.

また、液-液分離状態となる場合は、デカンテーションもしくは分液ロートなどの液―液分離装置を用いて上相又は下相を回収し、高濃度のアミン化合物を含む相を水に溶解させて濃縮された作業媒体Bを得ることができる。高濃度のアミン化合物含む相を水溶解させる際には、作業媒体Bを大気に暴露するなどして、作業媒体Bの温度を所定の温度より下降させて高濃度のアミン化合物含む相を水に溶解させる。 In addition, when liquid-liquid separation occurs, the upper phase or lower phase is recovered using a liquid-liquid separation device such as decantation or a separating funnel, and the phase containing a high concentration of amine compound is dissolved in water. A concentrated working medium B can be obtained. When the phase containing the high-concentration amine compound is dissolved in water, the temperature of the working medium B is lowered below a predetermined temperature by, for example, exposing the working medium B to the atmosphere, and the phase containing the high-concentration amine compound is dissolved in water. Dissolve.

水に対するアミン化合物の溶解度が温度によって大きく異なると、作業媒体Bの濃縮が容易となる。そこで、所定の温度より低い場合のアミン化合物の水に対する溶解度は、所定の温度以上場合のアミン化合物の水に対する溶解度の4倍以上であるアミン化合物を用いることが好ましい。 Concentration of the working medium B is facilitated when the solubility of the amine compound in water varies greatly with temperature. Therefore, it is preferable to use an amine compound whose solubility in water at a temperature lower than a predetermined temperature is at least four times higher than the solubility in water at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature.

作業媒体Bに含まれる溶質は、温度に応じて水との親和性が変化する化合物である。実施形態の作業媒体Bは、第1チャンバー13内の被処理水A中の水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内の作業媒体Bに移動する際、高い透過流束(Jw L/mh)を発生させることができる。具体的なアミン化合物は、化学式(1)又は(2)に示す化合物である。化合物の構造は、1H-NMR、13C-NMR分析をすることによって同定される。

Figure 0007186579000001

Figure 0007186579000002
The solute contained in the working medium B is a compound whose affinity for water changes depending on the temperature. The working medium B of the embodiment has a high permeation flux (Jw L /m 2 h) can be generated. A specific amine compound is a compound represented by chemical formula (1) or (2). The structure of the compound is identified by 1H-NMR, 13C-NMR analysis.
Figure 0007186579000001

Figure 0007186579000002

化学式(1)中のR1、R2、R3及びR4は直鎖状もしくは分岐状の炭素鎖が1以上5以下のアルキル鎖であり、任意に水酸基及び/又はハロゲンを含む。化学式(1)、(2)のアミン化合物のハロゲンは、Cl,BrとFのうちのいずれかである。 R1, R2, R3 and R4 in the chemical formula (1) are linear or branched alkyl chains having 1 to 5 carbon chains and optionally contain hydroxyl groups and/or halogens. The halogen in the amine compounds of chemical formulas (1) and (2) is any one of Cl, Br and F.

化学式(1)で表される具体的な化合物としては、エチル 4‐{3‐[4‐(エトキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレート、プロピル 4‐{3‐[4‐(プロポキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレートからなる群のうちのいずれか1種以上のアミン化合物が好ましい。 Specific compounds represented by the chemical formula (1) include ethyl 4-{3-[4-(ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate, propyl 4-{3-[ Any one or more amine compounds from the group consisting of 4-(propoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate are preferred.

化学式(2)で表される具体的な化合物としては、1,1´‐(1,3-プロパンジイル)ビス-ピロリジンが好ましい。 As a specific compound represented by the chemical formula (2), 1,1'-(1,3-propanediyl)bis-pyrrolidine is preferable.

作業媒体中の溶質である化学式(1)、(2)であらわされる化合物の濃度は、使用されるべき被処理水中の溶質の濃度、化学式(1)、(2)であらわされる化合物の特性に基づいて調節することが望ましい。通常、作業媒体中のアミン化合物の濃度は10質量%以上70質量%以下、より好ましくは30質量%以上70質量%以下、最も好ましくは50質量%以上70質量%以下にすることが望ましい。ただし、粘度が上がってしまう場合など不都合が起こるときは濃度を下げる方向で調節する。 The concentrations of the compounds represented by the chemical formulas (1) and (2), which are solutes in the working medium, depend on the concentration of the solutes in the water to be treated and the characteristics of the compounds represented by the chemical formulas (1) and (2). should be adjusted accordingly. Generally, the concentration of the amine compound in the working medium is desirably 10% by mass to 70% by mass, more preferably 30% by mass to 70% by mass, and most preferably 50% by mass to 70% by mass. However, if there is a problem such as an increase in viscosity, the concentration should be lowered.

なお、図1の濃縮器2又は第2チャンバー14に二酸化炭素導入手段を設けてもよい。作業媒体Bに二酸化炭素を導入し、イオン化させることで、浸透圧の誘起性にさらに優れた媒体となる。二酸化炭素導入手段としては、二酸化炭素のバブリング装置などを利用してもよいし、作業媒体Bにドライアイス(固体二酸化炭素)を投入してもよい。二酸化炭素導入手段で利用される二酸化炭素は、化石燃料を用いた発電所の排ガス中などの二酸化炭素を精製したガスを利用してもよい。 Incidentally, carbon dioxide introduction means may be provided in the concentrator 2 or the second chamber 14 of FIG. By introducing carbon dioxide into the working medium B and ionizing it, the medium can be further improved in inducing osmotic pressure. As a means for introducing carbon dioxide, a carbon dioxide bubbling device or the like may be used, or dry ice (solid carbon dioxide) may be introduced into the working medium B. As the carbon dioxide used in the carbon dioxide introduction means, a gas obtained by refining carbon dioxide such as in the exhaust gas of a power plant using fossil fuel may be used.

