JP7580911B2 - Concentration System - Google Patents
Concentration System Download PDFInfo
- Publication number
- JP7580911B2 JP7580911B2 JP2019224995A JP2019224995A JP7580911B2 JP 7580911 B2 JP7580911 B2 JP 7580911B2 JP 2019224995 A JP2019224995 A JP 2019224995A JP 2019224995 A JP2019224995 A JP 2019224995A JP 7580911 B2 JP7580911 B2 JP 7580911B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- liquid
- module
- semipermeable membrane
- 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
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
本発明は、濃縮システムに関する。 The present invention relates to a concentration system.
例えば、逆浸透(RO)法を用いた淡水化処理に必要なエネルギーを低下させること等を目的として、半透膜モジュールの第1室に高圧の対象液を流し、第2室に低圧の対象液を流して、第1室内の対象液に含まれる水を半透膜を介して第2室内の対象液に移行させることで、第1室から濃縮された対象液を排出し、第2室から希釈された対象液を排出する膜分離方法(ブラインコンセントレーション)が検討されている(例えば、特許文献1:特開2018-1110号公報参照)。 For example, in order to reduce the energy required for desalination using reverse osmosis (RO), a membrane separation method (brine concentration) has been studied in which a high-pressure target liquid is passed through a first chamber of a semipermeable membrane module, a low-pressure target liquid is passed through a second chamber, and water contained in the target liquid in the first chamber is transferred to the target liquid in the second chamber via the semipermeable membrane, thereby discharging a concentrated target liquid from the first chamber and a diluted target liquid from the second chamber (see, for example, Patent Document 1: JP 2018-1110 A).
また、ROモジュールから排出される濃縮液をさらに高圧で運転可能な半透膜モジュールの第1室に流して、上記のブラインコンセントレーション(BC)により濃縮液をRO法よりも超高圧条件でさらに濃縮する濃縮システムも検討されている。 A concentration system is also being considered in which the concentrated liquid discharged from the RO module is passed through the first chamber of a semipermeable membrane module that can be operated at even higher pressures, and the concentrated liquid is further concentrated under ultra-high pressure conditions using the above-mentioned brine concentration (BC).
ROモジュールに供給される海水等の原液がスケール成分(炭酸水素塩などの硬質成分)を含んでいる場合、ROモジュールで濃縮される際に、スケール成分が濃縮されて半透膜の表面等にスケール(炭酸塩など)として析出し、半透膜の目詰まり等の問題が生じる。このため、原液がスケール成分を含んでいる場合は、ROモジュール内でスケールが析出しない程度に、原液に対してスケール防止剤の添加等によるスケール成分の析出抑制もしくは低減化処理が施されている。 If the raw solution, such as seawater, supplied to the RO module contains scale components (hard components such as bicarbonate), when it is concentrated in the RO module, the scale components are concentrated and precipitate as scale (carbonate, etc.) on the surface of the semipermeable membrane, causing problems such as clogging of the semipermeable membrane. For this reason, when the raw solution contains scale components, a treatment is applied to the raw solution to suppress or reduce the precipitation of scale components, such as by adding a scale inhibitor, to the extent that scale does not precipitate in the RO module.
ここで、スケール成分の析出抑制もしくは低減化のレベル(スケール防止剤の添加量など)は、ROモジュール内での濃縮によってスケールが析出しないレベルであればよく、原液から完全にスケール成分を除去する必要はない。このため、ROモジュールから排出される濃縮液中には、それ以上濃縮度を上げると容易にスケールが発生するレベルの溶液組成となっている場合がある。 Here, the level of inhibition or reduction of scale component precipitation (such as the amount of scale inhibitor added) needs to be at a level where scale does not precipitate due to concentration in the RO module, and there is no need to completely remove scale components from the raw solution. For this reason, the concentrated solution discharged from the RO module may have a solution composition at a level where scaling would easily occur if the concentration was increased any further.
このため、ROモジュールの後にブラインコンセントレーション(BC)を組み合わせて、更に濃縮を行う濃縮システムにおいては、ROモジュールから排出される濃縮液がさらにBCによって濃縮される際に、BCに用いられる半透膜モジュールでスケールが発生する虞がある。また、BCの際に、液の水温やpHが変動した場合に、スケール(硬質成分)が析出してしまう虞もある。 For this reason, in a concentration system that combines a brine concentration (BC) module after the RO module to further concentrate the solution, there is a risk of scale forming in the semipermeable membrane module used in the BC when the concentrated solution discharged from the RO module is further concentrated by the BC. In addition, if the water temperature or pH of the solution fluctuates during the BC, there is a risk of scale (hard components) precipitating.
BCに用いられる半透膜モジュールにおいて、スケールが析出すると、膜閉塞(目詰まり)等の問題が生じる可能性がある。 If scale precipitates in the semipermeable membrane modules used in BC, problems such as membrane blockage (clogging) may occur.
