(57)【要約】  本発明は自然エネルギーを主動力とした水処理装置の劣化やファウリングを抑制しながら、安定に造水することを目的とする。本発明は工程Ａと工程Ｂを含む水処理プロセスを用いた造水方法であって、前記工程Ａは最も電力を消費する処理ユニットで構成され、前記水処理プロセスは自然エネルギー由来の電力を主な動力源にして優先的に前記工程Ａを稼働し、前記工程Ａの稼働に必要な電力が維持できない期間は前記工程Ａの稼働を停止すると共に、少なくとも一部の期間において前記工程Ｂを稼働する造水方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工程Ａと工程Ｂを含む複数の工程から構成される水処理プロセスを用いて生産水を得る造水方法であって、
前記工程Ａは、前記複数の工程のうち、最も電力を消費する処理ユニットで構成され、
前記水処理プロセスは自然エネルギー発電ユニットから得られる電力を主な動力源にし、
前記工程Ａの稼働に必要な電力が維持できている期間は優先的に前記工程Ａを稼働し、それ以外の期間は前記工程Ａの稼働を停止すると共に、少なくとも一部の期間において前記工程Ｂを稼働することを特徴とする造水方法。
【請求項２】
前記工程Ａが、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜及び逆浸透膜からなる群より選ばれる少なくとも１の膜を稼働させる工程であることを特徴とする請求項１に記載の造水方法。
【請求項３】
前記工程Ｂが、前記工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程、前処理ユニットを稼働する工程、後処理ユニットを稼働する工程並びにユニットおよび配管における滞留汚染防止操作を行う工程からなる群より選ばれる少なくとも１の工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の造水方法。
【請求項４】
前記工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程が、前記工程Ａの被処理水側へ通水することにより行われることを特徴とする請求項３に記載の造水方法。
【請求項５】
前記工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程における少なくとも一部の期間において、殺菌剤、酸又はアルカリを添加することを特徴とする請求項４に記載の造水方法。
【請求項６】
前記自然エネルギー発電ユニットに供給される自然エネルギーが太陽光、風力及び波力からなる群より選ばれる少なくとも１を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の造水方法。
【請求項７】
前記水処理プロセス中にさらに電力貯蔵手段を備え、前記自然エネルギー発電ユニットに供給される自然エネルギーによる発電力の変動を抑えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の造水方法。
【請求項８】
前記電力貯蔵手段が、蓄電池、揚水及び電気分解からなる群より選ばれる少なくとも１の手段からなることを特徴とする請求項７に記載の造水方法。
【請求項９】
前記工程Ａによって処理された処理水質が設定値以上に悪化した場合及び前記工程Ａを構成する処理ユニットへの被処理水の供給圧力が設定値を下回った場合の少なくともいずれか一方の場合に、前記工程Ａの稼働を停止することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の造水方法。
【請求項１０】
前記工程Ａを構成する処理ユニットが逆浸透膜であり、被処理水の浸透圧が３ｂａｒ以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の造水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギーを利用して被処理水中から不純物を除去する水処理プロセスを用いて生産水を得る造水方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年深刻化してきている水環境の悪化に伴い、これまで以上に水処理技術が重要になってきており、とくに分離膜利用技術が非常に幅広く適用されてきている。分離膜利用技術は、飲料水、工業用水、農業用水などを得るために河川水、湖沼水などの浄化に主に適用されてきた。
