(57)【要約】【課題】濃縮水側のエネルギー回収と、透過水側のエネルギー回収とを同時に効率良く行うことができる逆浸透処理システムを提供する。【解決手段】分岐部７１では、第２被処理水が第３被処理水と第４被処理水とに分岐する。高圧ポンプ７２は、前記分岐後の第３被処理水を当該分岐前より高圧の第５被処理水として送り出す。容積式の第１エネルギー回収装置８１は、前記分岐後の第４被処理水を逆浸透処理装置で分離後の濃縮水と圧力交換して第４被処理水より高圧化した第６被処理水とする。昇圧装置（第２エネルギー回収装置）７５は、逆浸透処理装置１１で分離後の第１透過水の圧力で分岐部７１により下流側の第３被処理水を昇圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１被処理水を逆浸透作用によって透過水と濃縮水とに分離する逆浸透処理装置と、
第２被処理水を第３被処理水と第４被処理水に分岐する分岐部と、
前記分岐後の前記第３被処理水を当該分岐前より高圧の第５被処理水として送り出す第１ポンプと、
前記分岐後の前記第４被処理水を前記逆浸透処理装置で分離後の前記濃縮水と圧力交換して前記第４被処理水より高圧化した第６被処理水とする第１エネルギー回収装置と、
前記第５被処理水と前記第６被処理水とを合流させて前記第１被処理水とする合流部と、
前記逆浸透処理装置で分離後の前記透過水の圧力で前記分岐部よりも下流側の被処理水を昇圧する昇圧装置とを備えたことを特徴とする逆浸透処理システム。
【請求項２】
前記昇圧装置は、前記透過水の圧力でタービン又はペルトン水車を回転させることで前記分岐部よりも下流側の被処理水を昇圧する第２エネルギー回収装置であることを特徴とする請求項１に記載の逆浸透処理システム。
【請求項３】
前記第２エネルギー回収装置は、前記第１ポンプによる送給前の前記第３被処理水を昇圧することを特徴とする請求項２に記載の逆浸透処理システム。
【請求項４】
前記第２エネルギー回収装置は、前記合流部での合流前の前記第３被処理水を昇圧することを特徴とする請求項２に記載の逆浸透処理システム。
【請求項５】
前記第１ポンプは、そのロータを駆動するモータを備え、
前記昇圧装置は、前記モータのモータ軸に固定されたタービン又はペルトン水車を備え、当該タービン又はペルトン水車を前記透過水の圧力で回転することを特徴とする請求項１に記載の逆浸透処理システム。
【請求項６】
第１被処理水を逆浸透作用によって透過水と濃縮水とに分離する逆浸透処理装置と、
第２被処理水の一部を第３被処理水として送り出す第１ポンプと、
第２被処理水の残りの一部を第４被処理水として送り出す第２ポンプと、
前記第３被処理水を当該第３被処理水より高圧の第５被処理水として送り出す第３ポンプと、
前記第４被処理水を前記逆浸透処理装置で分離後の前記濃縮水と圧力交換して当該第４被処理水より高圧化した第６被処理水とする第１エネルギー回収装置と、
前記第５被処理水と前記第６被処理水とを合流させて前記第１被処理水とする合流部と、
前記逆浸透処理装置で分離後の前記透過水の圧力でタービン又はペルトン水車を回転させることで前記第３被処理水を昇圧する第２エネルギー回収装置とを備えたことを特徴とする逆浸透処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海水淡水化システムにおいては、システムの省エネルギー化のニーズが高まっている。このような省エネルギー化のニーズに答えるシステムとして、特許文献１，２等に開示されている逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）を用いたシステムが知られている。これらのシステムでは、少ない被処理水から多くのＲＯ透過水を得ることができる。
また、特許文献３には、逆浸透膜分離装置から排出された濃縮水の圧力を回収して海水淡水化のためのエネルギーに利用するエネルギー回収装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８４４３８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２６６３６号公報
