(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備で処理して淡水を生産するとともに、第１の半透膜処理設備で処理した際に生じる濃縮水を被処理水Ｂに混合させ、その混合水を第２の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する造水システムであって、
前記造水システムは、
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備を経由せずに被処理水Ｂまたは濃縮水に混合させるバイパスラインと、
前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段と、
被処理水Ａを貯留する被処理水Ａ貯留槽と、
を備えることを特徴とする造水システム。
【請求項２】
前記バイパスライン流量調整手段が、前記被処理水Ａ貯留槽に貯留された被処理水Ａの水位によって、バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整することを特徴とする
請求項１に記載の造水システム。
【請求項３】
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備で処理して淡水を生産するとともに、第１の半透膜処理設備で処理した際に生じる濃縮水を被処理水Ｂに混合させ、その混合水を第２の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する造水システムであって、
前記造水システムは、
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備を経由せずに被処理水Ｂまたは濃縮水に混合させるバイパスラインと、
前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段と、
第１の半透膜処理設備に送液される被処理水Ａの流量を計測する第１の被処理水Ａ流量計測手段と
を備え、
バイパスライン流量調整手段が、該第１の被処理水Ａ流量計測手段によって計測された被処理水Ａの流量値によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整することを特徴とする造水システム。
【請求項４】
前記被処理水Ａの供給流量を計測する第２の被処理水Ａ流量計測手段を備え、かつ、
前記バイパスライン流量調整手段が、該第２の被処理水Ａ流量計測手段によって計測された被処理水Ａの流量値によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の造水システム。
【請求項５】
前記濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計測手段を備え、かつ、
前記バイパスライン流量調整手段が、該濃縮水流量計測手段によって計測された濃縮水の流量値によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整すバことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の造水システム。
【請求項６】
前記濃縮水の少なくとも一部を系外に排出する濃縮水排出手段を備え、前記バイパスラインから被処理水Ａが送液されたときに、該濃縮水排出手段によって前記濃縮水の少なくとも一部を排出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の造水システム。
【請求項７】
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備で処理して淡水を生産するとともに、第１の半透膜処理設備で処理した際に生じる濃縮水を被処理水Ｂに混合させ、その混合水を第２の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する造水システムであって、
前記造水システムは、
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備を経由せずに被処理水Ｂまたは濃縮水に混合させるバイパスラインと、
前記濃縮水の少なくとも一部を系外に排出する濃縮水排出手段と
を備え、
前記バイパスラインから被処理水Ａが送液されたときに、該濃縮水排出手段によって前記濃縮水の少なくとも一部を排出することを特徴とする造水システム。
【請求項８】
前記濃縮水を貯留する濃縮水貯留槽を備え、前記バイパスラインが該濃縮水貯留槽に連通していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の造水システム。
【請求項９】
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備で処理して淡水を生産するとともに、第１の半透膜処理設備で処理した際に生じる濃縮水を被処理水Ｂに混合させ、その混合水を第２の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する造水システムであって、
前記造水システムは、
被処理水Ａを第１の半透膜処理設備を経由せずに被処理水Ｂまたは濃縮水に混合させるバイパスラインと、
前記濃縮水を貯留する濃縮水貯留槽と、
を備え、
前記バイパスラインが該濃縮水貯留槽に連通していることを特徴とする造水システム。
【請求項１０】
前記濃縮水の少なくとも一部を系外に排出する濃縮水排出手段と、前記濃縮水貯留槽の水位が所定値以上のときに、前記濃縮水排出手段によって濃縮水を系外に排出する濃縮水排出制御手段とを備えることを特徴とする請求項９に記載の造水システム。
