专利名称：海水淡化装置及药品注入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及海水淡化装置及药品注入装置。
背景技术：
水问题正在世界性地深化，将水商业作为巨大的市场把握，水商业竞争正在以世界规模加速。在不具有河流等的地表水或地下水作为水源的中东各国，以及即便在国内、在缺水风险较高的地域中，为了确保水源而导入海水淡化技术，设置了大型的海水淡化设备。作为海水淡化的方法，将海水蒸馏而得到淡水的称作蒸发法的方法、和使用反渗透膜(以下称作RO(reverse osmosis)膜)将海水以高压过滤的膜法已实用化。在膜法中， 通过使由高压RO泵升压后的海水通过RO膜，进行海水的脱盐。膜法一般与蒸发法相比淡化成本较低，所以目前代替蒸发法而不断普及。可是，海水中含有的硼G 6mg/L)有通过1级的RO膜分离处理不能满足基准值 (饮用水基准1. 0mg/L,WH0为0. 3mg/L)的情况，在此情况下，还存在对1级RO膜的透过水添加碱剂、使RO膜为两级而进行处理的设备(以下称作2级RO膜)。另外，由2级RO膜实现的硼的阻止率，以硼作为弱电解质的硼酸存在而随着pH变化，所以例如要求将PH调整为9. 0 10. 0而达到饮用水基准的1. Oppm (WHO为0. 3ppm)的硼浓度。此外，为了防止1级RO膜上的钙垢，需要注入硫酸或盐酸等的酸而将1级RO膜入口处的PH调整为6. 5 7. 0 (海水的pH是8. 0 8. 5左右)。另外，如下述式子所示，通过作为酸而添加H+，能够使平衡点向左变动而使碳酸钙溶解。另一方面，由于来自2级RO膜的盐水是脱盐水，所以从效率的观点看也一般不是原样放流而是返回到1级RO膜的前级，但由于将PH被调整为9. 0 10. 0的脱盐水返回， 所以对于1级RO膜的钙垢防止所需要的酸注入率有影响。例如，在通过酸注入将PH调整为6. 8的情况下，如果2级RO膜的盐水的流量及pH 增加，则为了将PH保持为6. 8而需要的酸注入量增加。如果酸注入量增加，则为了碱度减小(为了酸度增加)，为了将2级RO膜入口的pH保持为9.0而需要的碱注入量也增加。如果通过1级RO膜前级的pH控制酸注入量、通过2级RO膜前级的pH控制碱注入量，则有药品注入量逐渐增加的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种通过控制药品注入量来避免药品被过量注入的海水淡化装置及药品注入装置。有关技术方案的海水淡化装置，具备第1反渗透膜，将海水过滤，分离为脱盐水和浓缩海水并排水；第2反渗透膜，将上述脱盐水过滤而将硼除去；第1注入机，对上述第1 反渗透膜的前级进行酸注入；第2注入机，对上述第2反渗透膜的前级进行碱注入；第1传感器，测量上述第1反渗透膜入口的pH ；第2传感器，测量上述第2反渗透膜入口的pH ；控制器，构成为，取得上述第1传感器及上述第2传感器的测量值，并且被输入上述第1反渗透膜入口的PH目标值和上述第2反渗透膜入口的pH目标值，使用从酸注入到上述第1反渗透膜入口的PH的传递函数、从碱注入到第1反渗透膜入口的pH的传递函数、从酸注入到上述第2反渗透膜入口的pH的传递函数和从碱注入到上述第2反渗透膜入口的pH的传递函数，控制从上述第1注入机注入的酸的注入率以及从上述第2注入机注入的碱的注入率。根据上述结构，能够提供一种通过控制药品注入量来避免药品被过量注入的海水淡化装置及药品注入装置。
图1是概略地表示有关第1实施方式的海水淡化装置的一结构例的图。图2是用来说明在图1所示的海水淡化装置中运算酸注入率及碱注入率的方法的一例的图。图3是用来说明在图2所示的酸注入率及碱注入率的运算中使用的传递函数的运算方法的一例的图。图4是概略地表示有关第2实施方式的海水淡化装置的一结构例的图。图5是概略地表示有关第3实施方式的海水淡化装置的一结构例的图。图6是概略地表示有关第4实施方式的海水淡化装置的一结构例的图。图7是用来说明在图6所示的海水淡化装置中使用的对于注入率变化的pH的响应灵敏度的指标的一例的图。
