(57)【要約】  加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置４の運転条件を制御する運転管理装置６であって、所定温度におけるイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データと、被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段６２と、前記被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段６３と、イオン強度算出手段６２及び溶解度積算出手段６３により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、前記被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない蒸発装置４の運転条件を算出する運転条件算出手段６４と、運転条件算出手段６４が算出した運転条件となるように蒸発装置４の運転条件を変更する運転条件変更手段６５とを備えている。この発明によれば硫酸カルシウムスケール析出を防止しつつ、効率よく淡水を生成することができる蒸発装置の運転管理装置を提供することができる。
2010090273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置であって、
所定温度におけるイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データと、
前記被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、
前記被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、
前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、前記被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出手段と、
前記運転条件算出手段が算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更手段とを備えている運転管理装置。
【請求項２】
前記被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する全溶解固形分算出手段を備えており、
前記イオン強度算出手段は、全溶解固形分（ＴＤＳ）とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出する請求項１に記載の運転管理装置。
【請求項３】
前記被処理水の導電率を検知する導電率検知手段を備えており、
前記全溶解固形分算出手段は、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に基づいて、全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する請求項２に記載の運転管理装置。
【請求項４】
前記運転条件算出手段は、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、イオン強度に対する硫酸カルシウムの溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、
前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、前記被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更する請求項１に記載の運転管理装置。
【請求項５】
硫酸カルシウムを含む被処理水を加熱することによって蒸発濃縮する蒸発装置と、請求項１に記載の運転管理装置とを備える造水装置。
【請求項６】
加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理方法であって、
前記被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出ステップと、  
前記被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出ステップと、
前記イオン強度算出ステップ及び前記溶解度積算出ステップにより算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、所定温度におけるイオン強度及び硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、前記被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出ステップと、
前記運転条件算出ステップが算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更ステップとを備えている運転管理方法。
【請求項７】
前記被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する全溶解固形分算出ステップを備えており、
前記イオン強度算出ステップは、全溶解固形分（ＴＤＳ）とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出する請求項６に記載の運転管理方法。
【請求項８】
前記被処理水の導電率を検知する導電率検知ステップを備えており、
前記全溶解固形分算出ステップは、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に基づいて、全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する請求項７に記載の運転管理方法。
【請求項９】
前記被処理水の導電率を検知する導電率検知ステップを備えており、
前記イオン強度算出ステップは、導電率とイオン強度との関係により予め決定される第２イオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出する請求項６に記載の運転管理方法。
【請求項１０】
前記運転条件算出ステップは、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、イオン強度に対する硫酸カルシウムの飽和溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、
前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、前記被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更する請求項６に記載の運転管理方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の運転管理方法を用いて硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮することにより淡水を生成する造水方法。
【請求項１２】
加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置と、前記蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置とを備える造水装置であって、
