(57)【要約】【課題】高浸透圧液が通過する逆浸透膜モジュールの入口及び出口において、逆浸透膜を間にして流れる高浸透圧液と透過液との浸透圧差を小さく抑え、高浸透圧液及び透過液の浸透圧差の上下動を制御可能な逆浸透分離方法及び逆浸透分離装置を提供する。【解決手段】逆浸透膜１１を間にして接する原液側流路１２及び透過液側流路１３を有する逆浸透膜モジュール１０を複数段備え、逆浸透膜モジュール１０の原液側流路１２の入口側には、加圧ポンプ４により加圧した高圧原液Ｈｉを供給する一方の配管２ａが接続され、逆浸透膜モジュール１０の透過液側流路１３の出口側には、原液側流路１２の入口側に加圧して供給した高圧原液Ｈｉの流れに対向して流すべく、原液Ｈをそのまま供給する他方の配管２ｂが接続され、他方の配管２ｂには、透過液側流路１３の出口側に供給する原液Ｈの流量を調整する流量計５ｂ及び流量調整弁６が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜を間にして接する一方の流路及び他方の流路を有する逆浸透膜モジュールを複数段に配置して、高濃度の高浸透圧液に複数段に配置した前記逆浸透膜モジュールを通過させて透過液を得る逆浸透分離方法であって、
複数段に配置した前記逆浸透膜モジュールにおいて、
前記一方の流路の入口側に高濃度の高浸透圧液をポンプにより加圧して供給すると共に、前記他方の流路の出口側に前記高浸透圧液を供給して、前記一方の流路の入口側に加圧して供給した前記高浸透圧液の流れと、前記他方の流路の出口側に供給した前記高浸透圧液の流れとを互いに対向させ、
前記他方の流路の出口側に対する前記高浸透圧液の供給は、該高浸透圧液の流量を調整しつつ行う逆浸透分離方法。
【請求項２】
前記他方の流路の出口側に供給される前記高浸透圧液には、後段の前記逆浸透膜モジュールにおける前記一方の流路から排出される前記高浸透圧液の濃縮原液が用いられる請求項１に記載の逆浸透分離方法。
【請求項３】
前記逆浸透膜モジュールにおける前記一方の流路から排出される前記高浸透圧液の濃縮原液からエネルギを回収して、後段の前記逆浸透膜モジュールにおける他方の流路から排出される希釈原液に付与される請求項１又は２に記載の逆浸透分離方法。
【請求項４】
逆浸透膜を間にして接する一方の流路及び他方の流路を有する逆浸透膜モジュールを複数段備え、
前記逆浸透膜モジュールにおける前記一方の流路の入口側には、高濃度の高浸透圧液をポンプにより加圧して供給する一方の配管が接続され、
前記逆浸透膜モジュールにおける前記他方の流路の出口側には、前記一方の流路の入口側に加圧して供給した前記高浸透圧液の流れに対向して流すべく、高濃度の高浸透圧液をそのまま供給する他方の配管が接続され、
前記他方の配管には、前記他方の流路の出口側に供給する前記高浸透圧液の流量を調整する流量計及び流量調整弁が配置されている逆浸透分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高濃度の高浸透圧液、例えば海水から水を作ったり、水と不純物とを分離したり、果汁や化学薬品を濃縮したりするのに用いられる逆浸透分離方法及び逆浸透分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した逆浸透分離方法は、逆浸透膜を用いた処理であり、例えば、高濃度の高浸透圧液である海水から水を作る場合には、逆浸透膜を間にして接する一方の流路に海水の浸透圧以上の圧力を加えた海水を流すと共に、他方の流路に水のみを透過させることで純水を得るものとなっている。
【０００３】
このような逆浸透膜を用いた逆浸透分離方法において、逆浸透膜の一方の流路に導入される高濃度の高浸透圧液は、一方の流路の出口に向かうにしたがって、濃縮されてより高濃度になる。
【０００４】
つまり、逆浸透膜の一方の流路における出口側では、高浸透圧液と、逆浸透膜の他方の流路を流れる透過液との浸透圧差が大きくなってしまい、透過速度が低下してしまう。
【０００５】
従来において、このような透過速度の低下に対応するための策を講じた逆浸透分離方法が特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載された逆浸透分離方法では、まず、高濃度の高浸透圧液を２つに分け、一方の高浸透圧液を加圧ポンプにより加圧して、１段目の逆浸透膜モジュールにおける一方の流路の入口側に供給すると共に、他方の高浸透圧液をそのまま１段目の逆浸透膜モジュールにおける他方の流路の出口側に供給して、逆浸透圧により透過液を得る。
【０００６】