一方、水資源が極端に少なく、かつ、石油による熱資源が非常に豊富である中東地域では、蒸発法を中心に海水淡水化が進められてきた。【０００３】
しかし、中東以外の熱資源が豊富でない地域でも、海水淡水化のニーズが高まり、とくに１９９０年以降、所要動力が小さい半透膜（とくに逆浸透膜）を用いた淡水化プロセスが採用され、カリブ諸島や地中海エリアなどで多数のプラントが建設され実用運転されている。【０００４】
逆浸透膜設備では、圧力エネルギーを有する濃縮海水が排出されるため、エネルギー回収ユニットによって圧力回収を行うのが一般的であり、これによってさらに、所要動力が低減できる仕組みになっている。最近では、逆浸透法の技術進歩による信頼性の向上やコストダウンに加え、エネルギー回収技術の著しい向上によって中東においても多くの逆浸透法海水淡水化プラントが建設されるに至っている。【０００５】
しかしながら、逆浸透膜による海水淡水化が万能というわけではなく、中東のように高濃度海水の場合や、さらには海水温度が高い場合には、脱塩能力が低下し、処理水（淡水）の塩濃度が大きくなる傾向にある（非特許文献１）。そのため、高品質の処理水を得るために、脱塩水を再度低圧逆浸透膜で処理する、透過水二段法という方法が多く建設・稼働されるにいたっており、逆浸透膜性能の向上、プロセス・システムの改善による更なる所要エネルギー低減が求められている。【０００６】
そのための方法として、逆浸透膜を複数種類組み合わせる方法、逆浸透膜の濃縮水を再度逆浸透膜で処理する方法、ナノろ過膜で前処理して硬度成分を除去し、逆浸透膜の回収率を上げる方法、ナノろ過膜の処理水を再度ナノろ過膜で処理する方法等が提案され、実用化に至っているものも少なくない（特許文献１〜３、非特許文献２）。【０００７】
さらに、エネルギー消費量が低減したといっても、分離膜による水処理には電力が必要とされ、その源は、石油や石炭による火力や原子力といった、必ずしも環境に優しい技術とは言い難いエネルギーである。そのため、太陽エネルギー、風力、波力などの自然エネルギーによって産み出された電力を活用する試みがなされている（非特許文献３、特許文献４）。【０００８】
これら自然エネルギーの大きな課題の一つとして、電力の安定供給が挙げられる。すなわち、太陽エネルギーは夜間にはほとんど得られず、風力は凪には得られない。そのため、非特許文献３にもあるように大きな蓄電池を備え、発電量の変動を吸収する必要がある。しかしながら、高コストな蓄電池が淡水化コストに大きな影響を与え、実用化、普及にとって大きな障害となっている。【０００９】
現在は、水力、火力、原子力といった従来の発電技術による電力と自然エネルギーとを併用する技術が実用化されているが、電力の安定供給のためには発電量を制御しやすい水力や火力を中心とする必要があり、自然エネルギーのように状況によって発電量が変動する発電方法を主体とした技術の実用化・普及には至っていない。【００１０】
とくに逆浸透膜を海水淡水化に適用する場合、浸透圧以上の圧力がかからなければ淡水を得ることができないため、特定期間、すなわち、太陽光であれば、昼間の日射量が大きな時間しか淡水製造ができないでいた。さらに、浸透圧を上回るポンプ圧力が発電だけでは得られないときは、大容量の蓄電池を備えるか、従来の発電技術による電力を併用しなければ、逆浸透膜装置を停止せざるを得ない。しかも、その停機時間の間には、滞留水における微生物繁殖や膜の汚染の危険性がある。また、中東の夏季のように気温が水温を遙かに上回り、分離膜の保管許容温度を上回る場合は、空調により気温を下げるという高コストな方法を採るか、通水を続けて分離膜の温度上昇を抑制しなければ、分離膜が劣化してしまうという別の問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国特許第３５５１１２７号公報
【特許文献２】日本国特開平８−１０８０４８号公報
【特許文献３】日本国特開平８−２０６４６０号公報
【特許文献４】日本国特開２０００−２０２４４１号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】谷口雅英ら、“Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ａ  ｒｅｖｅｒｓｅ  ｏｓｍｏｓｉｓ  ｐｌａｎｔ  ａｄｏｐｔｉｎｇ  ａ  ｂｒｉｎｅ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｔｗｏ−ｓｔａｇｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ”，Ｊ．Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉ．，１８３，ｐ２４９（２００１）．
