申请日2015.11.05
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号B01D61/00; B01D61/36; B01D61/58; B01D71/02; F01K25/00; F03G7/00
摘要
按照实施方式的水处理方法是使用包括含水的对象液和驱动溶液的作业介质的水处理方法。驱动溶液是在与水之间产生渗透压差的高渗透压液。该方法包括：(1)在用渗透膜分隔的渗透压发生器中，利用在对象液和驱动溶液之间产生的渗透压差，产生水和驱动溶液的混合液的流束，(2)将混合液的流束输送至气化分离部，(3)利用压力差分离水和驱动溶液，以及(4)对用所述气化分离部分离的驱动溶液进行再利用。
权利要求书
1.一种水处理方法，其特征在于：其是使用包括含水的对象液和驱动溶液的作业介质的水处理方法，所述驱动溶液是在与水之间产生渗透压差的高渗透压液，该方法包括：
(1)在具有用渗透膜分隔的第1室和第2室的渗透压发生器中，利用在收容于所述第1室内的所述对象液和收容于所述第2室内的所述驱动溶液之间产生的渗透压差，产生包含所述水和所述驱动溶液的混合液的流束;
(2)在具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的气化分离部中，将所述混合液的流束输送至所述第3室;
(3)利用所述第4室内和所述第3室内的压力差，使从所述第3室通过所述沸石膜的水向所述第4室移动，从而将水和驱动溶液分离;以及
(4)将被所述气化分离部分离的所述驱动溶液输送至所述渗透压发生器的所述第2室。
2.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：所述水处理包括对所述对象液进行淡水化和/或水质净化，进一步具有将被所述气化分离部分离的水加以回收的工序。
3.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：所述水处理包括发电，进一步具有利用从所述渗透压发生器流出的所述混合液的流束而旋转的涡轮、将使该涡轮旋转后的该混合液输送至所述气化分离部的管线、以及将通过所述气化分离部分离的水输送至所述渗透压发生器的所述第1室的管线。
4.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：
所述水处理包括发电、和对所述对象液进行淡水化和/或水质净化;
进一步具有：利用从所述渗透压发生器流出的所述混合液的流束而旋转的涡轮，
将使所述涡轮旋转后的所述混合液输送至所述气化分离部的管线，以及
用于收容被所述气化分离部分离的水的回收罐。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的水处理方法，其特征在于：所述沸石膜为菱沸石型沸石。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的水处理方法，其特征在于：所述水和所述驱动溶液的分离采用渗透气化膜法来进行。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的水处理方法，其特征在于：所述驱动溶液为醇或者多元醇。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的水处理方法，其特征在于：所述驱动溶液从叔丁醇、异丙醇、包含用下述式1表示的化合物的多元醇、以及它们的水溶液中加以选择;
其中，n为0以上的整数。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的水处理方法，其特征在于：进一步包括向所述气化分离部供给来自排热的热。
10.一种水处理系统，其特征在于：其是使用包含含水的对象液和驱动溶液的作业介质对该对象液进行处理的水处理系统，该水处理系统具有：
(1)作业介质，其中所述驱动溶液是在与水之间产生渗透压差的高渗透压液;
(2)渗透压发生器，其具有用渗透膜分隔的第1室和第2室，利用在收容于所述第1室内的所述对象液和收容于所述第2室内的所述驱动溶液之间产生的渗透压差，产生包含所述水和所述驱动溶液的混合液的流束;
(3)气化分离部，其具有用沸石膜分隔的第3室和第4室，在所述第3室内收容有所述混合液，利用所述第4室内和所述第3室内的压力差而使从所述第3室通过所述沸石膜的水向所述第4室移动，由此将水和驱动溶液分离;
(4)第1管线，用于向所述渗透压发生器的所述第1室内输送被所述气化分离部分离的所述水;以及
(5)第2管线，用于向所述渗透压发生器的所述第2室内输送被所述气化分离部分离的所述驱动溶液。
11.根据权利要求10所述的水处理系统，其特征在于：
所述水处理包括对所述对象液进行淡水化和/或水质净化;
进一步具有用于收容被所述气化分离部分离的水的回收罐。
12.根据权利要求10所述的水处理系统，其特征在于：所述水处理包括发电，进一步具有利用从所述渗透压发生器流出的所述混合液的流束而旋转的涡轮、和将使该涡轮旋转后的该混合液输送至所述气化分离部的管线。
13.根据权利要求10所述的水处理系统，其特征在于：
所述水处理包括发电、和对该对象液进行淡水化和/或水质净化;
进一步具有：利用从所述渗透压发生器流出的所述混合液的流束而旋转的涡轮，
