[发明专利]淡水制造方法及淡水制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用半透膜单元的淡水制造装置及方法，用于由海水与江河水、地下水或废水处理水的组合之类的多种原水制造淡水。更详细而言，本发明涉及在由多种原水制造淡水的装置中有效地利用来自半透膜单元的浓缩水的能量的装置及方法。

背景技术

近年来，随着日益严峻的水环境的恶化，至此水处理技术变得越发重要，利用分离膜的水处理技术逐渐得到了非常广泛的应用。作为海水淡水化的水处理技术，目前在水资源极度缺乏、且由石油产生的热资源非常丰富的中东地区以蒸发法为中心正在付诸实用。另一方面，在热源不丰富的中东之外的地区，采用了所需动力小的使用半透膜(特别是反渗透膜)的淡水化方法，在加勒比海诸岛和地中海区域等正在建设大量的工厂并实际运转。在使用了反渗透膜的淡水化设备中，具有压力能的浓缩海水被排出。因此，利用能量回收单元将该压力回收、由此减低所需要动力的结构装置逐渐得到应用。随着最近技术进步，利用反渗透膜法的淡水化技术的可靠性进一步提高，成本降低，并且能量回收技术显著进步，因此在中东地区也建设了大量的利用反渗透膜法的海水淡水化工厂。

回收能量时，到约10年前为止，主要采用利用水压使泵旋转回收能量的反转泵或多用于水力发电的Pelton水车(能量回收效率为70～90％)。最近，开发了被称作压力交换式的能量回收单元，由于其能量回收效率高(约95％)，所以在海水淡水化装置中作为能量回收装置发挥主要作用(非专利文献1)。

另外，对于使用了反转泵和Pelton水车的现有能量交换单元，由于针对设定流量进行了最佳设计，所以水量发生波动时其回收效率降低，但压力交换式能量回收单元具有如下优点：由于在相同量的水之间进行压力交换，所以即使供给水量发生波动时也能维持能量回收效率。需要说明的是，具有压力交换式能量回收单元的现有代表性的淡水制造装置的流程示于图8。

另一方面，人们已经对利用反渗透膜的淡水化工序本身反复进行了技术开发、改良。对反渗透膜施加压力使溶剂中的水透过膜，由此制造淡水，所述压力能够克服来自其名称的、由膜面的浓度差引起的渗透压。由于使膜分离而发挥作用的有效压力是从操作压力中减去基于供给水浓度的渗透压而得到的，所以公开了下述工序：在中途提高运转压力，对抗后段的经过浓缩的高渗透压，从而有效地获取淡水(专利文献1、非专利文献2)。另外，已经公开了下述方法：使用分离尺寸大于反渗透膜尺寸、且通常不适于海水淡水化的纳米过滤膜对透过水进行2次处理(非专利文献3)。进而，还公开了下述工序：在海水中混合废水再利用的浓缩排水，降低渗透压，进行反渗透膜处理(图9)(非专利文献4、5)。

专利文献1：日本特开平8-108048号公报

非专利文献1：G.G.Pique、”Low Power Bill makes seawater affordable”、Desalination & Water Reuse、15(3)、p47-50(2005)

非专利文献2：山村弘之等、“节约能源低成本型反渗透膜法海水淡水化技术的开发”、膜、23(5)、p245-250(1998)

非专利文献3：R.C.Cheng、”A Novel Approach to Seawater Desalination Using Dual Dual-Staged Nanofiltration Process”、AWWA Annual Conference、(2005.6)

非专利文献4：“株式会社神钢环境SOLUTION等4个公司，经产省的示范事业，在周南市进行实证实验”、[online]、平成21年3月5日、日本水道新闻、[平成21年7月2日检索]、网址<http://www.suido-gesuido.co.jp/blog/suido/2009/03/post_2780.html>

非专利文献5：“「适合低碳社会的技术开发·社会体系实证示范事业」的选定”、[online]、平成21年3月2日、东丽株式会社综合报导、[平成21年7月2日检索]、网址<http://www.toray.co.jp/news/water/nr090302.html>

发明内容

本发明的目的在于提供淡水制造方法及淡水制造装置，在将多种供给水混合利用、使用了半透膜的淡水制造装置中，有效地利用由半透膜单元排出的浓缩水的能量，而且有效地采用压力交换式能量回收单元，所述压力交换式能量回收单元即使在供给水有波动的情况下也能以低成本有效地回收能量。