【特許文献３】特開２０１４−１３６１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の海水淡水化システムのような、逆浸透膜を用いた逆浸透処理システムにおいては透過水にエネルギーを有したまま排出されるため、省エネルギー化のために、被処理水を逆浸透膜で分離した後の濃縮水側のエネルギー回収と、透過水側のエネルギー回収とを同時に行う必要がある。
しかしながら、具体的にどのようなシステム構成にすれば、濃縮水側のエネルギー回収と、透過水側のエネルギー回収とを同時に効率良く行うことができるかについては、これまで提案されてこなかった。
そこで、本発明は、濃縮水側のエネルギー回収と、透過水側のエネルギー回収とを同時に効率良く行うことができる逆浸透処理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の一形態は、第１被処理水を逆浸透作用によって透過水と濃縮水とに分離する逆浸透処理装置と、第２被処理水を第３被処理水と第４被処理水に分岐する分岐部と、前記分岐後の前記第３被処理水を当該分岐前より高圧の第５被処理水として送り出す第１ポンプと、前記分岐後の前記第４被処理水を前記逆浸透処理装置で分離後の前記濃縮水と圧力交換して前記第４被処理水より高圧化した第６被処理水とする容積式の第１エネルギー回収装置と、前記第５被処理水と前記第６被処理水とを合流させて前記第１被処理水とする合流部と、前記逆浸透処理装置で分離後の前記透過水の圧力で前記分岐部より下流側の被処理水を昇圧する昇圧装置とを備える。
【０００６】
本発明の別の一形態は、第１被処理水を逆浸透作用によって透過水と濃縮水とに分離する逆浸透処理装置と、第２被処理水の一部を第３被処理水として送り出す第１ポンプと、第２被処理水の残りの一部を第４被処理水として送り出す第２ポンプと、前記第３被処理水を当該第３被処理水より高圧の第５被処理水として送り出す第３ポンプと、前記第４被処理水を前記逆浸透処理装置で分離後の前記濃縮水と圧力交換して当該第４被処理水より高圧化した第６被処理水とする第１エネルギー回収装置と、前記第５被処理水と前記第６被処理水とを合流させて前記第１被処理水とする合流部と、前記逆浸透処理装置で分離後の前記透過水の圧力でタービン又はペルトン水車を回転させることで前記第３被処理水を昇圧する第２エネルギー回収装置とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、濃縮水側のエネルギー回収と、透過水側のエネルギー回収とを同時に効率良く行うことができる逆浸透処理システムを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施例１にかかる逆浸透処理システムの全体構成を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１にかかる逆浸透処理システムの逆浸透処理装置を構成しているエレメントの構成を説明する斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１にかかる逆浸透処理システムのエレメントの逆浸透膜が巻き回される前の状態を示したエレメントの正面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１にかかる逆浸透処理システムの図２に示すエレメントの正面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１にかかる逆浸透処理システムの逆浸透処理装置の縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１にかかる逆浸透処理システムの第１エネルギー回収装置の構成を説明する斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１にかかる逆浸透処理システムの第１エネルギー回収装置の作用について説明する説明図である。
