CN213446623U

CN213446623U - 浓缩系统

Info

Publication number: CN213446623U
Application number: CN202021849093.2U
Authority: CN
Inventors: 韩周美; 中尾崇人
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Dongyang Textile Mc Co ltd
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2030-08-28
Also published as: WO2021157245A1; JP2021122769A

Abstract

本实用新型涉及一种可搬式浓缩系统，其具备高度浓缩装置，所述高度浓缩装置为选自半透膜组件、电透析装置、碟管式反渗透膜组件以及超高压反渗透膜组件中的至少一种。半透膜组件具有半透膜、被半透膜隔开的第一室和第二室，通过使第一对象液以规定压力流入第一室，使第二对象液以低于规定压力的压力流入第二室，从而使第一室内的第一对象液中所包含的水经由半透膜向第二室内的第二对象液中转移，从第一室中排出浓缩液，从第二室中排出稀释液。

Description

浓缩系统

技术领域

本实用新型涉及浓缩系统。

背景技术

与由海水获得淡水的水处理等相比，例如，用于对工厂的排水进行处理的水处理为较小的规模。由于是小规模的水处理，因此，对于制作并维持专用的水处理施设这方面而言，成本的负担较大。此外，在紧急时(灾害时等)临时产生水处理的需要的情况下，对于已有的水处理施设来说，将对象液向已有施设搬运需要时间和费用，因此，实际上，进行水处理是比较困难的。

因此，例如在日本特开2007-237087号公报、日本特开2007-105613号公报、日本特开2013-81890号公报、日本特开2018-187528号公报、日本特开2015-24391号公报、日本特开2012-96183号公报中公开了移动式(可搬式)水处理装置。通过使用这样的可搬式水处理装置，从而对于小规模的水处理(例如，工业区的各种设备)来说，无需分别进行设备投资等就能够实施水处理，此外，能够进行紧急时的临时的水处理。

另一方面，以大量获得处理水、减少高浓度的废弃物的量等为目的，而要求进行比以往的反渗透(RO)法等更高度的浓缩。近年来，作为能够进行这样的高度浓缩的装置，研究了卤水浓缩(BC)、电透析装置(ED)、碟管式反渗透膜组件(DTRO)、超高压反渗透膜组件(UHPRO)等。

需要说明的是，卤水浓缩(BC)为下述膜分离方法，其通过向半透膜组件的第一室中流入高压的对象液，向第二室中流入低压的对象液，并使第一室内的对象液中所包含的水经由半透膜向第二室内的对象液中转移，从而从第一室中排出经浓缩的对象液，从第二室中排出经稀释的对象液(例如参照日本特开2018-1110号公报)。

实用新型内容

上述可搬式水处理装置并不包括BC等高度浓缩装置，因此，在小规模的水处理和紧急情况时的水处理等中，无法利用可搬式水处理装置来进行高度浓缩。

因此，本实用新型的目的在于，提供使用了卤水浓缩(BC)等高度浓缩装置的可搬式浓缩系统。

(1)一种浓缩系统，其是具备高度浓缩装置的可搬式浓缩系统，所述高度浓缩装置为选自半透膜组件、电透析装置、碟管式反渗透膜组件以及超高压反渗透膜组件中的至少一种，其中，

上述半透膜组件具有半透膜、被上述半透膜隔开的第一室和第二室，通过使第一对象液以规定压力流入上述第一室，使第二对象液以低于上述规定压力的压力流入上述第二室，从而使上述第一室内的上述第一对象液中所包含的水经由上述半透膜向上述第二室内的上述第二对象液中转移，从上述第一室中排出浓缩液，从上述第二室中排出稀释液。