また、作業媒体Bの温度が所定の温度よりも下降すると、一相の水溶液になる例を示したが、作業媒体Bは、作業媒体Bの温度が所定の温度よりも下降しても相分離したままのものであってもよい。 Moreover, although the example in which the working medium B becomes a one-phase aqueous solution is shown when the temperature of the working medium B drops below the predetermined temperature, the working medium B does not undergo phase separation even when the temperature of the working medium B drops below the predetermined temperature. It may be as it is.

作業媒体中の溶質である化学式(1)、(2)であらわされる化合物の濃度は、使用されるべき被処理水中の溶質の濃度、化学式(1)、(2)であらわされる化合物の特性に基づいて調節することが望ましい。通常、作業媒体中のアミン化合物の濃度は10質量%以上70質量%以下、より好ましくは30質量%以上70質量%以下、最も好ましくは50質量%以上70質量%以下にすることが望ましい。ただし、粘度が上がってしまう場合など不都合が起こるときは濃度を下げる方向で調節する。また、化学式(1)、(2)であらわされる化合物に限らず、温度で相分離する化合物であれば、別の化合物であっても同様の効果が得られる。 The concentrations of the compounds represented by the chemical formulas (1) and (2), which are solutes in the working medium, depend on the concentration of the solutes in the water to be treated and the characteristics of the compounds represented by the chemical formulas (1) and (2). should be adjusted accordingly. Generally, the concentration of the amine compound in the working medium is desirably 10% by mass to 70% by mass, more preferably 30% by mass to 70% by mass, and most preferably 50% by mass to 70% by mass. However, if there is a problem such as an increase in viscosity, the concentration should be lowered. Moreover, the same effect can be obtained not only with the compounds represented by the chemical formulas (1) and (2), but also with other compounds that undergo phase separation at temperature.

したがって、実施形態では、被処理水Aの脱塩、濃縮等の処理を効率的に実施し得る、低ランニングコストにて運転可能な水処理システム及び水処理システム用の作業媒体Bを提供できる。実施形態の水処理システムは、回転体をさらに有し、浸透圧の誘起によって、第2チャンバー14から濃縮器2へ向かって水流が生じ(すなわち、濃縮器2から第2チャンバー14へ向かって水流が生じ)、水流によって回転体を回転させて発電する水処理システムとして利用することも好ましい。例えば、回転体は、第2チャンバー14や濃縮器2などに設けられる。 Therefore, in the embodiment, it is possible to provide a water treatment system and a working medium B for the water treatment system that can efficiently perform treatments such as desalination and concentration of the water A to be treated and that can be operated at low running costs. The water treatment system of the embodiment further has a rotating body, and the induction of osmotic pressure causes a water flow from the second chamber 14 toward the concentrator 2 (that is, a water flow from the concentrator 2 toward the second chamber 14). is generated), and it is also preferable to use it as a water treatment system that generates electricity by rotating the rotating body with the water flow. For example, the rotating body is provided in the second chamber 14, the concentrator 2, or the like.

(第2実施形態)
次に、水処理システムの1つの例である脱塩システムを図2に示す概略図を参照して説明する。第2実施形態において、第1チャンバー13、被処理水A、第2チャンバー14、作業媒体Bと浸透膜12は、第1実施形態、第2実施形態と共通する。被処理水Aは、海水などの塩水(塩化ナトリウム水溶液)である。第2実施形態に用いられる作業媒体Bは、第1実施形態の作業媒体Bである。図2以降では、水処理システム中の被処理水、作業媒体と水の符号は示していないが、これらの符号は、図1の水処理システムと共通する。実施形態2は、脱塩システムであるため、被処理水Aは塩水であるが、濃縮システムなどであれば、被処理水Aは、塩水に限られず、第1実施形態に記載した被処理水Aなどが用いられる。
(Second embodiment)
Next, a desalination system, which is one example of a water treatment system, will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. In the second embodiment, the first chamber 13, the water A to be treated, the second chamber 14, the working medium B, and the permeable membrane 12 are common to those of the first and second embodiments. The water A to be treated is salt water (aqueous sodium chloride solution) such as seawater. The working medium B used in the second embodiment is the working medium B of the first embodiment. Although the reference numerals for the water to be treated, the working medium, and the water in the water treatment system are not shown in FIG. Since the second embodiment is a desalination system, the water to be treated A is salt water. A and the like are used.

