JP7587973B2 - Inorganic salt recovery device and inorganic salt recovery method - Google Patents
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Description
本発明は、無機塩含有水から無機塩を回収するための無機塩回収装置および無機塩回収方法に関する。 The present invention relates to an inorganic salt recovery device and an inorganic salt recovery method for recovering inorganic salts from inorganic salt-containing water.
無機塩含有水から無機塩を結晶物として回収する方法として、無機塩を含有する排水を逆浸透膜処理装置等の濃縮装置を用いて濃縮したり、エバポレータ等の蒸発装置を用いて濃縮し、その濃縮液から晶析装置により無機塩を結晶化させて回収する方法が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。 As a method for recovering inorganic salts as crystals from inorganic salt-containing water, a method is known in which wastewater containing inorganic salts is concentrated using a concentrating device such as a reverse osmosis membrane treatment device, or using an evaporating device such as an evaporator, and then the inorganic salts are crystallized from the concentrated liquid using a crystallizer to recover them (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
逆浸透膜処理では、例えば水への溶解度が低い物質を濃縮する場合、溶解度が律速となり、濃縮濃度を高くすることができない問題がある。また、エバポレータ等の高濃縮可能な蒸発装置を使用する場合は、必要な熱エネルギーが増大し、エネルギーコストが増大する問題がある。そのため、エネルギーコストを低減し、例えば水への溶解度の低い物質を含む排水を高濃度に濃縮する技術が必要となっている。また、晶析装置の設置スペースや熱エネルギーコストも必要となる。 In reverse osmosis membrane processing, for example, when concentrating a substance with low solubility in water, the solubility becomes the rate limiting factor, and there is a problem that the concentration cannot be increased. In addition, when using an evaporation device capable of high concentration such as an evaporator, the required thermal energy increases, resulting in an increase in energy costs. Therefore, there is a need for a technology that can reduce energy costs and, for example, concentrate wastewater containing substances with low solubility in water to a high concentration. In addition, installation space and thermal energy costs for the crystallization device are required.
本発明の目的は、エネルギーコストを低減し、無機塩含有水を高濃度に濃縮して無機塩を回収することができる無機塩回収装置および無機塩回収方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide an inorganic salt recovery device and an inorganic salt recovery method that can reduce energy costs and highly concentrate inorganic salt-containing water to recover inorganic salts.
本発明は、無機塩を含有する被処理水を30℃~40℃の範囲に加熱して加熱水を得る加熱手段と、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記加熱水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記加熱水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記加熱水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、前記濃縮水を15℃から25℃の範囲に冷却して前記無機塩を結晶化させる冷却手段と、を備え、前記無機塩は、水に対する溶解度が15℃から40℃の範囲で水温1℃当たり0.5g/100g-H2O以上高くなる物質である、無機塩回収装置である。 The present invention provides an inorganic salt recovery device comprising: a heating means for heating water to be treated that contains inorganic salts to a range of 30°C to 40°C to obtain heated water; and a semipermeable membrane treatment means for using a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane, passing the heated water through the first space and pressurizing the first space to cause water contained in the heated water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and passing a part of the heated water or at least a part of the concentrated water through the second space to obtain dilution water; and a cooling means for cooling the concentrated water to a range of 15°C to 25°C to crystallize the inorganic salts, wherein the inorganic salts are substances whose solubility in water increases by 0.5 g/100 g-H 2 O or more per 1°C of water temperature in the range of 15°C to 40°C.
前記無機塩回収装置において、前記加熱手段は、第1熱媒体との熱交換によって前記被処理水を加熱するものであり、前記冷却手段は、第2熱媒体との熱交換によって前記濃縮水を冷却するものであり、前記第1熱媒体と前記第2熱媒体とを熱交換するヒートポンプ手段をさらに備えることが好ましい。 In the inorganic salt recovery device, the heating means heats the water to be treated by heat exchange with a first heat medium, the cooling means cools the concentrated water by heat exchange with a second heat medium, and it is preferable that the device further includes a heat pump means for exchanging heat between the first heat medium and the second heat medium.
前記無機塩回収装置において、前記冷却手段の後段に、前記結晶化させた無機塩を固液分離する固液分離手段をさらに備えることが好ましい。 It is preferable that the inorganic salt recovery device further includes a solid-liquid separation means for separating the crystallized inorganic salt into solid and liquid, downstream of the cooling means.
前記無機塩回収装置において、前記固液分離手段で得られた固液分離水の少なくとも一部を前記加熱工程の前段に返送する返送手段をさらに備えることが好ましい。 It is preferable that the inorganic salt recovery device further includes a return means for returning at least a portion of the solid-liquid separated water obtained by the solid-liquid separation means to a stage prior to the heating step.
前記無機塩回収装置において、前記濃縮水中の無機塩の濃度は、前記濃縮水の水温での前記無機塩の溶解度の70~95%の範囲の濃度であることが好ましい。 In the inorganic salt recovery device, the concentration of the inorganic salt in the concentrated water is preferably in the range of 70 to 95% of the solubility of the inorganic salt at the temperature of the concentrated water.
前記無機塩回収装置において、前記加熱手段の前段に第1の逆浸透膜処理手段をさらに備え、前記被処理水を逆浸透膜処理して第1のRO濃縮水と第1のRO透過水とを得て、前記第1のRO濃縮水を前記加熱手段で加熱することが好ましい。 It is preferable that the inorganic salt recovery device further includes a first reverse osmosis membrane treatment means upstream of the heating means, the water to be treated is subjected to reverse osmosis membrane treatment to obtain a first RO concentrated water and a first RO permeate, and the first RO concentrated water is heated by the heating means.
前記無機塩回収装置において、前記半透膜処理手段の後段に第2の逆浸透膜処理手段をさらに備え、前記希釈水を逆浸透膜処理して第2のRO濃縮水と第2のRO透過水とを得ることが好ましい。 It is preferable that the inorganic salt recovery device further includes a second reverse osmosis membrane treatment means downstream of the semipermeable membrane treatment means, and the diluted water is treated with a reverse osmosis membrane to obtain a second RO concentrated water and a second RO permeate.
本発明は、無機塩を含有する被処理水を30℃~40℃の範囲に加熱して加熱水を得る加熱工程と、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記加熱水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記加熱水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記加熱水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、前記濃縮水を15℃から25℃の範囲に冷却して前記無機塩を結晶化させる冷却工程と、を含み、前記無機塩は、水に対する溶解度が15℃から40℃の範囲で水温1℃当たり0.5g/100g-H2O以上高くなる物質である、無機塩回収方法である。
装置である。
The present invention is an inorganic salt recovery method including a heating step of heating water to be treated containing an inorganic salt to a temperature in the range of 30°C to 40°C to obtain heated water, a semipermeable membrane treatment step of using a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane to pass the heated water through the first space and pressurize the first space to cause water contained in the heated water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and passing a part of the heated water or at least a part of the concentrated water through the second space to obtain dilution water, and a cooling step of cooling the concentrated water to a temperature in the range of 15°C to 25°C to crystallize the inorganic salt, wherein the inorganic salt is a substance whose solubility in water increases by 0.5 g/100 g-H 2 O or more per 1°C of water temperature in the range of 15°C to 40°C.
It is a device.
前記無機塩回収方法において、前記加熱工程において、第1熱媒体との熱交換によって前記被処理水を加熱し、前記冷却工程において、第2熱媒体との熱交換によって前記濃縮水を冷却し、前記第1熱媒体と前記第2熱媒体とを熱交換するヒートポンプ工程をさらに含むことが好ましい。 In the inorganic salt recovery method, it is preferable that the heating step heats the water to be treated by heat exchange with a first heat medium, and the cooling step cools the concentrated water by heat exchange with a second heat medium, and the method further includes a heat pump step of exchanging heat between the first heat medium and the second heat medium.
前記無機塩回収方法において、前記冷却工程の後段に、前記結晶化させた無機塩を固液分離する固液分離工程をさらに含むことが好ましい。 In the inorganic salt recovery method, it is preferable that the method further includes a solid-liquid separation step of separating the crystallized inorganic salt into solid and liquid after the cooling step.
前記無機塩回収方法において、前記固液分離工程で得られた固液分離水の少なくとも一部を前記加熱工程の前段に返送する返送工程をさらに含むことが好ましい。 It is preferable that the inorganic salt recovery method further includes a return step in which at least a portion of the solid-liquid separated water obtained in the solid-liquid separation step is returned to a stage prior to the heating step.
前記無機塩回収方法において、前記濃縮水中の無機塩の濃度は、前記濃縮水の水温での前記無機塩の溶解度の70~95%の範囲の濃度であることが好ましい。 In the inorganic salt recovery method, it is preferable that the concentration of the inorganic salt in the concentrated water is in the range of 70 to 95% of the solubility of the inorganic salt at the temperature of the concentrated water.
前記無機塩回収方法において、前記加熱工程の前段に第1の逆浸透膜処理工程をさらに含み、前記被処理水を逆浸透膜処理して第1のRO濃縮水と第1のRO透過水とを得て、前記第1のRO濃縮水を前記加熱工程で加熱することが好ましい。 In the inorganic salt recovery method, it is preferable to further include a first reverse osmosis membrane treatment step prior to the heating step, in which the water to be treated is treated with a reverse osmosis membrane to obtain a first RO concentrate and a first RO permeate, and the first RO concentrate is heated in the heating step.
前記無機塩回収方法において、前記半透膜処理工程の後段に第2の逆浸透膜処理工程をさらに含み、前記希釈水を逆浸透膜処理して第2のRO濃縮水と第2のRO透過水とを得ることが好ましい。 In the inorganic salt recovery method, it is preferable to further include a second reverse osmosis membrane treatment step subsequent to the semipermeable membrane treatment step, and to treat the diluted water with a reverse osmosis membrane to obtain a second RO concentrated water and a second RO permeate.
本発明によって、エネルギーコストを低減し、無機塩含有水を高濃度に濃縮して無機塩を回収することができる無機塩回収装置および無機塩回収方法を提供することができる。 The present invention provides an inorganic salt recovery device and an inorganic salt recovery method that can reduce energy costs and highly concentrate inorganic salt-containing water to recover inorganic salts.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the present invention. This embodiment is an example of implementing the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施形態に係る無機塩回収装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。 An example of an inorganic salt recovery device according to an embodiment of the present invention is outlined in Figure 1, and its configuration will be described.
無機塩回収装置1は、無機塩を含有する被処理水を加熱して加熱水を得る加熱手段として、加熱装置10と、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、加熱水を第一空間に通水し、第一空間を加圧して加熱水に含まれる水を半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、第二空間に、加熱水の一部または濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段として、半透膜処理装置12と、濃縮水を冷却して無機塩を結晶化させる冷却手段として、冷却装置14と、を備える。無機塩回収装置1は、冷却装置14の後段に、結晶化させた無機塩を固液分離する固液分離手段として、固液分離装置16を備えてもよい。 The inorganic salt recovery device 1 includes a heating device 10 as a heating means for heating water to be treated that contains inorganic salts to obtain heated water, a semipermeable membrane treatment device 12 as a semipermeable membrane treatment means for passing heated water through the first space using a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane, pressurizing the first space to cause the water contained in the heated water to pass through the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and passing a part of the heated water or at least a part of the concentrated water through the second space to obtain dilution water, and a cooling device 14 as a cooling means for cooling the concentrated water to crystallize the inorganic salt. The inorganic salt recovery device 1 may include a solid-liquid separation device 16 as a solid-liquid separation means for separating the crystallized inorganic salt into solid and liquid, downstream of the cooling device 14.
無機塩回収装置1において、加熱装置10の入口には、配管18が接続されている。加熱装置10の出口と半透膜処理装置12の入口とは、配管20により接続されている。半透膜処理装置12の濃縮水出口と冷却装置14の入口とは、配管22により接続されている。半透膜処理装置12の希釈水出口には、配管24が接続されている。冷却装置14の出口と固液分離装置16の入口とは、配管26により接続されている。固液分離装置16の回収無機塩出口には、配管28が接続され、固液分離水出口には、配管30が接続されている。 In the inorganic salt recovery device 1, a pipe 18 is connected to the inlet of the heating device 10. The outlet of the heating device 10 and the inlet of the semipermeable membrane treatment device 12 are connected by a pipe 20. The concentrated water outlet of the semipermeable membrane treatment device 12 and the inlet of the cooling device 14 are connected by a pipe 22. The diluted water outlet of the semipermeable membrane treatment device 12 is connected to a pipe 24. The outlet of the cooling device 14 and the inlet of the solid-liquid separation device 16 are connected by a pipe 26. The recovered inorganic salt outlet of the solid-liquid separation device 16 is connected to a pipe 28, and the solid-liquid separated water outlet is connected to a pipe 30.
本実施形態に係る無機塩回収方法および無機塩回収装置1の動作について説明する。 The inorganic salt recovery method and the operation of the inorganic salt recovery device 1 according to this embodiment will be described.
