JPS5815030B2 - エネルギ−回収装置を備えた逆浸透法による淡水化装置の始動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエネルギー回収装置を備えた逆浸透法による海
水などの原水淡水化装置の始動方法に関する。

逆浸透法は、浸透圧以上の圧力を半透膜の海水などの原
水側にかけることによって原水から淡水をこしわける方
法で、省エネルギーの見地よりして近年注目されている
淡水化法であるが、エネルギーの利用効率をさらに高め
るために、逆浸透装置から排出される高圧の濃縮水が持
っているエネルギーを回収して、高圧ポンプの補助、駆
動力とすることが提案された。

しかしながら、海水の浸透圧は約２５ ｋｇ ｆ ／ｃ
ｒｊ。

と高く高圧操作を必要とするが、装置の始動に際して逆
浸透膜モジュールへの原水の供給圧力を急激に上昇させ
るとモジュールの耐圧性に悪影響を及ぼすという問題が
ある。

また、逆浸透膜モジュール交換等の際に系内に空気が混
入し、その空気がエネルギー回収タービンに流入すると
タービンが焼付を起こすという問題があ″る。

本発明はかかる問題を解決するためになされたもので、
高圧ポンプと逆浸透膜モジュールを結ぶ管路の途中に設
けた圧力コントロール弁と並列に該圧力コントロール弁
より小口径のバイパス弁を設け、始動時にはバイパス弁
で原液の流れを制御し、その後圧力コントロール弁で制
御し、かつ、逆浸透膜モジュールからの濃縮水管路に接
続したエネルギー回収タービンと並列にオリフィスを有
するバイパス管路に濃縮水を通し、その小口径のバイパ
ス弁を操作することにより、系の急激な圧力上昇を防止
し、円滑な始動を可能としたものである。

以下図面を参照し本発明の実施例について説明する。

図示されていない原水ポンプにより汲み上げられた原水
例えば海水は原水槽１に入り、ブースターポンプ２によ
り昇圧されて弁■を経てストレーナ−３を通り弁■を経
てターボ式の高圧ポンプ４に送られる（その管路をＬｌ
として示す）。

高圧ポンプ４はモーター５により駆動され、海水を５０
〜６０ｋｇｆ／ｉに昇圧して高圧ポンプ出口弁■１、詳
細を後述する圧力コントロール弁ＰＣＶを経て逆浸透膜
モジュール６に送る（その管路をに２として示す）。

得られた淡水は管路Ｌ３を通って回収され、高圧の濃縮
水は詳細を後述する流量コントロール弁ＦＣ■、タービ
ン人口弁ｖ２を経てエネルギー回収タービン７を回わす
（その管路をに４． Ｋ５として示す）。

タービン７とモータ５との間には遠心クラッチ８が設け
られており、詳細を後述する態様でタービン７によりモ
ーター５を駆動しエネルギーを回収する。

また、逆浸透膜モジュール６からエネルギー回収タービ
ン７に至る管路Ｌ４にバイパス管路Ｌ５を接続し、その
管路ムにタービンバイパス弁■３および減圧オリフィス
ＯＲ２を設ける。

この減圧オリフィスＯＲ２は濃縮水をバイパス管路−か
ら回収タービン７に流入するように切換える際に問題が
生じないＣｕ値を有するものでなければならな（／ Ｎ
ｏすなわち、オリフィスＯＲ２のＣｕ値が過大であると
。

濃縮水流量に対応したオリフィスＯＲ２の上流側の圧力
が、タービン性能曲線の流量から定まる入口圧力よりも
低くなり、タービン人口弁■２を開き、タービンバイパ
ス弁■３を閉じタービン７の回転数が上昇してモータ５
とタービン７との間の遠心クラッチ８が連結すると逆流
が生じるこ々になる。

従って、減圧オリフィスＯＲ２のＣｕ値はタービンと同
量の流量を流した時に、タービン性能曲線より定まる圧
力が確保できる値とする必要があり、本発明に使用され
る装置の系内圧力は４０〜６０ｋｇｆ／ｉであるのでＣ
ｕ ＝ ０．１〜０．２ Ｑ （ただし、Ｑはタービン
の定格流量（ｍ’／ ｈｒ） ）の値が最適である。