脱塩システム200は、浸透圧発生器1と、濃縮器2と、濃縮作業媒体タンク3と、精製水タンク4と、逆浸透膜分離器5を備える。浸透圧発生器1と、濃縮器2と、逆浸透膜分離器5と、濃縮作業媒体タンク3は、この順序で接続されてループを形成している。浸透圧を誘起する作業媒体Bはこのループを循環する。すなわち、作業媒体Bは浸透圧発生器1、濃縮器2、逆浸透膜分離器5、濃縮作業媒体タンク3をこの順番で循環する。なお、上及び下は、図面に表された方向であり、例えば、濃縮作業媒体タンク3は、濃縮器2の上側にあり、浸透圧発生器1は、逆浸透膜分離器5の左側にある。 The desalination system 200 comprises an osmotic pressure generator 1 , a concentrator 2 , a concentrated working medium tank 3 , a purified water tank 4 and a reverse osmosis membrane separator 5 . The osmotic pressure generator 1, the concentrator 2, the reverse osmosis membrane separator 5, and the concentrated working medium tank 3 are connected in this order to form a loop. An osmotic pressure-inducing working medium B circulates through this loop. That is, the working medium B circulates through the osmotic pressure generator 1, the concentrator 2, the reverse osmosis membrane separator 5, and the concentrated working medium tank 3 in this order. Note that up and down are the directions shown in the drawing, for example, the concentrated working medium tank 3 is above the concentrator 2 and the osmotic pressure generator 1 is on the left side of the reverse osmosis membrane separator 5. .

被処理水タンク15は、第1チャンバー13が位置する処理容器10の上部にパイプライン101aを通して接続されている。第1ポンプ16は、パイプライン101aに設けられている。濃縮された被処理水Aを排出するためのパイプライン101bは、第1チャンバー13が位置する第1処理容器の下部に接続されている。 The to-be-treated water tank 15 is connected through a pipeline 101a to the upper portion of the processing container 10 where the first chamber 13 is located. The first pump 16 is provided in the pipeline 101a. A pipeline 101b for discharging the concentrated water A to be treated is connected to the lower portion of the first treatment vessel where the first chamber 13 is located.

濃縮器2は、第2チャンバー14が位置する第1処理容器下部にパイプライン101eを通して接続されている。さらに、濃縮器2は、濃縮作業媒体タンク3とパイプライ101dを通して接続されている。第3ポンプ18は、パイプライン101dに設けられている。第3チャンバー53が位置する第2処理容器21の上部にパイプライン101fを通して接続され、第3チャンバー53が位置する第2処理容器21の下部にパイプライン101gを通して接続されている。第3ポンプ18は、パイプライン101eに設けられている。 The concentrator 2 is connected through a pipeline 101e to the lower portion of the first processing container where the second chamber 14 is located. Furthermore, the concentrator 2 is connected with a concentrated working medium tank 3 through a pipeline 101d. A third pump 18 is provided in the pipeline 101d. A pipeline 101f is connected to the upper portion of the second processing vessel 21 where the third chamber 53 is located, and a pipeline 101g is connected to the lower portion of the second processing vessel 21 where the third chamber 53 is located. A third pump 18 is provided in the pipeline 101e.

濃縮作業媒体タンク3は、第2チャンバー13が位置する第1処理容器の上部にパイプライン101cを通して接続されている。第2ポンプ17は、パイプライン101cに設けられている。 The concentrated working medium tank 3 is connected through a pipeline 101c to the top of the first processing vessel where the second chamber 13 is located. A second pump 17 is provided in the pipeline 101c.

精製水タンク4は、パイプライン101hを通して逆浸透膜分離器5と接続されている。精製水タンク4には、当該精製水タンク4内の精製された水を外部に送出して回収するためのパイプライン101iが接続されている。開閉弁41は、パイプライン101iに設けられる。例えば、精製水タンク4内の精製水が一定量を超えると開かれる。逆浸透膜分離器5を省略する場合は、パイプライン101hを通して濃縮器2と精製水タンクが接続する。 Purified water tank 4 is connected to reverse osmosis membrane separator 5 through pipeline 101h. The purified water tank 4 is connected to a pipeline 101i for sending out and collecting the purified water in the purified water tank 4 to the outside. The on-off valve 41 is provided in the pipeline 101i. For example, it is opened when the purified water in the purified water tank 4 exceeds a certain amount. When the reverse osmosis membrane separator 5 is omitted, the concentrator 2 and the purified water tank are connected through the pipeline 101h.

逆浸透膜分離器5は、例えば気密な第2処理容器51を備えている。第2処理容器51は、例えば逆浸透膜(RO膜又はNF膜)52により例えば水平方向に区画され、左側に第3チャンバー53が、右側に第4チャンバー54がそれぞれ形成されている。精製水タンク4にパイプライン101iを通して接続されている。精製水タンク4には、作業媒体Bを濃縮する際に逆浸透膜52を通って、第4チャンバーに移動した水(精製水)が収容される。 The reverse osmosis membrane separator 5 includes, for example, an airtight second processing vessel 51 . The second processing vessel 51 is partitioned, for example, horizontally by a reverse osmosis membrane (RO membrane or NF membrane) 52, and has a third chamber 53 on the left side and a fourth chamber 54 on the right side, respectively. It is connected to the purified water tank 4 through a pipeline 101i. The purified water tank 4 stores water (purified water) that has passed through the reverse osmosis membrane 52 and moved to the fourth chamber when the working medium B was concentrated.

次に、図2に示す脱塩システム200による脱塩操作を説明する。 Next, the desalting operation by the desalting system 200 shown in FIG. 2 will be described.