【図８】図８は、本発明の実施例２にかかる逆浸透処理システムの全体構成を示す説明図である。
【図９】図９は、本発明の実施例２にかかる逆浸透処理システムの高圧ポンプ及び補助装置の詳細な構成を示す説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例３にかかる逆浸透処理システムの全体構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。以下の各実施例の説明では、被処理水として海水を用い、この被処理水を処理して、被処理水を脱塩した透過水と、被処理水より塩分濃度の濃い濃縮水とに分離する例で説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１にかかる逆浸透処理システム１の全体構成を示す説明図である。逆浸透処理装置１１は、流路（配管）５１を送給されてきた第１被処理水を逆浸透により透過水（第１透過水、第２透過水）と濃縮水（第２濃縮水）とに分離する装置である。逆浸透処理装置１１は、第１被処理水を逆浸透により透過水（第１透過水）と濃縮水（第１濃縮水）とに分離する第１モジュール１２を備えている。また、第１モジュール１２の後段には、第１モジュール１２と流路５２を介して接続され、第１濃縮水を、第２透過水と第２濃縮水とに分離する第２モジュール１３が設けられている。逆浸透処理装置１１の詳細構成については後述する。
【００１１】
逆浸透処理システム１で未処理の海水である第２被処理水は、供給水ポンプ２により流路５３を介して逆浸透処理システム１に送り込まれる。流路５３は、分岐部７１で流路５４と流路５５とに分岐する。これにより、分岐部７１で、第２被処理水は第３被処理水と第４被処理水とに分岐する。
流路５４には、高圧ポンプ（第１ポンプ）７２が設けられ、高圧ポンプ７２は、分岐部７１で分岐後の第３被処理水を当該分岐前の第３被処理水よりも高圧の第５被処理水として送り出す。
【００１２】
ここで、本実施例では、逆浸透処理装置１１で分離後の透過水、被処理水が高圧であるため、この圧力エネルギーを回収して、逆浸透処理装置１１の処理に利用するため、後述の第１エネルギー回収装置８１、第２エネルギー回収装置７５を備えている。
しかしながら、これらの第１エネルギー回収装置８１、第２エネルギー回収装置７５を備えて具体的にどのようなシステム構成にすれば、濃縮水側、透過水側のエネルギー回収を同時に効率良く行うことができるかについては、これまで提案されてこなかった。
そこで、以下では、濃縮水側、透過水側のエネルギー回収を同時に効率良く行ない、省エネルギーを図るためのシステム構成に言及しながら、詳細に逆浸透処理システム１の構成と作用効果について説明する。
【００１３】
まず、第１エネルギー回収装置８１は、容積式のエネルギー回収装置で、分岐部７１で分岐後の第４被処理水を、逆浸透処理装置１１で分離後に流路５６を排出されてくる濃縮水（第２濃縮水）と圧力交換して第４被処理水より高圧な第６被処理水とする。この圧力交換で低圧化した第２濃縮水は、流路６１に排出される。第１エネルギー回収装置８１の詳細については後述する。
第６被処理水は、流路５７に設けられた昇圧ポンプ（第２ポンプ）７３により昇圧される。
【００１４】
流路５４の先と流路５７の先は、合流部７４で合流する。そして、合流部７４の先は流路５１に接続している。これにより、高圧ポンプにより昇圧された第５被処理水と、昇圧ポンプ７３により昇圧された第６被処理水とは、合流部７４で合流し、第１被処理水となって、逆浸透処理装置１１に供給される。
昇圧装置（第２エネルギー回収装置）７５は、逆浸透処理装置１１で分離後の透過水（第１透過水）の圧力で分岐部７１よりも下流側の被処理水（第３被処理水）を昇圧する。より詳細には、第２エネルギー回収装置７５は、分岐部７１による分岐後で高圧ポンプ７２による送給前の第３被処理水を昇圧する。
【００１５】