無機塩を含有する被処理水は、配管18を通して加熱装置10へ送液され、加熱装置10において被処理水が加熱されて加熱水が得られる(加熱工程)。加熱水は、配管20を通して半透膜処理装置12へ送液され、半透膜処理装置12において、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、加熱水が第一空間に通水され、第一空間を加圧して加熱水に含まれる水が半透膜を透過されることによって濃縮水が得られるとともに、第二空間に、加熱水の一部または濃縮水の少なくとも一部が通水されて希釈水が得られる(半透膜処理工程)。希釈水は、配管24を通して排出される。濃縮水は、配管22を通して冷却装置14へ送液され、冷却装置14において濃縮水が冷却されて無機塩が結晶化される(冷却工程)。冷却工程で得られた冷却水は、必要に応じて配管26を通して固液分離装置16へ送液され、固液分離装置16において、結晶化された無機塩が固液分離されて回収無機塩と固液分離水とが得られる(固液分離工程)。回収無機塩は、配管28を通して排出される。固液分離水は、配管30を通して排出される。 The water to be treated containing inorganic salts is sent to the heating device 10 through the pipe 18, where the water to be treated is heated to obtain heated water (heating process). The heated water is sent to the semipermeable membrane treatment device 12 through the pipe 20, where the semipermeable membrane treatment device 12 uses a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane to pass the heated water through the first space, pressurize the first space, and the water contained in the heated water is permeated through the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and at least a part of the heated water or the concentrated water is passed through the second space to obtain diluted water (semipermeable membrane treatment process). The diluted water is discharged through the pipe 24. The concentrated water is sent to the cooling device 14 through the pipe 22, where the concentrated water is cooled to crystallize the inorganic salts (cooling process). The cooling water obtained in the cooling process is sent to the solid-liquid separation device 16 through the pipe 26 as necessary, and in the solid-liquid separation device 16, the crystallized inorganic salt is separated into solid and liquid to obtain the recovered inorganic salt and the solid-liquid separated water (solid-liquid separation process). The recovered inorganic salt is discharged through the pipe 28. The solid-liquid separated water is discharged through the pipe 30.
本実施形態に係る無機塩回収方法および無機塩回収装置では、半透膜処理の前段で加熱装置10によって被処理水の水温を上げて無機塩の被処理水への溶解度を高めた状態で、半透膜処理によってその水温での無機塩の溶解度付近まで濃縮し、得られた濃縮水を半透膜処理の後段で水温を下げて結晶化した無機塩を回収する。これによって、エネルギーコストを低減し、無機塩含有水を高濃度に濃縮して無機塩を回収することができる。半透膜処理の後段で水温を下げた後に固液分離工程を設け、結晶化した無機塩を回収してもよい。 In the inorganic salt recovery method and inorganic salt recovery device according to this embodiment, the temperature of the water to be treated is raised by a heating device 10 in the stage prior to the semipermeable membrane treatment to increase the solubility of inorganic salts in the water to be treated, and then the water is concentrated by semipermeable membrane treatment to a temperature close to the solubility of the inorganic salts at that water temperature, and the temperature of the concentrated water obtained is lowered in the stage subsequent to the semipermeable membrane treatment to recover the crystallized inorganic salts. This reduces energy costs and makes it possible to recover inorganic salts by concentrating inorganic salt-containing water to a high concentration. A solid-liquid separation process may be provided after the water temperature is lowered in the stage subsequent to the semipermeable membrane treatment to recover the crystallized inorganic salts.
加熱工程において、被処理水は、例えば、30℃~40℃の範囲に加熱され、32℃~38℃の範囲に加熱されることが好ましい。加熱水の温度が30℃未満であると、無機塩の回収効率が悪くなる場合があり、40℃を超えると、半透膜モジュールが劣化する場合がある。 In the heating step, the water to be treated is heated, for example, to a temperature in the range of 30°C to 40°C, and preferably to a temperature in the range of 32°C to 38°C. If the temperature of the heated water is below 30°C, the efficiency of recovery of inorganic salts may decrease, and if it exceeds 40°C, the semipermeable membrane module may deteriorate.
半透膜処理工程において、濃縮水中の無機塩の濃度は、その濃縮水の水温での無機塩の溶解度の70~95%の範囲の濃度であることが好ましく、70~90%の範囲の濃度であることがより好ましく、80~90%の範囲の濃度であることがさらに好ましい。半透膜処理工程において濃縮水の水温での無機塩の溶解度の70~95%の範囲まで濃縮することによって、冷却工程において無機塩が結晶化され易くなる。濃縮水中の無機塩の濃度が濃縮水の水温での無機塩の溶解度の70%未満であると、冷却工程において無機塩が結晶化されにくい場合があり、95%を超えると、半透膜モジュール内で無機塩が析出し、膜が閉塞する場合がある。 In the semipermeable membrane treatment process, the concentration of the inorganic salt in the concentrated water is preferably in the range of 70 to 95% of the solubility of the inorganic salt at the temperature of the concentrated water, more preferably in the range of 70 to 90%, and even more preferably in the range of 80 to 90%. By concentrating the inorganic salt to a range of 70 to 95% of the solubility of the inorganic salt at the temperature of the concentrated water in the semipermeable membrane treatment process, the inorganic salt becomes more likely to crystallize in the cooling process. If the concentration of the inorganic salt in the concentrated water is less than 70% of the solubility of the inorganic salt at the temperature of the concentrated water, the inorganic salt may not crystallize easily in the cooling process, and if it exceeds 95%, the inorganic salt may precipitate in the semipermeable membrane module, causing the membrane to become clogged.
半透膜処理装置12の濃縮水の出口、例えば、配管22に濃縮水中の無機塩の濃度の測定する無機塩濃度測定手段として無機塩濃度測定装置を設置して、濃縮水中の無機塩の濃度を監視してもよい。無機塩濃度測定装置としては、濃縮水中の無機塩の濃度の測定することができるもの、または無機塩の濃度を推定できる指標を測定することができるものであればよく、特に制限はなく、例えば、導電率計、TDS(Total Dissolved Solid:総溶解固形分)計等が挙げられる。 The concentration of inorganic salts in the concentrated water may be monitored by installing an inorganic salt concentration measuring device as an inorganic salt concentration measuring means for measuring the concentration of inorganic salts in the concentrated water at the outlet of the concentrated water of the semipermeable membrane treatment device 12, for example, at the pipe 22. There are no particular limitations on the inorganic salt concentration measuring device, so long as it can measure the concentration of inorganic salts in the concentrated water or can measure an index that can estimate the concentration of inorganic salts. Examples of the inorganic salt concentration measuring device include a conductivity meter and a TDS (Total Dissolved Solids) meter.
冷却工程において、濃縮水は、例えば、15℃~25℃の範囲に冷却され、15℃~20℃の範囲に冷却されることが好ましい。冷却水の温度が15℃未満であると、析出する無機塩の粒径が不均一になる場合や、冷却のためのエネルギーが多量に必要となる場合があり、25℃を超えると、無機塩が結晶化されにくい場合がある。 In the cooling step, the concentrated water is cooled, for example, to a temperature in the range of 15°C to 25°C, and preferably to a temperature in the range of 15°C to 20°C. If the temperature of the cooling water is less than 15°C, the particle size of the precipitated inorganic salt may be non-uniform or a large amount of energy may be required for cooling, and if the temperature exceeds 25°C, the inorganic salt may not crystallize easily.
被処理水は、無機塩を含有する水であればよく、特に制限はないが、例えば、半導体工場から排出される排水、化学工場から排出される排水等が挙げられる。 The water to be treated is not particularly limited as long as it contains inorganic salts, but examples include wastewater discharged from semiconductor factories and chemical factories.
回収の対象となる、被処理水に含まれる無機塩としては、例えば、硫酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化カルシウム等が挙げられる。回収の対象となる無機塩としては、水に対する溶解度が15℃から40℃の範囲で水温1℃当たり0.5g/100g-H2O以上高くなる物質であることが好ましく、0.8g/100g-H2O以上高くなる物質であることがより好ましく、1.0g/100g-H2O以上高くなる物質であることがさらに好ましい。硫酸ナトリウムは、水に対する溶解度が15℃から40℃の範囲で水温1℃当たり1.4g/100g-H2O高くなる物質である。このように水温によって溶解度が大きく変わる無機塩を回収する場合に、本実施形態に係る無機塩回収方法および無機塩回収装置を好適に適用することができる。 Examples of inorganic salts contained in the water to be recovered include sodium sulfate, potassium nitrate, calcium chloride, etc. The inorganic salts to be recovered are preferably substances whose solubility in water increases by 0.5 g/100 g-H 2 O or more per 1° C. of water temperature in the range of 15° C. to 40° C., more preferably substances whose solubility in water increases by 0.8 g/100 g-H 2 O or more, and even more preferably substances whose solubility in water increases by 1.0 g/100 g-H 2 O or more in the range of 15° C. to 40° C. Sodium sulfate is a substance whose solubility in water increases by 1.4 g/100 g-H 2 O per 1° C. of water temperature in the range of 15° C. to 40° C. In this way, when recovering inorganic salts whose solubility varies greatly depending on the water temperature, the inorganic salt recovery method and inorganic salt recovery device according to the present embodiment can be suitably applied.
被処理水に含まれる無機塩の20℃の水に対する溶解度は、70g/100g-H2O以下であることが好ましく、30g/100g-H2O以下であることがより好ましい。硫酸ナトリウムの20℃の水に対する溶解度は、19g/100g-H2Oである。このように水に溶解しにくい無機塩を回収する場合に、本実施形態に係る無機塩回収方法および無機塩回収装置を好適に適用することができる。 The solubility of inorganic salts contained in the water to be treated in water at 20° C. is preferably 70 g/100 g-H 2 O or less, and more preferably 30 g/100 g-H 2 O or less. The solubility of sodium sulfate in water at 20° C. is 19 g/100 g-H 2 O. When recovering inorganic salts that are difficult to dissolve in water, the inorganic salt recovery method and inorganic salt recovery device according to the present embodiment can be suitably applied.
加熱装置10としては、被処理水を加熱して加熱水を得ることができるものであればよく、特に制限はなく、例えば、被処理水と熱媒体との熱交換を行う熱交換器、ヒーター等が挙げられる。エネルギーコストを低減できる等の点から、熱交換器が好ましい。 The heating device 10 is not particularly limited as long as it can heat the water to be treated to obtain heated water, and examples of the device include a heat exchanger that exchanges heat between the water to be treated and a heat medium, a heater, etc. A heat exchanger is preferred because it can reduce energy costs.
冷却装置14としては、濃縮水を冷却して無機塩を結晶化させることができるものであればよく、特に制限はなく、例えば、濃縮水と熱媒体との熱交換を行う熱交換器、冷却器等が挙げられる。エネルギーコストを低減できる等の点から、熱交換器が好ましい。 The cooling device 14 is not particularly limited as long as it can cool the concentrated water and crystallize the inorganic salts. For example, a heat exchanger that exchanges heat between the concentrated water and a heat medium, a cooler, etc., can be used. A heat exchanger is preferred because it can reduce energy costs.
固液分離装置16としては、結晶化させた無機塩を固液分離して回収無機塩と固液分離水とを得ることができるものであればよく、特に制限はなく、例えば、自然沈降による沈殿槽、遠心分離装置、フィルタープレス脱水機、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、膜ろ過装置(例えば、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)等)、スクリーンろ過装置等が挙げられる。また、これらの固液分離装置を組み合わせて用いてもよい。エネルギーコストを低減できる等の点から、自然沈降による沈殿槽が好ましい。冷却装置14、固液分離装置16として、冷却と固液分離とをともに行うことができる冷却装置と固液分離装置とを組み合わせた装置を用いてもよい。 The solid-liquid separation device 16 is not particularly limited as long as it can separate the crystallized inorganic salt into solid and liquid to obtain recovered inorganic salt and solid-liquid separated water. For example, a settling tank using natural settling, a centrifugal separator, a filter press dehydrator, a screw press dehydrator, a belt press dehydrator, a membrane filtration device (e.g., a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), etc.), a screen filtration device, etc. may be used. These solid-liquid separation devices may also be used in combination. A settling tank using natural settling is preferred from the viewpoint of reducing energy costs, etc. The cooling device 14 and the solid-liquid separation device 16 may be a device that combines a cooling device and a solid-liquid separation device that can perform both cooling and solid-liquid separation.
無機塩が不均一な粒径で結晶化する場合には、結晶化させた無機塩を破砕する破砕手段として、破砕装置を設置してもよい。破砕装置としては、結晶化させた無機塩を破砕することができるものであればよく、特に制限はなく、例えば、粉砕機等が挙げられる。 When the inorganic salt crystallizes with non-uniform particle size, a crushing device may be installed as a crushing means for crushing the crystallized inorganic salt. There are no particular limitations on the crushing device as long as it can crush the crystallized inorganic salt, and examples of the crushing device include a grinder.
半透膜処理装置12としては、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを備えるものであればよく、特に制限はない。半透膜処理装置12の例を図2、図3に挙げて説明する。 There are no particular limitations on the semipermeable membrane treatment device 12, as long as it is equipped with a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane. Examples of the semipermeable membrane treatment device 12 are described with reference to Figures 2 and 3.
図2に示す半透膜処理装置12は、半透膜で仕切られた第一空間(濃縮側)と第二空間(透過側)とを有する半透膜モジュールを用いて、無機塩を含有する被処理水(加熱水)を第一空間に通水し、第一空間を加圧して被処理水に含まれる水を半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、第二空間に、被処理水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段として、例えば、膜モジュール50を備える。膜モジュール50は、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する。半透膜処理装置12は、被処理水を貯留する被処理水槽を備えてもよい。 The semipermeable membrane treatment device 12 shown in FIG. 2 uses a semipermeable membrane module having a first space (concentrated side) and a second space (permeation side) separated by a semipermeable membrane, and passes water to be treated (heated water) containing inorganic salts through the first space, pressurizes the first space, and causes the water contained in the water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water, while passing a portion of the water to be treated through the second space to obtain dilution water. The membrane module 50 has a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52. The semipermeable membrane treatment device 12 may also have a treated water tank that stores the water to be treated.