また、ROモジュールに供給される海水等の原液は濁質成分(有機物、微生物など)を含んでいる場合もある。この濁質成分に対しても、通常は、ROモジュール内で濁質成分による膜閉塞が生じない程度に、原液に対して濁質成分の低減化処理が施されている。しかし、ROモジュールから排出される濃縮液がさらにBCによって濃縮される際に、BCに用いられる半透膜モジュールにおいて、濁質成分が高濃度になることにより、スケール成分と同様の問題を生じる虞がある。 In addition, the raw liquid such as seawater supplied to the RO module may contain turbid components (organic matter, microorganisms, etc.). For these turbid components, the raw liquid is usually subjected to a process to reduce the turbid components to the extent that they do not cause membrane blockage in the RO module. However, when the concentrated liquid discharged from the RO module is further concentrated by the BC, the turbid components may become highly concentrated in the semipermeable membrane module used in the BC, which may cause problems similar to those caused by scale components.
したがって、本発明は、逆浸透(RO)モジュールから排出される濃縮液をブラインコンセントレーション(BC)によりさらに濃縮する濃縮システムにおいて、BCに用いられる半透膜モジュールにおける膜閉塞等を抑制することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to suppress membrane blockage and other problems in the semipermeable membrane module used in brine concentration (BC) in a concentration system in which the concentrated liquid discharged from a reverse osmosis (RO) module is further concentrated by brine concentration (BC).
(1) 所定の圧力に昇圧された原液から逆浸透膜を介して水を分離および回収し、濃縮された前記原液である濃縮原液を排出する、逆浸透モジュールと、
前記濃縮原液から硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかを除去して、第1対象液として排出する、浄化装置と、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第1室および第2室と、を有し、前記第1対象液を所定の圧力で前記第1室に流し、第2対象液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第2室に流すことで、前記第1室内の前記第1対象液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第2室内の前記第2対象液に移行させ、前記第1室から濃縮液を排出し、前記第2室から希釈液を排出する、半透膜モジュールと、
を備える、濃縮システム。
(1) a reverse osmosis module that separates and recovers water from a stock solution pressurized to a predetermined pressure via a reverse osmosis membrane, and discharges a concentrated stock solution that is the concentrated stock solution;
A purification device that removes at least one of hard components and turbid components from the concentrated raw liquid and discharges the resultant as a first target liquid;
a semipermeable membrane module having a semipermeable membrane and a first chamber and a second chamber separated by the semipermeable membrane, wherein the first target liquid is caused to flow into the first chamber at a predetermined pressure and the second target liquid is caused to flow into the second chamber at a pressure lower than the predetermined pressure, thereby transferring water contained in the first target liquid in the first chamber through the semipermeable membrane to the second target liquid in the second chamber, discharging a concentrated liquid from the first chamber, and discharging a diluted liquid from the second chamber;
A concentrating system comprising:
(2) 前記浄化装置は、前記濃縮原液から濁質成分および硬質成分をこの順で除去して、第1対象液として排出する、(1)に記載の濃縮システム。 (2) The concentration system described in (1), in which the purification device removes turbid components and hard components from the concentrated stock solution in that order and discharges the resultant as a first target liquid.
(3) 前記逆浸透モジュールと前記浄化装置とを接続する流路に、前記濃縮原液の一部を、前記浄化装置を通過せずに、前記半透膜モジュールの前記第1室に供給するための分岐流路を有する、(1)または(2)に記載の濃縮システム。 (3) The concentration system according to (1) or (2), in which a flow path connecting the reverse osmosis module and the purification device has a branch flow path for supplying a portion of the concentrated raw liquid to the first chamber of the semipermeable membrane module without passing through the purification device.
(4) 前記濃縮原液のエネルギーを回収する、エネルギー回収装置を備える、(1)~(3)のいずれかに記載の濃縮システム。 (4) A concentration system according to any one of (1) to (3), comprising an energy recovery device that recovers the energy of the concentrated raw liquid.
本発明によれば、逆浸透(RO)モジュールから排出される濃縮液をブラインコンセントレーション(BC)によりさらに濃縮する濃縮システムにおいて、BCに用いられる半透膜モジュールにおける膜閉塞等を抑制することができる。 According to the present invention, in a concentration system in which the concentrated liquid discharged from a reverse osmosis (RO) module is further concentrated by a brine concentration (BC), it is possible to suppress membrane blockage and the like in the semipermeable membrane module used in the BC.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that in the drawings, the same reference symbols represent the same or corresponding parts. Furthermore, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth have been changed as appropriate to clarify and simplify the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
<実施形態1>
図1を参照して、本実施形態の濃縮システムは、逆浸透モジュール2と、浄化装置3と、半透膜モジュール1と、を備える。
<
Referring to FIG. 1 , the concentration system of this embodiment includes a
逆浸透モジュール2では、所定の圧力に昇圧された原液から逆浸透膜20を介して水を分離および回収し、濃縮された原液である濃縮原液を排出する。
浄化装置3では、濃縮原液から硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかを除去して、第1対象液として排出する。
半透膜モジュール1では、半透膜10と、半透膜で仕切られた第1室11および第2室12と、を有し、第1対象液を所定の圧力で第1室11に流し、第2対象液を所定の圧力(第1対象液の圧力)よりも低い圧力で第2室12に流すことで、第1室11内の第1対象液に含まれる水を半透膜を介して第2室12内の第2対象液に移行させ、第1室11から濃縮液を排出し、第2室12から希釈液を排出する。
In the
In the
The
尚、浄化装置3において、硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかを「除去する」とは、必ずしも硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかを完全に除去する必要はなく、硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかの少なくとも一部を除去すればよい。すなわち、硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかの量を低減することができればよい。
In addition, in the
以下、本実施形態の濃縮システムの詳細について説明する。 The details of the concentration system of this embodiment are described below.
