海水淡化系統(tǒng)以及能量回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從海水中除去鹽分將海水淡化的海水淡化系統(tǒng)以及適合用于該海水淡化系統(tǒng)的能量回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為將海水淡化的系統(tǒng)，公知有向反滲透膜分離裝置輸送海水進行脫鹽的海水淡化系統(tǒng)。在該海水淡化系統(tǒng)中，在所汲取的海水通過前處理裝置而符合恒定水質(zhì)的條件后，由高壓栗加壓并向反滲透膜分離裝置加壓輸送，反滲透膜分離裝置內(nèi)的高壓海水的一部分，克服反滲透壓力而通過反滲透膜，并作為除去了鹽分的淡水被取出。其他海水以鹽分濃度升高而被濃縮的狀態(tài)，從反滲透膜分離裝置作為濃縮海水(鹽水)被排出。其中，海水淡化系統(tǒng)中最大的運轉(zhuǎn)成本是電費，且大大地依賴于用于使前處理后的海水上升至克服浸透壓的壓力即反滲透壓的能量，即由高壓栗進行的加壓能量。
[0003]S卩，海水淡化設(shè)備中電費的一半以上大多花費于由高壓栗進行的加壓。因此進行將從反滲透膜分離裝置排出的高鹽分濃度且高壓的濃縮海水所保有的壓力能，用于對海水的一部分進行升壓。而且，作為將從反滲透膜分離裝置排出的濃縮海水的壓力能用于對海水的一部分進行升壓的手段，進行了利用能量回收腔室的方式，該能量回收腔室由能夠移動地嵌裝于圓筒的筒內(nèi)的活塞，將圓筒的內(nèi)部分離為兩個空間，在兩個空間的一方設(shè)置有進行濃縮海水的進出的濃縮海水口，在另一方設(shè)置有進行海水的進出的海水口。
[0004]圖13是表示現(xiàn)有的海水淡化系統(tǒng)的構(gòu)成例的示意圖。如圖13所示，由汲水栗(未圖示)汲取的海水，在由前處理裝置I除去浮游物等而符合規(guī)定的水質(zhì)條件之后，經(jīng)由送水栗2分支為高壓栗管路3和能量回收裝置海水供給管路4。向高壓栗5流入的海水由高壓栗5加壓，在與由能量回收裝置10和增壓栗7升壓后的海水合流之后，向反滲透膜分離裝置8加壓輸送。
[0005]導(dǎo)入到反滲透膜分離裝置8的海水的一部分，克服反滲透壓通過反滲透膜分離裝置8內(nèi)的反滲透膜(R0膜)8a，并作為除去鹽分后的脫鹽水而經(jīng)由脫鹽水管路被取出。其他海水成為鹽分濃度升高且濃縮后的濃縮海水，從反滲透膜分離裝置8通過濃縮海水管路9而導(dǎo)入至能量回收裝置10。
[0006]在能量回收裝置10中，伴隨控制閥14的動作，在兩個能量回收腔室11、12內(nèi)，通過活塞13、13的移動進行從送水栗2經(jīng)過檢驗閥模塊15的海水導(dǎo)入、和利用了高壓的濃縮海水(reject)的海水的升壓、排出。
[0007]在能量回收腔室11、12內(nèi)升壓后的海水，從檢驗閥模塊15經(jīng)由增壓栗海水供給管路6而向增壓栗7供給。其中，通過增壓栗7使反滲透膜分離裝置8、配管的壓力損失、控制閥14中的壓力損失、在能量回收腔室11、12以及檢驗閥模塊15內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失部分升壓后，使升壓后的海水與高壓栗5的排出海水合流，并向反滲透膜分離裝置8加壓輸送。
[0008]在上述現(xiàn)有的能量回收腔室中，能量回收腔室內(nèi)的活塞與缸內(nèi)壁進行滑動，由于活塞的滑動部件產(chǎn)生磨損，因此需要定期地更換，另外需要配合活塞的外形而高精度地加工長條的腔室內(nèi)徑，因而加工成本非常高。
[0009]因此，本申請的申請人通過采用將專利文獻I中的圓筒形長條的腔室作為壓力交換腔室，并且在腔室內(nèi)設(shè)置劃分為多個的流路，利用從反滲透膜(R0膜)排出的高壓的濃縮海水而直接對海水進行加壓的方式，提出了沒有活塞的方式的能量回收腔室。
[0010]專利文獻1:日本特開2010-284642號公報
[0011]在具備活塞的現(xiàn)有的能量回收腔室中，將磁鐵內(nèi)置于活塞，在腔室外部設(shè)置檢測磁的電磁開關(guān)，從而檢測出活塞的位置?；钊贿厡饪s海水與海水分離、一邊進行移動，因此成為將該電磁開關(guān)設(shè)置于腔室的兩端附近，通過控制閥等切換活塞的移動方向以使活塞在腔室內(nèi)往復(fù)即進行海水與濃縮海水的給排水切換的控制。另外，也進行使用非接觸式傳感器、激光、光電傳感器等檢測活塞的位置。