次いで、この工程で得た低濃度の透過液を２つに分けて、一方を加圧ポンプにより加圧して２段目の逆浸透膜モジュールにおける一方の流路の入口側に供給すると共に、他方をそのまま２段目の逆浸透膜モジュールにおける他方の流路の出口側に供給して、さらなる低濃度の透過液を得る。
【０００７】
そして、以降、逆浸透膜モジュールで得た低濃度の透過液に対して、上記の逆浸透分離処理を繰り返し、前段の逆浸透膜モジュールで得た低濃度の透過液の全てを加圧ポンプにより加圧して最終段の逆浸透膜モジュールにおける一方の流路の入口側に供給して、さらなる低濃度の透過液を得るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１４４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来の逆浸透分離方法では、逆浸透膜モジュールにおける一方の流路の出口において、高浸透圧液と、逆浸透膜の他方の流路を流れる透過液との浸透圧差を小さくすることができるものの、高浸透圧液と、逆浸透膜の他方の流路を流れる透過液との浸透圧差が上下動するのをコントロールすることができないという問題があり、これを解決することが従来の課題となっていた。
【００１０】
本開示は、上述した課題に着目してなされたものであり、高浸透圧液が通過する逆浸透膜モジュールの入口及び出口において、逆浸透膜を間にして流れる高浸透圧液と透過液との浸透圧差を小さく抑えたうえで、この高浸透圧液と透過液との浸透圧差が上下動するのをコントロールすることが可能な逆浸透分離方法及び逆浸透分離装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の第１の態様は、逆浸透膜を間にして接する一方の流路及び他方の流路を有する逆浸透膜モジュールを複数段に配置して、高濃度の高浸透圧液に複数段に配置した前記逆浸透膜モジュールを通過させて透過液を得る逆浸透分離方法であって、複数段に配置した前記逆浸透膜モジュールにおいて、前記一方の流路の入口側に高濃度の高浸透圧液をポンプにより加圧して供給すると共に、前記他方の流路の出口側に前記高浸透圧液を供給して、前記一方の流路の入口側に加圧して供給した前記高浸透圧液の流れと、前記他方の流路の出口側に供給した前記高浸透圧液の流れとを互いに対向させ、前記他方の流路の出口側に対する前記高浸透圧液の供給は、該高浸透圧液の流量を調整しつつ行う構成としている。
【００１２】
本開示の第２の態様において、前記他方の流路の出口側に供給される前記高浸透圧液には、後段の前記逆浸透膜モジュールにおける前記一方の流路から排出される前記高浸透圧液の濃縮原液が用いられる構成としている。
【００１３】
本開示の第３の態様は、前記逆浸透膜モジュールにおける前記一方の流路から排出される前記高浸透圧液の濃縮原液からエネルギを回収して、後段の前記逆浸透膜モジュールにおける他方の流路から排出される希釈原液に付与される構成としている。
【００１４】
一方、本開示の第４の態様は、逆浸透膜を間にして接する一方の流路及び他方の流路を有する逆浸透膜モジュールを複数段備え、前記逆浸透膜モジュールにおける前記一方の流路の入口側には、高濃度の高浸透圧液をポンプにより加圧して供給する一方の配管が接続され、前記逆浸透膜モジュールにおける前記他方の流路の出口側には、前記一方の流路の入口側に加圧して供給した前記高浸透圧液の流れに対向して流すべく、高濃度の高浸透圧液をそのまま供給する他方の配管が接続され、前記他方の配管には、前記他方の流路の出口側に供給する前記高浸透圧液の流量を調整する流量計及び流量調整弁が配置されている構成としている。
【００１５】
本開示の第１の態様に係る逆浸透分離方法及び第４の態様に係る逆浸透分離装置では、逆浸透膜モジュールにおける一方の流路の入口側に高濃度の高浸透圧液をポンプにより加圧して供給し、他方の流路の出口側には、高浸透圧液をそのまま供給して、一方の流路における加圧した高浸透圧液の流れと対向させるようにしているので、他方の流路の浸透圧が高くなって、一方の流路との浸透圧差が少なくなり、その結果、透過速度の低下を回避し得ることとなる。
【００１６】
そして、本開示の第１の態様に係る逆浸透分離方法及び第４の態様に係る逆浸透分離装置では、他方の流路の出口側に供給する高浸透圧液の流量を調整するようにしているので、一方の流路を流れる加圧した高浸透圧液と、他方の流路を流れる透過液との浸透圧差が上下動するのを制御し得ることとなる。
【００１７】
本開示の第２の態様に係る逆浸透分離方法では、逆浸透膜モジュールにおける他方の流路の出口側に供給される高浸透圧液として、後段の逆浸透膜モジュールにおける一方の流路から排出される高浸透圧液の濃縮原液を用いるので、隣接する逆浸透膜モジュール間において高浸透圧液を循環させることになり、その結果、逆浸透膜モジュール間はクリーンな状態に保たれることとなる。
