本發(fā)明尤其適于用作使用了反滲透膜法的海水淡化設(shè)備中的、作為耗能減少機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，其中海水淡化設(shè)備用于從海水除去鹽分。

背景技術(shù)：

使用反滲透膜法的海水淡化設(shè)備主要由前處理系統(tǒng)、高壓泵、反滲透膜濾筒(cartridge)、能量回收系統(tǒng)構(gòu)成。在該海水淡化設(shè)備中，被取入的海水通過(guò)前處理系統(tǒng)而被調(diào)整為規(guī)定的水質(zhì)條件后，被高壓泵加壓，并向反滲透膜濾筒加壓輸送。反滲透膜濾筒內(nèi)的高壓海水的一部分克服滲透壓力而從膜通過(guò)，作為除去了鹽分的淡水被取出。其他的海水在鹽度變高且被濃縮的狀態(tài)下，作為廢棄水(reject)而從反滲透膜濾筒排出。海水淡化設(shè)備中的作為最大運(yùn)用成本的電費(fèi)的一半以上被花費(fèi)在基于高壓泵進(jìn)行的海水加壓上。因此，提出有效地回收從反滲透膜濾筒排出的高鹽度且高壓的廢棄水所保有的壓力能量的各種方法。

例如，具有如下的能量回收渦輪：通過(guò)噴嘴等使高壓的廢棄水成為高速噴流，并通過(guò)渦輪對(duì)其動(dòng)能進(jìn)行能量回收，從而將其作為驅(qū)動(dòng)高壓泵的馬達(dá)動(dòng)力的輔助。在該系統(tǒng)中，將壓力能量轉(zhuǎn)換成渦輪動(dòng)力，并進(jìn)一步將該渦輪動(dòng)力利用于高壓泵的葉輪的驅(qū)動(dòng)，由此以再次轉(zhuǎn)換成海水的壓力能量的形式來(lái)回收廢棄水的壓力能量。圖1示出這樣的系統(tǒng)，稱為現(xiàn)有技術(shù)A。在該系統(tǒng)中，為流體的能量經(jīng)由從流體能量到軸動(dòng)力、然后從軸動(dòng)力到流體能量的兩次能量轉(zhuǎn)換而被回收的形式，存在如下問(wèn)題：即使渦輪和高壓泵各自的效率為90％，綜合的能量回收效率為兩者的乘積(90％×90％＝81％)而效率降低。另外，泵葉輪和渦輪葉輪配置在同軸上，因此難以追隨運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化地始終以最適條件來(lái)使渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，而且也存在發(fā)生效率降低的問(wèn)題。

作為解決上述問(wèn)題的能量回收系統(tǒng)，具有采用了容積式能量回收裝置的系統(tǒng)，其中該容積式能量回收裝置通過(guò)高壓廢棄水并經(jīng)由腔室內(nèi)的活塞而直接推壓低壓的前處理海水，由此使低壓的前處理海水升壓，從而通過(guò)容積式活塞泵式的作用來(lái)進(jìn)行能量回收。該系統(tǒng)將廢棄水所保有的壓力能量通過(guò)容積式能量回收裝置以一次能量轉(zhuǎn)換來(lái)回收為流體能量，因此具有綜合的能量回收效率高、為90～98％的特征。此外，關(guān)于腔室內(nèi)的活塞，既存在作為圓筒狀的物體而物理性地在前處理海水與廢棄水之間設(shè)置隔壁的情況，也存在采取前處理海水與廢棄水之間的界面這一假想的流體活塞的形態(tài)的情況。在該系統(tǒng)中，由于對(duì)在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失進(jìn)行了補(bǔ)償，并在此基礎(chǔ)上使升壓后的前處理海水在高壓管路中合流，所以需要在容積式能量回收裝置的下游設(shè)置升壓泵。圖2示出這樣的系統(tǒng)，稱為現(xiàn)有技術(shù)B。在該系統(tǒng)中，需要追隨溫度和/或鹽度等的環(huán)境變化、膜的垢層(scaling)等系統(tǒng)內(nèi)的壓力損失的變化地對(duì)壓力進(jìn)行補(bǔ)償，因此需要設(shè)法對(duì)升壓泵的驅(qū)動(dòng)采用可變速電動(dòng)馬達(dá)來(lái)進(jìn)行變頻控制。升壓泵的入口壓成為與高壓泵的排出壓接近的高壓條件，因此存在作為升壓泵而需要對(duì)密封構(gòu)造有所考慮的特殊規(guī)格的泵這一缺點(diǎn)。而且，在起動(dòng)時(shí)和停止時(shí)等運(yùn)轉(zhuǎn)條件發(fā)生變化的過(guò)渡性的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下需要對(duì)控制加以注意。

另外，為了降低通過(guò)海水淡化設(shè)備生產(chǎn)的淡水的造水成本，提高回收率而從同量的取入海水取出更多的淡水是有效的。因此，提出進(jìn)一步通過(guò)第二反滲透膜濾筒對(duì)來(lái)自上述的反滲透膜濾筒的廢棄水進(jìn)行處理的兩級(jí)反滲透膜系統(tǒng)。來(lái)自第一反滲透膜濾筒的廢棄水與取入海水相比為高鹽度，因此為了能夠克服其滲透壓增大，存在在第二反滲透膜濾筒的近前配置第二高壓泵而進(jìn)一步將來(lái)自第一反滲透膜濾筒的廢棄水升壓的情況。在該情況下，來(lái)自第二反滲透膜濾筒的廢棄水也具有高的壓力能量，將其回收為朝向第一及第二反滲透膜濾筒的高壓海水的壓力能量來(lái)減少系統(tǒng)整體的能量消耗量是重要的，這一方面與一級(jí)反滲透膜系統(tǒng)的情況相同。

以下詳細(xì)地說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)。

(現(xiàn)有技術(shù)A)

列舉使用反滲透膜法的海水淡化設(shè)備來(lái)具體地說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的課題。

如圖1所示，通過(guò)送水泵2向系統(tǒng)供給的海水1在通過(guò)前處理裝置3被調(diào)整為規(guī)定的水質(zhì)條件后，被由電動(dòng)馬達(dá)6驅(qū)動(dòng)的高壓泵5加壓，并向反滲透膜濾筒8加壓輸送。反滲透膜濾筒內(nèi)的高壓室9中的海水的一部分克服滲透壓力而從反滲透膜10通過(guò)，并作為除去了鹽分的脫鹽水12而被從低壓室11取出。其他海水作為鹽度變高且被濃縮的廢棄水，從反滲透膜濾筒8向廢棄水管路13排出。從反滲透膜濾筒8排出的高壓廢棄水所保有的壓力能量通過(guò)具有旋轉(zhuǎn)的葉輪的能量回收渦輪14而被回收為軸動(dòng)力?；厥盏膭?dòng)力有助于減少與渦輪葉輪以同軸結(jié)合的電動(dòng)馬達(dá)6的軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。由于渦輪的作用而失去了壓力能量的廢棄水被從排出管路15向系統(tǒng)外廢棄。

(現(xiàn)有技術(shù)B)

通過(guò)圖2來(lái)說(shuō)明采用容積式的能量回收裝置的現(xiàn)有技術(shù)B。在該現(xiàn)有技術(shù)B中，利用來(lái)自反滲透膜濾筒的廢棄水所保有的高壓能量并通過(guò)容積式活塞泵式的作用來(lái)將前處理海水升壓，其中容積式活塞泵式的作用是指，通過(guò)在多個(gè)壓力轉(zhuǎn)換腔室內(nèi)以廢棄水推壓腔室內(nèi)的活塞來(lái)對(duì)前處理海水進(jìn)行了加壓后依次從腔室排出。

通過(guò)送水泵2向系統(tǒng)供給的海水1在通過(guò)前處理裝置3被調(diào)整為規(guī)定的水質(zhì)條件后，被由電動(dòng)馬達(dá)6驅(qū)動(dòng)的高壓泵5加壓，并經(jīng)過(guò)高壓管路7向反滲透膜濾筒8加壓輸送。另一方面，反滲透膜濾筒內(nèi)的高壓室9中的海水的一部分克服滲透壓力而從反滲透膜10通過(guò)，并作為除去了鹽分的脫鹽水12而從低壓室11取出。其他海水作為鹽度變高且被濃縮的廢棄水，從反滲透膜濾筒8向廢棄水管路13排出。從濾筒排出的高壓廢棄水所保有的壓力能量經(jīng)由控制閥19而依次向壓力轉(zhuǎn)換腔室20導(dǎo)入，驅(qū)動(dòng)該腔室內(nèi)的活塞來(lái)對(duì)腔室20內(nèi)的前處理海水加壓。驅(qū)動(dòng)了活塞后的腔室內(nèi)的廢棄水通過(guò)控制閥19從廢棄水管路13分離，并以通過(guò)從給水管路4向腔室20供給的前處理水而被置換的形式，作為低壓的廢棄水從腔室20經(jīng)由排出管路15向系統(tǒng)外廢棄。置換了廢棄水的腔室20內(nèi)的低壓的前處理海水被通過(guò)控制閥19向腔室20新導(dǎo)入的高壓廢棄水加壓，重復(fù)上述的循環(huán)。通過(guò)這樣構(gòu)成的容積式能量回收裝置21，給水管路4中的海水的一部分被泵送(pump up)，而向排出管路22排出，并最終在來(lái)自高壓泵5的出口的高壓管路7中合流。但是，由于反滲透膜濾筒8和配管的壓力損失、控制閥19中的損失等，排出管路22內(nèi)的流體與高壓管路7中的流體相比成為低壓力。因此，為了使該兩者合流，在排出管路22與高壓管路7之間設(shè)置有由可變速電動(dòng)馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)的升壓泵17。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-284642號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述方面而研發(fā)的，其目的在于提供一種減少海水淡化設(shè)備中的總耗能、且對(duì)于流體物性的變化和工藝環(huán)境的變化等具有自我追隨性的能量回收系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)將從對(duì)原水進(jìn)行加壓的高壓泵排出的高壓水向通過(guò)反滲透膜進(jìn)行膜處理而生成處理水的反滲透膜濾筒供給，將從反滲透膜濾筒排出的濃縮水向容積式能量回收裝置供給并回收濃縮水的壓力能量，對(duì)供給到上述容積式能量回收裝置的原水的一部分進(jìn)行加壓而成為原水的加壓水，使上述原水的加壓水與被上述高壓泵加壓后的高壓水合流，上述能量回收系統(tǒng)的特征在于，具有：升壓泵，其設(shè)置在上述反滲透膜濾筒與上述容積式能量回收裝置之間，且進(jìn)行從上述反滲透膜濾筒排出的濃縮水的升壓；和能量回收渦輪，其利用經(jīng)由上述容積式能量回收裝置的上述原水的加壓水與從上述高壓泵排出的高壓水之間的壓力差來(lái)進(jìn)行能量回收。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，具有通過(guò)反滲透膜對(duì)從上述升壓泵排出的濃縮水進(jìn)行膜處理而生成處理水的第二反滲透膜濾筒，將未經(jīng)上述反滲透膜處理而從上述第二反滲透膜濾筒排出的濃縮水向上述容積式能量回收裝置供給。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述能量回收渦輪將由該能量回收渦輪回收的能量利用于上述高壓泵的驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述能量回收渦輪由將渦輪和上述高壓泵配置在同一旋轉(zhuǎn)軸上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，具有將上述渦輪和上述高壓泵的旋轉(zhuǎn)分離的聯(lián)軸器。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述能量回收渦輪將由該能量回收渦輪回收的能量利用于上述升壓泵的驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述能量回收渦輪由將渦輪和上述升壓泵配置在同一旋轉(zhuǎn)軸上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，具有將上述渦輪和上述升壓泵的旋轉(zhuǎn)分離的聯(lián)軸器。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，從將上述反滲透膜濾筒和上述升壓泵連接的管路分支而設(shè)有旁通管路，將該旁通管路與將上述升壓泵和上述容積式能量回收裝置連接的管路連接，并在上述旁通管路上設(shè)有閥。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，從將上述反滲透膜濾筒和上述升壓泵連接的管路分支而設(shè)有旁通管路，將該旁通管路與將上述第二反滲透膜濾筒和上述容積式能量回收裝置連接的管路連接，并在上述旁通管路上設(shè)有閥。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，從向上述容積式能量回收裝置供給濃縮水的管路分支而設(shè)有將該濃縮水向系統(tǒng)外排出的具有閥的管路。

本發(fā)明的海水淡化系統(tǒng)作為原水而將海水通過(guò)泵升壓并通入反滲透膜濾筒，作為處理水而分離出淡水，作為濃縮水而分離出濃縮海水，從而從海水生成淡水，上述海水淡化系統(tǒng)的特征在于，具有回收從上述反滲透膜濾筒排出的濃縮海水的壓力能量的上述能量回收系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，在上述海水淡化系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，打開從將上述反滲透膜濾筒和升壓泵連接的管路分支的旁通管路的閥，起動(dòng)上述高壓泵，然后起動(dòng)上述升壓泵。

本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，在上述海水淡化系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，打開從將上述容積式能量回收裝置和上述能量回收渦輪連接的管路分支的渦輪旁通管路的閥，使上述容積式能量回收裝置成為穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，然后封閉上述渦輪旁通管路的閥。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，在使通過(guò)容積式能量回收裝置進(jìn)行了升壓的原水的加壓水與通過(guò)高壓泵進(jìn)行了升壓的高壓水合流時(shí)，在容積式能量回收裝置的管路與高壓泵的管路之間配置渦輪，由此能夠以自我調(diào)整地追隨因環(huán)境條件的變化而導(dǎo)致的損失的變化的形式來(lái)補(bǔ)償在反滲透膜、配管、容積式能量回收裝置內(nèi)的控制閥等中產(chǎn)生的壓力損失。

附圖說(shuō)明

圖1是表示具備一級(jí)反滲透膜濾筒和能量回收渦輪的能量回收系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是表示具備一級(jí)反滲透膜濾筒和容積式能量回收裝置的能量回收系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3是表示本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)的第1方式的圖。

圖4是表示本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)的第2方式的圖。

圖5是表示本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)的第2方式的各種閥的設(shè)置形態(tài)的圖。

具體實(shí)施方式

以下，通過(guò)圖3來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)的實(shí)施方式。通過(guò)送水泵2向系統(tǒng)供給的海水1在通過(guò)前處理裝置3被調(diào)整為規(guī)定的水質(zhì)條件后，被由電動(dòng)馬達(dá)6驅(qū)動(dòng)的高壓泵5加壓，經(jīng)過(guò)高壓管路7而向反滲透膜濾筒8加壓輸送。反滲透膜濾筒內(nèi)的高壓室9中的海水的一部分克服滲透壓力而從反滲透膜10通過(guò)，并作為除去了鹽分的脫鹽水12而從低壓室11取出。其他海水作為鹽度變高且被濃縮的廢棄水，從反滲透膜濾筒8向廢棄水管路13排出。廢棄水在通過(guò)由電動(dòng)馬達(dá)45驅(qū)動(dòng)的升壓泵44被進(jìn)一步升壓后，經(jīng)由控制閥19向壓力轉(zhuǎn)換腔室20導(dǎo)入，而驅(qū)動(dòng)該腔室內(nèi)的活塞。驅(qū)動(dòng)活塞而完成了能量轉(zhuǎn)換的廢棄水從排出管路15向系統(tǒng)外廢棄。通過(guò)這樣構(gòu)成的容積式能量回收裝置21，給水管路4的前處理海水的一部分被泵送，而向排出管路22排出，最終在來(lái)自高壓泵5的出口的高壓管路7中合流。排出管路22的流體由于升壓泵44的作用而被設(shè)定為壓力比高壓管路7的流體的壓力高，通過(guò)在排出管路22與高壓管路7之間配置能量回收渦輪14，而將兩管路之間的落差能量有效地轉(zhuǎn)換成渦輪葉輪的軸動(dòng)力。在能量回收渦輪14中回收的動(dòng)力有助于減少經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸16而與渦輪葉輪以同軸結(jié)合的電動(dòng)馬達(dá)6的軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。此外，也可以設(shè)置將能量回收渦輪14和高壓泵5的旋轉(zhuǎn)分離的聯(lián)軸器。通過(guò)將旋轉(zhuǎn)分離，高壓泵5能夠順暢地起動(dòng)，在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)將旋轉(zhuǎn)結(jié)合而能夠減少電動(dòng)馬達(dá)6的動(dòng)力。

在本發(fā)明的系統(tǒng)中，具有如下的特征：能夠通過(guò)升壓泵44來(lái)補(bǔ)償從高壓管路7到容積式能量回收裝置21的排出管路22之間產(chǎn)生的壓力損失，且對(duì)于包含因海水溫度、膜的垢層等而導(dǎo)致的經(jīng)時(shí)變化在內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化，使系統(tǒng)自我調(diào)整地進(jìn)行追隨。在現(xiàn)有技術(shù)B中需要的容積式能量回收裝置特有的升壓泵17的可變速馬達(dá)控制等也不再需要，而得到能夠?qū)崿F(xiàn)控制自由的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的這一大優(yōu)點(diǎn)。例如，在海水溫度變化或膜產(chǎn)生垢層時(shí)，在為了維持規(guī)定的脫鹽水量而使朝向反滲透膜濾筒8的高壓管路7的壓力變化來(lái)進(jìn)行調(diào)整的情況下，從高壓管路7到排出管路22為止的管路壓力整體也大致同樣地變化，因此高壓管路7與排出管路22之間的落差能量不會(huì)從設(shè)計(jì)值大幅變化，渦輪14能夠自我調(diào)整地維持良好效率下的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，轉(zhuǎn)換成對(duì)兩管路之間的落差能量進(jìn)行了回收的渦輪葉輪的軸動(dòng)力的落差能量可以轉(zhuǎn)換成電力來(lái)使高壓泵5和/或升壓泵44運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以使渦輪葉輪與上述升壓泵44同軸從而有助于升壓泵44的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，優(yōu)選從將反滲透膜濾筒8和升壓泵44連接的管路分支而設(shè)置旁通管路40，優(yōu)選將該旁通管路40與將升壓泵44和容積式能量回收裝置21連接的管路連接，并在旁通管路40上設(shè)置閥41。這是因?yàn)椋谄饎?dòng)海水淡化系統(tǒng)時(shí)，可以有效地在避免升壓泵44的連動(dòng)旋轉(zhuǎn)的情況下起動(dòng)系統(tǒng)。而且，優(yōu)選從將容積式能量回收裝置21和渦輪14連接的管路分支而設(shè)置渦輪旁通管路47，優(yōu)選將該渦輪旁通管路47與高壓管路7連接，并在渦輪旁通管路47上設(shè)置閥48。這是因?yàn)?，在起?dòng)海水淡化系統(tǒng)時(shí)，為了能夠確?；谌莘e式能量回收裝置21產(chǎn)生的充分的壓力轉(zhuǎn)換流量而在成為穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后進(jìn)行渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由此，可以有效地在避免因渦輪14而導(dǎo)致的封堵的情況下起動(dòng)系統(tǒng)。

通過(guò)圖4來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的能量回收系統(tǒng)的更期望的第2方式。通過(guò)送水泵2向系統(tǒng)供給的海水1在通過(guò)前處理裝置3被調(diào)整為規(guī)定的水質(zhì)條件后，被由電動(dòng)馬達(dá)6驅(qū)動(dòng)的高壓泵5加壓，經(jīng)過(guò)高壓管路7而向第一反滲透膜濾筒8加壓輸送。反滲透膜濾筒內(nèi)的高壓室9中的海水的一部分克服滲透壓力而從反滲透膜10通過(guò)，并作為除去了鹽分的脫鹽水12而從低壓室11取出。其他海水作為鹽度變高且被濃縮的廢棄水，從反滲透膜濾筒8向廢棄水管路13排出。廢棄水在通過(guò)由電動(dòng)馬達(dá)45驅(qū)動(dòng)的升壓泵44而進(jìn)一步被升壓后，經(jīng)過(guò)高壓管路25而向第二反滲透膜濾筒26加壓輸送。第二反滲透膜濾筒內(nèi)的高壓室27中的海水的一部分克服滲透壓力而從反滲透膜28通過(guò)，并作為除去了鹽分的脫鹽水12而從低壓室29取出。其他海水作為鹽度變高且被進(jìn)一步濃縮的廢棄水，從第二反滲透膜濾筒26向廢棄水管路30排出。

從第二反滲透膜濾筒26向廢棄水管路30排出的高壓廢棄水所保有的壓力能量經(jīng)由控制閥19向壓力轉(zhuǎn)換腔室20導(dǎo)入，而驅(qū)動(dòng)該腔室內(nèi)的活塞。通過(guò)驅(qū)動(dòng)活塞而完成了能量轉(zhuǎn)換的廢棄水從排出管路15向系統(tǒng)外廢棄。通過(guò)這樣構(gòu)成的容積式能量回收裝置21，給水管路4的前處理海水的一部分被泵送，而向排出管路22排出，最終在來(lái)自高壓泵5的出口的高壓管路7中合流。但是，排出管路22的壓力因兩級(jí)升壓的效果而比高壓管路7高，因此通過(guò)在排出管路22與高壓管路7之間配置能量回收渦輪14，而將兩管路之間的落差能量轉(zhuǎn)換成渦輪葉輪的軸動(dòng)力。在能量回收渦輪14中回收的動(dòng)力有助于減少經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸16而與渦輪葉輪以同軸結(jié)合的電動(dòng)馬達(dá)6的軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。此外，也可以設(shè)置將能量回收渦輪14和高壓泵5的旋轉(zhuǎn)分離的聯(lián)軸器。通過(guò)將旋轉(zhuǎn)分離，高壓泵5能夠順暢地起動(dòng)，在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)將旋轉(zhuǎn)結(jié)合而能夠減少電動(dòng)馬達(dá)6的動(dòng)力。

在本發(fā)明的系統(tǒng)中，能夠采用高效率的容積式能量回收裝置21，且排除以往需要的由可變速電動(dòng)馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)且成為吸入壓高的特殊泵的升壓泵17，另外能夠?qū)τ诎蚝Ｋ疁囟取⒛さ墓笇拥榷鴮?dǎo)致的經(jīng)時(shí)變化在內(nèi)的系統(tǒng)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化而使系統(tǒng)自我調(diào)整地進(jìn)行追隨。容積式能量回收裝置特有的可變速馬達(dá)控制不再需要，而得到能夠?qū)崿F(xiàn)控制自由的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的這一大優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，在采用為了增加造水量而采用的兩級(jí)升壓反滲透膜法的系統(tǒng)等、因過(guò)渡性的運(yùn)轉(zhuǎn)等而需要復(fù)雜控制的系統(tǒng)中，尤其有效。例如，在海水溫度變化、膜產(chǎn)生垢層時(shí)，在為了維持規(guī)定的脫鹽水量而使朝向反滲透膜濾筒8的高壓管路7的壓力變化來(lái)進(jìn)行調(diào)整的情況下，從高壓管路7到排出管路22為止的管路壓力整體也大致同樣地變化，因此高壓管路7與排出管路22之間的落差能量不會(huì)從設(shè)計(jì)值大幅變化，渦輪14能夠自我調(diào)整地維持良好效率下的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，轉(zhuǎn)換成對(duì)兩管路之間的落差能量進(jìn)行了回收的渦輪葉輪的軸動(dòng)力的落差能量可以轉(zhuǎn)換成電力來(lái)使高壓泵5和/或升壓泵44運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以使渦輪葉輪與上述升壓泵44同軸從而有助于升壓泵44的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，如圖5所示，優(yōu)選從將反滲透膜濾筒8和升壓泵44連接的管路分支而設(shè)置旁通管路40，優(yōu)選將該旁通管路40與將升壓泵44和容積式能量回收裝置21連接的管路連接，并在旁通管路40上設(shè)置閥41。這是因?yàn)?，在起?dòng)海水淡化系統(tǒng)時(shí)，可以有效地在避免升壓泵44的連動(dòng)旋轉(zhuǎn)的情況下起動(dòng)系統(tǒng)。而且，如圖5所示，優(yōu)選從將容積式能量回收裝置21和渦輪14連接的管路分支而設(shè)置渦輪旁通管路47，優(yōu)選將該渦輪旁通管路47與高壓管路7連接，并在渦輪旁通管路47上設(shè)置閥48。這是因?yàn)?，在起?dòng)海水淡化系統(tǒng)時(shí)，為了能夠確保基于容積式能量回收裝置21產(chǎn)生的充分的壓力轉(zhuǎn)換流量而在成為穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后進(jìn)行渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由此，可以有效地在避免因渦輪14而導(dǎo)致的封堵的情況下起動(dòng)系統(tǒng)。

接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的使用了用于從海水除去鹽分的反滲透膜法的海水淡化設(shè)備的起動(dòng)方法。

圖5是對(duì)控制系統(tǒng)添加了必要的閥和旁通配管而成的第2方式中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

在將第一反滲透膜濾筒8和升壓泵44相連的廢棄水管路13、與將第二反滲透膜濾筒26和容積式能量回收裝置21相連的廢棄水管路30之間設(shè)有旁通管路40和第一閥41，而且，設(shè)有從來(lái)自第二反滲透膜濾筒26的廢棄水管路30將濃縮海水向系統(tǒng)外排出的排出管路42和第二閥43。另外，將用于避免起動(dòng)時(shí)高壓泵5的連動(dòng)旋轉(zhuǎn)的閥46設(shè)在高壓泵5的給水管路4上。

在起動(dòng)圖3至圖5的系統(tǒng)時(shí)，首先，通過(guò)容積式能量回收裝置21的控制閥19來(lái)使給水管路4和排出管路15導(dǎo)通。另外，將閥48打開，使渦輪旁通管路47與高壓管路7導(dǎo)通。此外，閥48事先產(chǎn)生與渦輪14額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的落差相當(dāng)?shù)膿p失。在起動(dòng)了低壓的送水泵2后，將旁通管路40的閥41和排出管路42的閥43打開，并在此基礎(chǔ)上起動(dòng)第一高壓泵5。此時(shí)，為了避免因膜壓的急劇上升而導(dǎo)致的反滲透膜濾筒的損傷，而優(yōu)選在高壓泵5的電動(dòng)馬達(dá)6上具備減速起動(dòng)器(slow starter)。然后，起動(dòng)升壓泵44，關(guān)閉旁通管路40的閥41。接著，一邊逐漸地關(guān)閉排出管路42的閥43，一邊開始容積式能量回收裝置21的控制閥19的控制，在閥43完全關(guān)閉的時(shí)刻使容積式能量回收裝置21轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。一邊逐漸地關(guān)閉閥48一邊封閉渦輪旁通管路47，將所有通入的水向渦輪14切換。通過(guò)該切換，根據(jù)在排出管路22與高壓管路7之間產(chǎn)生的壓力差來(lái)自我調(diào)整由能量回收渦輪14回收的軸動(dòng)力，因此不需要對(duì)用于本系統(tǒng)的流體設(shè)備施加特別的控制。

到此為止說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)當(dāng)然可以以各種不同的方式來(lái)實(shí)施。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明能夠利用于海水淡化設(shè)備中的作為耗能減少機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，其中該海水淡化設(shè)備使用了用于從海水除去鹽分的反滲透膜法。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1 海水

2 送水泵

3 前處理裝置

4 給水管路

5 高壓泵

6 電動(dòng)馬達(dá)

7 高壓管路

8 反滲透膜濾筒

9 高壓室

10 反滲透膜

11 低壓室

12 脫鹽水

13 廢棄水管路

14 渦輪

15 排出管路

16 旋轉(zhuǎn)軸

17 升壓泵

18 可變速電動(dòng)馬達(dá)

19 控制閥

20 壓力轉(zhuǎn)換腔室

21 容積式能量回收裝置

22 排出管路

25 高壓管路

26 第二反滲透膜濾筒

27 高壓室

28 反滲透膜

29 低壓室

30 廢棄水管路

40 旁通管路

41 閥

42 排出管路

43 閥

44 升壓泵

45 電動(dòng)馬達(dá)

46 閥

47 渦輪旁通管路

48 閥