前記運転管理装置は、所定温度におけるイオン強度、及び、硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データを複数の温度下で予め算出した飽和溶解度積曲線データ群と、
前記被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、
前記被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、
前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データ群とを比較することにより、前記被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない所定の飽和溶解度積曲線データを選定すると共に、前記所定の飽和溶解度積曲線データに対応する温度を算出する運転条件算出手段と、
前記運転条件算出手段が算出した温度となるように前記蒸発装置の加熱温度を変更する運転条件変更手段とを備えている造水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発装置の運転管理装置、運転管理装置を備えた造水装置、蒸発装置の運転管理方法及び造水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海水淡水化装置で海水を濃縮する過程で析出する硫酸カルシウムのスケール防止法として原海水を予めナノろ過膜(ＮＦ膜)でろ過して海水中のスケール成分、特に硫酸イオン(ＳＯ４２―)の大部分を取り除いた海水を淡水化装置例えば蒸発式のＭＳＦ(多段フラッシュ型海水淡水化装置)またはＭＥＤ(多重効用型海水淡水化装置)に給水するシステムが開発されてきた（例えば、特許文献１参照）。その方法の一例として特許文献１及び非特許文献１があり、その効果的運転例が示されている。【０００３】
ここで、海水をＮＦ膜で処理すると大幅に組成が変わることになる。この一例を非特許文献１におけるデータを引用して図８に示す。図８の横軸は海水の成分、左の縦軸はＴＤＳ(Total Dissolved Solids：全溶解固形分）と塩素イオン(Ｃｌ−)の濃度（ｐｐｍ) 、右の縦軸は全硬度成分の濃度（ｐｐｍ）を表している。海水はサウジアラビアの海水であり、ＮＦ膜処理によりＴＤＳは４５，４６０ｐｐｍから２８，２６０ｐｐｍに、塩素イオン(Ｃｌ−)は２１，５８７ｐｐｍから１６，４３８ｐｐｍに、硫酸イオン(ＳＯ４２−)は３，１００ｐｐｍから２ｐｐｍ以下に、全硬度(Total Hardness)は７，５００ｐｐｍから２２０ｐｐｍに低減し、原海水とは大幅に組成比率が変わっていることが判る。【０００４】
また、従来、海水淡水化装置の運転管理の指針として、図９に示すようなグラフが採用されてきた。このグラフは、非特許文献２に紹介されているものであり、海水濃縮水中における硫酸カルシウムの飽和溶解度について、加熱温度と標準海水の濃縮倍数との関係に沿ってまとめたものである。図９におけるグラフのＸ軸は加熱温度を示し、一例として１５０°Ｆ(６５℃)の運転温度の場合、海水が２倍以上濃縮されると硫酸カルシウム無水塩(anhydrite)が析出することを表している。従って、例えば、ＭＳＦやＭＥＤ等の蒸発装置により淡水を生成する場合、硫酸カルシウムのスケールが析出することを防止するためには、海水濃縮水中における硫酸カルシウムの飽和溶解度以下となるように、蒸発装置の加熱温度や濃縮倍数を調節する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５０７１８３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】The New NF-SWRO Operation Increased Significantly UmmLujjSWRO Plant Output and Recovery, A.M.Hassan, et al. Proceeding of IDA Conference, March 2002, at Manama, Bahrain
【非特許文献２】Stop Scale in Sea Water Evaporators, F.C.Standiford and J.R.Sinek, Chemical Engineering Progress 57,58(1961)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、海水そのままを濃縮していく場合には、硫酸カルシウムが析出する濃度限界を予測する上で図９のグラフは役立つが、ＮＦ膜等で海水中の硫酸イオン、カルシウムなどのイオンを除去した海水を濃縮する場合には有効な指標にはならないという問題があった。つまり、ＮＦ膜等で海水中の硫酸イオン、カルシウムなどのイオンを除去した場合、海水に溶存している各種のイオン比率は大幅に変化することになるため、図９のグラフのデータに基づいて海水淡水化装置の運転管理を行ったとしても、硫酸カルシウムのスケールが発生することを効果的に防止することが難しいという問題があった。【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、硫酸カルシウムスケール析出を防止しつつ、効率よく淡水を生成することができる蒸発装置の運転管理装置、運転管理装置を備えた造水装置、蒸発装置の運転管理方法及び造水方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置であって、所定温度におけるイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データと、前記被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、前記被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、前記被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出手段と、前記運転条件算出手段が算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更手段とを備えている運転管理装置により達成される。【００１０】
この運転管理装置において、前記被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する全溶解固形分算出手段を備えており、前記イオン強度算出手段は、全溶解固形分（ＴＤＳ）とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出することが好ましい。【００１１】
また、前記被処理水の導電率を検知する導電率検知手段を備えており、前記全溶解固形分算出手段は、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に基づいて、全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出することが好ましい。【００１２】