図2の半透膜処理装置12において、膜モジュール50の第一空間入口には、ポンプ58を介して配管20が接続され、ポンプ58の下流側で配管20から分岐した配管66がバルブ62を介して膜モジュール50の第二空間入口に接続されている。膜モジュール50の第一空間出口にはバルブ64を介して配管22が接続され、膜モジュール50の第二空間出口には配管24が接続されている。 In the semipermeable membrane treatment device 12 of FIG. 2, the pipe 20 is connected to the inlet of the first space of the membrane module 50 via the pump 58, and the pipe 66 branching off from the pipe 20 downstream of the pump 58 is connected to the inlet of the second space of the membrane module 50 via the valve 62. The pipe 22 is connected to the outlet of the first space of the membrane module 50 via the valve 64, and the pipe 24 is connected to the outlet of the second space of the membrane module 50.
ポンプ58は、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、被処理水を吸入して膜モジュール50に加圧吐出する加圧ポンプである。ポンプ58には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数をポンプ58に出力するインバーター60が設置されている。バルブ62、バルブ64は、例えば、手動または自動で開閉度を調節可能なバルブである。 The pump 58 is, for example, a pressure pump that is driven at a rotational speed corresponding to an input drive frequency, sucks in the water to be treated, and pressurizes and discharges it to the membrane module 50. The pump 58 is equipped with, for example, an inverter 60 that outputs to the pump 58 a drive frequency corresponding to an input command signal. The valves 62 and 64 are, for example, valves whose opening and closing degree can be adjusted manually or automatically.
図2の半透膜処理装置12は、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する膜モジュール50を用い、被処理水を膜モジュール50の第一空間入口から第一空間54と第二空間入口から第二空間56とに通水し、第一空間54を加圧することによって、その第一空間54の被処理水に含まれる水を半透膜52を介して第二空間56に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、半透膜処理装置12において、半透膜52を用いて被処理水が濃縮される。半透膜処理装置12は、膜モジュール50の第一空間54と第二空間56の両方に被処理水を供給して濃縮処理を行う装置である。 The semipermeable membrane treatment device 12 in FIG. 2 uses a membrane module 50 having a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52, passes the water to be treated from the first space inlet of the membrane module 50 to the first space 54 and from the second space inlet to the second space 56, and pressurizes the first space 54 to cause the water contained in the water to be treated in the first space 54 to permeate through the semipermeable membrane 52 to the second space 56, concentrating the water. That is, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated is concentrated using the semipermeable membrane 52. The semipermeable membrane treatment device 12 is a device that performs a concentration treatment by supplying the water to be treated to both the first space 54 and the second space 56 of the membrane module 50.
半透膜処理装置12において、無機塩を含有する被処理水(加熱水)は、バルブ64が開状態で、ポンプ58により配管20を通して、膜モジュール50の第一空間入口から第一空間54へ加圧送液され、通水される。また、被処理水は、バルブ62が開状態で、配管20から分岐した配管66を通して、膜モジュール50の第二空間入口から第二空間56へ送液され、通水される。加圧された被処理水に含まれる水の一部は半透膜52を介して第一空間54から第二空間56に向かって透過する。このとき、無機塩の大部分は半透膜52を透過することができないので、半透膜52を透過しなかった第一空間54内の水が濃縮される。一方、第二空間56では、配管66を通して通水された被処理水の一部と、半透膜52を透過した無機塩の濃度の低い透過水とが合流するため、希釈効果が働く。第一空間54で得られた濃縮水は、第一空間出口から配管22を通して排出され、第二空間56で得られた希釈水は、第二空間出口から配管24を通して排出される。ここで、膜モジュール50において、第一空間54が加圧されてその第一空間54の被処理水に含まれる水が半透膜52を介して第二空間56に透過され、第一空間54で濃縮水が得られる(濃縮工程)とともに、第二空間56で希釈水が得られる(希釈工程)。第一空間54で得られた濃縮水は、配管22を通して冷却装置14へ送液される。 In the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated (heated water) containing inorganic salts is pressurized and sent from the first space inlet of the membrane module 50 to the first space 54 through the piping 20 by the pump 58 with the valve 64 open, and the water is passed through. Also, with the valve 62 open, the water to be treated is sent from the second space inlet of the membrane module 50 to the second space 56 through the piping 66 branched from the piping 20, and the water is passed through. A part of the water contained in the pressurized water to be treated permeates from the first space 54 to the second space 56 through the semipermeable membrane 52. At this time, most of the inorganic salts cannot permeate the semipermeable membrane 52, so the water in the first space 54 that did not permeate the semipermeable membrane 52 is concentrated. On the other hand, in the second space 56, a part of the water to be treated passed through the piping 66 and the permeated water with a low concentration of inorganic salts that permeated the semipermeable membrane 52 merge, and a dilution effect is produced. The concentrated water obtained in the first space 54 is discharged from the first space outlet through the pipe 22, and the diluted water obtained in the second space 56 is discharged from the second space outlet through the pipe 24. Here, in the membrane module 50, the first space 54 is pressurized and the water contained in the water to be treated in the first space 54 is permeated through the semipermeable membrane 52 into the second space 56, and concentrated water is obtained in the first space 54 (concentration process) and diluted water is obtained in the second space 56 (dilution process). The concentrated water obtained in the first space 54 is sent to the cooling device 14 through the pipe 22.
ここで、配管20,66、ポンプ58等が、膜モジュール50の第一空間54と第二空間56の両方に被処理水を供給する供給手段として機能する。 Here, the pipes 20, 66, pump 58, etc. function as a supply means for supplying treated water to both the first space 54 and the second space 56 of the membrane module 50.
第二空間56で得られた希釈水は、配管24を通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 The dilution water obtained in the second space 56 may be discharged to the outside of the system through the pipe 24, or may be sent to a dilution water tank and stored there, if necessary, and then discharged to the outside of the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other processes, such as reverse osmosis membrane processing.
以上のようにして、処理対象である、無機塩を含有する被処理水(加熱水)から、無機塩が濃縮された処理水(濃縮水)と、希釈水とが得られ、被処理水の濃縮が行われる。 In this way, treated water (heated water) containing inorganic salts is treated to obtain treated water (concentrated water) with concentrated inorganic salts and dilution water, thereby concentrating the treated water.
膜モジュール50の第一空間54と第二空間56に無機塩を含む被処理水を通水することによって、半透膜52の第一空間54側と第二空間56側の浸透圧差を小さくし、より少ない消費エネルギーで被処理水中の無機塩を濃縮することができる。すなわち、無機塩を含む被処理水を低コストで濃縮可能である。 By passing the water to be treated that contains inorganic salts through the first space 54 and the second space 56 of the membrane module 50, the osmotic pressure difference between the first space 54 side and the second space 56 side of the semipermeable membrane 52 is reduced, and the inorganic salts in the water to be treated can be concentrated with less energy consumption. In other words, the water to be treated that contains inorganic salts can be concentrated at low cost.
被処理水の第一空間54側、第二空間56側への供給を別々のポンプにより行ってもよい。別々のポンプによって被処理水の供給を行う場合には、個々のポンプに駆動周波数を制御するインバーターを設けてもよい。 The water to be treated may be supplied to the first space 54 and the second space 56 by separate pumps. When the water to be treated is supplied by separate pumps, each pump may be provided with an inverter that controls the drive frequency.
第一空間54側と第二空間56側の両方に対して同一または近い濃度の被処理水を通水することによって、半透膜52により生じる浸透圧を低減し、必要圧力を低減することができる。その結果、従来の逆浸透膜法では濃縮することができなかった濃度の被処理水を濃縮することができる。 By passing water to be treated with the same or similar concentration through both the first space 54 and the second space 56, the osmotic pressure generated by the semipermeable membrane 52 can be reduced, and the required pressure can be reduced. As a result, it is possible to concentrate water to a concentration that could not be achieved by conventional reverse osmosis membrane methods.
図3に示す半透膜処理装置12は、半透膜で仕切られた第一空間(濃縮側)と第二空間(透過側)とを有する半透膜モジュールを用いて、無機塩を含有する被処理水(加熱水)を第一空間に通水し、第一空間を加圧して被処理水に含まれる水を半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、第二空間に、濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段として、例えば、膜モジュール50を備える。膜モジュール50は、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する。半透膜処理装置12は、被処理水を貯留する被処理水槽を備えてもよい。 The semipermeable membrane treatment device 12 shown in FIG. 3 uses a semipermeable membrane module having a first space (concentrated side) and a second space (permeation side) separated by a semipermeable membrane, and passes water to be treated (heated water) containing inorganic salts through the first space, pressurizes the first space, and causes the water contained in the water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water, while passing at least a portion of the concentrated water through the second space to obtain dilution water. The membrane module 50 has a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52. The semipermeable membrane treatment device 12 may also have a treated water tank that stores the water to be treated.
図3の半透膜処理装置12において、膜モジュール50の第一空間入口には、ポンプ58を介して配管20が接続されている。膜モジュール50の第一空間出口にはバルブ64を介して配管22が接続されている。バルブ64の上流側で配管22から分岐した配管70がバルブ68を介して膜モジュール50の第二空間入口に接続されている。膜モジュール50の第二空間出口には配管24が接続されている。 In the semipermeable membrane treatment device 12 of FIG. 3, a pipe 20 is connected to the inlet of the first space of the membrane module 50 via a pump 58. A pipe 22 is connected to the outlet of the first space of the membrane module 50 via a valve 64. A pipe 70 that branches off from the pipe 22 upstream of the valve 64 is connected to the inlet of the second space of the membrane module 50 via a valve 68. A pipe 24 is connected to the outlet of the second space of the membrane module 50.
ポンプ58は、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、被処理水を吸入して膜モジュール50に加圧吐出する加圧ポンプである。ポンプ58には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数をポンプ58に出力するインバーター60が設置されている。バルブ64、バルブ68は、例えば、手動または自動で開閉度を調節可能なバルブである。 The pump 58 is, for example, a pressure pump that is driven at a rotational speed according to an input drive frequency, sucks in the water to be treated, and pressurizes and discharges it to the membrane module 50. The pump 58 is equipped with, for example, an inverter 60 that outputs to the pump 58 a drive frequency that corresponds to an input command signal. The valves 64 and 68 are, for example, valves whose opening and closing can be adjusted manually or automatically.
図3の半透膜処理装置12は、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する膜モジュール50を用い、被処理水を膜モジュール50の第一空間入口から第一空間54に通水するとともに、膜モジュール50の第一空間54の第一空間出口から排出された濃縮水の少なくとも一部を膜モジュール50の第二空間入口から第二空間56に通水し、第一空間54を加圧することによって、その第一空間54の被処理水に含まれる水を半透膜52を介して第二空間56に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、半透膜処理装置12において、半透膜52を用いて被処理水が濃縮される。半透膜処理装置12は、膜モジュール50の第一空間54に被処理水を供給し、第一空間54の出口から得られた濃縮水の少なくとも一部を膜モジュール50の第二空間56に供給して濃縮処理を行う装置である。 The semipermeable membrane treatment device 12 in FIG. 3 uses a membrane module 50 having a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52, passes the water to be treated from the first space inlet of the membrane module 50 to the first space 54, and passes at least a part of the concentrated water discharged from the first space outlet of the first space 54 of the membrane module 50 to the second space 56 from the second space inlet of the membrane module 50, and pressurizes the first space 54, thereby causing the water contained in the water to be treated in the first space 54 to permeate through the semipermeable membrane 52 to the second space 56, concentrating the water. That is, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated is concentrated using the semipermeable membrane 52. The semipermeable membrane treatment device 12 is a device that supplies the water to be treated to the first space 54 of the membrane module 50, and supplies at least a part of the concentrated water obtained from the outlet of the first space 54 to the second space 56 of the membrane module 50 to perform concentration treatment.
半透膜処理装置12において、無機塩を含有する被処理水(加熱水)は、バルブ64が開状態で、ポンプ58により配管20を通して、膜モジュール50の第一空間入口から第一空間54へ加圧送液され、通水される。加圧された被処理水に含まれる水の一部は半透膜52を介して第一空間54から第二空間56に向かって透過する。このとき、無機塩の大部分は半透膜52を透過することができないので、半透膜52を透過しなかった第一空間54内の水が濃縮される。一方、第二空間56では、配管70を通して通水された濃縮水の一部と、半透膜52を透過した無機塩の濃度の低い透過水とが合流するため、希釈効果が働く。第一空間54で得られた濃縮水は、第一空間出口から配管22を通して排出され、濃縮水の少なくとも一部は、バルブ68が開状態で、配管22から分岐した配管70を通して、膜モジュール50の第二空間入口から第二空間56へ送液され、通水される。第二空間56で得られた希釈水は、第二空間出口から配管24を通して排出される。ここで、膜モジュール50において、第一空間54が加圧されてその第一空間54の被処理水に含まれる水が半透膜52を介して第二空間56に透過され、第一空間54で濃縮水が得られる(濃縮工程)とともに、第二空間56で希釈水が得られる(希釈工程)。第一空間54で得られた濃縮水の一部は、配管22を通して冷却装置14へ送液される。濃縮水の少なくとも一部は、上記の通り膜モジュール50の第二空間56へ配管22,70を通して送液、通水される。 In the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated (heated water) containing inorganic salts is pressurized and sent from the first space inlet of the membrane module 50 to the first space 54 through the piping 20 by the pump 58 with the valve 64 open, and the water is passed through. A part of the water contained in the pressurized water to be treated permeates from the first space 54 to the second space 56 through the semipermeable membrane 52. At this time, most of the inorganic salts cannot permeate the semipermeable membrane 52, so the water in the first space 54 that did not permeate the semipermeable membrane 52 is concentrated. On the other hand, in the second space 56, a part of the concentrated water passed through the piping 70 and the permeated water with a low concentration of inorganic salts that permeated the semipermeable membrane 52 merge, so a dilution effect works. The concentrated water obtained in the first space 54 is discharged through the piping 22 from the first space outlet, and at least a part of the concentrated water is sent through the piping 70 branched from the piping 22 with the valve 68 open, and sent from the second space inlet of the membrane module 50 to the second space 56. The diluted water obtained in the second space 56 is discharged from the second space outlet through the pipe 24. Here, in the membrane module 50, the first space 54 is pressurized, and the water contained in the water to be treated in the first space 54 is permeated through the semipermeable membrane 52 into the second space 56, and concentrated water is obtained in the first space 54 (concentration process), and diluted water is obtained in the second space 56 (dilution process). A portion of the concentrated water obtained in the first space 54 is sent to the cooling device 14 through the pipe 22. At least a portion of the concentrated water is sent and passed through the pipes 22 and 70 to the second space 56 of the membrane module 50 as described above.