そのため、逆浸透処理装置１１を排出された第１透過水は、流路５８を介して、第２エネルギー回収装置７５に流入し、第３被処理水の昇圧にかかわって低圧となった後、流路５９により第２エネルギー回収装置７５から排出される。流路５８には、第２エネルギー回収装置７５に供給する第１透過水の流量を調整する流量調整弁７６が設けられている。第２エネルギー回収装置７５は、分岐部７１と高圧ポンプ７２との間の流路５４に設けられている。
【００１６】
第２エネルギー回収装置７５は、透過水（第１透過水）の圧力でタービン又はペルトン水車を回転させることで、分岐部７１よりも下流側の被処理水（第３被処理水）を昇圧する。すなわち、第２エネルギー回収装置７５は、ターボチャージャー型のエネルギー回収装置であり、第１透過水の圧力をタービン等の回転動力に変換し、この回転エネルギーをエネルギー交換先の第３被処理水の昇圧に利用する。
第２エネルギー回収装置７５を排出された第１透過水、第２モジュール１３を排出された第２透過水は、それぞれ流路５９、流路６０を介して運ばれ、海水を脱塩した水として利用される。
【００１７】
次に、逆浸透処理装置１１について説明する。図２は、逆浸透処理装置１１を構成しているエレメント２１の構成を説明する斜視図である。このエレメント２１は、逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）２２と排出管２３とを含む膜ユニット２４が集水配管２５の周囲に配置されて構成されている。
【００１８】
図３は、エレメント２１の逆浸透膜２２が巻き回される前の状態を示したエレメント２１の正面図である。図４は、図２に示すエレメント２１の正面図である。膜ユニット２４は、図３に示すように、例えば４枚の袋体状の逆浸透膜２２が集水配管２５の外周部に放射状に接続され、これらの逆浸透膜２２を、図４に示すように、集水配管２５の周囲にスパイラル状に巻回することにより構成されている。袋体状の逆浸透膜２２の一端は開口され、この開口部が図３に示す集水配管２５の透孔２６と連通するように逆浸透膜２２が集水配管２５に接着されている。第１被処理水（又は、第１濃縮水）は、逆浸透膜２２の外表面を流れ、逆浸透膜２２を透過することにより脱塩される。そして、逆浸透膜２２を透過した脱塩後の第１透過水（又は、第２透過水）は、逆浸透膜２２の内側から逆浸透膜２２の開口、および集水配管２５の透孔２６を介して集水配管２５内に集水され、集水配管２５から排出管２３（図２）を介してエレメント２１から排出される。なお、図３の符号２７は、逆浸透膜２２の内部に配置されるメッシュ状のスペーサである。このスペーサ２７によって、逆浸透膜２２がスパイラル状に巻かれても逆浸透膜２２の内部空間が潰れないように保持される。また、符号２８は、互いに隣接する逆浸透膜２２同士の間に配置されたメッシュ状のスペーサである。このスペーサ２７も逆浸透膜２２と同様に集水配管２５の外周部に放射状に接着されている。
【００１９】
図５は、逆浸透処理装置１１の縦断面図である。本実施例においては、第１モジュール１２が備える第１ベッセル３１は、例えば２個のエレメント２１を直列に接続して一次処理を行なう。また、第２モジュール１３が備える第２ベッセル４１は、例えば５個のエレメント２１を直列に接続して二次処理を行なう。第１ベッセル３１の端部には、第１被処理水が導入され、第１ベッセル３１で処理されず残った第１濃縮水（一次処理された被処理水）が排出されるように開口されており、第２ベッセル４１の端部にも、第１ベッセル３１から排出された第１濃縮水（一次処理された被処理水）が導入され、第２ベッセル４１で処理されず残った第２濃縮水（二次処理された被処理水）が排出されるように開口されている。第１ベッセル３１の導入側の開口部には、高圧ポンプ７２、昇圧ポンプ７３（図１）等によって所定の操作圧力が負荷されるようになっている。また、第１ベッセル３１、第２ベッセル４１は、所定の高圧にも耐え得るようにＦＲＰ等によって構成することもできる。また、第１ベッセル３１と第２ベッセル４１も高圧に耐え得る材料により構成された配管（流路５２）により接続されていることが望ましい。