【００１８】
本開示の第３の態様に係る逆浸透分離方法では、逆浸透膜モジュールの一方の流路から排出される高浸透圧液の濃縮原液が有するエネルギが、後段の逆浸透膜モジュールの他方の流路から排出される希釈原液に付与されるので、消費エネルギの低減化が図られることとなる。
【発明の効果】
【００１９】
本開示に係る逆浸透分離方法によれば、高浸透圧液が通過する逆浸透膜モジュールの入口及び出口において、逆浸透膜を間にして流れる高浸透圧液と透過液との浸透圧差を小さく抑えたうえで、この高浸透圧液と透過液との浸透圧差が上下動するのをコントロールすることが可能なるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示の一実施形態に係る逆浸透分離装置を模式的に示す説明図である。
【図２】図１の逆浸透膜モジュールを示す拡大断面説明図である。
【図３】図２の逆浸透膜モジュールにおける流路入口側から流路出口側に至るまでの浸透圧差の変化を示すグラフである。
【図４】本開示の他の実施形態に係る逆浸透分離装置を模式的に示す説明図である。
【図５】本開示のさらに他の実施形態に係る逆浸透分離装置を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本開示に係る逆浸透分離方法及び逆浸透分離装置を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、本開示に係る逆浸透分離装置の一実施形態を示している。
【００２２】
図１に示すように、この逆浸透分離装置１は、逆浸透膜１１を有する複数の逆浸透膜モジュール１０を後述する多数の配管を介して多段に組み合わせて成っており、逆浸透膜モジュール１０は、逆浸透膜１１を間にして接する高浸透圧の原液を流す原液側流路（一方の流路）１２及び透過液を流す透過液側流路（他方の流路）１３を有している。
【００２３】
この逆浸透分離装置１において、最も濃度の高い高浸透圧の原液を加圧ポンプ３で圧力を高めて導入する配管２は、１段目の逆浸透膜モジュール１０の手前で配管２ａ，２ｂに分岐され、一方の配管２ａは、図２に示すように、１段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側（図示下側）に接続され、他方の配管２ｂは１段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の出口側（図示上側）に接続されている。
【００２４】
一方の配管２ａには加圧ポンプ４及び流量計５ａが配置されており、１段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側から圧力を高めた高圧原液Ｈｉを導入するようになっている。
【００２５】
他方の配管２ｂには流量計５ｂ及び流量調整弁６が配置されており、１段目の逆浸透膜モジュール１０の透過液側流路１３に出口側から導入する原液Ｈの流量を調整するようになっている。
【００２６】
１段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の入口側には、希釈原液Ｌを流す配管２２が接続されており、この配管２２は、２段目の逆浸透膜モジュール１０の手前で配管２２ａ，２２ｂに分岐され、一方の配管２２ａは２段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側に接続され、他方の配管２２ｂは２段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の出口側に接続されている。
【００２７】
上記配管２２から分岐した一方の配管２ａにも加圧ポンプ２４及び流量計２５ａが配置されており、２段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２に対して圧力を高めた高圧希釈原液Ｌｉを導入するようになっている。また、配管２２から分岐した他方の配管２２ｂにも流量計２５ｂ及び流量調整弁２６が配置されており、２段目の逆浸透膜モジュール１０の透過液側流路１３に出口側から導入する希釈原液Ｌの流量を調整するようになっている。
【００２８】
２段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の入口側には、さらに希釈された希釈原液Ｌを流す配管３２が接続されており、この配管３２も、３段目の逆浸透膜モジュール１０の手前で配管３２ａ，３２ｂに分岐され、一方の配管３２ａは３段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側に接続され、他方の配管３２ｂは３段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の出口側に接続されている。
