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JP2010089036A - Membrane separation apparatus, and operation management method of membrane separation apparatus - Google Patents

Membrane separation apparatus, and operation management method of membrane separation apparatus Download PDF

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JP2010089036A
JP2010089036A JP2008263216A JP2008263216A JP2010089036A JP 2010089036 A JP2010089036 A JP 2010089036A JP 2008263216 A JP2008263216 A JP 2008263216A JP 2008263216 A JP2008263216 A JP 2008263216A JP 2010089036 A JP2010089036 A JP 2010089036A
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JP
Japan
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reverse osmosis
osmosis membrane
energy recovery
raw water
water
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Application number
JP2008263216A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Ishiwatari
隆行 石渡
Shigeo Takita
茂雄 滝田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • Y02A20/131Reverse-osmosis

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a membrane separation apparatus and the operation management method of the same which is capable of recovering the energy which the reject from a reverse osmotic membrane cartridge has at higher efficiency than the time when a Pelton Wheel is used, which is capable of maintaining water producing capability (desalination rate), and which is capable of determining a proper cleaning timing of the reverse osmotic membrane and breakdown of an energy recovery device. <P>SOLUTION: The membrane separation apparatus includes: a supplied sea water bypass line 15 which introduces concentrated water from the reverse osmotic membrane cartridge 4, and, by using a displacement type energy recovery device 5 which pressurize a part of the supplied raw water, which joins the pressurized raw water to a high pressure raw water of a high pressure line 10 which connects the high pressure pump 3 and the reverse osmotic membrane cartridge 4; a booster pump 6 which pressurizes the raw water flowing in the bypass line 15; and a control means which controls the amount of raw water supplied to the reverse osmotic membrane cartridge 4. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、逆浸透膜カートリッジに海水等の原水を高圧ポンプで加圧して供給し、淡水等の希薄水を得る膜分離装置、及びその運転管理方法にある。   The present invention resides in a membrane separation device for supplying raw water such as seawater to a reverse osmosis membrane cartridge by pressurizing with a high-pressure pump to obtain diluted water such as fresh water, and an operation management method thereof.

上記膜分離装置を海水淡水化設備で説明すると、海水淡水化設備は主として、前処理装置、高圧ポンプ、逆浸透膜カートリッジから構成されている。取水された海水は、前処理装置により一定水質の条件に整えられた後、高圧ポンプにより加圧され、逆浸透膜カートリッジへと圧送される。逆浸透膜カートリッジ内の高圧海水の一部は逆浸透圧に打ち勝って逆浸透膜を通過し、塩分が除去された淡水として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジからリジェクトとして排出される。海水淡水化設備における最大の運用コストである使用する電力の半分以上は、高圧ポンプによる海水の加圧に費やされる。従って、逆浸透膜カートリッジから排出された高塩分濃度のリジェクトが保有する圧力エネルギーを回収する方法が、特許文献1乃至3等で紹介されている。   If the said membrane separation apparatus is demonstrated with seawater desalination equipment, seawater desalination equipment is mainly comprised from the pre-processing apparatus, the high pressure pump, and the reverse osmosis membrane cartridge. The taken seawater is adjusted to a condition of constant water quality by a pretreatment device, then pressurized by a high pressure pump and pumped to a reverse osmosis membrane cartridge. A part of the high-pressure seawater in the reverse osmosis membrane cartridge overcomes the reverse osmosis pressure, passes through the reverse osmosis membrane, and is taken out as fresh water from which the salt content has been removed. Other seawater is discharged as a reject from the reverse osmosis membrane cartridge in a state where the salinity concentration is increased and concentrated. More than half of the electric power used, which is the maximum operating cost of seawater desalination facilities, is spent on pressurizing seawater with a high-pressure pump. Therefore, Patent Documents 1 to 3 disclose a method for recovering pressure energy held by a high salinity reject discharged from a reverse osmosis membrane cartridge.

上記特許文献1乃至3に示す膜分離装置では、エネルギー回収にペルトン水車を用い流量制御弁を介して逆浸透膜カートリッジからのリジェクトをペルトン水車に供給し、この水車の回転力で、高圧ポンプの回転力を助成するように構成されている。また、エネルギー回収に逆転ポンプを用いたものもある。このようにエネルギー回収にペルトン水車や逆転ポンプを用いるものはエネルギー回収効率が低いという問題があった。   In the membrane separation apparatus shown in Patent Documents 1 to 3, a Pelton turbine is used for energy recovery, and a reject from the reverse osmosis membrane cartridge is supplied to the Pelton turbine via a flow rate control valve. It is configured to support rotational force. Some use a reverse pump for energy recovery. As described above, those using a Pelton turbine or reverse pump for energy recovery have a problem of low energy recovery efficiency.

一方、容積形エネルギー回収装置(例えば、容積形ピストンポンプ)は、一般的にエネルギー回収効率が高く、海水淡水化設備のエネルギー回収装置に容積形を用いているものもある。しかしながら、エネルギー回収装置に容積形を用いた既存のものは、エネルギー回収装置自体のエネルギー回収効率や動作のみに関しての着眼に基づくものであり、逆浸透膜の浸透圧特性を考慮した流量調整を行うものではなかった。また、エネルギー回収装置に容積形を用いた場合、故障項目としては回収装置内での濃縮水の漏れが考えられる。濃縮水の漏れが多くなると相対的に脱塩率は下がり海水淡水化設備の性能の低下に繋がる。   On the other hand, positive displacement energy recovery devices (for example, positive displacement piston pumps) generally have high energy recovery efficiency, and there are some which use positive displacement energy recovery devices for seawater desalination facilities. However, the existing type using the volume type for the energy recovery device is based on the focus on only the energy recovery efficiency and operation of the energy recovery device itself, and the flow rate is adjusted in consideration of the osmotic pressure characteristics of the reverse osmosis membrane. It was not a thing. Moreover, when the positive displacement type is used for the energy recovery device, the failure item may be leakage of concentrated water in the recovery device. If the leakage of concentrated water increases, the desalination rate decreases relatively, leading to a decrease in the performance of the seawater desalination facility.

また、従来の逆浸透膜カートリッジを用いた海水淡水化装置では、逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜は運転時間の経過と伴に蓄積物が堆積し、膜特性が低下していくため洗浄が必要であるが、洗浄のタイミングは個々の作業者の判断に任されており、逆浸透膜の劣化により洗浄を必要とする適切な時期に行われていなかった。
特開昭59−189910号公報 特開昭59−199004号公報 国際公開第1985/001221号
In addition, in a seawater desalination system using a conventional reverse osmosis membrane cartridge, the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane cartridge accumulates deposits as the operating time elapses, and the membrane characteristics deteriorate. However, the timing of cleaning is left to the judgment of individual workers, and it has not been performed at an appropriate time that requires cleaning due to deterioration of the reverse osmosis membrane.
JP 59-189910 A JP 59-199004 A International Publication No. 1985/001221

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、エネルギー回収にペルトン水車や逆転ポンプを用いたときより、高い効率で逆浸透膜カートリッジからの濃縮水(リジェクト)が有するエネルギーを回収でき、脱塩水性能(脱塩率)の維持、適切な逆浸透膜の洗浄タイミングとエネルギー回収装置の故障の判断ができる膜分離装置、膜分離装置の運転管理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and can recover the energy of the concentrated water (reject) from the reverse osmosis membrane cartridge with higher efficiency than when using a Pelton turbine or a reverse pump for energy recovery. An object of the present invention is to provide a membrane separation device capable of maintaining saltwater performance (desalting rate), appropriate reverse osmosis membrane cleaning timing and energy recovery device failure, and an operation management method for the membrane separation device.

上記課題を解決するため本発明は、供給された原水を加圧する高圧ポンプと、逆浸透膜カートリッジと、逆浸透膜カートリッジより濃縮水側下流に配置したエネルギー回収手段とを備え、高圧ポンプで加圧された高圧原水を逆浸透膜カートリッジに導入し、希薄水と濃縮水に分離する膜分離装置において、エネルギー回収手段として逆浸透膜カートリッジより濃縮水を導入し、供給される原水の一部を加圧する容積形エネルギー回収装置を用い、容積形エネルギー回収装置で加圧された原水を高圧ポンプと逆浸透膜カートリッジを接続する高圧ラインを流れる高圧原水に合流させるバイパス管と、バイパス配管の途中に設けられ該バイパス配管中を流れる原水を加圧するブースタポンプと、逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御する原水流量制御手段と、当該膜分離装置の各部の状態を検出する状態検出手段と、状態検出手段が検出した各部の不具合に応じて対応する不具合対応制御手段を設けたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a high-pressure pump that pressurizes the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and is added by a high-pressure pump. In a membrane separator that introduces pressurized high-pressure raw water into a reverse osmosis membrane cartridge and separates it into dilute water and concentrated water, the concentrated water is introduced from the reverse osmosis membrane cartridge as an energy recovery means, and a part of the supplied raw water is removed. In the middle of the bypass pipe, a bypass pipe that joins the high-pressure raw water flowing through the high-pressure line that connects the high-pressure pump and reverse osmosis membrane cartridge with the positive-pressure energy recovery equipment A booster pump that pressurizes the raw water that flows through the bypass pipe and the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge And that the raw water flow rate control means, and wherein the state detecting means for detecting the state of each part of the membrane separation device, that the state detecting means is provided a defect corresponding control means corresponding if failure of each part detected.

また、本発明は、上記膜分離装置において、原水流量制御手段は、高圧ポンプ及び/又はブースタポンプの回転数を制御して逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする。   In the membrane separation apparatus according to the present invention, the raw water flow rate control means controls the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge by controlling the rotation speed of the high-pressure pump and / or the booster pump. .

また、本発明は、上記膜分離装置において、高圧ライン、バイパスライン、逆浸透膜カートリッジから吐出された濃縮水を容積形エネルギー回収装置に導く濃縮ライン、該容積形エネルギー回収装置から濃縮水を排水する排水ライン、濃縮ラインから容積形エネルギー回収装置をバイパスして濃縮水を排水する濃縮水バイパスラインにそれぞれ流量制御弁を設け、原水流量制御手段は、流量制御弁の少なくとも一つを制御して逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする。   Further, the present invention provides a membrane separation apparatus, wherein the concentrated water discharged from the high-pressure line, the bypass line, and the reverse osmosis membrane cartridge is guided to the volumetric energy recovery apparatus, and the concentrated water is drained from the volumetric energy recovery apparatus. A flow rate control valve is provided in each of the concentrated water bypass line for draining the concentrated water by bypassing the positive-capacity energy recovery device from the drainage line and the concentration line, and the raw water flow rate control means controls at least one of the flow rate control valves. The flow rate of raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge is controlled.