【００２０】
図５に示すように、第１ベッセル３１は、第１ベッセル３１内に第１被処理水を導入する導入管３２と、第１被処理水が集水配管２５へ透過せず残った第１濃縮水を流路５２に排出する第１濃縮水排出管３３とを備えている。逆浸透膜２２を通り、集水配管２５内に集水された第１透過水は、例えば第１の濃縮水排出管３３側に設けられた第１の排出管３４を介して第１ベッセル３１から排出される。第１の排出管３４の出口には、計測器３５を備えている。
【００２１】
第２ベッセル４１には、第２ベッセル４１内に、第１ベッセル３１から排出された第１濃縮水を導入する導入管４２と、集水配管２５へ透過せず残った第２濃縮水を排出する第２濃縮水排出管４３を備えている。第２濃縮水排出管４３の出口には、第２ベッセル４１内の圧力を調節する濃縮水排出弁４４を備えている。逆浸透膜２２を通り、集水配管２５内に集水された第２透過水は、例えば第２濃縮水排出管４３側に設けられた第２排出管４５を介して第２ベッセル４１から排出される。第２の排出管４５の出口には、計測器４６を備えている。
【００２２】
このような逆浸透処理装置１１によれば、第１被処理水はエレメント２１の逆浸透膜２２を順次通過したのち、集水配管２５に集水される。本実施例においては、第１ベッセル３１、第２ベッセル４１と、２段階で逆浸透処理を行っており、第１ベッセル３１内で処理された第１透過水は、第２エネルギー回収装置７５（図１）に供給される。集水配管２５へ透過せず残った第１濃縮水は、流路５２を介して第２ベッセル４１に供給され、エレメント２１に導かれ、逆浸透膜２２を順次通過したのち、集水配管２５に集水される。第２ベッセル４１内で処理された第２透過水は排出管４５から流路６０に排出される。集水配管２５へ透過せず残った第２濃縮水は、第１エネルギー回収装置８１に供給される。
【００２３】
図６は、第１エネルギー回収装置８１の構成を説明する斜視図である。第１エネルギー回収装置８１は、容積式のエネルギー回収装置である。第１エネルギー回収装置８１は、回転軸方向を略水平方向とする円筒状の回転体８２を備えている。回転体８２の内周縁部分には、複数本の圧力交換部８３が例えば等間隔で並べて配置されている。圧力交換部８３は、軸方向が略水平方向の円筒形状の容器である。
【００２４】
各圧力交換部８３は回転体８２の回転に従って位置を変える。そして、例えば、圧力交換部８３が回転体８２の最上部位置８４に位置したときは、当該圧力交換部８３の一端は流路（配管）５６と接続され、他端は流路（配管）５７と接続される。また、圧力交換部８３が回転体８２の最上部位置８４とは別の位置、例えば最下部位置８５に位置したときは、当該圧力交換部８３の一端は流路（配管）６１と接続され、他端は流路（配管）５５と接続される。圧力交換部８３には、第４被圧力水（符号９１）、あるいは、第２の濃縮水（符号９２）が満たされる。圧力交換部８３が最上部位置８４及び最下部位置８５以外の位置にあるときは、当該圧力交換部８３は第４被圧力水９１又は第２の濃縮水９２が満たされた状態で、当該水の圧力も維持した状態で、当該水を密閉して保持する。
【００２５】
次に、以上の構成の逆浸透処理システム１の作用効果について説明する。逆浸透処理システム１の処理対象となる被処理水（最終的には第１被処理水）は、高圧ポンプ７２、昇圧ポンプ７３により高圧にされて逆浸透処理装置１１に入り、この水圧は濃縮水排出弁４４（図５）の絞りを適切に調節することで高く維持することができる。この第１被処理水の水圧が当該第１被処理水（海水）の浸透圧よりも高いことで、逆浸透圧により逆浸透処理装置１１で第１透過水、第２透過水を得ることができる。このとき、第１透過水の水圧は流量調整弁７６の絞りを適切に調整することにより、あるいは、第２エネルギー回収装置７５の特性によって、高く維持することができる。
【００２６】