将使所述涡轮旋转后的所述混合液输送至所述气化分离部的管线，以及
用于收容被所述气化分离部分离的水的回收罐。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的水处理系统，其特征在于：所述沸石膜为菱沸石型沸石。
15.根据权利要求10～14中任一项所述的水处理系统，其特征在于：所述驱动溶液和所述水的分离采用渗透气化膜法来进行。
16.根据权利要求10～15中任一项所述的水处理系统，其特征在于：所述驱动溶液从叔丁醇、异丙醇、包含用下述式1表示的化合物的多元醇、以及它们的水溶液中加以选择;
其中，n为0以上的整数。
17.一种水处理装置，其包括：
渗透压发生器，其具有渗透膜、被所述渗透膜分隔且用于收容含水的对象液的第1室、以及用于收容在与水之间产生渗透压差的驱动溶液的第2室;
气化分离部，导入包含从所述渗透压发生器流出的所述驱动溶液和引入所述驱动溶液中的水的混合液，利用压力差使该混合液的水在沸石膜中通过，从而将水和驱动溶液分离;以及
管线，将通过所述气化分离部分离的所述驱动溶液输送至所述渗透压发生器的所述第2室。
18.根据权利要求17所述的水处理装置，其特征在于：所述水处理包括对所述对象液进行淡水化和/或水质净化，进一步具有用于收容被所述气化分离部分离的所述水的回收罐。
19.根据权利要求17所述的水处理装置，其特征在于：所述水处理包括发电，进一步具有利用从所述渗透压发生器流出的所述混合液的流束而旋转的涡轮、将使该涡轮旋转后的所述混合液输送至所述气化分离部的管线、以及将通过所述气化分离部分离的所述水输送至所述渗透压发生器的所述第1室的管线。
20.根据权利要求17所述的水处理装置，其特征在于：
所述水处理包括发电、和对所述对象液进行淡水化和/或水质净化;
进一步具有：利用从所述渗透压发生器流出的所述混合液的流束而旋转的涡轮，
将使所述涡轮旋转后的所述混合液输送至所述气化分离部的管线，以及
用于收容被所述气化分离部分离的所述水的回收罐。
说明书
水处理方法、水处理系统以及水处理装置
技术领域
本发明的实施方式涉及水处理方法、水处理系统以及水处理装置。
背景技术
如果用渗透膜隔离低浓度的溶液和高浓度的溶液，则低浓度的溶液的溶剂透过渗透膜而向高浓度的溶液侧移动。为人所知的有通过利用溶剂产生移动的现象，使涡轮旋转而进行发电的渗透压发电装置。
渗透压发电装置有在封闭系统中使作业介质循环而进行发电的循环型渗透压发电装置。例如，为人所知的有利用碳酸铵水溶液作为作业介质的发电装置。在该装置中，因浓度相互不同的2种碳酸铵水溶液之间的渗透压差而产生的水流使涡轮旋转。为了再利用使涡轮旋转后的碳酸铵水溶液而对其进行加热，便分离为二氧化碳气体以及氨气、和浓度非常低的碳酸铵水溶液。分离的二氧化碳气体以及氨气再次导入水中。由此，便得到浓度高的碳酸铵水溶液。得到的浓度不同的2种碳酸铵水溶液一起再循环而用于发电。
碳酸铵的溶解性较高，其100g在常温下可溶于100mL的水中。因此，可以获得能够从海水(3.5Wt%)中吸引淡水(fresh water)这种程度的渗透压。然后，仅在60℃进行分解，便成为二氧化碳气体和氨气。在使用碳酸铵水溶液的渗透压发电装置中，向涡轮输送以正渗透压进行加压的碳酸铵水溶液而发电。正渗透压下的加压也可能获得250个气压的压力。这可以认为是海水的利用渗透压的渗透压发电的大约10倍的压力。
另一方面，在使用碳酸铵的利用正渗透压的发电中，伴随着有毒且具有腐蚀性的氨气的发生，产生体系内的劣化，从而对运行成本产生较大的影响。另外，碳酸铵容易析出。例如，在以6M使用的情况下，在低于50℃下立即析出。因此，在发生渗透膜附近的温度的降低的情况下，析出的结晶有弄伤渗透膜的危险。这是在室温下进行维护等时尤其可能发生的危险。为了减少析出的危险，不得不进行在低浓度下的运转。其结果是，难以获得充分的渗透压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2010-509540号公报
专利文献2：国际公开第2005/017352号
专利文献3：美国专利申请公开第2010/0024423号说明书
非专利文献
非专利文献1：Jeffrey R.McCutcheona et al.“A novel ammonia-carbondioxide forward(direct)osmosis desalination process”Desalination 174(2005)1-11
非专利文献2：R.L.McGinnis et al.“A novel ammonia-carbon dioxideosmotic heat engine for power generation”Science 305(2007)13-19
发明内容
发明所要解决的课题
本发明提供一种能够以低成本进行运转的水处理技术。
用于解决课题的手段
按照实施方式的水处理方法是使用包括含水的对象液和驱动溶液(drawsolution)的作业介质的水处理方法。驱动溶液是在与水之间产生渗透压差的高渗透压液。该方法包括：(1)在用渗透膜分隔的渗透压发生器中，利用在对象液和驱动溶液之间产生的渗透压差，产生水和驱动溶液的混合液的流束，(2)将混合液的流束输送至气化分离部，(3)利用压力差分离水和驱动溶液，以及(4)对用气化分离部分离的驱动溶液进行再利用。