海水淡化系统及能量交换腔室技术方案

本发明专利技术提供一种海水淡化系统，将能量交换腔室设为没有活塞的方式，从而解决滑动部件磨耗的问题，此外能够抑制腔室内的浓缩海水与海水的混合。所述海水淡化系统将通过泵升压后的海水通过反渗透膜分离装置(4)分离为淡水和浓缩海水，从而从海水生成淡水，所述海水淡化系统具有能量交换腔室(20)，该能量交换腔室(20)将从反渗透膜分离装置(3)吐出的浓缩海水的压力能量利用为对海水的一部分进行升压的能量，能量交换腔室(20)具有：浓缩海水端口(P1)，进行浓缩海水的进出；海水端口(P2)，进行海水的进出；多个被划分的流路(R)，设置于腔室内，并且连通浓缩海水端口(P1)和海水端口(P2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从海水中去除盐成分而对海水进行淡化的海水淡化系统及适用于该海水淡化系统(海水淡化设备)的能量交换腔室。
技术介绍
以往，作为对海水进行淡化的系统，公知有将海水通过反渗透膜分离装置而脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，获取的海水通过预处理装置调整为规定水质的条件后，通过高压泵加压，压送到反渗透膜分离装置，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服反渗透压力而通过反渗透膜，作为去除了盐成分的淡水而取出。其他海水的盐成分浓度升高，在浓缩的状态下从反渗透膜分离装置作为废水(浓缩海水)排出。在此，海水淡化系统中的最大的运用成本(电费)很大程度上取决于用于将预处理后的海水升压到克服渗透压的压力即反渗透压的能量，即取决于通过高压泵施加的加压能。S卩，海水淡化设备中的最大的运用成本即电费的一半以上用于通过高压泵施加的加压的情况较多。因此，在从反渗透膜分离装置排出的高盐成分浓度下，将高压的废水(浓缩海水)所保有的压力能量利用为使海水的一部分升压的能量。并且，作为将从反渗透分离装置吐出的浓缩海水的压力能量利用为使海水的一部分升压的能量的方法，利用能量交换腔室来进行，该能量交换腔室通过在圆筒的筒内能够移动地嵌合安装的活塞将圆筒的内部分离为两个容积室，在两个分离的空间中的一个空间设置进行浓缩海水的进出的浓缩海水端口，在另一个空间设置进行海水的进出的海水端口。图25是表示现有的海水淡化系统的构成例的示意图。如图25所示，通过取水泵 (未图示)获取的海水通过预处理装置进行预处理而调整为规定的水质条件后，经由海水供给管1向直接连接有电动机M的高压泵2供给。通过高压泵2升压的海水经由吐出管3 供给到反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离为盐成分浓度高的浓缩海水和盐成分浓度低的淡水而从海水获得淡水。此时，盐成分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，但该浓缩海水仍然具有高的压力。从反渗透膜分离装置4排出浓缩海水的浓缩海水管5经由方向切换阀6连接到能量交换腔室10的浓缩海水端口 P1。供给预处理后的低压海水的海水供给管1在高压泵2的上游分支而经由阀门7连接到能量交换腔室10 的海水端口 P2。能量交换腔室10在内部具有活塞12，活塞12将能量交换腔室10内部分离为两个容积室并嵌合安装为能够移动。在能量交换腔室10中利用浓缩海水的压力将被升压的海水供给到升压泵8。并且，海水被升压泵8进一步升压为达到与高压泵2的吐出管3相同水平的压力，升压后的海水经由阀门9合流到高压泵2的吐出管3而被供给到反渗透膜分离装置4。这种海水淡化系统及能量交换腔室例如记载于美国专利第5306428号公报、美国专利公开第2006-0151033号公报、美国专利第7168927号公报等。在能量交换腔室10中，为了吸入海水端口 P2的海水，方向切换阀6向排出浓缩海水的一侧切换，海水从海水端口 P2流入能量交换腔室10内，活塞12向浓缩海水端口 Pl侧移动。在该状态下，在能量交换腔室10内基本充满海水。并且，如果方向切换阀6切换到向能量交换腔室10供给浓缩海水的一侧，则活塞12向海水端口 P2侧移动，以压出流入到能量交换腔室10内的海水，海水端口 P2侧的阀门7向升压泵8侧供给海水。海水端口 P2侧的阀门7由检验阀、方向切换阀等公知的流体设备构成，以使高压流体流向升压泵8侧，使低压的流体流向能量交换腔室10。升压泵8将由能量交换腔室10升压后的海水升压到与高压泵2相同程度的压力， 因此能够通过微小的能量驱动。即，供给到反渗透膜分离装置4的海水的流量是来自高压泵2和能量交换腔室10的海水的流量相加后的流量，能够得到较多的系统整体的处理流量，来自能量交换腔室10的海水利用高压的浓缩海水的能量进行升压，因此能够减少系统整体的投入能量。换言之，能够构筑能够减小为了获得相同的处理流量所需的高压泵的容量及驱动能量的系统。所述现有的能量交换腔室根据通过海水淡化系统应处理的容量(流量)适当选定大小、数量，但通常为大径且长条形的圆筒型，并具有将腔室内分离为两个容积室并嵌合安装为能够移动的活塞。图沈是表示现有的能量交换腔室10的构成例的剖面图。如图沈所示，能量交换腔室10由圆筒形状的缸体11、在缸体11内往复移动的活塞12及闭塞缸体11的两开口端的凸缘13构成。凸缘13通过螺栓14及螺母15固定于缸体11的凸缘部Ilf上，在一个凸缘13上形成有浓缩海水端口 P1，在另一个凸缘13上形成有海水端口 P2。在此，活塞12从提高与缸体内壁的滑动性的目的出发，在圆筒形的活塞12的圆筒面上嵌入有滑动环16。