[发明专利]海水淡化系统以及能量回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及从海水中除去盐分以将海水淡化的海水淡化系统以及适用于海水淡化系统(海水淡化厂)的能量回收装置。

背景技术

以往，作为淡化海水的系统，已知有将海水流向反渗透膜分离装置从而脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，取出后的海水通过前处理装置调整为恒定水质的条件，然后通过高压泵加压，并向反渗透膜分离装置压力输送，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服渗透压通过反渗透膜，作为除去盐分的淡水被取出。其他的海水的盐浓度升高并以浓缩的状态从反渗透膜分离装置中作为浓缩海水(浓盐水)被排出。在此，海水淡化系统中的最大的运行成本为电耗，用于使前处理后的海水上升至克服渗透压的压力、即反渗透压的能量，换句话说高压泵所产生的加压能量占据较大的比例。

即，海水淡化厂的电耗的一半以上多被高压泵的加压所消耗。因此，将从反渗透膜分离装置排出的高盐浓度且高压的浓缩海水保有的压力能量用于使海水的一部分升压中。此外，作为将从反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量用于使海水的一部分升压的单元，利用有如下的能量回收腔室，即通过可移动地嵌装于圆筒的筒内的活塞将圆筒的内部分离成2个空间，在2个空间的一方设置进行浓缩海水的出入的浓缩海水端口，在另一方设置进行海水的出入的海水端口。

图15为表示以往的海水淡化系统的结构例的示意图。如图15所示，由取水泵(未图示的)取出的海水，在通过前处理装置除去浮游物等而调整为规定的水质条件之后，经由海水供给管路1向马达M直接连结的高压泵2供给。经高压泵2升压后的海水，经由排出管路3向具有反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置4供给。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐浓度高的浓缩海水与盐浓度低的淡水，从海水中得到淡水。此时，盐浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，而该浓缩海水依然具有高压力。从反渗透膜分离装置4排出浓缩海水的浓缩海水管路5经由控制阀6向能量回收腔室10的浓缩海水端口P1连接。供给实施前处理后的低压的海水的海水供给管路1在高压泵2的上游分支并经由阀门7向能量回收腔室10的海水端口P2连接。能量回收腔室10在内部具有活塞16，活塞16将能量回收腔室10内分离成两个容积室，并且以能够移动的方式嵌装于能量回收腔室10中。

在能量回收腔室10中利用浓缩海水的压力升压的海水经由阀门7向增压泵8供给。利用控制阀6、阀门7、能量回收腔室10构成能量回收装置11。此外，利用增压泵8使海水进一步升压成为与高压泵2的排出管路3相同等级的压力，升压后的海水经由阀门9与高压泵2的排出管路3合流并向反渗透膜分离装置4供给。

图16为示意性示出分别具备两个图15所示的能量回收装置的结构设备亦即控制阀6、能量回收腔室10、阀门7的以往的海水淡化系统的结构例的示意图。如图16所示，能量回收装置11具备2个能量回收腔室10、10，由此以向2个能量交换腔室10、10中的任意一方供给浓缩海水，同时从另一方的能量交换腔室排出浓缩海水的方式动作。因此，通过交替进行低压海水的吸入与高压海水的压出，能够从装置一直(连续)排出高压的海水，因此能够将向反渗透膜分离装置4供给的海水的流量恒定形成，以恒定流量得到从反渗透膜分离装置4中取得的淡水。

在上述的以往的能量回收腔室中，能量回收腔室内的活塞与缸体内壁滑动，活塞的滑动部件发生磨损，因此需要定期更换，并且需要与活塞的外形一致地高精度加工长条的腔室的内径，因此加工成本极高。

因此，本件申请人在专利文献1中提出无活塞的方式的能量回收腔室，其中，通过采用将圆筒形长条的腔室形成为能量交换腔室，向腔室内导入从反渗透膜(RO膜)排出的高压的浓缩海水与海水，以浓缩海水直接加压海水的方式，从而弃用活塞。

图17为表示无活塞的方式的能量回收腔室10的剖视图。如图17所示，能量回收腔室10具备长条的圆筒形状的腔室主体11、封闭腔室主体11的两开口端的端板12。在腔室主体11内形成腔室CH，在一方的端板12的位置形成浓缩海水端口P1，在另一方的端板12的位置形成海水端口P2。浓缩海水端口P1以及海水端口P2被配置在圆筒形状的腔室主体11的中心轴上。腔室CH的内径被设定为φD，浓缩海水端口P1以及海水端口P2的内径被设定为φd。