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JP2013192971A - Power recovery bwro system, and power recovery method - Google Patents

Power recovery bwro system, and power recovery method Download PDF

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JP2013192971A JP2012059474A JP2012059474A JP2013192971A JP 2013192971 A JP2013192971 A JP 2013192971A JP 2012059474 A JP2012059474 A JP 2012059474A JP 2012059474 A JP2012059474 A JP 2012059474A JP 2013192971 A JP2013192971 A JP 2013192971A
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salt water
valve
power recovery
destination
pump
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JP2012059474A
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Ghee Meng Lim
ギーメン リム
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Toshiba Corp
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Abstract


【課題】低コストで信頼性の高い動力回収BWROシステムおよび動力回収方法を提供する。
【解決手段】高圧ポンプ4で圧送される塩水を濾過するBWRO膜5から排出される高圧の濃縮塩水をピストン動力回収装置6の異面積シリンダポンプ6yの小面積側のチェンバー612に注入し、大面積側のチェンバー611に高所に設置された塩水タンク1から、注水ポンプに代わり重力によって圧送、注入されて貯まっていた塩水を高圧ポンプ4に向けて押し出す一方、大面積側のチェンバー613に塩水タンク1から塩水を注入し、シリンダポンプ6xの小面積側のチェンバー614に貯まっている濃縮塩水を排出して動力回収をする。
【選択図】 図1

A low-cost and highly reliable power recovery BWRO system and power recovery method are provided.
High pressure concentrated salt water discharged from a BWRO membrane 5 for filtering salt water pumped by a high pressure pump 4 is injected into a small area chamber 612 of a different area cylinder pump 6 y of a piston power recovery device 6, From the salt water tank 1 installed in a high place in the chamber 611 on the area side, the salt water pumped and injected by gravity instead of the water injection pump is pushed out toward the high pressure pump 4, while the salt water is put into the chamber 613 on the large area side. Salt water is injected from the tank 1, and the concentrated salt water stored in the chamber 614 on the small area side of the cylinder pump 6x is discharged to recover power.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、海水淡水化等の逆浸透膜を用いる動力回収BWROシステムおよび動力回収方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a power recovery BWRO system and a power recovery method using a reverse osmosis membrane such as seawater desalination.

BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis:逆浸透汽水淡水化)システムの多くでは、海水等を淡水化した残りの浸透膜から排出される高塩分、高圧力の濃縮塩水のエネルギーを再利用して塩水の送水動力に回収している。これまでは、図7に示される様な異面積ピストンタイプ動力回収装置を設けて油圧シリンダの原理を用いて濃縮塩水の動力を送水動力に転換した動力フィードバック構成で行うシステムが考案されている(例えば、特許文献1。)。   Many BWRO (Brackish Water Reverse Osmosis) systems recycle salt water by reusing the energy of high salinity and high-pressure concentrated salt water discharged from the remaining osmosis membrane from desalinated seawater. The power is recovered. Up to now, there has been devised a system that uses a power feedback configuration in which a different-area piston type power recovery device as shown in FIG. 7 is provided and the power of concentrated salt water is converted to water supply power using the principle of a hydraulic cylinder ( For example, Patent Document 1).

しかしながら、これらの動力回収BWROシステムは、送水が高圧塩水であるため動力回収装置のイニシャルコストが高い耐圧の配管が必要となり、コストの削減効果は比較的に少なく、また装置数が増えるため信頼性が低くなる問題が有った。   However, these power recovery BWRO systems require pressure-resistant piping with high initial cost of the power recovery device because the water supply is high-pressure salt water, the cost reduction effect is relatively small, and the number of devices increases, so reliability There was a problem of lowering.

特開2011―56439号公報JP 2011-56439 A

従来の動力回収BWROシステムは、送水が高圧塩水であるため動力回収装置のイニシャルコストが高い耐圧の配管が必要となり、コストの削減効果は比較的に少なく、また装置数が増えるため信頼性が低くなる問題が有った。   The conventional power recovery BWRO system requires pressure resistant piping with high initial cost of the power recovery device because the water supply is high-pressure salt water, the cost reduction effect is relatively small, and the reliability is low because the number of devices increases. There was a problem.

本発明が解決しようとする課題は、低コストで信頼性の高い動力回収BWROシステムおよび動力回収方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a power recovery BWRO system and a power recovery method with low cost and high reliability.