【非特許文献２】Ｓ．Ａｄｈａｍ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｌｏｎｇ  Ｂｅａｃｈ’ｓ  ｄｕａｌ−ｓｔａｇｅ  ＮＦ  ｂｅａｔｓ  ｓｉｎｇｌｅ−ｓｔａｇｅ  ＳＷＲＯ”，Ｄ＆ＷＲ  １３（３），ｐ１８（２００３）．
【非特許文献３】Ａ．Ｋｕｎｃｚｙｎｓｋｉ，“Ｄｅｖｅｌｅｏｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  １０００−５０００  ＧＰＤ  ｓｏｌａｒ  ｐｏｗｅｒ  ＳＷＲＯ”，Ｐｒｏｃ．ＩＤＡ  Ｗｏｒｌｄ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｎ  Ｄ＆ＷＲ，ＢＡＨ０３−０４０（２００３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
自然エネルギー主体の電力を逆浸透膜による海水淡水化に適用する場合、電力供給量に応じた逆浸透膜装置の最適運転（最適稼働）が可能なシステム、またその最適運転技術が求められており、種々検討されているものの、改善の余地があった。【００１４】
本発明の課題は、自然エネルギーを主動力とした水処理装置の劣化やファウリングを抑制しながら、安定に造水することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、複数の工程から構成される水処理プロセスを用いて生産水を造水する方法であって、自然エネルギー発電ユニットから得られる電力を主な動力源とし、前記複数の工程のうち稼働させる工程を適宜選択することにより上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１６】
すなわち、本発明の要旨は以下の（１）〜（１０）のとおりである。
（１）  工程Ａと工程Ｂを含む複数の工程から構成される水処理プロセスを用いて生産水を得る造水方法であって、
前記工程Ａは、前記複数の工程のうち、最も電力を消費する処理ユニットで構成され、
前記水処理プロセスは自然エネルギー発電ユニットから得られる電力を主な動力源にし、
前記工程Ａの稼働に必要な電力が維持できている期間は優先的に前記工程Ａを稼働し、それ以外の期間は前記工程Ａの稼働を停止すると共に、少なくとも一部の期間において前記工程Ｂを稼働することを特徴とする造水方法。
（２）  前記工程Ａが、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜及び逆浸透膜からなる群より選ばれる少なくとも１の膜を稼働させる工程であることを特徴とする前記（１）に記載の造水方法。
（３）  前記工程Ｂが、前記工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程、前処理ユニットを稼働する工程、後処理ユニットを稼働する工程並びにユニットおよび配管における滞留汚染防止操作を行う工程からなる群より選ばれる少なくとも１の工程であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の造水方法。
（４）  前記工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程が、前記工程Ａの被処理水側へ通水することにより行われることを特徴とする前記（３）に記載の造水方法。
（５）  前記工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程における少なくとも一部の期間において、殺菌剤、酸又はアルカリを添加することを特徴とする前記（４）に記載の造水方法。
（６）  前記自然エネルギー発電ユニットに供給される自然エネルギーが太陽光、風力及び波力からなる群より選ばれる少なくとも１を含むことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１に記載の造水方法。