[0012]另一方面，沒有活塞的方式的能量回收腔室，由于沒有活塞，因此無法以相同的方法控制給排水量。因此需要采用其他手段、方法進行海水與濃縮海水的給排水切換的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明是鑒于上述情況所做出的，目的在于提供一種能量回收裝置，該能量回收裝置在沒有活塞的方式的能量回收腔室以及具有活塞的方式的能量回收腔室中，均能夠在正確的時刻進行濃縮海水和海水向能量回收腔室給排水的切換。
[0014]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的能量回收裝置，設(shè)置于海水淡化系統(tǒng)，將從反滲透膜分離裝置排出的濃縮海水的壓力能用于使海水的一部分升壓的能量，所述海水淡化系統(tǒng)將由栗升壓后的海水向所述反滲透膜分離裝置輸送并將其分離為淡水和濃縮海水，從而從海水中生成淡水，所述能量回收裝置的特征在于，具備:多個腔室，它們對濃縮海水以及海水進行給排水，借助濃縮海水的壓力能而使海水升壓；第一流量計，其用于累計流入至所述腔室的海水或濃縮海水的流量；第二流量計，其用于累計從所述腔室排出的海水或濃縮海水的流量；至少一個切換閥，其設(shè)置于所述多個腔室的每一個，對濃縮海水流入各腔室和濃縮海水從各腔室的排出進行切換；以及控制裝置，其基于所述第一流量計以及/或者所述第二流量計的流量而求出所述腔室的累計流量，并基于該累計流量來控制所述多個腔室的各切換閥，所述控制裝置向所述多個腔室的各切換閥輸入單一的輸入信號，來控制所述各切換閥。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，通過使從反滲透膜分離裝置排出的濃縮海水，經(jīng)由切換閥向多個腔室進行給排水，并且將海水向多個腔室進行給排水，由此能夠在各腔室內(nèi)借助濃縮海水對海水進行升壓從而將其輸出(排出)。由第一流量計測定流入至腔室內(nèi)的海水或濃縮海水的流量并求出累計流量，并且由第二流量計測定從腔室排出的海水或者濃縮海水的流量并求出累計流量，基于求出的累計流量，把握海水或濃縮海水流入腔室的流入量以及/或者從腔室排出的排出量，來控制切換閥的開度，由此能夠在正確的時刻進行流向腔室的濃縮海水與海水的給排水的切換。此外由于能夠用一個輸入信號對設(shè)置于多個腔室的各切換閥調(diào)節(jié)開度，因此能夠容易并且可靠地進行多個切換閥的控制。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，通過所述單一的輸入信號能夠控制所述各切換閥的開度以及切換時間。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，由于能夠用一個輸入信號來調(diào)節(jié)切換閥的開度以及切換時間，因此能夠更可靠地進行多個切換閥的控制。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，使用梯形波作為所述單一的輸入信號。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置輸入的信號值為恒定值的時間，由此能夠調(diào)整將各切換閥的開度保持為恒定的時間。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，所述各切換閥的開度設(shè)定為:基于預(yù)先規(guī)定的設(shè)定值而相對于所述輸入信號變化。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，由于基于表示所輸入的信號值與各個切換閥的開度的固有關(guān)系的設(shè)定值來控制切換閥，因此能夠通過改變設(shè)定值來修正并且控制各切換閥的開度。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，所述控制裝置以如下方式進行控制，即:在所述第一流量計或所述第二流量計的所述腔室的累計流量達到了規(guī)定值時進行所述腔室的所述切換閥的切換。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，由于在開始第一流量計或第二流量計的累計之后，在累計流量達到了規(guī)定值時進行切換閥的切換，因此能夠在流入腔室的濃縮海水的流入量達到了規(guī)定值的時刻，停止?jié)饪s海水的流入。