(57)【要約】    【課題】  無機性廃水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる海水淡水化方法を提供することを課題とする。    【解決手段】  逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、  無機性廃水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法を提供することにある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
無機性廃水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項２】
無機性廃水を砂ろ過手段、精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いてろ過処理し透過水を得、該透過水を逆浸透膜装置を用いたろ過処理により透過水たる浄化水と濃縮水とを得る廃水処理工程を実施し、前記混合工程では、前記濃縮水たる無機性廃水を前記希釈水として用いる請求項１記載の海水淡水化方法。
【請求項３】
前記混合水処理工程では、逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に、砂ろ過手段、精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いて混合水をろ過処理する請求項１又は２記載の海水淡水化方法。
【請求項４】
前記混合工程では、海水と希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とする請求項１〜３の何れかに記載の海水淡水化方法。
【請求項５】
除濁装置を用いて海水をろ過処理し、前記混合工程では、該ろ過処理された海水と希釈水と混合する請求項１又は２記載の海水淡水化方法。
【請求項６】
逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化するように構成されてなる海水淡水化装置であって、
無機性廃水を希釈水として海水に混合し、該混合により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理部を備えてなることを特徴とする海水淡水化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水淡水化方法および海水淡水化装置に関し、例えば、逆浸透膜装置を用いたろ過によって海水を淡水化する海水淡水化方法および海水淡水化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等により雨が局所的に若しくは短時間に降ってしまい水資源が地理的若しくは時間的に偏在してしまうことや、林業衰退や森林伐採等により山間部の保水力が低下しまうこと等により、水資源を安定的に確保することが難しいという問題がある。
【０００３】
水資源を安定的に確保すべく、例えば、臨海地域では、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の海水淡水化方法では、海水を逆浸透膜装置でろ過処理するのに海水を加圧してポンプ等で逆浸透膜装置に圧送する必要があり、海水の塩濃度が高いほど多大なエネルギーが必要となってしまうという問題がある。
【０００６】
ところで、上記の海水とは別に、例えば鉄鋼等の金属製造工場等の廃水に代表される金属等の無機物を含有する廃水（以下、「無機性廃水」ともいう。）は、通常、ｐＨ調整等の前処理を施し固形化させたのち、沈殿分離されている。しかるに、この無機性廃水を沈殿分離して得られる上澄水たる沈殿処理水は、現状では、海洋や河川に放出されてしまい、有効利用されていない水が多量に存在するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、無機性廃水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる海水淡水化方法および海水淡水化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
無機性廃水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法にある。
【０００９】
斯かる海水淡水化方法によれば、海水よりも塩濃度が低い無機性廃水を希釈水として海水に混合することにより得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理することにより、該逆浸透膜装置に混合水を圧送するための圧力を海水を圧送する場合に比して抑制することができるため、得られる淡水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギー量を抑制できる。また、該逆浸透膜装置に供給される混合水たる供給水の塩濃度が小さくなるため、処理水回収率を高くでき、得られる淡水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギー量を抑制できる。さらに、逆浸透膜装置の膜の透過流束（フラックス）を大きくすることができ、ろ過水量を増加させることができる。さらに、膜への負荷（海水中の塩による化学的負荷、及び圧力による物理的負荷）も抑制することができ、該膜の寿命を延ばし得る。また、無機性廃水を有効に活用することができる。