第1ポンプ16を駆動して被処理水A(例えば海水)を被処理水タンク15から浸透圧発生器1の第1チャンバー13内にパイプライン101aを通して供給する。海水の供給と前後して第2ポンプ17を駆動して濃縮作業媒体Bを濃縮作業媒体タンク3から浸透圧発生器1の第2チャンバー14内にパイプライン101cを通して供給する。このとき、第2チャンバー14に供給された濃縮作業媒体Bの溶質濃度は、第1チャンバー13に供給された海水の塩濃度に比べて高濃度である。このため、第1チャンバー13内の海水と第2チャンバー14内の濃縮作業媒体Bとの間で浸透圧差が生じ、海水中の水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内に移動する。第2チャンバー14内の濃縮作業媒体Bは、第1実施形態又は第2実施形態の溶質を含む水溶液で、高い浸透圧誘起作用を示す。このため、第1チャンバー13内の海水中の水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内の濃縮作業媒体Bに移動する際、高い透過流束を発生する。その結果、第1チャンバー13内の海水中の多くの水を第2チャンバー14の濃縮作業媒体Bに移動でき、塩水から水(純水)を取り出す高効率の脱塩処理を実行できる。 The first pump 16 is driven to supply the water to be treated A (eg, seawater) from the water to be treated tank 15 into the first chamber 13 of the osmotic pressure generator 1 through the pipeline 101a. Around the same time as the seawater is supplied, the second pump 17 is driven to supply the concentrated working medium B from the concentrated working medium tank 3 into the second chamber 14 of the osmotic pressure generator 1 through the pipeline 101c. At this time, the solute concentration of the concentrated working medium B supplied to the second chamber 14 is higher than the salt concentration of the seawater supplied to the first chamber 13 . Therefore, an osmotic pressure difference is generated between the seawater in the first chamber 13 and the concentrated working medium B in the second chamber 14, and the water in the seawater permeates the osmotic membrane 12 and moves into the second chamber 14. . The concentrated working medium B in the second chamber 14 is an aqueous solution containing the solute of the first or second embodiment and exhibits a high osmotic effect. Therefore, when the water in the seawater in the first chamber 13 permeates the permeable membrane 12 and moves to the concentrated working medium B in the second chamber 14, a high permeation flux is generated. As a result, most of the water in the seawater in the first chamber 13 can be moved to the concentrated working medium B in the second chamber 14, and highly efficient desalination can be performed to extract water (pure water) from salt water.

浸透圧発生器1において、海水中の水が第1チャンバー13から第2チャンバー14内の濃縮作業媒体Bに移動することにより、海水は濃縮海水として第1チャンバー13からパイプライン101bを通して排出され、濃縮作業媒体Bは移動した水で希釈される。実施形態の水処理システムが、被処理液Aの濃縮を行う場合は、パイプライン101bを通して排出された排水が回収される。 In the osmotic pressure generator 1, water in seawater moves from the first chamber 13 to the concentrated working medium B in the second chamber 14, whereby the seawater is discharged from the first chamber 13 as concentrated seawater through the pipeline 101b, The concentrated working medium B is diluted with the displaced water. When the water treatment system of the embodiment concentrates the liquid to be treated A, waste water discharged through the pipeline 101b is collected.

第2チャンバー14の希釈作業媒体Bは、濃縮器2にパイプライン101eを通して送出される。濃縮器2では、希釈作業媒体Bを加熱する。加熱された作業媒体Bは相分離する。相分離した作業媒体Bを固液分離又は液―液分離して、水を回収する。回収した水は、パイプライン101fを通して逆浸透膜分離器5の第3チャンバー53に移動する。第3チャンバー53に移動した水には、溶質として用いた少量のアミン化合物が含まれている場合があり、これを逆浸透膜分離器5で濃縮する。アミン化合物が濃縮された水は、パイプライン101gを通り、濃縮された作業媒体Bと混合される。逆浸透膜分離器5で第4チャンバー4に移動した精製水は、パイプライン101hを通り、精製水タンク4へ移動する。 The diluted working medium B in the second chamber 14 is delivered to the concentrator 2 through pipeline 101e. In the concentrator 2, the diluted working medium B is heated. The heated working medium B undergoes phase separation. The phase-separated working medium B is subjected to solid-liquid separation or liquid-liquid separation to recover water. The collected water moves to the third chamber 53 of the reverse osmosis membrane separator 5 through the pipeline 101f. The water that has moved to the third chamber 53 may contain a small amount of the amine compound used as the solute, which is concentrated by the reverse osmosis membrane separator 5 . The water enriched with amine compounds is mixed with concentrated working medium B through pipeline 101g. The purified water moved to the fourth chamber 4 by the reverse osmosis membrane separator 5 moves to the purified water tank 4 through the pipeline 101h.

濃縮器2では、濃縮された作業媒体Bを冷却する、もしくは任意の水と混合することで冷却し、再びアミン化合物を水に溶解させる。アミン水溶液になった濃縮作業媒体Bは、濃縮器2から濃縮作業媒体タンク3に送出される。濃縮作業媒体タンク3内の濃縮作業媒体Bは、第2ポンプ17を駆動することにより浸透圧発生器1の第2チャンバー14内に供給され、前述したように塩水から水(純水)を取り出す脱塩処理に利用される。 In the concentrator 2, the concentrated working medium B is cooled or cooled by mixing it with any water, and the amine compound is dissolved in water again. The concentrated working medium B, which has become an aqueous amine solution, is delivered from the concentrator 2 to the concentrated working medium tank 3 . The concentrated working medium B in the concentrated working medium tank 3 is supplied into the second chamber 14 of the osmotic pressure generator 1 by driving the second pump 17, and water (pure water) is extracted from the salt water as described above. Used for desalination.

他方、第4チャンバー54に移動した水(純水)は、パイプライン101hを通して純水タンク4に送出される。精製水タンク4内の水が一定量を超えると、開閉弁41を開き、パイプライン101iを通して外部に送出して水を回収する。 On the other hand, the water (pure water) that has moved to the fourth chamber 54 is delivered to the pure water tank 4 through the pipeline 101h. When the amount of water in the purified water tank 4 exceeds a certain amount, the on-off valve 41 is opened and the water is sent outside through the pipeline 101i to recover the water.