【請求項１１】
前記バイパスラインで送液される被処理水Ａの流量を計測するバイパスライン流量計測手段または前記バイパスラインで送液される被処理水Ａと濃縮水との混合水の流量を計測する混合水流量計測手段と、前記被処理水Ｂを送液する被処理水Ｂ送液手段と、該バイパスライン流量計測手段または該混合水流量計測手段によって計測された流量値に基づいて、該被処理水Ｂ送液手段によって送液する被処理水Ｂの流量を調整する被処理水Ｂ流量調整手段とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の造水システム。
【請求項１２】
前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段を備えたことを特徴とする請求項７または請求項９〜１１のいずれかに記載の造水システム
【請求項１３】
被処理水Ａを第１の前処理設備で処理した後に第１の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する請求項１〜１２のいずれかに記載の造水システム。
【請求項１４】
被処理水Ｂを第２の前処理設備で処理した後に第２の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する請求項１〜１３のいずれかに記載の造水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合的な水処理技術を利用した造水システムに関するものであり、浸透圧が異なる被処理水Ａと被処理水Ｂとを原水とし、淡水化技術により淡水を得るシステムに関するものである。さらに詳しくは、上水道における浄水処理分野、工業用水や食品、医療プロセス用水、半導体関連洗浄用水といった産業用水製造分野などに適用可能な淡水を省エネルギーかつ効率的に生産するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水に関わる技術が数多く開発されているが、その中で膜分離法は、省エネルギー、省スペース、省力化および製品の品質向上等の特徴を有するため、様々な分野での使用が拡大している。【０００３】
水処理で用いられる分離膜は大きくナノろ過膜（ＮＦ膜）／逆浸透膜（ＲＯ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）／限外ろ過膜（ＵＦ膜）の２つに分けられ、前者は海水やかん水からの脱塩、イオン除去などに用いられ、一方、後者は河川水や地下水、下水処理水から、工業用水や水道水を製造する浄水プロセスで用いられる。さらに、従来、活性汚泥法で処理されていた下水や産業排水を、活性汚泥槽に直接浸漬させたＭＦ膜／ＵＦ膜で処理する「膜分離活性汚泥法（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏｒｅａｃｔｅｒ；ＭＢＲ）」と呼ばれる処理も活発に行なわれてきている。【０００４】
水不足が叫ばれる昨今の状況から、これら膜を用いた水処理法は更なる技術開発を行なわれ、近年ではＭＦ膜／ＵＦ膜を用いて海水あるいはかん水中の有機物や微粒子を除去、あるいは下水や産業廃水をＭＢＲにて浄化といった前処理を行なった後に、ＲＯ膜で処理して効率的に淡水を生産する「統合的膜利用システム（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＩＭＳ）」と呼ばれる手法を採用する造水施設が、水不足に苦しむ中東地域やアジア地域等にて多数建設されている。【０００５】
現在、海水あるいはかん水から淡水を生産するシステムは、例えば、従来の浄水化技術である砂ろ過による前処理を実施した後、ＮＦ膜／ＲＯ膜で処理する技術の他に、前述のように海水あるいはかん水をＭＦ膜／ＵＦ膜を用いて前処理した後にＮＦ膜／ＲＯ膜で処理する方法が挙げられるが、このシステムでは前処理で海水中の塩分を除去することができないため、塩分除去はすべて後段のＮＦ膜／ＲＯ膜で実施することになる。すると、浸透圧より高い供給圧力を必要とするＮＦ膜／ＲＯ膜処理法では、ＮＦ膜／ＲＯ膜に原水を供給する際に「昇圧ポンプ」と呼ばれるポンプで加圧しなければならない。つまり、ＮＦ膜／ＲＯ膜に供給される原水の塩濃度が高いほど浸透圧が高くなるため、昇圧ポンプによってより高く加圧する必要性が出てくることになり、昇圧ポンプを稼動させるためのエネルギーが必要になってくる。【０００６】
これらの問題を解決すべく、非特許文献１や非特許文献２に記載の下水の高度処理と海水淡水化を統合した膜処理システムが開発され、パイロット試験にて実証試験が開始されようとしている。本技術によると、ＭＢＲで下水を処理した後、ＲＯ膜を用いて淡水を生産し、ＲＯ膜処理を実施した際に生じる濃縮水を海水に混合しているため、従来よりも効率的に淡水を生産できると共に、海水中の塩濃度を低下させ、海水淡水化に使用されるＲＯ膜処理の運転における昇圧ポンプの仕様を従来よりも低く抑えることができるようになり、より省エネルギーなシステムを実現したことになる。【０００７】
しかしながら、非特許文献１、非特許文献２に記載されたシステムのフロー図には、下水処理ライン側から海水淡水化処理ライン側への送液ラインがＲＯ膜処理での濃縮水を送り込むラインしか存在しない。このようなシステムの場合、万一、下水から淡水を生産するシステムで使用しているＲＯ膜に何らかの問題が生じて処理ができなくなった場合や、定期点検や薬品洗浄のために停機する場合に、海水から淡水を生産するシステムに下水から淡水を生産するシステムからの送液がなくなり、非特許文献１、非特許文献２に記載されたシステムのメリットがなくなってしまうという問題点がある。また、下水や産業廃水などの場合、被処理流量が時間単位や日単位で変動するが、非特許文献１、非特許文献２に記載されたシステムでは、下水処理側のＲＯ膜に供給できる水量を超過した水量の下水や産業廃水の処理水が得られた場合、ＲＯ膜に供給可能な清澄な処理水を放流または廃棄処分してしまうこととなり、非効率的である。【０００８】
