JPH0985059A - Seawater desalting apparatus by reverse osmosis membrane - Google Patents
Seawater desalting apparatus by reverse osmosis membraneInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、海水から真水を得るた
めの新規な逆浸透膜海水淡水化装置に関するものであ
る。本発明により、これまで有効に利用されていなかっ
た廃棄物焼却時の排熱を利用して、逆浸透膜分離装置を
駆動させたり、あるいは供給海水の温度を上昇させるこ
とにより、エネルギーの無駄なく経済的に海水から真水
を得ることのできる装置を提供することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus for obtaining fresh water from seawater. According to the present invention, it is possible to save energy without wasting energy by driving the reverse osmosis membrane separation device or raising the temperature of the supplied seawater by utilizing the exhaust heat at the time of waste incineration, which has not been effectively used until now. It is possible to provide a device that can economically obtain fresh water from seawater.
【０００２】[0002]
【従来の技術】海水の淡水化技術に関しては、これまで
に様々な方法が考えられ、実際に利用されてきた。例え
ば、最も一般的な例として、海水を沸点まで加熱し発生
した蒸気を冷却凝縮させて真水を得る蒸発法が古くから
用いられてきた。蒸発法には、さらに、海水の蒸発に有
するエネルギーの効率を高めるために、多重効用法、多
段フラッシュ法や蒸気圧縮法などが考え出され、ともに
広く利用されている。2. Description of the Related Art Various methods have been conceived and actually used for desalination technology of seawater. For example, as the most common example, an evaporation method in which seawater is heated to the boiling point and the generated steam is cooled and condensed to obtain fresh water has been used for a long time. As the evaporation method, in order to further increase the efficiency of energy possessed by the evaporation of seawater, a multi-effect method, a multi-stage flash method, a vapor compression method and the like have been conceived and are widely used.
【０００３】多重効用法は効用缶と称する蒸発器に送ら
れた加熱蒸気によって発生した蒸気を次段の効用缶の加
熱蒸気として用い、これを多段に繰り返して行うことに
より熱効率を高めたものであり、一方、多段フラッシュ
法は、蒸発器内部の圧力を海水の飽和蒸気圧以下にする
ことによって、海水を瞬間的にフラッシュ蒸発させ、こ
れを多段に繰り返し、エネルギー効率を高めたものであ
る。The multi-effect method is a method in which steam generated by heating steam sent to an evaporator called a effect can is used as heating steam for a next-stage effect can, and this is repeated in multiple stages to improve thermal efficiency. On the other hand, in the multi-stage flash method, the pressure inside the evaporator is made equal to or lower than the saturated vapor pressure of sea water to instantaneously flash-evaporate the sea water, and this is repeated in multiple stages to improve energy efficiency.
【０００４】上述したこれらの蒸発法の各方式は、いず
れも蒸発という相変化を伴うため、海水から真水を得る
には、例えば、多段フラッシュ法の場合では真水１ｍ３
を得るのに必要なエネルギーが５４，０００ｋｃａｌ
と、多くのエネルギーを必要とする。Since each of the above-mentioned evaporation methods involves a phase change called evaporation, in order to obtain fresh water from seawater, for example, in the case of the multi-stage flash method, 1 m3 of fresh water is used.
Energy required to obtain 54,000 kcal
And requires a lot of energy.
【０００５】普通、蒸発法では、海水を蒸発させるため
の熱源としてボイラにより過熱された蒸気を使用する
が、必要エネルギーが多いために蒸気を発生させるため
の燃料も多量に必要となり、また、ボイラー効率等を考
慮すると経済的であるとは言えない。Generally, in the evaporation method, steam superheated by a boiler is used as a heat source for evaporating seawater. However, since much energy is required, a large amount of fuel is required to generate steam, and the boiler is also used. It is not economical considering efficiency.
【０００６】そのため、例えば特開昭５２−９０４７２
公報や特開昭５３−１０９８７２公報で提案されている
ように、発電所の蒸気タービンの排気蒸気や、ゴミ焼却
炉の排熱を利用して蒸発法による海水淡水化を行い、コ
ストを下げることが検討されてきたが、原理的に多量の
蒸気が必要になるため、大型設備以外には不向きである
という欠点があり、広く普及するには至っていない。Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 52-90472.
As proposed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 53-109872 and Japanese Patent Laid-Open No. 53-109872, desalination by seawater is carried out by an evaporation method using exhaust steam of a steam turbine of a power plant and waste heat of a refuse incinerator to reduce costs. However, since it requires a large amount of steam in principle, it is not suitable for equipment other than large-scale equipment, and has not been widely spread.
【０００７】一方、近年では省エネルギーおよび省資源
に有効なプロセスとして逆浸透膜分離法が研究され利用
され始めている。この方法によれば、海水を浸透圧以上
の圧力をもって逆浸透膜を透過させることにより、容易
に真水を製造することが可能である。しかも逆浸透膜に
よる海水淡水化は、蒸発のような相変化を伴わないた
め、多段フラッシュ法などの蒸発法と比較するとエネル
ギー的に有利であり、また、運転管理が容易であるとい
う特徴を合わせ持っている。On the other hand, in recent years, the reverse osmosis membrane separation method has been studied and utilized as an effective process for energy saving and resource saving. According to this method, fresh water can be easily produced by permeating seawater through the reverse osmosis membrane at a pressure equal to or higher than the osmotic pressure. Moreover, seawater desalination using a reverse osmosis membrane does not involve a phase change such as evaporation, so it has an energy advantage compared to evaporation methods such as the multi-stage flash method, and also has the features that operation management is easy. have.