具体实施例方式以下，参照附图对实施方式进行说明。在图1中表示有关第1实施方式的海水淡化装置及药品注入装置的一结构例。有关本实施方式的海水淡化装置具备水槽TK、送水泵Pl、高压泵P2、增压泵P3、动力回收装置 20、盐水流量调节阀(排水阀)30、第1反渗透(RO)膜12、第2反渗透(RO)膜14、控制器 CTR、调整药品的注入量而进行注入的第1注入机40、第2注入机50、传感器(第3传感器) Si、传感器(第1传感器)S2、传感器(第2传感器)S3。药品注入装置具备控制器CTR、第 1注入机40和第2注入机50。另外，海水淡化装置具备各种阀，但在图1中省略。送水泵Pl从水槽TK吸引海水或海水1次处理水(杀菌、除浊后的海水)，将海水送入到海水淡化装置内。从送水泵Pl排水的海水被供给到高压泵P2和动力回收装置20 中。高压泵P2将从送水泵Pl供给的海水升压到高压状态(例如6MPa左右)而排水。 从高压泵P2排水的海水被供给到第1反渗透膜12。第1反渗透膜12及第2反渗透膜14将海水过滤，将海水中含有的离子及盐类等的溶质除去，生成脱盐水。将由第1反渗透膜12过滤后的脱盐水供给到第2反渗透膜14。 第2反渗透膜14从被供给的脱盐水进一步除去硼并排出。将第2反渗透膜14的盐水储存到水槽TK中。将由第1反渗透膜12除去的盐分作为浓缩海水以高压排水。从第1反渗透膜12 排水的浓缩海水被供给到动力回收装置20中。动力回收装置20例如是容积式动力回收装置。动力回收装置20具备高压侧入口 22、高压侧出口 24、低压侧入口沈和低压侧出口 28。动力回收装置20利用浓缩海水中含有的压力能量将从送水泵Pl由低压侧入口沈流入的海水升压，向增压泵P3输出。动力回收装置20将回收了压力能量后的浓缩海水经由低压侧出口观及排水阀30排水。S卩，在高压侧入口 22中，被供给从第1反渗透膜12排水的浓缩海水。浓缩海水在其压力能量被回收后被从低压侧出口观排水。在低压侧入口沈中被从送水泵Pl供给海水。该海水通过利用浓缩海水具有的压力(动力)而被从高压侧出口 M排水。被从高压侧出口 M排水的海水被供给到增压泵P3中。排水阀30例如是盐水流量调节阀，以调节浓缩海水流量的目的作为致动器设置。 排水阀30的阀开度受来自控制器CTR的控制信号控制。增压泵P3将来自动力回收装置20的海水升压到与来自高压泵P2的海水相同程度的压力。并且，将从增压泵P3排水的升压后的海水合流到来自高压泵P2的海水中，向第 1反渗透膜12送水。第1注入机40向流路中注入硫酸或盐酸等的酸，调整第1反渗透膜12的入口处的PH。第1注入机40构成为，使其向送水泵Pl与高压泵P2之间的流路注入酸。第2注入机50向流路注入碱剂而调整第2反渗透膜14入口处的pH。第1注入机40构成为，使其对第1反渗透膜12的出口与第2反渗透膜14的入口之间的流路注入碱剂。传感器Sl设置在水槽TK的前级(前段)，测量海水(或海水1次处理水)的pH 及碱度。传感器S2设置在第1反渗透膜12入口的附近，测量海水(或海水1次处理水) 的pH。传感器S3设置在第2反渗透膜14入口的附近，测量脱盐水的pH。将由传感器S2 及传感器S3测量出的pH的值向控制器CTR发送。控制器CTR构成为，使其监视从传感器S3、S3发送的pH，并且通过交叉限幅控制、 最优调节器等2输入2输出的多变量控制进行酸注入率及碱注入率的控制。在图2中，表示用来说明控制器CTR中的控制方法的图。在控制器CTR中，被输入第1反渗透膜12入口 pH的目标值Y1、和第2反渗透膜14pH的目标值Y2。控制器CTR根据目标值Yl、Y2，使用传递函数Pl 1、P12、P21、P22运算酸注入率Ul和碱注入率U2。可以将目标值Yl、Y2与酸注入率Ul及碱注入率U2的关系使用传递函数Pll、P12、P21、P22如下述式(1)那样表示。[式1]
权利要求
1.一种海水淡化装置，其特征在于，具备第1反渗透膜，将海水过滤，分离为脱盐水和浓缩海水并排水； 第2反渗透膜，将上述脱盐水过滤而将硼除去； 第1注入机，对上述第1反渗透膜的前级进行酸注入； 第2注入机，对上述第2反渗透膜的前级进行碱注入； 第1传感器，测量上述第1反渗透膜入口的PH ； 第2传感器，测量上述第2反渗透膜入口的pH ；以及控制器，构成为，取得上述第1传感器及上述第2传感器的测量值，并且被输入上述第 1反渗透膜入口的PH目标值和上述第2反渗透膜入口的pH目标值，使用从酸注入到上述第 1反渗透膜入口的PH的传递函数、从碱注入到第1反渗透膜入口的pH的传递函数、从酸注入到上述第2反渗透膜入口的pH的传递函数和从碱注入到上述第2反渗透膜入口的pH的传递函数，控制从上述第1注入机注入的酸的注入率以及从上述第2注入机注入的碱的注入率。