ここで、配管20,22,70、ポンプ58等が、膜モジュール50の第一空間54に被処理水を供給し、第一空間54の出口から得られた濃縮水の少なくとも一部を膜モジュール50の第二空間56に供給する供給手段として機能する。 Here, the pipes 20, 22, 70, the pump 58, etc. function as a supply means that supplies the water to be treated to the first space 54 of the membrane module 50 and supplies at least a portion of the concentrated water obtained from the outlet of the first space 54 to the second space 56 of the membrane module 50.
第二空間56で得られた希釈水は、配管24を通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 The dilution water obtained in the second space 56 may be discharged to the outside of the system through the pipe 24, or may be sent to a dilution water tank and stored there, if necessary, and then discharged to the outside of the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other processes, such as reverse osmosis membrane processing.
以上のようにして、処理対象である、無機塩を含有する被処理水(加熱水)から、無機塩が濃縮された処理水(濃縮水)と、希釈水とが得られ、被処理水の濃縮が行われる。 In this way, treated water (heated water) containing inorganic salts is treated to obtain treated water (concentrated water) with concentrated inorganic salts and dilution water, thereby concentrating the treated water.
半透膜処理装置12において、直列に接続された多段式の半透膜モジュールを用いてもよい。このような構成の半透膜処理装置の例を図4、図5、図6に示す。図4、図5、図6に示す半透膜処理装置は、半透膜モジュールが直列で3段に組み合わせた構造を有している。 In the semipermeable membrane treatment device 12, a multi-stage semipermeable membrane module connected in series may be used. Examples of semipermeable membrane treatment devices with such a configuration are shown in Figures 4, 5, and 6. The semipermeable membrane treatment devices shown in Figures 4, 5, and 6 have a structure in which three stages of semipermeable membrane modules are combined in series.
図4に示す半透膜処理装置12は、半透膜で仕切られた第一空間(濃縮側)と第二空間(透過側)とを有する、複数段に接続された半透膜モジュールを用いて、無機塩を含有する被処理水(加熱水)を第1段の半透膜モジュールの第一空間に通水し、第一空間を加圧して被処理水に含まれる水を半透膜を透過させることによって濃縮水を得て、その濃縮水をさらに次段以降の半透膜モジュールを用いて濃縮水を得るとともに、各段の半透膜モジュールの第二空間に、被処理水の一部または濃縮水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段として、例えば、1段目膜モジュール50a、2段目膜モジュール50b、3段目膜モジュール50cを備える。それぞれの膜モジュールは、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する。半透膜処理装置12は、1段目膜モジュール50aからの希釈水を貯留する希釈水槽、2段目膜モジュール10bからの希釈水を貯留する希釈水槽、3段目膜モジュール10cからの希釈水を貯留する希釈水槽を備えてもよい。半透膜処理装置12は、第1段の膜モジュールの第一空間および第二空間に被処理水を供給し、その濃縮水を順次次段の膜モジュールの第一空間および第二空間に供給して濃縮処理を行う装置である。 The semipermeable membrane treatment device 12 shown in FIG. 4 uses semipermeable membrane modules connected in multiple stages, each having a first space (concentrated side) and a second space (permeation side) separated by a semipermeable membrane, and passes water to be treated (heated water) containing inorganic salts through the first space of the first-stage semipermeable membrane module, pressurizes the first space, and causes the water contained in the water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water. The concentrated water is further obtained using the semipermeable membrane module of the next stage or later, and is provided with, for example, a first-stage membrane module 50a, a second-stage membrane module 50b, and a third-stage membrane module 50c as semipermeable membrane treatment means for passing a part of the water to be treated or a part of the concentrated water through the second space of the semipermeable membrane module of each stage to obtain dilution water. Each membrane module has a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52. The semipermeable membrane treatment device 12 may include a dilution water tank for storing dilution water from the first-stage membrane module 50a, a dilution water tank for storing dilution water from the second-stage membrane module 10b, and a dilution water tank for storing dilution water from the third-stage membrane module 10c. The semipermeable membrane treatment device 12 is a device that supplies the water to be treated to the first and second spaces of the first-stage membrane module, and sequentially supplies the concentrated water to the first and second spaces of the next-stage membrane module to perform concentration treatment.
図4の半透膜処理装置12において、1段目膜モジュール50aの第一空間入口にはポンプ58を介して配管20が接続されている。配管20のポンプ58の下流側から分岐した配管66aがバルブ62aを介して膜モジュール50aの第二空間入口に接続されている。1段目膜モジュール50aの第二空間出口には、配管24aが接続されている。1段目膜モジュール50aの第一空間出口と2段目膜モジュール50bの第一空間入口とは、配管82により接続されている。配管82から分岐した配管66bがバルブ62bを介して2段目膜モジュール50bの第二空間入口に接続されている。2段目膜モジュール50bの第二空間出口には、配管24bが接続されている。2段目膜モジュール50bの第一空間出口と3段目膜モジュール50cの第一空間入口とは、配管84により接続されている。配管84から分岐した配管66cがバルブ62cを介して3段目膜モジュール50cの第二空間入口に接続されている。3段目膜モジュール50cの第二空間出口には、配管24cが接続されている。3段目膜モジュール50cの第一空間出口には、バルブ64を介して配管22が接続されている。 In the semipermeable membrane treatment device 12 of FIG. 4, the pipe 20 is connected to the first space inlet of the first-stage membrane module 50a via the pump 58. The pipe 66a branched from the downstream side of the pump 58 of the pipe 20 is connected to the second space inlet of the membrane module 50a via the valve 62a. The pipe 24a is connected to the second space outlet of the first-stage membrane module 50a. The first space outlet of the first-stage membrane module 50a and the first space inlet of the second-stage membrane module 50b are connected by the pipe 82. The pipe 66b branched from the pipe 82 is connected to the second space inlet of the second-stage membrane module 50b via the valve 62b. The pipe 24b is connected to the second space outlet of the second-stage membrane module 50b. The first space outlet of the second-stage membrane module 50b and the first space inlet of the third-stage membrane module 50c are connected by the pipe 84. The pipe 66c branched from the pipe 84 is connected to the second space inlet of the third-stage membrane module 50c via the valve 62c. A pipe 24c is connected to the second space outlet of the third-stage membrane module 50c. A pipe 22 is connected to the first space outlet of the third-stage membrane module 50c via a valve 64.
半透膜処理装置12は、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する多段式の膜モジュールを用い、第1段の膜モジュールの第一空間および第二空間に被処理水を供給し、その濃縮水を順次次段の膜モジュールの第一空間および第二空間に供給し、各段の第一空間54を加圧することによってその第一空間54に含まれる水を半透膜52を介して第二空間56に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、半透膜処理装置12において、半透膜52を用いて被処理水が濃縮され、その濃縮水がさらに次の段の半透膜52を用いて濃縮される。 The semipermeable membrane treatment device 12 uses a multi-stage membrane module having a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52, supplies the water to be treated to the first space and the second space of the first stage membrane module, sequentially supplies the concentrated water to the first space and the second space of the next stage membrane module, and concentrates the water by pressurizing the first space 54 of each stage to permeate the water contained in the first space 54 through the semipermeable membrane 52 into the second space 56. That is, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated is concentrated using the semipermeable membrane 52, and the concentrated water is further concentrated using the semipermeable membrane 52 of the next stage.
具体的には、半透膜処理装置12において、無機塩を含有する被処理水(加熱水)は、バルブ64が開状態で、ポンプ58により配管20を通して、1段目膜モジュール50aの第一空間54aへ送液され、配管20から分岐された被処理水は、バルブ62aが開状態で、配管66aを通して、1段目膜モジュール50aの第二空間56aへ送液される。1段目膜モジュール50aにおいて、第一空間54aが加圧されてその第一空間54aに含まれる水が半透膜52aを介して第二空間56aに透過される(濃縮工程(1段目))とともに、第二空間56aで希釈水が得られる(希釈工程(1段目))。1段目膜モジュール50aの第二空間56aで得られた希釈水は、配管24aを通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 Specifically, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated (heated water) containing inorganic salts is pumped through the pipe 20 by the pump 58 with the valve 64 open to the first space 54a of the first-stage membrane module 50a, and the water to be treated branched from the pipe 20 is pumped through the pipe 66a to the second space 56a of the first-stage membrane module 50a with the valve 62a open. In the first-stage membrane module 50a, the first space 54a is pressurized and the water contained in the first space 54a is permeated through the semipermeable membrane 52a to the second space 56a (concentration process (first stage)), and dilution water is obtained in the second space 56a (dilution process (first stage)). The dilution water obtained in the second space 56a of the first-stage membrane module 50a may be discharged outside the system through the pipe 24a, or may be pumped to a dilution water tank and stored therein as necessary, and then discharged outside the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other treatments, such as reverse osmosis membrane treatment.
1段目膜モジュール50aの第一空間54aで得られた濃縮水は、配管82を通して、2段目膜モジュール50bの第一空間54bへ送液され、配管82から分岐された濃縮水は、バルブ62bが開状態で、配管66bを通して、2段目膜モジュール50bの第二空間56bへ送液される。2段目膜モジュール50bにおいて、第一空間54bが加圧されてその第一空間54bに含まれる水が半透膜52bを介して第二空間56bに透過される(濃縮工程(2段目))とともに、第二空間56bで希釈水が得られる(希釈工程(2段目))。2段目膜モジュール50bの第二空間56bで得られた希釈水は、配管24bを通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 The concentrated water obtained in the first space 54a of the first-stage membrane module 50a is sent to the first space 54b of the second-stage membrane module 50b through the pipe 82, and the concentrated water branched off from the pipe 82 is sent to the second space 56b of the second-stage membrane module 50b through the pipe 66b with the valve 62b open. In the second-stage membrane module 50b, the first space 54b is pressurized and the water contained in the first space 54b is permeated through the semipermeable membrane 52b into the second space 56b (concentration process (second stage)), and dilution water is obtained in the second space 56b (dilution process (second stage)). The dilution water obtained in the second space 56b of the second-stage membrane module 50b may be discharged outside the system through the pipe 24b, or may be sent to a dilution water tank and stored therein as necessary, and then discharged outside the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other processes such as reverse osmosis membrane treatment.
2段目膜モジュール50bの第一空間54bで得られた濃縮水は、配管84を通して、3段目膜モジュール50cの第一空間54cへ送液され、配管84から分岐された濃縮水は、バルブ62cが開状態で、配管66cを通して、3段目膜モジュール50cの第二空間56cへ送液される。3段目膜モジュール50cにおいて、第一空間54cが加圧されてその第一空間54cに含まれる水が半透膜52cを介して第二空間56cに透過される(濃縮工程(3段目))とともに、第二空間56cで希釈水が得られる(希釈工程(3段目))。3段目膜モジュール50cの第一空間54cで得られた濃縮水は、配管22を通して冷却装置14へ送液される。3段目膜モジュール50cの第二空間56cで得られた希釈水は、配管24cを通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 The concentrated water obtained in the first space 54b of the second-stage membrane module 50b is sent to the first space 54c of the third-stage membrane module 50c through the pipe 84, and the concentrated water branched off from the pipe 84 is sent to the second space 56c of the third-stage membrane module 50c through the pipe 66c with the valve 62c open. In the third-stage membrane module 50c, the first space 54c is pressurized and the water contained in the first space 54c is permeated through the semipermeable membrane 52c into the second space 56c (concentration process (third stage)), and dilution water is obtained in the second space 56c (dilution process (third stage)). The concentrated water obtained in the first space 54c of the third-stage membrane module 50c is sent to the cooling device 14 through the pipe 22. The dilution water obtained in the second space 56c of the third-stage membrane module 50c may be discharged to the outside of the system through the pipe 24c, or may be sent to a dilution water tank and stored there, if necessary, and then discharged to the outside of the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other treatments, such as reverse osmosis membrane treatment.
ここで、ポンプ58、配管20,82,84,66a,66b,66c等が、各段の膜モジュール50a,50b,50cの第一空間54a,54b,54c、第二空間56a,56b,56cに被処理水または濃縮水を供給する供給手段として機能する。 Here, the pump 58, piping 20, 82, 84, 66a, 66b, 66c, etc. function as a supply means for supplying treated water or concentrated water to the first spaces 54a, 54b, 54c and second spaces 56a, 56b, 56c of the membrane modules 50a, 50b, 50c of each stage.