また、前記運転条件算出手段は、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、イオン強度に対する硫酸カルシウムの溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、前記被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更することが好ましい。【００１３】
また、本発明の上記目的は、硫酸カルシウムを含む被処理水を加熱することによって蒸発濃縮する蒸発装置と、上記いずれかの運転管理装置とを備える造水装置により達成される。【００１４】
また、本発明の上記目的は、加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理方法であって、前記被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出ステップと、前記被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出ステップと、前記イオン強度算出ステップ及び前記溶解度積算出ステップにより算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、所定温度におけるイオン強度及び硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、前記被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出ステップと、前記運転条件算出ステップが算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更ステップとを備えている運転管理方法により達成される。【００１５】
この運転管理方法において、前記被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する全溶解固形分算出ステップを備えており、前記イオン強度算出ステップは、全溶解固形分（ＴＤＳ）とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出することが好ましい。また、前記被処理水の導電率を検知する導電率検知ステップを備えており、前記全溶解固形分算出ステップは、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に基づいて、全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出することが好ましい。【００１６】
あるいは、上記運転管理方法は、前記被処理水の導電率を検知する導電率検知ステップを備えており、前記イオン強度算出ステップは、導電率とイオン強度との関係により予め決定される第２イオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出することが好ましい。【００１７】
また、前記運転条件算出ステップは、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、イオン強度に対する硫酸カルシウムの飽和溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、前記被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更することが好ましい。【００１８】
また、本発明の上記目的は、上記運転管理方法を用いて硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮することにより淡水を生成する造水方法により達成される。【００１９】
また、本発明の上記目的は、加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置と、前記蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置とを備える造水装置であって、前記運転管理装置は、所定温度におけるイオン強度、及び、硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データを複数の温度下で予め算出した飽和溶解度積曲線データ群と、前記被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、前記被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データ群とを比較することにより、前記被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない所定の飽和溶解度積曲線データを選定すると共に、前記所定の飽和溶解度積曲線データに対応する温度を算出する運転条件算出手段と、前記運転条件算出手段が算出した温度となるように前記蒸発装置の加熱温度を変更する運転条件変更手段とを備えている造水装置により達成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、硫酸カルシウムスケール析出を防止しつつ、効率よく淡水を生成することができる蒸発装置の運転管理装置、運転管理装置を備えた造水装置、蒸発装置の運転管理方法及び造水方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る造水装置を示す概略構成図である。
【図２】イオン強度に対する硫酸カルシウムの飽和溶解度積曲線データを示すグラフである。
【図３】イオン強度と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により求めたイオン強度近似式を示すグラフである。
【図４】導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により求めた全溶解固形分近似式を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る造水装置を示す概略構成図である。
【図６】イオン強度に対する硫酸カルシウムの飽和溶解度積曲線データを複数の温度下で予め算出した飽和溶解度積曲線データ群を示すグラフである。
【図７】本発明に係る造水装置の変形例を示す概略構成図である。
【図８】海水をＮＦ膜で処理した場合の海水の組成変化を説明するための説明図である。
【図９】海水濃縮水中における硫酸カルシウムの飽和溶解度について、加熱温度と濃縮倍数との関係に沿ってまとめたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る蒸発装置４の運転管理装置６、及びこれを備えた造水装置について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る造水装置の概略構成図である。
【００２３】
図１に示すように、造水装置１は、海水等の原水が貯留されるタンク２と、原水に含まれるスケール成分を除去するナノ濾過膜装置３ａと、ナノ濾過透過水（ＮＦＰ）を濃縮するＲＯ膜装置（逆浸透膜装置）３ｂと、蒸発装置４と、凝縮装置５と、蒸発装置４の運転条件を管理する運転管理装置６とを備えている。
【００２４】