【０００８】逆浸透膜による海水淡水化の場合、効率よ
く真水を得るためには、通常、海水の塩濃度に対応する
浸透圧よりも２０ａｔｍから３０ａｔｍ程度高い圧力を
逆浸透膜に加えることが必要である。海水の塩濃度はＮ
ａＣｌに換算して約３．５％であり、この塩濃度に対応
する浸透圧は約２８ａｔｍに達する。そのため、高圧ポ
ンプを用いて約５０から６０ａｔｍというかなり高い圧
力を発生させなければならず、特にこの高圧ポンプを駆
動するのに電力を多く消費する。In the case of seawater desalination using a reverse osmosis membrane, in order to obtain fresh water efficiently, it is usually necessary to apply a pressure of 20 atm to 30 atm higher than the osmotic pressure corresponding to the salt concentration of seawater to the reverse osmosis membrane. Is. The salt concentration of seawater is N
It is about 3.5% in terms of aCl, and the osmotic pressure corresponding to this salt concentration reaches about 28 atm. Therefore, a high pressure pump must be used to generate a fairly high pressure of about 50 to 60 atm, and in particular, a large amount of power is consumed to drive this high pressure pump.
【０００９】近年では逆浸透膜による海水淡水化装置に
タービンや水車などの動力回収装置を取り付け、逆浸透
膜モジュールの高圧側出口から排出される濃縮海水の圧
力エネルギーで動力回収装置を駆動させて、圧力エネル
ギーを電力に変換するか、もしくは動力回収装置を高圧
ポンプに直結させて圧力エネルギーを回収し、電力消費
を軽減させる方法が用いられ始めている。In recent years, a power recovery device such as a turbine or a water turbine is attached to a seawater desalination apparatus using a reverse osmosis membrane, and the power recovery apparatus is driven by the pressure energy of concentrated seawater discharged from the high-pressure side outlet of the reverse osmosis membrane module. The method of converting pressure energy into electric power or directly connecting a power recovery device to a high-pressure pump to recover the pressure energy to reduce the power consumption has started to be used.
【００１０】逆浸透膜による海水淡水化装置を運転する
のに必要なエネルギーについては、逆浸透膜海水淡水化
装置の規模や運転条件によって多少異なるが、供給海水
に対する真水の回収率が４０％となるような運転操作を
行うとすると、消費されるエネルギーは、上述の動力回
収装置を用いた場合、製造される真水１ｍ3 あたり約
６，０００ｋｃａｌ、電力に換算して約７ｋＷｈであ
る。これは、蒸発法など他の海水淡水化方式の必要エネ
ルギーと比較すると非常に少ない。The energy required to operate the seawater desalination apparatus using the reverse osmosis membrane is slightly different depending on the scale and operating conditions of the reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus, but the recovery rate of fresh water to the supplied seawater is 40%. If such a driving operation is performed, the energy consumed is about 6,000 kcal per 1 m 3 of fresh water produced and about 7 kWh in terms of electric power when the above-described power recovery device is used. This is much less than the required energy of other seawater desalination systems such as the evaporation method.
【００１１】また、真水の回収効率の面から見ると、逆
浸透膜による海水淡水化では、供給海水の温度が高くな
ると、得られる真水の量は１℃の温度上昇につき約３％
程度の割合で増大することが知られている。従って、水
質の要求が厳しくない場合は、供給海水の温度を上昇さ
せることによって真水の回収率を向上させることが可能
である。しかし、現状では逆浸透膜モジュールに供給す
る海水の温度を制御することは、熱交換器を介して海水
を所定の温度にするのに相当量のエネルギーが必要にな
るため、ほとんど行われていないのが現状である。From the standpoint of recovery efficiency of fresh water, in seawater desalination using a reverse osmosis membrane, when the temperature of the supplied seawater rises, the amount of fresh water obtained is about 3% per 1 ° C. temperature rise.
It is known to increase at a moderate rate. Therefore, when the demand for water quality is not strict, it is possible to improve the recovery rate of fresh water by raising the temperature of the supplied seawater. However, at present, controlling the temperature of seawater supplied to the reverse osmosis membrane module is rarely performed because a considerable amount of energy is required to bring the seawater to a predetermined temperature via a heat exchanger. is the current situation.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする問題点】上述したように、蒸
発法による海水淡水化は原理的に真水を得るために必要
なエネルギーが大きく、そのための燃料も多量に必要と
するため、経済的に真水を得ることは困難である。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention As described above, the desalination of seawater by the evaporation method requires a large amount of energy to obtain fresh water in principle, and requires a large amount of fuel for that purpose, which is economically economical. Getting fresh water is difficult.
【００１３】また、逆浸透膜による海水淡水化は、蒸発
法と比較すると少ないエネルギーで真水を得ることがで
きるが、逆浸透膜海水淡水化装置を運転するための電力
を発生させる過程を考慮すると、発電効率がたかだか４
０％程度しか期待できないことから，実際には燃料が発
生するエネルギーの半分以上を無駄にしていることにな
り、使用する石油などの化石燃料のコストを考慮する
と、真の意味で経済的なプロセスであるとは言いがた
い。Further, in the seawater desalination using the reverse osmosis membrane, fresh water can be obtained with less energy as compared with the evaporation method, but considering the process of generating electric power for operating the reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus. , Power generation efficiency is at most 4
Since we can expect only about 0%, we are actually wasting more than half of the energy generated by fuel, and considering the cost of fossil fuels such as oil used, it is a truly economical process. It is hard to say that.
【００１４】したがって、これらの海水淡水化装置は石
油などのエネルギーコストの低い産油国等では、広く利
用されているが、逆にエネルギーコストの高い我が国で
は、通常の真水の供給手段であるダムや湖水等を利用し
た場合と比較すると、真水の製造コストが高くなるとい
う問題がある。Therefore, these seawater desalination apparatuses are widely used in oil-producing countries with low energy costs such as petroleum, but on the contrary, in Japan with high energy costs, dams, which are ordinary fresh water supply means, are used. There is a problem that the production cost of fresh water is higher than that when using lake water or the like.