さらには非特許文献１、非特許文献２に記載されたシステムの海水淡水化処理ライン側では、海水を前処理なしで直接ＲＯ膜に供給しているため、海水中の有機物や微粒子がＲＯ膜に捕捉され、ＲＯ膜が目詰まりを起こしやすくなり長期間の使用が不可能になるという問題点があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“神鋼環境ソら４者  経産省のモデル事業  周南市で実証実験”、[online]、平成２１年３月５日、日本水道新聞、[平成２１年７月２日検索]、インターネット< http://www.suido-gesuido.co.jp/blog/suido/2009/03/post_2780.html>
【非特許文献２】“「低炭素社会に向けた技術シーズ発掘・社会システム実証モデル事業」の採択について”、[online]、平成２１年３月２日、東レ株式会社プレスリリース、[平成２１年７月２日検索]、インターネット< http://www.toray.co.jp/news/water/nr090302.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、複合的な水処理技術を利用した造水システムにおいて、被処理水Ａを処理するために使用する第１の半透膜処理設備に問題が生じるなどして、処理ができなくなった場合でも被処理水Ｂを処理するために使用する第２の半透膜処理設備が運転できる造水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は次の構成をとる。
（１）被処理水Ａを第１の半透膜処理設備で処理して淡水を生産するとともに、第１の半透膜処理設備で処理した際に生じる濃縮水を被処理水Ｂに混合させ、その混合水を第２の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する造水システムにおいて、被処理水Ａを第１の半透膜処理設備を経由せずに被処理水Ｂまたは濃縮水に混合させるバイパスラインが設けられたことを特徴とする造水システム。
（２）前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段を備えたことを特徴とする（１）に記載の造水システム。
（３）前記被処理水Ａを貯留する被処理水Ａ貯留槽を備え、かつ、前記バイパスライン流量調整手段が、前記被処理水Ａ貯留槽に貯留された被処理水Ａの水位によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることを特徴とする（２）に記載の造水システム。【００１２】
（４）前記第１の半透膜処理設備に送液される前記被処理水Ａの流量を計測する第１の被処理水Ａ流量計測手段を備え、かつ、前記バイパスライン流量調整手段が、該第１の被処理水Ａ流量計測手段によって計測された被処理水Ａの流量値によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることを特徴とする（２）または（３）に記載の造水システム。
（５）前記被処理水Ａの供給流量を計測する第２の被処理水Ａ流量計測手段を備え、かつ、前記バイパスライン流量調整手段が、該第２の被処理水Ａ流量計測手段によって計測された被処理水Ａの流量値によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の造水システム。
（６）前記濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計測手段を備え、かつ、前記バイパスライン流量調整手段が、該濃縮水流量計測手段によって計測された濃縮水の流量値によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることを特徴とする（２）〜（５）のいずれかに記載の造水システム。【００１３】
（７）前記濃縮水の少なくとも一部を系外に排出する濃縮水排出手段を備え、前記バイパスラインから被処理水Ａが送液されたときに、該濃縮水排出手段によって前記濃縮水の少なくとも一部を排出することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の造水システム。
（８）前記濃縮水を貯留する濃縮水貯留槽を備え、前記バイパスラインが該濃縮水貯留槽に連通していることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の造水システム。
（９）前記濃縮水の少なくとも一部を系外に排出する濃縮水排出手段と、前記濃縮水貯留槽の水位が所定値以上のときに、前記濃縮水排出手段によって濃縮水を系外に排出する濃縮水排出制御手段とを備えたことを特徴とする（８）に記載の造水システム。【００１４】
（１０）前記バイパスラインで送液される被処理水Ａの流量を計測するバイパスライン流量計測手段または前記バイパスラインで送液される被処理水Ａと濃縮水との混合水の流量を計測する混合水流量計測手段と、前記被処理水Ｂを送液する被処理水Ｂ送液手段と、該バイパスライン流量計測手段または該混合水流量計測手段によって計測された流量値に基づいて、該被処理水Ｂ送液手段によって送液する被処理水Ｂの流量を調整する被処理水Ｂ流量調整手段とを備えたことを特徴とする（９）に記載の造水システム。
（１１）被処理水Ａを第１の前処理設備で処理した後に第１の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する（１）〜（１０）のいずれかに記載の造水システム。