〔逆浸透モジュール〕
本実施形態の濃縮システムは、逆浸透(RO)モジュール2の上流側に、高圧ポンプ2aを備える。高圧ポンプ2aは、原液を所定の圧力に昇圧してROモジュール2の第1室21に供給する。ROモジュール2は、所定の圧力に昇圧された原液から逆浸透(RO)膜20を介して水(透過水)を第2室22側へ分離することで、濃縮された原液である濃縮原液を第1室21から排出し、水を第2室22から排出する。
[Reverse Osmosis Module]
The concentration system of this embodiment includes a high-
本明細書において、「原液」は、ROモジュール2に供給される水を含む液体であれば特に限定されず、溶液および懸濁液のいずれであってもよい。原液としては、例えば、海水、河川水、汽水、排水などが挙げられる。排水としては、例えば、工業排水、生活排水、油田またはガス田の排水などが挙げられる。
In this specification, the "raw liquid" is not particularly limited as long as it is a liquid containing water supplied to the
なお、高圧ポンプ2aの上流側には、原液中に含まれる濁質(微粒子、微生物、スケール成分等)を除去するために、図示しない前処理装置を備えていてもよい。前処理装置としては、例えば、砂ろ過装置やUF(Ultrafiltration:限外ろ過)膜、MF(Microfiltration:精密ろ過)膜等を用いたろ過装置や、塩素、次亜塩素酸ナトリウム、凝集剤、スケール防止剤等の添加装置や、pHの調整装置などが挙げられる。なお、スケール防止剤とは、液中のスケール成分がスケールとして析出することを防止または抑制する作用を有する添加剤である。スケール防止剤としては、例えば、ポリリン酸系、ホスホン酸系、ホスフィン酸系、ポリカルボン酸系などの化合物が挙げられる。
A pretreatment device (not shown) may be provided upstream of the high-
本実施形態において、ROモジュール2(第1室21)の下流側に、浄化装置3および半透膜モジュール1が接続される。半透膜モジュール1の第1室11に供給される第1対象液は、この濃縮原液の少なくとも一部から硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかが除去された液である。
In this embodiment, the
ROモジュール2から排出される濃縮原液は、高い圧力を有しているため、その圧力によって半透膜モジュール1側へ送られる。ただし、浄化装置3は、耐圧性が高くない場合が多いため、濃縮原液は、通常、圧力低下装置3aにより圧力が低下された状態で浄化装置3に供給される。このため、浄化装置3と半透膜モジュール1との間の流路には、通常、第1対象液を半透膜モジュール1に送るための昇圧ポンプ1aが設けられる。なお、圧力低下装置3aとしては、例えば、分流弁、減圧器またはエネルギー回収装置などが挙げられる。
The concentrated stock solution discharged from the
〔浄化装置〕
浄化装置3では、ROモジュール2から排出された濃縮原液から、硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかが除去され、第1対象液として排出される。
[Purification device]
In the
濃縮原液からの硬質成分の除去は、例えば、後述する軟水化装置31(図2参照)によって実施される。
濃縮原液からの濁質成分の除去は、例えば、後述する濁質除去装置32(図3参照)によって実施される。
The removal of hard components from the concentrated raw liquid is carried out, for example, by a water softening device 31 (see FIG. 2) which will be described later.
The removal of turbidity components from the concentrated stock solution is carried out, for example, by a turbidity removal device 32 (see FIG. 3) described below.
浄化装置3では、濃縮原液から、硬質成分または濁質成分のいずれか一方が除去されてもよく、硬質成分および濁質成分の両方が除去されてもよい。
すなわち、浄化装置3は、例えば、図2に示されるように軟水化装置31のみを含んでいてもよく、図3に示されるように濁質除去装置32のみを含んでいてもよく、図4に示されるように軟水化装置31および濁質除去装置32の両方を含んでいてもよい。
In the
That is, the
なお、浄化装置3で、濃縮原液から硬質成分および濁質成分の両方が除去される場合、濃縮原液から濁質成分および硬質成分がこの順で除去されて、第1対象液として排出されることが好ましい。すなわち、浄化装置3が軟水化装置31および濁質除去装置32の両方を含む場合、濃縮原液の流れの上流側から順に、濁質除去装置32および軟水化装置31がこの順で設けられていることが好ましい(図4参照)。
硬質成分の除去では、例えばナノろ過膜等のより微細な多孔を有する膜が使用され、膜閉塞が生じやすいため、先に濁質成分を除去した方が、硬質成分の除去の際の膜閉塞等の問題が生じにくいためである。
When both the hard components and the turbid components are removed from the concentrated stock solution in the
When removing hard components, membranes with finer pores, such as nanofiltration membranes, are used, which are prone to membrane clogging. Therefore, removing the turbid components first is less likely to cause problems such as membrane clogging when removing the hard components.
