[发明专利]海水淡化系统及能量交换腔

说明书

技术领域

本发明涉及从海水中除去盐分而使海水淡化的海水淡化系统、以及适用于该海水淡化系统(海水淡化设备)的能量交换腔。

背景技术

以往，作为使海水淡化的系统已知有将海水通入反渗透膜分离装置中而进行脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，被吸入的海水通过前处理装置被调整为规定的水质条件后，被高压泵加压并被加压输送至反渗透膜分离装置，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从反渗透膜通过，作为除去了盐分的淡水被取出。其他的海水在盐分浓度变高而被浓缩的状态下，从反渗透膜分离装置中作为废物(浓缩海水)而被排出。在此，在海水淡化系统中的最大的运行成本(电力费用)很大程度依存于为了使前处理后的海水上升到能够克服渗透压的压力即反渗透压力的能量，也就是说很大程度依存于高压泵所实现的加压能量。

即，很多情况下，作为海水淡化设备中的最大的运行成本的电力费用的一半以上被消耗在高压泵所进行的加压上。由此，普遍实施的是，将从反渗透膜分离装置中排出的高盐分浓度且高压的废物(浓缩海水)所保有的压力能量，利用于将海水的一部分增压的能量中。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将海水的一部分增压的能量中的机构，普遍实施的是利用能量交换腔，该能量交换腔通过能够移动地嵌装在圆筒的筒内的活塞而将圆筒的内部分离成两个容积室，在两个分离的空间的一方上设有进行浓缩海水的进出的浓缩海水通道，在另一方上设有进行海水的进出的海水通道。

图19是表示以往的海水淡化系统的构成例的示意图。如图19所示，通过吸水泵(未图示)吸入的海水通过前处理装置被实施前处理从而调整为规定的水质条件后，经由海水供给管路1被供给至直接连结有电机M的高压泵2。被高压泵2增压了的海水经由排出管路3被供给至具有反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐分浓度高的浓缩海水和盐分浓度低的淡水，从而从海水中得到淡水。此时，盐分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，但该浓缩海水依然具有高压力。从反渗透膜分离装置4将浓缩海水排出的浓缩海水管路5，经由控制阀6与能量交换腔10的浓缩海水口P1连接。供给被前处理了的低压海水的海水供给管路1，在高压泵2的上游分支而经由阀7与能量交换腔10的海水口P2连接。能量交换腔10在内部具有活塞12，活塞12在将能量交换腔10内分离成两个容积室的同时，以能够移动的方式嵌装。

在能量交换腔10中利用浓缩海水的压力被增压了的海水被供给至增压泵8。而且，通过增压泵8海水被进一步增压为与高压泵2的排出管路3相同水平的压力，被增压了的海水经由阀9与高压泵2的排出管路3合流并被供给至反渗透膜分离装置4。

在上述以往的能量交换腔中，能量交换腔内的活塞与气缸内壁发生滑动，使活塞的滑动部件产生磨耗，因此需要定期的更换，另外需要对长尺寸的腔的内径与活塞的外形相匹配地进行高精度加工，从而造成加工成本非常高。

由此，本发明的申请人将专利文献1中圆筒形长尺寸的腔作为压力交换腔，通过采用在腔内设置多个被划分的流路而利用从反渗透膜(RO膜)排出的高压的浓缩海水直接对海水进行加压的方式，提出无活塞的方式的能量交换腔。

专利文献1：日本特开2010-284642号公报。

专利文献1所公开的能量交换腔，在将圆筒形长尺寸的腔水平横置地设置的情况下，在使浓缩海水与海水在水平方向上被分离为左右、并对在两流体接触的边界部处的混合进行抑制的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。

本发明的发明人对专利文献1所公开的那样的、使浓缩海水与海水的界面通过浓缩海水与海水的双方的压力平衡而在腔内移动的方式的能量交换腔，进行了由在浓缩海水与海水的比重差考虑下的电脑模拟作出的解析，其结果是，得出了以下认识：在存在比重差的情况下，将腔的长度方向水平横置的情况下存在问题。

发明内容

本发明的发明人基于上述认识，构想一种即使在将腔的长度方向水平横置的情况下，也能够对浓缩海水与海水的混合进行抑制而将浓缩海水与海水分离的机构，从而完成了本发明。

即，本发明的目的是提供一种能量交换腔及具有该能量交换腔的海水淡化系统，该能量交换腔通过从腔的容积室的下方进行浓缩海水的给排水，并从上方进行海水的给排水，而能够在使浓缩海水和海水上下分离、并对在两流体接触的边界部处的混合进行抑制的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。