以上のようにして、処理対象である、無機塩を含有する被処理水(加熱水)から、無機塩が濃縮された処理水(濃縮水)と、希釈水とが得られ、被処理水の濃縮が行われる。 In this way, treated water (heated water) containing inorganic salts is treated to obtain treated water (concentrated water) with concentrated inorganic salts and dilution water, thereby concentrating the treated water.
図5に示す半透膜処理装置12は、半透膜で仕切られた第一空間(濃縮側)と第二空間(透過側)とを有する、複数段に接続された半透膜モジュールを用いて、無機塩を含有する被処理水(加熱水)を第1段の半透膜モジュールの第一空間に通水し、第一空間を加圧して被処理水に含まれる水を半透膜を透過させることによって濃縮水を得て、その濃縮水をさらに次段以降の半透膜モジュールを用いて濃縮水を得るとともに、各段の半透膜モジュールの第二空間に、濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段として、例えば、1段目膜モジュール50a、2段目膜モジュール50b、3段目膜モジュール50cを備える。それぞれの膜モジュールは、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する。半透膜処理装置12は、1段目膜モジュール50aからの希釈水を貯留する希釈水槽、2段目膜モジュール50bからの希釈水を貯留する希釈水槽、3段目膜モジュール50cからの希釈水を貯留する希釈水槽を備えてもよい。半透膜処理装置12は、第1段の膜モジュールの第一空間に被処理水を供給し、その濃縮水を順次次段の膜モジュールの第一空間および自身の第二空間に供給して濃縮処理を行う装置である。 The semipermeable membrane treatment device 12 shown in FIG. 5 uses semipermeable membrane modules connected in multiple stages, each having a first space (concentrated side) and a second space (permeation side) separated by a semipermeable membrane, and passes water to be treated (heated water) containing inorganic salts through the first space of the first-stage semipermeable membrane module, pressurizes the first space, and causes the water contained in the water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water. The concentrated water is further obtained using the semipermeable membrane module of the next stage or later, and at least a portion of the concentrated water is passed through the second space of the semipermeable membrane module of each stage to obtain dilution water. For example, the first-stage membrane module 50a, the second-stage membrane module 50b, and the third-stage membrane module 50c are provided as semipermeable membrane treatment means. Each membrane module has a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52. The semipermeable membrane treatment device 12 may include a dilution water tank for storing dilution water from the first-stage membrane module 50a, a dilution water tank for storing dilution water from the second-stage membrane module 50b, and a dilution water tank for storing dilution water from the third-stage membrane module 50c. The semipermeable membrane treatment device 12 is a device that supplies the water to be treated to the first space of the first-stage membrane module, and sequentially supplies the concentrated water to the first space of the next-stage membrane module and its own second space to perform concentration treatment.
図5の半透膜処理装置12において、1段目膜モジュール50aの第一空間入口にはポンプ58を介して配管20が接続されている。1段目膜モジュール50aの第一空間出口と2段目膜モジュール50bの第一空間入口とは、配管82により接続されている。配管82から分岐した配管70aがバルブ68aを介して膜モジュール50aの第二空間入口に接続されている。1段目膜モジュール50aの第二空間出口には、配管24aが接続されている。2段目膜モジュール50bの第一空間出口と3段目膜モジュール50cの第一空間入口とは、配管84により接続されている。配管84から分岐した配管70bがバルブ68bを介して膜モジュール50bの第二空間入口に接続されている。2段目膜モジュール50bの第二空間出口には、配管24bが接続されている。3段目膜モジュール10cの第一空間出口には、バルブ64を介して配管22が接続されている。バルブ64の上流側で配管22から分岐した配管70cがバルブ68cを介して膜モジュール50cの第二空間入口に接続されている。3段目膜モジュール50cの第二空間出口には、配管24cが接続されている。 In the semipermeable membrane treatment device 12 of FIG. 5, the pipe 20 is connected to the first space inlet of the first-stage membrane module 50a via the pump 58. The first space outlet of the first-stage membrane module 50a and the first space inlet of the second-stage membrane module 50b are connected by the pipe 82. The pipe 70a branched from the pipe 82 is connected to the second space inlet of the membrane module 50a via the valve 68a. The pipe 24a is connected to the second space outlet of the first-stage membrane module 50a. The first space outlet of the second-stage membrane module 50b and the first space inlet of the third-stage membrane module 50c are connected by the pipe 84. The pipe 70b branched from the pipe 84 is connected to the second space inlet of the membrane module 50b via the valve 68b. The pipe 24b is connected to the second space outlet of the second-stage membrane module 50b. The pipe 22 is connected to the first space outlet of the third-stage membrane module 10c via the valve 64. Pipe 70c, which branches off from pipe 22 upstream of valve 64, is connected to the second space inlet of membrane module 50c via valve 68c. Pipe 24c is connected to the second space outlet of the third-stage membrane module 50c.
半透膜処理装置12は、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する多段式の膜モジュールを用い、第1段の膜モジュールの第一空間に被処理水を供給し、その濃縮水を順次次段の膜モジュールの第一空間および自身の第二空間に供給し、各段の第一空間54を加圧することによってその第一空間54に含まれる水を半透膜52を介して第二空間56に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、半透膜処理装置12において、半透膜52を用いて被処理水が濃縮され、その濃縮水がさらに次の段の半透膜52を用いて濃縮される。 The semipermeable membrane treatment device 12 uses a multi-stage membrane module having a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52, supplies the water to be treated to the first space of the first stage membrane module, sequentially supplies the concentrated water to the first space of the next stage membrane module and its own second space, and by pressurizing the first space 54 of each stage, the water contained in the first space 54 is permeated through the semipermeable membrane 52 into the second space 56 to concentrate the water. That is, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated is concentrated using the semipermeable membrane 52, and the concentrated water is further concentrated using the semipermeable membrane 52 of the next stage.
具体的には、半透膜処理装置12において、無機塩を含有する被処理水(加熱水)は、バルブ64が開状態で、ポンプ58により配管20を通して、1段目膜モジュール50aの第一空間54aへ送液される。1段目膜モジュール50aにおいて、第一空間54aが加圧されてその第一空間54aに含まれる水が半透膜52aを介して第二空間56aに透過される(濃縮工程(1段目))とともに、第二空間56aで希釈水が得られる(希釈工程(1段目))。1段目膜モジュール50aの第一空間54aで得られた濃縮水は、配管82を通して、2段目膜モジュール50bの第一空間54bへ送液され、配管82から分岐された濃縮水は、バルブ68aが開状態で、配管70aを通して、1段目膜モジュール50aの第二空間56aへ送液される。1段目膜モジュール50aの第二空間56aで得られた希釈水は、配管24aを通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 Specifically, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated (heated water) containing inorganic salts is sent to the first space 54a of the first-stage membrane module 50a through the piping 20 by the pump 58 with the valve 64 open. In the first-stage membrane module 50a, the first space 54a is pressurized and the water contained in the first space 54a is permeated through the semipermeable membrane 52a into the second space 56a (concentration process (first stage)), and dilution water is obtained in the second space 56a (dilution process (first stage)). The concentrated water obtained in the first space 54a of the first-stage membrane module 50a is sent to the first space 54b of the second-stage membrane module 50b through the piping 82, and the concentrated water branched off from the piping 82 is sent to the second space 56a of the first-stage membrane module 50a through the piping 70a with the valve 68a open. The dilution water obtained in the second space 56a of the first-stage membrane module 50a may be discharged to the outside of the system through the pipe 24a, or may be sent to a dilution water tank and stored there, if necessary, and then discharged to the outside of the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other treatments, such as reverse osmosis membrane treatment.
2段目膜モジュール50bにおいて、第一空間54bが加圧されてその第一空間54bに含まれる水が半透膜52bを介して第二空間56bに透過される(濃縮工程(2段目))とともに、第二空間56bで希釈水が得られる(希釈工程(2段目))。2段目膜モジュール50bの第一空間54bで得られた濃縮水は、配管84を通して、3段目膜モジュール50cの第一空間54cへ送液され、配管84から分岐された濃縮水は、バルブ68bが開状態で、配管70bを通して、2段目膜モジュール50bの第二空間56bへ送液される。2段目膜モジュール50bの第二空間56bで得られた希釈水は、配管24bを通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 In the second-stage membrane module 50b, the first space 54b is pressurized, and the water contained in the first space 54b is permeated through the semipermeable membrane 52b into the second space 56b (concentration process (second stage)), and dilution water is obtained in the second space 56b (dilution process (second stage)). The concentrated water obtained in the first space 54b of the second-stage membrane module 50b is sent to the first space 54c of the third-stage membrane module 50c through the pipe 84, and the concentrated water branched off from the pipe 84 is sent to the second space 56b of the second-stage membrane module 50b through the pipe 70b with the valve 68b open. The dilution water obtained in the second space 56b of the second-stage membrane module 50b may be discharged outside the system through the pipe 24b, or may be sent to a dilution water tank and stored therein as necessary, and then discharged outside the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other processes such as reverse osmosis membrane processing.
3段目膜モジュール50cにおいて、第一空間54cが加圧されてその第一空間54cに含まれる水が半透膜52cを介して第二空間56cに透過される(濃縮工程(3段目))とともに、第二空間56cで希釈水が得られる(希釈工程(3段目))。3段目膜モジュール50cの第一空間54cで得られた濃縮水は、配管22を通して冷却装置14へ送液される。配管22から分岐された濃縮水は、バルブ68cが開状態で、配管70cを通して、3段目膜モジュール50cの第二空間56cへ送液される。3段目膜モジュール50cの第二空間56cで得られた希釈水は、配管24cを通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 In the third-stage membrane module 50c, the first space 54c is pressurized, and the water contained in the first space 54c is permeated through the semipermeable membrane 52c into the second space 56c (concentration process (third stage)), and dilution water is obtained in the second space 56c (dilution process (third stage)). The concentrated water obtained in the first space 54c of the third-stage membrane module 50c is sent to the cooling device 14 through the pipe 22. The concentrated water branched off from the pipe 22 is sent to the second space 56c of the third-stage membrane module 50c through the pipe 70c with the valve 68c open. The dilution water obtained in the second space 56c of the third-stage membrane module 50c may be discharged outside the system through the pipe 24c, or may be sent to a dilution water tank and stored therein as necessary, and then discharged outside the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other processes such as reverse osmosis membrane processing.
ここで、ポンプ58、配管20,82,84,22,70a,70b,70c等が、各段の膜モジュール50a,50b,50cの第一空間54a,54b,54c、第二空間56a,56b,56cに被処理水または濃縮水を供給する供給手段として機能する。 Here, the pump 58, piping 20, 82, 84, 22, 70a, 70b, 70c, etc. function as a supply means for supplying treated water or concentrated water to the first spaces 54a, 54b, 54c and second spaces 56a, 56b, 56c of the membrane modules 50a, 50b, 50c of each stage.
以上のようにして、処理対象である、無機塩を含有する被処理水(加熱水)から、無機塩が濃縮された処理水(濃縮水)と、希釈水とが得られ、被処理水の濃縮が行われる。 In this way, treated water (heated water) containing inorganic salts is treated to obtain treated water (concentrated water) with concentrated inorganic salts and dilution water, thereby concentrating the treated water.
多段式の膜モジュールを用いる場合、第二空間側の通水を直列的に行ってもよい。このような構成の半透膜処理装置の一例を図6に示す。図6に示す半透膜処理装置12は、半透膜で仕切られた第一空間(濃縮側)と第二空間(透過側)とを有する、複数段に接続された半透膜モジュールを用いて、無機塩を含有する被処理水(加熱水)を第1段の半透膜モジュールの第一空間に通水し、第一空間を加圧して被処理水に含まれる水を半透膜を透過させることによって濃縮水を得て、その濃縮水をさらに次段以降の半透膜モジュールを用いて濃縮水を得るとともに、各段の半透膜モジュールの第二空間に、濃縮水の少なくとも一部または他の半透膜モジュールから得られる希釈水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段として、例えば、1段目膜モジュール50a、2段目膜モジュール50b、3段目膜モジュール50cを備える。それぞれの膜モジュールは、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する。半透膜処理装置12は、第1段の膜モジュールの第一空間に被処理水を供給し、その濃縮水を順次次段の膜モジュールの第一空間に供給して濃縮処理を行う装置である。 When a multi-stage membrane module is used, the water may be passed through the second space side in series. An example of a semipermeable membrane treatment device having such a configuration is shown in FIG. 6. The semipermeable membrane treatment device 12 shown in FIG. 6 uses semipermeable membrane modules connected in multiple stages, each having a first space (concentrated side) and a second space (permeation side) separated by a semipermeable membrane, and passes the water to be treated (heated water) containing inorganic salts through the first space of the first-stage semipermeable membrane module, pressurizes the first space, and causes the water contained in the water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and the concentrated water is further obtained using the semipermeable membrane module of the next stage or later to obtain concentrated water, and at least a part of the concentrated water or at least a part of the dilution water obtained from another semipermeable membrane module is passed through the second space of the semipermeable membrane module of each stage to obtain dilution water. For example, a first-stage membrane module 50a, a second-stage membrane module 50b, and a third-stage membrane module 50c are provided as semipermeable membrane treatment means. Each membrane module has a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52. The semipermeable membrane treatment device 12 is a device that supplies the water to be treated to the first space of the first membrane module, and then sequentially supplies the concentrated water to the first space of the next membrane module to perform concentration treatment.