（７）  前記水処理プロセス中にさらに電力貯蔵手段を備え、前記自然エネルギー発電ユニットに供給される自然エネルギーによる発電力の変動を抑えることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか１に記載の造水方法。
（８）  前記電力貯蔵手段が、蓄電池、揚水及び電気分解からなる群より選ばれる少なくとも１の手段からなることを特徴とする前記（７）に記載の造水方法。
（９）  前記工程Ａによって処理された処理水質が設定値以上に悪化した場合及び前記工程Ａを構成する処理ユニットへの被処理水の供給圧力が設定値を下回った場合の少なくともいずれか一方の場合に、前記工程Ａの稼働を停止することを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか１に記載の造水方法。
（１０）  前記工程Ａを構成する処理ユニットが逆浸透膜であり、被処理水の浸透圧が３ｂａｒ以上であることを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれか１に記載の造水方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって、自然エネルギーから得られる電力を動力源としつつ、電力消費が大きい処理ユニットの汚染を防止し、環境負荷を抑えつつ水処理装置により安定に造水する方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の造水方法で使用する水処理装置の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明はこの図面に示す実施態様に限定されるものではない。
【００２０】
本発明の造水方法を適用する水処理プロセスは、少なくとも工程Ａと工程Ｂを含む複数の工程から構成される。工程Ａは、複数の工程のうち、最も電力を消費する処理ユニットからなる。すなわち工程Ａは、他の１又は２以上の工程Ｂよりも大きな消費電力を要する。
【００２１】
本発明において、工程Ａは、その消費電力が全工程の中で最大である処理ユニットから構成され、工程Ｂは、その消費電力が工程Ａの最低所要電力未満である処理ユニットから構成されるものとする。なお工程Ｂは、工程Ａを除く複数の工程から選ばれる１以上の工程であるが、工程Ｂが複数の工程からなるとき、その消費電力の合計は、工程Ａの消費電力を超えないものとする。
【００２２】
また、本発明では前記水処理プロセスは自然エネルギー発電ユニットから得られる電力を主な動力源にし、前記工程Ａの稼働に必要な電力が維持できている期間は優先的に前記工程Ａを稼働し、それ以外の期間は前記工程Ａの稼働を停止すると共に、少なくとも一部の期間において前記工程Ｂを稼働することを特徴とする。
以下、図１を用いて本発明について説明する。また、工程Ａ及び工程Ｂについての詳細は後述する。
【００２３】
図１は、本発明の造水方法に適用可能な水処理装置の一例を示すフロー図である。
図１において、原水１は、原水タンク２に供給され、前処理ポンプ３で前処理ユニット４（工程Ｂの一例）に供給、処理され、前処理水として前処理水タンク５に貯留される。その後前処理水は、高圧ポンプ６によって昇圧され、逆浸透膜ユニット７（工程Ａの一例）で処理され、その処理水（透過水）は透過水タンク８に貯留される。また逆浸透膜ユニット７から排出される濃縮水は、濃縮水バルブ１３ａから濃縮水ライン１２ａを通って取出される。
逆浸透膜ユニット７の透過水は、透過水タンク８から昇圧ポンプ９で後処理ユニット１０である低圧逆浸透膜ユニット（工程Ｂの一例）に供給、処理され、その透過水が生産水として生産水タンク１１に送られる。また後処理ユニット１０である低圧逆浸透膜ユニットから排出された濃縮水は、濃縮水バルブ１３ｂから濃縮水ライン１２ｂを通って取出される。
【００２４】
図１のフローにおいて必要な動力は、自然エネルギー発電ユニット１５によって得られる電力が供給される。また短時間の電力供給量の変動を吸収するために小型の電力貯蔵ユニット１４等の電力貯蔵手段を備えることができる。さらに電力安定供給制御ユニット１６によって必要な電力を各ユニット（図１においては、前処理ポンプ３、高圧ポンプ６、昇圧ポンプ９）に選択的に供給するようになっている。
【００２５】