その地図において、ＬＳはレベルスイッチ、ＰＳは圧力
スイッチ、ＰＣは圧力変換器、差圧変換器、ＯＲは減圧
オリフィス、Ｓ■は安全弁、Ｋ１は流量記録形、Ｋ２は
圧力記録計、■は弁を示す。

周知の如くターボ式の高圧ポンプでは、その吐出流量お
よび吐出圧力は一定の性能曲線によって決定される。

一方、かかる装置においては所定の膜透過水量を得るた
めに、逆浸透膜モジュール入口の圧力と流量とを所定値
に制御する必要があり、そのために、高圧ポンプ４と逆
浸透膜モジュール６とを結ぶ管路Ｌ２の途中に圧力コン
トロール弁）ＰＣＶを設け、この圧力コントロール弁Ｐ
ＣＶをそれと逆浸透膜モジュール６との間に設けた圧力
検知器ＰＴにより制御し、また逆浸透膜モジュール６と
エネルギー回収タービン７とを結ぶ管路りの途中に流量
コントロール弁ＦＣＶを設け、この１流量コントロール
弁ＦＣ■を圧力コントロール弁ＰＣ■と圧力検知器ＰＴ
との間に設けた流量検知器（オリフィス）ＯＲ１により
逆浸透膜モジュール６への流入流量が一定となるように
制御する。

今、逆浸透膜モジュール入口の圧力が増大すれンは圧力
コントロール弁ＰＣＶは閉じ、その結果逆浸透膜モジュ
ール人口圧は下がり、逆に逆浸透膜モジュール人口の圧
力が減少するば圧力コントロール弁ＰＣＶは開き、その
結果逆浸透膜モジュール入口圧は上がる。

また逆浸透膜モジュール人口１の流量が増大すれば流量
コントロール弁ＦＣＶは閉じ、その結果逆浸透膜モジュ
ール入口圧は上がり、逆に逆浸透膜モジュール人口の流
量が減少すれば流量コントロール弁ＦＣＶは開き、その
結果逆浸透膜モジュール入口圧は下がる。

ン このようにして逆浸透膜モジュール入口の圧力と流
量とを所定値に制御する。

ところで、かかる装置においては、運転スタート時に系
内の圧力を急上昇させると、逆浸透膜モジュール６の耐
圧性に悪影響を及ぼす。

本発明で１はこれに対処すべく、圧力コントロール弁Ｐ
ＣＶと並列に該圧力コントロール弁より小口径の例えば
ニードル弁などのバイパス弁ＶＢ１を設け、この弁を徐
開することにより系列の、圧力の急上昇を防止し、また
同時にタービンと並列にバイパス管）路を設け、モジュ
ール内に滞留している空気をタービンの方へ流さないよ
うにする。

ここで、バイパス弁は圧力コントロール弁の１１５〜１
／１５のＣｕ値を有する弁であることが好ましい。

本装置のスタートは次の手順で行う。

まず、す−ビン人口弁ｖ２、圧力コントロール弁ＰＣＶ
およびバイパス弁ＶＢ１を閉じ、タービンバイパス弁ｖ
３および流量コントロール弁ＦＣＶを４０％程度開けて
おく。

そして、高圧ポンプ４のモーター５を起動し、次いでバ
イパス弁ＶＢＩを徐々に開はタービンバイパス管路−に
設けた減圧オリフィスＣＲ２の絞り作用を利用し、また
流量コントロール弁の開度を変えて、逆浸透膜モジュー
ル６に流入する原水の圧力および流量を徐々に上昇させ
る。

この時の圧力上昇速度は１ ｋｙ ｆ ／ｆｆ１−ｓｅ
ｃ程度以下とする。

そして、バイパス弁ＶＢ１の開度が全開になり逆浸透膜
モジュール入口の圧力が所定の値になった時点で圧力コ
ントロール弁ＰＣＶを操作して開き、バイパス弁ＶＢ１
を閉じる。