(2)根据(1)所述的浓缩系统，其还具备碟管式反渗透膜组件和超高压反渗透膜组件以外的反渗透组件。

(3)根据(2)所述的浓缩系统，其中，上述反渗透组件设置于上述高度浓缩装置的上游侧。

(4)根据(2)所述的浓缩系统，其中，上述反渗透组件与上述高度浓缩装置并列地连接。

根据本实用新型，能够提供使用了卤水浓缩(BC)等高度浓缩装置的可搬式浓缩系统。

该实用新型的上述目的和其它目的、特征、局面和优点根据与附图关联理解的该实用新型相关的下述详细说明来得以明确。

附图说明

图1是表示实施方式1的浓缩系统的一例的示意图。

图2是表示实施方式2的浓缩系统的一例的示意图。

图3是表示实施方式2的浓缩系统的变形例的示意图。

图4是表示实施方式2的浓缩系统的另外的变形例的示意图。

图5是表示实施方式3的浓缩系统的一例的示意图。

图6是表示实施方式4的浓缩系统的一例的示意图。

具体实施方式

以下，针对本实用新型的实施方式，参照附图进行说明。需要说明的是，在附图中，相同的符号表示同一部分或相应部分。此外，为了附图的明确化和简略化，长度、宽度、厚度、深度等尺寸关系进行了适当变更，不表示实际的尺寸关系。

<实施方式1>

参照图1，本实施方式的浓缩系统至少具备高度浓缩装置(在图1中为半透膜组件1)。

浓缩系统是能够进行搬送的(可搬式)浓缩系统。在图1中，构成浓缩系统的高度浓缩装置(半透膜组件1)等被收纳在能够进行搬送的容器3中。

需要说明的是，如图1所示那样，容器3可以具备车轮等移动机构3a等。容器3例如可以是车辆的容器。但是，浓缩系统(容器3)并不需要具备这样的移动机构，能够通过附带升降装置的车辆等进行搬送的车载式系统等也包括在本实施方式的可搬式浓缩系统中。

根据本实施方式的浓缩系统，例如，即使在如设备的故障时、清洗时等、有价物回收时等那样临时地需要高度浓缩时，也能够实施包括高度浓缩的水处理。需要说明的是，在从对象液回收有价物的情况下，还可以应对由于有价物的市场价格变动而不定期地实施回收的情形。

此外，在工业区等可以一边围绕各设施一边处理包括高度浓缩的水处理。由此，能够削减用于在多个设施的各个设施中制作处理设备或者设置将多个设施的各个设施与处理设备连接的配管来移送流体的时间和成本。

以下，针对本实施方式的浓缩系统的详细情况进行说明。

〔高度浓缩装置〕

高度浓缩装置为选自半透膜组件、电透析装置、碟管式反渗透膜组件以及超高压反渗透膜组件中的至少一种。

高度浓缩装置优选为能够利用电能进行工作的电气式装置。近年来，通过开发出电气式高度浓缩装置，从而能够实现包括高度浓缩装置的可搬式浓缩装置。

(半透膜组件)

半透膜组件1具有半透膜10、被半透膜10隔开的第一室11和第二室12。

对于半透膜组件1而言，通过使第一对象液利用高压泵1a以规定压力流入第一室11，使第二对象液以低于规定压力(第一对象液的压力)的压力流入第二室12，从而使第一室11内的第一对象液中所包含的水经由半透膜向第二室12内的第二对象液中转移，从第一室11中排出浓缩液(经浓缩的第一对象液)，从第二室12中排出稀释液(经稀释的第二对象液)。

“第一对象液”只要是包含水的液体，就没有特别限定，可以为溶液和悬浮液中任一种。作为第一对象液，可列举例如海水、河水、微咸水、排水等。作为排水，可列举出例如工业排水、生活排水、油田或气田的排水等。需要说明的是，第一对象液可以是后述的实施方式2中的浓缩原液(利用反渗透组件2进行浓缩后的原液)。

需要说明的是，第一对象液与第二对象液可以为相同的液体。例如，如图1所示那样，通过使具有规定压力的第一对象液的一部分通过压力降低装置4，从而可以以低于上述规定压力的压力流入第二室。

作为压力降低装置4，可列举出例如能够将具有规定压力的第一对象液分流至朝向半透膜组件1的第二室12的流路和其它流路的分流阀、减压器或能量回收装置等。此处，压力降低装置4(分流阀)具有将流向第二室12的对象液减压至低于规定压力的压力的功能。需要说明的是，通过使用这种压力降低装置，从而具有例如半透膜组件的上游侧的对象液的流路为1条即可的优点。

