海水淡化系统及能量交换腔技术方案

本发明专利技术提供能量交换腔以及具有该能量交换腔的海水淡化系统，该能量交换腔从腔的下方进行浓缩海水的给排水，从上方进行海水的给排水，能够在抑制浓缩海水与海水的混合的同时，进行从浓缩海水向海水的压力传递。本发明专利技术的能量交换腔在将增压的海水通入到反渗透膜分离装置(4)中而将淡水与浓缩海水分离的海水淡化系统中，具有：腔(CH)，收容浓缩海水及海水；浓缩海水口(P?1)，设在腔(CH)的下部，进行浓缩海水的给排水；海水口(P2)，设在腔(CH)的上部，进行海水的给排水；浓缩海水分散构造体(26)，与浓缩海水口(P1)连通，使浓缩海水在水平面整体上分散；和海水分散构造体(25)，与海水口(P2)连通，使海水在水平面整体上分散，被导入到腔(CH)内的浓缩海水与海水直接接触，浓缩海水与海水的压力能量实现交换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从海水中除去盐分而使海水淡化的海水淡化系统、以及适用于该海水淡化系统(海水淡化设备)的能量交换腔。
技术介绍
以往，作为使海水淡化的系统已知有将海水通入反渗透膜分离装置中而进行脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，被吸入的海水通过前 处理装置被调整为规定的水质条件后，被高压泵加压并被加压输送至反渗透膜分离装置，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从反渗透膜通过，作为除去了盐分的淡水被取出。其他的海水在盐分浓度变高而被浓缩的状态下，从反渗透膜分离装置中作为废物(浓缩海水)而被排出。在此，在海水淡化系统中的最大的运行成本(电力费用)很大程度依存于为了使前处理后的海水上升到能够克服渗透压的压力即反渗透压力的能量，也就是说很大程度依存于高压泵所实现的加压能量。S卩，很多情况下，作为海水淡化设备中的最大的运行成本的电力费用的一半以上被消耗在高压泵所进行的加压上。由此，普遍实施的是，将从反渗透膜分离装置中排出的高盐分浓度且高压的废物(浓缩海水)所保有的压力能量，利用于将海水的一部分增压的能量中。而且，作为将从反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于将海水的一部分增压的能量中的机构，普遍实施的是利用能量交换腔，该能量交换腔通过能够移动地嵌装在圆筒的筒内的活塞而将圆筒的内部分离成两个容积室，在两个分离的空间的一方上设有进行浓缩海水的进出的浓缩海水通道，在另一方上设有进行海水的进出的海水通道。图19是表示以往的海水淡化系统的构成例的示意图。如图19所示，通过吸水泵(未图示)吸入的海水通过前处理装置被实施前处理从而调整为规定的水质条件后，经由海水供给管路I被供给至直接连结有电机M的高压泵2。被高压泵2增压了的海水经由排出管路3被供给至具有反渗透膜(R0膜)的反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐分浓度高的浓缩海水和盐分浓度低的淡水，从而从海水中得到淡水。此时，盐分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，但该浓缩海水依然具有高压力。从反渗透膜分离装置4将浓缩海水排出的浓缩海水管路5，经由控制阀6与能量交换腔10的浓缩海水口 Pl连接。供给被前处理了的低压海水的海水供给管路1，在高压泵2的上游分支而经由阀7与能量交换腔10的海水口 P2连接。能量交换腔10在内部具有活塞12，活塞12在将能量交换腔10内分离成两个容积室的同时，以能够移动的方式嵌装。在能量交换腔10中利用浓缩海水的压力被增压了的海水被供给至增压泵8。而且，通过增压泵8海水被进一步增压为与高压泵2的排出管路3相同水平的压力，被增压了的海水经由阀9与高压泵2的排出管路3合流并被供给至反渗透膜分离装置4。在上述以往的能量交换腔中，能量交换腔内的活塞与气缸内壁发生滑动，使活塞的滑动部件产生磨耗，因此需要定期的更换，另外需要对长尺寸的腔的内径与活塞的外形相匹配地进行高精度加工，从而造成加工成本非常高。由此，本专利技术的申请人将专利文献I中圆筒形长尺寸的腔作为压力交换腔，通过采用在腔内设置多个被划分的流路而利用从反渗透膜(R0膜)排出的高压的浓缩海水直接对海水进行加压的方式，提出无活塞的方式的能量交换腔。专利文献I :日本特开2010-284642号公报。专利文献I所公开的能量交换腔，在将圆筒形长尺寸的腔水平横置地设置的情况下，在使浓缩海水与海水在水平方向上被分离为左右、并对在两流体接触的边界部处的混合进行抑制的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。