【００２９】
上記配管３２から分岐した一方の配管３２ａにも加圧ポンプ３４及び流量計３５ａが配置されており、３段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側から圧力を高めた高圧希釈原液Ｌｉを導入するようになっている。また、配管３２から分岐した他方の配管３２ｂにも流量計３５ｂ及び流量調整弁３６が配置されており、３段目の逆浸透膜モジュール１０の透過液側流路１３に出口側から導入する希釈原液Ｌの流量を調整するようになっている。
【００３０】
この場合、３段目の逆浸透膜モジュール１０に繋がる上記一方の配管３２ａにはエネルギ回収部８が配置してあり、１段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の出口側から排出されて排出配管７を流れる濃縮原液Ｈｏからエネルギを回収するようになっている。
【００３１】
３段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の入口側には、さらに希釈された希釈原液Ｌの圧力を加圧ポンプ４４で高めながら流す配管４２が接続されており、この配管４２は４段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側に接続されている。
【００３２】
そして、４段目の逆浸透膜モジュール１０の透過液側流路１３の入口側には、予定した濃度の透過液Ｌｏを排出する配管５２が接続されている。
なお、予定した濃度の透過液Ｌｏを得るために、複数段の逆浸透膜モジュール１０の様々な部位において濃度のモニタリングを行うことが望ましい。
【００３３】
この実施形態において、２段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の出口側と、配管２から分岐した一方の配管２ａとを戻り配管２７で接続することで、２段目の逆浸透膜モジュール１０から排出される濃縮原液Ｈｏを１段目の逆浸透膜モジュール１０の原液側流路１２に戻して再利用するようにしている。その際、戻り配管２７にブースタポンプ２９を配置することで、２段目の逆浸透膜モジュール１０から排出される濃縮原液Ｈｏの圧力を一方の配管２ａ側と同程度に高めるようにしている。
【００３４】
この戻り配管２７及びブースタポンプ２９と同様に、３，４段目の逆浸透膜モジュール１０における各原液側流路１２の出口側と、配管２２，３２から分岐した一方の配管２２ａ，３２ａとを戻り配管３７，４７で接続すると共に、これらの戻り配管３７，４７にブースタポンプ３９，４９を配置している。
【００３５】
上記したように、この逆浸透分離装置１では、１〜３段目の逆浸透膜モジュール１０において、原液側流路１２の入口側に高濃度の原液Ｈを加圧ポンプ４により加圧して高圧原液Ｈｉとして供給すると共に、透過液側流路１３の出口側に原液Ｈをそのまま供給して、高圧原液Ｈｉの流れと、原液Ｈの流れとを互いに対向させることで、図３に示すように、透過液側流路１３の浸透圧を高めて、原液側流路１２側と透過液側流路１３側との浸透圧差を少なくなるようにしている。
【００３６】
したがって、この逆浸透分離装置１では、透過速度の低下を回避し得ることとなる。加えて、この逆浸透分離装置１では、流量計５ｂ，２５ｂ，３５ｂ及び流量調整弁６によって、透過液側流路１３の出口側に供給する原液Ｈ（希釈原液Ｌ）の流量を調整するようにしているので、原液側流路１２を流れる加圧した高圧原液Ｈｉ（高圧希釈原液Ｌｉ）と、透過液側流路１３を流れる原液Ｈ（希釈原液Ｌ）との浸透圧差が上下動するのを制御することで、浸透圧差を一定に保つことが可能となる。
【００３７】
そこで、上記した逆浸透分離装置１の逆浸透分離動作（逆浸透分離方法）を説明する。
まず、加圧ポンプ３で加圧されて配管２により導入される高濃度の原液Ｈは２つに分岐され、一方の配管２ａの加圧ポンプ４により加圧された高圧原液Ｈｉは、１段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側から導入される。
【００３８】
分岐されて他方の配管２ｂに流れる原液Ｈはそのまま１段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の出口側から導入され、１段目の逆浸透膜モジュール１０内において逆浸透圧により希釈原液Ｌを得る。
【００３９】