在图1的情况下，流入半透膜组件1的第一室11和第二室12的对象液为相同的液体，因此，具有基本相等的渗透压。因此，不需要像RO法那样地用于对抗对象液(高渗透压液体)与淡水之间的高渗透压差而发生反渗透的高压力，能够利用较低压力的加压来实施对象液的膜分离(能够将一部分对象液稀释，将其它一部分对象液浓缩)。

其中，本实施方式中，向半透膜组件1的第二室12供给的第二对象液与向第一室11供给的第一对象液可以为独立的液体。

即使在向第一室11流入的第一对象液与向第二室12流入的第二对象液为不同的液体、两者之间的浓度不同的情况下，若其渗透压差(绝对值)比供给至第一室11的第一对象液的压力小，则理论上能够实施利用BC的膜分离。在该情况下，流向第一室11(高压侧)的第一对象液的渗透压与供给至第二室12(低压侧)的第二对象液的渗透压之差优选为供给至第一室11的第一对象液的规定压力的30％以下。

需要说明的是，BC的工序可以如图1所示那样，为使用了1个半透膜组件1的一段工序，也可以为使用了多个半透膜组件的多段工序。

在利用半透膜组件1进行的膜分离处理即卤水浓缩(BC)中，为了使水经由半透膜组件1的半透膜10从第一室11转移至第二室12，需要使供给至第一室11的第一对象液的压力大于在半透膜10的两侧流动的第一对象液与第二对象液的渗透压差。因此，为了利用一段工序(1个半透膜组件)将第一对象液高度浓缩，需要与其相符的高压力下的供给，存在用于运转泵的能量成本增加等缺点。因此，通过将浓缩工序设为多段工序，从而能够使BC所需的压力降低。针对基于这种多段工序的BC，例如公开在日本特开2018-069198号公报中。

作为半透膜，可列举出例如被称为反渗透(RO)膜、正渗透(FO)膜、纳米过滤(NF)膜的半透膜。需要说明的是，作为半透膜而使用反渗透膜或正渗透膜、纳米过滤膜时，供给至第一室11的第一对象液的压力优选为6～10MPa。

通常，RO膜和FO膜的孔径约为2nm以下，UF膜的孔径约为2～100nm。NF膜是在RO膜之中离子、盐类的阻止率较低的，通常，NF膜的孔径约为1～2nm。作为半透膜而使用RO膜或FO膜、NF膜时，RO膜或FO膜、NF膜的盐去除率优选为90％以上。

作为构成半透膜的材料，没有特别限定，可列举出例如纤维素系树脂、聚砜系树脂、聚酰胺系树脂等。半透膜优选由包含纤维素系树脂和聚砜系树脂中至少任一种的材料构成。

纤维素系树脂优选为乙酸纤维素系树脂。乙酸纤维素系树脂对于作为杀菌剂的氯具有耐受性，具有能够抑制微生物增殖的特征。乙酸纤维素系树脂优选为乙酸纤维素，从耐久性观点出发，更优选为三乙酸纤维素。

聚砜系树脂优选为聚醚砜系树脂。聚醚砜系树脂优选为磺化聚醚砜。

作为半透膜10的形状，没有特别限定，可列举出例如平膜或中空纤维膜。需要说明的是，在图1中，作为半透膜10而简化地描画了平膜，但并非特别限定于这种形状。需要说明的是，中空纤维膜(中空纤维型半透膜)与螺旋型半透膜等相比，能够增大每个组件的膜面积，能够提高渗透效率，从这一点来看是有利的。

此外，作为半透膜组件1的形态，没有特别限定，在使用中空纤维膜的情况下，可列举出直接配置有中空纤维膜的组件、将中空纤维膜卷绕于芯管的交叉卷绕型组件等。在使用平膜的情况下，可列举出堆叠平膜的层叠型组件、将平膜制成信封状并卷绕于芯管的螺旋型组件等。

作为具体的中空纤维膜的一例，可列举出整体由纤维素系树脂构成的单层结构的膜。其中，此处提及的单层结构不需要层整体为均匀的膜，例如，如日本特开2012-115835号公报中公开的那样，优选在外周表面附近具有致密层，且该致密层实质上成为规定中空纤维膜的孔径的分离活性层。