【００１５】本発明はかかる問題を解決するため、少な
いエネルギーで真水を得ることのできる逆浸透膜海水淡
水化装置において、該装置を駆動するために必要なエネ
ルギー発生源の最適化と、その利用効率の向上により、
エネルギーの無駄をなくし、経済的に海水から真水を得
ることのできる装置を提供することにある。In order to solve such a problem, the present invention optimizes the energy generation source necessary for driving a reverse osmosis seawater desalination apparatus capable of obtaining fresh water with a small amount of energy, and uses it. By improving efficiency,
An object of the present invention is to provide a device capable of economically obtaining fresh water from seawater without waste of energy.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、これま
でほとんど有効に利用されていなかった廃棄物焼却によ
り発生した熱を用いて、経済的に逆浸透膜による海水淡
水化を行うことにある。即ち、本願発明の目的は基本的
に下記の構成により達成される。The essence of the present invention is to economically perform seawater desalination by a reverse osmosis membrane by using heat generated by incineration of waste, which has been hardly used until now. is there. That is, the object of the present invention is basically achieved by the following configurations.
【００１７】「廃棄物焼却により発生した熱を用いて海
水から真水を得ることを特徴とする逆浸透膜海水淡水化
装置」 本発明により、従来の外部商用電力を利用した逆浸透膜
海水淡水化や、あるいは発電所の排気蒸気やゴミ焼却に
よる熱を利用した蒸発法による海水淡水化と比較して経
済的かつ効率的に真水を得ることが可能となる。"A reverse osmosis seawater desalination apparatus characterized by obtaining fresh water from seawater by using heat generated by waste incineration" According to the present invention, a conventional reverse osmosis seawater desalination utilizing external commercial power is used. Alternatively, it becomes possible to obtain fresh water economically and efficiently as compared with seawater desalination by the evaporation method using the exhaust steam of a power plant or the heat of incineration of waste.
【００１８】本発明における逆浸透膜海水淡水化装置
は、好適には、少なくとも廃棄物を焼却するための焼却
炉部分と廃棄物を焼却することによって発生した熱を電
力に変換する発電部分、供給海水の取水部分、高圧ポン
プ部分、および逆浸透膜部分からなる。取水部分から取
り込まれた海水は、廃棄物焼却によって発生した熱を変
換して得られた電力で駆動する高圧ポンプで加圧されて
逆浸透膜部分に送られ、ここで塩分が濃縮した海水と真
水に分離される。なお、ここで、熱エネルギーをタービ
ンなどで運動エネルギーに変換したのち、これを電力を
経ずに、直接逆浸透膜海水淡水化装置の高圧ポンプのト
ルクに用いることもできる。The reverse osmosis seawater desalination apparatus according to the present invention is preferably provided with at least an incinerator part for incinerating waste and a power generation part for converting heat generated by incinerating the waste into electric power. It consists of seawater intake, high-pressure pump, and reverse osmosis membrane. Seawater taken in from the intake part is pressurized by a high-pressure pump driven by electric power obtained by converting heat generated by waste incineration and sent to the reverse osmosis membrane part, where seawater with concentrated salt is Separated into fresh water. In addition, after converting thermal energy into kinetic energy with a turbine etc. here, this can also be directly used for the torque of the high-pressure pump of a reverse osmosis seawater desalination apparatus, without passing through electric power.
【００１９】本発明では、焼却炉において廃棄物を焼却
し、熱を発生させるが、この過程については何ら規定す
るものではない。例えば、廃棄物については、紙、木、
プラスチック、繊維、厨芥、廃油など可燃性の廃棄物で
あればがいかなるものでも良く、特に種類を限定するも
のではない。また、廃棄物の焼却方法についても特に限
定するものではなく、例えば廃棄物のみを単独で焼却す
る方法や、石油、石炭などの化石燃料と廃棄物を混合さ
せて焼却する方法を用いることができる。In the present invention, the waste is incinerated in the incinerator to generate heat, but this process is not specified at all. For example, for waste, paper, wood,
Any combustible waste such as plastic, fiber, kitchen waste, and waste oil may be used, and the kind is not particularly limited. Further, the method of incinerating waste is not particularly limited, and for example, a method of incinerating only the waste alone or a method of incinerating by mixing the fossil fuel such as petroleum and coal with the waste can be used. .
【００２０】また、廃棄物以外に、粗悪炭や間伐材など
の低品位燃料や可燃物の焼却による熱、あるいは、地熱
や太陽熱などエネルギー密度が小さく、温度が５００℃
以下程度の低い低品位熱源なども用いることができる。In addition to waste, heat from burning low-grade fuel such as coarse coal and thinned wood and combustible materials, or energy density such as geothermal and solar heat is low, and the temperature is 500 ° C.
A low-grade heat source having a low degree below can also be used.
【００２１】本発明では経済的に海水から真水を得るた
めの手段として、逆浸透膜海水淡水化装置を駆動させる
ため、廃棄物を焼却して発生した熱を電力に変換する、
いわゆる廃棄物焼却発電を行う。このとき、熱から電力
への変換効率、即ち総合発電効率については特に規定し
ないが、効率が高いほど得られる電力も多くなり、か
つ、駆動できる逆浸透膜海水淡水化装置の能力も大きく
できることから、少なくとも１０％以上の総合発電効率
であることが好ましい。ここで、総合発電効率とは、発
電量（熱量換算値）と、廃棄物の燃焼によって発生する
単位時間あたりの熱量との比である。In the present invention, as a means for economically obtaining fresh water from seawater, in order to drive the reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus, the heat generated by burning waste is converted into electric power.