したがって、海水の脱塩処理(純水の回収)を効率的に実施し得る、低ランニングコストにて運転可能な脱塩システムを提供できる。かかるシステムは、濃縮を行う水処理システムにおいても、低ランニングコストにて運転が可能である。 Therefore, it is possible to provide a desalination system that can efficiently desalinate seawater (recover pure water) and that can be operated at low running costs. Such a system can be operated at a low running cost even in a water treatment system that performs concentration.

なお、図2に示す脱塩システム200において、浸透圧発生器は第1処理容器を浸透膜により水平方向に区画して第1チャンバー13、第2チャンバー14を形成したが、第1処理容器を浸透膜により上下に区画して第1チャンバー13を、第2チャンバー14を形成してもよい。 In the desalination system 200 shown in FIG. 2, the osmotic pressure generator forms the first chamber 13 and the second chamber 14 by horizontally dividing the first processing container by the osmotic membrane. The first chamber 13 and the second chamber 14 may be formed by partitioning vertically with a permeable membrane.

脱塩処理を行うことにより、作業媒体Bの溶質濃度が低下した場合は、濃縮作業媒体タンク4などにおいて、溶質の添加を行うことが好ましい。 When the solute concentration of the working medium B is lowered by performing the desalting treatment, it is preferable to add the solute in the concentrated working medium tank 4 or the like.

図2に示す脱塩システム200において、希釈作業媒体Bの濃縮は逆浸透膜(RO膜、NF膜)を備える逆浸透膜分離器5で行なう場合に限らず、希釈作業媒体Bの水を除去するものであれば如何なる装置で行なってもよい。 In the desalination system 200 shown in FIG. 2, the concentration of the diluted working medium B is not limited to the case where it is performed by the reverse osmosis membrane separator 5 equipped with a reverse osmosis membrane (RO membrane, NF membrane). Any device may be used as long as it can be used.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る水処理システムの1つの例である浸透圧発電システム300を図3に示す概略図を参照して説明する。なお、図3において図2と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。第3実施形態に用いられる作業媒体は、第1実施形態の作業媒体Bである。
(Third embodiment)
Next, an osmotic power generation system 300, which is one example of a water treatment system according to the third embodiment, will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. In FIG. 3, members similar to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The working medium used in the third embodiment is the working medium B of the first embodiment.

第3実施形態に係る水処理システムは発電システムである。発電システム300は、水流を発生させる浸透圧発生器1と、浸透圧発生器1で発生した水流で発電を行う回転体6を備える。 A water treatment system according to the third embodiment is a power generation system. The power generation system 300 includes an osmotic pressure generator 1 that generates water flow, and a rotor 6 that generates power using the water flow generated by the osmotic pressure generator 1 .

浸透圧発電システム300は、水を収容する第1チャンバー13と、浸透圧を誘起する作業媒体B(ドロー溶液)を収容する第2チャンバー14と、第1チャンバー13と第2チャンバー14とを区画する浸透膜12と、第2チャンバー14に接続された圧力交換器7と、圧力交換器7に接続された回転体6とを備える。このような水処理システムによれば、第1チャンバー13内の水と第2チャンバー14内の作業媒体Bとの間で生じる浸透圧差により第1チャンバー14内の水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内の作業媒体Bに移動する。水が作業媒体Bに移動することに伴う水流により回転体6を回して発電する。 The osmotic power generation system 300 is divided into a first chamber 13 containing water, a second chamber 14 containing a working medium B (draw solution) that induces osmotic pressure, and the first chamber 13 and the second chamber 14. a permeable membrane 12 , a pressure exchanger 7 connected to the second chamber 14 , and a rotor 6 connected to the pressure exchanger 7 . According to such a water treatment system, the water in the first chamber 14 permeates the osmotic membrane 12 due to the osmotic pressure difference generated between the water in the first chamber 13 and the working medium B in the second chamber 14. Move to the working medium B in the second chamber 14 . The rotating body 6 is rotated by the water flow that accompanies the movement of the water to the working medium B to generate electricity.

第3実施形態は、作業媒体Bが実施形態の溶質を含む水溶液で、高い浸透圧の誘起作用を示す。このため、第1チャンバー13内の水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内の作業媒体Bに移動する際、高い透過流束を発生させることができる。その結果、水が移動された作業媒体Bは高い圧力を持つ水流になるため、回転体6をより高い速度で回して発電することができる。したがって、回転体6を効率的に回転して発電し得る、低ランニングコストにて運転可能な水処理システムを提供できる。 The third embodiment exhibits a high osmotic pressure inducing action when the working medium B is an aqueous solution containing the solute of the embodiment. Therefore, when the water in the first chamber 13 permeates the permeable membrane 12 and moves to the working medium B in the second chamber 14, a high permeation flux can be generated. As a result, the working medium B to which the water has been moved becomes a water flow having a high pressure, so that the rotating body 6 can be rotated at a higher speed to generate electricity. Therefore, it is possible to provide a water treatment system that can efficiently rotate the rotating body 6 to generate power and that can be operated at low running costs.

回転体6は、例えばタービン、水車を用いることができる。 A turbine or a water wheel, for example, can be used as the rotating body 6 .