ナノ濾過膜装置３ａは、タンク２に貯留される海水等の原水に含まれるスケール成分、特に硫酸イオン（ＳＯ４２−）の大部分を除去する。ＲＯ膜装置３ｂは、ナノ濾過透過水（ＮＦＰ）を濃縮し、蒸発装置４により蒸発する被処理水を生成する装置である。ナノ濾過膜装置３ａ及びＲＯ膜装置３ｂは、タンク２と蒸発装置４との間に配置されている。
【００２５】
蒸発装置４は、加熱することによって被処理水を蒸発濃縮する装置であり、密閉型の蒸発室４１、間接式加熱器４２および被処理水を散布する散布ノズル４３を備えている。蒸発室４１内の底部は、散布ノズル４３から伝熱管４２１に散布された被処理水の一部が、伝熱管４２１の熱交換作用により水蒸気となって蒸発した後の濃縮水が貯留される濃縮水貯留部４４を構成している。また、蒸発室４１の底部には、生成された濃縮水を外部に排出するための濃縮水排出部４５が設けられている。蒸発室４１の上部には、伝熱管４２１の熱交換作用により伝熱管４２１の外表面において生成した水蒸気を外部に排出するための蒸気排出部４６が設けられている。
【００２６】
間接式加熱器４２は、蒸発室４１内に設けられる複数の伝熱管４２１と、これら複数の伝熱管４２１の両端にそれぞれ接続されている第１ヘッダ４２２、第２ヘッダ４２３とを備えている。第１ヘッダ４２２は、伝熱管４２１内に蒸気を導く蒸気導入部４７を備えている。この蒸気導入部４７には、ボイラ等の蒸気発生手段７において生成される駆動蒸気を導く駆動蒸気管路９０が接続している。第２ヘッダ４２３は、伝熱管４２１の熱交換作用により伝熱管４２１内で生成した淡水を外部に排出する淡水排出部４８を備えている。
【００２７】
散布ノズル４３は、蒸発室４１の内部において間接式加熱器４２の上方に配置されており、被処理水供給管路９１を介してＲＯ膜装置３ｂと接続している。この散布ノズル４３は、被処理水を伝熱管４２１の外表面に向けて散布する散布手段である。
【００２８】
蒸発室４１の上部に設けられる蒸気排出部４６には、凝縮装置５に蒸気を導く蒸気取出管路９２が接続している。凝縮装置５は、図示しない冷却水供給管路から導かれた冷却水によって、蒸気取出管路９２を介して導かれた水蒸気を間接的に冷却して凝縮水（淡水）を生成する装置である。冷却水としては、図示しない冷却塔等で冷却された工業用水や冷凍装置で冷却された冷水（チラー水）等を使用できる。
【００２９】
運転管理装置６は、蒸発装置４の運転条件を管理する装置であり、図１に示すように、飽和溶解度積曲線データ記憶部６１、イオン強度算出手段６２、溶解度積算出手段６３、蒸発装置４の運転条件を算出する運転条件算出手段６４、及び、運転条件変更手段６５を備えている。
【００３０】
飽和溶解度積曲線データ記憶部６１は、所定温度におけるイオン強度に対する硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データが格納された記憶媒体である。飽和溶解度積曲線データは、例えば、“Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｄａｔａ  Ｖｏｌ．１３  Ｎｏ．２，Ａｐｒｉｌ，１９６４”に報告されている硫酸カルシウムの溶解度に関する文献値（表１）を採用し、この値をイオン強度と溶解度積に換算することにより作成することができる。つまり、表１に示されたＮａＣｌ溶液中の硫酸カルシウムの飽和溶解度のデータ(温度範囲２５〜２００℃、ＮａＣｌ濃度範囲０．０〜６．０Ｍｏｌ)を全てイオン強度と硫酸カルシウム飽和溶解度積に換算して整理することにより得ることができる。具体的な換算値の一例として１２５℃における無水硫酸カルシウムのイオン強度と飽和溶解度積の関係を表２に示す。また、表２に示したデータに基づいて作成した飽和溶解度積曲線データを図２に示す。図２におけるグラフのＸ軸はイオン強度を、Ｙ軸は硫酸カルシウムの飽和溶解度積(Ksp)を示している。図２は運転温度が１２５℃の場合のグラフであるが、運転温度別に同様なグラフを作成して運転指針とすることが出来る。
【００３１】
【表１】
2010090273.tif 000003
【００３２】
【表２】
2010090273.tif 000004
【００３３】
なお、飽和溶解度積曲線データ記憶部６１が格納する飽和溶解度積曲線データを“Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｄａｔａ  Ｖｏｌ．１３  Ｎｏ．２，Ａｐｒｉｌ，１９６４”に報告されている硫酸カルシウムの溶解度に関する文献値（表１）を採用し、この値をイオン強度と溶解度積に換算することにより作成する代わりに、例えば、イオン強度の異なる海水を複数準備し、それぞれについて加熱温度を変えて蒸発させて、硫酸カルシウムが析出する濃度を確認することによっても作成することができる。
【００３４】
イオン強度算出手段６２は、被処理水のイオン強度を算出する手段である。例えば、被処理水が、ナノ濾過膜装置３ａ及びＲＯ膜装置３ｂにより海水から生成されるものであれば、被処理水中に含まれる主要イオン成分（Ｎａイオン，Ｃａイオン，Ｍｇイオン，Ｋイオン，Ｃｌイオン，ＳＯ４イオン等）の濃度をイオン分析計６２１により測定して、下記の式１に基づいて算出する。
【００３５】
（式１）
ＩＣ：１／２Σ(ｍｉ×Ｚｉ2) 
ＩＣ：溶液のイオン強度  [mol／kg・H2O]
ｍｉ：各イオンのモル濃度[mol／kg・H2O]
Ｚｉ：各イオンの電荷
【００３６】
溶解度積算出手段６３は、被処理水に含まれる硫酸カルシウムの溶解度積を算出する手段である。この溶解度積算出手段６３は、被処理水に含まれるＣａイオン及びＳＯ４イオンの濃度を硫酸カルシウム濃度計６３１により測定して、下記の式２に基づいて算出する。
【００３７】
（式２）
ＩＰＣ：［Ｃａ］×［ＳＯ４］
ＩＰＣ：硫酸カルシウムの溶解度積［mol２／Ｌ２］
［Ｃａ］：Ｃａイオンのモル濃度  [mol／Ｌ]
［ＳＯ４］：ＳＯ４イオンのモル濃度  [mol／Ｌ]
【００３８】
運転条件算出手段６４は、イオン強度算出手段６２及び溶解度積算出手段６３により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値の関係と、飽和溶解度積曲線データ記憶部６１が記憶する飽和溶解度積曲線データとを比較することにより、被処理水のイオン強度に対する硫酸カルシウムの溶解度積が、飽和溶解度を越えないような蒸発装置４の運転条件を算出する機能を有している。本実施形態においては、イオン強度算出手段６２及び溶解度積算出手段６３により算出した被処理水のイオン強度値及び硫酸カルシウム溶解度積値の関係が、図２のＡ点に示すように飽和溶解度積曲線データを超えるものである場合、被処理水のイオン強度値及び硫酸カルシウム溶解度積値の関係が、飽和溶解度積曲線データよりも下の領域に位置する硫酸カルシウムの溶解度積、或いは、イオン強度の値を算出するように構成されている。
【００３９】
飽和溶解度積曲線データよりも下の領域に位置する硫酸カルシウムの溶解度積、或いは、イオン強度の値は、蒸発装置４の淡水回収率と、蒸発装置４において生成される濃縮水の濃度である最高ブライン濃度から逆算して求めることができる。
【００４０】
一般に、蒸発装置の淡水回収率(a)と給水濃度(Cf)が設定されると最高ブライン濃度(Cb)は、Cb=Cf x(1／(1−a))から算出できる。   
【００４１】