滑动环16由低摩擦且耐磨耗性优良的材质构成，例如选择工程塑料等。为了使海水流入腔室内而压出浓缩海水，活塞12始终在腔室内进行往复动作。因此， 活塞12即使是耐磨耗性优良的材质，最终也磨耗而需要更换。此外，由于活塞12在腔室内进行往复动作，因此难以掌握磨耗状态。如果滑动环16磨耗，则活塞12的金属部与缸体11 的金属部直接接触，对各部件造成损伤。有时会达到必须更换腔室本身的状态。此外，需要能量交换腔室的内径是与活塞的外径(滑动环外径)配合且均勻的圆筒。因此，如果腔室为数米的长条形，则内径的加工变得困难，进而腔室本身成为非常昂贵的产品。现有技术文献专利文献专利文献1 美国专利第5306428号公报专利文献2 美国专利公开第2006-0151033号公报专利文献3 美国专利第7168927号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如上所述，在现有的能量交换腔室中，为了吸入和吐出海水，需要使活塞在腔室内进行往复动作，使腔室内的活塞的位置在浓缩海水端口侧与海水端口侧之间往复动作。因此，现有的能量交换腔室内的活塞与缸体内壁滑动，从而活塞的滑动部件磨耗， 因此需要定期更换。此外，需要将长条形的腔室的内径配合活塞的外形地高精度地加工，加工成本非常高昂。本专利技术者们研究了将没有活塞的方式的能量交换腔室适用于海水淡化系统。在该能量交换腔室中，采用浓缩海水与海水的界面(interface)通过浓缩海水与海水双方的压力平衡而在腔室内移动的方式。本方式的问题点在于，由于界面处的浓缩海水与海水的混合，获取海水的盐成分浓度在腔室内升高。由此，在腔室内升压的被升压海水与从高压泵吐出的海水合流并导入到反渗透膜分离装置时，该被升压海水的盐成分浓度升高，因此反渗透膜的淡化率降低，除此之外还可推测出反渗透膜的寿命缩短而引起反渗透膜本身的更换周期缩短等问题。本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种能量交换腔室及具有该能量交换腔室的海水淡化系统，将通过从海水淡化系统的反渗透膜分离装置吐出的浓缩海水的压力能量对海水的一部分进行升压的能量交换腔室设为没有活塞的方式，从而能够解决滑动部件磨耗的问题，此外腔室不需要过高的加工精度且不需要长条形加工，此外虽然是没有活塞的方式但能够抑制腔室内的浓缩海水与海水的混合。用于解决问题的方法为了实现上述目的，本专利技术的海水淡化系统将通过泵升压后的海水通过反渗透膜分离装置分离为淡水和浓缩海水，从而从海水生成淡水，其特征在于，具有能量交换腔室， 该能量交换腔室将从所述反渗透膜分离装置吐出的浓缩海水的压力能量利用为对所述海水的一部分进行升压的能量，所述能量交换腔室具有浓缩海水端口，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.15 JP 2009-1187711.一种海水淡化系统，将通过泵升压后的海水通过反渗透膜分离装置分离为淡水和浓缩海水，从而从海水生成淡水，其特征在于，具有能量交换腔室，该能量交换腔室将从所述反渗透膜分离装置吐出的浓缩海水的压力能量利用为对所述海水的一部分进行升压的能量，所述能量交换腔室具有浓缩海水端口，进行所述浓缩海水的进出；海水端口，进行所述海水的进出；多个被划分的流路，设置于腔室内，并且连通所述浓缩海水端口和所述海水端□。2.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于， 所述多个被划分的流路由多个管形成。3.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于， 所述多个被划分的流路由多个隔板形成。4.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于， 所述多个被划分的流路由蜂窝结构形成。5.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，具有保持所述多个被划分的流路的导管，该导管嵌合安装于所述能量交换腔室内。6.根据权利要求5所述的海水淡化系统，其特征在于， 所述导管在长度方向上被分割为多个。7.根据权利要求5或6所述的海水淡化系统，其特征在于，所述导管还延伸设置至所述能量交换腔室内的没有所述多个被划分的流路的空间。8.根据权利要求5至7中任一项所述的海水淡化系统，其特征在于， 所述导管上设置有连通内径侧与外径侧的孔。9.根据权利要求1至8中任一项所述的海水淡化系统，其特征在于，具有多个所述能量交换腔室，并具有至少一个切换阀，该切换阀切换向所述多个能量交换腔室中的浓缩海水端口供给浓缩海水和从该浓缩海水端口排出浓缩海水。10.根据权利要求1至9中任一项所述的海水淡化系统，其特征在于，还具有其他的能量交换腔室，该其他的能量交换腔室具有浓缩海水端口，进行所述浓缩海水的进出；海水端口，进行所述海水的进出；活塞，在腔室内设置为能够往复移动。11.根据权利要求10所述的海水淡化系统，其特征在于， 所述其他的能量交换腔室具有检测所述活塞的位置的传感器。12.一种能量交换腔室，其特征在于，在将通过泵升压后的海水通过反渗透膜分离装置分离为淡水和浓缩海水从而从海水生成淡水的海水淡化系...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥圭端，信田昌男，江口真人，后藤正典，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：