この場合に、逆浸透処理装置１１から排出された第１透過水、第２濃縮水は高圧である。そこで、これら第１透過水、第２濃縮水の圧力エネルギーを第１エネルギー回収装置８１、第２エネルギー回収装置７５で回収して、最終的に第１被処理水の高圧化に利用することができる。このように、第１透過水、第２濃縮水の圧力エネルギーを回収して逆浸透処理システム１で再利用することで、その分、高圧ポンプ７２、昇圧ポンプ７３の出力は小さくても良いので、逆浸透処理システム１全体の省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
ここで、第１エネルギー回収装置８１の詳細な作用について説明する。図７は、第１エネルギー回収装置８１の作用について説明する説明図である。まず、ある圧力交換部８３が最下部位置８５（図６）に位置しているときに、低圧の第４被処理水９１が流路５５から注入されて、当該圧力交換部８３は第４被処理水９１を、その圧力と共に保持しているものとする（図７の最上位の圧力交換部８３の状態）。
【００２８】
次に、回転体８２の回転により当該圧力交換部８３が最上部位置８４に位置するようになって、当該圧力交換部８３に接続する流路が流路５６及び流路５７になるように流路切替えが行われる。このときには、当該圧力交換部８３に流路５６から高圧の第２濃縮水が流入し、当該圧力交換部８３内の第４被処理水９１を流路５７側に押し出す（図７の上から２番目の圧力交換部８３の状態）。この際に高圧の第２濃縮水が低圧の第４被処理水９１を押し出すことで、圧力交換がなされ、第４被処理水９１は高圧となる。そして、高圧の第４被処理水９１は第６被処理水９３（図６）として流路５７に押し出される。
【００２９】
こうして、圧力交換部８３内には圧力交換後の低圧の第２濃縮水が満たされた状態となる（図７の上から３番目の圧力交換部８３の状態）。そして、回転体８２の回転により当該圧力交換部８３が最下部位置８５に位置するようになって、当該圧力交換部８３に接続する流路が流路６１及び流路５５になるように流路切替えが行われる。このときには、当該圧力交換部８３に流路５５から低圧の第４被処理水９１が流入し、当該圧力交換部８３内の第２濃縮水９２を流路６１側に押し出す（図７の最下位の圧力交換部８３の状態）。そして、低圧の第２濃縮水９２は流路６１に押し出される。
【００３０】
以上、図７を参照して説明した一連の処理を各圧力交換部８３で繰り返すことにより、高圧の第２濃縮水と低圧の第４被処理水との圧力交換がなされ、低圧の第４被処理水は高圧の第６被処理水となって昇圧ポンプ７３側に供給される。
ここで、第２エネルギー回収装置（昇圧装置）７５は、逆浸透処理装置１１で分離後の第１透過水の圧力で、分岐部７１より下流側の被処理水（第３被処理水）を昇圧するようにしている。すなわち、第２エネルギー回収装置７５は、分岐部７１より下流側の流路５４に設けられている。
これにより、分岐部７１よりも上流側の流路５３に第２エネルギー回収装置７５を設ける場合に比べて、エネルギー回収効率を高めることができる。
【００３１】
この点について具体的に説明する。第２エネルギー回収装置７５による第３被処理水の昇圧量は以下の（１）式で示される。
ＰＰ＝ηＥＲＴ×（ＰＴｉｎ−ＰＴｏｕｔ）×ＱＴ×ＱＰ−１×１００−１    ……  （１）
但し、ＰＰ：第３被処理水の昇圧量（ＭＰａ）、ηＥＲＴ：第２エネルギー回収装置７５のエネルギー変換効率（％）、ＰＴｉｎ：第２エネルギー回収装置７５のタービン又はペルトン水車（第１透過水）側の入口側圧力（ＭＰａ）、ＰＴｏｕｔ：第２エネルギー回収装置７５のタービン又はペルトン水車（第１透過水）側の出口側圧力（ＭＰａ）、ＱＴ：第２エネルギー回収装置７５のタービン又はペルトン水車（第１透過水）側の流量（ｍ３／ｈ）、ＱＰ：第３被処理水の流量（ｍ３／ｈ）。
【００３２】
（１）式からわかることは、第３被処理水の昇圧量ＰＰは、第３被処理水の流量が小さいほど大きくなるということである。そのため、第１エネルギー回収装置８１で圧力交換をされる第４被処理水について、第３被処理水との分岐部７１を第２エネルギー回収装置７５より上流側に設けることで、第３被処理水の流量を低減して、第３被処理水の昇圧量を増大することができる。よって、効率的に第３被処理水を昇圧して第５被処理水とすることができる。