図6の半透膜処理装置12において、1段目膜モジュール50aの第一空間入口にはポンプ58を介して配管20が接続されている。1段目膜モジュール50aの第一空間出口と2段目膜モジュール50bの第一空間入口とは、配管82により接続されている。2段目膜モジュール50bの第一空間出口と3段目膜モジュール50cの第一空間入口とは、配管84により接続されている。3段目膜モジュール50cの第一空間出口には、バルブ64を介して配管22が接続されている。バルブ64の上流側で配管22から分岐した配管86がバルブ68を介して膜モジュール50cの第二空間入口に接続されている。3段目膜モジュール50cの第二空間出口と2段目膜モジュール50bの第二空間入口とは、配管88により接続されている。2段目膜モジュール50bの第二空間出口と1段目膜モジュール50aの第二空間入口とは、配管90により接続されている。1段目膜モジュール50aの第二空間出口には、配管24が接続されている。 In the semipermeable membrane treatment device 12 of FIG. 6, the pipe 20 is connected to the first space inlet of the first-stage membrane module 50a via the pump 58. The first space outlet of the first-stage membrane module 50a and the first space inlet of the second-stage membrane module 50b are connected by the pipe 82. The first space outlet of the second-stage membrane module 50b and the first space inlet of the third-stage membrane module 50c are connected by the pipe 84. The pipe 22 is connected to the first space outlet of the third-stage membrane module 50c via the valve 64. The pipe 86 branched from the pipe 22 upstream of the valve 64 is connected to the second space inlet of the membrane module 50c via the valve 68. The second space outlet of the third-stage membrane module 50c and the second space inlet of the second-stage membrane module 50b are connected by the pipe 88. The second space outlet of the second-stage membrane module 50b and the second space inlet of the first-stage membrane module 50a are connected by the pipe 90. A pipe 24 is connected to the second space outlet of the first-stage membrane module 50a.
半透膜処理装置12は、半透膜52で仕切られた第一空間54および第二空間56を有する多段式の膜モジュールを用い、第1段の膜モジュールの第一空間に被処理水を供給し、その濃縮水を順次次段の膜モジュールの第一空間に直列的に通水し、最終段の膜モジュールの濃縮水の少なくとも一部を自身の第二空間に供給し、得られる希釈水をその前段の膜モジュールの第二空間に直列的に通水し、各段の第一空間54を加圧することによってその第一空間54に含まれる水を半透膜52を介して第二空間56に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、半透膜処理装置12において、半透膜52を用いて被処理水が濃縮され、その濃縮水がさらに次の段の半透膜52を用いて濃縮される。 The semipermeable membrane treatment device 12 uses a multi-stage membrane module having a first space 54 and a second space 56 separated by a semipermeable membrane 52, supplies the water to be treated to the first space of the first-stage membrane module, passes the concentrated water in series to the first space of the membrane module of the next stage, supplies at least a portion of the concentrated water of the membrane module of the final stage to its own second space, passes the resulting diluted water in series to the second space of the membrane module of the previous stage, and pressurizes the first space 54 of each stage to permeate the water contained in the first space 54 through the semipermeable membrane 52 to the second space 56, concentrating the water. That is, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated is concentrated using the semipermeable membrane 52, and the concentrated water is further concentrated using the semipermeable membrane 52 of the next stage.
具体的には、半透膜処理装置12において、無機塩を含有する被処理水(加熱水)は、バルブ64が開状態で、ポンプ58により配管20を通して、1段目膜モジュール50aの第一空間54aへ送液される。一方、後述する3段目膜モジュール50cの第二空間56c、2段目膜モジュール50bの第二空間56bを経由して送液された希釈水が配管90を通して、1段目膜モジュール50aの第二空間56aへ送液される。1段目膜モジュール50aにおいて、第一空間54aが加圧されてその第一空間54aに含まれる水が半透膜52aを介して第二空間56aに透過される(濃縮工程(1段目))とともに、第二空間56aで希釈水が得られる(希釈工程(1段目))。1段目膜モジュール50aの第一空間54aで得られた濃縮水は、配管82を通して、2段目膜モジュール50bの第一空間54bへ送液される。1段目膜モジュール50aの第二空間56aで得られた希釈水は、配管24を通して排出される。 Specifically, in the semipermeable membrane treatment device 12, the water to be treated (heated water) containing inorganic salts is pumped through the piping 20 by the pump 58 with the valve 64 open to the first space 54a of the first-stage membrane module 50a. Meanwhile, the dilution water pumped through the second space 56c of the third-stage membrane module 50c and the second space 56b of the second-stage membrane module 50b described later is pumped through the piping 90 to the second space 56a of the first-stage membrane module 50a. In the first-stage membrane module 50a, the first space 54a is pressurized and the water contained in the first space 54a is permeated through the semipermeable membrane 52a to the second space 56a (concentration process (first stage)), and dilution water is obtained in the second space 56a (dilution process (first stage)). The concentrated water obtained in the first space 54a of the first-stage membrane module 50a is pumped through the piping 82 to the first space 54b of the second-stage membrane module 50b. The dilution water obtained in the second space 56a of the first-stage membrane module 50a is discharged through the pipe 24.
2段目膜モジュール50bにおいて、後述する3段目膜モジュール50cの第二空間56cを経由して送液された希釈水が配管88を通して、2段目膜モジュール50bの第二空間56bへ送液される。第一空間54bが加圧されてその第一空間54bに含まれる水が半透膜52bを介して第二空間56bに透過される(濃縮工程(2段目))とともに、第二空間56bで希釈水が得られる(希釈工程(2段目))。2段目膜モジュール50bの第一空間54bで得られた濃縮水は、配管84を通して、3段目膜モジュール50cの第一空間54cへ送液される。2段目膜モジュール50bの第二空間56bで得られた希釈水は、配管90を通して1段目膜モジュール50aの第二空間56aへ送液される。 In the second-stage membrane module 50b, the dilution water sent via the second space 56c of the third-stage membrane module 50c described later is sent to the second space 56b of the second-stage membrane module 50b through the pipe 88. The first space 54b is pressurized, and the water contained in the first space 54b is permeated through the semipermeable membrane 52b into the second space 56b (concentration process (second stage)), and dilution water is obtained in the second space 56b (dilution process (second stage)). The concentrated water obtained in the first space 54b of the second-stage membrane module 50b is sent to the first space 54c of the third-stage membrane module 50c through the pipe 84. The dilution water obtained in the second space 56b of the second-stage membrane module 50b is sent to the second space 56a of the first-stage membrane module 50a through the pipe 90.
3段目膜モジュール50cにおいて、下記の通り3段目膜モジュール50cの第一空間54cで得られた濃縮水が、配管22,86を通して第二空間56cへ送液される。第一空間54cが加圧されてその第一空間54cに含まれる水が半透膜52cを介して第二空間56cに透過される(濃縮工程(3段目))とともに、第二空間56cで希釈水が得られる(希釈工程(3段目))。3段目膜モジュール50cの第一空間54cで得られた濃縮水の一部は、配管22を通して冷却装置14へ送液される。配管22から分岐された濃縮水は、バルブ68が開状態で、配管86を通して、3段目膜モジュール50cの第二空間56cへ送液される。3段目膜モジュール50cの第二空間56cで得られた希釈水は、配管88を通して2段目膜モジュール50bの第二空間56bへ送液される。 In the third-stage membrane module 50c, the concentrated water obtained in the first space 54c of the third-stage membrane module 50c is sent to the second space 56c through the pipes 22 and 86 as described below. The first space 54c is pressurized, and the water contained in the first space 54c is permeated through the semipermeable membrane 52c into the second space 56c (concentration process (third stage)), and dilution water is obtained in the second space 56c (dilution process (third stage)). A part of the concentrated water obtained in the first space 54c of the third-stage membrane module 50c is sent to the cooling device 14 through the pipe 22. The concentrated water branched from the pipe 22 is sent to the second space 56c of the third-stage membrane module 50c through the pipe 86 with the valve 68 open. The dilution water obtained in the second space 56c of the third-stage membrane module 50c is sent to the second space 56b of the second-stage membrane module 50b through the pipe 88.
ここで、ポンプ58、配管20,82,84,22,86,88,90等が、各段の膜モジュール50a,50b,50cの第一空間54a,54b,54c、第二空間56a,56b,56cに被処理水または濃縮水または希釈水を供給する供給手段として機能する。 Here, the pump 58, piping 20, 82, 84, 22, 86, 88, 90, etc. function as a supply means for supplying treated water, concentrated water, or diluted water to the first spaces 54a, 54b, 54c and second spaces 56a, 56b, 56c of the membrane modules 50a, 50b, 50c of each stage.
膜モジュール50aの第二空間56aで得られた希釈水は、配管24を通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部について、さらに逆浸透膜処理等の他の処理が行われてもよい。 The dilution water obtained in the second space 56a of the membrane module 50a may be discharged to the outside of the system through the pipe 24, or may be sent to a dilution water tank and stored there, if necessary, and then discharged to the outside of the system. At least a portion of the dilution water may be further subjected to other processes, such as reverse osmosis membrane processing.
以上のようにして、処理対象である、無機塩を含有する被処理水(加熱水)から、無機塩が濃縮された処理水(濃縮水)と、希釈水とが得られ、被処理水の濃縮が行われる。 In this way, treated water (heated water) containing inorganic salts is treated to obtain treated water (concentrated water) with concentrated inorganic salts and dilution water, thereby concentrating the treated water.
多段式の膜モジュールを用いる場合、膜モジュールの段数は、目的の処理水の濃度等によって決めればよい。例えば、より薄い濃度の被処理水からより濃い濃度の処理水を得たい場合には、膜モジュールユニットの段数を増やせばよい。 When using a multi-stage membrane module, the number of stages of the membrane module can be determined based on the concentration of the target treated water, etc. For example, if you want to obtain treated water with a higher concentration from treated water with a lower concentration, you can simply increase the number of stages of the membrane module unit.
各段の膜モジュールとして、並列的に接続された複数本の膜モジュールを備える膜モジュールユニットを用いてもよい。各膜モジュールユニットにおける膜モジュールの本数は、被処理水の流量等によって決めればよい。 A membrane module unit having multiple membrane modules connected in parallel may be used as the membrane module for each stage. The number of membrane modules in each membrane module unit may be determined based on the flow rate of the water to be treated, etc.
1つ以上の段の膜モジュールに、濃縮水槽や希釈水槽を設けてもよいし、各段の膜モジュールに、濃縮水槽や希釈水槽を設けてもよい。 A concentrated water tank and a dilution water tank may be provided in one or more stages of the membrane module, or a concentrated water tank and a dilution water tank may be provided in each stage of the membrane module.
膜モジュールが備える半透膜52としては、例えば、逆浸透膜(RO膜)、正浸透膜(FO膜)、ナノろ過膜(NF膜)等の半透膜が挙げられる。半透膜は、逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜が好ましい。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、第一空間54の被処理水の圧力は、好ましくは0.5~10.0MPaである。 The semipermeable membrane 52 provided in the membrane module may be, for example, a reverse osmosis membrane (RO membrane), a forward osmosis membrane (FO membrane), or a nanofiltration membrane (NF membrane). The semipermeable membrane is preferably a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, or a nanofiltration membrane. When a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, or a nanofiltration membrane is used as the semipermeable membrane, the pressure of the water to be treated in the first space 54 is preferably 0.5 to 10.0 MPa.
半透膜52を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、酢酸セルロース系樹脂等のセルロース系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂等のポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられる。 The material constituting the semipermeable membrane 52 is not particularly limited, but examples include cellulose-based resins such as cellulose acetate-based resins, polysulfone-based resins such as polyethersulfone-based resins, polyamide-based resins, etc.
半透膜52の形状としては、平膜、中空糸膜、スパイラル膜等が挙げられる。半透膜の表面積を大きくすることができる等の点から中空糸膜が好ましい。 The shape of the semipermeable membrane 52 can be a flat membrane, a hollow fiber membrane, a spiral membrane, etc. A hollow fiber membrane is preferred because it allows the surface area of the semipermeable membrane to be increased.
本実施形態に係る無機塩回収方法および無機塩回収装置において、加熱装置10および冷却装置14として熱交換器を用い、ヒートポンプをさらに備えてもよい。また、固液分離装置16で得られた固液分離水の少なくとも一部を加熱工程の前段に返送してもよい。このような構成の例を図7に示す。 In the inorganic salt recovery method and inorganic salt recovery device according to this embodiment, a heat exchanger is used as the heating device 10 and the cooling device 14, and a heat pump may be further provided. In addition, at least a portion of the solid-liquid separated water obtained in the solid-liquid separation device 16 may be returned to the previous stage of the heating process. An example of such a configuration is shown in FIG. 7.
図7に示す無機塩回収装置2において、加熱装置10は、第1熱媒体との熱交換によって被処理水を加熱する装置であり、冷却装置14は、第2熱媒体との熱交換によって濃縮水を冷却する装置である。無機塩回収装置2は、第1熱媒体と第2熱媒体とを熱交換するヒートポンプ手段として、ヒートポンプ32をさらに備える。 In the inorganic salt recovery device 2 shown in FIG. 7, the heating device 10 is a device that heats the water to be treated by heat exchange with a first heat medium, and the cooling device 14 is a device that cools the concentrated water by heat exchange with a second heat medium. The inorganic salt recovery device 2 further includes a heat pump 32 as a heat pump means for exchanging heat between the first heat medium and the second heat medium.