【００１０】
また、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、無機性廃水を砂ろ過手段、精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いてろ過処理し透過水を得、該透過水を逆浸透膜装置を用いたろ過処理により透過水たる浄化水と濃縮水とを得る廃水処理工程を実施し、前記混合工程では、前記濃縮水たる無機性廃水を前記希釈水として用いる。
【００１１】
斯かる海水淡水化方法によれば、前記廃水処理工程において浄化水を回収することができ、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００１２】
さらに、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合水処理工程で逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に砂ろ過手段、精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いて混合水をろ過処理する。
【００１３】
斯かる海水淡水化方法によれば、混合水処理工程で用いる逆浸透膜装置の膜面に無機性固形物質が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００１４】
また、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合工程で海水と希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とする。
【００１５】
斯かる海水淡水化方法によれば、得られる淡水の量当たりにおける、海水を淡水化するのに必要なエネルギー量を確実に抑制できるとともに、混合工程や混合水処理工程に用いられる機器の腐食を抑制できるという利点がある。
【００１６】
さらに、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、除濁装置を用いて海水をろ過処理し、前記混合工程では、該ろ過処理された海水と希釈水とを混合する。
【００１７】
斯かる海水淡水化方法によれば、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。また、希釈水としての無機性廃水がろ過処理された場合には該希釈水に含まれる固形物質濃度が小さくなり、また、希釈水に混合される海水に含まれる固形物質濃度が抑制されているので、より一層効率良く淡水を得ることができるという利点がある。
【００１８】
また、本発明は、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化するように構成されてなる海水淡水化装置であって、
無機性廃水を希釈水として海水に混合し、該混合により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理部を備えてなることを特徴とする海水淡水化装置にある。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、無機性廃水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図２】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図３】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図４】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図５】試験例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図６】試験例１の結果。
【図７】実施例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図８】比較例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
先ず、本実施形態に係る海水淡水化装置について説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態の海水淡水化装置の概略ブロック図である。
本実施形態の海水淡水化装置１は、図１に示すように、無機性廃水Ｂを沈殿分離（「沈殿処理」ともいう。）して上澄水たる沈殿処理水と固形物質を多く含む濃縮水Ｄとを得る沈殿処理部３と、該沈殿処理部３より得られる上澄水たる沈殿処理水を希釈水として海水Ａに混合し該混合により得られた混合水を逆浸透膜装置２３に供給してろ過処理し透過水たる淡水Ｃと濃縮水Ｄとを得る混合水処理部２とを備えてなる。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、海水Ａを混合水処理部２に、無機性廃水Ｂを沈殿処理部３に、沈殿処理水を混合水処理部２に、前記濃縮水Ｄを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記透過水たる淡水Ｃを回収するように構成されてなる。
【００２４】