本実施形態においては、逆浸透モジュール2と浄化装置3とを接続する流路に、濃縮原液の一部を、浄化装置3を通過せずに、半透膜モジュール1の第1室11に供給するための分岐流路6が設けられていてもよい(図1~図4参照)。後工程のBCの濃縮度、濃縮原液中に含まれる成分、濃縮原液のpH等の条件により、必要な浄化処理(軟水化処理または濁質除去)の程度は算出可能である。したがって、分岐流路6により浄化処理に供する濃縮原液の量を調整し、浄化処理量を削減することが可能である。
In this embodiment, a
なお、分岐流路6が設けられている場合、例えば、図1~図4に示されるように、減圧バルブ6aが設けられていることが好ましい。これにより、浄化装置3の流出側の圧力が低減され、浄化装置3からの浄化液(第1対象液)の排出がスムーズに行われる。この場合、第1対象液を昇圧された状態で半透膜モジュール1の第1室11に供給するために、分岐流路6より下流側であって半透膜モジュール1より上流側の流路に、昇圧ポンプ1aが設けられていることが好ましい。
When the
また、例えば、図5に示されるように、昇圧ポンプ1bが、浄化装置3の下流側であって、分岐流路6より下流側の流路より上流側に、設けられていてもよい。この場合、図1~図4に示されるような分岐流路6に設けられた減圧バルブ6a、分岐流路6の下流側に設けられた昇圧ポンプ1aなどがなくても、浄化装置3からの浄化液(第1対象液)の排出をスムーズに行うことが可能である。
Also, for example, as shown in FIG. 5, boost pump 1b may be provided downstream of
なお、ROモジュール2に供給される原液に対して、従来よりも更に高度に(後工程のBCの際にも膜閉塞等が生じない程度に)浄化処理(硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかの除去)を行うことも考えられるが、ROモジュール2から排出される濃縮原液に対して浄化処理を行う方が、浄化装置3での処理量が少なくて済むため、設備に必要なスペースが小さくて済み、初期投資コストが少なくて済む。
It is possible to carry out a purification process (removal of at least one of the hard components and turbid components) on the raw liquid supplied to the
(軟水化装置)
軟水化装置31は、ROモジュール1から排出された濃縮原液から硬質成分(カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの多価イオン)を除去することにより、硬質成分量が低減化された液を得る装置である。
(Water softener)
The
軟水化装置としては、例えば、NF(Nanofiltration:ナノろ過)膜を用いたろ過装置、イオン交換樹脂を用いた処理装置などが挙げられる。尚、このような軟水化装置は、例えば、佐藤長久ら,「改質RO膜を用いた軟水化」,膜(MEMBRANE),38(6),304-309,2013などに開示されている。 Examples of water softening devices include filtration devices using NF (Nanofiltration) membranes and treatment devices using ion exchange resins. Such water softening devices are disclosed, for example, in Sato Nagahisa et al., "Water softening using modified RO membranes," Membrane, 38(6), 304-309, 2013.
なお、濃縮システムの運転停止期間等において、軟水化装置31のメンテナンスを実施することが好ましい。メンテナンスとしては、例えば、NF膜を用いたろ過装置の場合は薬品洗浄、イオン交換樹脂を用いた処理装置の場合はイオン交換樹脂の再生処理などが挙げられる。
It is preferable to carry out maintenance of the
(濁質除去装置)
濁質除去装置32は、ROモジュール1から排出された濃縮原液から濁質成分(有機物、微生物などの不溶性の物体)を除去することにより、濁質成分量が低減化された液を得る装置である。
(Turbidity removal device)
The
濁質除去装置としては、例えば、UF(Ultrafiltration:限外ろ過)膜を用いたろ過装置などが挙げられる。 Examples of turbidity removal devices include filtration devices that use UF (Ultrafiltration) membranes.
なお、濃縮システムの運転停止期間等において、濁質除去装置のメンテナンスを実施することが好ましい。メンテナンスとしては、例えば、UF膜を用いたろ過装置の場合は逆圧洗浄、薬品洗浄などが挙げられる。 It is preferable to carry out maintenance of the turbidity removal device during periods when the concentration system is out of operation. For example, in the case of a filtration device using a UF membrane, maintenance may include back pressure cleaning and chemical cleaning.
〔半透膜モジュール〕
半透膜モジュール1は、半透膜10と、半透膜10で仕切られた第1室11および第2室12と、を有する。
[Semipermeable membrane module]
The
第1対象液(硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかが除去された濃縮原液)は、所定の圧力で第1室11に流入し、第2対象液は、所定の圧力よりも低い圧力で第2室12に流入する。これにより、第1室11内の第1対象液に含まれる水は半透膜10を介して第2室12内の第2対象液に移行し、第1室11から濃縮液(濃縮された第1対象液)が排出され、第2室12から希釈液(希釈された第2対象液)が排出される。
The first target liquid (concentrated undiluted liquid from which at least one of the hard components and turbid components has been removed) flows into the
なお、第1対象液と第2対象液とは同じ液であってもよい。例えば、図1に示されるように、所定の圧力を有する第1対象液の一部が、圧力低下装置4を通過することによって、上記所定の圧力よりも低い圧力で第2室に流されてもよい。 The first target liquid and the second target liquid may be the same liquid. For example, as shown in FIG. 1, a portion of the first target liquid having a predetermined pressure may be passed through a pressure reducing device 4 and flow into the second chamber at a pressure lower than the predetermined pressure.