【００３３】
また、仮に、分岐部７１よりも上流側の流路５３に第２エネルギー回収装置７５を設ける場合は、第４被処理水も第２エネルギー回収装置７５で回収されたエネルギーで加圧されていることになる。
ここで、図７を参照して前記したように、圧力交換部８３に流れ込んで、第２濃縮水９２を押し出す第４被処理水９１（図７の最下段の圧力交換部８３の状態を参照）は低圧であり、圧力交換により第２濃縮水９２も低圧となる。
しかしながら、分岐部７１より上流側の流路５３に第２エネルギー回収装置７５を設けているので、圧力交換部８３に流入する第４被処理水９１は、低圧とはいっても、分岐部７１より下流側の流路５３に第２エネルギー回収装置７５を設ける場合に比べて高圧である。
【００３４】
そのため、図７の最下段の圧力交換部８３に示すように、第２濃縮水９２を押し出す第４被処理水９１と圧力交換する当該第２濃縮水９２も十分には低圧にならずに、そのまま流路６１から系外に排出されてしまう。すなわち、これは、第２エネルギー回収装置７５で回収されたエネルギーの一部が第２濃縮水９２とともに系外に排出されてしまうということであり、第１透過水の圧力を回収しても当該回収エネルギーを十分に有効活用していることにはならない。
【００３５】
これに対し、本実施例では、分岐部７１より下流側の流路５４に第２エネルギー回収装置７５を設けているので、第２エネルギー回収装置７５で回収したエネルギーは第３被処理水の加圧に全て使用される。そして、この第３被処理水は全て第１被処理水として逆浸透処理装置１１に流入し、第１エネルギー回収装置８１には流入しないので、第２エネルギー回収装置７５で回収したエネルギーを効率良く活用することができる。
よって、以上の点から、本実施例によれば、第２濃縮水側のエネルギー回収と、第１透過水側のエネルギー回収とを同時に効率良く行うことができる逆浸透処理システム１を提供することができる。
【００３６】
また、本実施例では、第２エネルギー回収装置７５は、高圧ポンプ７２による送給前の第３被処理水を昇圧する構成である。すなわち、第２エネルギー回収装置７５は、高圧ポンプ７２の下流側ではなくて上流側に設けている。
このように、第２エネルギー回収装置７５を高圧ポンプ７２の上流側に設ける場合は、下流側に設ける場合に比べ、第２エネルギー回収装置７５を耐高圧仕様にする必要がなく、第２エネルギー回収装置７５の製造コストを低減することができる。
【実施例２】
【００３７】
図８は、実施例２にかかる逆浸透処理システム１０１の全体構成を示す説明図である。図８において、前記の実施例１と同一符号、同一名称の部材等は、実施例１の場合と同様であり、詳細な説明は省略する。
図８に示す実施例２の構成が実施例１と相違するのは、昇圧装置７５としての第２エネルギー回収装置は設けず、代わりに昇圧装置７５として補助装置を高圧ポンプ（第１ポンプ）７２に設け、第１透過水のエネルギーで当該補助装置７５を駆動している点にある。
図９は、高圧ポンプ７２及び補助装置７５の詳細な構成を示す説明図である。高圧ポンプ７２は、回転することで、流路５４中の第３被処理水を加圧するロータ７２ａと、ロータ７２ａを回転駆動するモータ７２ｂとを備えている。
【００３８】
昇圧装置７５は、モータ７２ｂのモータ軸１１１に固定されたペルトン水車１１２（又は一般的なタービンでもよい）を備え、当該ペルトン水車１１２（又はタービン）を透過水（第１透過水）の圧力で回転する。すなわち、昇圧装置７５は、高圧の第１透過水１１４をペルトン水車１１２（又はタービン）に噴射するノズル１１３と、ペルトン水車１１２（又はタービン）から流れ落ちた第１透過水１１４を流路５９に排出する排出部１１５を備えている。
【００３９】
本実施例によれば、第１透過水１１４のエネルギーでペルトン水車１１２（又はタービン）を回転させ、もって、モータ７２ｂの回転をアシストする。よって、本実施例によれば、モータ７２ｂを駆動する電力を節減して省電力を図ることができる。