上記目的を達成するために、本実施形態の動力回収BWROシステムは、高圧ポンプで圧送された塩水をBWRO膜を通して淡水化した残りの高圧で排出される濃縮塩水を異面積シリンダポンプによるピストン動力回収手段に注入して動力を回収する動力回収BWROシステムにおいて、貯水した塩水を前記ピストン動力回収装置に注水する水圧で送出する高所に設置された塩水タンクと、前記塩水タンクから送出される塩水が注水され、その送出先を第1または第2のいずれか一つに切り替える第1の切替弁と、前記濃縮塩水が注入され、その送出先を第1または第2のいずれか一つに切り替える第2の切替弁と、ピストンの位置が移動端に達したことを通知する位置検出手段を備え、大面積シリンダ側チェンバーの出力弁の接続先は前記高圧ポンプの入力側に接続され、その入力弁は前記第1の切替弁の第1の送出先に接続され、小面積側のシリンダ側チェンバーの出力弁は放流先へ接続され、その入力弁は前記第2の切替弁の第1の送出先に接続される第1の異面積シリンダポンプと、ピストンの位置が移動端に達したことを通知する位置検出手段を備え、大面積シリンダ側チェンバーの出力弁の接続先は前記高圧ポンプの入力側に接続され、その入力弁は前記第1の切替弁の第2の送出先に接続され、小面積側のシリンダ側チェンバーの出力弁は放流先へ接続され、その入力弁は前記第2の切替弁の第2の送出先に接続される第2の異面積シリンダポンプと、第1サイクルとして、前記第1の異面積シリンダポンプの大面積シリンダ側チェンバーに前記塩水タンクからの塩水を注入するとともに前記第2のシリンダポンプの小面積側チェンバーに高圧の前記濃縮塩水を注入する様に前記第1、第2の切替弁の送出先を制御して前記注入される水の押圧により各ピストンを移動させ、両前記ピストンが移動端に達したことを前記位置検出手段から通知された場合、前記両切替弁の送出先を他方のシリンダポンプへ切り替えて各ピストンの移動方向を反転させて両ポンプの各チェンバーにおける給排水が前記第1サイクルと逆転している第2のサイクルとなる制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the power recovery BWRO system of the present embodiment is configured to recover the concentrated salt water discharged from the high pressure obtained by desalinating the salt water pumped by the high pressure pump through the BWRO membrane, and the piston power recovery by the different area cylinder pump. In a power recovery BWRO system that recovers power by injecting into a means, a salt water tank installed at a high place for sending out the stored salt water at a water pressure for pouring water into the piston power recovery device, and salt water sent from the salt water tank A first switching valve that is injected with water and switches its destination to either the first or second, and the concentrated salt water is injected, and the destination is switched to either the first or the second. 2 and a position detecting means for notifying that the position of the piston has reached the moving end, and the connection destination of the output valve of the large area cylinder side chamber is Connected to the input side of the pressure pump, the input valve is connected to the first delivery destination of the first switching valve, the output valve of the cylinder-side chamber on the small area side is connected to the discharge destination, and the input valve is A first different area cylinder pump connected to the first delivery destination of the second switching valve, and position detecting means for notifying that the position of the piston has reached the moving end; The destination of the output valve is connected to the input side of the high-pressure pump, the input valve is connected to the second destination of the first switching valve, and the output valve of the cylinder-side chamber on the small area side goes to the outlet. A second different area cylinder pump connected to a second delivery destination of the second switching valve, and a large cylinder side of the first different area cylinder pump as a first cycle. Salt from the salt water tank into the chamber And by controlling the delivery destination of the first and second switching valves so as to inject the high-concentration salt water into the small area chamber of the second cylinder pump. When each piston is moved and the position detection means is notified that both pistons have reached the moving end, the sending destination of both switching valves is switched to the other cylinder pump to reverse the moving direction of each piston. And a control means for performing control in which the water supply / drainage in each chamber of both pumps is a second cycle that is reverse to the first cycle.

また、本実施形態の動力回収BWROシステムの動力回収方法は、塩水タンクと、切替弁と、異面積シリンダポンプと、制御手段とを備え、高圧ポンプで圧送された塩水をBWRO膜を通して淡水化した残りの高圧で排出される濃縮塩水を異面積シリンダポンプによるピストン動力回収装置に注入して動力を回収する動力回収BWROシステムの動力回収方法において、前記塩水タンクは、貯水した塩水を前記ピストン動力回収装置に注水する水圧で送出する高所に設置され、送出先を二つあるうちのいずれか一つに切り替える第1の前記切替弁は、前記塩水タンクから送出される塩水が注水され、送出先を二つあるうちのいずれか一つに切り替える第2の前記切替弁は、前記濃縮塩水が注入され、第1、第2の前記異面積シリンダポンプは、それぞれがピストンの位置が移動端に達したことを通知する位置検出手段を備え、大面積シリンダ側チェンバーの出力弁の接続先は共に前記高圧ポンプの入力側に接続され、入力弁は前記第1の切替弁の送出先毎に接続され、それぞれ小面積シリンダ側のチェンバーの出力弁はともに放流先へ接続され、その入力弁は前記第2の切替弁の送出先毎に接続され、前記制御手段は、第1サイクルとして、前記第1の異面積シリンダポンプの大面積シリンダ側チェンバーに前記塩水タンクからの塩水を注入するとともに前記第2のシリンダポンプの小面積側チェンバーに高圧の前記濃縮塩水を注入する様に前記第1、第2の切替弁の送出先を制御して前記注入される水の押圧により各ピストンを移動させ、両前記ピストンが移動端に達したことを前記位置検出手段から通知された場合、前記両切替弁の送出先を他方のシリンダポンプへ切り替えて各ピストンの移動方向を反転させて両ポンプの各チェンバーにおける給排水が前記第1サイクルと逆転している第2のサイクルとなる制御を行うことを特徴とする。   Moreover, the power recovery method of the power recovery BWRO system of this embodiment includes a salt water tank, a switching valve, a different area cylinder pump, and a control means, and salt water pumped by a high pressure pump is desalinated through a BWRO membrane. In the power recovery method of the power recovery BWRO system that recovers power by injecting the remaining concentrated salt water discharged at high pressure into a piston power recovery device using a different area cylinder pump, the salt water tank collects the stored salt water into the piston power recovery The first switching valve, which is installed at a high place where water is pumped to the apparatus and switches the destination to any one of the two destinations, is injected with salt water sent from the salt water tank. The second switching valve for switching to any one of the two is injected with the concentrated salt water, and the first and second different area cylinder pumps are Each has a position detection means for notifying that the position of the piston has reached the moving end, and the connection destinations of the output valves of the large area cylinder side chamber are both connected to the input side of the high pressure pump, and the input valve is the first valve. The switching valve is connected to each delivery destination, the output valves of the chambers on the small area cylinder side are both connected to the discharge destination, the input valve is connected to each delivery destination of the second switching valve, and the control means As a first cycle, the salt water from the salt water tank is injected into the large area cylinder side chamber of the first different area cylinder pump, and the high pressure concentrated salt water is injected into the small area side chamber of the second cylinder pump. Controlling the delivery destination of the first and second switching valves so as to inject, moving each piston by pressing the injected water, and confirming that both pistons have reached the moving end When notified from the position detecting means, the delivery destination of the two switching valves is switched to the other cylinder pump, the direction of movement of each piston is reversed, and the water supply / drainage in each chamber of both pumps is reversed with respect to the first cycle. The second cycle is controlled.