海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、塩濃度が１．０〜８．０質量％程度の水であり、より具体的には、塩濃度が２．５〜６．０質量％である。
本明細書において、海水Ａは、海に存在する水に限定されず、塩濃度が１．０質量％以上の水であれば、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水も含む。
【００２５】
無機性廃水Ｂは、無機物が含まれ且つ有機物濃度が低い廃水で、例えば、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が５０ｍｇ/Ｌ以下の廃水であり、好ましくは、１０ｍｇ/Ｌ以下の廃水である。
また、無機性廃水Ｂは、海水よりも塩濃度が低い水である。無機性廃水Ｂは、例えば、海水Ａの塩濃度に対する無機性廃水Ｂの塩濃度の比が０．１以下のもの、より具体的には、海水Ａの塩濃度に対する無機性廃水Ｂの塩濃度の比が０．０１以下のものである。
無機性廃水Ｂとしては、工業廃水（鉄鋼工場、化学工場、電子産業工場等の工場から排出される廃水）等が挙げられる。
【００２６】
混合水処理部２は、沈殿処理部３より得られる沈殿処理水を希釈水として海水Ａに混合して混合水を得るように構成されてなる。
また、混合水処理部２は、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有し且つ前記混合水をろ過処理により除濁して第１透過水及び第１濃縮水を得る第１除濁装置２２と、第１透過水たる混合水をろ過処理して第２透過水たる淡水Ｃ及び第２濃縮水を得る第１逆浸透膜装置２３とを備えてなる。
また、混合水処理部２は、沈殿処理部３より得られる沈殿処理水を希釈水として海水に混合し該混合により得られた混合水を第１除濁装置２２に移送して第１除濁装置２２によりろ過処理し第１透過水及び第１濃縮水を得、第１濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）に移送し、第１透過水たる混合水を第１逆浸透膜装置２３に移送して第１逆浸透膜装置２３によりろ過処理し第２透過水たる淡水Ｃ及び第２濃縮水を得るように構成されてなる。
尚、本明細書に於いて、除濁とは逆浸透膜ろ過よりも粗いろ過、即ち、逆浸透膜装置でろ過処理する前に実施され、逆浸透膜で分離するよりも粗い不純物(例えば、固形物質等)を除去することを意味する。
【００２７】
本実施形態における海水淡水化装置１は、第２透過水たる淡水Ｃを回収するように構成されてなる。
【００２８】
第１逆浸透膜装置２３は、圧力容器に逆浸透膜（ＲＯ膜）が収容されたタイプのものである。
【００２９】
混合水処理部２は、第１透過水を加圧して第１逆浸透膜装置２３に圧送する第１ポンプ２４を備え、第１透過水を第１ポンプ２４を介して第１逆浸透膜装置２３に圧送することにより第１逆浸透膜装置２３から第２濃縮水を圧送するように構成されてなる。
【００３０】
混合水処理部２は、スケール防止剤（ＲＯ膜に生じ得るスケールを抑制し得る薬剤）が含有されるスケール防止薬液を第１逆浸透膜装置２３のＲＯ膜に供給する第１スケール防止薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
前記スケール防止剤としては、例えば、カルボン酸重合物、カルボン酸重合物配合品、ホスホン酸塩等が挙げられる。
【００３１】
また、混合水処理部２は、膜洗浄剤（膜に付着され得る付着物の原因物質を溶解し得る薬剤）が含有される膜洗浄薬液を第１逆浸透膜装置２３のＲＯ膜に供給する第１膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
前記膜洗浄剤は、特に限定されるものではないが、該膜洗浄剤としては、例えば、酸、アルカリ、酸化剤、キレート剤、界面活性剤等が挙げられる。酸としては、例えば、有機酸（クエン酸、シュウ酸等）、無機酸（塩酸、硫酸、硝酸等）が挙げられる。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム等が挙げられる。酸化剤としては、例えば、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。
また、該膜洗浄薬液としては、２種以上の膜洗浄剤が混合された混合液（例えば、水酸化ナトリウムと界面活性剤とが混合されたもの）も用いることができる。
【００３２】
混合水処理部２は、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水の圧力で動力を得る水力タービン２５を備え、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水を水力タービンに移送し第２濃縮水の圧力で水力タービン２５を駆動して動力を得るように構成されてなる。
【００３３】
本実施形態の海水淡水化装置１は、水力タービン２５を駆動するのに用いられた第２濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。
【００３４】
第１除濁装置２２は、槽外に設置されるタイプのものである。
【００３５】
混合水処理部２は、前記膜洗浄薬液を第１除濁装置２２の膜に供給する第２膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００３６】