加熱装置10の循環加熱水出口とヒートポンプ32の凝縮器42の循環加熱水入口とは、配管34により接続されている。凝縮器42の循環加熱水出口と加熱装置10の循環加熱水入口とは、配管36により接続されている。冷却装置14の循環冷却水出口とヒートポンプ32の蒸発器44の循環冷却水入口とは、配管38により接続され、蒸発器44の循環冷却水出口と冷却装置14の循環冷却水入口とは、配管40により接続されている。凝縮器42の冷媒出口と蒸発器44の冷媒入口とは、膨張弁45を介して配管47により接続され、蒸発器44の冷媒出口と凝縮器42の冷媒入口とは、圧縮機46を介して配管48により接続されている。また、固液分離装置16の固液分離水出口と配管18とは、配管30により接続されている。 The circulating heated water outlet of the heating device 10 and the circulating heated water inlet of the condenser 42 of the heat pump 32 are connected by a pipe 34. The circulating heated water outlet of the condenser 42 and the circulating heated water inlet of the heating device 10 are connected by a pipe 36. The circulating cooling water outlet of the cooling device 14 and the circulating cooling water inlet of the evaporator 44 of the heat pump 32 are connected by a pipe 38, and the circulating cooling water outlet of the evaporator 44 and the circulating cooling water inlet of the cooling device 14 are connected by a pipe 40. The refrigerant outlet of the condenser 42 and the refrigerant inlet of the evaporator 44 are connected by a pipe 47 via an expansion valve 45, and the refrigerant outlet of the evaporator 44 and the refrigerant inlet of the condenser 42 are connected by a pipe 48 via a compressor 46. In addition, the solid-liquid separation water outlet of the solid-liquid separation device 16 and the pipe 18 are connected by a pipe 30.
循環加熱水は、配管34を通してヒートポンプ32の凝縮器42に送液され、凝縮器42において圧縮機46から送液されてきた高温、高圧の冷媒と熱交換され、水温が上昇した加熱水となり、配管36を通して加熱装置10へ送液される。加熱装置10において循環加熱水によって被処理水が加熱される(加熱工程)。循環加熱水は被処理水を加熱して熱交換されて水温が低下した加熱水となって、配管34を通してヒートポンプ32の凝縮器42に送液され、循環加熱水が循環される。 The circulating heated water is sent through piping 34 to the condenser 42 of the heat pump 32, where it exchanges heat with the high-temperature, high-pressure refrigerant sent from the compressor 46, becoming heated water with an increased water temperature, which is sent through piping 36 to the heating device 10. In the heating device 10, the water to be treated is heated by the circulating heated water (heating process). The circulating heated water heats the water to be treated and exchanges heat to become heated water with a lowered water temperature, which is sent through piping 34 to the condenser 42 of the heat pump 32, and the circulating heated water is circulated.
一方、ヒートポンプ32において、循環加熱水と熱交換されて温度が低下した冷媒は、配管47を通して膨張弁45に送液される。膨張弁45において、凝縮器42から送液されてきた高圧の冷媒が減圧されることによって、膨張して温度がさらに低下して低温、低圧の液体に変化する。膨張して温度がさらに低下した冷媒は、配管47を通して蒸発器44に送液される。蒸発器44において、膨張弁45から送液されてきた冷媒は、冷却装置14から配管38を通して送液されてきた循環冷却水と熱交換され、蒸発されて低温、低圧の気体に変化する。冷媒と熱交換されて温度が低下した循環冷却水は、配管40を通して冷却装置14に送液される。冷却装置14において循環冷却水によって濃縮水が冷却される(冷却工程)。循環冷却水は濃縮水を冷却して熱交換されて水温が上昇した冷却水となって、配管38を通してヒートポンプ32の蒸発器44に送液され、循環冷却水が循環される。循環冷却水と熱交換された気体となった冷媒は、配管48を通して圧縮機46に送液される。圧縮機46において、冷媒が圧縮されることによって、高温、高圧の気体に変化する。高温、高圧の冷媒は、配管48を通して凝縮器42に送液され、凝縮→膨張→蒸発→圧縮のサイクルが繰り返される。 On the other hand, in the heat pump 32, the refrigerant whose temperature has been reduced by heat exchange with the circulating heating water is sent to the expansion valve 45 through the pipe 47. In the expansion valve 45, the high-pressure refrigerant sent from the condenser 42 is decompressed, and the refrigerant expands and its temperature further decreases, changing into a low-temperature, low-pressure liquid. The refrigerant whose temperature has been further decreased by expansion is sent to the evaporator 44 through the pipe 47. In the evaporator 44, the refrigerant sent from the expansion valve 45 is heat exchanged with the circulating cooling water sent from the cooling device 14 through the pipe 38, and is evaporated and changes into a low-temperature, low-pressure gas. The circulating cooling water whose temperature has been reduced by heat exchange with the refrigerant is sent to the cooling device 14 through the pipe 40. In the cooling device 14, the concentrated water is cooled by the circulating cooling water (cooling process). The circulating cooling water cools the concentrated water and exchanges heat with it, becoming cooling water whose water temperature has increased, and is sent to the evaporator 44 of the heat pump 32 through the pipe 38, and the circulating cooling water is circulated. The refrigerant that has been converted into a gas through heat exchange with the circulating cooling water is sent to the compressor 46 through piping 48. In the compressor 46, the refrigerant is compressed and changes into a high-temperature, high-pressure gas. The high-temperature, high-pressure refrigerant is sent to the condenser 42 through piping 48, where the cycle of condensation → expansion → evaporation → compression is repeated.
半透膜モジュールとヒートポンプとを組み合わせたシステムにより外部からの必要加温エネルギーを低減し、省スペースで無機塩を含有する被処理水からの無機塩の回収を行うことができる。 By combining a semipermeable membrane module with a heat pump, the system reduces the amount of external heating energy required and can recover inorganic salts from treated water that contains inorganic salts in a small space.
固液分離装置16において得られた固液分離水の少なくとも一部は、配管30を通して加熱装置10の前段である配管18に返送される(返送工程)。ここで、配管30が固液分離装置16で得られた固液分離水の少なくとも一部を加熱工程の前段に返送する返送手段として機能する。 At least a portion of the solid-liquid separated water obtained in the solid-liquid separator 16 is returned through the pipe 30 to the pipe 18, which is the upstream stage of the heating device 10 (return process). Here, the pipe 30 functions as a return means for returning at least a portion of the solid-liquid separated water obtained in the solid-liquid separator 16 to the upstream stage of the heating process.
固液分離水の少なくとも一部を加熱装置10(加熱工程)の前段に返送することによって、無機塩の回収率を向上することができる。 By returning at least a portion of the solid-liquid separated water to the upstream stage of the heating device 10 (heating process), the recovery rate of inorganic salts can be improved.
本実施形態に係る無機塩回収方法および無機塩回収装置において、加熱装置10の前段に第1の逆浸透膜処理手段をさらに備えてもよい。また、半透膜処理装置12の後段に第2の逆浸透膜処理手段をさらに備えてもよい。このような構成の例を図8に示す。 In the inorganic salt recovery method and inorganic salt recovery device according to this embodiment, a first reverse osmosis membrane treatment means may be further provided in front of the heating device 10. Also, a second reverse osmosis membrane treatment means may be further provided in the rear of the semipermeable membrane treatment device 12. An example of such a configuration is shown in FIG. 8.
図8に示す無機塩回収装置3は、無機塩を含有する被処理水を逆浸透膜処理して第1のRO濃縮水と第1のRO透過水とを得る第1の逆浸透膜処理手段として、第1逆浸透膜処理装置71を備える。また、希釈水を逆浸透膜処理して第2のRO濃縮水と第2のRO透過水とを得る第21の逆浸透膜処理手段として、第2逆浸透膜処理装置72を備える。 The inorganic salt recovery device 3 shown in FIG. 8 includes a first reverse osmosis membrane treatment device 71 as a first reverse osmosis membrane treatment means that performs reverse osmosis membrane treatment on the water to be treated that contains inorganic salts to obtain a first RO concentrated water and a first RO permeate. It also includes a second reverse osmosis membrane treatment device 72 as a 21st reverse osmosis membrane treatment means that performs reverse osmosis membrane treatment on the dilution water to obtain a second RO concentrated water and a second RO permeate.
無機塩回収装置3において、第1逆浸透膜処理装置71の入口に配管74が接続されている。第1逆浸透膜処理装置71のRO透過水出口には、配管76が接続されている。第1逆浸透膜処理装置71のRO濃縮水出口と加熱装置10の入口とは、配管18により接続されている。加熱装置10の出口と半透膜処理装置12の入口とは、配管20により接続されている。半透膜処理装置12の濃縮水出口と冷却装置14の入口とは、配管22により接続されている。半透膜処理装置12の希釈水出口と第2逆浸透膜処理装置72の入口とは、配管24により接続されている。第2逆浸透膜処理装置72のRO透過水出口には、配管80が接続されている。第2逆浸透膜処理装置72のRO濃縮水出口と配管18とは、配管78により接続されている。冷却装置14の出口と固液分離装置16の入口とは、配管26により接続されている。固液分離装置16の回収無機塩出口には、配管28が接続されている。固液分離装置16の固液分離水出口と配管18における配管78の接続点の下流側とは、配管30により接続されている。 In the inorganic salt recovery device 3, a pipe 74 is connected to the inlet of the first reverse osmosis membrane treatment device 71. A pipe 76 is connected to the RO permeate outlet of the first reverse osmosis membrane treatment device 71. The RO concentrated water outlet of the first reverse osmosis membrane treatment device 71 and the inlet of the heating device 10 are connected by a pipe 18. The outlet of the heating device 10 and the inlet of the semipermeable membrane treatment device 12 are connected by a pipe 20. The concentrated water outlet of the semipermeable membrane treatment device 12 and the inlet of the cooling device 14 are connected by a pipe 22. The dilution water outlet of the semipermeable membrane treatment device 12 and the inlet of the second reverse osmosis membrane treatment device 72 are connected by a pipe 24. A pipe 80 is connected to the RO permeate outlet of the second reverse osmosis membrane treatment device 72. The RO concentrated water outlet of the second reverse osmosis membrane treatment device 72 and the pipe 18 are connected by a pipe 78. The outlet of the cooling device 14 and the inlet of the solid-liquid separation device 16 are connected by a pipe 26. A pipe 28 is connected to the recovered inorganic salt outlet of the solid-liquid separation device 16. A pipe 30 connects the solid-liquid separated water outlet of the solid-liquid separation device 16 to the downstream side of the connection point of the pipe 78 on the pipe 18.
加熱装置10の循環加熱水出口とヒートポンプ32の凝縮器42の循環加熱水入口とは、配管34により接続されている。凝縮器42の循環加熱水出口と加熱装置10の循環加熱水入口とは、配管36により接続されている。冷却装置14の循環冷却水出口とヒートポンプ32の蒸発器44の循環冷却水入口とは、配管38により接続され、蒸発器44の循環冷却水出口と冷却装置14の循環冷却水入口とは、配管40により接続されている。 The circulating heated water outlet of the heating device 10 and the circulating heated water inlet of the condenser 42 of the heat pump 32 are connected by piping 34. The circulating heated water outlet of the condenser 42 and the circulating heated water inlet of the heating device 10 are connected by piping 36. The circulating cooling water outlet of the cooling device 14 and the circulating cooling water inlet of the evaporator 44 of the heat pump 32 are connected by piping 38, and the circulating cooling water outlet of the evaporator 44 and the circulating cooling water inlet of the cooling device 14 are connected by piping 40.
無機塩を含有する被処理水は、配管74を通して第1逆浸透膜処理装置71へ送液され、第1逆浸透膜処理装置71において、被処理水について逆浸透膜処理が行われ、第1RO濃縮水と第1RO透過水とが得られる(第1逆浸透膜処理工程)。第1RO透過水は、配管76を通して排出される。第1RO濃縮水は、配管18を通して加熱装置10へ送液され、加熱装置10において第1RO濃縮水が加熱されて加熱水が得られる(加熱工程)。加熱水は、配管20を通して半透膜処理装置12へ送液され、半透膜処理装置12において、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、加熱水が第一空間に通水され、第一空間を加圧して加熱水に含まれる水が半透膜を透過されることによって濃縮水が得られるとともに、第二空間に、加熱水の一部または濃縮水の少なくとも一部が通水されて希釈水が得られる(半透膜処理工程)。濃縮水は、配管22を通して冷却装置14へ送液され、冷却装置14において濃縮水が冷却されて無機塩が結晶化される(冷却工程)。冷却工程で得られた冷却水は、必要に応じて配管26を通して固液分離装置16へ送液され、固液分離装置16において、結晶化された無機塩が固液分離されて回収無機塩と固液分離水とが得られる(固液分離工程)。回収無機塩は、配管28を通して排出される。固液分離水の少なくとも一部は、配管30を通して加熱装置10の前段である配管18に返送される(返送工程)。 The water to be treated containing inorganic salts is sent to the first reverse osmosis membrane treatment device 71 through the pipe 74, where the water to be treated is subjected to reverse osmosis membrane treatment to obtain the first RO concentrated water and the first RO permeate water (first reverse osmosis membrane treatment process). The first RO permeate water is discharged through the pipe 76. The first RO concentrated water is sent to the heating device 10 through the pipe 18, where the first RO concentrated water is heated to obtain heated water (heating process). The heated water is sent to the semipermeable membrane treatment device 12 through the pipe 20, where the semipermeable membrane treatment device 12 uses a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane to pass the heated water through the first space, pressurize the first space to cause the water contained in the heated water to permeate the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and pass a part of the heated water or at least a part of the concentrated water through the second space to obtain dilution water (semipermeable membrane treatment process). The concentrated water is sent to the cooling device 14 through the pipe 22, where the concentrated water is cooled and the inorganic salt is crystallized (cooling process). The cooling water obtained in the cooling process is sent to the solid-liquid separation device 16 through the pipe 26 as necessary, where the crystallized inorganic salt is separated into solid and liquid to obtain the recovered inorganic salt and the solid-liquid separated water (solid-liquid separation process). The recovered inorganic salt is discharged through the pipe 28. At least a portion of the solid-liquid separated water is returned through the pipe 30 to the pipe 18, which is the upstream of the heating device 10 (return process).