作为具体的中空纤维膜的其它例，可列举出在支承层(例如包含聚苯醚的层)的外周表面具有包含聚亚苯基系树脂(例如磺化聚醚砜)的致密层的双层结构的膜。此外，作为其它例，可列举出在支承层(例如包含聚砜或聚醚砜的层)的外周表面具有包含聚酰胺系树脂的致密层的双层结构的膜。

需要说明的是，在使用了中空纤维膜的半透膜组件中，通常，中空纤维膜的外侧成为第一室。这是因为：即使将在中空纤维膜的内侧(中空部)流动的流体进行加压，压力损失也变大，加压难以充分发挥作用。

(电透析装置)

作为电透析装置，没有特别限定，可列举出例如日本特开平5-31483号公报等所公开的电透析装置。需要说明的是，电透析装置通常具备离子交换膜。

(碟管式反渗透膜组件)

作为碟管式反渗透膜组件，没有特别限定，可列举出例如日本特开昭63-287505号公报、日本特表2017-501421号公报、日本特开2007-203144号公报等所公开的碟管式反渗透膜组件。

碟管式反渗透膜组件的最大耐久压力优选为80bar(8MPa)以上，更优选为100bar(10MPa)以上。

(超高压反渗透膜组件)

作为超高压反渗透膜组件，没有特别限定，可列举出例如中尾真一、高回收率反渗透法海水淡水化的提案、日本海水学会杂志(日文题目及出处：高回収率逆浸透法海水淡水化の提案、日本海水学会誌)、第50卷、第6号、pp.406-412、1996年；古藤庆彦、最大限度地再利用排水且不排出液体废弃物的ZLD系统、东芝评论(日文题目及出处：排水を最大限再利用し液体廃棄物を排出しないZLDシステム、東芝レビュ一)、Vol.71、No.4、pp.75-79、2016年等所公开的超高压反渗透膜组件。

超高压反渗透膜组件的最大耐久压力优选为80bar(8MPa)以上，更优选为100bar(10MPa)以上。

需要说明的是，在实施方式1中，将利用高度浓缩装置进行处理并排出的经稀释的第二对象液导入到反渗透组件中来进行处理的方式也包括在本实用新型中。

(前处理装置)

本实施方式的浓缩系统为了去除处理原液等对象液所包含的悬浊质(微粒、微生物、水垢成分等)，可以具备未图示的前处理装置。作为前处理装置，可列举出例如砂过滤装置；使用了UF(Ultrafiltration：超滤)膜、MF(Microfiltration：微滤)膜等的过滤装置；氯、次氯酸钠、凝集剂、抗水垢剂等的添加装置；pH的调整装置；生物处理装置；活性炭处理装置、软化(Softening)(离子交换-石灰(lime)-蒸馏(distillation))装置等。需要说明的是，抗水垢剂是指具有防止或抑制液体中的水垢成分以水垢的形式析出这一作用的添加剂。作为抗水垢剂，可列举出例如多磷酸系、膦酸系、次膦酸系、聚羧酸系等化合物。

这样的前处理装置例如设置于半透膜组件1的第一室11的上游侧。

<实施方式2>

参照图2，本实施方式的浓缩系统还具备碟管式反渗透膜组件和超高压反渗透膜组件以外的反渗透组件2。在本实施方式中，反渗透组件设置于高度浓缩装置的上游侧。除此以外的方面与实施方式1相同，因此，不再重复说明。

在本实施方式的浓缩系统中，通过具备反渗透组件2，从而能够得到处理水(透过水：淡水)。

〔反渗透组件〕

本实施方式的浓缩系统在反渗透(RO)组件2的上游侧具备高压泵2a。高压泵2a将原液升压至规定压力并供给至RO组件2的第一室21。RO组件2通过从升压至规定压力的原液中经由反渗透(RO)膜20将水向第二室22侧分离，从而将经浓缩的原液、即浓缩原液从第一室21中排出，将水(透过水)从第二室22中排出。