沈殿処理部３は、無機性廃水Ｂを沈殿分離して上澄水たる沈殿処理水と濃縮水Ｄとを得る沈殿分離槽３１と、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有し且つ沈殿分離槽３１で得られた沈殿処理水をろ過処理して第３透過水及び第３濃縮水を得る第２除濁装置３２と、第３透過水たる沈殿処理水をろ過処理して第４透過水たる浄化水Ｅ及び第４濃縮水たる沈殿処理水を得る第２逆浸透膜装置３３とを備えてなる。
【００３７】
本実施形態の海水淡水化装置１は、必要に応じて、沈殿分離槽３１に凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備え、該凝集剤により無機性廃水Ｂが凝集沈殿分離されるように成されてなる。
【００３８】
第２除濁装置３２は、沈殿分離槽３１外に設置されるタイプのものである。
【００３９】
沈殿処理部３は、前記膜洗浄薬液を第２除濁装置３２の膜に供給する第４膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００４０】
本実施形態の海水淡水化装置１は、無機性廃水Ｂを沈殿分離槽３１に移送するように構成されてなる。
【００４１】
沈殿処理部３は、該移送された無機性廃水Ｂを沈殿分離槽３１により沈殿分離して上澄水たる沈殿処理水と濃縮水Ｄとを得、且つ沈殿処理水を第２除濁装置３２に移送し、且つ該濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）に移送し、且つ該沈殿処理水を第２除濁装置３２を用いたろ過処理により第３透過水と第３濃縮水とを得、且つ第３透過水を第２逆浸透膜装置３３に移送し、且つ第３透過水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水たる浄化水Ｅと第４濃縮水たる沈殿処理水とを得るように構成されてなる。
【００４２】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第４濃縮水たる沈殿処理水を希釈水として混合水処理部２に移送し、第４透過水を浄化水Ｅとして回収するように構成されてなる。
【００４３】
第２逆浸透膜装置３３は、圧力容器に逆浸透膜が収容されたタイプのものである。
尚、本実施形態の該第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜には、ナノろ過膜（ＮＦ膜）も含まれる。
【００４４】
沈殿処理部３は、第３透過水を第２ポンプ３４を介して加圧してから第２逆浸透膜装置３３に供給するように構成されてなる。
【００４５】
沈殿処理部３は、前記スケール防止薬液を第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜に供給する第２スケール防止薬液供給手段（図示せず）を備えてなる。
【００４６】
また、沈殿処理部３は、前記膜洗浄薬液を第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜に供給する第３膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００４７】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差を利用して発電する濃度差発電部５を備えてなる。
【００４８】
濃度差発電部５は、槽５１と、槽５１内を２つに区画する半透膜５４とを備えてなる。
また、濃度差発電部５は、第３透過水を収容する第３透過水収容部５２と第２濃縮水を収容する第２濃縮水収容部５３とを備えてなる。
【００４９】
第３透過水収容部５２と第２濃縮水収容部５３とは、槽５１内が半透膜５４により２つに区画されることにより形成されてなる。
【００５０】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第３透過水の一部を第３透過水収容部５２に、第２濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）する前に第２濃縮水収容部５３に移送するように構成されてなる。
【００５１】
濃度差発電部５は、第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差により、第２濃縮水の水分のみが半透膜５４を介して第３透過水収容部５２に移送されて第３透過水収容部５２の水面が高まることによる水面の高低差を利用して発電するように構成されてなる。
【００５２】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、濃度差発電部５で用いられた第２濃縮水及び半透膜５４を介して移送された第３透過水の水分を濃縮水Ｄとして濃縮水貯留槽（図示せず）に移送し、濃度差発電部５で用いられ且つ第３透過水収容部５２に留まった第３透過水を工業用水Ｆとして回収するように構成されてなる。
尚、濃度差発電部５は、第３透過水に代えて、浄化水Ｅあるいは淡水Ｃを用いて発電するように構成されてもよい。即ち、濃度差発電部５は、第３透過水収容部５２の代わりに、浄化水Ｅを収容する浄化水収容部あるいは淡水Ｃを収容する淡水収容部を備えてもよい。この場合、本実施形態の海水淡水化装置１は、浄化水Ｅあるいは淡水Ｃを濃度差発電部５に移送するように構成されてなる。
【００５３】
次に、本実施形態の海水淡水化方法について説明する。
本実施形態の海水淡水化方法は、無機性廃水を沈殿分離して得られる上澄水たる沈殿処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化する方法である。