圧力低下装置4としては、例えば、所定の圧力を有する第1対象液を、半透膜モジュール1の第2室12への流路と他の流路に分けて流すことのできる分流弁、減圧器またはエネルギー回収装置などが挙げられる。ここで、圧力低下装置4(分流弁)は、第2室12に流される対象液を所定の圧力より低い圧力に減圧する機能を有している。なお、このような圧力低下装置を用いることで、例えば、半透膜モジュールの上流側の対象液の流路が1本で済むという利点がある。
The pressure reduction device 4 may be, for example, a shunt valve, a pressure reducer, or an energy recovery device that can divide the first target liquid having a predetermined pressure into a flow path to the
図1の場合、半透膜モジュール1の第1室11と第2室12とに流入する対象液は、同じ液であるため、基本的に等しい浸透圧を有する。このため、RO法のように、対象液(高浸透圧液)と淡水との間の高い浸透圧差に逆らって逆浸透を起こさせるための高い圧力が必要なく、比較的低圧の加圧によって、対象液の膜分離を実施することができる(一部の対象液を希釈し、他の一部の対象液を濃縮することができる)。
In the case of FIG. 1, the target liquid flowing into the
ただし、本実施形態において、半透膜モジュール1の第2室12に供給される第2対象液は、第1室11に供給される第1対象液とは独立の液であってもよい。
However, in this embodiment, the second target liquid supplied to the
第1室11に流される第1対象液と第2室12に流される第2対象液とが異なる液であり、両者の間で濃度が異なる場合でも、その浸透圧差(絶対値)が第1室11に供給される第1対象液の圧力よりも小さければ、理論上、BCによる膜分離は実施可能である。この場合、第1室11(高圧側)に流入する第1対象液の浸透圧と第2室12(低圧側)に供給される第2対象液の浸透圧との差は、第1室11に供給される第1対象液の所定の圧力の30%以下であることが好ましい。
Even if the first target liquid flowing into the
なお、BCの工程は、図1に示されるように1つの半透膜モジュール1を用いた1段の工程であってもよいが、複数の半透膜モジュールを用いた多段の工程であってもよい。
The BC process may be a single-stage process using one
半透膜モジュール1での膜分離処理であるブラインコンセントレーション(BC)において、半透膜モジュール1の半透膜10を介して第1室11から第2室12に水を移行させるためには、第1室11に供給される第1対象液の圧力を、半透膜10の両側を流れる第1対象液と第2対象液との浸透圧差より大きくする必要がある。このため、1段の工程(1つの半透膜モジュール)で第1対象液を高度に濃縮するためには、それに応じた高い圧力での供給が必要になり、ポンプの稼動のためのエネルギーコストが増加する等のデメリットがある。このため、濃縮工程を段階的にし、BCに必要な圧力を低下させること等を目的として、BCを複数の半透膜モジュールを用いた多段の工程により実施してもよい。このような多段の工程によるBCについては、例えば、特開2018-069198号公報に開示されている。
In the brine concentration (BC) which is a membrane separation process in the
半透膜としては、例えば、逆浸透(RO)膜、正浸透(FO)膜、ナノろ過(NF)膜と呼ばれる半透膜が挙げられる。なお、半透膜として逆浸透膜または正浸透膜、ナノろ過膜を用いる場合、第1室11に供給される第1対象液の圧力は好ましくは6~10MPaである。
Examples of semipermeable membranes include those called reverse osmosis (RO) membranes, forward osmosis (FO) membranes, and nanofiltration (NF) membranes. When a reverse osmosis membrane, forward osmosis membrane, or nanofiltration membrane is used as the semipermeable membrane, the pressure of the first target liquid supplied to the
通常、RO膜およびFO膜の孔径は約2nm以下であり、UF膜の孔径は約2~100nmである。NF膜は、RO膜のうちイオンや塩類の阻止率が比較的低いものであり、通常、NF膜の孔径は約1~2nmである。半透膜としてRO膜またはFO膜、NF膜を用いる場合、RO膜またはFO膜、NF膜の塩除去率は好ましくは90%以上である。 Typically, the pore size of RO and FO membranes is approximately 2 nm or less, and the pore size of UF membranes is approximately 2 to 100 nm. Among RO membranes, NF membranes have a relatively low rejection rate for ions and salts, and typically the pore size of NF membranes is approximately 1 to 2 nm. When an RO membrane, FO membrane, or NF membrane is used as the semipermeable membrane, the salt rejection rate of the RO membrane, FO membrane, or NF membrane is preferably 90% or more.
半透膜を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。半透膜は、セルロース系樹脂およびポリスルホン系樹脂の少なくともいずれかを含む材料から構成されることが好ましい。 The material constituting the semipermeable membrane is not particularly limited, but examples include cellulose-based resin, polysulfone-based resin, polyamide-based resin, etc. It is preferable that the semipermeable membrane is composed of a material containing at least one of cellulose-based resin and polysulfone-based resin.
セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロース系樹脂である。酢酸セルロース系樹脂は、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる特徴を有している。酢酸セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロースであり、耐久性の点から、より好ましくは三酢酸セルロースである。 The cellulose-based resin is preferably a cellulose acetate-based resin. Cellulose acetate-based resins are resistant to chlorine, a disinfectant, and have the characteristic of being able to inhibit the growth of microorganisms. The cellulose acetate-based resin is preferably cellulose acetate, and from the viewpoint of durability, is more preferably cellulose triacetate.
ポリスルホン系樹脂は、好ましくはポリエーテルスルホン系樹脂である。ポリエーテルスルホン系樹脂は、好ましくはスルホン化ポリエーテルスルホンである。 The polysulfone-based resin is preferably a polyethersulfone-based resin. The polyethersulfone-based resin is preferably a sulfonated polyethersulfone.
半透膜10(および上述の逆浸透膜20)の形状としては、特に限定されないが、例えば、平膜または中空糸膜が挙げられる。なお、図1では、半透膜10として平膜を簡略化して描いているが、特にこのような形状に限定されるものではない。なお、中空糸膜(中空糸型半透膜)は、スパイラル型半透膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、浸透効率を高めることができる点で有利である。
The shape of the semipermeable membrane 10 (and the
また、半透膜モジュール1(および上述の逆浸透モジュール2)の形態としては、特に限定されないが、中空糸膜を用いる場合は、中空糸膜をストレート配置したモジュールや、中空糸膜を芯管に巻きつけたクロスワインド型モジュールなどが挙げられる。平膜を用いる場合は、平膜を積み重ねた積層型モジュールや、平膜を封筒状として芯管に巻きつけたスパイラル型モジュールなどが挙げられる。 The form of the semipermeable membrane module 1 (and the above-mentioned reverse osmosis module 2) is not particularly limited, but when hollow fiber membranes are used, examples include a module in which the hollow fiber membranes are arranged in a straight line, and a cross-wound type module in which the hollow fiber membranes are wound around a core tube. When flat membranes are used, examples include a stacked type module in which flat membranes are stacked, and a spiral type module in which flat membranes are wrapped around a core tube in an envelope shape.
具体的な中空糸膜の一例としては、全体がセルロース系樹脂から構成されている単層構造の膜が挙げられる。ただし、ここでいう単層構造とは、層全体が均一な膜である必要はなく、例えば、特開2012-115835号公報に開示されるように、外周表面近傍に緻密層を有し、この緻密層が実質的に中空糸膜の孔径を規定する分離活性層となっていることが好ましい。 A specific example of a hollow fiber membrane is a membrane with a single layer structure that is entirely made of a cellulose-based resin. However, the single layer structure mentioned here does not necessarily mean that the entire layer is a uniform membrane, and it is preferable that the membrane has a dense layer near the outer peripheral surface, as disclosed in JP 2012-115835 A, for example, and that this dense layer is essentially the separation active layer that determines the pore size of the hollow fiber membrane.
具体的な中空糸膜の別の例としては、支持層(例えば、ポリフェニレンオキサイドからなる層)の外周表面にポリフェニレン系樹脂(例えば、スルホン化ポリエーテルスルホン)からなる緻密層を有する2層構造の膜が挙げられる。また、他の例として、支持層(例えば、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンからなる層)の外周表面にポリアミド系樹脂からなる緻密層を有する2層構造の膜が挙げられる。 Another specific example of a hollow fiber membrane is a two-layer membrane having a dense layer of polyphenylene resin (e.g., sulfonated polyethersulfone) on the outer surface of a support layer (e.g., a layer made of polyphenylene oxide). Another example is a two-layer membrane having a dense layer of polyamide resin on the outer surface of a support layer (e.g., a layer made of polysulfone or polyethersulfone).
なお、中空糸膜を用いた半透膜モジュールにおいて、通常は、中空糸膜の外側が第1室となる。中空糸膜の内側(中空部)を流れる流体を加圧しても、圧力損失が大きくなり加圧が十分に働き難いためである。 In a semipermeable membrane module using hollow fiber membranes, the outside of the hollow fiber membrane is usually the first chamber. This is because even if the fluid flowing inside the hollow fiber membrane (hollow portion) is pressurized, the pressure loss becomes large and it becomes difficult to apply pressure sufficiently.
<実施形態2>
図6を参照して、本実施形態の濃縮システムは、濃縮原液のエネルギーを回収する、エネルギー回収装置5を備える。それ以外の点は実施形態1と同様であるため、重複する説明は省略する。
<
6, the concentration system of the present embodiment includes an energy recovery device 5 that recovers the energy of the concentrated raw liquid. Since the other points are the same as those in the first embodiment, the overlapping description will be omitted.