So-called waste incineration power generation is performed. At this time, although the conversion efficiency from heat to electric power, that is, the total power generation efficiency is not specified, the higher the efficiency, the more electric power can be obtained, and the larger the capacity of the reverse osmosis seawater desalination apparatus that can be driven can be increased. It is preferable that the total power generation efficiency is at least 10% or more. Here, the total power generation efficiency is the ratio of the power generation amount (heat amount conversion value) to the heat amount generated per unit time by the combustion of waste.
【００２２】熱から電力への変換方法についても特に限
定しないが、効率が良く、かつ簡易な方法として、例え
ば蒸気ボイラーとタービン発電機によって電力に変換す
る方法があり、本発明においても該方法を利用すること
ができる。蒸気ボイラーでは廃棄物焼却により発生した
熱を、一旦、蒸気に変換する。この時の熱から蒸気への
変換効率、即ちボイラー効率については特に限定するも
のではないが、少なくとも５０％以上であることが総合
発電効率を高めるためにも好ましく、ボイラー効率が５
０％以上であれば、どのような形式のボイラーを用いて
も本発明の目的を達成することができる。ここで、ボイ
ラー効率とは、ボイラーによって発生する蒸気の熱量
と、廃棄物の焼却によって発生する単位時間あたりの熱
量との比である。また、タービン発電機についても、蒸
気から電力への変換効率、即ちタービン発電機効率は特
に限定しないが、少なくとも８０％以上あれば好まし
く、タービン発電機効率が８０％以上であれば、どのよ
うな形式でもかまわない。The method of converting heat into electric power is also not particularly limited, but as an efficient and simple method, there is a method of converting into electric power by a steam boiler and a turbine generator, and this method is also used in the present invention. Can be used. The steam boiler temporarily converts the heat generated by incineration of waste into steam. The conversion efficiency from heat to steam at this time, that is, the boiler efficiency is not particularly limited, but at least 50% or more is preferable in order to improve the overall power generation efficiency, and the boiler efficiency is 5%.
If it is 0% or more, the object of the present invention can be achieved by using any type of boiler. Here, the boiler efficiency is the ratio of the amount of heat of steam generated by the boiler to the amount of heat per unit time generated by incineration of waste. Also, regarding the turbine generator, the conversion efficiency from steam to electric power, that is, the turbine generator efficiency is not particularly limited, but at least 80% or more is preferable, and if the turbine generator efficiency is 80% or more, what kind of The format does not matter.
【００２３】逆浸透膜海水淡水化装置の規模が大きく、
廃棄物焼却発電によって得られた電力だけで装置を駆動
できない場合は、外部からの電力を併用しても良い。こ
のとき、廃棄物焼却発電による電力と外部電力との比率
は、廃棄物焼却によって得られた電力が５０％以上とな
るようにすることが好ましい。この比率が５０％以下に
なると、廃棄物焼却発電による電力を利用することによ
る経済的効果が少なくなる。The reverse osmosis seawater desalination apparatus has a large scale,
When the device cannot be driven only by the electric power obtained by the waste incineration power generation, the electric power from the outside may be used together. At this time, the ratio of the electric power generated by the waste incineration power generation to the external electric power is preferably set such that the electric power obtained by the waste incineration is 50% or more. When this ratio is 50% or less, the economic effect of using the electric power generated by the waste incineration power generation decreases.
【００２４】また、海水を加圧する高圧ポンプについて
は渦巻きポンプ、タービンポンプ、プランジャーポンプ
などがよく使用されているが、本発明では、ポンプの種
類についてはいずれの形式を選択しても良い。Further, as the high-pressure pump for pressurizing seawater, a spiral pump, a turbine pump, a plunger pump, etc. are often used, but in the present invention, any type of pump may be selected.
【００２５】本発明の逆浸透膜部分は、通常、逆浸透膜
エレメントと耐圧容器からなる、いわゆる逆浸透膜モジ
ュールの形式が用いられる。ここで逆浸透膜エレメント
は逆浸透膜を形態化したものであり、例えば酢酸セルロ
ース、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエ
ステル、ビニルポリマーなどの高分子素材からなる平
膜、あるいは中空糸形状の逆浸透膜を、平膜はスパイラ
ル、チューブラー、プレート・アンド・フレームのエレ
メントに組み込むか、中空糸は結束してエレメントに組
み込んで使用することができるが、本発明はこれらの材
質、形態に左右されるものではない。The reverse osmosis membrane portion of the present invention is usually in the form of a so-called reverse osmosis membrane module consisting of a reverse osmosis membrane element and a pressure resistant container. Here, the reverse osmosis membrane element is a morphology of a reverse osmosis membrane, for example, a flat membrane made of a polymer material such as cellulose acetate, polyamide, polysulfone, polyimide, polyester, vinyl polymer, or a hollow fiber-shaped reverse osmosis membrane. The flat membrane can be used by incorporating it into a spiral, tubular, plate-and-frame element, or by bundling the hollow fibers and incorporating it into the element. The present invention depends on these materials and forms. Not a thing.
【００２６】さらに、本発明では、経済的かつ効率的に
海水から真水を得るため、廃棄物焼却により発生した熱
を熱源として海水を加温し、これを本発明の逆浸透膜海
水淡水化装置に供給して海水から真水を得ることもでき
る。前述したように逆浸透膜による海水淡水化では、供
給海水の温度を１℃上昇させるごとに、真水の量を３％
増大させることができ、高回収率での運転や、あるいは
逆浸透膜モジュールの本数を少なくする等の高効率運転
が可能となるが、本発明では、供給海水の加温のため
に、これまで有効に利用されていなかった廃棄物焼却に
より発生した熱を利用することにより、新たに燃料を消
費することなく経済的に高効率運転を行うことができ
る。Further, in the present invention, in order to economically and efficiently obtain fresh water from seawater, the seawater is heated using the heat generated by waste incineration as a heat source, and this is used as the reverse osmosis seawater desalination apparatus of the present invention. Can also be supplied to obtain fresh water from seawater. As described above, in seawater desalination using the reverse osmosis membrane, the amount of fresh water is reduced by 3% each time the temperature of the supplied seawater is increased by 1 ° C.
