濃度分極モデルに基づく逆浸透法海水淡水化プラントの性能シミュレーションに関する研究 Studies of Simulation Method Based on Concentration Polarization Theory for Reverse Osmosis Seawater Desalination Plant

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抄録

逆浸透膜分離法は, エネルギー効率が高いことから海水の脱塩などの用途に広く用いられている. 近年, 筆者らは, 濃縮水昇圧2段法と称する高効率の新しいプロセスを提案した. 本プロセスは, 従来の1段法プロセスの濃縮排水を2段目逆浸透膜の濃縮排水エネルギーを用いて約10MPaまで昇圧し, 2段目の逆浸透膜でさらに淡水を回収することにより, 淡水回収率を従来の40%から60%に向上させるものである. 本プロセスの実現のため, 当社では高圧力下で使用可能な新しい海水淡水化用逆浸透膜 (UTC-80BCM) を開発し, 当社愛媛工場内に設置した試験プラントにおいて, 種々の条件で運転実験を重ねてきた. 本研究の目的は, 逆浸透法海水淡水化プロセスにおける性能計算の手法を確立することにあり, そのために, まず, 当社の海水淡水化逆浸透膜 (UTC-80, 及びUTC-80BCM) を用いたスパイラル型海水淡水化膜エレメント (SU-820, 及びSU-820BCM) について, 種々の膜性能や物質移動係数を測定した. 次に, これらのデータを用い, 実験的に求めた温度や圧力の変動に対する膜性能の依存性を考慮して濃度分極モデルに基づいた計算プログラムを開発し, 最後に本プログラムを用いて, 種々の運転条件における試験プラントの運転性能データを取得し, 計算プログラムによる計算値と実験値との比較検証を行い, 両者の問に良い一致が得られることを確認した. 本研究の結果から, 本計算手法を用いることにより, 種々の運転条件におけるプラントデータから, 膜ファウリングの原因を見出すための膜輸送パラメータの取得や, プロセスデザインに必要なプラント性能の予測を行うことが可能となる.

Reverse osmosis membrane processes are effecient in terms of energy and widely used in the desalination field. Recently, a new scheme of reverse osmosis seawater desalination, which is called a brine conversion twostage process, was proposed by Toray Industries, Inc. In this process, a second stage is added to a conventional RO unit, and the concentrated brine from the unit is further desalinated at the second stage to increase the water recovery ratio over 40% to 60%. The recovered energy from the first stage brine is used to pump the feed to the second stage up to approximately 10 MPa. For this purpose, a new membrane, UTC-80BCM, has been developed besides the conventional UTC-80. A test plant based on this scheme (210m<SUP>3</SUP>/day) was built at Ehime factory, Toray, Inc. and was operated under a wide range of conditions.<BR>The purpose of this work is to establish the calculation method for RO process for seawater desalination. In this research, first, we measured the membrane properties and the mass transfer coefficients of each spiral-type element, SU-820 and SU-820BCM, which use UTC-80 and UTC-80BCM. Next, we developed a computer program based on the concentration polarization model. In this calculation, we consider the change of the membrane itself in terms of operating conditions, the temperature, and the pressure, whose corrections are determined from the laboratory experiments. Finally, the test plant data under the various operating conditions were taken and a calculation method was successfully verified.<BR>As a result, this method enables us to obtain membrane transport parameters from running plant data to find the causes of membrane fouling under various operationg conditions, and to predict the plant performance, which is necessary for us to design the process.

収録刊行物

  • 日本海水学会誌

    日本海水学会誌 56(3), 247-255, 2002-05-24

    日本海水学会

参考文献:  20件中 1-20件 を表示

被引用文献:  1件中 1-1件 を表示

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10008278256
  • NII書誌ID(NCID)
    AN0018645X
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    03694550
  • NDL 記事登録ID
    6171385
  • NDL 雑誌分類
    ZM44(科学技術--地球科学--海洋・陸水・火山) // ZP8(科学技術--化学・化学工業--無機化学・無機化学工業)
  • NDL 請求記号
    Z15-47
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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