[发明专利]盐水淡化装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用反渗透膜组件从盐水得到淡水的盐水淡化装置，详细而言，涉及在对该反渗透膜组件进行洗涤的洗涤水的注入方法中具有特征的盐水淡化装置。

背景技术

通过反渗透膜法进行的海水淡化以及咸水淡化，能够不发生相变化地将盐分、有害物质分离并除去，其运转管理容易且在能耗方面有利，所以被用于取得饮料用或工业用的淡水的领域中。为了防止反渗透膜的透过性、分离性的降低，通常在向反渗透膜供给海水或咸水之前，在使用砂滤、凝集沉淀、加压浮选、微量过滤膜和超滤膜的过滤等的方法进行前处理之后，进而对膜表面进行定期洗涤。

作为膜表面的定期洗涤方法，除了通过亚硫酸氢钠、特殊的杀菌剂和硫酸的运转中间歇洗涤以外，还可举出下述例子：在运转一定期间后使淡化装置停止，进行通过柠檬酸的酸洗涤以及通过氢氧化钠的碱洗涤的定期洗涤等。

在间歇洗涤中，开发了间歇供给硫酸等酸的杀菌方法(专利文献1)，已在很多工厂中被实践应用。然而，在该间歇洗涤中，虽然能够除去暂时附着在膜表面的微生物层和金属离子的沉积物，但仅通过间歇洗涤并无法完全防止这些污染物质的积累，都需要停止设备的定期洗涤操作。

在定期洗涤中，使用与淡化装置一起设置的洗涤设备，所述洗涤设备包括混合及储备洗涤水和洗涤化学品的洗涤槽、用于将洗涤槽内的洗涤水送到该淡化装置的洗涤泵以及用于将洗涤水中的颗粒状物质除去的过滤器，向洗涤槽投入柠檬酸或氢氧化钠，溶解并稀释以使得柠檬酸水溶液浓度为1～3％或者氢氧化钠水溶液pH为10～12，使用洗涤泵将得到的溶液送至反渗透膜组件，由此进行洗涤。洗涤反渗透膜后的洗涤水经由洗涤回流配管循环到洗涤槽中。

根据反渗透膜的透过原理，为了使海水或咸水等含有一定程度的盐分的供给水透过反渗透膜，需要使用高压泵等使供给水的压力达到渗透压以上。渗透压与盐分浓度有关系，例如在通过反渗透膜分离海水的情况下，最低需要约3MPa以上、若考虑实用性则最少约5MPa以上的压力。在咸水的情况下，也最低需要约1MPa以上的压力。因此，在淡化装置中，针对压力高的液体经过的部分，即高压泵、从高压泵到反渗透膜组件为止的配管和关联阀、以及来自反渗透膜组件的浓缩水的配管和阀，使用具有耐压性的不锈钢。

但是，不锈钢的耐腐蚀性是有极限的。虽然有各种影响金属腐蚀的因素，但根本上与金属具有的电位有关。因环境不同而在金属表面生成不同的薄膜，电位会受该薄膜的性质影响。对不锈钢而言，在浓硫酸、浓硝酸、不含有氯离子的淡水和中性溶液、碱性溶液中在其表面形成钝化薄膜，因此不锈钢具有稳定的性质并且难以腐蚀。但是，在盐酸、稀硫酸、海水中，由于没有形成钝化薄膜或不锈钢变得不稳定，所以发生腐蚀。在含有氯离子的海水呈酸性的环境下，进一步促进了不锈钢的腐蚀。在实际的海水淡化工厂中，对高压配管而言最常使用的不锈钢316L和317L在数个月后开始腐蚀，这样的实例也报告了很多(例如，非专利文献1等。)。在以耐稀硫酸为目的而开发的耐腐蚀性更强的904L等不锈钢的情况下也发生了间隙腐蚀(非专利文献2)。电位不同的金属彼此的接触也对腐蚀产生较大影响。在淡化装置中，存在很多配管与配管、配管与泵的连接部分和熔接部分，在这些部位容易产生间隙腐蚀和蚀损斑。

若配管或泵腐蚀，则不仅对向前处理后的反渗透膜供给的供给水的水质产生不良影响，还需要根据情况使工厂停工来进行维护。为了进一步提高维护性，从1990年代中期开始也建设了采用耐腐蚀性极高的254SMO等与[ASTM A31254]或[UNS S31254]相当的制品的超级奥氏体不锈钢或二相不锈钢等高价材质的工厂。但是，由于这些耐腐蚀性高的不锈钢的价格通常为316L或317L的2～3倍，所以若采用这些耐腐蚀性高的不锈钢，则装置的设备费用变得高昂，造水成本也变得高昂。