It is possible to increase the number of the reverse osmosis membrane modules, or to operate at a high recovery rate or to reduce the number of reverse osmosis membrane modules, but in the present invention, since the supply seawater is heated, By utilizing the heat generated by the incineration of waste that has not been effectively used, it is possible to economically perform highly efficient operation without consuming new fuel.
【００２７】海水の加温については、いくつかの方法が
考えられる。例えば、焼却ボイラーに直接、海水を供給
して加温する方法や、蒸気ボイラーにより蒸気を発生さ
せ、これを直接、熱交換器を通して海水を加温する方
法、あるいはタービン発電機から排出される蒸気を用い
て、これを熱交換器に通して海水を加温する方法などが
考えられるが、本発明の逆浸透膜海水淡水化装置では、
いずれを用いてもかまわない。また、熱交換器では高温
の蒸気が通過する経路と、低温の海水が通過する経路が
熱を伝導するための伝熱管や伝熱板を介して設けられ、
この間で熱をやりとりして海水を加温するが、この熱交
換器の形式については特に限定はしない。Several methods can be considered for heating seawater. For example, a method of supplying seawater directly to an incinerator to heat it, a method of generating steam by a steam boiler and directly heating the seawater through a heat exchanger, or a steam discharged from a turbine generator. It is conceivable that a method of heating seawater by passing it through a heat exchanger, etc. is used in the reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus of the present invention.
Either may be used. Also, in the heat exchanger, a path through which high-temperature steam passes and a path through which low-temperature seawater passes are provided via heat transfer tubes or heat transfer plates for conducting heat,
Heat is exchanged during this time to heat the seawater, but the type of this heat exchanger is not particularly limited.
【００２８】上述の方法で加温された海水の温度につい
ては、上限は特に規定しないが、逆浸透膜が熱劣化し、
性能低下を引き起こさない範囲で用いるのが好ましい。
また、下限は、真水の回収効率を考慮すると、４０℃以
上にするのが好ましい。さらに好ましくは５０℃以上で
ある。The upper limit of the temperature of seawater heated by the above method is not specified, but the reverse osmosis membrane is thermally deteriorated,
It is preferably used within a range that does not cause performance deterioration.
Further, the lower limit is preferably set to 40 ° C. or higher in consideration of the recovery efficiency of fresh water. More preferably, it is 50 ° C. or higher.
【００２９】また、海水を加温するのに必要な熱につい
ては、経済的効果を考えると、５０％以上が廃棄物焼却
により発生した熱であれば良く、残りは化石燃料を燃焼
することによって発生する熱を併用することができる。Regarding the heat required to heat the seawater, considering the economic effect, 50% or more should be the heat generated by incineration of the waste, and the rest should be obtained by burning the fossil fuel. The heat generated can be used in combination.
【００３０】廃棄物焼却による熱を、電力に変換するた
めの熱と、海水を加温するための熱に分配する方法とし
ては、例えば廃棄物焼却により発生した熱を分岐させ、
一方は熱交換機を通して海水を加温するために用い、も
う一方は発電機を用いて電力に変換し、逆浸透膜海水淡
水化装置を駆動させるために用いる方法が考えられる
が、好ましくは、廃棄物焼却により発生した熱をすべて
発電機に送り、電力に変換したのちの廃熱を熱交換機に
通して海水を加温して逆浸透分離する方法を用いるのが
効率的でよい。As a method of distributing the heat of waste incineration into heat for converting to electric power and heat for heating seawater, for example, the heat generated by waste incineration is branched,
One method is used to heat seawater through a heat exchanger and the other is used to drive reverse osmosis seawater desalination equipment by converting it into electric power using a generator, but it is preferable to discard it. It is effective to use a method in which all the heat generated by the incineration of the material is sent to the generator, the waste heat after being converted into electric power is passed through the heat exchanger to heat the seawater and perform reverse osmosis separation.