本実施形態に係わる動力回収BWROシステムの構成を示す構成図。The lineblock diagram showing the composition of the power recovery BWRO system concerning this embodiment. 本実施形態の動力回収BWROシステムの起動開始(第1ステップ)時の動作手順を説明する機能ブロック図。The functional block diagram explaining the operation | movement procedure at the time of starting start (1st step) of the power recovery BWRO system of this embodiment. 本実施形態の動力回収BWROシステムの第2ステップ時の動作手順を説明する機能ブロック図。The functional block diagram explaining the operation | movement procedure at the time of the 2nd step of the power recovery BWRO system of this embodiment. 本実施形態の動力回収BWROシステムの第3ステップ時の動作手順を説明する機能ブロック図。The functional block diagram explaining the operation | movement procedure at the time of the 3rd step of the motive power collection | recovery BWRO system of this embodiment. 本実施形態の動力回収BWROシステムの第4ステップ時の動作手順を説明する機能ブロック図。The functional block diagram explaining the operation | movement procedure at the time of the 4th step of the motive power collection | recovery BWRO system of this embodiment. 本実施形態の動力回収BWROシステムの第5ステップ時の動作手順を説明する機能ブロック図。The functional block diagram explaining the operation | movement procedure at the time of the 5th step of the power recovery BWRO system of this embodiment. 従来動力回収BWROシステム系統図。Conventional power recovery BWRO system diagram. 動力回収を行わない従来のBWROシステムの基本構成図。The basic block diagram of the conventional BWRO system which does not perform power recovery.

以下実施形態の動力回収BWRO(Brackish Water Reverse Osmosis:逆浸透汽水淡水化)システムを図面を参照して説明する。   A power recovery BWRO (Brackish Water Reverse Osmosis) system according to an embodiment will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係わる動力回収BWROシステムの構成を示す構成図である。
図1において、本実施形態の動力回収BWROシステムは、塩水を貯蔵する塩水タンク1、塩水タンク1からの塩水流量を調整して吐出する塩水流調弁7、吐出された塩水を吸入した後、圧出するピストン動力回収装置6、圧出された塩水を通過する保安フィルタ3、保安フィルタ3を通過した塩水を取り入れ更に20気圧前後の高圧で圧送する高圧ポンプ4、圧送された塩水を濾過し淡水と濃縮塩水とを放出するBWRO膜5、濃縮塩水流調弁8、およびバイパス弁11を備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a power recovery BWRO system according to the present embodiment.
In FIG. 1, the power recovery BWRO system of the present embodiment includes a salt water tank 1 for storing salt water, a salt water flow regulating valve 7 for adjusting and discharging a salt water flow rate from the salt water tank 1, and a suction of the discharged salt water. Piston power recovery device 6 that pumps out, safety filter 3 that passes the pumped salt water, high-pressure pump 4 that takes in salt water that has passed through the safety filter 3 and pumps it at a high pressure of about 20 atmospheres, and filters the pumped salt water A BWRO membrane 5 that discharges fresh water and concentrated salt water, a concentrated salt water flow control valve 8, and a bypass valve 11 are provided.