次いで、モジュール内の空気が十分に追出されたことを
確認してタービン人口弁■２を徐々に開き、タービンバ
イパス弁ｖ３を閉じる。

それ以後は圧力コントロール弁ＰＣＶおよび流量コント
ロール弁ＦＣＶの作動により逆浸透膜モジュール６への
原水の供給圧力および流量は自動的に制御される。

また、運転に際して逆浸透膜モジュールの交換等により
、系内に空気が混入していても、空気はタービンバイパ
ス弁■３より戻り管路−に流出させられ、エネルギー回
収タービン７に流入することはない。

以上述べたように本発明は高圧ポンプと逆浸透膜モジュ
ールを結ぶ管路の途中に設けた圧力コントロール弁と並
列に該圧力コントロール弁より小口径のバイパス弁を設
け、かつ、逆浸透膜モジュールからの濃縮水管路に接続
したエネルギー回収タービンと並列にオリフィスを有す
るバイパス管路を設け、その小口径のバイパス弁を操作
して運転スタート時の系の圧力上昇を徐々に行うことに
より、逆浸透膜モジュールの耐圧性に影響を及ぼす系内
の圧力の急上昇を防止することができる。

また、系内に空気が混入していても、空気は戻り管路に
流出させられ、エネルギー回収タービンに流入すること
がなくタービンが焼付くことはなＧ）。

特に本発明によれば、高圧ポンプとして通常の遠心ポン
プを用い、小流量で圧力が高く、大流量で圧力が低いよ
うな場合でも好適に圧力の制御ができ、したがって定容
量ポンプを用いて液体を逃がすことをしないですむから
、効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面はエネルギー回収装置を備えた逆浸透法による原水
淡水化装置のフローシートである。 １・・・・・・原水槽、２・・・・・・ブースターポン
プ、３・・・・・・ストレーナ−１４・・・・・・高圧
ポンプ、５・・・・・・モーター、６・・・・・・逆浸
透膜モジュール、７・・・・・・動力回収タービン、８
・・・・・・遠心クラッチ、ＦＣｖ・・・・・・圧力コ
ントロール弁、ＦＣｖ・・・・・・流量コントロール弁
、ＶＢｌ 、ＶＢ２・・・・・・バイパス弁、ＰＴ・・
・・・・圧力検知器、ＯＲＩ 、ＯＲ２、ＯＲ３・・・
・・・オリフィス、ＬＳ・・・・・・レベルスイッチ、
ＰＳ・・・・・・圧力スイッチ、ＰＣ・・・・・・圧力
変換器、差圧変換器、Ｋ１・・・・・・流量記録計、Ｋ
２・・・・・・圧力記録計、澹・・・・・温度記録計、
ｖ 、 ｖｌ、 ｖ２． ｖ、・・・・・弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧ポンプにより昇圧した原水を逆浸透膜モジュー
   ルに送り原水より淡水を得ると共に、逆浸透膜モジュー
   ルよりの高圧の濃縮水でエネルギー回収タービンを駆動
   してエネルギーを回収するようにしたエネルギー回収装
   置を用いた逆浸透法による淡水化装置の始動方法におい
   て、高圧ポンプと逆浸透膜モジュールとを結ぶ管路の途
   中に圧力コントロール弁と、その圧力コントロール弁と
   並列に該圧力コントロール弁より小口径のバイパス弁が
   設けられ、始動の時に圧力コントロール弁を閉じてバイ
   パス弁に原水を通し、その後圧力コントロール弁により
   原水の流れを制御し、かつ、逆浸透膜モジュールからの
   濃縮水管路に接続したエネルギー回収タービンと並列に
   オリフィスを有するバイパス管路に濃縮水を通し、その
   バイパス弁を操作して運転スタート時の系の圧力上昇を
   徐々に行うことを特徴とするエネルギー回収装置を備え
   た逆浸透法による淡水化装置の始動方法。 ２ 小口径のバイパス弁のＣｖ値が圧力コントロール弁
   のＣｖ値の１１５ないし１／１５である特許請求の範囲
   の第１項記載のエネルギー回収装置を備えた逆浸透法に
   よる淡水化装置の始動方法。