また、実施例１のように流路５４上に高圧ポンプ７２と昇圧装置７５を直列に配置する必要がないため、流路５４を短くすることができ、逆浸透処理システム１０１のシステム構成をコンパクト化することができる。
【００４０】
さらに、本実施例においても、実施例１と同様、第２濃縮水側のエネルギー回収と、第１透過水側のエネルギー回収とを同時に効率良く行うことができる逆浸透処理システム１を提供することができる
【実施例３】
【００４１】
図１０は、実施例３にかかる逆浸透処理システム２０１の全体構成を示す説明図である。図１０において、前記の実施例１と同一符号、同一名称の部材等は、実施例１の場合と同様であり、詳細な説明は省略する。
本実施例の逆浸透処理システム２０１は、実施例１と同様、第１被処理水を逆浸透により透過水と濃縮水とに分離する逆浸透処理装置１１を備えている。
【００４２】
また、逆浸透処理システム２０１は、供給水ポンプ（第１ポンプ）２１１と、供給水ポンプ（第１ポンプ）２１２とを備えている。
供給水ポンプ２１１は、原水槽２１３に貯留された第２被処理水の一部を、流路５４を介して第３被処理水として送り出す。給水ポンプ２１２は、第２被処理水の残りの一部を、流路５５を介して第４被処理水として送り出す。
【００４３】
高圧ポンプ（第３ポンプ）７２は、第３被処理水を当該第３被処理水より高圧の第５被処理水として流路５４に送り出す。第１エネルギー回収装置８１は、第４被処理水を、逆浸透処理装置１１で分離後の濃縮水（第２濃縮水）を流路５６から取り込んで圧力交換して、当該第４被処理水より高圧化した第６被処理水とする。流路５４と流路５７との合流部７４では、第５被処理水と第６被処理水とを合流させて第１被処理水とする。昇圧装置（第２エネルギー回収装置）７５は、流路５８を介して送られてくる逆浸透処理装置１１で分離後の透過水（第１透過水）の圧力で、タービン又はペルトン水車を回転させることで第３被処理水を昇圧する。その他の実施例３の構成は前記の実施例１と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施例によれば、第１エネルギー回収装置８１に供給する第４被処理水の最適圧力は供給水ポンプ２１２で設定し、第２エネルギー回収装置７５に供給する第３被処理水の最適圧力は供給水ポンプ２１１で設定できる。よって、第１エネルギー回収装置８１、第２エネルギー回収装置７５それぞれの最適な水圧を設定することができる。
さらに、本実施例においても、実施例１と同様、第２濃縮水側のエネルギー回収と、第１透過水側のエネルギー回収とを同時に効率良く行うことができる逆浸透処理システム１を提供することができる
【００４５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
例えば、前記の各実施例では、逆浸透処理装置１１において、第１モジュール１２、第２モジュール１３の２つのモジュールを用いているが、３つ以上のモジュールを用いるようにしてもよい。また、第２エネルギー回収装置７５の種類によっては、流量調整弁７６の位置を第２エネルギー回収装置７５よりも下流側に設置、若しくは省略してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１      逆浸透処理システム
１１    逆浸透処理装置
７１    分岐部
７４    合流部
７２    高圧ポンプ（第１ポンプ、第３ポンプ）
７２ａ  ロータ
７２ｂ  モータ
７５    昇圧装置（第２エネルギー回収装置）
８１    第１エネルギー回収装置
１０１  逆浸透処理システム
１１１  モータ軸
１１２  ペルトン水車
２０１  逆浸透処理システム
２１１  供給水ポンプ（第１ポンプ）
２１２  供給水ポンプ（第２ポンプ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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