また、本発明は、上記膜分離装置において、希薄水の濃度を検出する第1の濃度センサ、バイパス管を流れる濃縮水の濃度を検出する第2のセンサ、供給原水の濃度を検出する第3の濃度センサ、及び原水の温度を検出するセンサを設け、状態検出手段が各センサの出力から容積形エネルギー回収装置の故障及び/又は逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜劣化を検出する機能を備えていることを特徴とする。   In the membrane separation apparatus, the present invention provides a first concentration sensor that detects the concentration of dilute water, a second sensor that detects the concentration of concentrated water flowing through the bypass pipe, and a third sensor that detects the concentration of raw feed water. Concentration sensor and a sensor for detecting the temperature of the raw water, and the state detection means has a function of detecting a failure of the volumetric energy recovery device and / or reverse osmosis membrane deterioration of the reverse osmosis membrane cartridge from the output of each sensor. It is characterized by being.

また、本発明は、上記膜分離装置において、逆浸透膜カートリッジより容積形エネルギー回収装置に導入される濃縮水を該容積形エネルギー回収装置をバイパスして排水する濃縮水バイパスラインと、該濃縮水バイパスラインに設けた流量制御弁と、を設け、状態検出手段が容積形エネルギー回収装置の故障を検出した場合、不具合対応制御手段は濃縮水バイパスラインに設けた流量制御弁を開いて濃縮水を排水することを特徴とする。   The present invention also provides a concentrated water bypass line for draining the concentrated water introduced from the reverse osmosis membrane cartridge into the positive displacement energy recovery device by bypassing the positive displacement energy recovery device, and the concentrated water. A flow control valve provided in the bypass line, and when the state detection means detects a failure of the positive displacement energy recovery device, the failure response control means opens the flow control valve provided in the concentrated water bypass line to supply the concentrated water. It is characterized by draining.

また、本発明は、上記膜分離装置において、状態検出手段が容積形エネルギー回収装置の故障を検出した場合、不具合対応制御手段はブースタポンプを停止して、高圧ポンプのみの運転で逆浸透膜カートリッジに原水を供給することを特徴とする。   Further, according to the present invention, in the above membrane separation apparatus, when the state detection means detects a failure of the positive displacement energy recovery apparatus, the failure countermeasure control means stops the booster pump, and the reverse osmosis membrane cartridge is operated only by the high pressure pump. It is characterized by supplying raw water.

上記のようにエネルギー回収手段として逆浸透膜カートリッジより濃縮水を導入し、供給される原水の一部を加圧する容積形エネルギー回収装置を採用することにより、逆浸透膜カートリッジから吐出された高圧濃縮水の圧力エネルギーを効果的に回収できる。   As described above, high-pressure concentration discharged from the reverse osmosis membrane cartridge by introducing the concentrated water from the reverse osmosis membrane cartridge as an energy recovery means and pressurizing a part of the supplied raw water. Water pressure energy can be recovered effectively.

また、例えば、状態検出手段が容積形エネルギー回収装置の故障を検出した場合、不具合対応制御手段により、濃縮水バイパスラインに設けた流量制御弁を開いて濃縮水を排水し、濃縮水が容積形エネルギー回収装置内に閉じ込められることを防止したり、ブースタポンプを停止して、高圧ポンプのみの運転で逆浸透膜カートリッジに原水を供給したり、高圧ポンプをバックアップするためのバックアップポンプがある場合はブースタポンプを停止して、バックアップポンプを運転し、高圧ポンプとバックアップポンプの運転で逆浸透膜カートリッジに原水を供給する等の対策を素早くとることができる。   Also, for example, when the state detection means detects a failure of the positive displacement energy recovery device, the failure countermeasure control means opens the flow control valve provided in the concentrated water bypass line to drain the concentrated water, and the concentrated water is When there is a backup pump to prevent trapping in the energy recovery device, stop the booster pump, supply raw water to the reverse osmosis membrane cartridge only by operating the high pressure pump, or back up the high pressure pump It is possible to quickly take measures such as stopping the booster pump, operating the backup pump, and supplying raw water to the reverse osmosis membrane cartridge by operating the high-pressure pump and the backup pump.

また、例えば、状態検出手段が逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜劣化を検出した場合、適正な時期に逆浸透膜の洗浄又は交換が可能となる。   Further, for example, when the state detection means detects reverse osmosis membrane deterioration of the reverse osmosis membrane cartridge, the reverse osmosis membrane can be washed or replaced at an appropriate time.

また、本発明は、供給された原水を加圧する高圧ポンプと、逆浸透膜カートリッジと、逆浸透膜カートリッジより濃縮水側下流に配置したエネルギー回収手段とを備え、高圧ポンプで加圧された高圧原水を逆浸透膜カートリッジに導入し、希薄水と濃縮水に分離する膜分離装置の運転管理方法において、エネルギー回収手段として容積形エネルギー回収装置を用いると共に、ブースタポンプを設け、逆浸透膜カートリッジより濃縮水を容積形エネルギー回収装置に導入し、供給される原水の一部を加圧し、該加圧した原水をブースタポンプで加圧し、該加圧した原水を高圧ポンプと逆浸透膜カートリッジを接続する接続管を流れる高圧原水に合流させると共に、逆浸透膜カートリッジに供給する原水流量を制御し、当該膜分離装置の各部の状態を検出する状態検出手段で監視し、該状態検出手段が各部の不具合を検出したら不具合対応制御手段でその不具合に応じて各部を制御することを特徴とする。   The present invention also includes a high-pressure pump that pressurizes the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and is pressurized by a high-pressure pump. In the operation management method of the membrane separation device that introduces raw water into the reverse osmosis membrane cartridge and separates it into dilute water and concentrated water, while using a positive displacement energy recovery device as energy recovery means, a booster pump is provided, and from the reverse osmosis membrane cartridge Concentrated water is introduced into the volumetric energy recovery device, part of the supplied raw water is pressurized, the pressurized raw water is pressurized with a booster pump, and the pressurized raw water is connected to the high-pressure pump and reverse osmosis membrane cartridge The high pressure raw water flowing through the connecting pipe and the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge are controlled, and the shape of each part of the membrane separation device Monitoring a state detecting means for detecting, said state detecting means and controls the respective units according to the defect in the defect response control means upon detection of failure of each component.

本発明によれば、下記のような優れた効果が期待できる。
・逆浸透膜カートリッジから吐出された高圧濃縮水の圧力エネルギーを効果的に回収できるので、膜分離装置の所要エネルギーが少なく、運用コストが安価となる。
・容積形エネルギー回収装置の故障を検出できることにより、その修理や交換等の速やかな対応が可能となる。
・逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜の劣化が検出できるから、適切な時期にその洗浄又は交換が可能となる。
According to the present invention, the following excellent effects can be expected.
-Since the pressure energy of the high-pressure concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge can be recovered effectively, the required energy of the membrane separation device is small and the operation cost is low.
-By detecting the failure of the positive displacement energy recovery device, it is possible to promptly respond to repair or replacement.
-Since the deterioration of the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane cartridge can be detected, it can be washed or replaced at an appropriate time.

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。膜分離装置として海水淡水化装置を例に説明する。図1は本発明に係る海水淡水化装置の第1の態様を示す模式図である。図示するように本海水淡水化装置は、取水ポンプ1、前処理装置2、高圧ポンプ(HP)3、逆浸透膜カートリッジ4、容積形エネルギー回収装置(ER)5、ブースタポンプ(BP)6、制御装置7を備えている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A seawater desalination apparatus will be described as an example of a membrane separation apparatus. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first aspect of a seawater desalination apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the seawater desalination apparatus includes a water intake pump 1, a pretreatment device 2, a high pressure pump (HP) 3, a reverse osmosis membrane cartridge 4, a positive displacement energy recovery device (ER) 5, a booster pump (BP) 6, A control device 7 is provided.

取水ポンプ1により取水された海水100は、前処理装置2により所定の水質条件に整えられた後、供給ライン9を通って電動モータ8により駆動される高圧ポンプ(HP)3に供給され、該高圧ポンプ(HP)3で加圧され、高圧ポンプ(HP)3と逆浸透膜カートリッジ4を接続する接続管である高圧ライン10を通って逆浸透膜カートリッジ4に流入する。逆浸透膜カートリッジ4の高圧室11内の海水の一部は、逆浸透圧力に打ち勝って逆浸透膜4aを通過し、溶質(塩分)が除去され、希薄水(脱塩水)102として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジ4から濃縮海水ライン13へ排出される。   The seawater 100 taken by the intake pump 1 is adjusted to a predetermined water quality condition by the pretreatment device 2 and then supplied to the high-pressure pump (HP) 3 driven by the electric motor 8 through the supply line 9. It is pressurized by the high pressure pump (HP) 3 and flows into the reverse osmosis membrane cartridge 4 through the high pressure line 10 which is a connecting pipe connecting the high pressure pump (HP) 3 and the reverse osmosis membrane cartridge 4. A part of the seawater in the high pressure chamber 11 of the reverse osmosis membrane cartridge 4 overcomes the reverse osmosis pressure and passes through the reverse osmosis membrane 4 a, the solute (salt content) is removed, and it is taken out as diluted water (demineralized water) 102. The other seawater is discharged from the reverse osmosis membrane cartridge 4 to the concentrated seawater line 13 in a state where the salinity is increased and concentrated.

逆浸透膜カートリッジ4から排出された高圧の濃縮水であるリジェクト103(濃縮海水)が保有する圧力エネルギーは容積形エネルギー回収装置(ER)5に導入され、圧力エネルギーを失ったリジェクト103(濃縮海水)は、エネルギー回収された低圧濃縮海水(リジェクト)104として排水ライン14を通って廃棄される。容積形エネルギー回収装置(ER)5としては、例えば後に詳述する容積形ピストンポンプ等が使用されており、該容積形ピストンポンプで供給ライン9の海水の一部がポンプアップされ、供給海水バイパスライン15へと排出され、最終的には高圧ライン10を通る高圧海水に合流する。   The pressure energy held by the reject 103 (concentrated seawater), which is high-pressure concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge 4, is introduced into the positive displacement energy recovery device (ER) 5, and the reject 103 (concentrated seawater) that has lost the pressure energy. ) Is discarded through the drainage line 14 as low-pressure concentrated seawater (reject) 104 from which energy has been recovered. As the positive displacement energy recovery device (ER) 5, for example, a positive displacement piston pump, which will be described in detail later, is used. A portion of the seawater in the supply line 9 is pumped up by the positive displacement piston pump, and the supply seawater bypass is performed. It is discharged to the line 15 and finally joins the high-pressure seawater passing through the high-pressure line 10.