【００５４】
詳しくは、本実施形態の海水淡水化方法は、無機性廃水を沈殿分離槽３１内で沈殿分離して上澄水たる沈殿処理水を得、更に、該沈殿処理水を第２除濁装置３２を用いてろ過処理し第３透過水及び第３濃縮水を得、そして、第３透過水たる沈殿処理水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水と第４濃縮水たる沈殿処理水とを得る廃水処理工程と、第４濃縮水たる沈殿処理水を前記希釈水として海水Ａに混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を第１除濁装置２２を用いてろ過処理し第１透過水及び第１濃縮水を得、そして、第１透過水たる混合水を第１逆浸透膜装置２３を用いたろ過処理により第２透過水と第２濃縮水とを得る混合水処理工程とを実施して海水を淡水化する方法である。
【００５５】
混合工程では、希釈効果を明確にさせるために、海水Ａと希釈水との混合体積比を、好ましくは、海水１に対して希釈水０．１以上とし、より好ましくは、海水１に対して希釈水１以上とする。
【００５６】
本実施形態の海水淡水化方法は、海水Ａと希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とすることにより、塩濃度を下げることができ、得られる淡水の単位量当たりにおける、海水を淡水化するのに必要なエネルギー量を確実に抑制できるとともに、混合工程や混合水処理工程に用いられる機器の腐食を抑制できるという利点がある。
【００５７】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水の塩濃度を３．０質量％以下にすることが好ましく、１．８質量％以下にすることがより好ましい。また、本実施形態の海水淡水化方法は、希釈水の塩濃度を、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／３以下にすることが好ましく、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／１０以下にすることがより好ましい。本実施形態の海水淡水化方法は、希釈水の塩濃度を、希釈水で希釈される海水Ａの濃度の１／３以下にすることにより、より一層純度の高い純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。
【００５８】
本実施形態の海水淡水化装置、及び本実施形態の海水淡水化方法は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。
【００５９】
即ち、本実施形態の海水淡水化方法は、海水よりも塩濃度が低い沈殿処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と該混合工程により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することにより、第１逆浸透膜装置２３に混合水を圧送するための圧力を海水を圧送する場合に比して抑制することができるため、得られる淡水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギー量を抑制できる。また、逆浸透膜装置の膜の透過流束（フラックス）を大きくすることができ、ろ過水量を増加させることができる。また、第１逆浸透膜装置２３の膜への負荷（海水中の塩による化学的負荷、及び圧力による物理的負荷）も抑制することができ、該膜の寿命を延ばし得る。また、沈殿処理水を有効に活用することができる。
【００６０】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水処理工程で第１逆浸透膜装置２３を用いてろ過処理する前に第１除濁装置２２を用いて混合水をろ過処理することにより、第１逆浸透膜装置２３の膜面に無機性固形物質や塩が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００６１】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、無機性廃水を沈殿分離槽３１内で沈殿分離して上澄水たる沈殿処理水を得、更に、該沈殿処理水を第２除濁装置３２を用いてろ過処理し第３透過水と第３濃縮水とを得、そして、第３透過水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水と第４濃縮水とを得る廃水処理工程を実施することにより、前記廃水処理工程において浄化水Ｅを回収することができ、より一層効率よく良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００６２】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１透過水を第１ポンプ２４を介して加圧してから第１逆浸透膜装置２３に供給して第２濃縮水を得、第２濃縮水の圧力で水力タービン２５を駆動して動力を得るように構成されてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や無機性廃水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００６３】