塩水タンク1は、塔、建家屋上等の高さZの高所に設置され、淡水化される大量の海水等の塩水が図示されない汲み上げポンプで汲み上げられ、貯蔵されている。塩水タンク1から送出される塩水は、点線で示される従来の送水ポンプ2に代わって高さZのポテンシャルエネルギーを利用して吐出され、塩水流調弁7を経てピストン動力回収装置6に注入される。   The salt water tank 1 is installed at a height Z such as a tower and a building roof, and a large amount of salt water such as seawater to be desalinated is pumped by a pump not shown and stored. The salt water sent out from the salt water tank 1 is discharged using the potential energy of height Z instead of the conventional water pump 2 shown by the dotted line, and is injected into the piston power recovery device 6 through the salt water flow regulating valve 7. The

ピストン動力回収装置6は、内部に2つのシリンダポンプ6x、シリンダポンプ6yと、それぞれのシリンダ位置が端部へ来たことを検出する位置センサ6sと、切替弁60、切替弁69と、位置センサ6sからのシリンダ検出情報に基づいて切替弁69と、「升」型のシンボルマークで示される4つの位置センサ6sを制御するコントローラ61とを備えている。位置センサ6sは、各種のものがあり、ピストン位置を検出するものであれば、機械的なスイッチ、磁気センサ、光学センサなどが用いられてよい。   The piston power recovery device 6 includes two cylinder pumps 6x and 6y inside, a position sensor 6s for detecting that each cylinder position has reached the end, a switching valve 60, a switching valve 69, and a position sensor. Based on the cylinder detection information from 6 s, a switching valve 69 and a controller 61 for controlling the four position sensors 6 s indicated by “升” -type symbol marks are provided. There are various types of position sensors 6s, and mechanical switches, magnetic sensors, optical sensors, or the like may be used as long as they detect the piston position.

シリンダポンプ6x、6yは、それぞれシリンダ室(以下、チェンバーと呼ぶ。)613、614とチェンバー611、612とを有し、チェンバー611、613のシリンダ面積A3は、チェンバー612、614のシリンダ面積A2よりも大きい異面積シリンダポンプである。   The cylinder pumps 6x and 6y have cylinder chambers (hereinafter referred to as chambers) 613 and 614 and chambers 611 and 612, respectively. The cylinder area A3 of the chambers 611 and 613 is greater than the cylinder area A2 of the chambers 612 and 614. It is a large different area cylinder pump.

チェンバー611、613は、塩水流調弁7からの塩水が切替弁60によっていずれか一方に切り替えられて入力弁iへ注入される。また、チェンバー611、613の出力弁oは、保安フィルタ3、およびバイパス弁11へ配管接続されている。同様にチェンバー612、614は、BWRO膜5からの濃縮塩水が切替弁69によっていずれか一方に切り替えられて入力弁iへ注入される。また、チェンバー612、614の出力弁oは、濃縮塩水流調弁8へ配管接続されている。なお、これら各チェンバーへの入力、出力配管には図示しないが逆止め弁が設けられている。   In the chambers 611 and 613, the salt water from the salt water flow control valve 7 is switched to one by the switching valve 60 and injected into the input valve i. The output valves o of the chambers 611 and 613 are connected to the safety filter 3 and the bypass valve 11 by piping. Similarly, in the chambers 612 and 614, the concentrated salt water from the BWRO membrane 5 is switched to one by the switching valve 69 and injected into the input valve i. The output valves o of the chambers 612 and 614 are connected to the concentrated salt water flow control valve 8 by piping. In addition, although not shown in figure, the check valve is provided in the input and output piping to each of these chambers.

なお、バイパス弁11は、動力回収BWROシステムの起動時に配管系統に塩水が満ち渡るまで保安フィルタ3をバイパスして高圧ポンプ4へ塩水を流すためだけに用いられるので省略されても良い。   The bypass valve 11 may be omitted because it is used only for bypassing the safety filter 3 and allowing salt water to flow to the high-pressure pump 4 until salt water fills the piping system when the power recovery BWRO system is started.

図7は、従来の動力回収BWROシステムである特開2011―56439号で示されたシステム系統図である。
従来は、塩水が送水ポンプ20により、保安フィルタ30および高圧ポンプ40へ向けて送水されているが、図1の本実施形態によるものでは、送水ポンプ20が省略されているので構成品数が少なく故障を低く抑えることが可能である。また、図7で示されるシステムの異面積シリンダポンプでは、BWRO膜5からの濃縮塩水が大きい面積のシリンダ側へ注入され、小さい面積のシリンダから圧力を高く変換された送水が高圧ポンプ40の出力側へ注入されている点が本実施例とは逆の関係になっている。
FIG. 7 is a system diagram shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-56439, which is a conventional power recovery BWRO system.
Conventionally, salt water is supplied to the safety filter 30 and the high-pressure pump 40 by the water supply pump 20, but in the present embodiment of FIG. 1, the water supply pump 20 is omitted, so the number of components is small and there is a failure. Can be kept low. In the different area cylinder pump of the system shown in FIG. 7, the concentrated salt water from the BWRO membrane 5 is injected into the large area cylinder side, and the water supply whose pressure is converted from the small area cylinder to the high pressure is output from the high pressure pump 40. The point injected to the side has an opposite relationship to the present embodiment.