(エネルギー回収装置)
ROモジュール2の第1室21から排出される濃縮原液は高圧であり、高い圧力エネルギーを有している。この濃縮原液が有する圧力エネルギーを各種のエネルギー回収装置5で回収し、回収したエネルギーを浄化装置3から排出される第1対象液の加圧に利用することで、例えば、昇圧ポンプ1a等の消費エネルギーを削減したり、昇圧ポンプ1aを省略したりすることができる。また、図6に示される位置にエネルギー回収装置5を設けることにより、圧力低下装置3aを省略することも可能である。
(Energy recovery device)
The concentrated stock solution discharged from the
エネルギー回収装置としては、例えば、タービン等を用いて電気としてエネルギーを回収する電気式のエネルギー回収装置、または、濃縮液から機械的にエネルギーを回収する機械式のエネルギー回収装置が挙げられる。電気式のエネルギー回収装置よりもエネルギー変換ロスの小さい機械式のエネルギー回収装置を用いた方が、通常は消費電力の削減効果が大きい。 Examples of energy recovery devices include electric energy recovery devices that use turbines or the like to recover energy in the form of electricity, and mechanical energy recovery devices that mechanically recover energy from concentrated liquid. Mechanical energy recovery devices, which have smaller energy conversion losses than electric energy recovery devices, usually have a greater effect on reducing power consumption.
機械式のエネルギー回収装置としては、ターボチャージャー、または、高圧ポンプの駆動軸と同軸上に結合された水車を用いて、濃縮液の圧力エネルギーを動力として回収する動力伝達式のエネルギー回収装置が知られている。また、機械式のエネルギー回収装置の別の例として、圧力変換装置(Pressure Exchanger:PX)などの濃縮液の圧力を直接回収する圧力伝達式のエネルギー回収装置を用いることもできる。 A known mechanical energy recovery device is a power transmission type energy recovery device that uses a turbocharger or a water wheel connected coaxially to the drive shaft of a high-pressure pump to recover the pressure energy of the concentrated liquid as power. Another example of a mechanical energy recovery device is a pressure transmission type energy recovery device that directly recovers the pressure of the concentrated liquid, such as a pressure exchanger (PX).
このようなエネルギー回収装置は、例えば、特開2004-81913号公報、特開平1-123605号公報などに開示されている。 Such energy recovery devices are disclosed, for example, in JP 2004-81913 A and JP 1-123605 A.
なお、図6に示される濃縮システムにおいて、エネルギー回収装置5が圧力伝達式のエネルギー回収装置である場合、通常、浄化された(硬質成分および濁質成分の少なくともいずれかが除去された)濃縮原液(第1対象液)が浄化装置3からエネルギー回収装置5へ流される流路に昇圧ポンプ(ブースターポンプ)を設ける必要がある。エネルギー回収装置5が動力伝達式のエネルギー回収装置である場合は、通常、昇圧ポンプは必要ない。
In the concentration system shown in FIG. 6, if the energy recovery device 5 is a pressure transmission type energy recovery device, it is usually necessary to provide a booster pump in the flow path through which the purified concentrated raw liquid (first target liquid) (from which at least one of hard components and turbid components has been removed) flows from the
本実施形態において、実施形態1と同様に分岐流路6を設ける場合、分岐流路6はエネルギー回収装置5の上流側または下流側のどちらに設けてもよい。
In this embodiment, if a
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1 半透膜モジュール、1a,1b 昇圧ポンプ、10 半透膜、11 第1室、12 第2室、2 逆浸透(RO)モジュール、2a 高圧ポンプ、20 逆浸透(RO)膜、21 第1室、22 第2室、3 浄化装置、3a 圧力低下装置、31 軟水化装置、32 濁質除去装置、4 圧力低下装置、5 エネルギー回収装置、6 分岐流路、6a 減圧バルブ。 1 Semipermeable membrane module, 1a, 1b Booster pump, 10 Semipermeable membrane, 11 First chamber, 12 Second chamber, 2 Reverse osmosis (RO) module, 2a High pressure pump, 20 Reverse osmosis (RO) membrane, 21 First chamber, 22 Second chamber, 3 Purification device, 3a Pressure reduction device, 31 Water softening device, 32 Turbidity removal device, 4 Pressure reduction device, 5 Energy recovery device, 6 Branch flow path, 6a Pressure reducing valve.
Claims (3)
前記濃縮原液から濁質成分および硬質成分をこの順で除去して、第1対象液として排出する、浄化装置と、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第1室および第2室と、を有し、前記第1対象液を所定の圧力で前記第1室に流し、第2対象液を前記所定の圧力よりも低い圧力で前記第2室に流すことで、前記第1室内の前記第1対象液に含まれる水を前記半透膜を介して前記第2室内の前記第2対象液に移行させ、前記第1室から濃縮液を排出し、前記第2室から希釈液を排出する、半透膜モジュールと、
を備え、
前記原液は、前記逆浸透モジュール内での濃縮によって濁質成分による膜閉塞およびスケールの析出が生じない程度に、濁質成分および硬質成分が除去されており、
前記浄化装置において、前記半透膜モジュール内での濃縮によって濁質成分による膜閉塞およびスケールの析出が生じない程度に、濁質成分および硬質成分が除去される、濃縮システム。 a reverse osmosis module that separates and recovers water from a stock solution pressurized to a predetermined pressure via a reverse osmosis membrane, and discharges a concentrated stock solution that is the concentrated stock solution;
A purification device that removes turbid components and hard components from the concentrated raw liquid in this order and discharges the resultant as a first target liquid;
a semipermeable membrane module having a semipermeable membrane and a first chamber and a second chamber separated by the semipermeable membrane, wherein the first target liquid is caused to flow into the first chamber at a predetermined pressure and the second target liquid is caused to flow into the second chamber at a pressure lower than the predetermined pressure, thereby transferring water contained in the first target liquid in the first chamber through the semipermeable membrane to the second target liquid in the second chamber, discharging a concentrated liquid from the first chamber, and discharging a diluted liquid from the second chamber;
Equipped with
The raw solution has turbid components and hard components removed to such an extent that membrane clogging and scale precipitation due to turbid components do not occur due to concentration in the reverse osmosis module,
In the purification device, the turbid components and hard components are removed to an extent that membrane clogging and scale deposition due to the turbid components do not occur due to concentration in the semipermeable membrane module .