また、蒸発装置の最高ブライン濃度が高くなると沸点上昇も高くなり、蒸発効率の低下を招くことになるので、蒸発装置に許容される最高ブライン濃度の上限には自ずと制約がある。最高ブライン濃度の硫酸カルシウムの溶解度積を、想定される最高ブライン濃度及び運転温度により決定される硫酸カルシウムの飽和溶解度積を超えないように制御することが必要である。さらに設定された回収率から求めた給水濃度の硫酸カルシウムの溶解度積を、所定の運転温度での給水濃度から算出したイオン強度により決定される硫酸カルシウムの飽和溶解度積を超えないように制御することが必要である。
【００４２】
運転条件変更手段６５は、運転条件算出手段６４が算出した運転条件となるように、蒸発装置４の運転条件を変更する手段である。具体的には、運転条件算出手段６４が算出した飽和溶解度積曲線データを超えないイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積となるように、被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を調整する機能を有する。本実施形態においては、ＲＯ膜装置３ｂ及び蒸発装置４を接続する被処理水供給管路９１と、タンク２とを接続する管路９３の途中に配置されるバルブ９３１に開閉指令を発するように構成されており、被処理水に海水を混入することにより被処理水のイオン強度或いは硫酸カルシウムの溶解度積を制御できるように構成されている。なお、例えば、逆浸透膜濃縮水などを混合することにより被処理水のイオン強度或いは硫酸カルシウムの溶解度積を制御するように構成してもよい。
【００４３】
このように、本実施形態に係る運転管理装置６は、イオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係に基づいて、硫酸カルシウムの溶解度積が飽和溶解度積を超えないように蒸発装置４の運転条件を制御しているので、蒸発装置４内部に硫酸カルシウムのスケールが析出することを確実に防止することができる。
【００４４】
以上、本発明に係る造水装置１の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態においては、イオン強度算出手段６２が、被処理水中に含まれるＮａイオン，Ｃａイオン，Ｍｇイオン等の主要イオン成分の濃度を測定して上記式1に基づいて被処理水のイオン強度を算出するように構成しているが、イオン強度算出手段６２が、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出するようにしてもよい。このような構成を採用する場合、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する全溶解固形分算出手段を被処理水供給管路９１に備えるようにする。なお、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出するには、被処理水の一定量を蒸発乾固して溶存している全固形物の重量を測定することにより行うことができる。
【００４５】
イオン強度近似式は、海水の組成、ＮＦ膜処理海水の組成、ＮＦ膜処理海水をＲＯ膜で濃縮した海水の組成、それぞれを混合したＭＥＤ給水、ＭＥＤ濃縮ブラインなど各種の試料の組成（Ｎａイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｋイオン、Ｃｌイオン、ＳＯ４イオン、ＴＤＳ、導電率)をそれぞれ分析して得たデータを、上記の式1に準じて解析して求めたイオン強度を基準とし、下記のように、このイオン強度とＴＤＳの関係式(式３)、および、ＴＤＳと導電率の関係式(式４)が成立することを見出した。図３にイオン強度と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により求めたイオン強度近似式のグラフを示す。
【００４６】
（式３）
Ｙ＝ａ１Ｘ２＋ａ２Ｘ＋ａ３
【００４７】
但し、上記式３における係数ａ１、ａ２、ａ３は、被処理液の濃度レベルとその濃縮率により変動するが、下記範囲で問題なく適用することができる。
【００４８】
−２．２×１０−１２  ＜  ａ１  ＜  −１．８×１０−１２
１．８×１０−５  ＜  ａ２  ＜２．２×１０−５
−０．００３９３  ＜  ａ３  ＜−０．０３２１
【００４９】
ここで、Ｙは、近似式により算出される被処理水のイオン強度[mol/kg・H2O]であり、Ｘは、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）[mg/L]である。
【００５０】
このように、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に、全溶解固形分算出手段が算出する被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を代入してイオン強度を算出することにより、被処理水中に含まれるＮａイオン，Ｃａイオン，Ｍｇイオン等の主要イオン成分の濃度をそれぞれ測定することなく極めて簡便にかつ精度よく被処理水のイオン強度を算出することが可能になる。この結果、硫酸カルシウムのスケールが析出することを防止しつつ、効率よく淡水を製造することができる。
【００５１】
また、上記においては、全溶解固形分算出手段は、被処理水の一定量を蒸発乾固して溶存している全固形物の重量を測定することにより被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出するように構成されているが、このような方法により被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出することは、比較的手間が掛かり効率性に欠ける面がある。そこで、例えば、全溶解固形分算出手段が、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に基づいて、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出するようにしてもよい。このような構成を採用する場合、被処理水の導電率を検知する導電率検知手段を被処理水供給管路９１に備えるようにする。
【００５２】
全溶解固形分近似式も、上記イオン強度近似式と同様、海水の組成、ＮＦ膜処理海水の組成、ＮＦ膜処理海水をＲＯ膜で濃縮した海水の組成、それぞれを混合したＭＥＤ給水、ＭＥＤ濃縮部ラインなど各種の試料の組成を分析したデータを解析して、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）の関係式が、下記の式４で示す２次式で表すことができることを見出した。図４に導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により求めた全溶解固形分近似式のグラフを示す。
【００５３】
（式４）
Ｙ＝ｂ１Ｘ２＋ｂ２Ｘ＋ｂ３
【００５４】
但し、上記式４における係数ｂ１、ｂ２、ｂ３は、被処理液の濃度レベルとその濃縮率により変動するが、下記範囲で問題なく適用することができる。
【００５５】
１．８×１０−６  ＜  ｂ１  ＜  ２．２×１０−６
０．４７９８  ＜  ｂ２  ＜  ０．５８５４
９４４  ＜  ｂ３  ＜  １１５４
【００５６】
ここで、Ｙは、近似式により算出される被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）[mg/L]であり、Ｘは、導電率検知手段により検知された被処理水の導電率 [μＳ／ｃｍ]である。