逆浸透膜カートリッジ4や濃縮海水ライン13の圧力損失、容積形エネルギー回収装置(ER)5の制御弁や切替弁等における圧力損失、エネルギー回収チャンバーと内部ピストンとの間の漏れ損失等により、供給海水バイパスライン15中の海水の圧力は高圧ライン10を通って逆浸透膜カートリッジ4に流入する海水の圧力より低い。そこで、供給海水バイパスライン15中を通る海水と高圧ライン10中を通る海水を合流させるために、供給海水バイパスライン15の途中に電動モータ16で駆動されるブースタポンプ(BP)6を設置し、上記圧力損失分だけ供給海水バイパスライン15中の海水を加圧する。このブースタポンプ(BP)6は、高圧ポンプ(HP)3に比べて小さい電気容量で供給海水バイパスライン15中を通る海水を高圧ライン10中を通る海水に合流させることができる圧力に昇圧できる。   Supply due to pressure loss in reverse osmosis membrane cartridge 4 and concentrated seawater line 13, pressure loss in control valve and switching valve of positive displacement energy recovery device (ER) 5, leakage loss between energy recovery chamber and internal piston, etc. The pressure of seawater in the seawater bypass line 15 is lower than the pressure of seawater flowing into the reverse osmosis membrane cartridge 4 through the high pressure line 10. Therefore, in order to join the seawater passing through the supply seawater bypass line 15 and the seawater passing through the high-pressure line 10, a booster pump (BP) 6 driven by the electric motor 16 is installed in the middle of the supply seawater bypass line 15, Seawater in the supply seawater bypass line 15 is pressurized by the pressure loss. The booster pump (BP) 6 can increase the pressure of seawater passing through the supply seawater bypass line 15 to a pressure at which the seawater passing through the high pressure line 10 can be merged with a smaller electric capacity than the high pressure pump (HP) 3.

制御装置7には、高圧ポンプ(HP)3の吐出流量Q0-1とブースタポンプ(BP)6の吐出流量Q0-2を算出するポンプ吐出流量(供給海水流量)算出部20、理想の希薄水流量を設定希薄水量QS1として設定する希薄水流量設定部21、ブースタポンプ(BP)6の回転数を選定するBP回転数選定部22−1、及びブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線と高圧ポンプ(HP)3のQ−H曲線を記憶する記憶部23を備えている。なお、ここでは、高圧ポンプ(HP)3の回転数を一定としブースタポンプ6の回転数を制御して所定の希薄水流量Q1を得る場合であるが、後に詳述するが図12及び図13に示すように、バルブ開度選定部22−2、22−3を設け、高圧ポンプ(HP)3及びブースタポンプ(BP)6の設定吐出流量に対してバルブの開閉度を制御する場合、図14に示すようにブースタポンプ(BP)6の回転数を一定とし、HP回転数選定部22−4を用いて高圧ポンプ(HP)3の回転数を制御する場合もある。 The control device 7 includes a pump discharge flow rate (supply seawater flow rate) calculation unit 20 that calculates a discharge flow rate Q 0-1 of the high-pressure pump (HP) 3 and a discharge flow rate Q 0-2 of the booster pump (BP) 6. The diluted water flow rate setting unit 21 that sets the diluted water flow rate as the set diluted water amount Q S1 , the BP rotation number selection unit 22-1 that selects the rotation number of the booster pump (BP) 6, and the Q− of the booster pump (BP) 6 A storage unit 23 for storing the H curve and the QH curve of the high-pressure pump (HP) 3 is provided. In this case, the rotation speed of the high-pressure pump (HP) 3 is kept constant and the rotation speed of the booster pump 6 is controlled to obtain a predetermined dilute water flow rate Q 1 . As shown in FIG. 13, when the valve opening degree selection units 22-2 and 22-3 are provided and the opening / closing degree of the valve is controlled with respect to the set discharge flow rate of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6, As shown in FIG. 14, the rotation speed of the booster pump (BP) 6 may be constant, and the rotation speed of the high-pressure pump (HP) 3 may be controlled using the HP rotation speed selection unit 22-4.

ポンプ吐出流量算出部20には圧力センサ26で検出した高圧ポンプ(HP)3の吐出圧力P0-1と圧力センサ27で検出したブースタポンプ(BP)6の吐出圧力P0-2、及び圧力センサ19で検出された逆浸透膜カートリッジ4の高圧室11側の圧力P2が入力されるようになっている。ポンプ吐出水流量算出部20は逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの膜特性変化及び海水100中の海水溶質(塩分)濃度等を考慮し、逆浸透膜カートリッジ4で処理する希薄水流量Q1が希薄水流量設定部21で設定された設定希薄水量QS1になるように、供給海水流量(ポンプ吐出流量)Q0を算出する。即ち希薄水流量Q1が設定希薄水流量QS1になるように、高圧ポンプ(HP)3の吐出流量Q0-1とブースタポンプ(BP)6の吐出流量Q0-2を算出する。 The pump discharge flow rate calculation unit 20 includes a discharge pressure P 0-1 of the high pressure pump (HP) 3 detected by the pressure sensor 26, a discharge pressure P 0-2 of the booster pump (BP) 6 detected by the pressure sensor 27, and a pressure. The pressure P 2 on the high pressure chamber 11 side of the reverse osmosis membrane cartridge 4 detected by the sensor 19 is input. The pump discharge water flow rate calculation unit 20 considers changes in the membrane characteristics of the reverse osmosis membrane 4a of the reverse osmosis membrane cartridge 4 and the concentration of sea water in the seawater 100 (salt content), and the like. The supplied seawater flow rate (pump discharge flow rate) Q 0 is calculated so that 1 becomes the set diluted water amount Q S1 set by the diluted water flow rate setting unit 21. That is, the discharge flow rate Q 0-1 of the high-pressure pump (HP) 3 and the discharge flow rate Q 0-2 of the booster pump (BP) 6 are calculated so that the diluted water flow rate Q 1 becomes the set diluted water flow rate Q S1 .

BP回転数選定部22−1は、記憶部23に記憶されている高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線を参照して、ポンプ吐出流量算出部20で算出したポンプ吐出流量Q0(Q0-1+Q0-2)が得られるようにブースタポンプ(BP)6の回転数を選定する(ここでは高圧ポンプ(HP)3の吐出流量Q0-1を所定の一定値としブースタポンプ(BP)6の回転数を制御して所定のポンプ吐出流量Q0を得る)。この選定された回転数はドライバ(ここではインバータ24)を介して、電動モータ16に送られ、ブースタポンプ(BP)6は選定された回転数で回転する。 The BP rotation speed selection unit 22-1 is calculated by the pump discharge flow rate calculation unit 20 with reference to the QH curves of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6 stored in the storage unit 23. The number of rotations of the booster pump (BP) 6 is selected so that the pump discharge flow rate Q 0 (Q 0-1 + Q 0-2 ) can be obtained (here, the discharge flow rate Q 0-1 of the high pressure pump (HP) 3 is set to a predetermined value). And a predetermined pump discharge flow rate Q 0 is obtained by controlling the rotation speed of the booster pump (BP) 6. The selected number of revolutions is sent to the electric motor 16 via a driver (here, the inverter 24), and the booster pump (BP) 6 rotates at the selected number of revolutions.

なお、図1において、P0-1は高圧ポンプ(HP)3の吐出圧力、Q0-1は高圧ポンプ(HP)3の吐出流量、C0-1は高圧ライン10の溶質(塩分)濃度、P0-2はブースタポンプ(BP)6の吐出圧力、Q0-2はブースタポンプ(BP)6の吐出流量、C0-2は供給海水バイパスライン15の溶質(塩分)濃度、P1は逆浸透膜カートリッジ4の希薄水側(脱塩水側)圧力、Q1は希薄水(脱塩水)の流量、C1は希薄水の溶質(塩分)濃度を夫々示す。 In FIG. 1, P 0-1 is the discharge pressure of the high pressure pump (HP) 3, Q 0-1 is the discharge flow rate of the high pressure pump (HP) 3, and C 0-1 is the solute (salt content) concentration of the high pressure line 10. , P 0-2 is the discharge pressure of the booster pump (BP) 6, Q 0-2 is the discharge flow rate of the booster pump (BP) 6, C 0-2 is the solute (salt content) concentration of the supply seawater bypass line 15, and P 1 Is the dilute water side (demineralized water side) pressure of the reverse osmosis membrane cartridge 4, Q 1 is the flow rate of dilute water (demineralized water), and C 1 is the solute (salt content) concentration of dilute water.

図2は制御装置7の機能ブロック図であり、制御装置7は、DW−T機能部7−1、ΔP−Q1機能部7−2、π−CM機能部7−3、Q−H機能部7−4を備えている。DW−T機能部7−1は、図示するように縦軸にDW/T(DWは逆浸透膜4aの水の拡散係数)を横軸に供給海水の温度Tを示すデータを備えている。ΔP−Q1機能部7−2は縦軸に逆浸透膜4aの逆浸透圧πを越える圧力ΔPを横軸に希薄水流量Q1を示すデータを備えている。π−CM機能部7−3は縦軸に浸透圧πを横軸に海水濃度CMを示すデータを備えている。Q−H機能部7−4は縦軸に高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)の合成水頭圧Hを横軸に吐出流量Qを示すデータ(Q−H曲線)を備えている。 Figure 2 is a functional block diagram of the control device 7, the control device 7, D W -T functional unit 7-1, [Delta] P-Q 1 functional section 7-2, [pi-C M functional unit 7-3, Q- An H function unit 7-4 is provided. As shown in the figure, the D W -T function unit 7-1 includes data indicating D W / T (D W is the diffusion coefficient of water in the reverse osmosis membrane 4a) on the vertical axis and the temperature T of the supplied seawater on the horizontal axis. ing. The ΔP-Q 1 function unit 7-2 includes data indicating the pressure ΔP exceeding the reverse osmosis pressure π of the reverse osmosis membrane 4a on the vertical axis and the diluted water flow rate Q 1 on the horizontal axis. The π-C M function unit 7-3 includes data indicating the osmotic pressure π on the vertical axis and the seawater concentration C M on the horizontal axis. The QH function unit 7-4 includes data (QH curve) indicating the combined water head pressure H of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) on the vertical axis and the discharge flow rate Q on the horizontal axis.