（１２）被処理水Ｂを第２の前処理設備で処理した後に第２の半透膜処理設備で処理して淡水を生産する（１）〜（１１）のいずれかに記載の造水システム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、複合的な水処理技術を利用した造水システムにおいて、被処理水Ａを処理するために使用する第１の半透膜に問題が生じるなどして、処理ができなくなった場合でも被処理水Ｂを処理するために使用する第２の半透膜処理設備が運転できるようにし、安定運転の継続を可能とするシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】非特許文献１および非特許文献２に記載の下水−海水淡水化統合システムを示すフロー図である。
【図２】本発明の造水システムの一態様を示すフロー図である。
【図３】本発明の造水システムの別の一態様を示すフロー図である。
【図４】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図５】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図６】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図７】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図８】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図９】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１０】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１１】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１２】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１３】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１４】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１５】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１６】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【図１７】本発明の造水システムのさらに別の一態様を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の望ましい実施の形態を、図面を用いて説明する。ただし、本発明の範囲がこれらに限られるものではない。
【００１８】
図１は、非特許文献１および非特許文献２に記載の下水−海水淡水化統合システムのフロー図である。被処理水Ａ（文献中では下水）は第１の前処理設備１（文献中ではＭＢＲ）にて、有機物の分解や、浮遊成分や微粒子などの分離が行なわれ処理水を得ることができる。さらにこの処理水は、被処理水Ａ処理ライン側の第１の半透膜処理設備２（文献中ではＲＯ膜処理設備）によってろ過され生産水（淡水）と濃縮水とが得られる。両文献記載の技術では、ここで得られた濃縮水を被処理水Ｂ処理ラインと合流させ、被処理水Ｂ（文献中では海水）と混合することにより被処理水Ｂの浸透圧を低減させることが可能であるとしている。濃縮水が混合された被処理水Ｂは、第２の半透膜処理設備３（文献中ではＲＯ膜処理設備）によってろ過され生産水（淡水）と濃縮水とを得ることができる。その後、第１の半透膜処理設備２および第２の半透膜処理設備３にて得られた生産水（淡水）は合流して様々な用途に利用される。
【００１９】
しかしながら、図１の処理システムでは、被処理水Ａ処理ライン側から被処理水Ｂ処理ライン側への送液ラインが、第１の半透膜処理設備２から得られる濃縮水を送り込むラインしかない。このようなシステムの場合、万一、第１の半透膜処理設備２の全体もしくは一部に、何らかの問題が生じたり、薬品洗浄を必要としたりして停機し、処理が十分にできなくなった場合に、被処理水Ａ処理ラインから被処理水Ｂ処理ライン側への送液がなくなったり、送液量が低下したりして、被処理水Ｂの浸透圧を低下させ、第２の半透膜処理設備の運転時にかかるエネルギー消費を低減させるというメリットを失ったり、または、第２の半透膜処理設備３の仕様次第では、第２の半透膜処理設備３を完全にもしくは一部を停機せざるを得なくなったりしてしまう問題点があった。また、被処理水Ａが、下水などのように流量変動する際には、第１の半透膜処理設備２に供給可能な被処理水Ａの流量が、第１の半透膜処理設備２での処理可能流量を超えてしまった場合、被処理水Ａの一部を半透膜処理できないという問題点があった。
【００２０】
そこで、本願発明者らは、この課題を解決するため鋭意検討した結果、図２に示すように被処理水Ａを第１の半透膜処理設備２を経由せずに被処理水Ｂの処理ラインに混合させるバイパスラインを設けた造水システムを開発した。本システムでは、被処理水Ａ処理ライン側の第１の半透膜処理設備２が稼動している通常時には、第１の半透膜処理設備２へ連接される供給水弁４、濃縮水弁５、生産水弁６は全て開として、一方で、被処理水Ａのバイパスライン弁８は閉として、被処理水Ａのバイパスライン配管７内に被処理水Ａを流入させない。これにより、被処理水Ａは第１の半透膜処理設備２にて処理されて生産水（淡水）と濃縮水とに分離される。その後、濃縮水は被処理水Ｂ処理ラインと合流し、被処理水Ｂと混合される。混合された水は、その後、第２の半透膜処理設備３にて処理されて生産水（淡水）と濃縮水とに分離される。つまり、本発明では、第１の半透膜処理設備２から得られる濃縮水の浸透圧が被処理水Ｂの浸透圧より低いことが好ましく、これにより、濃縮水と被処理水Ｂとを混合することによって、被処理水Ｂよりも浸透圧を低減させ、第２の半透膜処理設備３の処理に必要な動力の低減が期待できる。このような被処理水Ａおよび被処理水Ｂは、浸透圧の関係が前述のような関係にあればどのような水でも適用することができ、一例として海水、かん水、下水、産業廃水、河川水などが挙げられる。