本実施形態では、この例と濃縮塩水の圧力を利用することには同じだが、シリンダポンプから圧送される塩水を高圧ポンプの入力側の低い圧力に変換して利用することにより機械的ストレスを低く抑えるとともに送水ポンプを省略しているので構成品数を少なくして信頼度を高くする効果を生み出している。   In this embodiment, it is the same as using this example and the pressure of concentrated salt water, but the mechanical stress is reduced by converting the salt water pumped from the cylinder pump into a low pressure on the input side of the high pressure pump. This reduces the number of components and increases the reliability because the water pump is omitted.

以下に、図2〜図6を参照して本実施形態の動力回収BWROシステムの動作手順を説明する。
図2は、本実施形態の動力回収BWROシステムのイニシャル設定(起動)時の動作手順を説明する機能ブロック図、図3〜図6は、本実施形態の動力回収BWROシステムの各サイクルにおける動作手順を説明する機能ブロック図である。
図2において、システム動作の第1ステップとなるイニシャル設定(起動)時は、塩水を塩水タンク1から初めて注入する場合、コントローラ61は切替弁60をチェンバー611側を開放、チェンバー613側を閉鎖する。また、切替弁69をチェンバー612側を閉鎖、チェンバー614側を開放にする。ここで、図2〜図6において切替弁60、69の弁が塗りつぶされた状態は閉鎖を表し、白抜きの状態は開放を示している。
Below, with reference to FIGS. 2-6, the operation | movement procedure of the power recovery BWRO system of this embodiment is demonstrated.
FIG. 2 is a functional block diagram for explaining an operation procedure at the time of initial setting (startup) of the power recovery BWRO system of the present embodiment, and FIGS. 3 to 6 are operation procedures in each cycle of the power recovery BWRO system of the present embodiment. It is a functional block diagram explaining these.
In FIG. 2, at the initial setting (start-up) which is the first step of the system operation, when salt water is injected from the salt water tank 1 for the first time, the controller 61 opens the switching valve 60 on the chamber 611 side and closes the chamber 613 side. . The switching valve 69 is closed on the chamber 612 side and opened on the chamber 614 side. Here, in FIGS. 2 to 6, the state in which the switching valves 60 and 69 are painted out represents a closed state, and the white state represents an open state.

また、配管の太線表示部分が塩水、及び濃縮塩水が流れる部分に相当する。(以下のステップも同様。)そして、塩水タンク1の水圧を利用して塩水をチェンバー611に流しこみバイパスライン11、高圧ポンプ4、BWRO膜5を経由してチェンバー611と、チェンバー614が満杯になるまで流入する。その結果、図3に示されるように、両シリンダがチェンバー612とチェンバー613の端に到達したことを検知した位置センサ6sが、位置検知信号をコントローラ61に送信する。   Moreover, the thick line display part of piping corresponds to the part through which salt water and concentrated salt water flow. (The following steps are also the same.) Then, salt water is poured into the chamber 611 using the water pressure of the salt water tank 1, and the chamber 611 and the chamber 614 are filled via the bypass line 11, the high pressure pump 4, and the BWRO membrane 5. It flows in until it becomes. As a result, as shown in FIG. 3, the position sensor 6 s that detects that both cylinders have reached the ends of the chamber 612 and the chamber 613 transmits a position detection signal to the controller 61.

第2ステップとしてコントローラ61は、この位置検知信号を受信し、各シリンダが揃ってチェンバー612とチェンバー613の端に到達したタイミングに続いて切替弁69と切替弁60との流入方向を切り換える制御を行う。即ち、図3に示される様に切替弁60をチェンバー611側を閉鎖、チェンバー613側を開放する。また、切替弁69をチェンバー612側を開放、チェンバー614側を閉鎖にする。配管経路とチェンバー611,614が満杯の第1サイクルの状態になっているので続いてバイパスライン11のバルブを閉める。   As a second step, the controller 61 receives this position detection signal, and performs control for switching the inflow directions of the switching valve 69 and the switching valve 60 following the timing when the cylinders are aligned and reach the ends of the chamber 612 and the chamber 613. Do. That is, as shown in FIG. 3, the switching valve 60 is closed on the chamber 611 side and opened on the chamber 613 side. The switching valve 69 is opened on the chamber 612 side and closed on the chamber 614 side. Since the piping path and the chambers 611 and 614 are in the first cycle state, the valve of the bypass line 11 is subsequently closed.

図4に示される様に第3ステップでは、高圧ポンプ4を起動させて塩水を昇圧してBWRO膜5へ出力する。昇圧後の圧力P1は塩水の塩分濃度やBWRO膜の種類によって異なるが、通常10〜15bar程度である。BWRO膜5は供給された塩水をろ過して、回収率をy%とすれば、流入した塩水のy%の淡水と、(100―y)%の濃縮塩水がBWRO膜5からそれぞれ排出される。   As shown in FIG. 4, in the third step, the high pressure pump 4 is activated to boost the salt water and output it to the BWRO membrane 5. The pressure P1 after the pressure increase is usually about 10 to 15 bar, although it varies depending on the salt concentration of the salt water and the type of the BWRO film. The BWRO membrane 5 filters the supplied salt water and sets the recovery rate to y%, so that y% fresh water and (100-y)% concentrated salt water that has flowed in are discharged from the BWRO membrane 5, respectively. .