半透膜処理工程で得られた希釈水は、配管24を通して第2逆浸透膜処理装置72へ送液され、第2逆浸透膜処理装置72において、希釈水について逆浸透膜処理が行われ、第2RO濃縮水と第2RO透過水とが得られる(第2逆浸透膜処理工程)。第2RO透過水は、配管80を通して排出される。第2RO濃縮水は、配管78を通して加熱装置10の前段である配管18に送液される。 The diluted water obtained in the semipermeable membrane treatment process is sent through pipe 24 to the second reverse osmosis membrane treatment device 72, where the diluted water is subjected to reverse osmosis membrane treatment to obtain second RO concentrated water and second RO permeate (second reverse osmosis membrane treatment process). The second RO permeate is discharged through pipe 80. The second RO concentrated water is sent through pipe 78 to pipe 18, which is the upstream stage of the heating device 10.
循環加熱水は、配管34を通してヒートポンプ32の凝縮器42に送液され、凝縮器42において圧縮機46から送液されてきた高温、高圧の冷媒と熱交換され、水温が上昇した加熱水となり、配管36を通して加熱装置10へ送液される。加熱装置10において循環加熱水によって被処理水が加熱される(加熱工程)。循環加熱水は被処理水を加熱して熱交換されて水温が低下した加熱水となって、配管34を通してヒートポンプ32の凝縮器42に送液され、循環加熱水が循環される。 The circulating heated water is sent through piping 34 to the condenser 42 of the heat pump 32, where it exchanges heat with the high-temperature, high-pressure refrigerant sent from the compressor 46, becoming heated water with an increased water temperature, which is sent through piping 36 to the heating device 10. In the heating device 10, the water to be treated is heated by the circulating heated water (heating process). The circulating heated water heats the water to be treated and exchanges heat to become heated water with a lowered water temperature, which is sent through piping 34 to the condenser 42 of the heat pump 32, and the circulating heated water is circulated.
一方、ヒートポンプ32において、循環加熱水と熱交換されて温度が低下した冷媒は、配管47を通して膨張弁45に送液される。膨張弁45において、凝縮器42から送液されてきた高圧の冷媒が減圧されることによって、膨張して温度がさらに低下して低温、低圧の液体に変化する。膨張して温度がさらに低下した冷媒は、配管47を通して蒸発器44に送液される。蒸発器44において、膨張弁45から送液されてきた冷媒は、冷却装置14から配管38を通して送液されてきた循環冷却水と熱交換され、蒸発されて低温、低圧の気体に変化する。冷媒と熱交換されて温度が低下した循環冷却水は、配管40を通して冷却装置14に送液される。冷却装置14において循環冷却水によって濃縮水が冷却される(冷却工程)。循環冷却水は濃縮水を冷却して熱交換されて水温が上昇した冷却水となって、配管38を通してヒートポンプ32の蒸発器44に送液され、循環冷却水が循環される。循環冷却水と熱交換された気体となった冷媒は、配管48を通して圧縮機46に送液される。圧縮機46において、冷媒が圧縮されることによって、高温、高圧の気体に変化する。高温、高圧の冷媒は、配管48を通して凝縮器42に送液され、凝縮→膨張→蒸発→圧縮のサイクルが繰り返される。 On the other hand, in the heat pump 32, the refrigerant whose temperature has been reduced by heat exchange with the circulating heating water is sent to the expansion valve 45 through the pipe 47. In the expansion valve 45, the high-pressure refrigerant sent from the condenser 42 is decompressed, and the refrigerant expands and its temperature further decreases, changing into a low-temperature, low-pressure liquid. The refrigerant whose temperature has been further decreased by expansion is sent to the evaporator 44 through the pipe 47. In the evaporator 44, the refrigerant sent from the expansion valve 45 is heat exchanged with the circulating cooling water sent from the cooling device 14 through the pipe 38, and is evaporated and changes into a low-temperature, low-pressure gas. The circulating cooling water whose temperature has been reduced by heat exchange with the refrigerant is sent to the cooling device 14 through the pipe 40. In the cooling device 14, the concentrated water is cooled by the circulating cooling water (cooling process). The circulating cooling water cools the concentrated water and exchanges heat with it, becoming cooling water whose water temperature has increased, and is sent to the evaporator 44 of the heat pump 32 through the pipe 38, and the circulating cooling water is circulated. The refrigerant that has been converted into a gas through heat exchange with the circulating cooling water is sent to the compressor 46 through piping 48. In the compressor 46, the refrigerant is compressed and changes into a high-temperature, high-pressure gas. The high-temperature, high-pressure refrigerant is sent to the condenser 42 through piping 48, where the cycle of condensation → expansion → evaporation → compression is repeated.
加熱装置10(加熱工程)の前段に無機塩を含有する被処理水を逆浸透膜処理する第1逆浸透膜処理装置71(第1逆浸透膜処理工程)を有することによって、半透膜処理工程に必要な膜の本数を低減することができる。 By having a first reverse osmosis membrane treatment device 71 (first reverse osmosis membrane treatment process) that performs reverse osmosis membrane treatment on the water to be treated that contains inorganic salts upstream of the heating device 10 (heating process), the number of membranes required for the semipermeable membrane treatment process can be reduced.
半透膜処理装置12(半透膜処理工程)の後段に希釈水を逆浸透膜処理する第2逆浸透膜処理装置72(第2逆浸透膜処理工程)を有することによって、水回収率を向上することができ、また無機塩の回収率を向上することができる。 By having a second reverse osmosis membrane treatment device 72 (second reverse osmosis membrane treatment process) that performs reverse osmosis membrane treatment on the diluted water downstream of the semipermeable membrane treatment device 12 (semipermeable membrane treatment process), the water recovery rate can be improved, and the inorganic salt recovery rate can also be improved.
1,2,3 無機塩回収装置、10 加熱装置、12 半透膜処理装置、14 冷却装置、16 固液分離装置、18,20,22,24,24a,24b,24c,26,28,30,34,36,38,40,47,48,66,66a,66b,66c,70,70a,70b,70c,74,76,78,80,82,84,86,88,90 配管、32 ヒートポンプ、42 凝縮器、44 蒸発器、45 膨張弁、46 圧縮機、50,50a,50b,50c 膜モジュール、52,52a,52b,52c 半透膜、54,54a,54b,54c 第一空間、56,56a,56b,56c 第二空間、58 ポンプ、60 インバーター、62,62a,62b,62c,64,68,68a,68b,68c バルブ、71 第1逆浸透膜処理装置、72 第2逆浸透膜処理装置。 1, 2, 3 inorganic salt recovery device, 10 heating device, 12 semipermeable membrane treatment device, 14 cooling device, 16 solid-liquid separation device, 18, 20, 22, 24, 24a, 24b, 24c, 26, 28, 30, 34, 36, 38, 40, 47, 48, 66, 66a, 66b, 66c, 70, 70a, 70b, 70c, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90 piping, 32 heat pump, 42 condenser, 44 evaporator, 45 expansion valve, 46 compressor, 50, 50a, 50b, 50c membrane module, 52, 52a, 52b, 52c semipermeable membrane, 54, 54a, 54b, 54c First space, 56, 56a, 56b, 56c Second space, 58 Pump, 60 Inverter, 62, 62a, 62b, 62c, 64, 68, 68a, 68b, 68c Valve, 71 First reverse osmosis membrane treatment device, 72 Second reverse osmosis membrane treatment device.
Claims (8)
半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記加熱水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記加熱水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記加熱水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、
前記濃縮水を15℃から25℃の範囲に冷却して前記無機塩を結晶化させる冷却手段と、
を備え、
前記無機塩は、水に対する溶解度が15℃から40℃の範囲で水温1℃当たり0.5g/100g-H2O以上高くなる物質であることを特徴とする無機塩回収装置。 A heating means for heating the water to be treated containing inorganic salts to a temperature in the range of 30°C to 40°C to obtain heated water;
a semipermeable membrane treatment means for using a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane, passing the heated water through the first space, pressurizing the first space, and causing water contained in the heated water to permeate through the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and passing a part of the heated water or at least a part of the concentrated water through the second space to obtain dilution water;
a cooling means for cooling the concentrated water to a temperature in the range of 15° C. to 25° C. to crystallize the inorganic salt;
Equipped with
The inorganic salt recovery device is characterized in that the inorganic salt is a substance whose solubility in water increases by 0.5 g/100 g-H 2 O or more per 1° C. of water temperature in the range of 15° C. to 40° C.
前記加熱手段は、第1熱媒体との熱交換によって前記被処理水を加熱するものであり、
前記冷却手段は、第2熱媒体との熱交換によって前記濃縮水を冷却するものであり、
前記第1熱媒体と前記第2熱媒体とを熱交換するヒートポンプ手段をさらに備えることを特徴とする無機塩回収装置。 The inorganic salt recovery apparatus according to claim 1,
The heating means heats the water to be treated by heat exchange with a first heat medium,
The cooling means cools the concentrated water by heat exchange with a second heat medium,
The inorganic salt recovery apparatus further comprises a heat pump means for exchanging heat between the first heat medium and the second heat medium.
前記冷却手段の後段に、前記結晶化させた無機塩を固液分離する固液分離手段をさらに備えることを特徴とする無機塩回収装置。 The inorganic salt recovery apparatus according to claim 1 or 2,
The inorganic salt recovery apparatus further comprises a solid-liquid separation means for performing solid-liquid separation of the crystallized inorganic salt downstream of the cooling means.
前記加熱手段の前段に第1の逆浸透膜処理手段をさらに備え、前記被処理水を逆浸透膜処理して第1のRO濃縮水と第1のRO透過水とを得て、前記第1のRO濃縮水を前記加熱手段で加熱することを特徴とする無機塩回収装置。 The inorganic salt recovery apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The inorganic salt recovery apparatus further comprises a first reverse osmosis membrane treatment means upstream of the heating means, the water to be treated is subjected to reverse osmosis membrane treatment to obtain a first RO concentrated water and a first RO permeate, and the first RO concentrated water is heated by the heating means.
前記半透膜処理手段の後段に第2の逆浸透膜処理手段をさらに備え、前記希釈水を逆浸透膜処理して第2のRO濃縮水と第2のRO透過水とを得ることを特徴とする無機塩回収装置。 The inorganic salt recovery apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The inorganic salt recovery apparatus further comprises a second reverse osmosis membrane treatment means downstream of the semipermeable membrane treatment means, and is characterized in that the dilution water is treated with a reverse osmosis membrane to obtain a second RO concentrated water and a second RO permeate.
半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記加熱水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記加熱水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記加熱水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、
前記濃縮水を15℃から25℃の範囲に冷却して前記無機塩を結晶化させる冷却工程と、
を含み、
前記無機塩は、水に対する溶解度が15℃から40℃の範囲で水温1℃当たり0.5g/100g-H2O以上高くなる物質であることを特徴とする無機塩回収方法。 A heating step of heating the water to be treated containing inorganic salts to a temperature in the range of 30°C to 40°C to obtain heated water;
a semipermeable membrane treatment step of passing the heated water through a first space using a semipermeable membrane module having a first space and a second space separated by a semipermeable membrane, pressurizing the first space to cause water contained in the heated water to permeate through the semipermeable membrane to obtain concentrated water, and passing a part of the heated water or at least a part of the concentrated water through the second space to obtain dilution water;
a cooling step of cooling the concentrated water to a temperature in the range of 15° C. to 25° C. to crystallize the inorganic salt;
Including,
The inorganic salt recovery method is characterized in that the inorganic salt is a substance whose solubility in water increases by 0.5 g/100 g-H 2 O or more per 1° C. of water temperature in the range of 15° C. to 40° C.
前記加熱工程において、第1熱媒体との熱交換によって前記被処理水を加熱し、
前記冷却工程において、第2熱媒体との熱交換によって前記濃縮水を冷却し、
前記第1熱媒体と前記第2熱媒体とを熱交換するヒートポンプ工程をさらに含むことを特徴とする無機塩回収方法。 The method for recovering inorganic salts according to claim 6,
In the heating step, the water to be treated is heated by heat exchange with a first heat medium,
In the cooling step, the concentrated water is cooled by heat exchange with a second heat medium;
The method for recovering an inorganic salt further comprises a heat pump step of exchanging heat between the first heat medium and the second heat medium.
前記冷却工程の後段に、前記結晶化させた無機塩を固液分離する固液分離工程をさらに含むことを特徴とする無機塩回収方法。 The method for recovering inorganic salts according to claim 6 or 7,
The method for recovering an inorganic salt further comprises, after the cooling step, a solid-liquid separation step of separating the crystallized inorganic salt into solid and liquid.
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