【００２１】
ここで、例えば、第１の半透膜処理設備２が不具合を起こしたり薬品洗浄が必要となったりして、全停する場合には、第１の半透膜処理設備２へ連接される供給水弁４、濃縮水弁５、生産水弁６は全て閉として、一方で、バイパスライン弁８は開として、被処理水Ａをバイパスライン配管７内に流入させ、被処理水Ｂ処理ラインと合流させる。被処理水Ｂと合流した被処理水Ａは、被処理水Ｂの浸透圧の低減化に寄与し、第２の半透膜処理設備から生産水を得ることができる。また、例えば、第１の半透膜処理設備２が複数の系列で構成され、その一部が停機する場合には、第１の半透膜処理設備２への被処理水Ａの全供給量と濃縮水の流量が通常時より少なくなってしまう。その際には、第１の半透膜処理設備２に供給しない被処理水Ａの全部もしくは一部を、バイパスラインを通して供給し、被処理水Ｂと混合させることによって、通常時と同様もしくはそれ以上の被処理水Ｂの浸透圧の低減を実現させ、第２の半透膜処理設備から生産水を得ることができる。さらに、被処理水Ａが流量変動し、第１の半透膜処理設備２に供給可能な被処理水Ａの流量が、第１の半透膜処理設備２での処理可能流量を超えてしまった場合には、超過した被処理水Ａをバイパスラインを通して供給し、被処理水Ｂの希釈水に利用可能となる。
【００２２】
ここで、被処理水Ａの少なくとも一部を、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段を備えていることが好ましい。バイパスライン流量調整手段とは、バイパスラインで送液される被処理水Ａの流量を制御する機能を有するものだけでなく、バイパスラインによる被処理水Ａの送液の開始や停止を制御する機能を有するものも含む。具体的には、弁、ポンプ、オーバーフロー管等が挙げられる。
【００２３】
さらに、前記被処理水Ａを貯留する被処理水Ａ貯留槽を備え、かつ、前記バイパスライン流量調整手段が、前記被処理水Ａ貯留槽に貯留された被処理水Ａの水位によって、前記バイパスラインによって送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることが好ましい。被処理水Ａ貯留槽とは、被処理水Ａを貯留する機能を有するものであれば特に限定しないが、被処理水Ａを後述のように前処理する場合には、前処理した被処理水Ａを貯留することが好ましい。また、前記被処理水Ａ貯留槽に貯留された被処理水Ａの水位によって、前記バイパスラインによって送液する被処理水Ａの流量を調整する手段として、例えば、図１０や図１１に記載の手段がある。
【００２４】
図１０の手段では、水位計１３などの被処理水Ａ貯留槽１２の水位を測定する水位測定手段を備え、当該水位測定手段によって測定された水位値に応じて、弁やポンプ等を利用してバイパスライン７による被処理水Ａの供給を調整する手段である。特に、水位が所定値以上となったときにバイパスライン７による被処理水Ａの供給を自動的に開始するように制御することによって、第１の半透膜処理設備２の全部もしくは一部が停止することで第１の半透膜処理設備２への供給量が低減したり、被処理水Ａの流量が増加したりしたときなど、バイパスライン７による被処理水Ａの供給が必要な時には、特に人為的な操作をせずに、バイパスライン７を通して、被処理液Ａを供給することができる。特に、図１１のように、バイパスライン７を被処理水Ａ貯留槽のオーバーフロー管１４と連通することによって、水位計やポンプ・弁などの計器や機器とそれらの電気的な制御を利用せず、簡便に図１０と同様の機能を実現でき、かつ省エネルギー化にも貢献できる。
【００２５】
また、図１２のように、第１の半透膜処理設備２に送液される被処理水Ａの流量を計測する流量計１５などの第１の被処理水Ａ流量計測手段を備え、かつ、バイパスライン弁８などのバイパスライン流量調整手段が、該第１の被処理水Ａ流量計測手段によって計測された被処理水Ａの流量値によって、バイパスライン７に送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることも好ましい。第１の被処理水Ａ流量計測手段とは、流量計など、液体の流量を測定できるものであればよく、特に限定するものではない。バイパスライン流量調整の具体的な方法としては、例えば、当該第１の被処理水Ａ流量計測手段によって第１の半透膜処理設備２に送液する被処理水Ａの流量値が、通常運転時より低減し、所定値以下となったときに、バイパスライン７を通して被処理水Ａを供給する方法などがある。これにより、特に、第１の半透膜処理設備２の全部もしくは一部が停機したとき等によって第１の半透膜処理設備２の処理量が低減し、バイパスライン７による被処理水Ａの供給が必要であることを自動的に察知することができる。
【００２６】