この時BWRO膜の圧損によって淡水圧力P4は、例えば0.2bar程度となるが、濃縮塩水圧力P2はP1の85%程度(8〜12bar)となる。この高圧濃縮塩水はチェンバー612に流入しピストンを押してチェンバー611の塩水を保安フィルタ3に向けて押し出す。   At this time, the fresh water pressure P4 is about 0.2 bar, for example, due to the pressure loss of the BWRO membrane, but the concentrated salt water pressure P2 is about 85% (8 to 12 bar) of P1. The high-pressure concentrated salt water flows into the chamber 612 and pushes the piston to push out the salt water in the chamber 611 toward the safety filter 3.

一方、塩水タンク1から塩水がチェンバー613に流れこみそのピストンを押す圧力によってチェンバー614の濃縮塩水が排出され、濃縮塩水流調弁8から放流される。   On the other hand, salt water flows into the chamber 613 from the salt water tank 1 and the concentrated salt water in the chamber 614 is discharged by the pressure pushing the piston, and is discharged from the concentrated salt water flow control valve 8.

第3ステップは、図5のように、両ピストンがチェンバー611とチェンバー614の壁に当たると同時に終了し、コントローラ61は、第4ステップとして切替弁60をチェンバー611側を開放、チェンバー613側を閉鎖し、切替弁69をチェンバー612側を閉鎖、チェンバー614側を開放にして塩水流の方向を切り換える制御を行う。   As shown in FIG. 5, the third step ends when both pistons hit the walls of the chamber 611 and the chamber 614, and the controller 61 opens the switching valve 60 on the chamber 611 side and closes the chamber 613 side as a fourth step. Then, the switching valve 69 is closed on the chamber 612 side and the chamber 614 side is opened to control the direction of the salt water flow.

続いて、第5ステップとして、図6のように、今度はチェンバー614に流入する高圧濃縮塩水がピストンを押してチェンバー613の塩水を保安フィルタ3へ向けて押し出す。一方、塩水タンク1から塩水をチェンバー611に流しチェンバー612の濃縮塩水を排出する。その結果、図の3と同じようにチェンバー612とチェンバー613の端までピストンが到達したタイミングでステップ2と同じ状態になって一つの運転サイクルが完成し、以降は第2ステップ〜第5ステップを繰り返す。   Subsequently, as a fifth step, as shown in FIG. 6, the high-pressure concentrated salt water flowing into the chamber 614 now pushes the piston to push out the salt water in the chamber 613 toward the security filter 3. On the other hand, salt water is flowed from the salt water tank 1 to the chamber 611 and the concentrated salt water in the chamber 612 is discharged. As a result, in the same manner as in FIG. 3, when the pistons reach the ends of the chamber 612 and the chamber 613, the same state as step 2 is obtained, and one operation cycle is completed. Thereafter, the second to fifth steps are performed. repeat.

図8は、動力回収を行わない従来のBWROシステムの基本構成図である。   FIG. 8 is a basic configuration diagram of a conventional BWRO system that does not perform power recovery.

図8では、高圧ポンプ40に加えて、送水ポンプ2を用いるが、一試算例として、100トンの塩水を80%の膜回収率で淡水化するシステムで、膜濾過圧を13.26bar、濃縮塩水圧力13.06bar、各ポンプの効率を80%とすると両ポンプで送水ポンプ0.28KW、高圧ポンプ1.68KWとして合計約1.96KWとなる。   In FIG. 8, the water pump 2 is used in addition to the high-pressure pump 40. As one trial calculation example, a system for desalinating 100 tons of salt water at a membrane recovery rate of 80%, the membrane filtration pressure is 13.26 bar and the concentration is increased. If the salt water pressure is 13.06 bar and the efficiency of each pump is 80%, both pumps will have a water pump of 0.28 KW and a high pressure pump of 1.68 KW for a total of about 1.96 KW.

これに対し、本実施例では送水ポンプ2を用いずに動力回収用のシリンダ面積比を5:1となるシリンダポンプ6x、6yを用いた場合、高圧ポンプ4からの濃縮塩水の圧力を利用することにより、送水ポンプを用いなくても高圧ポンプ4へ送水可能となり、また高圧ポンプ4の動力は1.59KWで済む。   In contrast, in this embodiment, when the cylinder pumps 6x and 6y having a cylinder area ratio for power recovery of 5: 1 are used without using the water pump 2, the pressure of the concentrated salt water from the high-pressure pump 4 is used. Thus, water can be supplied to the high pressure pump 4 without using a water pump, and the power of the high pressure pump 4 can be 1.59 KW.