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、混合水よりも塩濃度が高い第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差を利用して発電する濃度差発電部５を備えてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や無機性廃水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００６４】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１スケール防止薬液供給手段および第２スケール防止薬液供給手段を備えてなることにより、第１逆浸透膜装置２３の逆浸透膜および第２逆浸透膜装置３３の逆浸透膜に生じ得るスケールが抑制され得るため、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点がある。
【００６５】
尚、本実施形態の海水淡水化装置、及び本実施形態の海水淡水化方法は、上記の利点を有するものであるが、本発明の海水淡水化装置、及び本発明の海水淡水化方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００６６】
例えば、本実施形態の海水淡水化装置は、第１スケール防止薬液供給手段および第２スケール防止薬液供給手段を備えてなるが、第１スケール防止薬液供給手段を備えずに第２スケール防止薬液供給手段のみを備え、該第２スケール防止薬液供給手段によって第２逆浸透膜装置３３に供給されたスケール防止薬液が第４濃縮水として第２逆浸透膜装置３３から排出され、該スケール防止薬液が第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置は、このように構成されてなることにより、前記スケール防止剤が逆浸透膜を透過し難いため、第２逆浸透膜装置３３で使用されたスケール防止薬液を第１逆浸透膜装置２３でも利用でき、また、スケール防止薬液を供給するための動力も抑制することができるため、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
また、この場合には、本発明の海水淡水化装置は、第４濃縮水として第２逆浸透膜装置３３から排出されたスケール防止薬液が、第１除濁装置２２を介して第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよく、該スケール防止薬液が、第１除濁装置２２を介さずに直接第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよい。特に、本発明の海水淡水化装置は、該スケール防止薬液が、第１除濁装置２２を介さずに直接第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてなることにより、該スケール防止薬液が、第１除濁装置２２で希釈されてしまうことが抑制され、第１逆浸透膜装置２３にスケール防止薬液が効率良く供給されるため、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００６７】
また、本実施形態の海水淡水化方法では、混合水処理工程において、第１逆浸透膜装置２３を用いてろ過処理する前に、第１除濁装置２２を用いて混合水をろ過処理したが、本発明の海水淡水化方法では、第１除濁装置２２によるろ過処理を行わない態様であってもよい。
このような態様の場合、本発明の海水淡水化方法は、好ましくは、図２に示すように、海水と希釈水としての第４濃縮水たる沈殿処理水とを混合する前に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有する第３除濁装置１０を用いて海水をろ過処理して第５透過水と第５濃縮水を得、第５透過水たる海水と希釈水とを混合して混合水を生成する。
また、本発明の海水淡水化方法は、第１濃縮水と同様な濃縮水として第５濃縮水を扱うことができる。
【００６８】
さらに、本実施形態の海水淡水化方法では、廃水処理工程において、第２逆浸透膜装置３３を用いて第２除濁装置３２から得た第３透過水をろ過処理したが、第２逆浸透膜装置３３による第３透過水のろ過処理を行わない態様であってもよい。
このような態様の場合、本発明の海水淡水化方法は、好ましくは、図３に示すように、海水と希釈水としての第３透過水たる沈殿処理水とを混合する前に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有する第３除濁装置１０を用いて海水をろ過処理し、該第３除濁装置１０を用いてろ過処理された海水と希釈水としての第３透過水たる沈殿処理水とを混合して混合水を生成する。また、図４に示すように、沈殿処理水を第２除濁装置３２でろ過処理せずに希釈水とし、海水と希釈水としての沈殿処理水とを混合して混合水を生成し、混合水を第３除濁装置１０を用いてろ過処理してもよい。
【００６９】
また、本実施形態に於いて、第１除濁装置２２は、第１除濁装置２２に移送される混合水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、砂ろ過器を有する砂ろ過手段により該混合水がろ過処理されるように構成されてもよい。本実施形態は、このように構成されてなることにより、低動力で多量の水の濁質を除去できるという利点がある。