また、図１３のように、被処理水Ａの供給流量を計測する第２の被処理水Ａ流量計測手段１６を備え、かつ、バイパスライン弁８などのバイパスライン流量調整手段が、該第２の被処理水Ａ流量計測手段１６によって計測された被処理水Ａの流量値によって、バイパスライン７に送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることも好ましい。第２の被処理水Ａ流量計測手段とは、第１の被処理水Ａ流量計測手段と同様、流量計など、液体の流量を測定できるものであればよく、特に限定するものではない。バイパスライン流量調整の具体的な方法としては、例えば、当該第２の被処理水Ａ流量計測手段によって被処理水Ａの供給流量値が、通常運転時より増加し、所定値以上となったときに、バイパスライン７を通して被処理水Ａを供給する方法などがある。これにより、特に、被処理水Ａの流量が増加したときに、バイパスライン７を通して被処理水Ａを供給することで被処理水Ａを有効利用することができる。
【００２７】
また、図１４のように、濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計測手段を備え、かつ、
前記バイパスライン流量調整手段が、該濃縮水流量計測手段によって計測された濃縮水の流量値によって、前記バイパスラインに送液する被処理水Ａの流量を調整するバイパスライン流量調整手段であることも好ましい。濃縮水流量計測手段とは、第１や第２の被処理水Ａ流量計測手段と同様、流量計など、液体の流量を測定できるものであればよく、特に限定するものではない。バイパスライン流量調整の具体的な方法としては、例えば、当該濃縮水流量計測手段によって第１の半透膜処理設備２から供給される濃縮水の流量値が、通常運転時より低減し、所定値以下となったときに、バイパスライン７を通して被処理水Ａを供給する方法などがある。これにより、特に、第１の半透膜処理設備２の全部もしくは一部が停機したとき等によって第１の半透膜処理設備２の処理量が低減し、バイパスライン７による被処理水Ａの供給が必要であることを自動的に察知することができる。
【００２８】
また、濃縮水の少なくとも一部を排出する濃縮水排出手段１８を備え、バイパスライン７から被処理水Ａが送液されたときに、該濃縮水排出手段１８によって濃縮水の少なくとも一部を系外に排出することも好ましい。一般的に、被処理水Ａとして利用される原水には、例えばスケール原因物質や有機物など、半透膜処理設備の機能を阻害する効果のある物質が含まれる。これらの機能阻害物質は、通常半透膜処理設備を透過しないので、被処理水Ａよりも濃縮水の方が濃度が高い。すなわち、第２の半透膜処理設備３に供給する原水としては、濃縮水よりも被処理水Ａの方が好ましい。よって、バイパスライン７から供給される被処理水Ａの流量と濃縮水の流量との和が、被処理水Ｂの希釈水としての必要量以上得られる場合には、特に、バイパスライン７から被処理水Ａが送液されたときに、該濃縮水排出手段１８によって濃縮水の少なくとも一部を排出することによって、被処理水Ａを優先的に利用することで、第２の半透膜処理設備の機能低下を抑制し、薬品洗浄間隔や膜寿命を延ばすことができる。
【００２９】
また、図１６のように、濃縮水を貯留する濃縮水貯留槽２０を備え、バイパスライン７が該濃縮水貯留槽２０に連通していることが好ましい。濃縮水貯留槽２０は、通常濃縮水を貯留するが、バイパスラインを通して被処理水Ａが供給されるときには、被処理水Ａが供給される構造であればよい。つまり、濃縮水貯留槽２０では、濃縮水または被処理水Ａまたは濃縮水と被処理水Ａとの混合水が貯留されることになる。これらの水は全て、被処理水Ｂと混合することで被処理水Ｂの希釈水として機能するものである。第２の半透膜処理設備３の安定運転のためには、被処理水Ｂの希釈倍率を一定とし、第２の半透膜処理設備３に供給する原水の浸透圧の変動を少なくすることが好ましく、そのためには、希釈水である濃縮水または被処理水Ａまたは濃縮水と被処理水Ａとの混合水を同一の濃縮水貯留槽２０に一旦貯留し、その後被処理水Ｂと混合する方が、流量制御による希釈倍率の安定化を図ることができる。
【００３０】
ここで、濃縮水貯留槽２０にオーバーフロー管を設け、濃縮水と被処理水Ａが多くなりすぎたときには系外に排出できる構造とすることが好ましいが、濃縮水の少なくとも一部を系外に排出する濃縮水排出手段１８と、濃縮水貯留槽２０の水位が所定値以上のときに、前記濃縮水排出手段１８によって濃縮水を系外に排出する濃縮水排出制御手段とを備えたことがさらに好ましい。これにより、濃縮水よりも被処理水Ａを優先的に利用することができ、第２の半透膜処理設備の安定運転にさらに寄与することとなる。具体的な制御方法として、例えば、図１６のように、濃縮水貯留槽２０に槽内水位を測定する水位計２１を設置し、水位計２１で測定される水位値が所定値以上となったときに、濃縮水配管上の濃縮水排出配管分岐点に設置された三方弁１９が、濃縮水が濃縮水貯留槽２０に流入する方向から、濃縮水排出配管に向かう方向に切り替わるようにする方法などがある。このとき、三方弁ではなく、濃縮水排出配管上と、濃縮水配管上の濃縮水排出配管分岐点と濃縮水貯留槽２０との間とに、それぞれ弁を設けることでも同様な機能を実現することができる。
【００３１】
また、図１７のように、バイパスライン７で送液される被処理水Ａの流量を計測するバイパスライン流量計測手段２２またはバイパスライン７で送液される被処理水Ａと濃縮水との混合水の流量を計測する混合水流量計測手段２３と、被処理水Ｂを送液する被処理水Ｂ送液手段２４と、バイパスライン流量計測手段２２または混合水流量計測手段２３によって計測された流量値に基づいて、被処理水Ｂ送液手段２４によって送液する被処理水Ｂの流量を調整する被処理水Ｂ流量調整手段とを備えたことが好ましい。これにより、例えば、第２の半透膜処理設備３が、原水の浸透圧変動に耐えられる構造になっている場合には、被処理水Ａがバイパスライン７で送液されることによって、被処理水Ｂの希釈水である被処理水Ａと濃縮水の流量が増加したときに、被処理水Ｂの流量を低下させることで、被処理水Ｂの取水・送液のためのエネルギーおよびコスト、および、被処理水Ｂの前処理に要するエネルギーおよびコストを低減させ、さらに、希釈倍率を高めることで第２の半透膜処理設備３に供給される原水の浸透圧を低減させ、第２の半透膜処理設備３に必要な高圧ポンプの動力低減に寄与することができる。また、例えば、第２の半透膜処理設備３が複数の系列で構成され、その一部が予備系列となっている場合には、被処理水Ａがバイパスライン７で送液されることによって、被処理水Ｂの希釈水である被処理水Ａと濃縮水の流量が増加したときに、それに合わせて、例えば希釈倍率が一定となるように、被処理水Ｂの流量を増加させることで、第２の半透膜処理設備３で処理可能な原水量を増加させ、生産水量を増加させることができる。