浸透圧発電システム300は、浸透圧発生器1の第2チャンバー14が位置する第1処理容器の下部(作業媒体B出口側)に接続したパイプライン101eにおいて、圧力交換器7及び回転体6が作業媒体Bの流れ方向に沿ってこの順序で設けられている。また、第2チャンバー14が位置する第1処理容器の上部と濃縮作業媒体タンク3とを接続するパイプライン101cにおいて、第2ポンプ17より作業媒体Bの流れ方向の下流側のパイプライン101c部分が圧力交換器7を経由して第2チャンバー14が位置する第1処理容器の上部に接続されている。すなわち、浸透圧発生器1において水が第1チャンバー13から浸透膜12を透過して第2チャンバー14に移動したときに発生した流束を有する希釈作業媒体Bは、第2チャンバー14が位置する第1処理容器の下部から圧力交換器7が設けられたパイプライン101eを通して流出される。この間、濃縮作業媒体タンク3から流出した濃縮作業媒体Bが流通するパイプライン101cは圧力交換器7を経由する。このため、当該濃縮作業媒体Bは、圧力交換器7で第2チャンバー14から流出する希釈作業媒体Bと圧力交換され、希釈作業媒体Bは圧力を下げ、回転体6へ流れる濃縮作業媒体Bは圧力を上昇する。 In the osmotic pressure power generation system 300, the pressure exchanger 7 and the rotating body 6 are installed in the pipeline 101e connected to the lower part (working medium B outlet side) of the first processing container where the second chamber 14 of the osmotic pressure generator 1 is located. They are provided in this order along the flow direction of the working medium B. As shown in FIG. Further, in the pipeline 101c connecting the upper part of the first processing container where the second chamber 14 is located and the concentrated working medium tank 3, the portion of the pipeline 101c on the downstream side in the flow direction of the working medium B from the second pump 17 is It is connected via a pressure exchanger 7 to the upper part of the first processing vessel in which the second chamber 14 is located. That is, in the osmotic pressure generator 1, the diluted working medium B having a flux generated when water moves from the first chamber 13 through the osmotic membrane 12 to the second chamber 14 is located in the second chamber 14. It flows out from the lower part of the first processing vessel through a pipeline 101e provided with a pressure exchanger 7. As shown in FIG. During this time, the pipeline 101 c through which the concentrated working medium B flowing out of the concentrated working medium tank 3 flows passes through the pressure exchanger 7 . Therefore, the concentrated working medium B is pressure-exchanged with the diluted working medium B flowing out of the second chamber 14 in the pressure exchanger 7, the diluted working medium B lowers the pressure, and the concentrated working medium B flowing to the rotating body 6 is Increase pressure.

なお、浸透圧発電システム300において、被処理水タンク15内には水が収容される。 In addition, in the osmotic pressure power generation system 300, water is stored in the water tank 15 to be treated.

次に、図3に示す浸透圧発電システム300による発電操作を説明する。 第1ポンプ16を駆動して水を被処理水タンク15から浸透圧発生器1の第1チャンバー13内にパイプライン101aを通して供給する。水の供給と前後して第2ポンプ17を駆動して濃縮作業媒体Bを濃縮作業媒体タンク3から浸透圧発生器1の第2チャンバー14内にパイプライン101cを通して供給する。第2チャンバー14に供給された濃縮作業媒体Bは、第1チャンバー13に供給された溶媒のみの水に対して十分に高濃度である。このため、第1チャンバー13内の水と第2チャンバー14内の濃縮作業媒体Bとの間で浸透圧差が生じ、水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内に移動する。このとき、第2チャンバー14内の作業媒体Bは、実施形態の溶質を含む水溶液で、高い浸透圧の誘起作用を示す。このため、第1チャンバー13内の水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内の作業媒体Bに移動する際、高い透過流束を発生する。その結果、第1チャンバー13内の多くの水を第2チャンバー14の濃縮作業媒体Bに移動でき、水により希釈された高い圧力を持つ希釈作業媒体Bが生成される。なお、第1チャンバー13内の水はパイプライン101bを通して排出される。 Next, power generation operation by the osmotic pressure power generation system 300 shown in FIG. 3 will be described. The first pump 16 is driven to supply water from the water tank 15 to be treated into the first chamber 13 of the osmotic pressure generator 1 through the pipeline 101a. Before or after supplying water, the second pump 17 is driven to supply the concentrated working medium B from the concentrated working medium tank 3 into the second chamber 14 of the osmotic pressure generator 1 through the pipeline 101c. The concentrated working medium B supplied to the second chamber 14 is sufficiently concentrated relative to the solvent-only water supplied to the first chamber 13 . Therefore, an osmotic pressure difference is generated between the water in the first chamber 13 and the concentrated working medium B in the second chamber 14 , and the water permeates the osmotic membrane 12 and moves into the second chamber 14 . At this time, the working medium B in the second chamber 14 is an aqueous solution containing the solute of the embodiment, and exhibits a high osmotic pressure inducing action. Therefore, when the water in the first chamber 13 permeates the permeable membrane 12 and moves to the working medium B in the second chamber 14, a high permeation flux is generated. As a result, much of the water in the first chamber 13 can be transferred to the concentrated working medium B in the second chamber 14, producing a diluted working medium B with a high pressure diluted with water. Water in the first chamber 13 is discharged through the pipeline 101b.