また、第１除濁装置２２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
尚、砂ろ過の段とは、砂ろ過器が直列に接続された台数を意味する。
また、第１除濁装置２２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された混合水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第１除濁装置２２が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００７０】
また、本実施形態に於いて、第２除濁装置３２は、第２除濁装置３２に移送される沈殿処理水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、該沈殿処理水が砂ろ過手段によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、第２除濁装置３２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
また、第２除濁装置３２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された沈殿処理水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第２除濁装置２３が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００７１】
また、本実施形態が第３除濁装置１０を備える態様の場合、本実施形態において、第３除濁装置１０は、第３除濁装置１０に移送される海水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、該海水が砂ろ過手段によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、第３除濁装置１０は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
また、第３除濁装置１０は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された海水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第３除濁装置１０が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、自然エネルギー（波力、潮力、風力、太陽光、地熱等）を利用して発電し、本実施形態の海水淡水化装置のポンプ等の駆動電力として自然エネルギーから得られる電力を利用してもよい。本実施形態は、自然エネルギーから得られる動力を利用することにより、ＣＯ2等の環境に影響を与え得るガスを抑制したり、化石燃料の枯渇を抑制したり、原子力事故等のリスクを避けることができるという利点がある。
【００７３】
また、本実施形態の海水淡水化装置は、混合水処理部２に水力タービン２５を備えてなるが、水力タービン２５の代わりに、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水の圧力を、直接（電気を介さず）混合水が第１逆浸透膜装置２３に移送されるための圧力に変換する圧力変換装置（圧力回収装置）を備えてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置は、前記圧力変換装置を備える場合、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水が前記圧力変換装置に移送され、該圧力変換装置で用いられた第２濃縮水が濃縮水貯留槽に移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置は、混合水が第１ポンプ２４を介する前に前記圧力変換装置に移送され、該圧力変換装置で圧力が得られた混合水が第１ポンプ２４を介して第１逆浸透膜装置２３に移送されるように構成されてなる。
本実施形態の海水淡水化装置は、このように構成されてなることにより、第１ポンプ２４の動力を抑制することができるという利点がある。
【００７４】
さらに、本実施形態では、無機性廃水Ｂを沈殿分離槽３１に移送する前に、アルカリ（例えば、水酸化ナトリウム等）若しくは酸（例えば、硝酸、硫酸、塩酸等）により無機性廃水ＢのｐＨを中性付近（例えば、ｐＨ４〜１０）に調整してもよい。また、無機性廃水Ｂを沈殿分離槽３１に移送する前に、酸化剤（例えば、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム等）若しくは還元剤（例えば、重亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等）により無機性廃水Ｂを酸化処理若しくは還元処理してもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、沈殿処理水を希釈水として海水に混合するが、沈殿処理されていない無機性廃水を希釈水として海水に混合してもよい。本実施形態では、沈殿処理されていない無機性廃水を希釈水とする場合、該無機性廃水を海水に混合する前に、無機性廃水ＢのｐＨを中性付近（例えば、ｐＨ４〜１０）に調整してもよい。また、該無機性廃水を海水に混合する前に、無機性廃水Ｂを酸化処理、又は還元処理してもよい。