【００３２】
ここで、バイパスライン流量計測手段および混合水計測手段は、流量計など、液体の流量を測定できるものであればよく、特に限定するものではない。また、被処理水Ｂ送液手段は、被処理水Ｂを送液可能なものであればよく、一般的には送液ポンプが該当するが、水頭差を利用した送液手段でもよい。また、被処理水Ｂ流量調整手段は、被処理水Ｂの流量を調整可能な機能を有すれば、形状や方式は特に限定しないが、図１７のように、被処理水Ｂの供給配管上に流量計２５を設置し、バイパスライン流量計測手段または混合水流量計測手段である流量計での流量値から、被処理水Ｂの送液流量値を決定し、決定された被処理水Ｂの送液流量値と流量計２５で測定される流量値とが一定となるように、被処理水Ｂ送液手段２４の送液量を調整する（具体的には、被処理水Ｂ送液手段がポンプである場合にはインバータ制御を、自然水頭の場合には電磁弁による開口度調整などが挙げられる）方法がある。
【００３３】
ここで、被処理水Ａあるいは被処理水Ｂを処理する第１の半透膜処理設備２および第２の半透膜処理設備３について説明する。半透膜とは、被処理液中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させない半透性の膜である。水処理技術では、この半透膜の一例としてＮＦ膜やＲＯ膜が挙げられる。ＮＦ膜あるいはＲＯ膜は、被処理水中に含まれる溶質を再生水として利用可能な濃度まで低減することができる性能を有していることが要求される。具体的には、塩分やミネラル成分等、多種のイオン、例えばカルシウムイオン、マグネシウムイオン、硫酸イオンのような二価イオンや、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオンのような一価イオン、また、フミン酸（分子量Ｍｗ≧１００，０００）、フルボ酸（分子量Ｍｗ＝１００〜１，０００）、アルコール、エーテル、糖類などをはじめとする溶解性有機物を阻止する性能を有することが求められる。ＮＦ膜とは、操作圧力が１．５ＭＰａ以下、分画分子量が２００から１，０００で、塩化ナトリウムの阻止率９０％以下のろ過膜と定義されており、それよりも分画分子量の小さく、高い阻止性能を有するものをＲＯ膜という。また、ＲＯ膜でもＮＦ膜に近いものはルースＲＯ膜とも呼ばれる。
【００３４】
ＮＦ膜やＲＯ膜は、中空糸膜や平膜の形状があり、いずれも本発明において適用することができる。また、取り扱いを容易にするため中空糸膜や平膜を筐体に収めて流体分離素子（エレメント）としたものを用いることができる。この流体分離素子は、ＮＦ膜やＲＯ膜として平膜状のものを用いる場合、例えば、多数の孔を穿設した筒状の中心パイプの周囲に、ＮＦ膜あるいはＲＯ膜とトリコットなどの透過水流路材と、プラスチックネットなどの供給水流路材とを含む膜ユニットを巻回し、これらを円筒状の筐体に収めた構造とするのが好ましい。複数の流体分離素子を直列あるいは並列に接続して分離膜モジュールとすることも好ましい。この流体分離素子において、供給水は一方の端部からユニット内に供給され、他方の端部に到達するまでの間にＮＦ膜あるいはＲＯ膜を透過した透過水が、中心パイプへと流れ、他方の端部において中心パイプから取り出される。一方、ＮＦ膜あるいはＲＯ膜を透過しなかった供給水は、他方の端部において濃縮水として取り出される。
【００３５】
これらＮＦ膜あるいはＲＯ膜の膜素材としては、酢酸セルロース、セルロース系のポリマー、ポリアミド、及びビニルポリマーなどの高分子材料を用いることができる。代表的なＮＦ膜／ＲＯ膜としては、酢酸セルロース系またはポリアミド系の非対称膜、及び、ポリアミド系またはポリ尿素系の活性層を有する複合膜を挙げることができる。
【００３６】
ところで、本発明において、図２では被処理水Ａおよび被処理水Ｂは直接、第１の半透膜処理設備２および第２の半透膜処理設備３に供給しているため、被処理水Ａおよび／または被処理水Ｂ中に有機物や微粒子が含まれていた場合、第１の半透膜処理設備２および／または第２の半透膜処理設備３の膜に捕捉され、膜が目詰まりを起こしやすくなり長期間の使用が不可能になる場合もある。このようになると、頻繁に設備内の半透膜を頻繁に交換することになるため、人件費や膜費が増大し、造水コストの増加につながる。
【００３７】
そこで、本願発明においては、図３〜図８に示すように、第１の半透膜処理設備２および／または第２の半透膜処理設備３にそれぞれ第１の前処理設備１および／または第２の前処理設備９を設置し、第１の前処理設備１および／または第２の前処理設備９で被処理水を前処理した後、第１の半透膜処理設備２および／または第２の半透膜処理設備３で処理して淡水を生産する造水システムを適用することができ、被処理水Ａまたは／および被処理水Ｂ中に有機物や微粒子が含まれていた場合には、好適に当該システムを適用することができる。当該システムを適用することにより、被処理水が前処理設備にて処理されるため、後段にある半透膜処理設備内の膜が被処理水中の有機物や微粒子などによる目詰まりを起こすことがなくなり、半透膜処理設備内の膜の寿命を延ばすことが可能になる。
【００３８】