【００５７】
このように、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に、導電率検知手段により検知された被処理水の導電率を代入して被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出することにより、単に被処理水の導電率とＣａイオン及びＳＯ４イオンの濃度とを計測するのみで、イオン強度と硫酸カルシウム溶解度積を指標とした蒸発装置４の運転管理を効率よく行うことができる。
【００５８】
次に本発明に係る造水装置１の第２の実施形態について図５及び図６を用いて以下に説明する。第２の実施形態に係る造水装置１は、図５に示すように、タンク２、ナノ濾過膜装置３ａ、ＲＯ膜装置３ｂ、蒸発装置４を備えているが、これらは上記第１の実施形態に係る造水装置１が備える装置と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５９】
第２の実施形態に係る造水装置１における運転管理装置６は、図５に示すように、飽和溶解度積曲線データ群記憶部６６、イオン強度算出手段６２、溶解度積算出手段６３、蒸発装置４の運転条件を算出する運転条件算出手段６４、及び、運転条件変更手段６５を備えている。なお、イオン強度算出手段６２及び溶解度積算出手段６３は、上記第１の実施形態に係る構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
飽和溶解度積曲線データ群記憶部６６は、イオン強度、及び、硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により決定される飽和溶解度積曲線データを複数の温度下で予め算出した飽和溶解度積曲線データ群が格納された記憶媒体である。複数の温度化における飽和溶解度積曲線データは、上述のように、例えば、“Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｄａｔａ  Ｖｏｌ．１３  Ｎｏ．２，Ａｐｒｉｌ，１９６４”に報告されている硫酸カルシウムの溶解度に関する文献値（表１）を採用し、この値をイオン強度と溶解度積に換算することにより作成することができる。つまり、表１に示されたＮａＣｌ溶液中の硫酸カルシウムの飽和溶解度のデータ(温度範囲２５〜２００℃、ＮａＣｌ濃度範囲０．０〜６．０Ｍｏｌ)を全てイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積に換算して整理することにより得ることができる。得られた所定温度範囲のイオン強度と硫酸カルシウム飽和溶解度積との関係を模式的にグラフ化したもの（飽和溶解度積曲線データ群）を図６に示す。図６におけるグラフのＸ軸はイオン強度を、Ｙ軸は飽和溶解度積(Ksp)を示している。また、図６には、Ｔ１℃、１２５℃、Ｔ２℃、Ｔ３℃の各温度における飽和溶解度積曲線を示している。Ｔ１℃、１２５℃、Ｔ２℃、Ｔ３℃の各温度は、Ｔ１＜１２５℃＜Ｔ２℃＜Ｔ３℃となる温度関係を有している。なお、温度が高くなるに連れて、同一イオン強度に対する飽和溶解度積（Ksp）の値が低くなり、ＣａＳＯ４が析出する危険性が高くなる。
【００６１】
運転条件算出手段６４は、イオン強度算出手段６２及び溶解度積算出手段６３により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、飽和溶解度積曲線データ群とを比較することにより、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない所定の飽和溶解度積曲線データを選定すると共に、選定した所定の飽和溶解度積曲線データに対応する温度を算出する機能を有している。例えば、イオン強度算出手段６２及び溶解度積算出手段６３により算出した被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が図６におけるＢ点である場合、このＢ点は、Ｔ１℃、１２５℃及びＴ２℃における飽和溶解度積曲線よりも下方に存在しているため、運転条件算出手段６４は、Ｔ１℃、１２５℃及びＴ２℃の温度の中の最高温度であるＴ２℃を算出するように構成される。
【００６２】
運転条件変更手段６５は、蒸発装置４における駆動温度が、運転条件算出手段６４が算出した温度（例えば、Ｔ２℃）となるように、ボイラ等の蒸気発生手段７から蒸発装置４に送られる蒸気の量を制御する。
【００６３】
このように、第２の実施形態に係る造水装置１によれば、運転管理装置６が、硫酸カルシウムのスケール析出が防止できる蒸発装置４の駆動温度条件を算出して、その温度下で蒸発装置４が駆動できるように制御するため、スケール析出を確実に防止して効率よく淡水を製造することができる。
【００６４】
また、上記第２の実施形態に係る造水装置１においても、第１の実施形態と同様、イオン強度算出手段６２が、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式（式３）に基づいて、イオン強度を算出するように構成してもよい。
【００６５】
また、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出する全溶解固形分算出手段が、導電率と全溶解固形分（ＴＤＳ）との関係により予め決定される全溶解固形分近似式（式４）に基づいて、被処理水の全溶解固形分（ＴＤＳ）を算出するように構成してもよい。
【００６６】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、単一の蒸発装置４を備えるように造水装置１を構成しているが、図７に示すように複数の蒸発装置４を直列的に接続する多重効用型の蒸発装置４を備えるように構成してもよい。多重効用型の蒸発装置４を備えるようにした場合、各蒸発装置４が運転管理装置６を備えるように構成する。そして、各運転管理装置６が有するイオン強度算出手段６２及び溶解度積算出手段６３が、各蒸発装置４における散布手段が散布する被処理水のイオン強度及び硫酸カルシウムの溶解度積をそれぞれ算出するように構成する。このような構成により、各蒸発装置４に硫酸カルシウムのスケールが発生することを防止しつつ、効率的に飲料用等の淡水を製造することができる。
【００６７】
また、上記式３におけるＸに、上記式４のＹを代入することにより求められる、導電率とイオン強度との関係により予め決定される第２イオン強度近似式に基づいて、導電率検知手段によって検知される導電率から直接的にイオン強度を算出するようにしてもよい。このような構成により、イオン強度の算出をより迅速に行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００６８】
１  造水装置
２  タンク
３ａ  ナノ濾過膜装置
３ｂ  ＲＯ膜装置
４  蒸発装置
５  凝縮装置
６  運転管理装置
６１  飽和溶解度積曲線データ記憶部
６２  イオン強度算出手段
６３  溶解度積算出手段
６４  運転条件算出手段
６５  運転条件変更手段
７  蒸気発生手段
【図１】
2010090273.tif 000005
【図２】
2010090273.tif 000006
【図３】
2010090273.tif 000007
【図４】
2010090273.tif 000008
【図５】