【実施例】
【００７６】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００７７】
（試験例１）
図５に示すように、無機性廃水としての鉄鋼廃水たる希釈水Ｇと海水Ａとを表１の量で混合し、該混合により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３にポンプ２４を介して供給してろ過処理し透過水たる淡水Ｃと濃縮水Ｄとを得た。ろ過処理時における第１ポンプ２４から第１逆浸透膜装置２３への混合水の供給圧力（ＭＰａ）、第１ポンプ２４の消費電力（Ｗ）、透過水たる淡水Ｃ及び濃縮水Ｄの量（Ｌ）を試算した。これらの試算結果を表１、図６に示す。
尚、表１における単位動力比とは、無機性廃水で希釈していない海水Ａをろ過処理するのに消費した透過水量当たりの電力を１００とした時における各混合水の透過水量当たりの電力の比を示す。また、混合水の塩濃度の単位である％は質量％を意味する。
【００７８】
【表１】
2010188339.tif 000003
【００７９】
表１や図６に示すように、海水を希釈水で希釈するほど、単位動力比を小さくすることができることが分かる。また、海水１に対して希釈水０．１以上にすることで、消費電力の低減の効果があることが分かる。
【００８０】
（試験例２）
実施例１
実施例１では、図７に示す海水淡水化装置を用い以下のようにして鉄鋼廃水を凝集沈殿して得られた上澄水たる沈殿処理水を用いて海水Ａ（塩濃度：３．５質量％）を淡水化した。
まず、１００，０００トン／ｄで無機性廃水Ｂとしての鉄鋼廃水を沈殿処理部３に移送し、該鉄鋼廃水を沈殿処理部３の沈殿分離槽３１内で沈殿分離して上澄水たる沈殿処理水を生成し、該沈殿処理水を精密ろ過膜を有する第２除濁装置３２に移送しろ過処理して透過水を得、該透過水を第２ポンプ３４を介して第２逆浸透膜装置３３に移送して第２逆浸透膜装置３３を用いて透過水たる浄化水Ｅ及び濃縮水たる沈殿処理水を得た。浄化水Ｅは、７０，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水たる沈殿処理水は、３０，０００トン／ｄで得られた。
次ぎに、該浄化水Ｅを回収し、該濃縮水たる沈殿処理水を希釈水として混合水処理部２に移送した。
そして、３０，０００トン／ｄで海水Ａを混合水処理部２に移送し、前記濃縮水たる沈殿処理水を希釈水として海水Ａに混合して混合水（塩濃度：１．９３質量％）を得、該混合水を第１ポンプ２４を介してを第１逆浸透膜装置２３に移送して第１逆浸透膜装置２３を用いて透過水たる淡水Ｃ及び濃縮水Ｄを得た。該淡水Ｃたる浄化水は、３４，８００トン／ｄで得られ、該濃縮水Ｄは、２５，２００トン／ｄで得られた。
従って、浄化水（淡水Ｃも含む）は、１０４，８００トン／ｄで得られた。
【００８１】
比較例１
比較例２では、図８に示す海水淡水化装置を用い以下のようにして海水Ａ（塩濃度：３．５質量％）を淡水化した。
まず、１００，０００トン／ｄで無機性廃水Ｂとしての鉄鋼廃水を沈殿分離槽７に移送し、該下水を沈殿分離槽７内で沈殿分離して上澄水たる沈殿処理水Ｈを生成した。この沈殿処理水Ｈは放流した。
そして、２５０，０００トン／ｄで海水Ａを第１ポンプ８を介してを逆浸透膜装置９に移送して逆浸透膜装置９を用いて透過水たる淡水Ｉ及び濃縮水Ｊを得た。該淡水Ｉたる浄化水は、１００，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水は、１５０，０００トン／ｄで得られた。
【００８２】
実施例１及び比較例１の海水淡水化方法で消費した電力（消費電力）、得られた浄化水の量等の結果を表２に示す。
尚、得られた浄化水の量は、淡水の量も含めた量である。合計消費電力は、第１ポンプ及び第２ポンプを駆動するのに消費された電力とした（比較例１では、第２ポンプを使用していないため第１ポンプを駆動するのに消費された電力のみとした）。年間消費電力量は、年間の稼働時間を３３０×２４時間として算出した。年間ＣＯ2排出量は、ＣＯ2排出原単位量を０．４１ｋｇ−ＣＯ2／ｋＷｈとして算出した。
【００８３】
【表２】
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【００８４】
本発明の範囲内である実施例１の海水淡水化方法によって得られた浄化水の量と、海水を希釈せずに淡水化した比較例１の海水淡水化方法によって得られた浄化水の量とは略同程度であるにも関わらず、実施例１の合計消費電力は、比較例１のものに比してかなり低い値を示した。また、実施例１の年間のＣＯ2排出量も、比較例１のものに比してかなり低い値を示した。
【符号の説明】
【００８５】
１：海水淡水化装置、２：混合水処理部、３：沈殿処理部、４：メタン発酵部、５：濃度差発電部、７：沈殿分離槽、８：第１ポンプ、９：逆浸透膜装置、１０：第３除濁装置、２２：第１除濁装置、２３：第１逆浸透膜装置、２４、第１ポンプ、２５：水力タービン、３１：沈殿分離槽、３２：第２除濁装置、３３：第２逆浸透膜装置、３４：第２ポンプ、Ａ：海水、Ｂ：無機性廃水、Ｃ：淡水、Ｄ：濃縮水、Ｅ：浄化水、Ｆ：工業用水、Ｇ：希釈水、Ｈ：沈殿処理水、Ｉ：淡水、Ｊ：濃縮水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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