ここで、本発明の態様を具体的に説明するために例示した図４〜図７について説明する。
【００３９】
図４および図５は、被処理水Ｂ処理ライン側にのみ第２の前処理設備９を設けたものである。該システムでの被処理水Ａおよび被処理水Ｂの通常の処理時は、第１の半透膜処理設備２へ連接される供給水弁４、濃縮水弁５、生産水弁６は全て開として、一方で、被処理水Ａのバイパスライン弁８は閉として、被処理水Ａのバイパスライン配管７内に被処理水Ａを流入させない。しかし、第１の半透膜処理設備２に何らかの問題が生じて処理ができなくなった際は、第１の半透膜処理設備２へ連接される供給水弁４、濃縮水弁５、生産水弁６は全て閉として、一方で、バイパスライン弁８は開として、被処理水Ａをバイパスライン配管７内に流入させ、被処理水Ｂ処理ラインと合流させる。この時、被処理水Ａの水質によりバイパスラインの合流ポイントを変えることができる。被処理水Ａ中に有機物や微粒子の含有濃度が低い場合は、第２の半透膜処理設備３の膜が目詰まりを起こすことは少ないため、図４に示すように、第２の前処理設備９の処理水と合流させて、第２の半透膜処理設備３で処理して淡水を得ることが好ましい。一方、被処理水Ａ中に有機物や微粒子の含有濃度が高い場合は、第２の半透膜処理設備３の膜が目詰まりを起こしやすくなるため、図５に示すように、被処理水Ｂと合流させて、第２の前処理設備９で処理してから第２の半透膜処理設備３で処理して淡水を得ることが好ましい。
【００４０】
図６および図７は、被処理水Ａ処理ライン側に第１の前処理設備１を設け、被処理水Ｂ処理ライン側に第２の前処理設備９を設けたものである。該システムでの被処理水Ａおよび被処理水Ｂの通常の処理時は、第１の半透膜処理設備２へ連接される供給水弁４、濃縮水弁５、生産水弁６は全て開として、一方で、被処理水Ａのバイパスライン弁８は閉として、被処理水Ａのバイパスライン配管７内に被処理水Ａを流入させない。しかし、第１の半透膜処理設備２に何らかの問題が生じて処理ができなくなった際は、第１の半透膜処理設備２へ連接される供給水弁４、濃縮水弁５、生産水弁６は全て閉として、一方で、バイパスライン弁８は開として、被処理水Ａをバイパスライン配管７内に流入させ、被処理水Ｂ処理ラインと合流させる。この時、第１の前処理設備１の処理水の水質によりバイパスラインの合流ポイントを変えることができる。第１の前処理設備１の処理水中に有機物や微粒子の含有濃度が低い場合は、第２の半透膜処理設備３の膜が目詰まりを起こすことは少ないため、図６に示すように、第２の前処理設備９の処理水と合流させて、第２の半透膜処理設備３で処理して淡水を得ることが好ましい。一方、第１の前処理設備１の処理水中に有機物や微粒子の含有濃度が高い場合は、第２の半透膜処理設備３の膜が目詰まりを起こしやすくなるため、図７に示すように、被処理水Ｂと合流させて、第２の前処理設備９で処理してから第２の半透膜処理設備３で処理して淡水を得ることが好ましい。
【００４１】
また、本発明においては、バイパスラインおよび／または第１の半透膜処理設備２から排出される濃縮水ラインにも、必要に応じて前処理設備を設けることができ、図８には、バイパスラインに第３の前処理設備１０、第１の半透膜処理設備２から排出される濃縮水ラインに第４の前処理設備１１を設けた、本発明における好ましい態様の一つを示す。各前処理設備の組み合わせは被処理水Ａおよび被処理水Ｂの水質によって決定されればよく、また、各前処理設備内でも複数の処理を組み合わせることができる。
【００４２】
ここで、第１の前処理設備１および第２の前処理設備９、第３の前処理設備１０、第４の前処理設備１１について説明する。各前処理設備については、特に限定されることはなく、活性汚泥処理設備や、活性汚泥処理とＭＦ／ＵＦ膜あるいは砂ろ過との二段処理設備、ＭＢＲ設備、ＭＦ／ＵＦ膜ろ過処理設備あるいは砂ろ過処理設備、などが使用できる。その他、前処理設備を効率的に稼動させるために凝集剤やｐＨ調整剤、次亜塩素酸ナトリウムのような酸化剤を添加しても構わない。また、前処理設備で膜を使用する場合、使用される膜についても特に限定されることはなく、平膜、中空糸膜、管状型膜、その他いかなる形状のものも適宜用いることができる。膜の素材については、特に限定しないが、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースや、セラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいると好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、複合的な水処理技術を利用した造水システムに関するものであり、被処理水Ａと被処理水Ｂを原水とし、淡水化技術により淡水を得るシステムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：第１の前処理設備
２：第１の半透膜処理設備
３：第２の半透膜処理設備
４：供給水弁
５：濃縮水弁
６：生産水弁
７：バイパスライン配管
８：バイパスライン弁
９：第２の前処理設備
１０：第３の前処理設備
１１：第４の前処理設備
１２：被処理水Ａ貯留槽
１３：水位計
１４：オーバーフロー管
１５：第１の被処理水Ａ流量計測手段（流量計）
１６：第２の被処理水Ａ流量計測手段（流量計）
１７：濃縮水流量計測手段（流量計）
１８：濃縮水排出手段
１９：三方弁
２０：濃縮水貯留槽
２１：水位計
２２：バイパスライン流量計測手段（流量計）
２３：混合水流量計測手段（流量計）
２４：被処理水Ｂ送液手段（ポンプ）
２５：流量計
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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