次に、図2の機能ブロック図に基づいて制御装置7の作用を説明する。DW−T機能部7−1はTとDW/Tの関係式曲線55から温度センサ43で検出した供給海水の温度TよりDW/Tを算出しており、逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの種類により定まる係数Kは下式から求まる。
K=K0(DW/T)
(但し、K0は逆浸透膜4aの種類で定まる既知の定数、DWは水の拡散係数)
ここで、設定変更前の吐出圧力(供給海水圧力)P0が仮設定されている。
また、π−CM機能部7−3は、上記のように縦軸に浸透圧πを横軸に海水溶質(塩分)濃度CMを示しており、曲線54は海水溶質(塩分)濃度CMと浸透圧πの関係を示す。曲線54の関係から海水溶質(塩分)濃度CMが求まれば、供給海水の海水浸透圧πMが求まる。
Next, the operation of the control device 7 will be described based on the functional block diagram of FIG. The D W -T function unit 7-1 calculates D W / T from the temperature T of the supplied seawater detected by the temperature sensor 43 from the relational curve 55 of T and D W / T, and the reverse osmosis membrane cartridge 4 The coefficient K determined by the type of the reverse osmosis membrane 4a is obtained from the following equation.
K = K 0 (D W / T)
(Where K 0 is a known constant determined by the type of reverse osmosis membrane 4a, and D W is the diffusion coefficient of water)
Here, the discharge pressure (supply seawater pressure) P 0 before the setting change is temporarily set.
Further, as described above, the π-C M function unit 7-3 shows the osmotic pressure π on the vertical axis and the sea water solubility (salt content) concentration C M on the horizontal axis, and the curve 54 shows the sea water solubility (salt content) concentration C. The relationship between M and osmotic pressure π is shown. If seawater solute (salt) concentration C M from the relationship of the curve 54 is obtained, it is obtained seawater osmotic pressure [pi M feed seawater.

また、逆浸透膜カートリッジ4の供給側の海水溶質(塩分)濃度CMは、近似的にCM≒(C0+C2)/2で定まる。海水溶質(塩分)濃度C0、濃縮海水溶質(塩分)濃度C2は回収率Q1/Q0が著しく変化しない限り、上記近似式でよい。従って、逆浸透膜カートリッジ4に供給される海水の海水溶質(塩分)濃度C0、濃縮海水溶質(塩分)濃度C2は特に装置の通常運転中は定数とみなすことができる。 Further, the sea water concentration (salt content) C M on the supply side of the reverse osmosis membrane cartridge 4 is approximately determined by C M ≈ (C 0 + C 2 ) / 2. The sea water concentration (salt content) C 0 and the concentration sea water concentration (salt content) C 2 may be the above approximate equations as long as the recovery rate Q 1 / Q 0 does not change significantly. Therefore, the sea water concentration (salt content) C 0 and the concentrated sea water concentration (salt content) C 2 of the seawater supplied to the reverse osmosis membrane cartridge 4 can be regarded as constants, particularly during normal operation of the apparatus.

また、π−CM機能部7−3とQ−H機能部7−4は縦軸が同スケールで示してあり、逆浸透膜カートリッジ4の供給側圧力PMは仮設定した吐出圧力P0から逆浸透膜カートリッジ4での供給側高圧ライン10の海水の管路による損失ヘッドPL1を減じたものである。逆浸透膜カートリッジ4の希薄水側圧力P1は略一定であり、また希薄水の溶質(塩分)濃度C1は一定とみてよいから希薄水の浸透圧π1は一定としてよい。そこで逆浸透圧ΔPは、
ΔP=(PM−P1)−(πM−π1
と算出される。(この関係はπ−CM機能部7−3とQ−H機能部7−4の間に取り出して示している)
Also, the π-C M function unit 7-3 and the QH function unit 7-4 have the same vertical axis, and the supply pressure P M of the reverse osmosis membrane cartridge 4 is the temporarily set discharge pressure P 0. The loss head PL1 due to the seawater conduit of the supply side high-pressure line 10 in the reverse osmosis membrane cartridge 4 is reduced. The dilute water pressure P 1 of the reverse osmosis membrane cartridge 4 is substantially constant, and the solute (salt content) C 1 of dilute water may be considered constant, so that the osmotic pressure π 1 of dilute water may be constant. Therefore, the reverse osmotic pressure ΔP is
ΔP = (P M −P 1 ) − (π M −π 1 )
Is calculated. (This relationship is shown removed during [pi-C M functional unit 7-3 and Q-H functional unit 7-4)

ΔP−Q1機能部7−2はπ−CM機能部7−3とQ−H機能部7−4と縦軸のスケールを等しくしており、逆浸透膜カートリッジ4の希薄水流量Q1は、直線56で示される下記式で求まる。
1=AMKΔP (1)
(但し、AMは逆浸透膜4aの面積、ΔPは逆浸透膜カートリッジ4に供給される海水の浸透圧πMを越える逆浸透膜4a近傍の圧力である)
[Delta] P-Q 1 functional section 7-2 [pi-C M functional unit 7-3 and Q-H functional unit 7-4 and the scale of the vertical axis are equal, a reverse osmosis membrane dilute water cartridge 4 flow rate Q 1 Is obtained by the following equation represented by a straight line 56.
Q 1 = A M KΔP (1)
(Where A M is the area of the reverse osmosis membrane 4a, and ΔP is the pressure in the vicinity of the reverse osmosis membrane 4a exceeding the osmotic pressure π M of seawater supplied to the reverse osmosis membrane cartridge 4)

制御装置7のQ−H機能部7−4は、縦軸に圧力Hを横軸に流量Qを示したものであり、ポンプのQ−H曲線(図3に詳細を示すように、合成Q−H曲線53、53’は高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の合成Q−H曲線を、曲線51は高圧ポンプ(HP)3のQ−H曲線を、曲線52、曲線52’はブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線)と、逆浸透膜カートリッジ4への吐出圧力P0に対応する逆浸透圧カートリッジ4の希薄水流量Q1の曲線57を同スケールで示した図となっている。 The Q-H function unit 7-4 of the control device 7 has a pressure H on the vertical axis and a flow rate Q on the horizontal axis. The Q-H curve of the pump (as shown in detail in FIG. -H curves 53 and 53 'are combined QH curves of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6, and curves 51 are QH curves of the high pressure pump (HP) 3 and curves 52 and 52. 'Shows the Q-H curve of the booster pump (BP) 6) and the curve 57 of the dilute water flow rate Q 1 of the reverse osmotic pressure cartridge 4 corresponding to the discharge pressure P 0 to the reverse osmosis membrane cartridge 4 on the same scale. It is a figure.

制御装置7で逆浸透膜カートリッジ4に供給する供給海水流量Q0を制御する制御処理手順を説明する。ここでは、高圧ポンプ(HP)3の回転数を一定とし、ブースタポンプ(BP)6の吐出流量、即ちブースタポンプ(BP)6の回転数を制御して逆浸透膜カートリッジ4に供給する海水の流量を制御する処理手順である。 A control processing procedure for controlling the supplied seawater flow rate Q 0 supplied to the reverse osmosis membrane cartridge 4 by the control device 7 will be described. Here, the rotation speed of the high-pressure pump (HP) 3 is made constant, the discharge flow rate of the booster pump (BP) 6, that is, the rotation speed of the booster pump (BP) 6 is controlled, and the seawater supplied to the reverse osmosis membrane cartridge 4 This is a processing procedure for controlling the flow rate.

(ステップST1)
先ず、理想の希薄水流量Q1(=QS1)を希薄水流量設定部21から設定する。
(Step ST1)
First, an ideal diluted water flow rate Q 1 (= Q S1 ) is set from the diluted water flow rate setting unit 21.

(ステップST2)
次に、ブースタポンプ(BP)6の回転数Nが仮定される。図3はQ−H機能部7−4の詳細を示す図である。ここでは、逆浸透膜カートリッジ4に供給する海水の流量制御を高圧ポンプ(HP)3の回転数を固定とし、ブースタポンプ(BP)6の回転数Nを変えることで行う場合のQ−H曲線を示している。図示するように、高圧ポンプ(HP)3の回転数を固定したQ−H曲線51に対して、ブースタポンプ(BP)6の(濃縮海水ライン13側圧力を含めた)Q−H曲線を曲線52から曲線52’に変えると高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の合成したQ−H曲線は合成Q−H曲線53から合成Q−H曲線53’へと変化する。
(Step ST2)
Next, the rotation speed N of the booster pump (BP) 6 is assumed. FIG. 3 is a diagram showing details of the QH function unit 7-4. Here, the QH curve when the flow rate control of the seawater supplied to the reverse osmosis membrane cartridge 4 is performed by fixing the rotation speed of the high-pressure pump (HP) 3 and changing the rotation speed N of the booster pump (BP) 6. Is shown. As shown in the drawing, the QH curve (including the concentrated seawater line 13 side pressure) of the booster pump (BP) 6 is curved with respect to the QH curve 51 in which the rotation speed of the high pressure pump (HP) 3 is fixed. When changing from 52 to the curve 52 ′, the combined QH curve of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6 changes from the combined QH curve 53 to the combined QH curve 53 ′.

(ステップST3)
上記式(1)により算出された希薄水流量Q1をQ1CALCとする。
(Step ST3)
Let the diluted water flow rate Q 1 calculated by the above equation (1) be Q 1CALC .

(ステップST4)
上記設定した設定希薄水流量QS1の値と上記算出した希薄水流量Q1CALCとを比較する。そしてこの誤差が大きいときは上記ステップST2に戻りブースタポンプ(BP)6の回転数Nを再仮定してステップST2〜ST4をループとして繰り返し、希薄水流量Q1と算出した希薄水流量Q1CALCの誤差が小さくなるまで繰り返す。つまり、先にステップST2で仮定した吐出圧力P0で求まるQ1CALCが、Q1CALC−QS1>0になるときは、再仮定の吐出圧力P0を小さくするように、Q1CALC−QS1<0になるときは、再仮定の吐出圧力P0の値が大きくなるようにブースタポンプ(BP)6の回転数Nを変更し、Q−H曲線を曲線52から曲線52’と変化することで全体のQ−H曲線(合成Q−H曲線)を曲線53から曲線53’にし、吐出圧力P0を曲線57において設定値QS1になるような値に持っていく。また、吐出圧力P0を曲線57において希薄水流量の最大値Q1maxになる吐出圧力値P01に持っていくことにより、希薄水流量を最大値Q1maxにすることができる。
(Step ST4)
The value of the set diluted water flow rate Q S1 is compared with the calculated diluted water flow rate Q 1CALC . Then repeat steps ST2~ST4 as a loop when the error is large, and re-assuming the rotational speed N of the booster pump (BP) 6 returns to step ST2, the lean water flow rate Q 1CALC calculated lean water flow rate Q 1 Repeat until the error is small. That, Q 1CALC which is obtained by the discharge pressure P 0 which is assumed in step ST2 earlier, when it comes to Q 1CALC -Q S1> 0, as to reduce the discharge pressure P 0 of the re-assumption, Q 1CALC -Q S1 < When it becomes 0, the rotation speed N of the booster pump (BP) 6 is changed so that the value of the re-assumed discharge pressure P 0 is increased, and the QH curve is changed from the curve 52 to the curve 52 ′. The entire QH curve (combined QH curve) is changed from the curve 53 to the curve 53 ′, and the discharge pressure P 0 is brought to a value such that the curve 57 becomes the set value Q S1 . Further, by bringing the discharge pressure P 0 to the discharge pressure value P 01 which becomes the maximum value Q 1max of the diluted water flow rate in the curve 57, the diluted water flow rate can be set to the maximum value Q 1max .

逆浸透膜カートリッジ4に供給する吐出圧力P0が曲線57に対して上記設定した希薄水流量QS1になるようにするために、具体的な制御方法としてはBP回転数選定部22−1により、ブースタポンプ(BP)6の回転数を選定し、ドライバ24(ここではインバータ)に出力する。ドライバ24は電動モータ16の回転数を制御してブースタポンプ(BP)6の回転数を制御し、回転数Nを変化させブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線が曲線52から曲線52’と変化することで、相対的に全体のQ−H曲線も曲線53から曲線53’に変化する。 In order to set the discharge pressure P 0 supplied to the reverse osmosis membrane cartridge 4 to the diluted water flow rate Q S1 set for the curve 57, a specific control method is as follows. The number of rotations of the booster pump (BP) 6 is selected and output to the driver 24 (inverter here). The driver 24 controls the rotational speed of the electric motor 16 to control the rotational speed of the booster pump (BP) 6 and changes the rotational speed N so that the QH curve of the booster pump (BP) 6 changes from the curve 52 to the curve 52 ′. As a result, the entire QH curve relatively changes from the curve 53 to the curve 53 ′.

上記のように制御装置7は希薄水流量Q1の値を設定すると供給海水の濃度と浸透圧の関係が定まっているため、高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の合成Q−H曲線をブースタポンプ(BP)6の回転数を変更する事で任意に設定した希薄水の流量に合わせることができる。つまり高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6の運転点と希薄水流量Q1との関係は一義的に決定される。また、希薄水流量Q1の設定値を逆浸透膜カートリッジ4(逆浸透膜4a)の曲線57における希薄水流量の最大値Q1max点に合せると、該最大値Q1max点での希薄水流量が得られる。 As described above, when the control device 7 sets the value of the dilute water flow rate Q 1 , the relationship between the concentration of the supplied seawater and the osmotic pressure is fixed, so the combined Q− of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6. The H curve can be adjusted to the flow rate of diluted water arbitrarily set by changing the rotation speed of the booster pump (BP) 6. That relationship between the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) operating point and lean water flow rate to Q 1 6 is uniquely determined. Further, when the set value of the diluted water flow rate Q 1 is matched with the maximum value Q 1max point of the diluted water flow rate in the curve 57 of the reverse osmosis membrane cartridge 4 (reverse osmosis membrane 4a), the diluted water flow rate at the maximum value Q 1max point. Is obtained.

図4は容積形エネルギー回収装置(ER)5の一例として、容積形のピストンポンプの構成例を示す図である。容積形のピストンポンプ30は制御切替弁31、切替弁32、2個のエネルギー回収チャンバー33、34を備えている。制御切替弁31の流入口には濃縮海水ライン13が接続され、流出口には排水ライン14が接続されている。また、切替弁32の流入口には供給ライン9が接続され、流出口には供給海水バイパスライン15が接続されている。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a positive displacement piston pump as an example of the positive displacement energy recovery device (ER) 5. The positive displacement piston pump 30 includes a control switching valve 31, a switching valve 32, and two energy recovery chambers 33 and 34. The concentrated seawater line 13 is connected to the inlet of the control switching valve 31, and the drainage line 14 is connected to the outlet. The supply line 9 is connected to the inlet of the switching valve 32, and the supply seawater bypass line 15 is connected to the outlet.

上記構成の容積形ピストンポンプ30において、制御切替弁31を図4(a)に示すように切り替えると、濃縮海水ライン13からの高圧のリジェクト(濃縮海水)103はエネルギー回収チャンバー33に流入し、ピストン33aを矢印Bの方向に押圧移動させると共に、該エネルギー回収チャンバー33の内に供給ライン9及び切替弁32を通って供給されていた海水は、ピストン33aに押圧されてリジェクト103(濃縮海水)とほぼ同じ圧力に加圧され切替弁32を通って、供給海水バイパスライン15に吐出される。一方、供給海水バイパスライン15に圧力エネルギーを伝達したエネルギー回収チャンバー34には、供給ライン9の海水が切替弁32を通って流入し、ピストン34aを矢印Cの方向に押圧移動させると共に、圧力の消失したリジェクト(濃縮海水)104は排水ライン14に吐出される。   In the positive displacement piston pump 30 having the above configuration, when the control switching valve 31 is switched as shown in FIG. 4A, the high-pressure reject (concentrated seawater) 103 from the concentrated seawater line 13 flows into the energy recovery chamber 33, While moving the piston 33a in the direction of arrow B, the seawater supplied through the supply line 9 and the switching valve 32 into the energy recovery chamber 33 is pressed by the piston 33a and rejected 103 (concentrated seawater). And is discharged to the supply seawater bypass line 15 through the switching valve 32. On the other hand, the seawater in the supply line 9 flows into the energy recovery chamber 34 that has transmitted the pressure energy to the supply seawater bypass line 15 through the switching valve 32, and the piston 34a is pressed and moved in the direction of arrow C. The rejected (concentrated seawater) 104 that has disappeared is discharged to the drain line 14.

制御切替弁31を図4(b)に示すように切り替えると、濃縮海水ライン13からの高圧のリジェクト(濃縮海水)103はエネルギー回収チャンバー34に流入し、ピストン34aを矢印Fの方向に押圧移動させると共に、該エネルギー回収チャンバー34の内の海水は、ピストン34aに押圧されてリジェクト(濃縮海水)103とほぼ同じ圧力に加圧され切替弁32を通って、供給海水バイパスライン15に吐出される。一方供給ライン9の海水は切替弁32を通ってエネルギー回収チャンバー33に流入し、ピストン33aを矢印Eの方向に押圧移動させると共に、圧力の消失したリジェクト(濃縮海水)104は排水ライン14に吐出される。   When the control switching valve 31 is switched as shown in FIG. 4B, the high-pressure reject (concentrated seawater) 103 from the concentrated seawater line 13 flows into the energy recovery chamber 34, and the piston 34a is pushed and moved in the direction of arrow F. At the same time, the seawater in the energy recovery chamber 34 is pressed by the piston 34 a and pressurized to substantially the same pressure as the reject (concentrated seawater) 103, passes through the switching valve 32, and is discharged to the supply seawater bypass line 15. . On the other hand, the seawater in the supply line 9 flows into the energy recovery chamber 33 through the switching valve 32 and pushes and moves the piston 33a in the direction of arrow E, and the rejected (concentrated seawater) 104 whose pressure has disappeared is discharged to the drainage line 14. Is done.

上記のように、逆浸透膜カートリッジ4や濃縮海水ライン13の圧力損失、容積形エネルギー回収装置(ER)5である容積形ピストンポンプ30の制御切替弁31や切替弁32等における圧力損失、エネルギー回収チャンバー33、34と内部ピストン33a、34aとの間の漏れ損失等により、供給海水バイパスライン15中の海水の圧力は高圧ライン10を通って逆浸透膜カートリッジ4に流入する海水の圧力より低い。ブースタポンプ6は供給海水バイパスライン15中の海水を加圧してこの圧力損失を補償し、高圧ライン10中の海水と合流させるために設けられている。従って、ブースタポンプ6は高圧ポンプ3より小さい電気容量のポンプで済む。   As described above, pressure loss in the reverse osmosis membrane cartridge 4 and the concentrated seawater line 13, pressure loss in the control switching valve 31 and switching valve 32 of the positive displacement piston pump 30 which is the positive displacement energy recovery device (ER) 5, energy The pressure of seawater in the supply seawater bypass line 15 is lower than the pressure of seawater flowing into the reverse osmosis membrane cartridge 4 through the high pressure line 10 due to leakage loss between the recovery chambers 33 and 34 and the internal pistons 33a and 34a. . The booster pump 6 is provided to pressurize the seawater in the supply seawater bypass line 15 to compensate for this pressure loss and to merge with the seawater in the high-pressure line 10. Therefore, the booster pump 6 may be a pump having an electric capacity smaller than that of the high-pressure pump 3.

上記構成の海水淡水化装置において、逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの脱塩率は、膜特性、即ち温度、圧力、透過流量から予測される。また、容積形エネルギー回収装置(ER)5の構造上の特徴として、上記容積形ピストンポンプ30のように、濃縮海水と供給海水とを隔離する工夫はなされているが、ピストン33a、34a等の要素の磨耗等により漏れを完全に持続的に封止することが難しい。また、水質管理のため、逆浸透膜カートリッジ4の希薄水側(脱塩水側)12に塩分検出器として例えば導電率計40を設けて塩分をモニターし、希薄水(脱塩水)102の脱塩率を監視している。経年変化の影響の少ない設置初期において、脱塩率が予測された値よりも低下した場合は容積形エネルギー回収装置(ER)5における故障(濃縮海水の漏れ)による急増の可能性が高い。   In the seawater desalination apparatus having the above configuration, the desalination rate of the reverse osmosis membrane 4a of the reverse osmosis membrane cartridge 4 is predicted from membrane characteristics, that is, temperature, pressure, and permeate flow rate. Further, as a structural feature of the positive displacement energy recovery device (ER) 5, as in the positive displacement piston pump 30, a device for isolating the concentrated seawater and the supplied seawater has been devised, but the pistons 33 a, 34 a, etc. It is difficult to seal leaks completely and continuously due to element wear and the like. For water quality management, for example, a conductivity meter 40 is provided as a salinity detector on the dilute water side (demineralized water side) 12 of the reverse osmosis membrane cartridge 4 to monitor the salinity and demineralize the dilute water (demineralized water) 102. The rate is monitored. When the desalination rate is lower than the predicted value at the initial stage of installation where the influence of secular change is small, there is a high possibility of rapid increase due to a failure (leakage of concentrated seawater) in the positive displacement energy recovery device (ER) 5.

また、補助測定として供給ライン9、供給海水バイパスライン15にも塩分検出器として導電率計41、42を設けて、後に詳述するように、脱塩水側の導電率計40で測定した塩分とを照合することにより、容積形エネルギー回収装置(ER)5の漏れ状況を把握できる。そして規定値以上に脱塩率が予測値と離れた場合は、軽故障表示と共に、BP回転数選定部22−1ではブースタポンプ(BP)6の回転数を減らして供給海水バイパスライン15側の水量を減らす制御を行う。また、逆浸透膜カートリッジ4の経年変化による膜の劣化(逆浸透膜4aには時の経過と共に、蓄積物が堆積し膜特性(脱塩能力)が低下する)に関しても、後に詳述するように判定することが可能であり、逆浸透膜4aの洗浄時期(又は交換時期)を自動的に設定することができる。   In addition, as the auxiliary measurement, the supply line 9 and the supply seawater bypass line 15 are also provided with conductivity meters 41 and 42 as salinity detectors, and the salinity measured with the conductivity meter 40 on the demineralized water side as described in detail later. By comparing these, it is possible to grasp the leakage situation of the positive displacement energy recovery device (ER) 5. And when the desalination rate deviates from the predicted value beyond the specified value, the BP rotation speed selection unit 22-1 reduces the rotation speed of the booster pump (BP) 6 along with the light failure display, and the supply seawater bypass line 15 side Control to reduce the amount of water. Further, the deterioration of the membrane due to aging of the reverse osmosis membrane cartridge 4 (accumulation of deposits on the reverse osmosis membrane 4a and deterioration of membrane characteristics (desalting ability) with time) will be described in detail later. The cleaning time (or replacement time) of the reverse osmosis membrane 4a can be automatically set.

図5は高圧ライン10に設けた温度センサ43、逆浸透膜カートリッジ4の脱塩水側に設けた導電率計40、供給ライン9に設けた導電率計41、供給海水バイパスライン15に設けた導電率計42の出力により、容積形エネルギー回収装置(ER)の故障、逆浸透膜4aの膜の劣化を検出するための処理フローを示す図である。逆浸透膜カートリッジ4の回収率(%)、塩透過比率(%)、脱塩率(%)は下式で表される。
回収率(%)={(希薄水流量)/(供給海水流量)}×100
塩透過比率(%)={(希薄水の溶質(塩分)濃度)/(供給海水溶質(塩分)濃度)}×100
脱塩率(%)=100−塩透過比率
また、逆浸透膜は温度によって希薄水流量及び脱塩率が図6に示すように変化する。なお、温度が上昇すると希薄水(脱塩水)流量及び塩透過比率は上昇する性質を持っている。
FIG. 5 shows a temperature sensor 43 provided in the high-pressure line 10, a conductivity meter 40 provided on the desalted water side of the reverse osmosis membrane cartridge 4, a conductivity meter 41 provided in the supply line 9, and a conductivity provided in the supply seawater bypass line 15. It is a figure which shows the processing flow for detecting the failure of positive displacement energy recovery apparatus (ER) and the deterioration of the reverse osmosis membrane 4a by the output of the rate meter 42. The recovery rate (%), salt permeation ratio (%), and desalination rate (%) of the reverse osmosis membrane cartridge 4 are expressed by the following equations.
Recovery rate (%) = {(Diluted water flow rate) / (Supply seawater flow rate)} × 100
Salt permeation ratio (%) = {(Dilute water solute (salt) concentration) / (Supply sea water solute (salt) concentration)} × 100
Desalination rate (%) = 100-salt permeation ratio In addition, the flow rate of the dilute water and the desalination rate of the reverse osmosis membrane change depending on the temperature as shown in FIG. Note that dilute water (demineralized water) flow rate and salt permeation ratio increase as the temperature rises.

図5において、温度センサ43による高圧ライン10中の海水検出温度と、圧力センサ26、27によって高圧ライン10及び供給海水バイパスライン15の圧力を測定する(ステップST11)。次に記憶部23に記憶されている高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線を参照して、上記ステップST11で測定された高圧ライン10及び供給海水バイパスライン15の圧力から高圧ポンプ(HP)3とブースタポンプ(BP)6のそれぞれの流量を算出する(ステップST12)。次に図6に示すような、逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの膜特性(脱塩率vs温度・圧力)を予め保存してあったデータから取得し(ステップST13)、制御装置7によって各(ポンプの吐出及び希薄水の)流量は想定される。よって上記膜特性と海水検出温度、各流量のデータから溶質(塩分)濃度CCALを算出(ステップST14)する。次に導電率計40の出力より実際の希薄水の溶質(塩分)濃度C1を算出する(ステップST15)。続いて|CCAL−C1|>閾値かを判断し(ステップST16)、Noであったら正常とする(ステップST17)。 In FIG. 5, the seawater detection temperature in the high pressure line 10 by the temperature sensor 43 and the pressures of the high pressure line 10 and the supply seawater bypass line 15 are measured by the pressure sensors 26 and 27 (step ST11). Next, with reference to the QH curves of the high pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6 stored in the storage unit 23, the high pressure line 10 and the supply seawater bypass line 15 measured in the above step ST11. The flow rates of the high-pressure pump (HP) 3 and the booster pump (BP) 6 are calculated from the pressure (step ST12). Next, as shown in FIG. 6, the membrane characteristics (desalting rate vs. temperature / pressure) of the reverse osmosis membrane 4a of the reverse osmosis membrane cartridge 4 are obtained from previously stored data (step ST13), and the control device 7 The flow rate of each (pump discharge and dilute water) is assumed. Therefore, the solute (salt content) concentration C CAL is calculated from the data of the membrane characteristics, seawater detection temperature, and each flow rate (step ST14). Next, the actual dilute water solute (salt) concentration C 1 is calculated from the output of the conductivity meter 40 (step ST15). Subsequently, it is determined whether or not | C CAL −C 1 |> threshold (step ST16), and if No, it is determined normal (step ST17).

Yesであったら、導電率計41及び導電率計42の出力により、供給海水バイパスライン15及び供給ライン9の海水の夫々溶質(塩分)濃度C0-2、C0-1を測定し(ステップST18)、続いて|C0-2−C0-1|>閾値で、且つ(C0-2−C0-1)>0かを判断し(ステップST19)、Noであったら逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの膜劣化とし(ステップST20)、Yesであったら、容積形エネルギー回収装置(ER)の故障とする(ステップST21)。この逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの膜劣化、及び容積形エネルギー回収装置(ER)の故障は図示しない表示装置や警報装置で警報すると共に、逆浸透膜4aの劣化の場合はその洗浄(又は場合によっては交換)をし、容積形エネルギー回収装置(ER)5の故障の場合は、修理や交換、更には下記の対策を採る。 If yes, the solute (salt content) concentrations C 0-2 and C 0-1 of the seawater in the supply seawater bypass line 15 and the supply line 9 are measured by the outputs of the conductivity meter 41 and the conductivity meter 42 (steps). ST18) Subsequently, it is determined whether or not | C 0-2 -C 0-1 |> threshold and (C 0-2 -C 0-1 )> 0 (step ST19). The membrane deterioration of the reverse osmosis membrane 4a of the cartridge 4 is determined (step ST20), and if Yes, the failure of the volume energy recovery device (ER) is determined (step ST21). The membrane deterioration of the reverse osmosis membrane 4a of the reverse osmosis membrane cartridge 4 and the failure of the volume energy recovery device (ER) are warned by a display device or alarm device (not shown), and if the reverse osmosis membrane 4a is deteriorated, the membrane is washed. (Or replacement in some cases), and in the case of a failure of the positive displacement energy recovery device (ER) 5, repair or replacement, and the following measures are taken.

(容積形エネルギー回収装置(ER)の故障の場合の対策)
高圧ポンプ(HP)3がブースタポンプ(BP)6分の流量が減っても対応可能な設計仕様となっている場合は、ブースタポンプ(BP)6の吐出側に設けたバルブV3を閉じると共に、濃縮海水排水バイパスライン17のバルブV5を開いて、図7に示すように希薄水流量(脱塩水量)の制御目標値Q1を、容積形エネルギー回収装置(ER)5が故障と判定された時点T1でQ2にまで下げる。即ち、図8の破線で示すように、(系全体としては)高圧ポンプ(HP)3+ブースタポンプ(BP)6の揚程曲線(HP+BP)の運転していたものを、実線で示すように、高圧ポンプ(HP)3のみの揚程曲線(HP)の運転に切り換える。
(Measures in case of failure of positive displacement energy recovery device (ER))
When the high-pressure pump (HP) 3 has a design specification that can cope with a decrease in the flow rate of the booster pump (BP) 6 minutes, the valve V3 provided on the discharge side of the booster pump (BP) 6 is closed, by opening the valve V5 of concentrated seawater drainage bypass line 17, the control target value to Q 1 lean water flow rate (demineralized amount) as shown in FIG. 7, the positive-displacement energy recovery apparatus (ER) 5 is determined to failure Lower to Q 2 at time T1. That is, as indicated by the broken line in FIG. 8, the lift curve (HP + BP) of the high pressure pump (HP) 3 + booster pump (BP) 6 (as a whole system) was operated as indicated by the solid line. Switch to the operation of the lift curve (HP) of only the pump (HP) 3.

高圧ポンプ(HP)3をバックアップするため、図11に示すように電動モータ29で駆動されるバックアップ用高圧ポンプ(BHP)28が備わっている場合は、容積形エネルギー回収装置(ER)5が故障と判定された時点T1で、バルブV3を閉じて図9に示すように、バックアップ用高圧ポンプ(BHP)28を運転する。即ち、図10の実線で示す高圧ポンプ(HP)3の揚程曲線の運転(バルブV3を閉じ、バルブV5を開いて高圧ポンプ(HP)3による運転状態)から、点線で示す高圧ポンプ(HP)3+バックアップ用高圧ポンプ(BHP)28の揚程曲線(HP+BHP)の運転とする。   In order to back up the high pressure pump (HP) 3, when a backup high pressure pump (BHP) 28 driven by an electric motor 29 is provided as shown in FIG. At the time T1 when it is determined that the valve V3 is closed, the backup high-pressure pump (BHP) 28 is operated as shown in FIG. That is, from the operation of the lift curve of the high-pressure pump (HP) 3 shown by the solid line in FIG. 10 (operating state by the high-pressure pump (HP) 3 with the valve V3 closed and the valve V5 opened), the high-pressure pump (HP) shown by the dotted line 3+ The operation of the head curve (HP + BHP) of the backup high-pressure pump (BHP) 28 is assumed.

なお、脱塩率の誤差から容積形エネルギー回収装置(ER)5からの漏れ量を推定することができる。従って、容積形エネルギー回収装置(ER)5において、予め漏れ量と封止部分の磨耗量との関係をデータベース化しておけば容積形エネルギー回収装置(ER)5の交換及び修繕時期が予測可能となる。   The amount of leakage from the positive displacement energy recovery device (ER) 5 can be estimated from the error in the desalination rate. Accordingly, in the positive displacement energy recovery device (ER) 5, if the relationship between the leakage amount and the wear amount of the sealing portion is stored in a database in advance, the replacement and repair timing of the positive displacement energy recovery device (ER) 5 can be predicted. Become.

上記実施形態例では、ドライバ(ここではインバータ)24により、電動モータ16の回転数、即ちブースタポンプ(BP)6の回転数を制御する場合を示したが、図12に示すようにドライバ24により、濃縮海水ライン13に設けた流量調整用のバルブ(流量制御弁)V1、排水ライン14に設けた流量調整用のバルブ(流量制御弁)V2、供給海水バイパスライン15に設けた流量調整用のバルブ(流量制御弁)V3、及び高圧ライン10に設けた流量調整用のバルブ(流量制御弁)V4の開度を制御して、その流量を制御してもよい。また、図13に示すように、濃縮海水ライン13中を流れる濃縮海水を容積形エネルギー回収装置(ER)5をバイパスして排水する濃縮海水排水バイパスライン17を設け、該濃縮海水バイパスライン17に流量を調整するバルブ(流量制御弁)V5を設け、ドライバ24で該バルブV5の開度を制御して容積形エネルギー回収装置(ER)5に導入する濃縮海水流量を制御するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the rotation speed of the electric motor 16, that is, the rotation speed of the booster pump (BP) 6 is controlled by the driver (here, the inverter) 24 is shown. However, as shown in FIG. , A flow adjustment valve (flow control valve) V1 provided in the concentrated seawater line 13, a flow adjustment valve (flow control valve) V2 provided in the drainage line 14, and a flow adjustment valve provided in the supply seawater bypass line 15. The flow rate may be controlled by controlling the opening degree of the valve (flow rate control valve) V3 and the flow rate adjusting valve (flow rate control valve) V4 provided in the high pressure line 10. Further, as shown in FIG. 13, a concentrated seawater drain bypass line 17 that drains the concentrated seawater flowing through the concentrated seawater line 13 by bypassing the volumetric energy recovery device (ER) 5 is provided. A valve (flow rate control valve) V5 for adjusting the flow rate may be provided, and the concentrated seawater flow rate introduced into the positive displacement energy recovery device (ER) 5 may be controlled by controlling the opening degree of the valve V5 with the driver 24. .

更に、図14に示すようにドライバ(ここではインバータ)24により高圧ポンプ(HP)3を駆動する電動モータ8の回転数を制御して、高圧ポンプ(HP)3から吐出される海水流量(逆浸透膜カートリッジ4に供給する海水流量)を制御してもよい。図15に示すように、ブースタポンプ(BP)6のQ−H曲線52に対して、高圧ポンプ(HP)3のO−H曲線を51から51’に変化させた場合、ブースタポンプ(BP)6と高圧ポンプ(HP)3の合成O−H曲線は53から53’となる。目標の希薄水流量(目標の脱塩水流量)Q1の設定値を逆浸透膜カートリッジ4の逆浸透膜4aの曲線57の希薄水の最大値Q1MAXに合わせることにより、逆浸透膜カートリッジ4を逆浸透膜4aの最大希薄水点で運転できる。 Further, as shown in FIG. 14, the rotational speed of the electric motor 8 that drives the high-pressure pump (HP) 3 is controlled by a driver (here, an inverter) 24, and the flow rate of seawater discharged from the high-pressure pump (HP) 3 (reverse) The flow rate of seawater supplied to the osmotic membrane cartridge 4 may be controlled. As shown in FIG. 15, when the OH curve of the high pressure pump (HP) 3 is changed from 51 to 51 ′ with respect to the QH curve 52 of the booster pump (BP) 6, the booster pump (BP) 6 and the high pressure pump (HP) 3 have a combined OH curve of 53 to 53 ′. By adjusting the set value of the target diluted water flow rate (target demineralized water flow rate) Q 1 to the maximum value Q 1MAX of the diluted water of the curve 57 of the reverse osmosis membrane cartridge 4 a of the reverse osmosis membrane cartridge 4, the reverse osmosis membrane cartridge 4 is It can be operated at the maximum diluted water point of the reverse osmosis membrane 4a.

なお、上記例では膜分離装置の各部の状態を検出する状態検出手段として、高圧ライン10に設けた温度センサ43、逆浸透膜カートリッジ4の脱塩水側に設けた導電率計40、供給ライン9に設けた導電率計41、供給海水バイパスライン15に設けた導電率計42の出力を監視し、容積形エネルギー回収装置(ER)の故障、逆浸透膜4aの膜劣化を検出する例を示したが、状態検出手段はこれに限定されるものではなく、膜分離装置の他の部分を監視するためのセンサを設け、その出力から各部の状態を検出するようにしてもよい。また、不具合対応制御手段も、容積形エネルギー回収装置(ER)の故障、逆浸透膜4aの膜劣化に対応するものではなく、他の部分の不具合に対応できるようにしてもよい。   In the above example, the temperature sensor 43 provided in the high-pressure line 10, the conductivity meter 40 provided on the desalted water side of the reverse osmosis membrane cartridge 4, and the supply line 9 are used as state detection means for detecting the state of each part of the membrane separation device. An example is shown in which the output of the conductivity meter 41 provided in the above and the conductivity meter 42 provided in the supply seawater bypass line 15 are monitored to detect a failure of the volumetric energy recovery device (ER) and membrane deterioration of the reverse osmosis membrane 4a. However, the state detection means is not limited to this, and a sensor for monitoring other parts of the membrane separation apparatus may be provided, and the state of each part may be detected from the output. Further, the failure countermeasure control means does not correspond to the failure of the positive displacement energy recovery device (ER) and the membrane deterioration of the reverse osmosis membrane 4a, but may be able to cope with the failure of other parts.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。また、上記実施形態では容積形エネルギー回収装置(ER)5として容積形ピストンポンプ30を説明したが、容積形エネルギー回収装置(ER)5は容積形ピストンポンプに限定されるものではなく、例えば特表2004−500502号公報に開示されている圧力交換装置でもよい。即ち、限られた空間内でエネルギー伝達をしている装置であれば、どのようなものでも良い。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. In the above embodiment, the positive displacement piston pump 30 has been described as the positive displacement energy recovery device (ER) 5, but the positive displacement energy recovery device (ER) 5 is not limited to the positive displacement piston pump. The pressure exchange apparatus currently disclosed by Table 2004-500502 gazette may be sufficient. In other words, any device that transmits energy in a limited space may be used.

本発明に係る海水淡水化装置の第1の態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st aspect of the seawater desalination apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る海水淡水化装置の制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus of the seawater desalination apparatus which concerns on this invention. 高圧ポンプ(HP)とブースタポンプ(BP)のQ−H曲線を示す図である。It is a figure which shows the QH curve of a high pressure pump (HP) and a booster pump (BP). 容積形エネルギー回収装置として容積形ピストンポンプの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a positive displacement piston pump as a positive displacement energy recovery apparatus. 逆浸透膜の劣化及び容積形エネルギー回収装置の故障判定の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of degradation of a reverse osmosis membrane and failure determination of a volume type energy recovery apparatus. 逆浸透膜の希薄水流量と脱塩率と温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diluted water flow rate of a reverse osmosis membrane, a desalination rate, and temperature. 容積形エネルギー回収装置の故障の対策例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the countermeasure example of the failure of a positive displacement energy recovery apparatus. 容積形エネルギー回収装置の故障の対策例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the countermeasure example of the failure of a positive displacement energy recovery apparatus. 容積形エネルギー回収装置の故障の対策例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the countermeasure example of the failure of a positive displacement energy recovery apparatus. 容積形エネルギー回収装置の故障の対策例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the countermeasure example of the failure of a positive displacement energy recovery apparatus. 本発明に係る海水淡水化装置の第2の態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd aspect of the seawater desalination apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る海水淡水化装置の第3の態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 3rd aspect of the seawater desalination apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る海水淡水化装置の第4の態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 4th aspect of the seawater desalination apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る海水淡水化装置の第5の態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 5th aspect of the seawater desalination apparatus which concerns on this invention. 高圧ポンプ(HP)とブースタポンプ(BP)のQ−H曲線を示す図である。It is a figure which shows the QH curve of a high pressure pump (HP) and a booster pump (BP).

符号の説明Explanation of symbols

1 取水ポンプ
2 前処理装置
3 高圧ポンプ(HP)
4 逆浸透膜カートリッジ
4a 逆浸透膜
5 容積形エネルギー回収装置(ER)
6 ブースタポンプ(BP)
7 制御装置
7−1 DW−T機能部
7−2 ΔP−Q1機能部
7−3 π−CM機能部
7−4 Q−H機能部
8 電動モータ
9 供給ライン
10 高圧ライン
11 高圧室
12 希薄水側
13 濃縮海水ライン
14 排水ライン
15 供給海水バイパスライン
16 電動モータ
17 濃縮水バイパスライン
19 圧力センサ
20 ポンプ吐出流量算出部
21 希薄水流量設定部
22−1 BP回転数選定部
22−2 バルブ開度選定部
22−3 バルブ開度選定部
22−4 HP回転数選定部
23 記憶部
24 ドライバ
26,27 圧力センサ
28 バックアップ用高圧ポンプ(BHP)
29 電動モータ(BHP用)
30 容積形のピストンポンプ
31 制御切替弁
32 切替弁
33,34 エネルギー回収チャンバー
33a,34aピストン
40〜42 導電率計
43 温度センサ
0 海水溶質(塩分)濃度
1 希薄水の溶質(塩分)濃度
2 濃縮海水の溶質(塩分)濃度
M 海水溶質(塩分)濃度
0 吐出圧力(供給海水圧力)
1 逆浸透膜カートリッジ4の希薄水側(脱塩水側)圧力
2 逆浸透膜カートリッジ4の濃縮海水側圧力
M 逆浸透膜カートリッジ4の供給側圧力
0 供給海水流量(ポンプ吐出流量),合成吐出流量
1 希薄水流量(脱塩水流量)
2 濃縮海水流量
1MAX 最大の希薄水流量
0-1 高圧ライン10の溶質(塩分)濃度
0-2 供給海水バイパスライン15の溶質(塩分)濃度
0-1 高圧ポンプ(HP)3の吐出圧力
0-2 ブースタポンプ(BP)6の吐出圧力
0-1 高圧ポンプ(HP)3の吐出流量
0-2 ブースタポンプ(BP)6の吐出流量
T 海水温度
V1〜V5 バルブ(流量制御弁)
1 Intake pump 2 Pretreatment device 3 High pressure pump (HP)
4 Reverse Osmosis Membrane Cartridge 4a Reverse Osmosis Membrane 5 Volumetric Energy Recovery Device (ER)
6 Booster pump (BP)
7 controller 7-1 D W -T functional unit 7-2 [Delta] P-Q 1 functional section 7-3 π-C M functional unit 7-4 Q-H functional unit 8 electric motor 9 supply line 10 high pressure line 11 pressure chamber 12 Dilute water side 13 Concentrated seawater line 14 Drainage line 15 Supply seawater bypass line 16 Electric motor 17 Concentrated water bypass line 19 Pressure sensor 20 Pump discharge flow rate calculation unit 21 Diluted water flow rate setting unit 22-1 BP rotation speed selection unit 22-2 Valve opening selection unit 22-3 Valve opening selection unit 22-4 HP rotation speed selection unit 23 Storage unit 24 Drivers 26, 27 Pressure sensor 28 High-pressure pump for backup (BHP)
29 Electric motor (for BHP)
30 Volumetric Piston Pump 31 Control Switching Valve 32 Switching Valve 33, 34 Energy Recovery Chamber 33a, 34a Piston 40-42 Conductivity Meter 43 Temperature Sensor C 0 Sea Water Solute (Salt) Concentration C 1 Dilute Water Solute (Salt) Concentration C 2 concentrated seawater solute (salt) concentration C M seawater solute (salt) concentration P 0 discharge pressure (supply seawater pressure)
P 1 reverse osmosis membrane lean water side of the cartridge 4 (demineralized water side) pressure P 2 reverse osmosis membrane feed side pressure Q 0 supplied seawater flow rate of the concentrated seawater side pressure of the cartridge 4 P M reverse osmosis membrane cartridge 4 (the pump delivery rate) , Composite discharge flow rate Q 1 Dilute water flow rate (Demineralized water flow rate)
Q 2 Concentrated seawater flow rate Q 1MAX Maximum dilute water flow rate C 0-1 Solute (salt content) concentration of high pressure line 10 0-2 Solute (salt content) concentration of supply seawater bypass line 15 P 0-1 High pressure pump (HP) 3 Discharge pressure P 0 -2 booster pump (BP) 6 discharge pressure Q 0-1 high pressure pump (HP) 3 discharge flow rate Q 0 -2 booster pump (BP) 6 discharge flow rate T seawater temperature V1-V5 valve ( Flow control valve)