先述の図7の特開2011―56439号で述べられた動力回収方法では、高圧な塩水を動力回収用ポンプを用いて、高圧ポンプの出力側へ入力している。これに対し、本実施形態では、低圧の塩水され高圧ポンプ4へ入力し配管等の機器への圧力ストレスを下げて運用すると共に送水ポンプを省略して、装置構成数を少なくすることにより高信頼度、かつ低運用コストの動力回収BWROシステムおよび動力回収方法を提供することを可能としている。   In the power recovery method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-56439 in FIG. 7, the high-pressure salt water is input to the output side of the high-pressure pump using the power recovery pump. On the other hand, in this embodiment, low-pressure salt water is input to the high-pressure pump 4 to operate with a reduced pressure stress on equipment such as piping, and the water pump is omitted to reduce the number of devices, thereby achieving high reliability. It is possible to provide a power recovery BWRO system and a power recovery method with low operating costs.

以上述べた少なくともひとつの実施形態の動力回収BWROシステムによれば、高圧ポンプへの送水ポンプを省略し、高圧力の濃縮塩水を異面積シリンダポンプの小面積側のチェンバーに注入して大面積側のチェンバーに注入された塩水を押し出して高圧ポンプに向けて送水し、高圧ポンプ出力の動力回収をすることにより高信頼度することが可能となる。   According to the power recovery BWRO system of at least one embodiment described above, the water pump to the high-pressure pump is omitted, and high-pressure concentrated brine is injected into the small-area chamber of the different-area cylinder pump to increase the large-area side. It is possible to achieve high reliability by extruding the salt water injected into the chamber and feeding it to the high pressure pump and recovering the power of the high pressure pump output.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 塩水タンク
3 保安フィルタ
4 高圧ポンプ
5 BWRO膜
6 ピストン動力回収装置
6x、6y シリンダポンプ
6s 位置センサ
60、69 切替弁
61 コントローラ
7 塩水流調弁
8 濃縮塩水流調弁
11 バイパス弁
1 Salt Water Tank 3 Safety Filter 4 High Pressure Pump 5 BWRO Membrane 6 Piston Power Recovery Device 6x, 6y Cylinder Pump 6s Position Sensor 60, 69 Switching Valve 61 Controller 7 Salt Water Flow Control 8 Concentrated Salt Water Flow Control 11 Bypass Valve

Claims (2)