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020209469.7U CN212832953U (en) | 2019-09-11 | 2020-02-25 | Concentration system |
| PCT/JP2020/034483 WO2021049621A1 (en) | 2019-09-11 | 2020-09-11 | Concentration system |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019165503 | 2019-09-11 | ||
| JP2019165503 | 2019-09-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021045736A JP2021045736A (en) | 2021-03-25 |
| JP7580911B2 true JP7580911B2 (en) | 2024-11-12 |
Family
ID=74877248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019224995A Active JP7580911B2 (en) | 2019-09-11 | 2019-12-13 | Concentration System |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7580911B2 (en) |
| CN (1) | CN212832953U (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023008394A1 (en) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 住友重機械工業株式会社 | Carbonate production apparatus and carbonate production method |
| JP7775144B2 (en) * | 2022-05-25 | 2025-11-25 | 住友重機械工業株式会社 | Methods for suppressing ocean acidification |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007185577A (en) | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Miura Co Ltd | Operation method of water treatment system |
| JP2010162527A (en) | 2008-12-16 | 2010-07-29 | Sekisui Chem Co Ltd | Method and apparatus for manufacturing fresh water |
| JP2012011350A (en) | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Daicen Membrane Systems Ltd | Hollow fiber type nf membrane |
| JP2013043175A (en) | 2012-02-22 | 2013-03-04 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Seawater desalination system |
| WO2014148580A1 (en) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 東レ株式会社 | Fresh water production process |
| WO2016080085A1 (en) | 2014-11-19 | 2016-05-26 | 東洋紡株式会社 | Freshwater production system and freshwater production method |
| JP2018065114A (en) | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 東洋紡株式会社 | Concentration method and concentration apparatus |
-
2019
- 2019-12-13 JP JP2019224995A patent/JP7580911B2/en active Active
-
2020
- 2020-02-25 CN CN202020209469.7U patent/CN212832953U/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007185577A (en) | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Miura Co Ltd | Operation method of water treatment system |
| JP2010162527A (en) | 2008-12-16 | 2010-07-29 | Sekisui Chem Co Ltd | Method and apparatus for manufacturing fresh water |
| JP2012011350A (en) | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Daicen Membrane Systems Ltd | Hollow fiber type nf membrane |
| JP2013043175A (en) | 2012-02-22 | 2013-03-04 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Seawater desalination system |
| WO2014148580A1 (en) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 東レ株式会社 | Fresh water production process |
| WO2016080085A1 (en) | 2014-11-19 | 2016-05-26 | 東洋紡株式会社 | Freshwater production system and freshwater production method |
| JP2018065114A (en) | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 東洋紡株式会社 | Concentration method and concentration apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021045736A (en) | 2021-03-25 |
| CN212832953U (en) | 2021-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6834360B2 (en) | Concentration method and concentrator | |
| JP7428127B2 (en) | Membrane separation equipment, water production system, membrane separation method and water production method | |
| JP7620387B2 (en) | Concentration System | |
| JP5923294B2 (en) | Reverse osmosis processing equipment | |
| JP6965680B2 (en) | Seawater desalination method and seawater desalination system | |
| JP2008100220A (en) | Fresh water generation method | |
| JP4251879B2 (en) | Operation method of separation membrane module | |
| JP2018130679A (en) | Reverse osmosis treatment apparatus and reverse osmosis treatment method | |
| WO2020179594A1 (en) | Zero liquid discharge system | |
| JP7580912B2 (en) | Concentration System | |
| JP4225471B2 (en) | Operation method of multistage separation membrane module | |
| KR102423788B1 (en) | Complex desalination system using pressure-retarded osmosis for sea water desalination | |
| JP4996067B2 (en) | Water treatment apparatus using reverse osmosis membrane and method of using the same | |
| JP7580911B2 (en) | Concentration System | |
| CN103328079A (en) | Method for cleaning membrane module, method of fresh water generation, and fresh water generator | |
| JP4187316B2 (en) | Reverse osmosis membrane separation apparatus and reverse osmosis membrane separation method | |
| CN213446623U (en) | Concentration system | |
| JP2002085941A (en) | Freshening method and freshening device | |
| JP3963304B2 (en) | Reverse osmosis separation method | |
| WO2021049621A1 (en) | Concentration system | |
| JP7427890B2 (en) | Concentration system | |
| JP2005046762A (en) | Water treatment method and water treatment apparatus | |
| JP7810321B1 (en) | Concentration System | |
| WO2023017778A1 (en) | Membrane separation system | |
| JP2006167533A (en) | Seawater concentration method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221014 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20230508 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230714 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230816 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231023 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231030 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20231201 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241030 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7580911 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |