渗透膜单元、渗透压发电装置、渗透膜处理单元以及渗透膜单元的制造方法_2

文档序号:8930048阅读:来源:国知局
诱导体11形成为例如穿孔盘等托盘那样的形状,在其上放置或固定渗透膜12, 由此来支撑渗透膜12。
[0035] 对于像以上那样构成的渗透膜单元10而言,从渗透膜12朝向渗透压诱导体11流 过处理液例如海水。此时,对位于渗透膜12-侧的海水进行加压。渗透膜12-侧与渗透 压诱导体11 一侧的压力差例如设定为50~60个大气压,本实施方式设定为55个大气压。
[0036] 而且,海水中所含的盐类被渗透膜12采集,向渗透压诱导体11一侧流出例如杂质 浓度为〇. 01质量%以下的淡水。
[0037] 在渗透压诱导体11通过渗透膜12采集海水中所含的盐类时,使透过渗透膜12 的淡水的透过量增加。即,通过渗透压诱导体11的盐结构化合物,使淡水一侧的与渗透压 诱导体11相接触的部分的液体的溶质浓度成为被仿真地提高到比淡水的溶质浓度高的状 态。由此,海水一侧与淡水一侧的渗透压差减小。而且,在对海水一侧施加的压力相同的情 况下,能够将位于渗透膜12 -侧的海水中的纯水更多地引入淡水一侧,能够有效地进行海 水淡化。
[0038] 另外,所使用的海水的浓度可以任意选择,例如可以使用浓度为3~4%、更优选 为3. 5~3. 7%等的海水。
[0039] 通过这样的渗透压诱导体11的盐结构化合物,即使在相同压力下,通过渗透膜12 的(单位时间的)淡水的透过量也增大。由此,本实施方式的渗透膜单元10与单独为渗透 膜12的情况相比,海水的脱盐效率得到提高。通过提高脱盐效率,能够低成本地进行脱盐 处理。
[0040] 另外,渗透压诱导体11的盐结构化合物与常规的通过氯化铵来产生渗透压是不 同的,在待处理液脱盐后几乎没有分解、流出,因此能够降低与脱盐相关的运行成本,而且 还能够简化脱盐工序本身的构成。
[0041] 下面,对渗透压发电装置进行说明。
[0042] 图2是表示实施方式的渗透压发电装置的概略构成图。
[0043] 实施方式的渗透压发电装置40具备:渗透膜模块43,其包含收纳海水的第一收纳 部41、收纳淡水的第二收纳部42和配置在第一收纳部41与第二收纳部42之间的渗透膜单 元10 ;涡轮44,其将被所述渗透膜模块43加压后的海水作为驱动介质;以及发电机45,其 与所述涡轮44连接。渗透膜单元10与之前进行了说明的图1所示的渗透膜单元10相同。
[0044] 收纳于第一收纳部41的海水例如为从海水淡化装置排出的浓缩海水,其盐分浓 度被提高到比通常的海水的盐分浓度高。另外,收纳于第二收纳部42的淡水只要为河川等 自然淡水或从下水处理施设等排出的经处理后的淡水就行。
[0045] 所述渗透压发电装置40通过盐分浓度差在收纳于第一收纳部41的海水与收纳于 第二收纳部42的淡水之间产生渗透压。然后,第二收纳部42的淡水经由渗透膜单元10渗 透到第一收纳部41的海水中。由此,第一收纳部41的海水产生大的水压。
[0046] 将这样大的水压的海水作为驱动介质来使涡轮44旋转。通过涡轮44的旋转,从 发电机45获得电力。
[0047] 即使在这样的渗透压发电装置40中,也使用渗透膜单元10,由此渗透压诱导体11 使透过渗透膜12的淡水的透过量增加。即,通过渗透压诱导体11的盐结构化合物,收纳于 第一收纳部41的海水一侧的溶质浓度被仿真地提高。通过仿真地提高海水一侧的溶质浓 度,第一收纳部41的海水一侧与第二收纳部42的淡水一侧的渗透压差进一步增大,从淡水 一侧向海水一侧透过的淡水的透过量增加。由此,本实施方式的渗透压发电装置40与单独 配置渗透膜12的渗透压发电装置等相比,收纳于第一收纳部41的海水的水压进一步得到 提高。其结果是,能够得到具有高的发电效率的渗透压发电装置40。
[0048] 下面,对渗透膜处理单元的第一实施方式进行说明。
[0049] 图3是表示第一实施方式的渗透膜处理单元的剖视图。
[0050] 渗透膜处理单元20并列配置有多个图1所示的实施方式的渗透膜单元10。各个 渗透膜单元1〇、1〇彼此隔开规定间隔排列。互相相邻的渗透膜单元1〇、1〇以与渗透压诱导 体11、11彼此对置的方式配置。各个渗透膜单元10与之前进行了说明的图1所示的渗透 膜单元10相同。
[0051] 如上所述排列的渗透膜单元10、10的各个端部被弹性体21所支撑。弹性体21例 如由橡胶等形成,并且被形成为将渗透膜12、12彼此对置的空间E1与渗透压诱导体11、11 彼此对置的空间E2互相水密性地隔开。具体而言,各渗透膜单元10的两端分别被不同的 弹性体21所支撑,以使空间E1与空间E2仅通过渗透膜单元10来连络。通过这样的构成, 相邻的两个渗透膜单元10形成空间E1或空间E2。
[0052] 渗透膜12、12彼此对置的空间E1和渗透压诱导体11、11彼此对置的空间E2与互 相独立的不同流道Pl、P2连接。
[0053] 这样构成的渗透膜处理单元20例如能够作为海水淡化装置来使用。例如,海水以 规定的压力从渗透膜处理单元20的流道P1导入。由此,各个渗透膜12、12仅透过淡水,采 集海水中所含的盐类。而且,去除了盐类的淡水流出到空间E2,从流道P2取出淡水。
[0054] 对于本实施方式的渗透膜处理单元20而言,也能够通过渗透压诱导体11的盐结 构化合物使通过渗透膜12的淡水的透过量增加。由此,本实施方式的渗透膜处理单元20 与仅为渗透膜12的情况相比,对海水进行脱盐的脱盐处理效率也更高。而且,通过提高脱 盐处理效率,能够低成本地进行脱盐处理。
[0055] 另外,在本实施方式中,没有支撑渗透膜12的穿孔盘等支撑部件,通过产生渗透 压的渗透压诱导体11来支撑渗透膜12。通过这样的构成,渗透膜12与海水接触的面的开 口率相当于100%,从而较高地维持海水的透过效率。
[0056] 此外,这里所示的渗透膜处理单元20除了在海水淡化装置以外,还可以在渗透压 发电装置中使用。
[0057] 下面,对渗透膜处理单元的第二实施方式进行说明。
[0058] 图4是表示第二实施方式的渗透膜处理单元的剖视图。
[0059] 渗透膜处理单元30构成为:将两个图1所示的实施方式的渗透膜单元10作为一 组来构成渗透膜单元对31,以固定件32来固定多个所述渗透膜单元对31。各个渗透膜单 元对31以渗透压诱导体11、11彼此对置的方式配置。渗透膜单元10与之前进行了说明的 图1所示的渗透膜单元10相同。
[0060] 在各个渗透膜单元对31的两端部分,设置有将对置的渗透压诱导体11、11彼此之 间保持规定间隔的间隔部件33,还设置有将渗透膜12与相邻的渗透膜单元对31的渗透膜 12之间保持规定间隔的间隔部件33。所述间隔部件33例如由橡胶形成。
[0061] 这样构成的渗透膜处理单元30被形成为渗透膜12、12彼此对置的空间E1与渗透 压诱导体11、11彼此对置的空间E2互相水密性地隔开。空间E1和空间E2仅通过渗透压 诱导体11来连络。
[0062] 而且,渗透膜12、12彼此对置的空间E1和渗透压诱导体11、11彼此对置的空间E2 与互相独立的不同流道连接。在本实施方式中,图4的纸面跟前一侧设定为与面对渗透膜 12、12的空间E1相连的流道,图4的纸面里面一侧设定为与面对渗透压诱导体11、11的空 间E2相连的流道。
[0063] 对于这样的构成的渗透膜处理单元30而言,例如从与空间E1相连的流道以规定 的压力导入海水。由此,仅淡水透过各个渗透膜12、12,海水中所含的盐类被采集。并且,去 除了盐类的淡水流出到空间E2,取出淡水。
[0064] 本实施方式的渗透膜处理单元30也能够通过渗透压诱导体11的盐结构化合物使 通过渗透膜12的淡水的透过量增加。由此,本实施方式的渗透膜处理单元30与仅为渗透 膜12的情况相比,对海水进行脱盐的脱盐处理效率得以提高。并且,通过提高脱盐处理效 率,能够以低成本进行脱盐处理。
[0065] 另外,在本实施方式中,由于是通过固定件32保持了多个渗透膜单元对31,因此 不需要接合各个渗透膜单元10。因此,能够容易地进行各个渗透膜单元10、10的维护和交 换。此外,通过增加渗透膜单元对31的插入数,能够容易地使脱盐能力提高。
[0066] 此外,这里所示出的渗透膜处理单元30除了在海水淡化装置以外,还能够在渗透 压发电装置中使用。
[0067] 各实施方式的渗透膜单元10只要设置为例如在互相盐分浓度不同的两种液体中 想要提高渗透压
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