【００３１】本発明の逆浸透膜海水淡水化装置は、さら
に海水を蒸発凝縮して真水を得る蒸発法による海水淡水
化装置と組み合わせることも可能である。即ち、廃棄物
焼却によって発生した熱を用い、逆浸透膜による海水淡
水化と、蒸発法による海水淡水化を併用することができ
る。ここで、蒸発法の方式については特に限定しない
が、例えば前述したような多段フラッシュ法や多重効用
法等を用いても良い。また、逆浸透膜による海水淡水化
に蒸発法による海水淡水化を組合せる方法については数
種類の方法が考えられる。例えば、逆浸透膜海水淡水化
装置を駆動させるためにタービン発電機を用いて電力に
変換した後に排出される蒸気の熱を利用し蒸発法による
海水淡水化を行う方法や、タービン発電機に入る前の蒸
気の一部を分岐させて、この蒸気の熱を蒸発法に用いる
方法や、あるいは、タービン発電機の途中から抽気した
蒸気の熱を用いる方法があるが、本発明ではいずれの方
法を用いても良い。ここで、タービン発電機から蒸気を
抽気すると、蒸気は抽気されるまでの間に相当する量の
発電を行うこととなるが、タービン発電機に入る手前で
蒸気を分岐すると、分岐した蒸気の分は全く発電のため
には使われないので、逆浸透膜海水淡水化装置と蒸発法
海水淡水化装置の効率的な併用を考慮すると、タービン
発電機の途中で蒸気を抽気して蒸発法海水淡水化に用い
るのが好ましい。The reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus of the present invention can be further combined with a seawater desalination apparatus by an evaporation method in which seawater is evaporated and condensed to obtain fresh water. That is, by using the heat generated by waste incineration, it is possible to combine the desalination by the reverse osmosis membrane and the desalination by the evaporation method. Here, the method of the evaporation method is not particularly limited, but for example, the multi-stage flash method or the multiple effect method as described above may be used. There are several possible methods for combining seawater desalination by the reverse osmosis membrane and seawater desalination by the evaporation method. For example, a turbine generator is used to drive a reverse osmosis membrane seawater desalination device, and the heat of steam discharged after being converted into electric power is used to carry out seawater desalination by an evaporation method, or a turbine generator is entered. There is a method of branching a part of the previous steam and using the heat of this steam in the evaporation method, or a method of using the heat of the steam extracted from the middle of the turbine generator, but either method is used in the present invention. You may use. Here, if steam is extracted from the turbine generator, the steam will generate a corresponding amount of power until it is extracted, but if the steam is branched before entering the turbine generator, Since it is not used for power generation at all, considering efficient combined use of the reverse osmosis membrane seawater desalination system and the evaporation seawater desalination system, steam is extracted in the middle of the turbine generator to evaporate seawater desalination system. It is preferably used for
【００３２】本発明ではさらに、逆浸透膜海水淡水化装
置において上述したような方法をすべて組み合わせるこ
とも可能である。この場合、それぞれの組み合わせの方
法としては、例えば廃棄物焼却により発生した熱で蒸気
を発生させ、タービン発電機で電力に変換し、逆浸透膜
海水淡水化装置で海水を淡水化する過程で、タービン発
電機の途中から蒸気を抽気して、これを蒸発法海水淡水
化の熱源として用い、さらにタービン発電機の出口から
排出される蒸気の排熱を利用して海水を加温し、逆浸透
膜海水淡水化による真水の回収率を向上させる方法があ
り、これにより廃棄物焼却により発生する熱を無駄なく
有効利用することができる。In the present invention, it is also possible to combine all of the above-mentioned methods in the reverse osmosis seawater desalination apparatus. In this case, as a method of combining each, for example, in the process of generating steam by heat generated by waste incineration, converting it into electric power with a turbine generator, and desalinating seawater with a reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus, Steam is extracted from the middle of the turbine generator and used as a heat source for the evaporation seawater desalination, and the exhaust heat of the steam discharged from the outlet of the turbine generator is used to heat the seawater for reverse osmosis. There is a method of improving the recovery rate of fresh water by the desalination of membrane seawater, which allows the heat generated by waste incineration to be effectively used without waste.
【００３３】[0033]
実施例１ 標準条件（圧力５６ａｔｍ、海水塩濃度３．５％、温度
２５℃、収率１２％）で脱塩率９９．５％、造水量３．
５ｍ3 ／日の性能を有したポリアミド系逆浸透膜エレメ
ントを使用し、これを１つの圧力容器に３本入れた逆浸
透膜モジュールを３本並列に組み込んだモジュールユニ
ット（エレメント合計本数９本）と、該モジュールユニ
ットの供給海水入口に接続され、海水の圧力を上げるた
めの高圧ポンプと、該高圧ポンプに電力を供給するため
の蒸気タービン発電機と、該蒸気タービン発電機の排気
管に接続され、かつ供給海水の出口が高圧ポンプの入口
に接続された熱交換器と、さらにこれらの蒸気タービン
発電機や熱交換器に蒸気を供給するための廃棄物焼却ボ
イラーからなる図１に示す逆浸透海水淡水化装置を製作
した。該装置の廃棄物焼却ボイラーの効率は７０％、ボ
イラー給水温度は８０℃、発電機の効率は９０％であ
る。また、廃棄物焼却に用いる廃棄物は一般可燃ゴミを
使用した。このとき廃棄物焼却により発生する熱量は平
均２５００ｋｃａｌ／ｋｇである。また、熱交換器に供
給される海水の温度を２５℃とし、これらの条件で、ボ
イラーにより発生する蒸気の圧力を２０ａｔｍ、蒸気温
度を２７０℃、高圧ポンプの出口圧力を５６ａｔｍに設
定し、海水淡水化実験を行った。Example 1 Under standard conditions (pressure 56 atm, seawater salt concentration 3.5%, temperature 25 ° C., yield 12%), desalination rate 99.5%, amount of water produced 3.
Module unit that uses polyamide reverse osmosis membrane elements with a performance of 5 m 3 / day and incorporates 3 reverse osmosis membrane modules in parallel in one pressure vessel (total of 9 elements) A high pressure pump connected to the supply seawater inlet of the module unit for increasing the pressure of seawater, a steam turbine generator for supplying electric power to the high pressure pump, and an exhaust pipe of the steam turbine generator The reverse of the one shown in Fig. 1 consisting of a heat exchanger whose outlet is connected to the inlet of a high-pressure pump and a waste incineration boiler for supplying steam to these steam turbine generators and heat exchangers. An infiltration seawater desalination device was manufactured. The efficiency of the waste incineration boiler of the device is 70%, the boiler feed water temperature is 80 ° C, and the efficiency of the generator is 90%. In addition, general combustible waste was used as the waste used for waste incineration. At this time, the amount of heat generated by waste incineration is 2500 kcal / kg on average. Further, the temperature of seawater supplied to the heat exchanger is set to 25 ° C., under these conditions, the pressure of steam generated by the boiler is set to 20 atm, the steam temperature is set to 270 ° C., the outlet pressure of the high pressure pump is set to 56 atm, and the seawater is A desalination experiment was conducted.