次いで、１段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の入口側から出て配管２２を流れる希釈原液Ｌは２つに分岐され、一方の配管２２ａに流れて加圧ポンプ２４により加圧された高圧希釈原液Ｌｉは、２段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側から導入され、分岐されて他方の配管２２ｂに流れる希釈原液Ｌはそのまま２段目の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の出口側から導入され、２段目の逆浸透膜モジュール１０内において逆浸透圧により希釈原液Ｌを得る。
【００４０】
この後、３段目の逆浸透膜モジュール１０においても、上記１，２段目の逆浸透膜モジュール１０と同様の処理がなされ、この３段目の逆浸透膜モジュール１０で得た希釈原液Ｌは、その全てが加圧ポンプ４４により加圧されて最終の４段目の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の入口側に供給される。
【００４１】
そして、４段目の逆浸透膜モジュール１０内において逆浸透圧により得た予定した濃度の透過液Ｌｏは、透過液側流路１３の入口側に接続する配管５２を通して排出される。
【００４２】
図４は、本開示に係る逆浸透分離装置の他の実施形態を示している。
【００４３】
図４に示すように、この逆浸透分離装置が、先の実施形態に係る逆浸透分離装置１と相違するところは、１段目〜４段目の逆浸透膜モジュール１０における互いに隣接する逆浸透膜モジュール１０，１０間において、前段の逆浸透膜モジュール１０における透過液側流路１３の出口側に供給される原液Ｈに、後段の逆浸透膜モジュール１０における原液側流路１２の出口側から排出される濃縮原液Ｈｏを用いている点、及び、原液側流路１２の出口側から排出されて戻り配管２７，３７，４７を流れる濃縮原液Ｈｏからエネルギ回収部８，２８，３８，４８によってエネルギを回収して、透過液側流路１３の入口側から排出されてＡ→エネルギ回収部８，２８，３８，４８→Ｂのルートを流れる希釈原液Ｌに付与するようにしている点にある。
【００４４】
この実施形態に係る逆浸透分離装置では、隣接する逆浸透膜モジュール１０，１０間において希釈原液Ｌを循環させていることになり、その結果、逆浸透膜モジュール１０，１０間はクリーンな状態に保たれることとなる。加えて、消費エネルギの低減化が図られることとなる。
【００４５】
図５は、本開示に係る逆浸透分離装置のさらに他の実施形態を示している。
この逆浸透分離装置が、先の実施形態に係る逆浸透分離装置１と相違するところは、１段目〜３段目の逆浸透膜モジュール１０における各原液側流路１２の出口側から排出されて戻り配管７，２７，４７を流れる濃縮原液Ｈｏを１段目及び２段目の逆浸透膜モジュール１０では、後段の逆浸透膜モジュール１０における各原液側流路１２の入口側に加圧して供給し（３段目の逆浸透膜モジュール１０ではそのまま排出し）、１段目〜３段目の逆浸透膜モジュール１０における各透過液側流路１３の入口側から排出される希釈原液Ｌを希釈透過液として取得するようにした点にある。
【００４６】
この実施形態に係る逆浸透分離装置では、１段目〜３段目の逆浸透膜モジュール１０から希釈原液Ｌを希釈透過液として取得し得るので、希望に応じた濃度の希釈透過液の取得が可能となる。
【００４７】
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１      逆浸透分離装置
２ａ，２２ａ，３２ａ      一方の配管
２ｂ，２２ｂ，３２ｂ      他方の配管
３，４，２４，３４，４４  加圧ポンプ
５ａ，５ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ    流量計
６      流量調整弁
８，２８，３８，４８      エネルギ回収部
１０    逆浸透膜モジュール
１１    逆浸透膜
１２    原液側流路（一方の流路）
１３    透過液側流路（他方の流路）
Ｈ      原液（高濃度の高浸透圧液）
Ｈｉ    高圧原液
Ｈｏ    濃縮原液
Ｌ      希釈原液（透過液）
Ｌｉ    高圧希釈原液
【図１】
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【図２】
2019202253.tif 000004
【図３】
2019202253.tif 000005
【図４】
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【図５】
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