本专利技术的专利技术人对专利文献I所公开的那样的、使浓缩海水与海水的界面通过浓缩海水与海水的双方的压力平衡而在腔内移动的方式的能量交换腔，进行了由在浓缩海水与海水的比重差考虑下的电脑模拟作出的解析，其结果是，得出了以下认识在存在比重差的情况下，将腔的长度方向水平横置的情况下存在问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人基于上述认识，构想一种即使在将腔的长度方向水平横置的情况下，也能够对浓缩海水与海水的混合进行抑制而将浓缩海水与海水分离的机构，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术的目的是提供一种能量交换腔及具有该能量交换腔的海水淡化系统，该能量交换腔通过从腔的容积室的下方进行浓缩海水的给排水，并从上方进行海水的给排水，而能够在使浓缩海水和海水上下分离、并对在两流体接触的边界部处的混合进行抑制的同时，进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。为了实现上述目的，本专利技术的能量交换腔在将由泵增压的海水通入到反渗透膜分离装置中而将淡水与浓缩海水分离，从而利用海水生成淡水的海水淡化系统中，将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量，利用于对所述海水增压的能量中，其特征在于，具有腔，在内部具有收容浓缩海水及海水的空间；浓缩海水口，设在所述腔的下部，进行浓缩海水的给排水；海水口，设在所述腔的上部，进行海水的给排水；浓缩海水分散构造体，与所述浓缩海水口连通，使流入的浓缩海水向所述腔内的水平面整体分散；和海水分散构造体，与所述海水口连通，使流入的海水向所述腔内的水平面整体分散，被导入到所述腔内的浓缩海水与海水与腔内的水平面整体直接接触，浓缩海水与海水的压力能量实现交换。根据本专利技术，将浓缩海水从设在腔的下部的浓缩海水口向腔内给排水，将海水从设在腔的上部的海水口向腔内给排水。流入到腔内的浓缩海水通过浓缩海水分散构造体向腔内的水平面整体分散，另外流入到腔内的海水通过海水分散构造体向腔内的水平面整体分散。由于浓缩海水比海水比重高，因此由于比重的差而形成浓缩海水与海水的边界部，分散到腔内的水平面整体上的浓缩海水将分散到腔内的水平面整体上的海水推起，从而能够一边将浓缩海水与海水上下分离，一边抑制在两流体接触的边界部的混合，同时能够进行从高压的浓缩海水向海水的压力传递。根据本专利技术的优选方式，所述腔为将长度方向水平地配置的圆筒形状的腔。根据本专利技术的优选方式，所述浓缩海水分散构造体和所述海水分散构造体水平地配置，为具有多个孔的管形状，所述孔分别与腔内面的最下部和最上部相对地排列。根据本专利技术，在从浓缩海水口供给浓缩海水，从海水口将海水排出的情况下，被供给至浓缩海水口的浓缩海水流入到与浓缩海水口连通的管形状的浓缩海水分散构造体中，并从形成在浓缩海水分散构造体上的向下的贯穿孔中通过而流入到腔室内。由于流入到腔室内的浓缩海水比海水比重高，因此一边从下方将海水向上方推起一边流入。在腔室内由于比重差而形成浓缩海水与海水的边界部，该边界部在腔室内上升或者下降。在从海水口供给海水，从浓缩海水口将浓缩海水排出的情况下，被供给至海水口的海水流入到与海水口连通的海水分散构造体中，并从形成在海水分散构造体上的贯穿孔流入到腔室内，浓缩海水从形成在浓缩海水分散构造体上的贯穿孔，向与浓缩海水分散构造体连通的浓缩海水口排出。根据本专利技术的优选方式，所述管形状为圆筒形状的管或者棱筒形状的管。根据本专利技术，能够通过在腔室内上下地配置的圆筒形状的管或者棱筒形状的管构成浓缩海水分散构造体和海水分散构造体。在该情况下，通过使管为棱筒形状，即使浓缩海水与海水的边界部比管的下端位于上方，或者比管的上端位于下方，也能够减少由于与管接触而造成的边界部的紊乱。根据本专利技术的优选方式，具有将所述浓缩海水分散构造体与所述海水分散构造体·连结的连结部件，所述连结部件中的所述浓缩海水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量交换腔，在将由泵增压的海水通入到反渗透膜分离装置中而将淡水与浓缩海水分离、从而利用海水生成淡水的海水淡化系统中，将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于对所述海水增压的能量中，其特征在于，具有：腔，在内部具有收容浓缩海水及海水的空间；浓缩海水口，设在所述腔的下部，进行浓缩海水的给排水；海水口，设在所述腔的上部，进行海水的给排水；浓缩海水分散构造体，与所述浓缩海水口连通，使流入的浓缩海水向所述腔内的水平面整体分散；和海水分散构造体，与所述海水口连通，使流入的海水向所述腔内的水平面整体分散，被导入到所述腔内的浓缩海水与海水与所述腔内的水平面整体直接接触，浓缩海水与海水的压力能量实现交换。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥圭瑞，前田和昭，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：