[发明专利]海水淡化系统及能量交换腔室

说明书

技术领域

本发明涉及从海水中去除盐成分而对海水进行淡化的海水淡化系统及适用于该海水淡化系统(海水淡化设备)的能量交换腔室。

背景技术

以往，作为对海水进行淡化的系统，公知有将海水通过反渗透膜分离装置而脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，获取的海水通过预处理装置调整为规定水质的条件后，通过高压泵加压，压送到反渗透膜分离装置，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服反渗透压力而通过反渗透膜，作为去除了盐成分的淡水而取出。其他海水的盐成分浓度升高，在浓缩的状态下从反渗透膜分离装置作为废水(浓缩海水)排出。在此，海水淡化系统中的最大的运用成本(电费)很大程度上取决于用于将预处理后的海水升压到克服渗透压的压力即反渗透压的能量，即取决于通过高压泵施加的加压能。

即，海水淡化设备中的最大的运用成本即电费的一半以上用于通过高压泵施加的加压的情况较多。因此，在从反渗透膜分离装置排出的高盐成分浓度下，将高压的废水(浓缩海水)所保有的压力能量利用为使海水的一部分升压的能量。并且，作为将从反渗透分离装置吐出的浓缩海水的压力能量利用为使海水的一部分升压的能量的方法，利用能量交换腔室来进行，该能量交换腔室通过在圆筒的筒内能够移动地嵌合安装的活塞将圆筒的内部分离为两个容积室，在两个分离的空间中的一个空间设置进行浓缩海水的进出的浓缩海水端口，在另一个空间设置进行海水的进出的海水端口。

图25是表示现有的海水淡化系统的构成例的示意图。如图25所示，通过取水泵(未图示)获取的海水通过预处理装置进行预处理而调整为规定的水质条件后，经由海水供给管1向直接连接有电动机M的高压泵2供给。通过高压泵2升压的海水经由吐出管3供给到反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离为盐成分浓度高的浓缩海水和盐成分浓度低的淡水而从海水获得淡水。此时，盐成分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，但该浓缩海水仍然具有高的压力。从反渗透膜分离装置4排出浓缩海水的浓缩海水管5经由方向切换阀6连接到能量交换腔室10的浓缩海水端口P1。供给预处理后的低压海水的海水供给管1在高压泵2的上游分支而经由阀门7连接到能量交换腔室10的海水端口P2。能量交换腔室10在内部具有活塞12，活塞12将能量交换腔室10内部分离为两个容积室并嵌合安装为能够移动。

在能量交换腔室10中利用浓缩海水的压力将被升压的海水供给到升压泵8。并且，海水被升压泵8进一步升压为达到与高压泵2的吐出管3相同水平的压力，升压后的海水经由阀门9合流到高压泵2的吐出管3而被供给到反渗透膜分离装置4。

这种海水淡化系统及能量交换腔室例如记载于美国专利第5306428号公报、美国专利公开第2006-0151033号公报、美国专利第7168927号公报等。

在能量交换腔室10中，为了吸入海水端口P2的海水，方向切换阀6向排出浓缩海水的一侧切换，海水从海水端口P2流入能量交换腔室10内，活塞12向浓缩海水端口P1侧移动。在该状态下，在能量交换腔室10内基本充满海水。并且，如果方向切换阀6切换到向能量交换腔室10供给浓缩海水的一侧，则活塞12向海水端口P2侧移动，以压出流入到能量交换腔室10内的海水，海水端口P2侧的阀门7向升压泵8侧供给海水。

海水端口P2侧的阀门7由检验阀、方向切换阀等公知的流体设备构成，以使高压流体流向升压泵8侧，使低压的流体流向能量交换腔室10。

升压泵8将由能量交换腔室10升压后的海水升压到与高压泵2相同程度的压力，因此能够通过微小的能量驱动。即，供给到反渗透膜分离装置4的海水的流量是来自高压泵2和能量交换腔室10的海水的流量相加后的流量，能够得到较多的系统整体的处理流量，来自能量交换腔室10的海水利用高压的浓缩海水的能量进行升压，因此能够减少系统整体的投入能量。换言之，能够构筑能够减小为了获得相同的处理流量所需的高压泵的容量及驱动能量的系统。

所述现有的能量交换腔室根据通过海水淡化系统应处理的容量(流量)适当选定大小、数量，但通常为大径且长条形的圆筒型，并具有将腔室内分离为两个容积室并嵌合安装为能够移动的活塞。

图26是表示现有的能量交换腔室10的构成例的剖面图。如图26所示，能量交换腔室10由圆筒形状的缸体11、在缸体11内往复移动的活塞12及闭塞缸体11的两开口端的凸缘13构成。凸缘13通过螺栓14及螺母15固定于缸体11的凸缘部11f上，在一个凸缘13上形成有浓缩海水端口P1，在另一个凸缘13上形成有海水端口P2。