因此濃縮海水不會從能量回收裝置流入至增壓栗。在該情況下，流入腔室的濃縮海水的流入量能夠根據(jù)由第一流量計測定出的累計流量來求出。另外，若濃縮海水流入腔室，則將腔室內(nèi)的海水被輸出(排出)，因此能夠根據(jù)由第二流量計測定出的海水的累計流量而求出來自腔室的海水的排出量(輸出量)，由此求出流入腔室的濃縮海水的流入量。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，以根據(jù)所述腔室的實際容積的規(guī)定比例算出的值，進行所述切換閥的切換。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，由于能夠在流入腔室的濃縮海水的流入量達到了腔室的實際容積的規(guī)定比例(例如80?90% )時，停止?jié)饪s海水的流入，因此濃縮海水不會從能量回收裝置流入至增壓栗。如上述那樣，流入腔室的濃縮海水的流入量可以根據(jù)第一流量計的累計流量求出，也可以根據(jù)第二流量計的累計流量求出。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，所述控制裝置將流入所述腔室的濃縮海水的流入量的累計值與從所述腔室排出的濃縮海水的排出量的累計值進行比較，來控制從所述腔室排出的濃縮海水的流量。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，對流入腔室的濃縮海水的流入量的累計值與從腔室排出的濃縮海水的排出量的累計值進行比較，來控制從腔室排出的濃縮海水的流量。由于從腔室排出的濃縮海水的排出量與流入腔室的海水的流入量相等，因而通過求出從腔室排出的濃縮海水的排出量，就能夠求出流入腔室的海水的流入量。因此通過對流入腔室的濃縮海水的流入量的累計值與從腔室排出的濃縮海水的排出量的累計值進行比較，由此能夠取得流入腔室的濃縮海水的流入量與流入腔室的海水的流入量的平衡。通過使該平衡合理，從而濃縮海水不會從能量回收裝置流入至增壓栗。
[0028]另外，根據(jù)上述記載，通過進行以下比較，即:
[0029].對流入腔室的海水的流入量的累計值與從腔室排出的海水的累計值進行比較；
[0030]?對流入腔室的濃縮海水的流入量的累計值與從腔室排出的海水的累計值進行比較；
[0031]?對流入腔室的海水的流入量的累計值與從腔室排出的濃縮海水的排出量的累計值進行比較，
[0032]理所當然能夠取得上述平衡，總之，通過對流入腔室的流體與從腔室排出的流體的累計值進行比較，從而避免濃縮海水流入增壓栗。
[0033]在此，對將流入腔室的濃縮海水的流入量的累計值與從腔室排出的濃縮海水的排出量的累計值比較的情況進行記載。
[0034]此外，根據(jù)本發(fā)明，通過上述切換閥的控制，能夠自由地調(diào)整流入腔室的海水的流入量和流入腔室的濃縮海水的流入量。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，所述控制裝置控制所述切換閥，以使流入所述腔室的海水的流入量的累計值等于或者多于流入所述腔室的濃縮海水的流入量的累計值。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，由于控制切換閥，使得流入腔室的海水的流入量的累計值等于或多于流入腔室的濃縮海水的流入量的累計值，因此濃縮海水不會從能量回收裝置流入至增壓栗O
[0037]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，其特征在于，所述控制裝置以包括將升壓后的海水同時從多個腔室排出的工序的方式控制所述各切換閥。
[0038]雖然在多個腔室中，反復(fù)進行吸入海水的工序、和借助濃縮海水對所吸入的海水進行升壓并輸出(排出)的工序，但在該情況下，若以在一個腔室結(jié)束了海水排出工序時，其他腔室開始海水排出工序的方式控制切換閥，則在切換時引起升壓海水的脈動。因此在本發(fā)明中，通過以將從多個腔室升壓后的海水同時排出的方式控制切換閥，即，重復(fù)進行多個腔室的海水排出工序，由此能夠抑制升壓海水的脈動。
[0039]本發(fā)明的能量回收裝置，設(shè)置于海水淡化系統(tǒng)，將從反滲透膜分離裝置排出的濃縮海水的壓力能用于使海水的一部分升壓的能量，所述海水淡化系統(tǒng)將由栗升壓后的海水向所述反滲透膜分離裝置輸送，并將其分離為淡水和濃縮海水，從而從海水中生成淡水，所述能量回收裝置的