[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而淡化海水的海水淡化系统、以及适用于海水淡化系统(海水淡化设备)的能量回收装置。

背景技术

以往，作为淡化海水的系统，已知有使海水从反渗透膜分离装置通过而进行脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，利用前处理装置将汲取的海水调整为一定的水质条件，然后利用高压泵进行加压，将所述海水向反渗透膜分离装置压送，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服渗透压力而从反渗透膜通过，从而作为除去了盐分的淡水被取出。其它海水在盐浓度变高而浓缩的状态下作为浓缩海水(盐水)被从反渗透膜分离装置排出。此处，海水淡化系统中的最大的运转成本为电力费用，很大程度上取决于用于使前处理之后的海水上升至能够克服渗透压力的压力即反渗透压力的能量，换句话说很大程度上取决于高压泵的加压能量。

即，多数情况下，海水淡化设备中的电力费用的一半以上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所保有的压力能量利用于使海水的一部分升压。而且，作为将从反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于使海水的一部分升压的方法而利用能量回收腔室，该能量回收腔室利用以能够移动的方式嵌装于圆筒的筒内的活塞而将圆筒的内部分离成两个空间，在两个空间中的一方设置供浓缩海水进出的浓缩海水端口，在另一方设置供海水进出的海水端口。

图16是示出以往的海水淡化系统的结构例的示意图。如图16所示，对于由取水泵(未图示)汲取的海水，利用前处理装置除去悬浮物等而将其调整为规定的水质条件，然后经由海水供给管线1而将所述海水向直接连结有马达M的高压泵2供给。借助高压泵2而升压的海水经由排出管线3而被供给至具备反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐浓度较高的浓缩海水与盐浓度较低的淡水，由此从海水中获得淡水。此时，盐浓度较高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，但该浓缩海水依然具有较高的压力。用于从反渗透膜分离装置4排出浓缩海水的浓缩海水管线5经由控制阀6而与能量回收腔室10的浓缩海水端口P1连接。用于供给实施了前处理后的低压的海水的海水供给管线1在高压泵2的上游分岔，并经由阀7而与能量回收腔室10的海水端口P2连接。能量回收腔室10在内部具备活塞16，活塞16将能量回收腔室10内分离成两个容积室，且被嵌装为能够移动。

在能量回收腔室10中，经由阀7将利用浓缩海水的压力而升压的海水供给至增压泵8。由控制阀6、阀7、能量回收腔室10构成能量回收装置11。而且，利用增压泵8使海水进一步升压而达到与高压泵2的排出管线3中的海水相同水平的压力，升压后的海水经由阀9而在高压泵2的排出管线3汇合并被供给至反渗透膜分离装置4。

图17是示出以往的海水淡化系统的结构例的示意图，该海水淡化系统分别具备两个作为图16所示的能量回收装置的构成设备的控制阀6、能量回收腔室10、阀7。如图17所示，能量回收装置11具备两个能量回收腔室10、10，从而以在向两个能量交换腔室10、10的任一方供给浓缩海水的同时从另一方的能量交换腔室排出浓缩海水的方式进行动作。因此，通过交替地进行低压海水的吸入与高压海水的压出，能够从装置始终(连续)排出高压的海水，因此，能够使向反渗透膜分离装置4供给的海水的流量恒定，从而能够以恒定流量获得从反渗透膜分离装置4中获得的淡水。

在上述的以往的能量回收腔室中，能量回收腔室内的活塞相对于缸体内壁滑动，活塞的滑动部件产生磨损，因此需要定期的更换，另外，需要进行高精度的加工以使长尺寸的腔室的内径与活塞的外径匹配，从而使得加工成本非常高昂。

因此，本发明的申请人采用如下方式而提出了无活塞的方式的能量回收腔室：将专利文献1中的圆筒形长尺寸的腔室作为能量更换腔室，向腔室内导入海水与从反渗透膜(RO膜)排出的高压的浓缩海水，利用浓缩海水直接对海水进行加压。

图18是示出无活塞的方式的能量回收腔室10的剖视图。如图18所示，能量回收腔室10具备：长尺寸的圆筒形状的腔室主体11；以及端板12，其将腔室主体11的两个开口端封闭。在腔室主体11内形成有腔室CH，在一方的端板12的位置形成有浓缩海水端口P1，在另一方的端板12的位置形成有海水端口P2。浓缩海水端口P1以及海水端口P2配置于圆筒形状的腔室主体11的中心轴上。腔室CH的内径设定为φD，浓缩海水端口P1以及海水端口P2的内径设定为φd。