高圧ポンプで圧送された塩水をBWRO膜を通して淡水化した残りの高圧で排出される濃縮塩水を異面積シリンダポンプによるピストン動力回収手段に注入して動力を回収する動力回収BWROシステムにおいて、
貯水した塩水を前記ピストン動力回収装置に注水する水圧で送出する高所に設置された塩水タンクと、
前記塩水タンクから送出される塩水が注水され、その送出先を第1または第2のいずれか一つに切り替える第1の切替弁と、
前記濃縮塩水が注入され、その送出先を第1または第2のいずれか一つに切り替える第2の切替弁と、
ピストンの位置が移動端に達したことを通知する位置検出手段を備え、大面積シリンダ側チェンバーの出力弁の接続先は前記高圧ポンプの入力側に接続され、その入力弁は前記第1の切替弁の第1の送出先に接続され、小面積側のシリンダ側チェンバーの出力弁は放流先へ接続され、その入力弁は前記第2の切替弁の第1の送出先に接続される第1の異面積シリンダポンプと、
ピストンの位置が移動端に達したことを通知する位置検出手段を備え、大面積シリンダ側チェンバーの出力弁の接続先は前記高圧ポンプの入力側に接続され、その入力弁は前記第1の切替弁の第2の送出先に接続され、小面積側のシリンダ側チェンバーの出力弁は放流先へ接続され、その入力弁は前記第2の切替弁の第2の送出先に接続される第2の異面積シリンダポンプと、
第1サイクルとして、前記第1の異面積シリンダポンプの大面積シリンダ側チェンバーに前記塩水タンクからの塩水を注入するとともに前記第2のシリンダポンプの小面積側チェンバーに高圧の前記濃縮塩水を注入する様に前記第1、第2の切替弁の送出先を制御して前記注入される水の押圧により各ピストンを移動させ、両前記ピストンが移動端に達したことを前記位置検出手段から通知された場合、前記両切替弁の送出先を他方のシリンダポンプへ切り替えて各ピストンの移動方向を反転させて両ポンプの各チェンバーにおける給排水が前記第1サイクルと逆転している第2のサイクルとなる制御を行う制御手段とを
備えることを特徴とする動力回収BWROシステム。
In the power recovery BWRO system for recovering power by injecting salt water pumped by a high pressure pump into the piston power recovery means by a different area cylinder pump, the remaining concentrated high pressure water that has been desalinated through the BWRO membrane is discharged.
A salt water tank installed at a high place for sending out the stored salt water at a water pressure for pouring water into the piston power recovery device;
A first switching valve for pouring salt water sent out from the salt water tank and switching its destination to either one of the first or second;
A second switching valve for injecting the concentrated salt water and switching its destination to either the first or the second;
Position detecting means for notifying that the position of the piston has reached the moving end is provided, the connection destination of the output valve of the large area cylinder side chamber is connected to the input side of the high pressure pump, and the input valve is connected to the first switching The first valve is connected to the first destination of the valve, the output valve of the cylinder chamber on the small area side is connected to the outlet, and the input valve is connected to the first destination of the second switching valve. Different area cylinder pump,
Position detecting means for notifying that the position of the piston has reached the moving end is provided, the connection destination of the output valve of the large area cylinder side chamber is connected to the input side of the high pressure pump, and the input valve is connected to the first switching The second valve connected to the second destination of the valve, the output valve of the cylinder chamber on the small area side is connected to the outlet, and the input valve is connected to the second destination of the second switching valve. Different area cylinder pump,
As a first cycle, salt water from the salt water tank is injected into the large area cylinder side chamber of the first different area cylinder pump, and high pressure concentrated salt water is injected into the small area side chamber of the second cylinder pump. In the same manner, the destinations of the first and second switching valves are controlled to move the respective pistons by pressing the injected water, and the position detecting means is notified that both the pistons have reached the moving end. In this case, the delivery destination of the both switching valves is switched to the other cylinder pump to reverse the moving direction of each piston, so that the water supply / drainage in each chamber of both pumps is the second cycle that is reverse to the first cycle. A power recovery BWRO system comprising control means for performing control.
塩水タンクと、切替弁と、異面積シリンダポンプと、制御手段とを備え
高圧ポンプで圧送された塩水をBWRO膜を通して淡水化した残りの高圧で排出される濃縮塩水を異面積シリンダポンプによるピストン動力回収装置に注入して動力を回収する動力回収BWROシステムの動力回収方法において、
前記塩水タンクは、貯水した塩水を前記ピストン動力回収装置に注水する水圧で送出する高所に設置され、
送出先を二つあるうちのいずれか一つに切り替える第1の前記切替弁は、前記塩水タンクから送出される塩水が注水され、
送出先を二つあるうちのいずれか一つに切り替える第2の前記切替弁は、前記濃縮塩水が注入され、
第1、第2の前記異面積シリンダポンプは、それぞれがピストンの位置が移動端に達したことを通知する位置検出手段を備え、大面積シリンダ側チェンバーの出力弁の接続先は共に前記高圧ポンプの入力側に接続され、入力弁は前記第1の切替弁の送出先毎に接続され、それぞれ小面積シリンダ側のチェンバーの出力弁はともに放流先へ接続され、その入力弁は前記第2の切替弁の送出先毎に接続され、
前記制御手段は、
第1サイクルとして、前記第1の異面積シリンダポンプの大面積シリンダ側チェンバーに前記塩水タンクからの塩水を注入するとともに前記第2のシリンダポンプの小面積側チェンバーに高圧の前記濃縮塩水を注入する様に前記第1、第2の切替弁の送出先を制御して前記注入される水の押圧により各ピストンを移動させ、
両前記ピストンが移動端に達したことを前記位置検出手段から通知された場合、前記両切替弁の送出先を他方のシリンダポンプへ切り替えて各ピストンの移動方向を反転させて両ポンプの各チェンバーにおける給排水が前記第1サイクルと逆転している第2のサイクルとなる制御を行うことを特徴とする動力回収BWROシステムの動力回収方法。
A salt water tank, a switching valve, a different area cylinder pump, and a control means, and the salt water pumped by the high pressure pump is desalinated through the BWRO membrane. In the power recovery method of the power recovery BWRO system that recovers power by injecting into the recovery device,
The salt water tank is installed at a high place where the stored salt water is sent out at a water pressure for pouring water into the piston power recovery device,
The first switching valve that switches the delivery destination to any one of the two destinations is filled with salt water delivered from the salt water tank,
The second switching valve that switches the destination to any one of the two destinations is injected with the concentrated salt water,
Each of the first and second different area cylinder pumps is provided with position detecting means for notifying that the position of the piston has reached the moving end, and the connection destination of the output valve of the large area cylinder side chamber is both the high pressure pump The input valve is connected to each delivery destination of the first switching valve, the output valves of the chambers on the small area cylinder side are both connected to the discharge destination, and the input valves are connected to the second destination. Connected to each destination of the switching valve,
The control means includes
As a first cycle, salt water from the salt water tank is injected into the large area cylinder side chamber of the first different area cylinder pump, and high pressure concentrated salt water is injected into the small area side chamber of the second cylinder pump. In the same manner, the destination of the first and second switching valves is controlled to move each piston by pressing the injected water,
When it is notified from the position detection means that both the pistons have reached the moving end, the delivery destination of the both switching valves is switched to the other cylinder pump to reverse the direction of movement of each piston, and each chamber of both pumps The power recovery method of the power recovery BWRO system is characterized in that the control is performed so that the water supply / drainage in the second cycle is the reverse of the first cycle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104747545A (en) * 2015-03-27 2015-07-01 杨超 Reverse osmosis system pressurizing and energy recycling device and pressurizing and energy recycling method
JP2020089850A (en) * 2018-12-07 2020-06-11 株式会社電業社機械製作所 Energy recovery apparatus
JP2020110736A (en) * 2019-01-08 2020-07-27 株式会社電業社機械製作所 Energy recovery apparatus

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