本発明の適用に当たり、例えば、図１の水処理装置を稼働するために必要な電力として、前処理ポンプ３を含む前処理ユニット４の消費電力が１０ｋＷ、高圧ポンプ６を含む逆浸透ユニット７の消費電力が６０ｋＷ、昇圧ポンプ９を含む後処理ユニット１０の消費電力が３０ｋＷであったとした場合を例として以下に詳述する。ここで、最も電力を消費する処理ユニットは逆浸透ユニット７であることから、高圧ポンプ６を含む逆浸透ユニット７で構成される水処理プロセスが本発明における工程Ａとなる。また前処理ポンプ３を含む前処理ユニット４や昇圧ポンプ９を含む後処理ユニット１０で構成される水処理プロセスは、工程Ｂの一例となる。
【００２６】
自然エネルギー発電ユニット１５から供給される電力を電力貯蔵ユニット１４で平準化した平均供給電力が６０ｋＷ以上である期間は、工程Ａの稼働に必要な電力が維持できている期間であり、当該期間は優先的に高圧ポンプ６に電力を供給し、逆浸透膜ユニット７によって透過水を得る（工程Ａ）。
また、平均供給電力が４０ｋＷ以上６０ｋＷ未満の場合は、工程Ａの稼働を停止し、前処理ポンプ３と昇圧ポンプ９に電力を供給して、前処理ユニット４と後処理ユニット１０を稼働する。平均供給電力が３０ｋＷ以上４０ｋＷ未満の場合は、昇圧ポンプ９に電力を供給して後処理ユニット１０を稼働する。平均供給電力が１０ｋＷ以上３０ｋＷ未満の場合は、前処理ポンプ３に電力を供給して前処理ユニットを稼働する。
なお、平均供給電力が１００ｋＷ以上である期間は、全てのポンプに電力を供給して、全ユニットを稼働させる。
【００２７】
以上は、本発明を分かりやすく説明するための稼働方法の一例であるが、他に、上述した各ユニットの稼働には十分ではないが、余剰な電力がある場合には、工程Ｂの一例としてそれぞれのユニットを通水洗浄することも可能である。
またそれぞれのユニットの出力を落として、消費電力を抑えることも可能である。消費電力を抑えることにより、例えば、６０ｋＷ未満の発電力であっても逆浸透膜ユニット７を稼働することが可能である。ただし、消費電力を抑えて水処理ユニットを稼働させた場合は透過水を得る速度が低下し、さらに工程を構成する水処理方法によっては、水量が出てこない（すなわち、最低所要電力がある）場合や、水質悪化を招く場合がある。
【００２８】
例えば、被処理水のＴＤＳ（全溶解性固形分）が１００００ｍｇ／ｌ程度あると、その浸透圧が３ｂａｒ程度になるが、逆浸透膜を用いて水処理を行う場合には浸透圧に対抗する圧力が必要なため、自然エネルギーによる発電量が小さく、ポンプによる加圧が浸透圧以下しか得られない場合には、逆浸透膜は稼働できない。これに対し、一般的な精密ろ過膜や限外ろ過膜の場合、その浸透圧以下の圧力でも稼働可能であり、工程Ａを構成する処理ユニットに対して最低所要電力を設定することができる。すなわち、本発明の適用に当たって、このように最低所要電力があるプロセスを工程Ａとして本発明を適用すると非常に効率的である。例えば工程Ａを構成する処理ユニットを逆浸透膜プロセスにし、被処理水の浸透圧が３ｂａｒ以上である被処理水を処理することができる電力量を閾値とすることが好ましい。
【００２９】
海水を被処理水とした淡水化逆浸透膜を用いた水処理を行う場合、海水の浸透圧が２５ｂａｒ程度であるため、２５ｂａｒよりも大きな圧力をかけなければ、逆浸透膜を稼働することが出来ない。また、逆浸透膜を稼働できる場合でも、その稼働圧が十分高くない場合には、透過水の塩濃度が上昇するために処理後の水質が満足できない場合もあり、このような場合は、その工程の稼働を停止することが好ましい。
【００３０】
したがって、工程Ａによって処理された処理水質が設定値以上に悪化した場合及び工程Ａを構成する処理ユニットへの被処理水の供給圧力が設定値を下回った場合の少なくともいずれか一方の場合には、工程Ａの稼働を停止することが好ましい。
【００３１】
上記のとおり、工程Ａの処理水質の設定値は、目的とする生産水の水質にあわせて適宜決めることができる。また工程Ａの処理ユニットへの被処理水の供給圧力の設定値は、被処理水の浸透圧および生産効率（透過流束、回収率等）に基づき、適宜設定することができる。
【００３２】
さらに、上記の水処理方法の例の場合、前処理ユニット４の稼働に関しては、もっとも消費電力が少ないので、稼働率を最も大きくすることが出来るが、工程Ａに供する前処理水タンク５の水位が十分に得られているときは、前処理ユニット４を稼働停止することも好ましい実施態様である。
【００３３】
本発明の造水方法に適用可能な自然エネルギー発電ユニットに供給される自然エネルギー源としては、とくに制約はなく、太陽光、波力、風力などが挙げられるが、これらのうち少なくとも１種の自然エネルギーを含むことが好ましく、これらを組み合わせて適用してもよい。この中でも、時間によって発電力が周期的に変動する太陽光発電が本発明により適している。