2.一种海水淡化装置，其特征在于，具备第1反渗透膜，将海水过滤，分离为脱盐水和浓缩海水并排水；第2反渗透膜，将上述脱盐水过滤而将硼除去；水槽，储存从上述第2反渗透膜排出的含有硼的脱盐水和原海水；第1注入机，对上述第1反渗透膜的前级进行酸注入；第2注入机，对上述第2反渗透膜的前级进行碱注入；第1传感器，测量上述第1反渗透膜入口的PH ；第2传感器，测量上述第2反渗透膜入口的pH ；控制器，根据上述第1传感器和上述第2传感器的测量值控制上述第1注入机的酸注入率及上述第2注入机的碱注入率；第3传感器，测量上述原海水的pH和碱度；过注入状态判断单元，具有以每个碱度表示上述原海水的PH与上述第1注入机的酸注入率之间的关系的酸注入曲线、以及以每个碱度表示上述原海水的PH与上述第2注入机的碱注入率之间的关系的碱注入曲线，监视根据上述酸注入曲线及上述碱注入曲线求出的酸注入率及碱注入率是否处于适当注入率范围；以及注入率修正单元，在由上述过注入状态判断单元判断为不处于适当注入率范围的情况下，修正酸注入率及碱注入率。
3.—种海水淡化装置，其特征在于，具备第1反渗透膜，将海水过滤，分离为脱盐水和浓缩海水并排水；第2反渗透膜，将上述脱盐水过滤而将硼除去；水槽，储存从上述第2反渗透膜排出的含有硼的脱盐水和原海水；第1注入机，对上述第1反渗透膜的前级进行酸注入；第2注入机，对上述第2反渗透膜的前级进行碱注入；第1传感器，测量上述第1反渗透膜入口的PH ；第2传感器，测量上述第2反渗透膜入口的pH ；控制器，根据上述第1传感器和上述第2传感器的测量值控制上述第1注入机的酸注入率及上述第2注入机的碱注入率；第3传感器，测量上述原海水的pH和碱度；以及第4传感器，测量从上述第2反渗透膜向上述水槽供给的脱盐水的导电度； 上述控制器构成为，取得由上述第4传感器测量的值，判断从上述第2反渗透膜向上述水槽供给的脱盐水的硼的亲水性。
4.一种海水淡化装置，其特征在于，具备第1反渗透膜，将海水过滤，分离为脱盐水和浓缩海水并排水； 第2反渗透膜，将上述脱盐水过滤而将硼除去； 第1注入机，对上述第1反渗透膜的前级进行酸注入； 第2注入机，对上述第2反渗透膜的前级进行碱注入； 第1传感器，测量上述第1反渗透膜入口的PH ； 第2传感器，测量上述第2反渗透膜入口的pH ；控制器，根据上述第1传感器和上述第2传感器的测量值控制上述第1注入机的酸注入率及上述第2注入机的碱注入率；过注入状态判断单元，取得上述第1注入机的注入率的变化、上述第2注入机的注入率的变化、由上述第1传感器测量的PH值的变化以及由上述第2传感器测量的pH值的变化， 以与上述注入率的变化相对的PH值的响应灵敏度为指标判断过注入状态；以及注入率修正单元，在由上述过注入状态判断单元判断为是过注入状态的情况下，修正酸注入率及碱注入率。
5.一种药品注入装置，其特征在于，具备第1注入机，对第1反渗透膜的前级进行酸注入，该第1反渗透膜将海水过滤，分离为脱盐水和浓缩海水并排水；第2注入机，对第2反渗透膜的前级进行碱注入，该第2反渗透膜将上述脱盐水过滤而将硼除去；以及控制器，构成为，取得上述第1传感器及上述第2传感器的测量值，并且被输入上述第 1反渗透膜入口的PH目标值和上述第2反渗透膜入口的pH目标值，使用从酸注入到上述第 1反渗透膜入口的PH的传递函数、从碱注入到第1反渗透膜入口的pH的传递函数、从酸注入到上述第2反渗透膜入口的pH的传递函数和从碱注入到上述第2反渗透膜入口的pH的传递函数，控制从上述第1注入机注入的酸的注入率以及从上述第2注入机注入的碱的注入率。
全文摘要
避免药品过量注入的海水淡化装置及药品注入装置，具备第1反渗透膜(12)，将海水分离为脱盐水和浓缩海水并排水；第2反渗透膜(14)，将脱盐水过滤而除去硼；第1注入机(40)，对第1反渗透膜的前级酸注入；第2注入机(50)，对第2反渗透膜的前级碱注入；第1传感器(S2)，测量第1反渗透膜入口的pH；第2传感器(S3)，测量第2反渗透膜入口的pH；控制器(CTR)，使用酸注入到第1反渗透膜入口的pH的传递函数、碱注入到第1反渗透膜入口的pH的传递函数、酸注入到第2反渗透膜入口的pH的传递函数和碱注入到第2反渗透膜入口的pH的传递函数，控制第1注入机注入的酸的注入率及第2注入机注入的碱的注入率。
文档编号C02F9/04GK102399035SQ201110187379
公开日2012年4月4日 申请日期2011年7月5日 优先权日2010年9月16日
发明者山形英显, 松井公一, 松代武士, 横川胜也, 难波谅, 黑川太 申请人:株式会社东芝