【００３４】その結果、定常状態において、供給海水量
１１５ｍ3 ／日に対して、透過水量４６ｍ3 ／日の真水
を得た。このとき、逆浸透膜海水淡水化装置を駆動する
のに要した電力は、１３．４ｋｗであり、この電力を発
生するのに必要な廃棄物の量は１時間あたり４２ｋｇで
あり、真水１ｍ３あたりのコストは、石油に換算すると
約０．７ｋｇ分（約６５円）に相当した。As a result, in the steady state, fresh water of 46 m 3 / day of permeated water was obtained for 115 m 3 / day of supplied seawater. At this time, the electric power required to drive the reverse osmosis seawater desalination apparatus was 13.4 kW, the amount of waste required to generate this electric power was 42 kg per hour, and 1 m3 of fresh water The cost of was equivalent to about 0.7 kg (about 65 yen) when converted to petroleum.
【００３５】また、供給海水は、熱交換によって２５℃
から４１．７℃に加温され、その結果、逆浸透膜の回収
率は４８％上昇し、エレメント１本あたりの造水量は
５．１ｍ3 ／日に上昇した。The supplied seawater is heated to 25 ° C. by heat exchange.
To 41.7 ° C., the recovery rate of the reverse osmosis membrane increased by 48%, and the amount of water produced per element increased by 5.1 m 3 / day.
【００３６】実施例２ 蒸気タービン発電機の途中で蒸気を抽気し、該蒸気を用
いた多重効用法による海水淡水化ユニットを付設した他
は実施例１と同じ、図２に示す逆浸透膜海水淡水化装置
を製作し、蒸気タービン発電機からの抽気蒸気の圧力を
６ａｔｍとし、蒸気量をボイラーで発生した蒸気量の半
分に設定し、他の条件は実施例１と同じにして海水淡水
化実験を行った。Example 2 The reverse osmosis membrane seawater shown in FIG. 2 is the same as in Example 1 except that steam is extracted in the middle of the steam turbine generator and a seawater desalination unit by a multiple effect method using the steam is attached. A desalination apparatus was manufactured, the pressure of the extracted steam from the steam turbine generator was set to 6 atm, the amount of steam was set to half of the amount of steam generated by the boiler, and the other conditions were the same as in Example 1, and desalination was performed. An experiment was conducted.
【００３７】その結果、定常状態において、実施例１と
同じ１時間あたり４２ｋｇの廃棄物を焼却することによ
って発生する電力は１０．２ｋｗであり、該電力を用い
て逆浸透膜モジュールユニットを駆動させて得られた真
水の量は３５．０ｍ3 ／日であった。As a result, in the steady state, the power generated by incinerating 42 kg of waste per hour, which is the same as in Example 1, is 10.2 kw, and this power is used to drive the reverse osmosis membrane module unit. The amount of fresh water thus obtained was 35.0 m 3 / day.
【００３８】また、多重効用法海水淡水化ユニットから
得られる真水の量は１４．６ｍ3 ／日であり、全体では
４９．６ｍ3 ／日となり、真水１ｍ3 あたりのコスト
は、石油に換算して約０．６ｋｇ分（約６１円）に相当
した。Further, the amount of fresh water obtained from the multiple-effect method desalination unit is at 14.6 m 3 / day, total becomes 49.6m 3 / day, cost per freshwater 1 m 3 is converted into oil This corresponds to about 0.6 kg (about 61 yen).
【００３９】このとき、逆浸透膜モジュールユニットに
供給される海水の温度は２５℃から３５．３℃に加温さ
れ、回収率は約３０％上昇した。At this time, the temperature of seawater supplied to the reverse osmosis membrane module unit was heated from 25 ° C to 35.3 ° C, and the recovery rate increased by about 30%.
【００４０】比較例１ 廃棄物を焼却する代わりに、石油を燃焼させて蒸気を発
生させる他は、実施例１と同じ装置を用いて、実施例１
と同じ条件で海水淡水化実験を行った。Comparative Example 1 The same apparatus as in Example 1 was used, except that the oil was burned to generate steam instead of incinerating the waste.
The seawater desalination experiment was conducted under the same conditions as above.
【００４１】その結果、実施例１と同じ４６ｍ3 ／日の
真水を得るのに要した石油の量は、１時間あたり２．９
ｋｇ、真水１ｍ3 あたり約１．５ｋｇ（約１４５円）で
あった。As a result, the amount of petroleum required to obtain the same 46 m 3 / day of fresh water as in Example 1 was 2.9 per hour.
kg, was about per fresh water 1m 3 1.5kg (about 145 yen).
【００４２】比較例２ 廃棄物焼却ボイラーに直接、多重効用法海水淡水化ユニ
ットを接続した図３に示す海水淡水化装置を製作し、ボ
イラー効率７０％、ボイラー給水温度を８０℃、蒸気圧
力６ａｔｍ、廃棄物焼却量を実施例と同じ１時間あたり
４２ｋｇとして海水淡水化実験を行った。その結果、得
られた真水の量は３２ｍ3 ／日であり、真水１ｍ3 あた
りのコストは、石油に換算すると約１．０ｋｇ分（約６
５円）に相当した。Comparative Example 2 A seawater desalination apparatus shown in FIG. 3 in which a multiple-effect seawater desalination unit was directly connected to a waste incineration boiler was manufactured, and the boiler efficiency was 70%, the boiler feed water temperature was 80 ° C., and the steam pressure was 6 atm. A seawater desalination experiment was conducted by setting the amount of waste incinerated to 42 kg per hour as in the example. As a result, the amount of fresh water obtained was 32 m 3 / day, and the cost per 1 m 3 of fresh water was about 1.0 kg (about 6 kg) when converted to petroleum.
5 yen).
【００４３】[0043]
【発明の効果】本発明により、エネルギーの無駄をなく
し、高効率、かつ安価で海水から真水を得るための海水
淡水化装置を提供することができる。Industrial Applicability According to the present invention, it is possible to provide a seawater desalination apparatus for obtaining fresh water from seawater with high efficiency and low cost, without wasting energy.