【００３４】
太陽光を利用する場合、太陽高度の高い時間帯、すなわち、正午を中心とした時間帯は、優先的に工程Ａを稼働させることが出来、それ以外の時間帯、すなわち、朝夕には、工程Ｂとして、前処理ユニットや後処理ユニットを稼働させ、さらに日の出日の入り前後には、膜の洗浄を実施し、そして、夜間は、稼働を完全に停止するか小型の蓄電ユニット（電力貯蔵ユニット）の容量で可能な範囲で、各工程に被処理水、透過水、生産水などを流し、各ユニットや配管の滞留汚染を防止することが出来る。
【００３５】
すなわち、工程Ａの稼働に必要な電力が維持できない期間は工程Ａの稼働を停止し、当該期間内の少なくとも一部の期間は工程Ｂを稼働する。そして、当該工程Ｂは、工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程、前処理ユニットを稼働する工程、後処理ユニットを稼働する工程並びにユニットおよび配管における滞留汚染防止操作を行う工程からなる群より選ばれる少なくとも１の工程であることが好ましい。
【００３６】
工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄する工程においては、ユニットの汚れ程度に応じて、殺菌剤、酸又はアルカリを添加適用すると、より効果的である。
【００３７】
本発明における電力貯蔵ユニットとして適用可能な電力貯蔵手段に特に制約はなく、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウム電池などの蓄電池；キャパシタ；水を高いところに送水貯留する揚水；水素を製造する電気分解などを適用することが可能である。中でも、蓄電池、揚水及び電気分解からなる群より選ばれる少なくとも１の手段により電力を貯蔵することが好ましい。
【００３８】
水処理プロセス中に上記のような電力貯蔵手段を備えると、太陽の動きで発電力が周期的に変動するような太陽光などの自然エネルギーをエネルギー源とする場合に、発電力の変動を抑えることができることから好ましい。
より具体的には、日毎にそれぞれの工程を適切に稼働するためのプログラムを効率的に作ることができるため好ましい。
なお、このプログラミングに関しては、特許文献４に例示されるように、気象情報を取り込んで、発電量を予測すれば、さらに精度の高い稼働管理をすることが可能となる。
【００３９】
次に、各工程について説明する。
本発明の造水方法では、工程Ａを構成する処理ユニットとしては、最も電力を消費すると共に水処理装置の中心になるプロセスユニットであれば、特に制約はなく、電気透析、蒸発法、分離膜などを挙げることが出来る。中でも、省エネルギーに優れ、フレキシブルな稼働が可能であることから、分離膜ユニットの適用が好ましい。
【００４０】
分離膜ユニットとしても、特に制限はなく、様々な分離ユニットを用いることが出来る。中でも、マイクロメートル以下の高精度の固液分離が可能な糸巻きフィルター、不織布フィルター、精密ろ過膜、限外ろ過膜や溶解物質の分離が可能なナノろ過膜、逆浸透膜が好ましく、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜及び逆浸透膜からなる群より選ばれる少なくとも１の膜を稼働させることがより好ましい。
【００４１】
これら分離膜ユニットの最低所要電力は、その中心となる分離膜、高圧ポンプ、付随するバルブおよび計測器等の分離膜ユニットを稼働させるために必要な電力の合計とする。
【００４２】
またこれらの分離膜は、被処理水によっては汚染が進行して膜の性能低下を引き起こすことがあるため、適宜被処理水に対して前処理を実施することで、供給に適した水質にする。
【００４３】
前処理ユニットとしては、工程Ａに悪影響を及ぼす物質を除去したり、工程Ａの除去性能を補助するための分離精度の低い処理を行うプロセスが挙げられる。
工程Ａに悪影響を及ぼす物質の除去としては、吸着、凝集沈殿、加圧浮上などの物理化学的な処理や好気性や嫌気性の生物処理が代表的な例として挙げられる。