第2チャンバー14の高い圧力を持つ希釈作業媒体Bは、濃縮器2にパイプライン101eを通して送出され、貯留される。圧力交換器7及び回転体6がパイプライン101eに作業媒体Bの流れ方向に沿ってこの順序で設けられている。 The diluted working medium B with high pressure in the second chamber 14 is delivered to the concentrator 2 through the pipeline 101e and stored. A pressure exchanger 7 and a rotating body 6 are provided in this order along the flow direction of the working medium B in the pipeline 101e.

このため、前述したように圧力交換器7では濃縮作業媒体タンク3からパイプライン101cを通して流れる濃縮作業媒体Bと第2チャンバー14から(回転体6を通って)パイプライン101eを通して流れる高い圧力を持つ希釈作業媒体Bとの間で圧力交換がなされ、希釈作業媒体Bの圧力を下げ、濃縮作業媒体Bの圧力を上昇させる。圧力交換により適正な圧力を持つ希釈作業媒体Bは回転体6に流れ、それを効率的に回転させて発電する。また、圧力交換により適正な圧力を持つ濃縮作業媒体Bは第2チャンバー14に供給される。 Therefore, as described above, the pressure exchanger 7 has a concentrated working medium B flowing from the concentrated working medium tank 3 through the pipeline 101c and a high pressure flowing from the second chamber 14 (through the rotating body 6) through the pipeline 101e. There is a pressure exchange with the dilute working medium B, reducing the pressure of the dilute working medium B and increasing the pressure of the concentrated working medium B. Due to the pressure exchange, the diluted working medium B having an appropriate pressure flows to the rotating body 6, which is efficiently rotated to generate electricity. Also, the concentrated working medium B having an appropriate pressure is supplied to the second chamber 14 by pressure exchange.

濃縮器2では、第2実施形態と同様の作業媒体Bの濃縮及び逆浸透膜分離器5による精製が行われ、濃縮されたアミン水溶液の作業媒体Bは、濃縮作業媒体タンク3に貯蔵される。 In the concentrator 2, the working medium B is concentrated and purified by the reverse osmosis membrane separator 5 in the same manner as in the second embodiment, and the concentrated aqueous amine working medium B is stored in the concentrated working medium tank 3. .

なお、図3に示す浸透圧発電システム300において、浸透圧発生器は第1処理容器を浸透膜12により水平方向に区画して第1チャンバー13、第2チャンバー14を形成したが、第1処理容器を浸透膜により上下に区画して第1チャンバー13、第2チャンバー14を形成してもよい。 Note that in the osmotic power generation system 300 shown in FIG. A first chamber 13 and a second chamber 14 may be formed by dividing the container into upper and lower parts by a permeable membrane.

図3に示す浸透圧発電システム300において、浸透圧発生器1の第1チャンバー13内の水をパイプライン101bを通して外部に送出したが、パイプライン101bを被処理水タンク15に接続して被処理水タンク15、パイプライン101a、浸透圧発生器1の第1チャンバー13、パイプライン101bのループを作ってもよい。 In the osmotic pressure power generation system 300 shown in FIG. 3, the water in the first chamber 13 of the osmotic pressure generator 1 was delivered to the outside through the pipeline 101b. A loop of the water tank 15, the pipeline 101a, the first chamber 13 of the osmotic pressure generator 1 and the pipeline 101b may be made.

以下、実施例を説明する。 Examples are described below.

(実施例1)
エチル 4‐{3‐[4‐(エトキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレートを用いた相分離試験は前述した方法で行った。その結果を図4に示す。濃度によって相分離率が異なるが、どの濃度でも70℃が最も効率良く分離した。
(Example 1)
Phase separation tests with ethyl 4-{3-[4-(ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate were performed as previously described. The results are shown in FIG. Although the phase separation rate differs depending on the concentration, separation was most efficient at 70°C at any concentration.

(実施例2)
エチル 4‐{3‐[4‐(エトキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレート33wt%を作業媒体として利用し、正浸透試験を以下の通りに行った。FOセルにHTI社製CTA-ES膜をセットし、膜の活性面側に被処理水として純水を入れ、その後、支持層側に作業媒体を入れた。作業媒体を入れ終わった時間を0分とし、20分静置した。試験後、活性面側の液体の重量を測定し、液体の比重を1として試験前後の差分から透過流束(Jw)を算出した。また、試験後の被処理水中の全有機炭素濃度を全有機炭素計で測定し、溶質の損失(Js)を算出した。その結果を表1に示す。
(Example 2)
Ethyl 4-{3-[4-(ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate 33 wt% was utilized as the working medium and a forward osmosis test was performed as follows. A CTA-ES membrane manufactured by HTI was set in the FO cell, pure water was put on the active side of the membrane as water to be treated, and then a working medium was put on the support layer side. The time when the working medium was completely added was defined as 0 minutes, and the mixture was allowed to stand still for 20 minutes. After the test, the weight of the liquid on the active surface side was measured, and the permeation flux (Jw) was calculated from the difference before and after the test, with the specific gravity of the liquid being 1. Further, the total organic carbon concentration in the water to be treated after the test was measured with a total organic carbon meter, and the loss of solute (Js) was calculated. Table 1 shows the results.

(実施例3)
エチル 4‐{3‐[4‐(エトキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレート33wt%に100%CO2ガスをバブリングしたものを作業媒体として利用した以外は実施例2と同様に試験を行った。結果を表1に示す。
(Example 3)
Same as Example 2, except that 33 wt% ethyl 4-{3-[4-(ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate bubbling 100% CO2 gas was used as the working medium. A similar test was conducted. Table 1 shows the results.