Claims (8)

供給された原水を加圧する高圧ポンプと、逆浸透膜カートリッジと、前記逆浸透膜カートリッジより濃縮水側下流に配置したエネルギー回収手段とを備え、前記高圧ポンプで加圧された高圧原水を前記逆浸透膜カートリッジに導入し、希薄水と濃縮水に分離する膜分離装置において、
前記エネルギー回収手段として前記逆浸透膜カートリッジより濃縮水を導入し、前記供給される原水の一部を加圧する容積形エネルギー回収装置を用い、
前記容積形エネルギー回収装置で加圧された原水を前記高圧ポンプと前記逆浸透膜カートリッジを接続する高圧ラインを流れる高圧原水に合流させるバイパス管と、
前記バイパス配管の途中に設けられ該バイパス配管中を流れる原水を加圧するブースタポンプと、
前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御する原水流量制御手段と、
当該膜分離装置の各部の状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段が検出した各部の不具合に応じて対応する不具合対応制御手段を設けたことを特徴とする膜分離装置。
A high pressure pump for pressurizing the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and the high pressure raw water pressurized by the high pressure pump is In a membrane separator that is introduced into a osmotic membrane cartridge and separated into dilute water and concentrated water,
Concentrated water is introduced from the reverse osmosis membrane cartridge as the energy recovery means, and a positive displacement energy recovery device that pressurizes a part of the supplied raw water is used.
A bypass pipe for joining the raw water pressurized by the positive displacement energy recovery device to the high-pressure raw water flowing through the high-pressure line connecting the high-pressure pump and the reverse osmosis membrane cartridge;
A booster pump which is provided in the middle of the bypass pipe and pressurizes raw water flowing in the bypass pipe;
Raw water flow rate control means for controlling the raw water flow rate supplied to the reverse osmosis membrane cartridge;
State detection means for detecting the state of each part of the membrane separation device;
A membrane separation apparatus comprising a failure handling control unit corresponding to a failure of each part detected by the state detection unit.
請求項1に記載の膜分離装置において、
前記原水流量制御手段は、高圧ポンプ及び/又はブースタポンプの回転数を制御して前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする膜分離装置。
The membrane separation apparatus according to claim 1,
The raw water flow rate control means controls the flow rate of raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge by controlling the number of rotations of a high-pressure pump and / or a booster pump.
請求項1に記載の膜分離装置において、
前記高圧ライン、前記バイパスライン、前記逆浸透膜カートリッジから吐出された濃縮水を前記容積形エネルギー回収装置に導く濃縮ライン、該容積形エネルギー回収装置から濃縮水を排水する排水ライン、前記濃縮ラインから前記容積形エネルギー回収装置をバイパスして濃縮水を排水する濃縮水バイパスラインにそれぞれ流量制御弁を設け、
前記原水流量制御手段は、前記流量制御弁の少なくとも一つを制御して前記逆浸透膜カートリッジに供給される原水流量を制御することを特徴とする膜分離装置。
The membrane separation apparatus according to claim 1,
From the high-pressure line, the bypass line, a concentration line that leads the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane cartridge to the positive displacement energy recovery device, a drainage line that drains the concentrated water from the positive displacement energy recovery device, and the concentration line A flow rate control valve is provided in each concentrated water bypass line that drains concentrated water by bypassing the positive displacement energy recovery device,
The membrane separation apparatus, wherein the raw water flow rate control means controls the flow rate of raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge by controlling at least one of the flow rate control valves.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の膜分離装置において、
前記希薄水の濃度を検出する第1の濃度センサ、前記バイパス管を流れる濃縮水の濃度を検出する第2のセンサ、前記供給原水の濃度を検出する第3の濃度センサ、及び前記原水の温度を検出するセンサを設け、
前記状態検出手段が前記各センサの出力から前記容積形エネルギー回収装置の故障及び/又は前記逆浸透膜カートリッジの逆浸透膜劣化を検出する機能を備えていることを特徴とする膜分離装置。
The membrane separation apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A first concentration sensor for detecting the concentration of the diluted water, a second sensor for detecting the concentration of the concentrated water flowing through the bypass pipe, a third concentration sensor for detecting the concentration of the supply raw water, and the temperature of the raw water A sensor for detecting
The membrane separation device characterized in that the state detection means has a function of detecting a failure of the positive displacement energy recovery device and / or a reverse osmosis membrane deterioration of the reverse osmosis membrane cartridge from the output of each sensor.
請求項4に記載の膜分離装置において、
前記逆浸透膜カートリッジより前記容積形エネルギー回収装置に導入される濃縮水を該容積形エネルギー回収装置をバイパスして排水する濃縮水バイパスラインと、該濃縮水バイパスラインに設けた流量制御弁と、を設け、
前記状態検出手段が前記容積形エネルギー回収装置の故障を検出した場合、前記不具合対応制御手段は前記濃縮水バイパスラインに設けた流量制御弁を開いて前記濃縮水を排水することを特徴とする膜分離装置。
The membrane separator according to claim 4,
A concentrated water bypass line for draining the concentrated water introduced from the reverse osmosis membrane cartridge into the positive displacement energy recovery device by bypassing the positive displacement energy recovery device; and a flow control valve provided in the concentrated water bypass line; Provided,
When the state detection means detects a failure of the positive displacement energy recovery device, the malfunction countermeasure control means opens a flow control valve provided in the concentrated water bypass line to drain the concentrated water. Separation device.
請求項5に記載の膜分離装置において、
前記状態検出手段が前記容積形エネルギー回収装置の故障を検出した場合、前記不具合対応制御手段は前記ブースタポンプを停止して、前記高圧ポンプのみの運転で前記逆浸透膜カートリッジに原水を供給することを特徴とする膜分離装置。
The membrane separator according to claim 5,
When the state detection means detects a failure of the positive displacement energy recovery device, the failure countermeasure control means stops the booster pump and supplies raw water to the reverse osmosis membrane cartridge only by the operation of the high pressure pump. A membrane separator characterized by the above.
請求項5に記載の膜分離装置において、
前記高圧ポンプをバックアップするためのバックアップポンプを設け、
前記状態検出手段が前記容積形エネルギー回収装置の故障を検出した場合、前記不具合対応制御手段は前記ブースタポンプを停止して、前記バックアップポンプを運転し、前記高圧ポンプと前記バックアップポンプの運転で前記逆浸透膜カートリッジに原水を供給することを特徴とする膜分離装置。
The membrane separator according to claim 5,
A backup pump for backing up the high-pressure pump is provided,
When the state detection unit detects a failure of the positive displacement energy recovery device, the failure countermeasure control unit stops the booster pump, operates the backup pump, and operates the high-pressure pump and the backup pump. A membrane separation device characterized by supplying raw water to a reverse osmosis membrane cartridge.
供給された原水を加圧する高圧ポンプと、逆浸透膜カートリッジと、前記逆浸透膜カートリッジより濃縮水側下流に配置したエネルギー回収手段とを備え、前記高圧ポンプで加圧された高圧原水を前記逆浸透膜カートリッジに導入し、希薄水と濃縮水に分離する膜分離装置の運転管理方法において、
前記エネルギー回収手段として容積形エネルギー回収装置を用いると共に、ブースタポンプを設け、
前記逆浸透膜カートリッジより濃縮水を前記容積形エネルギー回収装置に導入し、前記供給される原水の一部を加圧し、該加圧した原水を前記ブースタポンプで加圧し、該加圧した原水を前記高圧ポンプと前記逆浸透膜カートリッジを接続する接続管を流れる高圧原水に合流させると共に、前記逆浸透膜カートリッジに供給する原水流量を制御し、
前記当該膜分離装置の各部の状態を検出する状態検出手段で監視し、該状態検出手段が各部の不具合を検出したら不具合対応制御手段でその不具合に応じて各部を制御することを特徴とする膜分離装置の運転管理方法。
A high pressure pump for pressurizing the supplied raw water, a reverse osmosis membrane cartridge, and energy recovery means disposed downstream of the reverse osmosis membrane cartridge on the concentrated water side, and the high pressure raw water pressurized by the high pressure pump is In the operation management method of the membrane separation device introduced into the osmosis membrane cartridge and separated into dilute water and concentrated water,
While using a positive displacement energy recovery device as the energy recovery means, a booster pump is provided,
Concentrated water is introduced from the reverse osmosis membrane cartridge into the volumetric energy recovery device, a part of the supplied raw water is pressurized, the pressurized raw water is pressurized by the booster pump, and the pressurized raw water is The high pressure raw water flowing through the connecting pipe connecting the high pressure pump and the reverse osmosis membrane cartridge is merged, and the flow rate of the raw water supplied to the reverse osmosis membrane cartridge is controlled,
The membrane is monitored by a state detection means for detecting the state of each part of the membrane separation device, and when the state detection means detects a failure of each part, the failure response control means controls each part according to the failure. Operation management method of separation device.
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