分離精度の低い処理としては、砂ろ過、糸巻フィルター、ろ布、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、工程Ａよりも除去性能が低い逆浸透膜などが挙げられる。ここで、前処理工程に適用される精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜および逆浸透膜は、上述のとおり、その消費電力が、工程Ａを構成する処理ユニットの最低所要電力より小さいものとする。
【００４４】
一方、後処理として、前処理や工程Ａで十分に除去できなかった水質を除去するために、再度、工程Ａと同様の処理を行ったり、吸着剤、ＵＶ殺菌などの処理を行うことが出来る。ただし、後処理工程に適用される処理ユニットは、前処理工程と同様に、その消費電力が、工程Ａを構成する処理ユニットの最低所要電力より小さいものとする。
【００４５】
これらの処理ユニットは、工程Ａを構成する処理ユニットを含めて、被処理水によって汚染されていくので、性能を回復させるために適宜、オンラインもしくはオフラインで洗浄を行うのが一般的である。
【００４６】
オンラインの場合は、洗浄薬品を被処理水側に注入する。例としては、先述したように、ユニットの汚れの程度に応じて、殺菌剤、酸又はアルカリを添加適用する。より具体的には、次亜塩素酸、クロラミン、二酸化塩素、過マンガン酸カリウム、次亜硫酸ナトリウム、２，２−ジブロモ―３−ニトリロプロピオンアミド（ＤＢＮＰＡ）などの殺菌剤や硫酸、塩酸、クエン酸などの一般的な酸や、水酸化ナトリウムなどのアルカリが挙げられる。これらを取水やユニットへの供給水などに連続又は間欠注入することが出来る。
【００４７】
オフラインの場合は、被処理水や処理水などをそのままの状態、もしくは、加温したり上述の洗浄薬品を添加して洗浄効果を上げた状態で汚染部分に供給し、フラッシングや浸漬をすることが一般的である。ここでいう汚染部分とは、被処理水側、処理水側のいずれでも構わないが、汚染しやすい被処理水側に適用することが好ましい。
【００４８】
以上詳述したように、本発明において、水処理工程を工程Ａとし、前処理工程、後処理工程、工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄処理する工程並びにユニットおよび配管における滞留汚染防止操作を行う工程からなる群より選ばれる少なくとも１の工程を、本発明における工程Ｂとすることが好ましい。また、工程Ａを構成する処理ユニットを洗浄処理する工程では、工程Aの被処理水側へ通水することにより洗浄処理をすることがより好ましい。
本発明は、これら工程Ａ及び工程Ｂを実施するにあたり、自然エネルギー発電ユニットから得られる電力が十分にあるときは工程Ａを稼働し、電力が工程Ａを稼働するのに不十分な状況においては工程Ｂを稼働させることができ、本発明の目的である安定に造水することが出来るようになる。
【００４９】
また、本発明を適用可能な被処理水（原水）は特に制限されるものではなく、河川水、海水、下水処理水、雨水、工業用水、工業廃水など、様々な被処理水を用いることができるが、特に、浸透圧を有する海水やかん水に対しての適用が好適である。
【００５０】
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１２年１０月１０日出願の日本特許出願(特願２０１２−２２４７２４)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、発電量が不安定な自然エネルギーから得られた電力を動力源としつつ、効率的に各部ユニットを稼働することによって、分離膜ユニットの汚染を防止し、環境負荷を抑えつつ水処理装置を安定に稼働する造水方法を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１：原水
２：原水タンク
３：前処理ポンプ
４：前処理ユニット
５：前処理水タンク
６：高圧ポンプ
７：逆浸透膜ユニット
８：透過水タンク
９：昇圧ポンプ
１０：後処理ユニット
１１：生産水タンク
１２ａ：濃縮水ライン
１２ｂ：濃縮水ライン
１３ａ：濃縮水バルブ
１３ｂ：濃縮水バルブ
１４：電力貯蔵ユニット
１５：自然エネルギー発電ユニット
１６：電力安定供給制御ユニット
【図１】
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【国際調査報告】
2014057892.tif 000004
2014057892.tif 000005
2014057892.tif 000006
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