(実施例4)
1,1´‐(1,3-プロパンジイル)ビス-ピロリジン33wt%を作業媒体として利用した以外は実施例2と同様に試験を行った。結果を表1に示す。
(Example 4)
The test was conducted as in Example 2, except that 33 wt% of 1,1'-(1,3-propanediyl)bis-pyrrolidine was utilized as the working medium. Table 1 shows the results.

(実施例5)
1,1´‐(1,3-プロパンジイル)ビス-ピロリジン33wt%に100%CO2ガスをバブリングしたものを作業媒体として利用した以外は実施例4と同様に試験を行った。結果を表1に示す。

Figure 0007186579000003
(Example 5)
A test was conducted in the same manner as in Example 4, except that 33 wt % of 1,1'-(1,3-propanediyl)bis-pyrrolidine bubbled with 100% CO2 gas was used as the working medium. Table 1 shows the results.
Figure 0007186579000003

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の種々の形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

A…被処理水、
B…作業媒体、
C…水
1…浸透圧発生器、
2…濃縮器、
3…濃縮作業媒体タンク、
4…精製水タンク、
5…逆浸透膜分離器、
6…回転体
7…圧力交換器
12…浸透膜、
13…第1チャンバー、
14…第2チャンバー、
15…被処理水タンク、
16…第1ポンプ、
17…第2ポンプ、
18…第3ポンプ、
41…開閉弁、
51…第2処理容器、
52…逆浸透膜(RO膜、NF膜)、
53…第3チャンバー、
54…第4チャンバー、
100…水処理システム、
101…パイプライン、
200…脱塩システム、
300…浸透圧発電システム
A ... water to be treated,
B... working medium,
C... Water 1... Osmotic pressure generator,
2... concentrator,
3 ... concentrated working medium tank,
4... Purified water tank,
5 ... reverse osmosis membrane separator,
6... Rotating body 7... Pressure exchanger 12... Osmotic membrane,
13 ... the first chamber,
14 ... second chamber,
15... Water tank to be treated,
16... 1st pump,
17... second pump,
18 ... third pump,
41 ... on-off valve,
51 ... second processing container,
52 ... reverse osmosis membrane (RO membrane, NF membrane),
53 ... third chamber,
54 ... fourth chamber,
100... Water treatment system,
101 pipeline,
200 ... desalination system,
300 Osmotic power generation system

Claims (8)

水とアミン化合物とを含み、かつ、所定の温度以上に上昇すると相分離する作業媒体であって、
前記アミン化合物は、エチル 4‐{3‐[4‐(エトキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレート、プロピル 4‐{3‐[4‐(プロポキシカルボニル)ピペラジン‐1‐イル]プロピル}ピペラジン‐1‐カルボキシレート、又は1,1´‐(1,3-プロパンジイル)ビス-ピロリジンである
水処理に用いるための作業媒体。
A working medium that contains water and an amine compound and undergoes phase separation when the temperature rises above a predetermined temperature,
The amine compounds include ethyl 4-{3-[4-(ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl]propyl}piperazine-1-carboxylate, propyl 4-{3-[4-(propoxycarbonyl)piperazine-1- yl]propyl}piperazine-1-carboxylate or 1,1′-(1,3-propanediyl)bis-pyrrolidine
Working medium for use in water treatment .
前記相分離は固-液分離又は液-液分離である請求項1に記載の水処理に用いるための作業媒体。 The working medium for use in water treatment according to claim 1, wherein said phase separation is solid-liquid separation or liquid-liquid separation. 前記所定の温度より下降すると一相の水溶液になる請求項1又は2に記載の水処理に用いるための作業媒体。 3. The working medium for use in water treatment according to claim 1 or 2, which turns into a one-phase aqueous solution when the temperature drops below the predetermined temperature. 前記水処理に用いるための作業媒体中の前記アミン化合物の濃度は10質量%以上70質量%以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理に用いるための作業媒体。 The working medium for use in water treatment according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the amine compound in the working medium for use in water treatment is 10% by mass or more and 70% by mass or less. 被処理水を収容する第1チャンバーと、浸透圧を誘起する請求項1から4のいずれか1項に記載の水処理に用いるための作業媒体を収容する第2チャンバーと、前記第1チャンバーと前記第2チャンバーとを区画する浸透膜と、を備える浸透圧発生器と、前記作業媒体を加熱する加熱手段を有する濃縮器とを具備する水処理システム。 A first chamber containing water to be treated, a second chamber containing a working medium for use in water treatment according to any one of claims 1 to 4 that induces osmotic pressure, and the first chamber. A water treatment system comprising an osmotic pressure generator comprising an osmotic membrane defining the second chamber, and a concentrator comprising heating means for heating the working medium. 回転体をさらに有し、前記浸透圧の誘起によって、水流を生じさせ、前記水流によって前記回転体を回転させて発電させる請求項5に記載の水処理システム。 6. The water treatment system according to claim 5, further comprising a rotating body, wherein the osmotic pressure is induced to generate a water flow, and the water flow rotates the rotating body to generate electricity. 前記水流は前記第2チャンバーから前記濃縮器へ向かう請求項6に記載の水処理システム。 7. The water treatment system of claim 6, wherein said water flow is from said second chamber to said concentrator. 前記水流は、前記濃縮器から前記第2チャンバーへ向かう請求項6又は7に記載の水処理システム。 8. A water treatment system according to claim 6 or 7, wherein the water flow is directed from the concentrator to the second chamber.
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