“原液”只要是包含水的液体，就没有特别限定，可以为溶液和悬浮液中的任一种。作为原液，可列举出例如海水、河水、微咸水、排水等。作为排水，可列举出例如工业排水、生活排水、油田或气田的排水等。

需要说明的是，可以在高压泵2a的上游侧设置上述的前处理装置而实施针对原液的前处理。

本实施方式中，在RO组件2(第一室21)的下游侧连接有半透膜组件1。即，向半透膜组件1的第一室11供给的第一对象液为该浓缩原液(利用RO组件2进行浓缩后的原液)。

需要说明的是，从RO组件2排出的浓缩原液具有高压力，因此，利用其压力送向半透膜组件1侧。

图3是表示实施方式2的浓缩系统的变形例的示意图。在实施方式2的变形例中，如图3所示那样，可以在半透膜组件1的第一室11的上游侧分支出的流路中设置压力降低装置4，将利用压力降低装置4使压力降低了的第一对象液的一部分作为第二对象液而流入第二室。

需要说明的是，在图3中，以使第二对象液在第二室12中沿着与第一室11的第一对象液的流动相同的方向流动的方式，将第二对象液供给至第二室12。

图4是表示实施方式2的浓缩系统的另外的变形例的示意图。在实施方式2的另外的变形例中，以使第二对象液在第二室12中沿着与第一室11的第一对象液的流动相反的方向流动的方式，将第二对象液供给至第二室12。除此以外的方面与图3所示的变形例相同。

需要说明的是，在图2～图4中，可以使从第二室12中排出的经稀释的第二对象液的至少一部分返回到上述高压泵2a的上游侧、即上述的前处理装置的下流侧。

<实施方式3>

参照图5，在本实施方式的浓缩系统中，反渗透组件与高度浓缩装置并列地连接。除此以外的方面与实施方式2相同，因此，不再重复说明。

本实施方式中，可以将从第一室21中排出的浓缩原液的至少一部分、和/或、从第二室12中排出的经稀释的第二对象液导入到上述高压泵2a的上游侧、即上述的前处理装置的下流侧，从而使其进行再循环。通过这样的再循环，从而能够减少前处理所花费的成本。此外，能够根据原液的水质等来调整反渗透组件和高度浓缩装置中的处理量，因此，能够降低处理成本。

<实施方式4>

参照图6，在本实施方式的浓缩系统中，使用BC以外的高度浓缩装置5来代替反渗透组件。除此以外的方面与实施方式2相同，因此，不再重复说明。

与利用了其他的膜处理的浓缩装置相比，BC能够将对象液浓缩至更高浓度(例如在NaCl溶液的情况下为20质量％以上)。因此，在利用BC以外的高度浓缩装置(浓缩率低于BC的高度浓缩装置)5将对象液浓缩后，还可以利用BC进一步进行高度的浓缩。

需要说明的是，在图6中，可以将从第二室12中排出的经稀释的第二对象液的至少一部分导入到高压泵2a的上游侧、即上述的前处理装置的下流侧，从而使其进行再循环。

针对本实用新型的实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，没有限定性作用。本实用新型的范围示于请求范围，是指包括与请求范围等同的含义和范围内的所有变更。

Claims

1.一种浓缩系统，其是具备高度浓缩装置的可搬式浓缩系统，所述高度浓缩装置为选自半透膜组件、电透析装置、碟管式反渗透膜组件以及超高压反渗透膜组件中的至少一种，其中，

所述半透膜组件具有半透膜、被所述半透膜隔开的第一室和第二室，通过使第一对象液以规定压力流入所述第一室，使第二对象液以低于所述规定压力的压力流入所述第二室，从而使所述第一室内的所述第一对象液中所包含的水经由所述半透膜向所述第二室内的所述第二对象液中转移，从所述第一室中排出浓缩液，从所述第二室中排出稀释液。

2.根据权利要求1所述的浓缩系统，其还具备碟管式反渗透膜组件和超高压反渗透膜组件以外的反渗透组件。

3.根据权利要求2所述的浓缩系统，其中，所述反渗透组件设置于所述高度浓缩装置的上游侧。

4.根据权利要求2所述的浓缩系统，其中，所述反渗透组件与所述高度浓缩装置并列地连接。