2010090273.tif 000009
【図６】
2010090273.tif 000010
【図７】
2010090273.tif 000011
【図８】
2010090273.tif 000012
【図９】
2010090273.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月7日(2011.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置であって、
所定温度におけるイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データと、
被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、
被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、
前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較し、算出した前記硫酸カルシウムの溶解度積値が、算出した前記イオン強度における硫酸カルシウムの飽和溶解度積値を超える場合、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出手段と、
前記運転条件算出手段が算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更手段とを備えている運転管理装置。 
【請求項２】
被処理水の全溶解固形分(TDS)を算出する全溶解固形分算出手段を備えており、
前記イオン強度算出手段は、全溶解固形分(TDS)とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出する請求項１に記載の運転管理装置。 
【請求項３】
被処理水の導電率を検知する導電率検知手段を備えており、
前記全溶解固形分算出手段は、導電率と全溶解固形分(TDS)との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に基づいて、全溶解固形分(TDS)を算出する請求項２に記載の運転管理装置。 
【請求項４】
前記運転条件算出手段は、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとの比較結果に基づき、イオン強度に対する硫酸カルシウムの溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、
前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更する請求項１〜３のいずれかに記載の運転管理装置。 
【請求項５】
硫酸カルシウムを含む被処理水を加熱することによって蒸発濃縮する蒸発装置と、請求項１〜４のいずれかに記載の運転管理装置とを備える造水装置。 
【請求項６】
加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理方法であって、
被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出ステップと、 
被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出ステップと、
前記イオン強度算出ステップ及び前記溶解度積算出ステップにより算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、所定温度におけるイオン強度及び硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データとを比較し、算出した前記硫酸カルシウムの溶解度積値が、算出した前記イオン強度における硫酸カルシウムの飽和溶解度積値を超える場合、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出ステップと、
前記運転条件算出ステップが算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更ステップとを備えている運転管理方法。 
【請求項７】
被処理水の全溶解固形分(TDS)を算出する全溶解固形分算出ステップを備えており、
前記イオン強度算出ステップは、全溶解固形分(TDS)とイオン強度との関係により予め決定されるイオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出する請求項６に記載の運転管理方法。 
【請求項８】
被処理水の導電率を検知する導電率検知ステップを備えており、
前記全溶解固形分算出ステップは、導電率と全溶解固形分(TDS)との関係により予め決定される全溶解固形分近似式に基づいて、全溶解固形分(TDS)を算出する請求項７に記載の運転管理方法。 
【請求項９】
被処理水の導電率を検知する導電率検知ステップを備えており、
前記イオン強度算出ステップは、導電率とイオン強度との関係により予め決定される第２イオン強度近似式に基づいて、イオン強度を算出する請求項６に記載の運転管理方法。 
【請求項１０】
前記運転条件算出ステップは、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとの比較結果に基づき、イオン強度に対する硫酸カルシウムの飽和溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、
前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、前記被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更する請求項６〜９のいずれかに記載の運転管理方法。 
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載の運転管理方法を用いて硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮することにより淡水を生成する造水方法。 
【請求項１２】
加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置と、前記蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置とを備える造水装置であって、
前記運転管理装置は、所定温度におけるイオン強度、及び、硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データを複数の温度下で予め算出した飽和溶解度積曲線データ群と、
被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、
被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、
前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データ群とを比較することにより、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない所定の飽和溶解度積曲線データを選定すると共に、前記所定の飽和溶解度積曲線データに対応する温度を算出する運転条件算出手段と、
前記運転条件算出手段が算出した温度となるように前記蒸発装置の加熱温度を変更する運転条件変更手段とを備えている造水装置。
【請求項１３】
原水が貯留されるタンクと、原水に含まれるスケール成分である硫酸イオンの一部を除去する除去手段および前記除去手段からの水を濃縮する濃縮手段を介して生成される硫酸カルシウムを含む被処理水を加熱することによって蒸発濃縮する蒸発装置と、前記蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置とを備える造水装置であって、
前記運転管理装置は、所定温度におけるイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データと、
被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、
被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、
前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較する手段と、
前記比較の結果、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が飽和溶解度積値を超えない範囲で、前記蒸発装置に供給される被処理水に原水または前記濃縮手段により濃縮された濃縮水を混入して被処理水のイオン強度値或いは硫酸カルシウムの溶解度積を制御する運転条件変更手段とを備えている造水装置。
【請求項１４】
原水が貯留されるタンクと、原水に含まれるスケール成分である硫酸イオンの一部を除去する除去手段および前記除去手段からの水を濃縮する濃縮手段を介して生成される硫酸カルシウムを含む被処理水を加熱することによって蒸発濃縮する蒸発装置と、前記蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置とを備えた造水装置を用いて、硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮することにより淡水を生成する造水方法であって、
被処理水におけるイオン強度を算出するステップと、
被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出するステップと、
算出されたイオン強度及び硫酸カルシウムの溶解度積の値を、所定温度におけるイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データと比較するステップと、
前記比較の結果、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が飽和溶解度積値を超えない範囲で、前記蒸発装置に供給される被処理水に原水または前記濃縮手段により濃縮された濃縮水を混入して被処理水のイオン強度値或いは硫酸カルシウムの溶解度積を制御するステップとを備える造水方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の上記目的は、加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理装置であって、所定温度におけるイオン強度と硫酸カルシウムの飽和溶解度積との関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データと、被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出手段と、被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出手段と、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとを比較し、算出した前記硫酸カルシウムの溶解度積値が、算出した前記イオン強度における硫酸カルシウムの飽和溶解度積値を超える場合、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出手段と、前記運転条件算出手段が算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更手段とを備えている運転管理装置により達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、前記運転条件算出手段は、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとの比較結果に基づき、イオン強度に対する硫酸カルシウムの溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更することが好ましい。 
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の上記目的は、加熱することによって硫酸カルシウムを含む被処理水を蒸発濃縮する蒸発装置の運転条件を制御する運転管理方法であって、被処理水におけるイオン強度を算出するイオン強度算出ステップと、被処理水における硫酸カルシウムの溶解度積を算出する溶解度積算出ステップと、前記イオン強度算出ステップ及び前記溶解度積算出ステップにより算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、所定温度におけるイオン強度及び硫酸カルシウムの飽和溶解度積の関係により予め決定される飽和溶解度積曲線データとを比較し、算出した前記硫酸カルシウムの溶解度積値が、算出した前記イオン強度における硫酸カルシウムの飽和溶解度積値を超える場合、被処理水のイオン強度値に対する硫酸カルシウムの溶解度積値が、飽和溶解度積値を超えない前記蒸発装置の運転条件を算出する運転条件算出ステップと、前記運転条件算出ステップが算出した運転条件となるように前記蒸発装置の運転条件を変更する運転条件変更ステップとを備えている運転管理方法により達成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、前記運転条件算出ステップは、前記イオン強度算出手段及び前記溶解度積算出手段により算出したイオン強度値及び硫酸カルシウムの溶解度積値と、前記飽和溶解度積曲線データとの比較結果に基づき、イオン強度に対する硫酸カルシウムの飽和溶解度積が、飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値を算出し、前記運転条件変更手段は、前記運転条件算出手段が算出した飽和溶解度積値を超えないイオン強度値、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積値となるように、前記被処理水のイオン強度、或いは、硫酸カルシウムの溶解度積を変更することが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
なお、硫酸カルシウムの溶解度積、或いは、イオン強度の値は、蒸発装置４の淡水回収率と、蒸発装置４において生成される濃縮水の濃度である最高ブライン濃度から逆算して求めることもできる。
【国際調査報告】
2010090273.tif 000014
2010090273.tif 000015
2010090273.tif 000016