【図１】 本発明に基づく、廃棄物焼却による熱で供給
海水を加温し、逆浸透膜による海水淡水化を行う装置の
説明図FIG. 1 is an explanatory view of an apparatus for heating seawater supplied by heat from waste incineration and desalinating seawater using a reverse osmosis membrane according to the present invention.
【図２】 本発明に基づく、廃棄物焼却による熱で供給
海水を加温して逆浸透膜による海水淡水化を行い、同時
に蒸発法による海水淡水化を併用する装置の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an apparatus based on the present invention, which heats the supplied seawater with heat from waste incineration to perform desalination using a reverse osmosis membrane, and simultaneously uses desalination using the evaporation method.
【図３】 従来の廃棄物焼却による熱で蒸発法による海
水淡水化のみを行う装置の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional device that performs only desalination of seawater by an evaporation method with heat from waste incineration.
１：廃棄物焼却ボイラー ２：蒸気タービン ３：発電機 ４：熱交換器、 ５：高圧ポンプ ６：逆浸透膜ユニット ７：廃棄物 ８：蒸気、 ９：蒸気タービン排気 １０：供給海水 １１：濃縮海水 １２：真水、 １３：蒸気ドレン １４：電力ライン １５：タービン抽気蒸気、 １６：蒸発法海水淡水化ユニット（多重効用法） １７：供給海水、 １８：蒸気ドレン １９：濃縮海水 1: Waste incineration boiler 2: Steam turbine 3: Power generator 4: Heat exchanger, 5: High-pressure pump 6: Reverse osmosis membrane unit 7: Waste 8: Steam, 9: Steam turbine exhaust 10: Supply seawater 11: Concentration Seawater 12: Fresh water, 13: Steam drain 14: Electric power line 15: Turbine extraction steam, 16: Evaporation seawater desalination unit (multi-effect method) 17: Supply seawater, 18: Steam drain 19: Concentrated seawater
Claims (10)
水から真水を得ることを特徴とする逆浸透膜海水淡水化
装置。1. A reverse osmosis seawater desalination apparatus, wherein fresh water is obtained from seawater by using heat generated by waste incineration.
換し、該電力を用いて海水から真水を得ることを特徴と
する請求項１に記載の逆浸透膜海水淡水化装置。2. The reverse osmosis seawater desalination apparatus according to claim 1, wherein heat generated by waste incineration is converted into electric power, and the electric power is used to obtain fresh water from seawater.
０％以上が、廃棄物焼却により発生した熱から変換され
た電力であることを特徴とする請求項１に記載の逆浸透
膜海水淡水化装置。3. The amount of electric power required to drive the device is 5.
The reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus according to claim 1, wherein 0% or more is electric power converted from heat generated by waste incineration.
て加温された海水を逆浸透分離することを特徴とする請
求項１に記載の逆浸透膜海水淡水化装置。4. The reverse osmosis seawater desalination apparatus according to claim 1, wherein the heated seawater is subjected to reverse osmosis separation using heat generated by waste incineration as a heat source.
て加温された海水の温度が４０℃以上であることを特徴
とする請求項４に記載の逆浸透膜海水淡水化装置。5. The reverse osmosis seawater desalination apparatus according to claim 4, wherein the temperature of the seawater heated using the heat generated by waste incineration as a heat source is 40 ° C. or higher.
上が、廃棄物焼却により発生した熱であることを特徴と
する請求項４に記載の逆浸透膜海水淡水化装置。6. The reverse osmosis seawater desalination apparatus according to claim 4, wherein 50% or more of the heat required to heat the seawater is heat generated by waste incineration.
した後の排熱であることを特徴とする請求項４に記載の
逆浸透膜海水淡水化装置。7. The reverse osmosis membrane seawater desalination apparatus according to claim 4, wherein the heat for heating the seawater is waste heat after being converted into electric power.
蒸発凝縮させ、海水から真水を得る手段を併用すること
を特徴とする請求項１に記載の逆浸透膜海水淡水化装
置。8. The reverse osmosis seawater desalination apparatus according to claim 1, further comprising means for evaporating and condensing seawater by using exhaust heat after converting to electric power to obtain fresh water from the seawater.
いて海水を蒸発凝縮させ、海水から真水を得る手段を併
用することを特徴とする請求項７に記載の逆浸透膜海水
淡水化装置。9. The reverse osmosis membrane seawater desalination according to claim 7, further comprising means for evaporating and condensing seawater using a part of heat generated by waste incineration to obtain fresh water from the seawater. apparatus.
ることを特徴とする逆浸透膜海水淡水化装置。10. A reverse osmosis seawater desalination apparatus, wherein fresh water is obtained from seawater by using a low-grade heat source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7243142A JPH0985059A (en) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | Seawater desalting apparatus by reverse osmosis membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7243142A JPH0985059A (en) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | Seawater desalting apparatus by reverse osmosis membrane |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0985059A true JPH0985059A (en) | 1997-03-31 |
Family
ID=17099420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7243142A Pending JPH0985059A (en) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | Seawater desalting apparatus by reverse osmosis membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0985059A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013071057A (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Toshiba Corp | Water treatment equipment |
| JP2013193012A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | Seawater desalination device |
| JP2013193017A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | Seawater desalination device |
| JP2013193013A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | Seawater desalination device |
| CN103626250A (en) * | 2013-12-06 | 2014-03-12 | 天津滨瀚海水淡化有限公司 | Comprehensive utilization technology and used in seawater power generation and device |
| JP2015157283A (en) * | 2015-03-23 | 2015-09-03 | 株式会社東芝 | Seawater desalination apparatus |
| CN112978860A (en) * | 2021-04-20 | 2021-06-18 | 西安西热节能技术有限公司 | RO seawater desalination device inlet seawater heating system utilizing flue gas waste heat recovery |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP7243142A patent/JPH0985059A/en active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040309 |